CN105371518A - 集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,包括空气源热泵装置和新风处理装置。空气源热泵装置包括压缩机(1)、冷凝器/蒸发器(2)、膨胀阀(3)、蒸发器/冷凝器(5)、换热模块(6)以及位于换热模块(6)外部用于连通盐溶液入口和盐溶液出口的输液管道,蒸发器/冷凝器(5)中还设有进水口和出水口分别与外界连接的水管,在蒸发器/冷凝器(5)中水管中的水与制冷剂进行热交换。新风处理装置包括表冷器/加热盘管(4),夏天对新风降温除湿,冬天对新风升温。本发明的无需除霜的空气处理装置集空气源热泵和新风处理系统于一体,增大了建筑有效利用面积,降低了空调系统的运行能耗,且能避免制热模式下的结霜问题,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及空气处理领域,特别涉及一种集冷热源与新风处理于一体的空气处理装置,更具体涉及一种集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置。
背景技术
目前的中央空调系统一般分为冷热源部分、新风部分和末端部分,新风处理必须利用制冷制热机组制取低温冷水和热水来实现对空气的处理。这种空调方式导致以下几方面问题:1、由于机组本身不具备制冷系统,需要与集中制冷制热设备配合,这样也就导致系统的冷冻水和热水输配能耗增加并且致使系统施工造价增加;2、由于需要集中的制冷制热设备,势必要求建筑拥有相应的制冷制热设备机房,占据建筑的有效使用面积(一般为建筑有效使用面积的1~2%);3、由于复杂的系统形式,使得一些小面积功能区(如公寓、别墅以及小型办公室等)不方便使用新风系统;4、现阶段,大部分的空气源热泵的难题就是冬季制热模式下的除霜问题,除霜不及时直接影响热泵制热效率,甚至导致热泵停机。再有,近些年来温湿度独立控制空调技术得到大力发展与推广,新风若能独立处理,则可以实现温、湿度独立控制。基于此观点以及以上一般冷凝除湿空调系统的问题,高效的独立除湿机组的优势可显而知。
目前独立除湿新风机组包括双冷源新风机组、溶液调湿新风机组等。其中溶液调湿新风机组依靠溶液吸湿、放湿的特性对空气进行调湿;双冷源新风机组内嵌制冷系统,其除湿方式仍是冷凝除湿,不过其通过新风或回风对冷凝器依靠对流直接换热,换热效果较差,整机制冷能效较低。
蒸发冷却型直膨式空气处理装置采用换热效率最高的表冷器对新风进行冷凝除湿,其冷凝散热完全不同于双冷源新风机组的直接空气对流散热,而是采用蒸发冷却的方式,大大提高了散热的效率,提高了整机制冷效率,确保了机组运行的稳定。由于蒸发冷却型直膨式空气处理装置实现的机组独立运行,空调系统从而得到简化,系统造价大大降低,同时也降低了空调系统的运行能耗。新风机组的独立运行使得公寓、别墅以及小型办公室等区域应用新风可能性大大提高。另一方面,由于冷热源与新风处理一体化,可以实现空调系统只需拥有空调机房即可,不再需要冷热源机房,从而可增大建筑有效利用面积,且实现分区域运行,提高空调有效使用效率,使得整个系统空调运行能耗大幅降低,但是现有的技术依然不能解决冬季制热模式下结霜的问题。
发明内容
为克服现有技术中的上述问题,本发明提供了一种无需除霜的空气处理器,其将空气源热泵和新风处理装置集成在一起,结构简化,降低了空调系统的运行能耗,可适用于多种场所。
本发明采用了以下的技术方案:
一种集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,具有制冷模式和制热模式,包括新风处理装置和空气源热泵装置。
新风处理装置包括:
表冷器/加热盘管,其具有可通过四通阀进行切换的第一制冷剂出口和第一制冷剂入口,以及进风口和送风口,表冷器/加热盘管中的制冷剂与进风口送入的新风进行热交换,夏天对新风降温除湿,冬天对新风升温。
