CN107036194B - 高温水冷双冷源除湿新风换气机组 - Google Patents

高温水冷双冷源除湿新风换气机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高温水冷双冷源除湿新风换气机组，它解决了现有技术中不能独立除湿、无法利用排风能量、节能性差、设备复杂不适合小型化等的不足，具有充分利用高温冷水独立除湿、充分利用排风热回收、节能舒适、设备不受风量限制的有益效果，其方案如下：高温水冷双冷源除湿结构，包括至少四组换热器，四组换热器分别是水冷表冷器、蒸发器、冷凝器和空气加热器，四组换热器中蒸发器与冷凝器连接，水冷表冷器与冷凝器、空气加热器通过高温水路串联连接，冷凝器与空气加热器水路并联连接，此外，四组换热器设于一个箱体中。

Description

高温水冷双冷源除湿新风换气机组
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别是涉及高温水冷双冷源除湿新风换气机组。
背景技术
在集中空调系统中，新风是保证人体健康不可缺少的部分，目前，集中空调系统中提供新风的设备有以下几种形式：
(1)普通新风机组
由风机和表冷盘管组成，夏季采用7℃的低温冷水作为冷媒，配合常规集中空调系统的风机盘管机组作为空气处理末端，对室内降温的同时，析出空气中的水分，达到除湿的目的。该方式不具有热回收能力，温湿度联合控制，主机效率低，能耗高；空调末端冷凝水盘易滋生霉菌，室内空气质量差，易引起空调病。
(2)普通新风换气机
由风机和空气热回收装置组成，用于有集中排风的场合，具有热回收节能效果，但不具有除湿效果。属于温湿度联合控制，主机效率低，能耗高；空调末端冷凝水盘易滋生霉菌，室内空气质量差，易引起空调病。
(3)溶液调湿新风机组
溶液调湿是温湿度独立控制空调系统中的新风处理方式之一。温湿度独立控制空调系统由温度控制系统和湿度控制系统组成，其中温度控制系统利用高温冷水(一般14～17℃)为冷媒，负担室内显热负荷，空调末端在干工况下运行；湿度控制系统由独立的新风除湿系统构成，负担全部的新风冷负荷、湿负荷以及室内湿负荷。温湿度独立控制空调系统中冷水机组在高温水工况下运行，效率高；干式末端无冷凝水，不产生霉菌等对人体健康有害的物质。因此，温湿度独立调节空调系统具有高效、节能、舒适、健康的特点，是集中空调系统发展的方向。
溶液调湿新风机组利用LiBr、CaCl2等盐溶液在不同浓度下对水蒸气吸收能力不同而制成的溶液调湿新风机组，根据溶液再生的方式不同，溶液调湿新风机组又分为热泵式、余热式两种，民用建筑常用的为热泵式溶液调湿新风机组。热泵式溶液调湿新风机组具有全热回收、除湿、加湿、杀菌消毒的功能，且设备完全独立除湿运行，送风温度适宜，不需外接冷热源，空调系统仅为干式末端提供高温冷水即可。但溶液调湿新风机组构造复杂，控制环节繁多，盐溶液腐蚀性较强，对设备制造、运行管理要求较高
(4)内冷式双冷源除湿新风机组
双冷源除湿是温湿度独立控制空调系统中的另一种主要的新风处理方式，具有温湿度独立控制空调系统的所有优点。根据低温冷源的形式不同，双冷源除湿分为内冷式和水冷式之分。
内冷式双冷源除湿新风机组设有排风全热回收装置，新风经全热回收装置回收排风能量后，依次经过前后两组盘管进行冷却除湿。其中前盘管为水冷盘管，以高温冷水为冷媒，用于新风预冷。后盘管为直接蒸发盘管，用于新风深度除湿。在机组排风侧，排风经全热回收后，再经过一个蒸发冷却系统，带走除湿冷源的大部分冷凝热，其余冷凝热用来对送风进行再热，保证合适的送风温度。
(5)水冷式双冷源除湿新风机组
与(4)相比，机组不设热回收装置，新风经前盘管高温冷水预冷后，再经后盘管直接蒸发盘管深度除湿。除湿冷源的大部分冷凝热由冷却水带走，其余冷凝热用来对送风进行再热，保证合适的送风温度。
该种系统需要有高温冷水及冷却水提供、系统复杂，无法利用排风的能量，节能性较差。
因此，现有技术有的节能性较差，有的虽然节能性较好，但是系统复杂，设备难以小型化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了高温水冷双冷源除湿新风换气机组，包括全热回收模块和所述的高温水冷双冷源除湿结构，全热回收模块包括送风机、排风机和全热回收装置。该结构通过多组换热器的设置，全部采用高温冷水实现对新风的预冷、降温除湿以及送风再热，从而实现有利于获得满足需要的温度、湿度的送风。
高温水冷双冷源除湿新风换气机组的具体方案如下：
高温水冷双冷源除湿结构，
