CN105953469A - 一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，包括送风换热器、排风换热器、压缩机、四通换向阀、节流装置、制冷剂连接管、新风口、第一三通换向阀、第二三通换向阀、送风风机、送风口、回风口、排风风机、化霜电加热器、空气‑空气板式换热器、排风口、风道。对传统热泵式排风热回收新风空调机组加以改进，利用排风换热器出口空气(>0°C)深度预热室外低温空气，提高送风换热器的进风温度至‑10°C以上，降低热泵系统负荷，避免排风换热器发生结霜，可大幅扩展热泵式排风热回收新风空调机组的适用范围至‑30°C室外环境温度。

Description

一种 适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组

技术领域

本发明涉及适用于-30°C严寒地区的空调机组，具体为一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组。

背景技术

随着人们对室内空气品质的要求不断提高，新风空调机组的使用越来越广泛。新风空调机组是一种有效的空气净化设备，一方面把室内污浊的空气排出室外，另一方面把室外新鲜的空气经过过滤和热湿处理后，再输入到室内。但如果不采用排风热回收技术，新风的热湿处理将消耗大量的能源。

近年来兴起的热泵式排风热回收新风空调机组，是一种新型的有源排风热回收技术，它使用有限的电能，通过制冷剂热泵循环回收排风的冷量和热量。夏季，送风换热器作为蒸发器，排风换热器作为冷凝器，经排风带走新风负荷和压缩机耗功。制热工况下，送风换热器作为冷凝器，排风换热器作为蒸发器，排风中的显热和潜热均被回收用于加热新风。其具有热回收效率高，适应温差范围大，使用方便等诸多优点，广受欢迎。

但是传统的热泵式热回收装置在冬季严寒地区使用时，排风换热器（蒸发器）易发生结霜，影响机组的制热能力和正常运行。数值仿真显示，若设定送风温度为20°C，当室外环境低于-10°C，排风换热器结霜将无可避免。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对传统热泵式排风热回收新风空调机组加以改进，利用排风换热器出口空气(>0°C)深度预热室外低温空气，提高送风换热器的进风温度至-10°C以上，降低热泵系统负荷，避免排风换热器发生结霜，可大幅扩展热泵式排风热回收新风空调机组的适用范围至-30°C室外环境温度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组,包括送风换热器、排风换热器、压缩机、四通换向阀、节流装置、制冷剂连接管、新风口、第一三通换向阀、第二三通换向阀、送风风机、送风口、回风口、排风风机、化霜电加热器、空气-空气板式换热器、排风口、风道，所述新风口通过风道与第一三通换向阀导通，第一三通换向阀同时通过风道与第二三通换向阀相连，通过排风口与空气-空气板式换热器相连；所述第二三通换向阀同时通过排风口与空气-空气板式换热器相连，通过风道与送风风机相连，送风风机通过风道与送风换热器导通，送风换热器通过风道连接送风口；所述送风换热器通过制冷剂连接管分别与四通换向阀及节流装置连通，所述四通换向阀上设置压缩机，四通换向阀与节流装置以并行方式通过制冷剂连接管与排风换热器相连，排风换热器输入端通过风道连接回风口，输出端通过风道连接排风风机，排风风机上通过风道串行连接有化霜电加热器，并与空气-空气板式换热器相连。

优选的，空气-空气板式换热器包括第一空气通道和第二空气通道，第一空气通道垂直于地面，通过风道与化霜电加热器和排风口连通，第二空气通道通过风道与三通换向阀连通。

优选的，第一空气通道侧壁涂抹超疏水材料。

优选的，第一空气通道侧壁布置电热丝。

优选的，节流装置为毛细管、短管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，通过制冷剂连接管与送风换热器，排风换热器和再热装置连通。

