CN107120757A - 一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，包括空气源热泵循环、排风热回收热泵循环和再热热管循环，空气源热泵循环包括连接并构成循环的空气源热泵循环压缩机、室外盘管、空气源热泵循环节流装置和空气源热泵循环送风盘管，排风热回收热泵循环包括连接并构成循环的排风热回收热泵循环压缩机、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环送风盘管，再热热管循环包括连接并构成循环的再热热管循环热回收盘管、制冷剂泵和再热盘管。与现有技术相比，本发明依靠空气源热泵循环保证机组的制冷制热能力的前提下，通过排风热回收热泵循环回收排风的热能和再热热管循环回收再热过程的低温冷量，降低能耗。

Description

一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组
技术领域
本发明涉及一种新风空调机组，尤其是涉及一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组。
背景技术
新风空调机组是一种重要的空气净化设备，一方面它可以把过滤后的室外新鲜空气送入房间，置换污浊的空气；另一方面可对新风进行热湿处理，承担部分房间热湿负荷。近年来，在雾霾的大背景下，新风空调机组备受市场青睐。
目前，市场上最为常见的新风处理设备是空气源热泵型新风空调机组，其容量调节能力强，技术成熟。但是它存在以下的问题：第一，不能回收排风中的废冷废热，热湿处理能耗大；第二，冬季室外盘管会发生结霜，降低制热量和制热效率；第三，当其作为新风除湿机组使用时，需再热空气，避免出风口结露。常见的再热形式如电加热和冷凝再热，都未能高效回收和使用再热过程中的低温冷量，甚至还要消耗额外的电能。
近年来兴起的热泵式排风热回收空调机组，是通过制冷剂热泵循环回收排风的冷量和热量，其具有热回收效率高，适应温差范围大，冬季无结霜，健康卫生等诸多优点，但因其仅使用排风作为唯一冷/热源，存在夏季制冷量不足，不能对新风深度除湿，冬季低温工况下供热不足的瓶颈。
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由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，并依靠空气源热泵循环保证机组的制冷制热能力的前提下，通过排风热回收热泵循环回收排风的热能和再热热管循环回收再热过程的低温冷量，降低能耗。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，包括空气源热泵循环、排风热回收热泵循环和再热热管循环，其中，
空气源热泵循环包括通过制冷剂连接管连接并构成循环的空气源热泵循环压缩机、室外盘管、空气源热泵循环节流装置和空气源热泵循环送风盘管，
排风热回收热泵循环包括通过制冷机连接管连接并构成循环的排风热回收热泵循环压缩机、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环送风盘管，
再热热管循环包括通过制冷机连接管连接并构成循环的再热热管循环热回收盘管、制冷剂泵和再热盘管。
作为优选的实施方案，包括室外盘管、空气源热泵循环送风盘管、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热热管循环热回收盘管和再热盘管在内的盘管结构采用具备空气通道与制冷剂通道的制冷剂-空气换热器。
作为上述优选的实施方案的更优选，所述的制冷剂-空气换热器为翅片管换热器或微通道换热器。
作为优选的实施方案，所述的空气源热泵循环送风盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热盘管、送风风机连接于送风风道上，所述的排风热回收盘管、排风风机放置于排风风道上，所述的室外盘管的空气通道与室外环境和室外风机连通。
作为上述优选的实施方案的更优选，沿新风口至送风口方向，所述的送风风道内依次安装空气源热泵循环送风盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热盘管，或所述的送风风道内依次安装排风热回收热泵循环送风盘管、空气源热泵循环送风盘管和再热盘管。
