CN103398507B - 一种热泵系统及空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种热泵系统，包括主热泵系统，还包括设置在所述建筑物表面，且作为所述主热泵系统末端的直膨式强冷热辐射板，所述直膨式强冷热辐射板内部供所述主热泵系统内的制冷剂循环。与现有技术中的空调机相比，由于本发明结构的热泵系统将直膨式强冷热辐射板作为主热泵系统的末端，主热泵系统的制冷剂直接通过直膨式强冷热辐射板与空气进行热交换，无需进行制冷剂回路与水循环回路的二次换热，减少中间换热损失，换热效率和热利用率高，同时省去了水循环配送动力设备，减少了能耗，简化了安装。本发明还公开了一种具有上述热泵系统的空调机。

Description

一种热泵系统及空调机
技术领域
本发明涉及一种空调机，更具体地说，涉及一种热泵系统及空调机。
背景技术
空调即房间空气调节器（roomairconditioner），是一种用于给房间（或封闭空间、区域）提供处理空气的机组。现有的空调机大多采用对流换热方式为室内供冷或采暖，具体地，空调末端装置采用风机盘管，风机盘管中预设有风机，在风机的作用下不断的循环所在区域的空气，使空气通过制冷剂（或冷热水）盘管后被冷却（加热），从而给房间供冷或采暖。由于这种供冷或采暖方式为对流换热，室内温度不均匀，无论供冷或采暖，室内温差一般大于10℃甚至超过20℃。局部冷热风气流过大，造成人体不舒适、局部受凉甚至致病。
为了解决上述问题，在空调机的末端采用辐射盘管，辐射盘管内部通冷冻水（或热水），并直接置于建筑表面结构（天面或地面），辐射盘管内的冷冻水（或热水），以辐射方式对特定区域进行供冷或采暖。采用此结构的空调机，虽然从一定程度上达到均匀供冷或采暖的目的，但是辐射盘管的水循环回路首先需与空调机的制冷剂回路的换热器（蒸发器或冷凝器）进行热交换后再与室内空气进行换热，增加了中间换热环节和水循环配送动力设备的能耗，换热效率低且系统安装复杂。
综上所述，如何提高换热效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种热泵系统以及空调机，以实现提高换热效率的目的。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热泵系统，包括主热泵系统，还包括设置在所述建筑物表面，且作为所述主热泵系统末端的直膨式强冷热辐射板，所述直膨式强冷热辐射板内部供所述主热泵系统内的制冷剂循环。
优选地，上述热泵系统中，所述直膨式强冷热辐射板为单块。
优选地，上述热泵系统中，所述直膨式强冷热辐射板为多块，多块所述直膨式强冷热辐射板相互串联连接或者并联连接。
优选地，上述热泵系统中，所述建筑物表面设置有隔热保温层以及反射层，其中，所述反射层设置在所述隔热保温层朝室内的外表面，所述直膨式强冷热辐射板通过支架固定在所述建筑物表面。
优选地，上述热泵系统中，所述直膨式强冷热辐射板与外界接触的一面设置有装饰面，所述装饰面与所述直膨式强冷热辐射板之间具有封闭腔体结构的填充层。
优选地，上述热泵系统中，所述填充层与所述直膨式强冷热辐射板之间还设置有缓冲板。
优选地，上述热泵系统中，所述直膨式强冷热辐射板下方有承接冷凝水的防结露水槽，所述防结露水槽上具有冷凝水排出口。
本发明实施例中的热泵系统，包括主热泵系统，还包括设置在所述建筑物表面，且作为所述主热泵系统末端的直膨式强冷热辐射板，所述直膨式强冷热辐射板内部供所述主热泵系统内的制冷剂循环。与现有技术中的空调机相比，由于本发明结构的热泵系统将直膨式强冷热辐射板作为主热泵系统末端，主热泵系统的制冷剂直接通过直膨式强冷热辐射板与空气进行热交换，无需进行制冷剂回路与水循环回路的二次换热，减少中间换热损失，换热效率和热利用率高，同时省去了水循环配送动力设备，减少了能耗，简化了安装。