空气源热泵装置:
压缩机,其具有第二制冷剂入口和第二制冷剂出口,第二制冷剂入口与第一制冷剂出口流体连通;
冷凝器/蒸发器,其具有可通过四通阀进行切换的第三制冷剂入口和第三制冷剂出口,第三制冷剂入口与第二制冷剂出口流体连通;
膨胀阀,其具有可通过四通阀进行切换的第四制冷剂入口和第四制冷剂出口,第四制冷剂入口与第三制冷剂出口流体连通,第四制冷剂出口与表冷器/加热盘管的第一制冷剂入口流体连通;及
蒸发器/冷凝器,其具有可通过四通阀进行切换的第五制冷剂入口和第五制冷剂出口,第五制冷剂入口与第四制冷剂出口流体连通,第五制冷剂出口与第二制冷剂入口流体连通,蒸发器/冷凝器中还设有进水口和出水口分别与外界连接的水管,在蒸发器/冷凝器中水管中的水与制冷剂进行热交换,因而可以提供冷冻水/热水,进一步有效地利用了整个装置的能源;
换热模块,其具有盐溶液入口和盐溶液出口,以及入风口和排风口,入风口输入的风与盐溶液进行热交换后从排风口排出;及
位于换热模块外部用于连通盐溶液入口和盐溶液出口的的输液管道,输液管道的至少一部分位于冷凝器/蒸发器内,使得其中的盐溶液能够与冷凝器/蒸发器中的制冷剂进行热交换。
其中,在制冷模式下,冷凝器/蒸发器具体为冷凝器,表冷器/加热盘管具体为表冷器,蒸发器/冷凝器具体为蒸发器。在制热模式下,第一、第三、第四和第五制冷剂入口和出口分别通过四通阀相切换,制冷剂流向与制冷模式相反,表冷器/加热盘管具体为加热盘管,蒸发器/冷凝器为冷凝器,冷凝器/蒸发器具体为蒸发器,蒸发器与空气通过盐溶液间接接触,从空气中吸热,由于蒸发器与空气间接接触,因此有效避免了蒸发器结霜。
进一步地,换热模块为气液直接接触式全热交换模块,其采用类似蜂窝状或其它可增大接触表面积的防腐填料填充,有效增大溶液与空气的接触面积,增大换热效率,减小装置体积,从而使得机组的体积更加紧凑。
进一步地,输液管道上还设置有溶液泵,溶液泵可以保证输液管道中的盐溶液循环。
进一步地,换热模块中设置有用于放置盐溶液的溶液槽,盐溶液出口设置在溶液槽上。
更进一步地,换热模块还配备有补水阀,补水阀设置在盐溶液的溶液槽上,以将来自补水管路的水补充到换热模块中。
优选地,盐溶液入口、盐溶液出口的连接方向与入风口、排风口的连接方向相垂直。
优选地,入风口和排风口分别位于换热模块的左、右两侧。
优选地,空气源热泵装置包括一或多个压缩机。
优选地,空气源热泵装置包括一或多个换热模块。
优选地,新风处理装置包括一或多个表冷器/加热盘管。
优选地,盐溶液为氯化钠水溶液。换热模块中使用盐溶液代替现有技术中使用的水,盐溶液的结冰温度低,在冬季的制热模式下,蒸发器与空气通过盐溶液间接接触,从空气中吸热,有效避免了蒸发器结霜。
在本发明中,可以根据实际需要设置多个换热模块、表冷器/加热盘管或压缩机,以起到更好的空气处理效果。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明通过蒸发冷却的方式散掉冷凝热,降低了冷凝温度,提高了制冷性能系数,使得新风处理和空气源热泵系统实现一体化,并且实现空调机组可以夏天外输冷冻水以供区域制冷需求、冬天外输热水以供区域制热需求,简化了空调系统,节省了制冷、制热设备机房及一系列附属设备,降低了空调系统成本造价,同时也降低了空调系统的运行能耗。在本发明中,新风机组的独立运行使得公寓、别墅以及小型办公室等区域应用新风的可能性大大提高。除此之外,制热模式下由于蒸发器与空气通过盐溶液间接接触,从空气中吸热,由于蒸发器与空气的间接接触,因此有效避免了蒸发器结霜。
附图说明
图1为根据本发明的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置的示意图。
