CN104006463A - 一种转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法，这种转轮式热回收空气处理机组包括：由电机带动旋转的低温再生转轮；形成有处理风道和再生风道的机箱；热泵单元；检测所述外界环境的温度信息和湿度信息的温湿度传感器；以及与所述电机﹑所述温湿度传感器﹑以及所述热泵单元电连接的设定控制单元；设定控制单元基于所述温度信息和所述湿度信息控制所述低温再生转轮和所述热泵单元的运行，使所述转轮式热回收空气处理机组根据所述外界环境自动切换到制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种，并且这种转轮式热回收空气处理机组利用废热对低温再生转轮进行再生加热，去除空气中的潜热，能大大降低空调机组的能耗。

Description

一种转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法

技术领域

本发明涉及热回收空气处理技术，具体是涉及一种转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法。

背景技术

热回收空气处理机组属于中央空调末端新风处理设备，主要功能是使室外新风和房间内的污风在进入房间前进行热交换，借助排风的能量对新风进行预热处理，在夏季可以使新风获得降温减湿处理，在冬季可使新风获得增温加湿处理，从而进行能量回收，被广泛应用于商场、宾馆、医院、剧院、写字楼等空调场所。

中国实用新型专利CN202303704U公开了一种用于室内空气处理的转轮除湿机组，包括：风道和除湿转轮，风道分为处理风道和再生风道，处理风道内设置有处理风机和表冷器和蒸发器；再生风道内设置有再生风机﹑电加热器﹑压缩机、以及冷凝器，表冷器设置在处理风机的处理风进口处，表冷器的后侧设置有低温再生转轮，除湿转轮的后侧还设置有蒸发器，蒸发器连通压缩机，压缩机还连通冷凝器，处理风机位于该风道的新风进口的一侧，冷凝器位于该风道的再生风进口的一侧。这种结构的转轮除湿机组在电加热器之前就对废热(冷凝热)进行热回收。

但是，上述的转轮除湿机组，再生风在进入除湿转轮的再生区域进行再生前还是需要电加热器以消耗电能的方式进行加热，这种废热回收利用是基于电能的消耗为前提的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种完全利用废热(冷凝热)进行再生加热的转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法，以降低能耗，提高节能效果。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供了一种转轮式热回收空气处理机组，与空调机组组合使用，具有这样的特征，包括：低温再生转轮，由电机带动旋转；机箱，机箱的内部以低温再生转轮的回转轴线所在平面分割形成处理风道和再生风道；热泵单元，对流经处理风道的新风进行制冷或制热；温湿度传感器，检测外界环境的温度信息和湿度信息；以及设定控制单元，与电机﹑温湿度传感器﹑以及热泵单元电连接；其中，处理风道在机箱上形成有新风进口和新风出口，处理风道在低温再生转轮和新风出口之间设有处理风机，并且新风出口经新风风管与空调机组连通；再生风道在机箱上形成有再生风进口和再生风出口，再生风道在低温再生转轮和再生风出口之间设有再生风机，并且再生风进口经再生风风管连通至室内；设定控制单元基于温度信息和湿度信息控制低温再生转轮和热泵单元的运行，使转轮式热回收空气处理机组根据外界环境自动切换到制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征，热泵单元包含：压缩机，位于低温再生转轮和新风进口之间的蒸发器，位于低温再生转轮和再生风进口之间的冷凝器，与蒸发器和冷凝器连通的膨胀阀，以及用于将压缩机可换向地连接至蒸发器和冷凝器的电磁式四通换向阀。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：当外界环境为高温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组工作在制冷模式；低温再生转轮旋转，并且热泵单元对新风进行制冷；低温再生转轮在处理风道中对新风进行吸附除湿，在再生风道中对再生风进行脱着再生。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：当外界环境为中温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组工作在全热交换模式；低温再生转轮加速旋转，热泵单元停止运行。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：当外界环境为低温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组工作在制热模式；低温再生转轮停止旋转，热泵单元对新风进行制热。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：设定控制单元控制电磁式四通换向阀变换流通通道对热泵单元进行制热和制冷的切换。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：处理风道在新风进口和新风出口处均设有空气除尘过滤器。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组中，还可以具有这样的特征：设定控制单元为设置在机箱侧壁上的微电脑控制器。