本发明还公开了一种空调机，包括机体和其主热泵系统设置在所述机体内的热泵系统，所述热泵系统为上述任一技术方案中所述的热泵系统。
优选地，上述空调机中，还包括设置在所述机体内的新风热泵系统，所述新风热泵系统的新风出口用于与室内新风进口连接。
优选地，上述空调机中，所述主热泵系统和所述新风热泵系统之间还设置有空气热交换器，其中，所述空气热交换器的第一新风出口与所述新风热泵系统的新风进口连接，所述空气热交换器的第一污风出口与所述新风热泵系统的热源侧进风口连接，所述空气热交换器的第二新风出口与所述主热泵系统的新风进口连接，所述空气热交换器的第二污风出口与所述主热泵系统的热源侧进风口连接，所述空气热交换器的回风进口与所述室内回风出口连接。
优选地，上述空调机中，所述空气热交换器的新风进口处还设置有多级空气过滤器。
优选地，上述空调机中，所述空气热交换器的回风进口还与布置在室内的回风管连接。
由于本发明结构热泵系统无需进行制冷剂回路与水循环回路的二次换热，减少中间换热损失，换热效率和热利用率高，同时，省去了水循环配送动力设备，减少了能耗，简化了安装。由于该热泵系统具有上述技术效果，具有该热泵系统的空调机也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供热泵系统的示意图；
图2至图6为本发明实施例提供空调机的示意图；
图7至图10为本发明实施例提供的直膨式强冷热辐射板安装结构示意图；
图11为本发明实施例提供直膨式强冷热辐射板的结构示意图。
其中，图1-图11中：
11为主热泵系统、12为工质出口、13为工质回口、14为热源侧进风口、15为新风进口、16为排风口、17为新风出口、21为直膨式强冷热辐射板、22为工质进口、23为工质出口、31为室内、32为安装口、33为安装口、34为回风出口、35为新风进口、36为回风管、40为冷凝水排水口、41为建筑物表面、42为装饰面、43为支架、44为支架、45为填充层、46为缓冲板、47为隔热保温层、48为支撑件、49为防结露水槽、51为空气热交换器、52为第一污风出口、53为第一新风出口、54为第二污风出口、55为第二新风出口、56为回风进口、57为新风进口、61为新风热泵系统、62为排风口、63为新风出口、64为新风进口、65为热源侧进风口、7为多级空气过滤器。
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本发明提供一种热泵系统及空调机，以实现降低空调机的能耗的目的。
请参阅图1所示，图1为本发明实施例提供的一种热泵系统的示意图。
该热泵系统包括主热泵系统11以及设置在建筑物表面，且作为主热泵系统11末端的直膨式强冷热辐射板21，直膨式强冷热辐射板21内部供主热泵系统11内的制冷剂循环。
与现有技术中的空调机相比，由于本发明结构的热泵系统将直膨式强冷热辐射板21的作为主热泵系统11末端，主热泵系统11的制冷剂直接通过直膨式强冷热辐射板21与空气进行热交换，无需进行制冷剂回路与水循环回路的二次换热，减少中间换热损失，换热效率和热利用率高，同时省去了水循环配送动力设备，减少了能耗，简化了安装。
为了进一步节省能源，如图2所示，该主热泵系统11上还设置有空气热交换器51，其中，空气热交换器51的回风进口56与室内31的回风口34连通，空气热交换器51的第二污风出口54与主热泵系统11的热源侧进风口14连接，空气热交换器51的第二新风出口55与主热泵系统11的新风进口15连通，主热泵系统11的新风出口17与室内的新风进口35连通。
为了净化空气，空气热交换器51的新风进口57处还设置多级空气过滤器7。