优选的，还包括再热盘管、再热电磁阀及再热流量调节阀，再热盘管设置在送风换热器与送风口之间的风道上，再热盘管分别与再热电磁阀的输出端及再热流量调节阀的输入端相连，再热电磁阀的输入端与压缩机及四通换向阀向连通，再热流量调节阀的输出端连接在排风换热器与节流装置之间的风道上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明可在室外温度-30 °C的极端低温条件下，不降低送风温度且蒸发器不结霜。本发明严寒条件下制热性能显著，大幅扩展了热泵式排风热回收新风空调机组的适用地区。

（2）本发明的空调机组通过回收排风显热和潜热，可获得较高的制冷制热效率，节能效果显著。仿真计算结果显示，本发明在夏季制冷COP可达3.0以上，冬季制热COP可达4.0以上。

附图说明

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组,包括送风换热器1、排风换热器2、压缩机3、四通换向阀4、节流装置5、制冷剂连接管9、新风口10、第一三通换向阀11、第二三通换向阀12、送风风机13、送风口14、回风口15、排风风机16、化霜电加热器17、空气-空气板式换热器18、排风口19、风道20，新风口10通过风道20与第一三通换向阀11导通，第一三通换向阀11同时通过风道20与第二三通换向阀12相连，通过排风口19与空气-空气板式换热器18相连，第二三通换向,12同时通过排风口19与空气-空气板式换热器18相连，通过风道20与送风风机13相连，送风风机13通过风道20与送风换热器1导通，送风换热器1通过风道20连接送风口14.

送风换热器1通过制冷剂连接管9分别与四通换向阀4及节流装置5连通，四通换向阀4上设置压缩机3，四通换向阀4与节流装置5以并行方式通过制冷剂连接管9与排风换热器2相连，排风换热器2输入端通过风道20连接回风口15，输出端通过风道20连接排风风机16，排风风机16上通过风道20串行连接有化霜电加热器17，并与空气-空气板式换热器18相连。

空气-空气板式换热器18包括第一空气通道和第二空气通道，第一空气通道垂直于地面，通过风道与化霜电加热器和排风口连通，第二空气通道通过风道与三通换向阀连通。第一空气通道侧壁涂抹超疏水材料。第一空气通道侧壁布置电热丝。节流装置5为毛细管、短管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，通过制冷剂连接管9与送风换热器1，排风换热器2和再热装置连通。对传统热泵式排风热回收新风空调机组加以改进，利用排风换热器2出口空气(>0°C)深度预热室外低温空气，提高送风换热器1的进风温度至-10°C以上，降低热泵系统负荷，避免排风换热器2发生结霜，可大幅扩展热泵式排风热回收新风空调机组的适用范围至-30°C室外环境温度。

实施例1

一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组存在制冷，制热两种工况，其具体工作流程如下。

制冷工况下，送风换热器1作为蒸发器，排风换热器2作为冷凝器，四通换向阀4使制冷剂连接管9连通，第一三通换向阀11及第二三通换向阀12使风道20连通，化霜电加热器17不启动。制冷剂循环：压缩机3®制冷剂连接管9®四通换向阀4®制冷剂连接管9——排风换热器2——制冷剂连接管9——节流装置5——制冷剂连接管9——送风换热器1——制冷剂连接管9——四通换向阀4——制冷剂连接管9——压缩机3。新鲜空气从新风口10被吸入后，经风道20，第一三通换向阀11，后从风道20被旁通不经过空气-空气板式换热器18。之后新风经第二三通换向阀12、送风风机13进入送风换热器1被冷却除湿，最后经送风口14送入房间或其他空气处理设备。室内排风从回风口15被吸入后，经风道20进入排风换热器5吸收制冷剂冷凝热，然后通过排风风机16、化霜电加热器17、空气-空气板式换热器18的第一空气通道至排风口19排出。

