CN104833014A - 自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组 - Google Patents

自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空调技术领域，特别是一种自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，包括冷或热源单元、新风热湿处理单元、混风热湿处理单元；所述冷或热源单元，用于为处理空气热湿负荷提供全部的冷量或热量，并向机组外输出冷媒和热媒；所述新风热湿处理单元，利用溶液式空调技术能对新风进行降温、除湿处理或加热、加湿处理；所述混风热湿处理单元，能对回风和新风的混风进行降温、除湿处理或加热处理。采用上述结构后，省却了冷或热源设备、冷或热源机房、冷或热源到末端空调机组之间的输配系统，同时全部省却空调系统的冷水和热水输配能耗，解决集中冷、热源与空调分区之间冷、热量的分配调节困难以实现显著节能。

Description

自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是一种自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组。
背景技术
由于技术水平有限和节能意识不强，导致空调在各个应用领域中的能耗不断增加，其中以建筑领域最为严重。有关资料显示，我国建筑物能耗占全球能源消耗的38％，而在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的70％。其中，空调机组电耗约占空调总电耗的50％左右，风机盘管末端设备的电耗约占中央空调总电耗的10-20％。由于大部分建筑的中央空调实际热负载在绝大部分时间内远比设计负载低，且主机、辅机和末端舒适度三者未能实现合理动态调节，导致系统效率低，电能浪费严重，故装有空调的建筑能耗也会逐年增长。
传统空调主要包括以下几个缺点：
1.传统空调系统，只负责建筑的冷热负荷，不能向外界提供冷或热量，作用单一化。如今人们对日常的生活用水的需求量越来越大，若根据各种不同的冷、热需求分别单独配置设备，投资很高、系统复杂且存在严重的高耗能问题。
2.大量占用建筑空间、设备机房，民用建筑、工业项目的实际有效使用面积约为75～85％，其中空调系统占用了8～12％的建筑面积(如集中冷热源机房、空调机房、水管道井、风井等)。
3.从冷热源到空调机组，在到末端房间(或工艺处理)，管路连接过长、过复杂，存在建设周期长、成本大、组成复杂、占用一定建筑面积等问题，同时也是导致传统空调能效系数难以有效提升的原因；4.传统中央空调必须包括冷热源、输配系统、空调机组等三大环节，机理上存在设备环节多、运行管理复杂(对运行管理人员技术要求高)等问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题提供一种自带全部冷热源的全空气空调机组。
为解决上述的技术问题，本发明自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空调机组包括冷或热源单元、新风热湿处理单元、混风热湿处理单元；
所述冷或热源单元，用于为处理空气热湿负荷提供全部的冷量或热量，并向机组外输出冷媒和热媒；
所述新风热湿处理单元，利用溶液式空调技术能对新风进行降温、除湿处理或加热、加湿处理；
所述混风热湿处理单元，能对回风和新风的混风进行降温、除湿处理或加热处理；
所述冷或热源单元，包括压缩机、膨胀阀以及制冷剂循环管路，制冷剂循环管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路，第一主管路通过第一制冷剂输入支路与新风热湿处理单元连接，新风热湿处理单元，通过第二主管路与压缩机的输入端连接；第二制冷剂输入支路与混风热湿处理单元连接，从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路流入第二主管路；第一主管路通过第三制冷剂输入支路输出冷媒，冷媒通过第三制冷剂输出支路与第二主管路连接；
压缩机的输出端连接第三主管路，第三主管路通过第四制冷剂输入支路与空气热湿处理单元的第二连接端连接，空气热湿处理单元的第二输出端通过第四制冷剂输出支路与第四主管路连接，第四主管路与第一主管路相连通；第三主管路通过第五制冷剂输入支路输出热媒，热媒通过第五制冷剂输出支路与第四主管路连接，第三主管路通过第五制冷剂输入支路与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接，进出机组的冷却或换热系统的输出端通过第五制冷剂输出支路与第四主管路连通。
进一步的，所述新风热湿处理单元是基于溶液式空气处理技术的冷却除湿、加热加湿模块和再生模块。
更进一步的，所述新风热湿处理单元由溶液式的冷却除湿或加热加湿模块组成。
进一步的，所述混风热湿处理单元是基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块与模块组合。
更进一步的，所述混风热湿处理单元由冷冻式的冷却除湿或加热盘管组成。
进一步的，还包括全空气热湿处理单元，所述空气热湿处理单元包括第一制冷或制热装置、第二制冷或制热装置、溶液调湿单元、溶液再生单元以及循环管路；第一制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第一连接端上，第一制冷或制热装置与溶液调湿单元中流出的盐溶液连接；第二制冷或制热装置与混风进行接触，用于冷却或加热进出机组的混风；还包括第三制冷或制热装置和第四制冷或制热装置，第三制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第二连接端上，并且与溶液再生单元中的盐溶液连接，第四制冷或制热装置与进出机组的冷却或换热系统连接，且向机组外输出热媒。