当主热泵系统11处于开启状态时，主热泵系统11的工质由工质进管进入布置在室内31的直膨式强冷热辐射板21并从室内31吸热蒸发辐射冷量（或向室内31放热冷凝辐射热量），然后经工质出管处回到主热泵系统11。同时室外新风经过多级空气过滤器7后进入空气热交换器51与室内31回风进行一级热交换后得到一级预冷过滤新风（或预热过滤新风），新风进入主热泵系统11进行二级预冷除湿（或预热（加湿））后成为送至室内31新风。经一级热回收的污风进入主热泵系统11热源侧进风口14经二级全热回收后从主热泵系统11的排风口16排出污风。
为了提高室内人们的舒适感，空气热交换器51的回风进口56还与布置在室内31的回风管36连接，该回风管36穿过室内31的回风出口34连接回风管36，回风管36的设置能够避免新风短路，提高室内的空气品质。
请参阅图7至图11，图7至图10为本发明实施例提供的直膨式强冷热辐射板21安装结构示意图；图11为本发明实施例提供直膨式强冷热辐射板21的结构示意图。
为了减少冷量或热量损失，建筑物表面41设置有隔热保温层47，直膨式强冷热辐射板21通过支架43固定在建筑物表面41上。为了减少冷量或热量散失，在隔热保温层47朝室内31的外表面增加了反射层，反射层的设置可以将直膨式强冷热辐射板21辐射的冷量（或热量）更有效地传递到室内31。其中，直膨式强冷热辐射板21设置在不同的建筑物表面41时，对于支架43的考虑有所不同，例如当建筑物表面41为天面时，如图7和图8所示，该支架43可以为柔性结构也可以是刚性结构；当建筑物表面41为地面时，如图9所示，为了保证直膨式强冷热辐射板21具有适当的空间安装缓冲板46，保证填充层45的厚度以及结实的支撑装饰面42，该支架43最好为刚性结构；当建筑物表面41为立面时，如图10所示，同样为了保证直膨式强冷热辐射板21具有适当的空间安装缓冲板46，保证填充层45的厚度以及结实的支撑装饰面42，该支架43最好为刚性结构。
为了保证安装该直膨式强冷热辐射板21后室内31的美观性，直膨式强冷热辐射板21与外界接触的一面设置有装饰面42，装饰面42与直膨式强冷热辐射板21之间具有封闭腔体结构的填充层45。其中，该装饰面42在不同的建筑物表面41名称不同，建筑物表面41为天面时，该装饰面42为天花板等具有装饰效果的层面；当该建筑物表面41为地面时，该装饰面42为地板，具体地的该地板可以为石质地板、瓷砖地板、金属材质或木质地板等；当建筑物表面41为立面时，该装饰面42为具有装饰效果的假墙层。
填充层45为由装饰面42与直膨式强冷热辐射板21以及周边结构组成的具有封闭空间的腔体结构，由于直膨式强冷热辐射板21与装饰面42之间具有填充层45，能够有效地缓解直膨式强冷热辐射板21在冷热辐射过程中由于局部过冷结露或过热现象的产生，使得装饰面42温度更为均匀，从而提高室内31人们的舒适感。
为了进一步的缓解局部过冷结露或过热现象的产生，在填充层45与直膨式强冷热辐射板21之间还设置有缓冲板46。该缓冲板46通过支架44固定在建筑物表面41上。缓冲板46的设置能够起到削弱直膨式强冷热辐射板21对室内31正面冷热量的传递作用，热泵系统在制冷（或制热）时，直膨式强冷热辐射板21在缓冲板46及填充层45配合作用下进行二次热辐射，从而能够进一步使得装饰面42温度趋于均匀，从而进一步提高室内31人们的舒适感。
在进一步的技术方案中，为了防止由于直膨式强冷热辐射板21安装组件的密闭空间内产生结露现象对内部零部件造成损伤，在膨式强冷热辐射板21下方设置有承接冷凝水的防结露水槽49，防结露水槽49上具有冷凝水排出口40。当直膨式强冷热辐射板21有结露产生时，将会汇集到防结露水槽49内，并由冷凝水排出口40经预设管道排出。如图8所示，当建筑物表面41为天面时，防结露水槽49设置在缓冲板46整体的上面；如图9所示，当建筑物表面41为地面时，防结露水槽49设置在隔热保温层47整体的上面；如图10所示，当建筑物表面41为立面时，水槽49设置在缓冲板46的下方。