另外，本发明还提供了一种转轮式热回收空气处理机组的空气处理方法，具有这样的特征，包括上述任意一项所述的转轮式热回收空气处理机组，该制热方法包括以下步骤：第一步骤：温湿度传感器对外界的温湿度进行探测，并将探测得到的温度信息和湿度信息回传到设定控制单元；第二步骤：设定控制单元根据温度信息和湿度信息判断外界环境为高温高湿﹑中温高湿﹑以及低温高湿中的任意一种；第三步骤：设定控制单元综合控制低温再生转轮和热泵单元的运行，使转轮式热回收空气处理机组工作在制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种工作模式。

进一步地，在本发明提供的转轮式热回收空气处理机组的空气处理方法，还具有这样的特征，第三步骤分为三种状态进行：当外界环境被判断为高温高湿状态时，设定控制单元向电机发出驱动低温再生转轮旋转的指令，热泵单元制冷，使转轮式热回收空气处理机组工作在制冷模式；当外界环境被判断为中温高湿状态时，设定控制单元向电机发出驱动低温再生转轮加速旋转的指令，热泵单元停止运行，使转轮式热回收空气处理机组工作在全热交换模式；当外界环境被判断为低温高湿状态时，设定控制单元向电机发出停止旋转的指令，使低温再生转轮保持静止，并向电磁式四通换向阀发出改变流通通道指令，热泵单元制热，使转轮式热回收空气处理机组工作在制热模式。

本发明在上述基础上具有的积极效果是：

根据本发明提供的转轮式热回收空气处理机组，采用热泵单元和低温再生转轮相结合的方式对排入室内的新风进行处理，并且分别根据高温高湿﹑中温高湿﹑以及低温高湿的外界环境自动切换到相应的制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式。

本发明提供的转轮式热回收空气处理机组利用废热对低温再生转轮进行再生加热，无需辅助电加热即可去除新风中的潜热，从而降低空调机组的负载，降低空调机组的能耗。

本发明提供的转轮式热回收空气处理机组在新风进口和新风出口处各设置一个空气除尘过滤器，能够隔绝外部空气中的细菌﹑异味﹑浮尘等污染物，向室内提供高质量的新风。

附图说明

图1为本发明的实施例中转轮式热回收空气处理机组与空调机组的连接示意图。

图2为本发明的实施例中转轮式热回收空气处理机组的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的转轮式热回收空调机组及其空气处理方法作具体阐述。

如图1所示，本实施例涉及的转轮式热回收空气处理机组1与空调机组2组合使用。转轮式热回收空气处理机组1在不使用辅助电加热的情况下，使用低温再生转轮和热泵单元相结合的方式，利用废热去除空气中的潜热，大大降低空调机组的负载，以降低空调机组的能耗。

如图2所示，转轮式热回收空气处理机组1包括：低温再生转轮11，机箱12，热泵单元13，以及图中未显示的温湿度传感器和设定控制单元。

低温再生转轮11由电机带动旋转并且转速可调，低温再生转轮11能够在40℃～80℃的环境下低温再生。机箱12的内部以低温再生转轮11的回转轴线所在平面分割形成处理风道121和再生风道122。处理风道121为新风通道，再生风道122为再生风通道。

处理风道121在机箱12上形成有新风进口123和新风出口124，处理风道122在低温再生转轮11和新风出口124之间设有处理风机126，处理风机126的出风口朝向新风出口124。

处理风道121在新风进口123和新风出口124处各设有一个空气除尘过滤器125。空气除尘过滤器125能够隔绝外部空气中的细菌﹑异味﹑浮尘等污染物，向室内提供高质量的新风。

再生风道122在机箱12上形成有再生风进口127和再生风出口128，再生风道122在低温再生转轮11和再生风出口128之间设有再生风机129，再生风机129的出风口朝向再生风出口128。处理风机126和处理风机129的结合使用能够大幅提高空气处理的速度。

如图1所示，新风出口124经新风风管与空调机组2连通。室内空气经回风管连通至再生风风管，使得再生风进口127经再生风风管连通至需要调节空气质量的室内。回风管上设有电磁阀M1，再生风风管上设有电磁阀M2，当设定控制单元自动打开电磁阀M1﹑关闭电磁阀M2时，室内空气依次经回风管和再生风管进入再生风道122；当设定控制单元自动关闭电磁阀M1﹑打开电磁阀M2时，室外空气经再生风管进入再生风道122。