图中:1、压缩机;2、冷凝器/蒸发器;3、膨胀阀;4、表冷器/加热盘管;5、蒸发器/冷凝器;6、换热模块;61、溶液槽;7、溶液泵;8、补水阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
参阅图1,该图展示了本发明的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置的示意图。其主要部件包括压缩机1、冷凝器/蒸发器2、膨胀阀3、表冷器/加热盘管4、蒸发器/冷凝器5、换热模块6、溶液泵7以及补水阀8。在本实施例中,换热模块6为气液直接接触式全热交换模块。
本发明的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置具有制冷模式和制热模式,包括一体化的新风处理装置和空气源热泵装置。
新风处理装置包括:
表冷器/加热盘管4,其具有可通过四通阀进行切换的第一制冷剂出口和第一制冷剂入口,以及进风口和送风口,表冷器/加热盘管4中的制冷剂与进风口送入的新风进行热交换。
空气源热泵装置包括:
压缩机1,其具有第二制冷剂入口和第二制冷剂出口,第二制冷剂入口与第一制冷剂出口流体连通;
冷凝器/蒸发器2,其具有可通过四通阀进行切换的第三制冷剂入口和第三制冷剂出口,第三制冷剂入口与第二制冷剂出口流体连通;
膨胀阀3,其具有可通过四通阀进行切换的第四制冷剂入口和第四制冷剂出口,第四制冷剂入口与第三制冷剂出口流体连通,第四制冷剂出口与表冷器/加热盘管4的第一制冷剂入口流体连通;
蒸发器/冷凝器5,其具有可通过四通阀进行切换的第五制冷剂入口和第五制冷剂出口,第五制冷剂入口与第四制冷剂出口流体连通,第五制冷剂出口与第二制冷剂入口流体连通,蒸发器/冷凝器5中还设有进水口和出水口分别与外界连接的水管,在蒸发器/冷凝器5中水管中的水与制冷剂进行热交换;
换热模块6,其具有盐溶液入口和盐溶液出口,以及入风口和排风口,入风口输入的新风与盐溶液进行热交换后从排风口排出;及
位于换热模块6外部用于连通盐溶液入口和盐溶液出口的输液管道,输液管道的至少一部分位于冷凝器/蒸发器2内,使得其中的盐溶液能够与冷凝器/蒸发器2中的制冷剂进行热交换。
其中,在制冷模式下,冷凝器/蒸发器2具体为冷凝器,表冷器/加热盘管4具体为表冷器,蒸发器/冷凝器5具体为蒸发器。在制热模式下,通过切换四通阀,第一、第三、第四和第五制冷剂入口和出口分别切换,冷凝器/蒸发器2具体为蒸发器,表冷器/加热盘管4具体为加热盘管,蒸发器/冷凝器5为冷凝器,同时制冷剂流向与制冷模式相反。
在本发明中,在制冷模式下,在表冷器/加热盘管4的外部,第一制冷剂出口和入口之间通过制冷剂管道流体连通,制冷剂管道上自第一制冷剂出口至制冷剂入口的制冷剂流向上依次设置有压缩机1、冷凝器/蒸发器2和膨胀阀3。蒸发器/冷凝器5的第五制冷剂入口与膨胀阀3的第四制冷剂出口流体连通,蒸发器/冷凝器5的第五制冷剂出口与压缩机1的第二制冷剂入口流体连通,这样,一部分制冷剂流进表冷器/加热盘管4,用于进风口送入的新风进行热交换,一部分制冷剂流进蒸发器/冷凝器5,用于与水管中的水进行热交换,并向外界提供冷冻水(制热模式下提供热水)供进一步使用。具体地,蒸发器/冷凝器5中还设有进水口和出水口分别与外界连接的水管,在蒸发器/冷凝器5中所述水管中的水与制冷剂进行热交换。
在本发明中,溶液泵7设置在输液管道上,以提供输液管道中的盐溶液循环。盐溶液入口、出口分别位于换热模块6的上部和底部。入风口和排风口分别位于换热模块6的左、右两侧,这样盐溶液入口和出口的连接方向与入风口、排风口的连接方向相垂直,热交换效果更好。换热模块6还配备有补水阀8,补水阀8设置在盐溶液的溶液槽61上,以便根据需要向换热模块6中补充水。