由于采用上述结构的热泵系统热交换率更高，能耗更低，所以该热泵系统的直膨式强冷热辐射板21在安装建筑物表面41时，可以只在建筑物表面41的小部分进行施工布置，而不用对整个建筑物表面41进行施工布置。为了使得其能够承受足够大的强度，装饰面42与建筑物表面41之间还设置有用于支撑装饰面42的支撑件48，其中，直膨式强冷热辐射板21的周边均可布置该支撑件48以将布置有直膨式强冷热辐射板21的建筑物表面41与未布置直膨式强冷热辐射板21的建筑物表面41隔离开。
如图11所示，直膨式强冷热辐射板21可以由通制冷剂管路（铜管、铝管等）和固定管路形成辐射面的各种有效换热的结构组成，辐射面可以是金属板或表冷器等；直膨式强冷热辐射板21还可以是能有效换热的具有各种内通制冷剂空腔的板状结构。板内供整个主热泵系统11的制冷剂循环流通，直膨式强冷热辐射板21设有工质进口22和工质出口23。直膨式强冷热辐射板21为单块或者多块，当为多块时，多块直膨式强冷热辐射板21相互串联连接或者并联连接。
由于本发明实施例所公开的空调机中直膨式强冷热辐射板21直接与室内31空气换热，辐射冷热强度大，减少直膨式强冷热辐射板21安装面积，安装方便。确保室内31舒适所需的冷热量，减少室内31辐射所占用表面积，不影响室内31空间使用。
本发明实施例还公开了一种空调机，如图1至图6所示，该空调机包括机体（图中未标注）和其主热泵系统11设置在机体内的热泵系统，热泵系统为上述任一技术方案中的热泵系统。该主热泵系统11中工质出口12通过工质进管与直膨式强冷热辐射板21的工质进口22连通，且该工质进管穿过室内31的安装口32，主热泵系统11中的工质回口13通过工质回管与直膨式强冷热辐射板21的工质出口23连通，该工质回管亦穿过室内31的安装口33，当然安装口32和安装口33可以为同一安装口。
具有上述热泵系统的空调机中由于将直膨式强冷热辐射板21与主热泵系统11有机结合为一体，主热泵系统11的制冷剂直接通过直膨式强冷热辐射板21换热，无需进行制冷剂回路与水循环回路的二次换热，减少中间换热损失，换热效率和热利用率高，同时省去了水循环配送动力设备，减少了能耗，简化了安装。
上述主热泵系统还可同时承担室内31的显热负荷（辐射传热）和潜热负荷（新风预冷除湿或预热加湿），为了进一步保证室内31空气的质量和舒适性，如图3所示，该空调机还在机体内设置有新风热泵系统61，新风热泵系统61的新风出口63用于与室内31新风进口35连接。如室内31保温效果好，或显热负荷小，通常可使该主热泵系统11处于间歇运行工作状态，那么本发明实施例中的新风热泵系统61在主热泵系统11停止运行时承担过滤预冷除湿新风或预热（加湿）新风的输送工作，从而达到人们满意的空气湿度和品质。
为了减少能耗，如图4所示，主热泵系统11和新风热泵系统61之间还设置有空气热交换器51，空气热交换器51的第一新风出口53与新风热泵系统61的新风进口64连接，空气热交换器51的第一污风出口52与新风热泵系统61热源侧进风口65连接，空气热交换器51的第二新风出口55与主热泵系统11的新风进口15连接，空气热交换器51的第二污风出口54与主热泵系统11的热源侧进风口14连接，空气热交换器51的回风进口56用于与室内31回风出口34连接，新风热泵系统61的新风出口63与室内31的新风进口35连通。为了提高新风进入室内31的空气质量，如图5至图6结合图4所示，在空气热交换器51的新风进口57处还设置有多级空气过滤器7。
