CN105627470A - 一种基于过冷再热的空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于过冷再热的空调机组，用于调节空调空间内的温湿度，包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、过冷器、送风风机、回风风机、新风口及排风口、制冷剂连接管及风管，空调机组共有制冷剂循环回路与空气流路，本发明用过冷器回收蒸发器出口低温空气的冷量，一方面起到再热作用，另一方面增加制冷系统过冷度，提高系统能效。与现有技术相比，本发明采用一次回风空气管路布置，系统设计和控制设计简单；本发明无需消耗额外的能源再热空气，但可以实现温湿度独立精准控制；本发明中，过冷器回收的冷量增加了制冷系统单位质量流量的制冷量，提高了制冷效率。

Description

一种基于过冷再热的空调机组

技术领域

本发明涉及一种空调机组，尤其是涉及一种基于过冷再热的空调机组。

背景技术

在集中式空调系统和局部空调机组中，最常用的是一次回风系统(回风与室外新风在冷却除湿前混合)和二次回风系统(回风和新风混合后经冷却除湿，再次与回风混合)。

一次回风系统需再热送风，能耗较大；相比于一次回风系统，二次回风系统无需再热设备，能效更高，但二次回风系统管路设计复杂，风阀控制困难。而且当室外温度偏离设计工况点时，风量调节复杂，在实践过程中存在很多问题。

因此，常用的两类系统都有各自的局限性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于过冷再热的空调机组，以提升空调系统能效，简化系统设计。

本发明将制冷系统的过冷器作为一次回风系统的再热器。用过冷器回收蒸发器出口低温空气的冷量，一方面起到再热作用，另一方面增加制冷系统过冷度，提高系统能效。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于过冷再热的空调机组，用于调节空调空间内的温湿度，包括压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、过冷器、送风风机、回风风机、新风口及排风口，所述的蒸发器与过冷器均具有制冷剂通道与空气通道；

所述的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器的制冷剂通道通过制冷剂连接管首尾相连，组成用于制冷剂循环流动的制冷剂循环回路；

所述的新风口、蒸发器的空气通道、过冷器的空气通道、送风风机、空调空间、回风风机及排风口通过风管顺序连通，形成空气流路；

在冷凝器与节流装置之间的制冷剂连接管上顺序设有一号三通阀、压力平衡阀及二号三通阀，所述的一号三通阀的两个阀口与二号三通阀的两个阀口均与冷凝器与节流装置之间的制冷剂连接管连通，压力平衡阀共有两个阀口，均连通在冷凝器与节流装置之间的制冷剂连接管上，一号三通阀的第三个阀口、二号三通阀的第三个阀口均与过冷器的制冷剂通道连通。

在上述基于过冷再热的空调机组的基础上，第一种优选实施方式是将新风与回风进行混合，其实现方法为所述的回风风机的出风口与蒸发器的进风口通过回风管连通，在回风管上设有第二风阀。

进一步优选的方案是，在回风管与新风口之间风管上设有第一风阀，在回风管与排风口之间风管上设有第三风阀。通过调节单个风阀的开度来控制新风与回风的混风比例。

在上述基于过冷再热的空调机组的基础上，第二种优选实施方式是实现新风热回收，其实现方法为：还设有空气热回收装置，该空气热回收装置为空气-空气换热器，具有两条空气通道，其中一条空气通道位于新风口与蒸发器之间的风管上，另一条空气通道位于回风风机与排风口之间的风管上。

在上述基于过冷再热的空调机组的基础上，第三种优选实施方式是：将新风与回风进行混合的方案与实现新风热回收相结合。其实现方法为：

还设有空气热回收装置，该空气热回收装置为空气-空气换热器，具有两条空气通道，其中一条空气通道位于新风口与蒸发器之间的风管上，另一条空气通道位于回风风机与排风口之间的风管上。所述的回风风机的出风口与蒸发器的进风口通过回风管连通，在回风管上设有第二风阀。在回风管与空气热回收装置之间风管上设有第一风阀，在回风管与空气热回收装置之间风管上设有第三风阀。

