CN107747776A - 一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置及其处理方法，包括用于对室内回风进行处理的室内机、用以调节室内温度的室内显热末端、室外机以及连接管路，所述室内机包括用以将回风预冷的高温预冷模块以及用以除湿的低温除湿模块，所述室内显热末端包括显热末端盘管，所述室外机包括用以与高温预冷模块相连通的高温制冷装置、用以与低温除湿模块相连通的低温制冷装置。如此，能够有效结合分布式新风处理方式来满足新风处理需求，并利用独立的回风处理机组、显热末端设备等满足室内温湿度控制需求，适用于各类公共建筑等场合，可更好地满足室内新风处理、温湿度调节需求，实现空调装置的高效运行。

Description

一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置及 其处理方法
技术领域
本发明属于能源领域，尤其涉及暖通空调装置领域的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置及其处理方法。
背景技术
建筑室内热湿环境的调控过程包含对室内温度、湿度的调控等方面，常规空调装置通常利用单一冷源来同时实现对温度、湿度的调控，会带来能量利用品位损失，并且会因无法适应室内显热负荷、湿负荷的逐时变化而无法实现建筑热湿环境的有效调控。作为一种新型空调装置形式，温湿度独立控制空调装置利用不同的手段分别调节室内温度、湿度：通过送入干燥的空气来承担室内湿负荷、调节湿度，通过高温冷水或冷媒等来调节室内温度。这种空调方式可以更好地完成对室内温度、湿度的调节任务，在有效实现建筑热湿环境调控的同时还能实现很好的节能效果。在温湿度独立控制空调装置中，承担温度控制任务所需的高温冷水温度或冷媒温度一般在16～18℃左右，这时所需压缩制冷方式的冷源蒸发温度就可以远高于常规冷凝除湿方式对应的蒸发温度，制冷装置能效可以获得很大提高。目前已有多种形式的高温冷源设备、空气除湿处理机组等，可以满足不同场合中构建温湿度独立控制空调装置的需求，为该新型装置的推广和应用提供了重要技术支撑。
在现有温湿度独立控制空调装置的设备及装置架构中，多是将新风处理到较干燥的状态后并用其承担室内湿负荷，需要设置统一的集中新风处理装置。与此同时，商业建筑空调装置中通常还需送入一定量的室外新风来满足室内人员的健康需求。如何有效地将室外新风引入室内，如何将新风处理到合理的参数是空调装置中需要关注的重要问题。在常规空调装置中，通常设计有集中的新风处理机组或新风/回风处理机组，利用冷热媒来集中统一处理新风，之后再将新风利用风道输送至末端需求的房间内。这种处理方式中新风需要经过较长的输送路径才能送至末端房间，输送距离较远导致输送风机能耗较高。而在我国商业建筑空调装置的实际运行中，受到运行能耗等因素的制约，新风处理机组的实际运行状况并不理想，很多建筑中的新风机组根本就不运行，这也使得末端房间无法得到有效的新风供应，室内环境状况或空气质量状况得不到有效保障。如何能够有效地改善室内环境状况、尽可能地满足人员等的新风需求，是在向室内输送新风过程中需要考虑的重要问题。
从以上背景技术来看，目前尚未有将新风处理、温度、湿度调节分别独立控制的温湿度独立控制空调装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将新风处理、温度、湿度调节分别独立控制的温湿度独立控制空调装置。
为实现前述目的，本发明提供一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，包括用于对室内回风进行处理的室内机、用以调节室内温度的室内显热末端、室外机以及连接管路，所述室内机包括用以将回风预冷的高温预冷模块以及用以除湿的低温除湿模块，所述室内显热末端包括显热末端盘管，所述室外机包括用以与高温预冷模块相连通的高温制冷装置、用以与低温除湿模块相连通的低温制冷装置。
作为本发明的进一步改进，设有制冷剂，所述高温制冷装置包括高温级压缩机及风冷冷凝器，所述低温制冷装置包括低温级压缩机及风冷冷凝器，所述高温制冷装置还设有高温级节流阀，所述低温制冷装置还设有低温级节流阀。
作为本发明的进一步改进，所述高温制冷装置和低温制冷装置共用一风冷冷凝器。
作为本发明的进一步改进，设有所述高温制冷装置包括高温冷冻水泵及高温冷水机组，所述低温制冷装置包括低温冷冻水泵及低温冷水机组。
