CN102734878A - 一种专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组 - Google Patents

一种专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种全新的专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组。首先,机组带有两套制冷系统,其中一套用于为毛细管辐射空调系统提供专用的空调水,与传统热泵机组相比,夏季可提供较高温度的冷冻水,冬季则提供较低温度的热水,另外一套则用来为新风处理系统提供专用的空调水,夏季提供较低温度的冷冻水,冬季提供较高温度的热水;其次,两套制冷系统共用一个冷凝器(冬季为蒸发器),共享同一套智能控制系统,而压缩机、热力膨胀阀、蒸发器则是相互独立的,并具有不同的工作参数。通过一套统一的智能控制系统的控制,机组能够对两套系统的出水温度以及制冷制热负荷进行独立的控制,并通过制冷系统的优化设计以及热交换器的资源共享,从而可以对毛细管辐射空调系统特有的工况条件进行充分的优化利用,使本发明所述的空气源热泵机组比传统空气源热泵机组的综合效率提高至少30%以上。

Description

一种专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组,机组能同时提供两种温度的空调水,并比传统空气源热泵机组的效率提高30%以上,属于高效节能热泵技术领域。
背景技术
[0002] 毛细管辐射空调系统是一种新型的空调系统类型,这种形式的空调系统是采用热辐射的方式对空调区域进行冷却及加热,取代传统的强制对流热交换形式。其最大的优点换热面积大,从而降低了热交换的温差,使热泵机组在制冷的时候不必将温度降得过低,在 制热的时候也不必将温度加热得太高。其中夏季冷冻水温度比传统中央空调高10°c以上,而冬季热水温度则比传统中央空调低10°c以上。理论上,这样的水温将能够使热泵机组的效率提高至少30%以上。然而,此种形式的空调系统在夏季存在的最大问题是房间围护结构表面凝露的问题,因此需要对房间湿球温度进行恰当的控制,特别是对于含有大量湿气的新风,在输送到室内之前,必须进行有效的除湿,而除湿的最有效手段就是降低冷冻水供水温度,一般夏季除湿用的冷冻水温度不宜高于7V。显然,毛细管辐射系统与新风处理系统对水温的要求是不能兼容的。当前的做法是由热泵机组将水温统一制备到新风系统所需要的温度,然后将一部分直接供给新风系统使用,另外的大部分则通过热交换器进行温度调节,使其达到毛细管空调系统所要求的温度后再供给毛细管辐射空调系统使用。如此一来,毛细管系统理论上的节能空间将被完全抵销,从而没有能够充分发挥毛细管辐射空调系统在这一方面的优势。
发明内容
[0003] 为了克服毛细管空调系统现有空气源热泵机组的缺点,本发明提出了一种全新的专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组。首先,机组带有两套制冷系统,其中一套用于为毛细管辐射空调系统提供专用的空调水,与传统热泵机组相比,夏季可提供较高温度的冷冻水,冬季则提供较低温度的热水,另外一套则用来为新风处理系统提供专用的空调水,夏季提供较低温度的冷冻水,冬季提供较高温度的热水;其次,两套制冷系统共用一个风冷冷凝器(冬季为蒸发器),共享同一套智能控制系统,而压缩机、热力膨胀阀、蒸发器则是相互独立的,并具有不同的工作参数。通过一套统一的智能控制系统的控制,机组能够对两套系统的出水温度以及制冷制热负荷进行独立的控制,并通过制冷系统的优化设计以及热交换器的资源共享,从而可以对毛细管辐射空调系统特有的工况条件进行充分的优化利用,使本发明所述的热泵机组比传统热泵机组的综合效率提高至少30%以上。
[0004] 本发明的具体技术方案如下:
[0005] 两套独立的制冷系统:
[0006] 本发明所涉及的机组具备两套相互独立的制冷系统,其中一套用于为毛细管辐射空调系统提供专用的空调水,与传统热泵机组相比,夏季可提供较高温度的冷冻水,冬季则提供较低温度的热水;另外一套则用来为新风处理系统提供专用的空调水,夏季提供较低温度的冷冻水,冬季提供较高温度的热水。由于采用最能适应工况条件的制冷系统,从而使整机的性能系数比传统的热泵机组提高30%以上。
[0007] 图I显示了机组的制冷系统流程图。
[0008] 两套独立的压缩机组:
[0009] 本发明所涉及的机组具备两套压缩比不同的制冷压缩机组,其中一组用于为毛细管系统提供制冷制热,具有较大的制冷量,较低的压缩比和较高的制冷效率;另外一组用于为新风系统提供制冷制热,具有较小的制冷量,较高的压缩比以及与常规空调相当的制冷效率。
[0010] 一个双冷媒回路的风冷冷凝器(冬季为蒸发器): [0011] 本发明所涉及的热泵机组配置有一个双冷媒回路的风冷冷凝器。冷凝器的冷媒回路分成两个,分别对应于新风制冷系统和毛细管空调制冷系统,其中新风制冷系统的冷凝器位于换热器冷却介质回路的上游而毛细管空调制冷系统的冷凝器则位于换热器冷却介质回路的下游。如此安排的目的是因为毛细管系统的冷热源温差较大,导致系统压缩比比较高,将其换热器放置于冷却介质的上游,有利于利用较低(冬季则为较高)的冷却介质进口温度来降低机组的冷凝压力(冬季则为提高机组的蒸发压力),从而降低系统的压缩比,提高新风热泵系统的效率,而由于毛细管辐射系统的冷热源温差较小,因此将其换热器安排在下游不会对效率产生过大的影响。如此设计换热器的好处是I)结构紧凑,2)共享换热面积以及冷却介质输送设备,3)综合提高机组的效率。
[0012] 两个相互独立的蒸发器(冬季为冷凝器):
[0013] 本发明所涉及的热泵机组采用两个相互独立的水-冷媒热交换形式的蒸发器,蒸发器类型为板式热交换器、壳管式热交换器或者套管式换热器之中的任何一种,两个蒸发器具有不同的蒸发温度和蒸发压力,并对应于各自所服务的系统的供水温度。
[0014] 两个相互独立的热力膨胀系统:
[0015] 本发明所涉及的热泵机组采用两个独立的热力膨胀系统,两个膨胀系统具有不同的膨胀系数,并对应于各自所服务的系统的蒸发温度。
[0016] 一套智能控制系统:
[0017] 本发明所涉及的热泵机组采用一套智能控制系统,用来协调并控制两个制冷系统的工作,能够同时对两个制冷系统的出水温度、制冷负荷进行实时监测与控制。从而使系统的温度要求能够得到及时的调整和满足。
[0018] 图2显示了智能控制系统的控制原理图。