制热工况下，送风换热器1作为冷凝器，排风换热器5作为蒸发器，四通换向阀4使制冷剂连接管9连通，第一三通换向阀11及二三通换向阀12使风道20连通，化霜电加热器17在空气-空气板式换热器18的第一空气通道结霜时短时间启动，化霜完成后关闭。制冷剂循环：压缩机3——制冷剂连接管9——四通换向阀4——制冷剂连接管9——送风换热器1——制冷剂连接管9——节流装置5——制冷剂连接管9——排风换热器2——制冷剂连接管9——四通换向阀4——制冷剂连接管9——压缩机3。新鲜空气从新风口10被吸入后，经风道20、第一三通换向阀11、风道20进入空气-空气板式换热器18，被排风预热。之后新风经第二三通换向阀12、送风风机13进入送风换热器1被加热，最后经送风口14送入房间或其他空气处理设备。室内排风从回风口15被吸入后，经风道20进入排风换热器5向制冷剂放热，然后通过排风风机16、化霜电加热器17，进入空气-空气板式换热器18的第一空气通道被进一步冷却，最后经风道20至排风口19排出。

实施例2

一种带再热功能的，适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，结构和流程如图2所示。在实施例1的基础上，增加了再热盘管6，再热电磁阀7，再热流量调节阀8，并补充了必要的制冷剂连接管，功能上增加了除湿再热工况。除湿工况是在制冷工况的基础上，开启再热电磁阀7，再热流量调节阀8。新风在送风换热器1中被冷却除湿后，经再热盘管6提高干球温度，保证送风舒适度。除湿工况适用于春秋季，温度适宜但湿度较大的天气条件。

与实施例1相比，实施例2增加了第二新风口21和第二排风口22，功能上除了在制冷工况下使新风不经过空气-空气板式换热器18外，还可使排风也不必经过空气-空气板式换热器18，从而降低排风风机16的功耗。

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，选用不同制冷剂，在制冷剂回路设置高压储液器、气液分离器、油分离、过滤器、干燥器等常见制冷辅件，在水管设置过滤器，杀菌装置等水处理附件，在风道设置过滤器，消声器，辅助加湿器，辅助加热器，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，使用风阀替代风道三通换向阀或不脱离本发明技术方案的精神增加换热器，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组,其特征在于：包括送风换热器、排风换热器、压缩机、四通换向阀、节流装置、制冷剂连接管、新风口、第一三通换向阀、第二三通换向阀、送风风机、送风口、回风口、排风风机、化霜电加热器、空气-空气板式换热器、排风口、风道，所述新风口通过风道与第一三通换向阀导通，第一三通换向阀同时通过风道与第二三通换向阀相连，通过排风口与空气-空气板式换热器相连；所述第二三通换向阀同时通过排风口与空气-空气板式换热器相连，通过风道与送风风机相连，送风风机通过风道与送风换热器导通，送风换热器通过风道连接送风口；所述送风换热器通过制冷剂连接管分别与四通换向阀及节流装置连通，所述四通换向阀上设置压缩机，四通换向阀与节流装置以并行方式通过制冷剂连接管与排风换热器相连，排风换热器输入端通过风道连接回风口，输出端通过风道连接排风风机，排风风机上通过风道串行连接有化霜电加热器，并与空气-空气板式换热器相连。

2.根据权利要求1所述的一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，其特征在于：所述空气-空气板式换热器包括第一空气通道和第二空气通道，所述第一空气通道垂直于地面，通过风道与化霜电加热器和排风口连通，所述第二空气通道通过风道与三通换向阀连通。

3. 根据权利要求2所述的一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，其特征在于：所述第一空气通道侧壁涂抹超疏水材料。

4.根据权利要求2所述的一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，其特征在于：所述第一空气通道侧壁布置电热丝。

5.根据权利要求1所述的一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，其特征在于：所述节流装置为毛细管、短管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，通过制冷剂连接管与送风换热器，排风换热器和再热装置连通。

6.根据权利要求1所述的一种适用于严寒地区的热泵型排风热回收新风空调机组，其特征在于：还包括再热盘管、再热电磁阀及再热流量调节阀，所述再热盘管设置在送风换热器与送风口之间的风道上，再热盘管分别与再热电磁阀的输出端及再热流量调节阀的输入端相连，所述再热电磁阀的输入端与压缩机及四通换向阀向连通，所述再热流量调节阀的输出端连接在排风换热器与节流装置之间的风道上。