作为本发明的进一步改进，所述基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置还设有辐射吊顶，所述显热末端盘管设于所述辐射吊顶上。
作为本发明的进一步改进，所述基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置还设有用以将室外新风进入室内的分布式新风处理系统，分布式新风处理系统设有用以净化室外空气的过滤器、用以调节室外空气温度的加热/冷却装置。
作为本发明的进一步改进，所述室外机用以供多个房间内的室内机、室内显热末端共用。
作为本发明的进一步改进，室内回风首先流经高温预冷模块进行预冷，之后流经低温除湿模块进行除湿，所述一部分制冷剂在高温预冷模块中与回风换热后变为蒸气；另一部分制冷剂通入显热末端盘管用以与室内空气/壁面进行换热后变为蒸气；所述两部分蒸气混合后流入高温级压缩机中；
高温级压缩机作用下制冷剂被压缩，压缩后的制冷剂进入风冷冷凝器中冷凝成液态；
所述在低温除湿模块中蒸发的制冷剂蒸气，流入低温级压缩机中，被压缩后进入风冷冷凝器中冷凝成液态；
冷凝后的制冷剂由风冷冷凝器流出，根据需求分别分配至高温预冷模块、显热末端盘管和低温除湿模块中，实现风冷循环。
作为本发明的进一步改进，液态制冷剂流回高温预冷模块、显热末端盘管和低温除湿模块的管路上的分别设置有高温级节流阀和低温级节流阀。
作为本发明的进一步改进，在高温冷冻水泵的输送下高温冷水被送至高温预冷模块、显热末端盘管中，分别完成对回风的预冷处理和室内温度控制任务；
所述高温预冷模块、显热末端盘管中的冷水回水经由管路输送至高温冷水机组中，高温冷水机组对高温冷水回水降温，制备出高温冷水供水后再由高温冷冻水泵送出；
低温冷水在低温冷冻水泵的输送下被送至低温除湿模块中，与回风换热后经由管路流回至低温冷水机组，低温冷水机组对低温冷水回水降温，制备出低温冷水供水后再由低温冷冻水泵送出，实现冷水循环。
本发明有益效果：本发明通过设置用于对室内回风进行处理的室内机、用以调节室内温度的室内显热末端、室外机以及连接管路，所述室内机包括用以将回风预冷的高温预冷模块以及用以除湿的低温除湿模块，所述室内显热末端包括显热末端盘管，所述室外机包括用以与高温预冷模块相连通的高温制冷装置、用以与低温除湿模块相连通的低温制冷装置。如此设置，本发明一种基于分布式新风机组的温湿度独立控制空调装置，能够有效结合分布式新风处理方式来满足新风处理需求，并利用独立的回风处理机组、显热末端设备等满足室内温湿度控制需求，适用于各类公共建筑等场合，可更好地满足室内新风处理、温湿度调节需求，实现空调装置的高效运行。
附图说明
图1为本发明一种温湿度独立控制空调装置原理图I。
图2为本发明一种温湿度独立控制空调装置原理图II。
附图标记：
分布式新风处理机组 1 高温预冷模块 2
低温除湿模块 3 辐射吊顶 4
显热末端盘管 5 高温级压缩机 6
低温级压缩机 6’ 高温级节流阀 7
低温级节流阀 7’ 风冷冷凝器 8
高温冷冻水泵 9 低温冷冻水泵 9’
高温冷水机组 10 低温冷水机组 10’
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施例对本发明进行详细描述。
图1示出了基于分布式新风处理机组1的温湿度独立控制空调装置原理图I，由分布式新风处理机组1、室内机A(包含高温预冷模块2、低温除湿模块3等)、室内显热末端(即辐射吊顶4及相应的显热末端盘管5等)和室外机B(包含高温级压缩机6、低温级压缩机6’、高温级节流阀7、低温级节流阀7’、风冷冷凝器8)以及连接管路(未标号)组成。分布式新风处理机组1设置在末端房间内，新风从分布式新风处理机组1的进口流入，经过处理后送入室内。根据室外空气质量的变化，分布式新风处理机组1可实现对新风的净化、加热、冷却等处理功能，将新风处理到适宜的温湿度状态和净化状态。
参图1、2所示，所述室外机可供多个房间内的室内机、室内显热末端共用。
室内机A用于对室内回风进行处理，回风首先流经高温预冷模块2进行预冷，之后继续流经低温除湿模块3，被处理到可以承担室内湿负荷的状态并被送回室内。由于只需承担室内除湿任务，被处理的回风量很小，可显著降低空气循环流量。