本发明中，所述的空气热回收装置为转轮换热器、热管换热器、板式显热换热器、板翅式全热换热器或中间热媒式换热器。

所述的节流装置选自毛细管、短管、电子膨胀阀、热力膨胀阀或孔板等常见制冷系统节流装置。

本发明所述的压缩机优选为变频压缩机。

本发明由制冷剂循环和空气流路两部分组成。

在制冷剂循环中，制冷剂首先在压缩机作用下，变为高温高压气体，于冷凝器中放热冷凝成为液体后，一部分进入过冷器被进一步冷却，剩余制冷剂直接通过压力平衡阀后与通过过冷器的制冷剂在节流装置前混合。混合后的制冷剂在节流装置作用下，压力和温度下降。随后制冷剂进入蒸发器的制冷剂通道，将蒸发器空气通道中的空气冷却，制冷剂吸热蒸发后回到压缩机，完成制冷循环。

在空气流路中，室外新风从新风口被吸入，在空气热回收装置中被预冷(当不设置空气热回收装置时，即没有预冷的步骤)。随后，被预冷的新风与来自室内的回风混合(如果不设置新风与回风进行混合的方案，则直接进行蒸发器)，先经蒸发器降温除湿，再经过冷器再热至送风温度，经送风风机作用，送入室内空间。同时，室内空间的空气在回风风机作用下被抽出，一部分与新风混合，另一部分在空气热回收装置中预冷新风后，经排风口排出。

本发明可实现温湿度独立调节的原理在于：

1.通过压缩机和变截面的节流装置调整制冷剂流量和蒸发温度，改变蒸发器除湿能力，控制送风的相对湿度；

2.通过一号三通阀和二号三通阀调整进入过冷器的制冷剂流量比例，控制送风的干球温度。

本发明的节能原理在于，用过冷器回收蒸发器出口低温空气的冷量。它一方面起到再热作用，另一方面增加制冷系统过冷度，提高系统能效。

与现有技术相比，本发明将制冷系统的过冷器作为一次回风系统的再热器，具备以下优点：

1.采用一次回风空气管路布置，系统设计和控制设计简单；

2.无需消耗额外的能源再热空气，但可以实现温湿度独立精准控制；

3.过冷器回收的冷量增加了制冷系统单位质量流量的制冷量，提高了制冷效率。

附图说明

图1为实施例1中空调机组的结构示意图；

图2为实施例2中空调机组的结构示意图；

图3为实施例3中空调机组的结构示意图。

图中：1为压缩机，2为冷凝器，3为一号三通阀，4为过冷器，5为压力平衡阀，6为二号三通阀，7为节流装置，8为蒸发器，10、11、12、13、14、15、16、17、18为制冷剂连接管，19为空气热回收装置，20为新风口，21为第一风阀、25为第二风阀、26为第三风阀，22为送风风机，24为回风风机，23为空调空间，27为排风口，40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53为风管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种基于过冷再热的空调机组，用于调节空调空间23内的温度，如图1所示，为带新风热回收装置。

本实施例的空调机组包括压缩机1、冷凝器2、节流装置7、蒸发器8、过冷器4、送风风机22、回风风机24、空气热回收装置19、新风口20及排风口27，一号三通阀3、二号三通阀6、第一风阀21、第二风阀25、第三风阀26，制冷剂连接管10、11、12、13、14、15、16、17、18，风管40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53。蒸发器8与过冷器4均具有制冷剂通道与空气通道；

压缩机1、冷凝器2、节流装置7、蒸发器8的制冷剂通道通过制冷剂连接管首尾相连，组成用于制冷剂循环流动的制冷剂循环回路；

新风口20、蒸发器8的空气通道、过冷器4的空气通道、送风风机22、空调空间23、回风风机24及排风口27通过风管顺序连通，形成空气流路；

在冷凝器2与节流装置7之间的制冷剂连接管上顺序设有一号三通阀3、压力平衡阀5及二号三通阀6，一号三通阀3的两个阀口与二号三通阀6的两个阀口均与冷凝器2与节流装置7之间的制冷剂连接管连通，一号三通阀3的第三个阀口、二号三通阀6的第三个阀口均与过冷器4的制冷剂通道连通。