作为上述更优选的实施方案的进一步优选，所述的再热热管循环热回收盘管置于送风通道中的近新风口处，或置于空气源热泵循环送风盘管和排风热回收热泵循环送风盘管之间，或置于排风通道的近回风口处。
作为优选的实施方案，所述的空气源热泵循环和排风热回收热泵循环内还分别设有空气源热泵循环四通换向阀和排风热回收热泵循环四通换向阀，并使得热回收型新风空调机组具有制冷和制热两种工作模式；
当机组位于制冷模式下时，通过空气源热泵循环四通换向阀，空气源热泵循环压缩机吸气口与空气源热泵循环送风盘管连通，排气口与室外盘管连通，通过排风热回收热泵循环四通换向阀，排风热回收热泵循环压缩机吸气口与排风热回收热泵循环送风盘管连通，排气口与排风热回收盘管连通；
当机组位于制热模式下时，通过空气源热泵循环四通换向阀，空气源热泵循环压缩机吸气口与室外盘管连通，排气口与空气源热泵循环送风盘管连通，通过排风热回收热泵循环四通换向阀，排风热回收热泵循环压缩机吸气口与排风热回收盘管连通，排气口与排风热回收热泵循环送风盘管连通。
作为优选的实施方案，所述的空气源热泵循环压缩机和排风热回收热泵循环压缩机为变容量压缩机。
作为上述优选的实施方案的更优选，所述的变容量压缩机为变频压缩机、数码涡旋压缩机或带滑阀调节的螺杆压缩机。
作为优选的实施方案，所述的空气源热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环节流装置为毛细管、短管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)机组由三个独立的制冷剂循环组成，充分发挥各自优势：空气源热泵循环保证机组的制冷制热容量调节能力强，满足各类工况需求；排风热回收热泵循环和再热热管循环实现热回收功能，大幅提高机组能效。
(2)三个循环独立运行，解耦控制，运行策略灵活，可靠性高。
(3)充分利用排风废冷废热，夏季显著降低冷凝温度，提升新风机组的能效，冬季同时从排风和室外空气中获取热能，使机组在-20℃仍保持无霜高效制热，无需停机化霜，有弥补了传统空气源热泵在冬季结霜问题。
(4)使用热管循环再热低温空气，充分利用低温降低送风盘管负荷或降低机组冷凝温度，进一步提高新风空调机组效率。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例2的结构示意图；
图中，1-空气源热泵循环压缩机，2-空气源热泵循环四通换向阀，3-室外盘管，4-空气源热泵循环节流装置，5-空气源热泵循环送风盘管，6-室外风机，11-排风热回收热泵循环压缩机，12-排风热回收热泵循环四通换向阀，13-排风热回收盘管，14-排风热回收热泵循环节流装置，15-排风热回收热泵循环送风盘管，21-再热热管循环热回收盘管，22-制冷剂泵，23-再热盘管，31-排风口，32-回风口，33-排风风道，34-新风口，35-送风口，36-送风风道，37-排风风机，38-送风风机，A、B、C-再热热管循环热回收盘管的安装位置，41～46、51～56、61～63-制冷剂连接管。
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。
下述各实施例中，包括室外盘管、空气源热泵循环送风盘管、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热热管循环热回收盘管和再热盘管在内的盘管结构采用具备空气通道与制冷剂通道的制冷剂-空气换热器，可以为翅片管换热器或微通道换热器等。
空气源热泵循环压缩机和排风热回收热泵循环压缩机为变容量压缩机，例如变频压缩机、数码涡旋压缩机、带滑阀调节的螺杆压缩机等。
空气源热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环节流装置选自毛细管、短管、电子膨胀阀或热力膨胀阀等制冷系统节流装置。
实施例1
由三个制冷剂独立循环复合构成的热回收型新风空调机组，如图1所示，包括三个制冷剂循环，即空气源热泵循环、排风热回收热泵循环及再热热管循环。
其中，空气源热泵循环包括通过制冷剂连接管41、42、43、44、45、46连接并构成循环的空气源热泵循环压缩机1、空气源热泵循环四通换向阀2、室外盘管3、空气源热泵循环节流装置4和空气源热泵循环送风盘管5。