在室内辐射吊顶4中，高温制冷剂通入显热末端盘管5，制冷剂通过辐射吊顶4表面与室内空气、壁面等进行对流、辐射换热，实现室内温度调节。制冷剂在高温预冷模块2中与回风换热后变为蒸气，与此同时流经显热末端盘管5的制冷剂在与室内空气或壁面换热后也变为蒸气，两部分蒸气混合后经由制冷剂管路流入相应的室外机B的高温级压缩机6中，在高温级压缩机6作用下制冷剂被压缩，压缩后的制冷剂进入风冷冷凝器8中冷凝；类似地，低温除湿模块3中蒸发的制冷剂蒸气，经由管路流入相应的低温级压缩机6’中，被压缩后进入风冷冷凝器8中冷凝。冷凝后的制冷剂由风冷冷凝器8流出，高温级节流阀7和低温级节流阀7’分别设置在液态制冷剂流回高温预冷模块2、显热末端盘管5和低温除湿模块3的管路上，制冷剂根据需求分别分配至高温预冷模块2、显热末端盘管5和低温除湿模块3中，实现整个制冷循环。两级压缩制冷循环共用同一风冷冷凝器8，能够充分发挥冷凝器换热面积的作用，有助于实现更优的制冷循环性能。
图2示出了基于分布式新风处理机组1的温湿度独立控制空调装置原理图II，由分布式新风处理机组1、室内机A(包含高温预冷模块2、低温除湿模块3等)、室内显热末端(即辐射吊顶4及相应的显热末端盘管5等)和室外机A(包含高温冷冻水泵9、低温冷冻水泵9’、高温冷水机组10、低温冷水机组10’)等组成。与图1中所示装置的区别在于，图2所示装置利用冷水作为末端循环冷媒，所述“冷水”可泛指液态水，不限于低温水。在高温冷冻水泵9的输送下高温冷水被送至高温预冷模块2、辐射吊顶4的显热末端盘管5中，分别完成对回风的预冷处理和室内温度控制任务，两部分冷水回水经由冷水管路输送至高温冷水机组10中，高温冷水机组10负责对高温冷水回水降温，制备出高温冷水供水后再由高温冷冻水泵9送出。类似地，低温冷水在低温冷冻水泵9’的输送下被送至低温除湿模块3中，与回风换热后经由管路流回至低温冷水机组10’，低温冷水机组10’负责对低温冷水回水降温，制备出低温冷水供水后再由低温冷冻水泵9’送出，实现整个冷水循环。
本发明提出了一种基于分布式新风机组的温湿度独立控制空调装置，由分布式新风处理机组1、室内显热末端、回风除湿机组、风冷室外机(包含高温级压缩机6、低温级压缩机6’、冷凝器、节流阀等)或水冷室外机(包含高温冷水机组10、低温冷水机组10’、冷冻水泵等)。利用分布式新风处理机组1来对室外新风进行过滤净化等处理，满足室内新风需求，并有效降低新风输送路径；利用高温冷水或制冷剂等通入室内辐射吊顶4等显热末端来排除室内显热负荷，满足温度调节需求；利用高温冷媒对待除湿空气进行预冷、利用低温冷媒对其进一步除湿，实现更为匹配的空气除湿处理过程，并满足室内湿度控制需求，多种设备配合分别满足建筑室内新风、温度、湿度调节需求，共同构建适用于各类公共建筑的温湿度独立控制空调装置。
分布式新风处理机组1设置在末端房间内，新风处理机组具有室外新风进口、室内送风口，利用其对新风进行就近处理，大幅缩短新风输送路径，并使得新风更有效地送入人员需求区域。根据室外空气质量的变化，新风处理机组可实现对新风的净化、加热、冷却等处理功能，将新风处理到适宜的温湿度状态和净化状态后再送入室内。
本发明通过处理室内回风来承担湿度控制任务，有助于大幅降低循环空气风量。回风处理过程中，首先利用高温冷水或高温冷媒来对其进行预冷，由于对空气除湿是比降温更难的任务，预冷过程可有效分担空气湿度处理过程的负荷，减少除湿过程的不匹配损失，同时尽可能地利用高温冷媒来提供冷量也有助于提高整个空调装置的能效水平。预冷后的待除湿空气进一步与低温冷水或低温冷媒换热，被处理到满足排除室内湿负荷需求的状态。
建筑房间内采用辐射吊顶4作为显热末端装置，由水冷室外机或风冷室外机制备的高温冷水或高温制冷剂直接通入辐射吊顶4内，利用辐射吊顶4与周围壁面和空气的辐射换热、对流换热来进行热量交换，承担室内温度调节的基本需求。与常规空调装置相比，在本发明提出的空调装置中高温制冷机组只需满足排除室内显热负荷的需求，蒸发温度可从常规机组的5℃左右提高到15℃左右，机组能效可以得到大幅提高。
在其他实施方式中，所述显热末端盘管5还可设置于房间其他壁面或其他部位。