包括至少四组换热器，四组换热器分别是水冷表冷器、蒸发器、水冷冷凝器和空气加热器，四组换热器中蒸发器与冷凝器连接，水冷表冷器与冷凝器、空气加热器分别通过高温水路串联连接，冷凝器、空气加热器水路并联连接，此外，四组换热器设于一个箱体中。
水冷表冷器对需要处理的新风进行预冷，被预冷后的空气通过蒸发器进一步被降温、除湿，经蒸发器降温除湿后的低温空气，被空气加热器内较高温度的冷水再热，达到需要的送风温度，冷凝器的冷却水及空气加热器的加热水均来自水冷表冷器的回水，充分利用高温冷水的冷量。
所述冷凝器与压缩机连接，压缩机与蒸发器连接，蒸发器管内来自压缩机制冷循环的低温液态制冷剂蒸发，吸收热量，使得被水冷表冷器预冷后的空气进一步被降温、除湿。
所述蒸发器与冷凝器之间还设有膨胀阀，经压缩机压缩后的高温气体制冷剂进入冷凝器，被冷却降温，经膨胀阀膨胀为低温制冷剂液体，进入蒸发器蒸发，蒸发器外的空气被深度降温、除湿。
所述冷凝器为套管式冷凝器，冷凝器的内管与压缩机排气侧连接，冷凝器的外管与所述水冷表冷器串联连接。所述空气加热器与冷凝器外管并联，再与水冷式表冷器串联，经蒸发器深度降温除湿后的空气被空气加热器管内较高温度的冷水再热，达到需要的送风湿度、送风温度。
上述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组，可以充分利用排风热回收、仅利用一种温度的高温冷水、不受风量大小、安装形式的限制，更加节能、舒适。
其中，所述全热回收装置与所述的高温水冷双冷源除湿结构连接，全热回收装置一侧与送风机连接，另一侧与排风机连接。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种实现高温水冷却热回收除湿新风换气方法，其特征在于，采用所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、充分利用排风热回收，新风的预冷、冷凝、再热均利用高温冷水实现，系统更加节能。
2、仅利用一种温度的高温冷水，系统简单、可靠，设备简洁、紧凑，不受风量大小及安装形式的限制。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明中高温水冷双冷源除湿新风换气机组的示意图；
图2高温水冷双冷源除湿结构在h-d图上的处理过程；
图3是常规空调新风机组在h-d图上的处理过程；
图4是高温水冷双冷源除湿新风换气机组在h-d图上的处理过程；
其中：1.全热回收模块，2、高温水冷双冷源除湿结构，3.全热回收装置，4.送风机，5.排风机，6.水冷表冷器，7.蒸发器，8.压缩机，9.冷凝器，10.膨胀阀，11.空气加热器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了高温水冷双冷源除湿新风换气机组，包括全热回收模块和高温水冷双冷源除湿结构，全热回收模块包括送风机、排风机和全热回收装置。
本申请的一种典型的实施方式中，高温水冷却除湿结构内顺序设置四组换热器，第一组换热器为水冷表冷器6，管内冷媒为系统高温冷水，用于对经过热回收装置后的新风进行预冷；第二组为蒸发器7，蒸发器7管内来自压缩制冷循环的低温液态制冷剂蒸发，被预冷后的空气进一步被降温、除湿；第三组为套管式冷凝器9，冷凝器9内管冷媒为压缩机排气侧的高温高压的制冷剂气体，经过水冷表冷器6升温后的高温冷水一部分进入外管，冷却制冷剂，另一部分进入空气加热器11；空气加热器11管内为较高温度的冷水，管外为经蒸发器7降温除湿后的低温空气，低温空气被较高温度的冷水再热，达到需要的送风温度，较高温度的冷水被冷却降温，与被冷凝器9加热的冷水混合，回至系统回水。在此过程中，冷凝器9的冷却水及空气加热器的加热水均来自水冷表冷器6的回水，分别被冷凝器9加热与空气加热器11冷却，经设备匹配，混合后的水温与进水温度之差可保持与系统要求的水温差一致。
以表1所示的室内外设计参数、额定处理风量为1000m3/h设备为例，该实施方式工作过程及节能计算如下：
夏季室内外设计参数 表1
Figure GDA0004066811810000051
图2是高温水冷双冷源除湿结构在h-d图上的处理过程。
L1为高温冷水预冷后的机器露点，当高温冷水供/回水温度为15℃/20℃时，L1约为干球温度18℃与相对湿度90％的交点，称为第一机器露点；L2为蒸发器除湿后的状态点，取含湿量dL2时的机器露点，称为第二机器露点。
dL2为空调系统处理室内余湿需要的送风含湿量，根据建筑空调湿负荷、新风量计算确定。
机组预冷负荷：QYL＝ρ.LX.(hW-hL1)＝1.2×1000×(89.5-47.6)/3.6＝13970W