进一步的，所述制冷剂循环管路上设有多个电动调节阀，第一制冷或制热装置和第二制冷或制热装置、第三制冷或制热装置、第四制冷或制热装置及外输冷媒装置均依靠电动调节阀来调节各自分配的制冷剂的流量。
进一步的，还包括热回收单元，所述热回收单元是转轮热回收模块、板式换热回收模块、热管式热回收模块、溶液式热回收模块中的任意一种或组合。
采用上述结构后，将制冷或制热装置集成到基于溶液方式的全空气空调机组中，由空调机组承担全部的空气处理所需冷和热，且能同时对外输出冷和热媒。相比于传统的中央空调系统，省却了冷或热源设备、冷或热源机房、冷或热源到末端空调机组之间的输配系统，同时全部省却空调系统的冷水和热水输配能耗，解决集中冷、热源与空调分区之间冷、热量的分配调节困难以实现显著节能。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，包括用于为处理空气热湿负荷提供冷量或热量且同时向机组外输出冷媒和热媒的冷或热源单元、能对空气进行降温、除湿处理或加热、加湿处理的空气热湿处理单元。
所述冷或热源单元包括为处理空气热湿负荷提供冷量或热量和向机组外输出冷媒和热媒；所述空气热湿处理单元包括新风热湿处理单元和混风热湿处理单元；
所述冷或热源单元包括压缩机1、膨胀阀3以及制冷剂循环管路，所述制冷剂循环管路包括第一主管路21、第二主管路22、第三主管路23和第四主管路24，所述第一主管路通过第一制冷剂输入支路31与空气热湿处理单元的第一连接端连接，空气热湿处理单元的第一输出端通过第一制冷剂输出支路36流入第二主管路与压缩机的输入端连接，所述第一主管路通过第二制冷剂输入支路32与混风热湿处理单元连接，从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路37流入第二主管路，所述第一主管路通过第三制冷剂输入支路33输出制冷剂，制冷制通过第三制冷剂输出支路38与第二主管路连接；
压缩机的输出端连接第三主管路，第三主管路通过第四制冷剂输入支路34与空气热湿处理单元的第二连接端连接，空气热湿处理单元的第二输出端通过第四制冷剂输出支路39与第四主管路连接，第四主管路与第一主管路相连通；第三主管路通过第五制冷剂输入支路35与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接，进出机组的冷却或换热系统的输出端通过第五制冷剂输出支路40与第四主管路连通；第三主管路通过第五制冷剂输入支路41输出制冷剂，制冷制通过第五制冷剂输出支路42与第四主管路连接。
空气热湿处理单元包括第一制冷或制热装置401、第三制冷或制热装置403、溶液调湿单元、溶液再生单元、混风热湿处理单元以及循环管路；第一制冷或制热装置位于空气热湿处理单元的第一连接端上，第一制冷或制热装置与溶液调湿单元中流出的盐溶液连接。第三制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第二连接端上，并且与溶液再生单元中的盐溶液连接。第二制冷或制热装置用于对混风进行热湿处理。
上述空调装置还包括：第四制冷或制热装置404，第四制冷或制热装置与进出机组的冷却或换热系统连接。
第一制冷或制热装置401与空气热湿处理单元中的调湿单元换热芯体8中流出的盐溶液连接，用于冷却或加热盐溶液以增强其除湿或加湿能力；用于溶液-制冷剂换热的第一制冷或制热装置401和通入第二制冷或制热装置402的冷媒系统依靠电动调节阀11和12来调节各自分配的制冷剂的流量；
第三制冷或制热装置403与空气热湿处理单元中的再生单元换热芯体9中流出的盐溶液连接，用于加热或冷却盐溶液以增强其再生能力；第四制冷或制热装置404与进出机组的冷却或换热系统连接，与其进行换热，从而散掉冷凝器的热量或从中吸取热量；用于溶液-制冷剂换热的第三制冷或制热装置403和用于冷却或换热系统-制冷剂换热的第四制冷或制热装置404依靠电动调节阀14和15来调节各自分配的制冷剂的流量；冷或热源单元可以根据需要设置多组，第一制冷或制热装置401、第二制冷或制热装置402、第三制冷或制热装置403、第四制冷或制热装置404，需要根据调湿单元、以制冷剂为载体的冷媒输出系统和再生单元、冷却或换热系统的数量与之逐一匹配，而压缩机1和膨胀阀3则可以根据需要设置1个或多个。
空气热湿处理单元由溶液调湿单元、溶液再生单元和混风热湿处理单元组成。其中，溶液调湿单元由换热芯体8、溶液循环泵51组成，溶液再生单元由换热芯体9、溶液循环泵52、补水阀10组成，补水阀10的作用是向再生单元补水以控制溶液的浓度，此外，调湿芯体8和再生芯体9之间还有一套溶液质交换循环管路和热回收板式换热器6，热回收板式换热器6用于减少调湿芯体8与再生芯体9之间因溶液温度不同而造成的不可逆损失；溶液调湿单元、再生单元及其溶液质交换循环管路可以根据除或加湿量的需要设置一组或多组。热回收单元由两个气液直接接触上热湿交换芯体71、下热湿交换芯体72以及与之配套的溶液循环管路形成，溶液循环管路上设有溶液循环泵53，这种热回收单元可根据热回收效率的需要设置一组或者多组。混风热湿处理单元402由基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块组成。