当新风热泵系统61和主热泵系统11同时开启时，如图6所示，主热泵系统11的工质由工质进管进入室内31直膨式强冷热辐射板21从室内31吸热蒸发辐射冷量（或向室内31放热冷凝辐射热量），然后经工质出管回到主热泵系统11。同时室外新风经过多级空气过滤器7后进入空气热交换器51与室内31回风进行一级热交换后得到一级预冷（或预热）过滤新风，此新风一部分进入新风热泵系统61，另一部分进入主热泵系统11进行二级预冷除湿（或预热（加湿））后成为送至室内31新风，经一级热回收的污风一部分进入新风热泵系统61热源侧进风口65，另一部分进入主热泵系统11热源侧进风口14经二级全热回收后从主热泵系统11排风口16和新风热泵系统61排风口62排出污风。
由于上述空调机，室内31只需要布置直膨式强冷热辐射板21、新风进口35、回风出口34和回风管36，室内31温度均匀，几乎无吹风感，无设备噪声；而且具有新风热泵系统61，处理之后的室内31空气清新、湿度稳定、环境洁净、室内舒适性大大提高，而且设备安装容易，大温差强冷辐射无结露，大温差强热辐射无干热感，机组功率可比传统空调机减少50%以上。空气热交换器51的使用，使得新风系统实现高效全冷热回收，结构简单、体积小、成本低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种热泵系统，包括主热泵系统，其特征在于，还包括设置在建筑物表面，且作为所述主热泵系统末端的直膨式强冷热辐射板，所述直膨式强冷热辐射板内部供所述主热泵系统内的制冷剂循环，所述直膨式强冷热辐射板与外界接触的一面设置有装饰面，所述装饰面与所述直膨式强冷热辐射板之间具有封闭腔体结构的填充层，所述建筑物表面设置有隔热保温层以及反射层，其中，所述反射层设置在所述隔热保温层朝室内的外表面，所述直膨式强冷热辐射板通过支架固定在所述建筑物表面，所述填充层与所述直膨式强冷热辐射板之间还设置有缓冲板。
2.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述直膨式强冷热辐射板为单块。
3.如权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，所述直膨式强冷热辐射板为多块，多块所述直膨式强冷热辐射板相互串联连接或者并联连接。
4.如权利要求3所述的热泵系统，其特征在于，所述直膨式强冷热辐射板下方有承接冷凝水的防结露水槽，所述防结露水槽上具有冷凝水排出口。
5.一种空调机，包括机体和其主热泵系统设置在所述机体内的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统为权利要求1至4任一项所述的热泵系统。
6.如权利要求5所述的空调机，其特征在于，还包括设置在所述机体内的新风热泵系统，所述新风热泵系统的新风出口用于与室内新风进口连接。
7.如权利要求6所述的空调机，其特征在于，所述主热泵系统和所述新风热泵系统之间还设置有空气热交换器，其中，所述空气热交换器的第一新风出口与所述新风热泵系统的新风进口连接，所述空气热交换器的第一污风出口与所述新风热泵系统的热源侧进风口连接，所述空气热交换器的第二新风出口与所述主热泵系统的新风进口连接，所述空气热交换器的第二污风出口与所述主热泵系统的热源侧进风口连接，所述空气热交换器的回风进口与所述室内回风出口连接。
8.如权利要求7所述的空调机，其特征在于，所述空气热交换器的新风进口处还设置有多级空气过滤器。
9.如权利要求8所述的空调机，其特征在于，所述空气热交换器的回风进口还与布置在室内的回风管连接。
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