机组内置冷源负荷：
QNL＝ρ.LX.(hL1-hL2)＝1.2×1000×(47.6-29)/3.6＝6200W
冷凝负荷QLN＝(1+1/6.0)QNL＝7230W
再热量QZR＝ρ.CP.LX.(tc-tL2)＝1.2×1.01×1000×(14-10.7)/3.6＝1110W
高温冷源提供的负荷为：QG＝QYL+QLN-QZR＝13970+7230-1110＝20090W
系统总功率为，
Figure GDA0004066811810000052
为显示节能效果，以下计算常规空调耗功率：
图3是常规空调新风机组在h-d图上的处理过程。
新风机组采用7℃/12℃冷水，处理状态点为室内状态等含湿量线。
新风机组负荷：QXL＝ρ.LX.(hW-hL1)＝1.2×1000×（89.5-40.7)/3.6＝16267W
风机盘管全热冷量QFP＝6000W
主机冷量Q＝QXL+QFP＝22267W
总功率为：
Figure GDA0004066811810000061
高温水冷双冷源除湿结构较常规空调新风机组节能率：(5567-4990)/5567*100％＝10.4％，从而可以明显确定本实施例提供的方案在节能效果上具有显著的效果。
全热回收装置与换热器所在的管路连接，与所述的空气加热器连接，全热回收装置一侧与送风机连接，另一侧与排风机连接。
以下对该应用耗功率予以计算：
图4是高温水冷双冷源除湿新风换气机组在h-d图上的处理过程。热回收装置承担负荷：QR＝GX(hW-hR)＝1.2×1000×(89.5-67.6)/3.6＝7300W
新风机组预冷负荷：
QYL＝ρ.LX.(hR-hL1)＝1.2×1000×(67.6-47.6)/3.6＝6670W
新风机组内置冷源负荷：
QNL＝ρ.LX.(hL1-hL2)＝1.2×1000×(47.6-29)/3.6＝6200W
冷凝负荷QLN＝(1+1/6.0)QNL＝7230W
再热量QZR＝ρ.CP·LX.(tc-tL2)＝1.2×1.01×1000×(14-10.7)/3.6＝1110W
高温冷源提供的负荷为：QG＝QYL+QLN-QZR＝6670+7230-1110＝12790W
系统总功率为，
Figure GDA0004066811810000062
高温水冷双冷源除湿新风换气机组较常规空调新风机组节能率：(5567-3587)/5567*100％＝35.6％，从而可以明显确定本实施例提供的方案在节能效果上具有显著的效果。
为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种实现高温水冷却热回收除湿新风换气方法，其特征在于，采用所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.高温水冷双冷源除湿新风换气机组，其特征在于，包括全热回收模块和高温水冷双冷源除湿结构，全热回收模块包括送风机、排风机和全热回收装置，高温水冷双冷源除湿结构包括压缩机和四组换热器，四组换热器分别是高温水冷表冷器、蒸发器、水冷冷凝器和空气加热器，四组换热器中蒸发器与冷凝器连接，蒸发器与冷凝器之间设有膨胀阀，水冷表冷器与冷凝器、空气加热器分别通过高温水路串联连接，冷凝器与空气加热器水路并联连接。
2.根据权利要求1所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组，其特征在于，所述冷凝器与压缩机连接，压缩机与蒸发器连接，压缩机压缩后的高温气体制冷剂进入冷凝器，被高温水冷却降温。
3.根据权利要求2所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组，其特征在于，所述冷凝器为套管式冷凝器，冷凝器的内管与压缩机排气侧连接，冷凝器的外管与所述水冷表冷器串联连接。
4.根据权利要求1所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组，其特征在于，所述全热回收模块与所述的高温水冷双冷源除湿结构连接，全热回收装置一侧与送风机连接，另一侧与排风机连接。
5.根据权利要求4所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组，其特征在于，所述送风机与排风机的风口错位设置。
6.一种实现高温水冷却热回收除湿新风换气方法，其特征在于，采用根据权利要求1-5中任一项所述的高温水冷双冷源除湿新风换气机组。
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