本实施方式的机组在运行时空气和溶液的流程原理如下：盐溶液首先被溶液循环泵输送到上热湿交换芯体71中，与进入换热芯体的排风进行热质交换，吸收排风的冷量或热量之后再通过溶液管道流入下热湿交换芯体72中，与进入该换热芯体的新风进行热质交换，对新风进行预冷、预除湿或预热、预加湿；经过预处理的新风进入调湿单元的换热芯体8中，而换热芯体8中流出的浓度较高或较低的盐溶液经过第一制冷或制热装置401冷却或加热后，在换热芯体8中与新风进行热质交换，新风被深度除湿、降温或加热、加湿后与回风混合，再进入混风热湿处理单元，与混风热湿处理单元接触后，混风被降温、除湿或加热，最后送入室内；吸收新风中水分或释放水分后的盐溶液浓度降低或升高，通过溶液质交换循环管路进入再生单元换热芯体9中，而从再生单元换热芯体9中流出的浓度较低或较高的盐溶液经过第三制冷或制热装置403加热或冷却后，在再生单元换热芯体9中与排风进行热质交换，盐溶液中的水分和热量进入排风中或溶液吸收排风中的水分和热量，溶液的浓度升高或降低，然后再通过溶液质交换管路流入调湿单元的换热芯体8，并与从换热芯体8流入再生单元换热芯体9中的稀或浓溶液通过板式换热器6进行热量回收。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：包括冷或热源单元、新风热湿处理单元、混风热湿处理单元；
所述冷或热源单元，用于为处理空气热湿负荷提供全部的冷量或热量，并向机组外输出冷媒和热媒；
所述新风热湿处理单元，利用溶液式空调技术能对新风进行降温、除湿处理或加热、加湿处理；
所述混风热湿处理单元，能对回风和新风的混风进行降温、除湿处理或加热处理；
所述冷或热源单元，包括压缩机、膨胀阀以及制冷剂循环管路，制冷剂循环管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路，第一主管路通过第一制冷剂输入支路与新风热湿处理单元连接，新风热湿处理单元，通过第二主管路与压缩机的输入端连接；第二制冷剂输入支路与混风热湿处理单元连接，从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路流入第二主管路；第一主管路通过第三制冷剂输入支路输出冷媒，冷媒通过第三制冷剂输出支路与第二主管路连接；
压缩机的输出端连接第三主管路，第三主管路通过第四制冷剂输入支路与空气热湿处理单元的第二连接端连接，空气热湿处理单元的第二输出端通过第四制冷剂输出支路与第四主管路连接，第四主管路与第一主管路相连通；第三主管路通过第五制冷剂输入支路输出热媒，热媒通过第五制冷剂输出支路与第四主管路连接，第三主管路通过第五制冷剂输入支路与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接，进出机组的冷却或换热系统的输出端通过第五制冷剂输出支路与第四主管路连通。
2.根据权利要求1所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述新风热湿处理单元是基于溶液式空气处理技术的冷却除湿、加热加湿模块和再生模块。
3.根据权利要求2所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述新风热湿处理单元由溶液式的冷却除湿或加热加湿模块组成。
4.根据权利要求1所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述混风热湿处理单元是基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块与模块组合。
5.根据权利要求4所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述混风热湿处理单元由冷冻式的冷却除湿或加热盘管组成。
6.根据权利要求1所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：还包括全空气热湿处理单元，
所述空气热湿处理单元包括第一制冷或制热装置、第二制冷或制热装置、溶液调湿单元、溶液再生单元以及循环管路；第一制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第一连接端上，第一制冷或制热装置与溶液调湿单元中流出的盐溶液连接；第二制冷或制热装置与混风进行接触，用于冷却或加热进出机组的混风；
还包括第三制冷或制热装置和第四制冷或制热装置，第三制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第二连接端上，并且与溶液再生单元中的盐溶液连接，第四制冷或制热装置与进出机组的冷却或换热系统连接，且向机组外输出热媒。
7.根据权利要求1所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述制冷剂循环管路上设有多个电动调节阀，第一制冷或制热装置和第二制冷或制热装置、第三制冷或制热装置、第四制冷或制热装置及外输冷媒装置均依靠电动调节阀来调节各自分配的制冷剂的流量。
8.根据权利要求1所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：热回收单元由两个气液直接接触上热湿交换芯体、下热湿交换芯体以及与之配套的溶液循环管路形成，溶液循环管路上设有溶液循环泵。
9.根据权利要求8所述的自带全部冷热源且外输冷热媒的溶液式全空气空调机组，其特征在于：所述热回收单元是转轮热回收模块、板式换热回收模块、热管式热回收模块、溶液式热回收模块中的任意一种或组合。
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