排风热回收热泵循环包括通过制冷机连接管51、52、53、54、55、56连接并构成循环的排风热回收热泵循环压缩机11、排风热回收热泵循环四通换向阀12、排风热回收盘管13、排风热回收热泵循环节流装置14和排风热回收热泵循环送风盘管15。
再热热管循环包括通过制冷剂连接管61、62、63连接并构成循环的再热热管循环热回收盘管21、制冷剂泵22和再热盘管23。
空气侧主要部件包括室外风机6，排风口31，回风口32，排风风道33，新风口34，送风口35，送风风道36，排风风机37，送风风机38。
再热热管循环热回收盘管21可以位于送风风道36中的靠近新风口34的位置(即位置A)，或空气源热泵循环送风盘管5与排风热回收热泵循环送风盘管15之间(即位置B)，或排风风道33中的靠近回风口32的位置(即位置C)。
由三个制冷剂独立循环复合构成的热回收型新风空调机组，具有制冷和制热两种工作模式。
制冷模式下，空气源热泵循环四通换向阀2使空气源热泵循环压缩机1吸气口与空气源热泵循环送风盘管5连通，空气源热泵循环压缩机1排气口与室外盘管3连通；排风热回收热泵循环四通换向阀12使排风热回收热泵循环压缩机11吸气口与排风热回收热泵循环送风盘管15连通，排风热回收热泵循环压缩机11排气口与排风热回收盘管13连通。
空气源热泵循环的工作流程为，高温高压的制冷剂气体从空气源热泵循环压缩机1排出后，经室外盘管3冷凝成为制冷剂液体，释放热量给环境空气。再经空气源热泵循环节流装置4膨胀降温，进入空气源热泵循环送风盘管5，降低新风温度。吸热后的制冷剂蒸发为过热的气体，回到空气源热泵循环压缩机1吸气口，完成空气源热泵循环。
热回收热泵循环的工作流程为，高温高压的制冷剂气体从排风热回收热泵循环压缩机11排出后，经排风热回收盘管9冷凝成为制冷剂液体，释放热量给室内排风。再经排风热回收热泵循环节流装置14膨胀降温，进入排风热回收热泵循环送风盘管15，进一步降低新风温度。吸热后的制冷剂蒸发为过热的气体，回到排风热回收热泵循环压缩机11吸气口，完成热回收热泵循环。
上述的两个制冷剂热泵循环可以根据新风的状态只使用其中某个循环。若使用变容量压缩机还可以根据新风的状态调节两者的制冷量比例，以获得更高的能效。
如需对空气再热，启动制冷剂泵22，通过再热热管循环，通过再热盘管23释放从再热热管循环热回收盘管21吸收的热量，提高送风干球温度。通过调节制冷剂泵22的转速，可以控制再热量。
制热模式下，空气源热泵循环四通换向阀2使空气源热泵循环压缩机1吸气口与室外盘管3连通，空气源热泵循环压缩机1排气口与空气源热泵循环送风盘管5连通；排风热回收热泵循环四通换向阀12使排风热回收热泵循环压缩机11吸气口与排风热回收盘管13连通，排风热回收热泵循环压缩机11排气口与排风热回收热泵循环送风盘管15连通。
制热模式下，两个制冷剂循环都将按照与夏季相反的方向运行，即空气源热泵循环从环境空气吸热，加热新风；排风热回收热泵循环从排风吸热，用于进一步加热新风。其中排风热回收热泵循环优先运行，空气源热泵循环可以根据需要使用。
制热模式下，不使用再热热管循环。
实施例2
由三个制冷剂独立循环复合构成的热回收型新风空调机组，如图2所示，与实施例1相比，绝大部分都相同，除了空气源热泵循环送风盘管5和排风热回收热泵循环送风盘管15互换了在送风风道36内的相对位置。
上述实施例中未完整展示制冷剂循环的所有部件，实施过程中，在制冷剂回路设置储液器、气液分离器、油分离器、过滤器、干燥器、单向阀、截止阀、分液器等常见制冷辅件，在风道上设置过滤器，消声器，加湿器，加热器，杀菌装置等空气处理辅件，选用不同的送风喷口和回风格栅，改变风机在风道中的相对位置，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。
在实施过程中，仅改变空气源热泵循环节流装置4，排风热回收热泵循环节流装置14以及制冷剂泵22的空间安装位置，但不改变制冷剂流路的连接顺序，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。
在实施过程中，为了保证制冷剂平衡，可在制冷剂连接管44和54上各安装一只节流装置，但不能视为对本发明进行了实质改进，应属本发明保护范围。