利用制冷剂作为末端循环冷媒时，室外机中设置高温级压缩机6和低温级压缩机6’分别满足高温级蒸发器和低温级蒸发器的降温、除湿处理需求，制冷剂在高温级蒸发器和低温级蒸发器蒸发后分别进入相应的压缩机被压缩，两压缩机工作在不同的压缩比下，压缩后的高压制冷剂进入统一的风冷冷凝器8冷凝，冷凝后的制冷剂分别经由高压级节流阀和低压级节流阀进入相应的蒸发器中，实现两蒸发器的降温、除湿处理过程。两级压缩机共用同一冷凝器，有效利用冷凝器换热面积，有助于实现更优的制冷循环性能。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：包括用于对室内回风进行处理的室内机、用以调节室内温度的室内显热末端、室外机以及连接管路，所述室内机包括用以将回风预冷的高温预冷模块以及用以除湿的低温除湿模块，所述室内显热末端包括显热末端盘管，所述室外机包括用以与高温预冷模块相连通的高温制冷装置、用以与低温除湿模块相连通的低温制冷装置。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：设有制冷剂，所述高温制冷装置包括高温级压缩机及风冷冷凝器，所述低温制冷装置包括低温级压缩机及风冷冷凝器，所述高温制冷装置还设有高温级节流阀，所述低温制冷装置还设有低温级节流阀。
3.根据权利要求2所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：所述高温制冷装置和低温制冷装置共用一风冷冷凝器。
4.根据权利要求1所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：设有所述高温制冷装置包括高温冷冻水泵及高温冷水机组，所述低温制冷装置包括低温冷冻水泵及低温冷水机组。
5.根据权利要求1所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：所述基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置还设有辐射吊顶，所述显热末端盘管设于所述辐射吊顶上。
6.根据权利要求1所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：所述基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置还设有用以将室外新风进入室内的分布式新风处理系统，所述分布式新风处理系统设有用以净化室外空气的过滤器、用以调节室外空气温度的加热/冷却装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置，其特征在于：所述室外机用以供多个房间内的室内机、室内显热末端共用。
8.根据权利要求1、2、3、5、6、7中任意一项所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置的处理方法，其特征在于：室内回风首先流经高温预冷模块进行预冷，之后流经低温除湿模块进行除湿，所述一部分制冷剂在高温预冷模块中与回风换热后变为蒸气；另一部分制冷剂通入显热末端盘管用以与室内空气/壁面进行换热后变为蒸气；所述两部分蒸气混合后流入高温级压缩机中；
高温级压缩机作用下制冷剂被压缩，压缩后的制冷剂进入风冷冷凝器中冷凝成液态：
所述在低温除湿模块中蒸发的制冷剂蒸气，流入低温级压缩机中，被压缩后进入风冷冷凝器中冷凝成液态；
冷凝后的制冷剂由风冷冷凝器流出，根据需求分别分配至高温预冷模块、显热末端盘管和低温除湿模块中，实现风冷循环。
9.根据权利要求8所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置的处理方法，其特征在于：液态制冷剂流回高温预冷模块、显热末端盘管和低温除湿模块的管路上的分别设置有高温级节流阀和低温级节流阀。
10.根据权利要求1、4、5、6、7中任一一项所述的一种基于分布式新风处理机组的温湿度独立控制空调装置的处理方法，其特征在于：在高温冷冻水泵的输送下高温冷水被送至高温预冷模块、显热末端盘管中，分别完成对回风的预冷处理和室内温度控制任务；
所述高温预冷模块、显热末端盘管中的冷水回水经由管路输送至高温冷水机组中，高温冷水机组对高温冷水回水降温，制备出高温冷水供水后再由高温冷冻水泵送出；
低温冷水在低温冷冻水泵的输送下被送至低温除湿模块中，与回风换热后经由管路流回至低温冷水机组，低温冷水机组对低温冷水回水降温，制备出低温冷水供水后再由低温冷冻水泵送出，实现冷水循环。
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