如图2所示，热泵单元13对流经处理风道121的新风进行制冷或制热。热泵单元13包含：压缩机131，蒸发器132，冷凝器133，膨胀阀134，以及电磁式四通换向阀135。

蒸发器132位于低温再生转轮11和新风进口123之间，冷凝器133安装在低温再生转轮11和再生风进口127之间，膨胀阀134与蒸发器132和冷凝器133连通，电磁式四通换向阀135用于将压缩机131可换向地连接至蒸发器132和冷凝器133，设定控制单元控制电磁式四通换向阀135变换流通通道对热泵单元13进行制热和制冷的切换。

设定控制单元为设置在机箱12的侧壁上且与电机﹑温湿度传感器﹑以及热泵单元13电连接的微电脑控制器。温湿度传感器实时检测外界环境的温度信息和湿度信息，并将温度信息和湿度信息回传到设定控制单元。设定控制单元基于温度信息和湿度信息控制低温再生转轮11和热泵单元13的运行，使转轮式热回收空气处理机组1根据外界环境自动切换到制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种。

当外界环境为高温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组1工作在制冷模式，此时，低温再生转轮11以每分钟12转的速度旋转，并且热泵单元13对新风进行制冷。

转轮式热回收空气处理机组1工作在制冷模式时，新风经新风进口123处的空气除尘过滤器125过滤后被蒸发器132预冷除湿，低温再生转轮11对预冷后的新风进一步吸附除湿形成干燥的新风，干燥的新风再经新风出口124处的空气除尘过滤器125过滤后经新风风管送入空调机组2。再生风由冷凝器133的冷凝热加热后对低温再生转轮11上吸附的水分进行脱着后排出，对再生风进行脱着再生。

当外界环境为中温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组1工作在全热交换模式，此时，低温再生转轮11以每分钟25转至27转的速度加速旋转，热泵单元13停止运行。

转轮式热回收空气处理机组1工作在全热交换模式时，设定控制单元自动打开电磁阀M1﹑关闭电磁阀M2时，室内空气依次经回风管和再生风管进入再生风道122，新风和室内的浑浊空气进行交换，转轮式热回收空气处理机组1回收空调机组2的余热将新风变为湿润的空气，并升高新风的温度。

当外界环境为低温高湿状态时，转轮式热回收空气处理机组1工作在制热模式，此时，低温再生转轮11停止旋转，热泵单元13对新风进行制热。

转轮式热回收空气处理机组1工作在制热模式时，设定控制单元向电磁式四通换向阀135发出改变流通通道指令，此时，蒸发器132作为冷凝器将新风加热到34℃左右送入空调机组2，空调机组2再根据室内的相对湿度，将新风加湿到45％送入室内。

转轮式热回收空气处理机组1的空气处理方法按照以下三个步骤进行：

第一步骤：温湿度传感器对外界的温湿度进行探测，并将探测得到的温度信息和湿度信息回传到设定控制单元。

第二步骤：设定控制单元根据温度信息和湿度信息判断外界环境为高温高湿﹑中温高湿﹑以及低温高湿中的任意一种。

第三步骤：设定控制单元综合控制低温再生转轮11和热泵单元13的运行，使转轮式热回收空气处理机组1工作在制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种工作模式。

上述的第三步骤分为以下三种情况进行：

当外界环境被判断为高温高湿状态时，设定控制单元向电机发出驱动低温再生转轮11旋转的指令，热泵单元13制冷，使转轮式热回收空气处理机组1工作在制冷模式。

当外界环境被判断为中温高湿状态时，设定控制单元向电机发出驱动低温再生转轮11加速旋转的指令，热泵单元13停止运行，使转轮式热回收空气处理机组1工作在全热交换模式。

当外界环境被判断为低温高湿状态时，设定控制单元向电机发出停止旋转的指令，使低温再生转轮11保持静止，并向电磁式四通换向阀135发出改变流通通道指令，热泵单元13进行制热，使转轮式热回收空气处理机组1工作在制热模式。