Claims (6)

1. 一种专用于毛细管辐射空调系统的双温高效空气源热泵机组,其特征是在同一台机组上安装了两套制冷系统,并提供两种不同温度的水温,以满足毛细管辐射空调系统的房间毛细管换热器与新风系统对于空调水温的不同要求,并能够实现机组整体效率的提高。
2.根据权利要求I所述的双温高效空气源热泵机组,其特征是采用两组具有不同制冷量和不同压缩比的压缩机,以适应各自所服务的系统的工况条件,并达到各自工况条件的下的最闻效率。
3.根据权利要求I所述的双温高效空气源热泵机组,其特征是配置有一个双冷媒回路的风冷冷凝器。换热器的冷媒回路分成两个,分别对应于新风制冷系统和毛细管空调制冷系统,其中新风制冷系统的冷凝器位于换热器通风回路的上游而毛细管空调制冷系统的冷凝器则位于换热器通风回路的下游。
4.根据权利要求I所述的双温高效空气源热泵机组,其特征是采用两个相互独立的水——冷媒热交换形式的蒸发器,蒸发器类型为板式热交换器、壳管式或者套管式换热器中的任何一种,两个蒸发器具有不同的蒸发温度和蒸发压力,并对应于各自所服务的系统的供水温度。
5.根据权利要求I所述的双温高效空气源热泵机组,其特征是采用两个独立的热力膨胀系统,两个膨胀系统具有不同的膨胀系数,并对应于各自所服务的系统的蒸发温度。
6.根据权利要求I所述的双温高效空气源热泵机组,其特征是使用一套智能控制系统,用来协调并控制两个制冷系统的工作,能够同时对两个制冷系统的出水温度、制冷制热负荷进行实时监测与控制,并具备智能除霜功能。从而使系统的温度要求能够得到及时的调整和满足。
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