空气热回收装置19为空气-空气换热器，具有两条空气通道，其中一条空气通道位于新风口20与蒸发器8之间的风管上，另一条空气通道位于回风风机24与排风口27之间的风管上。

回风风机24的出风口与蒸发器8的进风口通过回风管连通，在回风管上设有第二风阀26。本实施例中，回风管指的是风管49与风管50。在回风管与空气热回收装置19之间风管上设有第一风阀21，在回风管与空气热回收装置19之间风管上设有第三风阀25。

制冷剂回路中，制冷剂在压缩机1的作用下成为高温高压蒸气，经制冷剂连接管11，进入冷凝器2冷凝成为液体。然后，一部分液体制冷剂经制冷剂连接管12、一号三通阀3、制冷剂连接管13、进入过冷器4被进一步冷却，再经制冷剂连接管14、二号三通阀6、制冷剂连接管17进入节流装置7。剩余液体制冷剂经制冷剂连接管12、一号三通阀3、压力平衡阀5、制冷剂连接管16、二号三通阀6、制冷剂连接管17进入节流装置7。压力平衡阀5与过冷器4所产生的压降相同。然后，所有制冷剂经制冷剂连接管18，进入蒸发器8吸热蒸发。最后，经制冷剂连接管10返回压缩机1。

空气流路中，室外新风从新风口20被吸入，经风管40进入空气热回收装置19中，并在空气热回收装置19中被预冷。随后，被预冷的新风经风管41，第一风阀21，在风管43中与来自风管50的回风混合。混合后的空气先送入蒸发器8降温除湿，再经风管44，送入过冷器4再热至指定温度。经过热湿处理的空气，经风管45，送风风机22，风管46送入室内空间23。同时，室内空间23内的空气在回风风机24作用下经风管47被抽出，一部分经风管48、49，第二风阀26，风管50送入风管43与来自风管42的新风混合，另一部分经风管48、51，第三风阀25，风管52送入空气热回收装置19预冷新风后，再经风管53，排风口27排出。

控制策略上，由第一风阀21、第二风阀25、第三风阀26控制新风和回风的比例，由压缩机1(优选采用变频压缩机)和节流装置7(电子膨胀阀)控制送风的相对湿度，由第一三通阀3和第二三通阀6控制送风的干球温度。

实施例2

如图2所示，与实施例1不同之处在于，本实施例中的空调机组无新风热回收装置，除不带空气热回收装置外，工作原理与实施例1相同。

制冷剂回路与实施例1完全相同。

空气流路中，室外新风从新风口20被吸入，经风管40、第一风阀21、风管41，在风管42中与来自风管49的回风混合。混合后的空气先送入蒸发器8降温除湿，再经风管43，送入过冷器4再热至指定温度。经过热湿处理的空气，经风管44，送风风机22，风管45送入室内空间23。同时，室内空间23内的空气在回风风机24作用下经风管46被抽出，一部分经风管47、风管48，第二风阀26，风管49送入风管42与来自风管41的新风混合，另一部分经风管47、风管50，第三风阀25，风管51，排风口27排出。

控制策略上，由第一风阀21、第二风阀25、第三风阀26控制新风和回风的比例，由压缩机1(优选采用变频压缩机)和节流装置7(电子膨胀阀)控制送风的相对湿度，由第一三通阀3和第二三通阀6控制送风的干球温度。

实施例3

一种基于过冷再热的全新风空调机组，结构和流程如图3所示，除新风不再与回风混合，直接进行热湿处理外，工作原理与实施例1相似。

制冷剂回路与实施例1完全相同。

空气流路中，室外新风从新风口20被吸入，经风管40进入空气热回收装置19中，并在空气热回收装置19中被预冷。随后，被预冷的新风经风管41先送入蒸发器8降温除湿，再经风管42，送入过冷器4再热至指定温度。经过热湿处理的空气，经风管43，送风风机22，风管44送入室内空间23。同时，室内空间23内的空气在回风风机24作用下经风管45被抽出，经风管46送入空气热回收装置19预冷新风后，再经风管47，排风口27排出。