为了体现本实施例提供的转轮式热回收空气处理机组1的节能效果，下面结合试验数据详细说明。

表格一

表格一为本实施例中的试验数据参数。

试验一：高温高湿环境(外界空气：35℃/70％、室内：26℃/65％)

外墙：118.7m2*(35-26)*1.03W/m2·K＝1.1kW

地板床·天花板：(333+333+77)*(33-26)*2W/m2·K＝10.4kW

窗户：36.1m2*(35-26)*4.8W/m2·K＝1.6kW

人：潜热65W*33人＝2.1kW，显热65W*33人＝2.1kW

照明：13W*333＝4.3kW

机器：20W*333＝6.7kW

共计全热：28.3kW(显热:26.2kW/潜热:2.1kW)

方式一.不与转轮式热回收空气处理机组组合使用时空调机组的能耗：

外界空气负荷：潜热(0.0258-0.0139)*1000*1.2*0.715＝10.2kW

显热：(35-26)*1000*1.2*0.24/860＝3.0kW

全热：10.2+3.0＝13.2kW

内部负荷：全热28.3kW(显热26.2kW,潜热2.1kW)

共计负荷：全热41.5kW(显热29.2kW,潜热12.3kW)

此时，空调机组的耗电量为13.0kW(41.5/3.2)。

方式二.转轮式热回收空气处理机组与空调机组组合使用的能耗：

外界空气负荷：潜热：(0.0258-0.0115)*1000*1.2*0.715＝11.8kW

显热：(35-20)*1000*1.2*0.24/860＝5.0kW

全热：11.8+5.0＝16.8kW

空调机组负荷：全热26.2kW(显热26.2kW,潜热0kW)

此时，空调机组的耗电量：5.5kW(26.2/4.8)COP提高50％

转轮式热回收空气处理机组的耗电量：4.0kW

由上可知，转轮式热回收空气处理机组与空调机组组合使用时的总耗电量为9.5kW(5.5+4.0)。

经对比，方式二比方式一耗电量减少3.5kW，能耗降低27％。

试验二：中温高湿环境(外界空气：27℃/85％、室内：26℃/60％)

外墙：118.7m2*(27-26)*1.03W/m2·K＝0.1kW

地板·天花板：(333+333+77)*(27-26)*2W/m2·K＝1.5kW

窗户：36.1m2*(27-26)*4.8W/m2·K＝0.2kW

人：潜热65W*33人＝2.1kW，显热65W*33人＝2.1kW

照明：13W*333＝4.3kW

机器：20W*333＝6.7kW

共计全热：17.0kW(显热:14.9kW/潜热:2.1kW)

方式一.不与转轮式热回收空气处理机组组合使用时空调机组的能耗：

外气负荷：潜热：(0.0192-0.0129)*1000*1.2*0.715＝5.4kW

显热：(27-26)*1000*1.2*0.24/860＝0.3kW

全热：5.4+0.3＝5.7kW

内部负荷：全热17.0kW(显热14.9kW,潜热2.1kW)

共计负荷：全热22.7kW(显热15.2kW,潜热7.5kW)

此时，空调机组的耗电量为7.1kW(22.7/3.2)

方式二.转轮式热回收空气处理机组与空调机组组合使用的能耗：

外气负荷：潜热:(0.0192-0.0109)*1000*1.2*0.715＝7.1kW

显热：(25-19.5)*1000*1.2*0.24/860＝1.8kW

全热：7.1+1.8＝8.9kW

空调机组的负荷：全热13.1kW(显热13.1kW,潜热0kW)

空调机组的耗电量为2.3kW(13.1/5.6)COP:提高74％。

转轮式热回收空气处理机组的耗电量为2.5kW。

转轮式热回收空气处理机组与空调机组组合使用时的总耗电量为4.8kW(2.3+2.5)。

经对比，方式二比方式一的耗电量减少2.3kW，能耗降低32％。

由上述两个实验可以得出，本实施例提供的转轮式热回收空气处理机组能够有效地降低耗电量。

当然本发明所涉及的转轮式热回收空气处理机组及其空气处理方法并不仅仅限定于在实施例中的结构，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴内。

Claims (10)