在实施过程中，将任意两片(或多片)盘管制作成为一片制冷剂双流路(或多流路)翅片管换热器以提高制作效率，使盘管前后段制冷剂互不连通但空气流路前后串联，但不构成对本发明的实质性改进，应属于本发明保护范围。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，包括空气源热泵循环、排风热回收热泵循环和再热热管循环，其中，
空气源热泵循环包括通过制冷剂连接管连接并构成循环的空气源热泵循环压缩机、室外盘管、空气源热泵循环节流装置和空气源热泵循环送风盘管，
排风热回收热泵循环包括通过制冷机连接管连接并构成循环的排风热回收热泵循环压缩机、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环送风盘管，
再热热管循环包括通过制冷机连接管连接并构成循环的再热热管循环热回收盘管、制冷剂泵和再热盘管。
2.根据权利要求1所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，包括室外盘管、空气源热泵循环送风盘管、排风热回收盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热热管循环热回收盘管和再热盘管在内的盘管结构采用具备空气通道与制冷剂通道的制冷剂-空气换热器。
3.根据权利要求2所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的制冷剂-空气换热器为翅片管换热器或微通道换热器。
4.根据权利要求2所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的空气源热泵循环送风盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热盘管、送风风机连接于送风风道上，所述的排风热回收盘管、排风风机放置于排风风道上，所述的室外盘管的空气通道与室外环境和室外风机连通。
5.根据权利要求4所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，沿新风口至送风口方向，所述的送风风道内依次安装空气源热泵循环送风盘管、排风热回收热泵循环送风盘管、再热盘管，或所述的送风风道内依次安装排风热回收热泵循环送风盘管、空气源热泵循环送风盘管和再热盘管。
6.根据权利要求5所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的再热热管循环热回收盘管置于送风通道中的近新风口处，或置于空气源热泵循环送风盘管和排风热回收热泵循环送风盘管之间，或置于排风通道的近回风口处。
7.根据权利要求1所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的空气源热泵循环和排风热回收热泵循环内还分别设有空气源热泵循环四通换向阀和排风热回收热泵循环四通换向阀，并使得热回收型新风空调机组具有制冷和制热两种工作模式；
当机组位于制冷模式下时，通过空气源热泵循环四通换向阀，空气源热泵循环压缩机吸气口与空气源热泵循环送风盘管连通，排气口与室外盘管连通，通过排风热回收热泵循环四通换向阀，排风热回收热泵循环压缩机吸气口与排风热回收热泵循环送风盘管连通，排气口与排风热回收盘管连通；
当机组位于制热模式下时，通过空气源热泵循环四通换向阀，空气源热泵循环压缩机吸气口与室外盘管连通，排气口与空气源热泵循环送风盘管连通，通过排风热回收热泵循环四通换向阀，排风热回收热泵循环压缩机吸气口与排风热回收盘管连通，排气口与排风热回收热泵循环送风盘管连通。
8.根据权利要求1所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的空气源热泵循环压缩机和排风热回收热泵循环压缩机为变容量压缩机。
9.根据权利要求8所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的变容量压缩机为变频压缩机、数码涡旋压缩机或带滑阀调节的螺杆压缩机。
10.根据权利要求1所述的一种由三个制冷剂循环复合构成的热回收型新风空调机组，其特征在于，所述的空气源热泵循环节流装置和排风热回收热泵循环节流装置为毛细管、短管、电子膨胀阀或热力膨胀阀。
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