上述实施例中未完整展示经过冷凝器2的吸热工质循环的动力装置和管路。吸工质循环的动力装置可根据吸热工质的种类合理选择，气态吸热工质可选用风机，液态吸热工质可选用液体泵。对吸热工质循环的管路和辅助设备可以根据实际需要进行选择和设计。选用不同的吸热工质循环动力装置或采用不同的吸热工质循环管路，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。

上述实施例中未完整展示制冷剂循环和风道的所有部件，实施过程中，在制冷剂回路设置四通换向阀、高压储液器、气液分离器、油分离、过滤器、干燥器等常见制冷辅件，在风道设置过滤器，消声器，加湿器，加热器，杀菌装置等空气处理附件，选用不同的送风喷口和回风格栅，改变风机位置，或不脱离本发明技术方案的精神增加热交换器，风机和风阀等，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。

上述实施例并不限于蒸气压缩单冷空调系统，热泵空调系统在制冷工况下使用本发明的技术方案提高制冷性能，应属于本发明保护范围。如果对上述实施例进行热泵改造，可在制冷循环中增加四通换向阀，使一号三通阀3只联通制冷剂连接管17和16，二号三通阀6只联通制冷剂连接管15和12，即断开过冷器4，并做相应热泵化改造即可实现供暖功能。

本文中使用“一号”、“二号”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“一号”、“二号”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，但只要不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种基于过冷再热的空调机组，用于调节空调空间(23)内的温度，其特征在于，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流装置(7)、蒸发器(8)、过冷器(4)、送风风机(22)、回风风机(24)、新风口(20)及排风口(27)，所述的蒸发器(8)与过冷器(4)均具有制冷剂通道与空气通道，

所述的压缩机(1)、冷凝器(2)、节流装置(7)、蒸发器(8)的制冷剂通道通过制冷剂连接管首尾相连，组成用于制冷剂循环流动的制冷剂循环回路；

所述的新风口(20)、蒸发器(8)的空气通道、过冷器(4)的空气通道、送风风机(22)、空调空间(23)、回风风机(24)及排风口(27)通过风管顺序连通，形成空气流路；

在冷凝器(2)与节流装置(7)之间的制冷剂连接管上顺序设有一号三通阀(3)、压力平衡阀(5)及二号三通阀(6)，所述的一号三通阀(3)的两个阀口与二号三通阀(6)的两个阀口均与冷凝器(2)与节流装置(7)之间的制冷剂连接管连通，一号三通阀(3)的第三个阀口、二号三通阀(6)的第三个阀口均与过冷器(4)的制冷剂通道连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，所述的回风风机(24)的出风口与蒸发器(8)的进风口通过回风管连通，在回风管上设有第二风阀(26)。

3.根据权利要求2所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，在回风管与新风口(20)之间风管上设有第一风阀(21)，在回风管与排风口(27)之间风管上设有第三风阀(25)。

4.根据权利要求1所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，还设有空气热回收装置(19)，该空气热回收装置(19)为空气-空气换热器，具有两条空气通道，其中一条空气通道位于新风口(20)与蒸发器(8)之间的风管上，另一条空气通道位于回风风机(24)与排风口(27)之间的风管上。

5.根据权利要求4所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，所述的回风风机(24)的出风口与蒸发器(8)的进风口通过回风管连通，在回风管上设有第二风阀(26)。

6.根据权利要求5所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，在回风管与空气热回收装置(19)之间风管上设有第一风阀(21)，在回风管与空气热回收装置(19)之间风管上设有第三风阀(25)。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，所述的空气热回收装置(19)为转轮换热器、热管换热器、板式显热换热器、板翅式全热换热器或中间热媒式换热器。

8.根据权利要求1所述的一种基于过冷再热的空调机组，其特征在于，所述的节流装置(7)选自毛细管、短管、电子膨胀阀、热力膨胀阀或孔板。