1.一种转轮式热回收空气处理机组，与空调机组组合使用，其特征在于，包括：

低温再生转轮，由电机带动旋转；

机箱，所述机箱的内部以所述低温再生转轮的回转轴线所在平面分割形成处理风道和再生风道；

热泵单元，对流经所述处理风道的新风进行制冷或制热；

温湿度传感器，检测所述外界环境的温度信息和湿度信息；以及

设定控制单元，与所述电机﹑所述温湿度传感器﹑以及所述热泵单元电连接；

其中，所述处理风道在所述机箱上形成有新风进口和新风出口，所述处理风道在所述低温再生转轮和所述新风出口之间设有处理风机，并且所述新风出口经新风风管与所述空调机组连通；

所述再生风道在所述机箱上形成有再生风进口和再生风出口，所述再生风道在所述低温再生转轮和所述再生风出口之间设有再生风机，并且所述再生风进口经再生风风管连通至室内；

所述设定控制单元基于所述温度信息和所述湿度信息控制所述低温再生转轮和所述热泵单元的运行，使所述转轮式热回收空气处理机组根据所述外界环境自动切换到制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

所述热泵单元包含：压缩机，位于所述低温再生转轮和所述新风进口之间的蒸发器，位于所述低温再生转轮和所述再生风进口之间的冷凝器，与所述蒸发器和所述冷凝器连通的膨胀阀，以及用于将所述压缩机可换向地连接至所述蒸发器和所述冷凝器的电磁式四通换向阀。

3.根据权利要求2所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

当所述外界环境为高温高湿状态时，所述转轮式热回收空气处理机组工作在制冷模式；

所述低温再生转轮旋转，并且所述热泵单元对新风进行制冷；

所述低温再生转轮在所述处理风道中对新风进行吸附除湿，在所述再生风道中对再生风进行脱着再生。

4.根据权利要求2所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

当所述外界环境为中温高湿状态时，所述转轮式热回收空气处理机组工作在全热交换模式；

所述低温再生转轮加速旋转，所述热泵单元停止运行。

5.根据权利要求2所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

当所述外界环境为低温高湿状态时，所述转轮式热回收空气处理机组工作在制热模式；

所述低温再生转轮停止旋转，所述热泵单元对新风进行制热。

6.根据权利要求2所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

所述设定控制单元控制所述电磁式四通换向阀变换流通通道对所述热泵单元进行制热和制冷的切换。

7.根据权利要求1所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

所述处理风道在所述新风进口和所述新风出口处均设有空气除尘过滤器。

8.根据权利要求1所述的转轮式热回收空气处理机组，其特征在于：

所述设定控制单元为设置在所述机箱侧壁上的微电脑控制器。

9.转轮式热回收空气处理机组的空气处理方法，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的转轮式热回收空气处理机组，该制热方法包括以下步骤：

第一步骤：温湿度传感器对外界的温湿度进行探测，并将探测得到的温度信息和湿度信息回传到设定控制单元；

第二步骤：所述设定控制单元根据所述温度信息和所述湿度信息判断外界环境为高温高湿﹑中温高湿﹑以及低温高湿中的任意一种；以及

第三步骤：所述设定控制单元综合控制低温再生转轮和热泵单元的运行，使所述转轮式热回收空气处理机组根据所述外界环境切换到制冷模式﹑全热交换模式﹑以及制热模式中的任意一种工作模式。

10.根据权利要求9所述的转轮式热回收空气处理机组的空气处理方法，其特征在于，所述第三步骤分为三种状态进行：

当外界环境被判断为高温高湿状态时，所述设定控制单元向电机发出驱动低温再生转轮旋转的指令，热泵单元制冷，使所述转轮式热回收空气处理机组工作在所述制冷模式；

当外界环境被判断为中温高湿状态时，所述设定控制单元向所述电机发出驱动所述低温再生转轮加速旋转的指令，热泵单元停止运行，使所述转轮式热回收空气处理机组工作在全热交换模式；

当外界环境被判断为低温高湿状态时，所述设定控制单元向所述电机发出停止旋转的指令，使所述低温再生转轮保持静止，并向电磁式四通换向阀发出改变流通通道指令，热泵单元制热，使所述转轮式热回收空气处理机组工作在所述制热模式。