其中,新风处理装置可以包括一或多个表冷器/加热盘管4。空气源热泵装置可以包括一或多个换热模块6。空气源热泵装置包括一或多个压缩机1。在实际应用中,可以根据实际需要设置多个换热模块6、表冷器/加热盘管5和/或压缩机1,以取得更好的制冷/制热和空气处理效果。
具体地,本发明的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置具有制冷模式和制热模式,两种模式下热交换流程有所区别,下文中对两种模式分别做描述。
夏季制冷模式下,冷凝器/蒸发器2具体为冷凝器,表冷器/加热盘管4具体为表冷器,蒸发器/冷凝器5具体为蒸发器。新风经过表冷器4降温除湿,送入室内;用于散热的新风则通过气液直接接触全热交换模块6和循环的无机盐溶液(如氯化钠)直接接触,通过蒸发冷却的方式将循环盐溶液中的热量带走,然后排出。被冷却的循环无机盐溶液通过盐溶液出口进一步流经冷凝器2,通过冷凝器2与从压缩机1的第二制冷剂出口流出的高温制冷剂换热,循环无机盐溶液被加热后再通过盐溶液入口流入气液直接接触全热交换模块6,并进入气液直接接触全热交换模块6的溶液槽61中;与循环无机盐溶液换热后的制冷剂通过第三制冷剂出口、第四制冷剂入口进入膨胀阀3,从膨胀阀3的第四制冷剂出口出来后,然后分别通过第一制冷剂入口进入表冷器4、通过第五制冷剂入口进入蒸发器5中,在表冷器4和蒸发器5中蒸发吸热,通过表冷器4与新风换热,对新风进行降温除湿,通过蒸发器5与外输的循环水换热,从而制出低温的冷冻水,随后换热后的制冷剂分别经由第一制冷剂出口和第五制冷剂出口再次流入压缩机1,依次循环。气液直接接触全热交换模块6通过与其连通的补水阀8和补水管道,对其进行补水。
在冬季制热模式下,冷凝器/蒸发器2具体为蒸发器,表冷器/加热盘管4具体为加热盘管,蒸发器/冷凝器5为冷凝器。制冷剂流向与制冷模式相反,且制冷模式下的原第一、三、四、五制冷剂入口分别与第一、三、四、五制冷剂出口通过四通阀互相切换。新风经过加热盘管4升温,送入室内,用于取暖;用于取热的新风则通过气液直接接触全热交换模块6,和循环的无机盐溶液(如氯化钠)直接接触,实现与蒸发器2的间接接触,从而避免蒸发器2结霜,被取热的新风最后被排出。和空气接触的循环无机盐溶液通过盐溶液出口流经蒸发器2,通过蒸发器2与制冷剂进行换热,循环无机盐溶液被吸热后再通过盐溶液入口流入气液直接接触全热交换模块6,并进入气液直接接触全热交换模块6的溶液槽61。与循环无机盐溶液换热后的制冷剂通过第三制冷剂出口和第二制冷剂入口流入压缩机1,被压缩后的高温制冷剂从压缩机1的第二制冷剂出口流出后,分别通过第五制冷剂入口进入冷凝器5和通过第一制冷剂入口进入加热盘管4,通过加热盘管4与新风换热,对新风加热,通过冷凝器5与外输的循环水换热,从而制出热水,随后换热后的制冷剂通过第四制冷剂入口流入膨胀阀3,从膨胀阀4的第四制冷剂出口出来后,最后通过第三制冷剂入口流入蒸发器2,依次循环。
本发明提供的这种集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,主要是将制冷制热系统内嵌至空气处理装置里边,利用蒸发冷却的方式对冷凝器进行散热,降低了冷凝温度,提升了制冷效率。在制热模式下,又利用无机盐溶液实现蒸发器间接与空气接触,避免蒸发器结霜。最后由于内嵌高效、高功率热泵实现对外界输出冷冻水或热水,实现空调机组和冷热源一体化的简单、高效空调形式,使得空调系统的水系统得到简化,大大降低空调系统的造价以及运行成本,并且实现了新风处理装置的灵活利用。
本发明仅以上述最为常见的实施方式进行说明,在本发明的启示下得到的其他形式的机组,凡是根据本发明的基本原理对个别部件进行的变换或者改进,均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,具有制冷模式和制热模式,其特征在于:包括新风处理装置和空气源热泵装置,
所述新风处理装置包括:
表冷器/加热盘管(4),其具有第一制冷剂出口和第一制冷剂入口,以及进风口和送风口,所述表冷器/加热盘管(4)中的制冷剂与进风口送入的新风进行热交换;
所述空气源热泵装置包括:
压缩机(1),其具有第二制冷剂入口和第二制冷剂出口,所述第二制冷剂入口与所述第一制冷剂出口流体连通;
冷凝器/蒸发器(2),其具有第三制冷剂入口和第三制冷剂出口,所述第三制冷剂入口与所述第二制冷剂出口流体连通;
膨胀阀(3),其具有第四制冷剂入口和第四制冷剂出口,所述第四制冷剂入口与所述第三制冷剂出口流体连通,所述第四制冷剂出口与所述表冷器/加热盘管(4)的第一制冷剂入口流体连通;
蒸发器/冷凝器(5),其具有第五制冷剂入口和第五制冷剂出口,所述第五制冷剂入口与所述第四制冷剂出口流体连通,所述第五制冷剂出口与所述第二制冷剂入口流体连通,所述蒸发器/冷凝器(5)中还设有进水口和出水口分别与外界连接的水管,在蒸发器/冷凝器(5)中所述水管中的水与制冷剂进行热交换,对外提供冷冻水/热水;
换热模块(6),其具有盐溶液入口和盐溶液出口,以及入风口和排风口,入风口输入的新风与盐溶液进行热交换后从排风口排出;及
位于所述换热模块(6)外部用于连通所述盐溶液入口和盐溶液出口的输液管道,所述输液管道的至少一部分位于所述冷凝器/蒸发器(2)内,使得其中的盐溶液能够与冷凝器/蒸发器(2)中的制冷剂进行热交换;
其中,在制冷模式下,所述冷凝器/蒸发器(2)具体为冷凝器,所述表冷器/加热盘管(4)具体为表冷器,所述蒸发器/冷凝器(5)具体为蒸发器,在制热模式下,所述第一、第三、第四和第五制冷剂入口和出口分别通过四通阀相切换,制冷剂流向与制冷模式相反,所述表冷器/加热盘管(4)具体为加热盘管,所述蒸发器/冷凝器(5)为冷凝器,所述冷凝器/蒸发器(2)具体为蒸发器。
2.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述换热模块(6)为气液直接接触式全热交换模块。
3.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述输液管道上还设置有溶液泵(7)。
4.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述换热模块(6)中设置有用于放置盐溶液的溶液槽(61),所述盐溶液出口设置在所述溶液槽(61)上。
5.根据权利要求4所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述换热模块(6)还配备有补水阀(8),所述补水阀(8)设置在盐溶液的溶液槽(61)上。
6.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述盐溶液入口、盐溶液出口的连接方向与入风口、排风口的连接方向相垂直。
7.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述入风口和排风口分别位于所述换热模块(6)的左、右两侧。
8.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述空气源热泵装置包括一或多个换热模块(6)。
9.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述空气源热泵装置包括一或多个压缩机(1)。
10.根据权利要求1所述的集空气源热泵和新风处理于一体且无需除霜的装置,其特征在于:所述新风处理装置包括一或多个表冷器/加热盘管(4)。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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