CN108679747B - 一种新风除湿空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新风除湿空调系统，包括空调装置和新风装置。所述新风装置的管道内依次设有多个换热器，所述空调装置采用双温增焓压缩机和梯级降温技术，解决因蒸发器进出风温差大导致的蒸发温度过低、系统能效较低的问题。本发明实现了新风除湿空调高效运行，保证出风温度和含湿量满足要求，同时避免因出风干球温度过低引起的出风口凝露问题。

Description

一种新风除湿空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种新风除湿空调系统。
背景技术
现有家用、别墅以及小型商用空调系统为了节约空调系统耗能，往往采用室内回风循环方式维持室内温度，但长期运行会导致室内空气品质下降、室内相对湿度降低等问题引起室内人员不适，即所谓的空调病。
为了实现空调系统节能运行以及保证室内空气温湿度、清洁度等目标，出现了温湿度独立控制的空调系统，即高蒸发温度空调系统负责室内空气环境的热负荷，保证室内温度满足设计要求，新风除湿空调系统负责向室内提供净化除湿处理后的室外新风，保证室内空气的洁净度和湿度的要求。
现有处理高温高湿空气的新风除湿空调系统存在以下技术问题：
1.蒸发器进、出风温差大，高焓差导致系统蒸发温度低、系统能效较低；
2.高压侧排气温度过高；
3.出风干球温度过低导致新风排风口凝露。
发明内容
本发明针对现有处理高温高湿空气的新风除湿空调系统由于高焓差导致的系统能效低的问题，提出一种适用于新风除湿要求的新风除湿空调系统。
本发明提出一种新风除湿空调系统，包括空调装置和新风装置，其中：
所述新风装置包括新风管道，其内依次设有第二换热器、第三换热器和再热换热器，室外新风通过第二、第三换热器和再热换热器处理后通过排风口进入室内；
所述空调装置包括：双缸压缩机、两个四通换向阀，压缩机排气分别与一个四通换向阀连通，并在四通阀的一个出口混合，然后与第一换热器连接，之后分成第一支路和第二支路，第一支路与一再热换热器相连，然后通过一单向阀与再热流量调节阀的A端连通；第二支路经过再热流量调节阀后分成第三支路和第四支路，第三支路经过第一电子膨胀阀后与第二换热器相连，然后通过一个四通换向阀返回压缩机吸气口；第四支路依次经过第二电子膨胀阀、闪蒸器和第三电子膨胀阀后与第三换热器相连，之后通过一个四通换向阀返回压缩机吸气口，从闪蒸器中分离出的制冷剂气体返回压缩机。
优选地，所述第一换热器并联设有一旁通，该旁通上连接有一第四换热器，第四换热器设置在所述新风管道的排风口内侧。
优选地，所述新风管道包括进风段和出风段，两者设有一个交汇处，该交汇处设有一个第五换热器，用于室内低温排风与室外引入高温新风之间的换热。
优选地，所述新风管道的进风口设有净化装置。
在一实施例中，所述压缩机包括两个上下相对独立的压缩缸，两个压缩缸的进气口和排气口均是独立设置的，其中一个压缩缸设有补气口，该补气口与所述闪蒸器的上端连通。
在另一实施例中，所述压缩机包括两个上下相对独立的压缩缸，两个压缩缸的进气口和排气口均是独立设置的，两个压缩缸均设有补气口，该补气口与所述闪蒸器的上端连通。
优选地，所述压缩缸采用双滑片结构，压缩缸的吸气口、排气口与第一滑片之间的角度范围，以及补气口和第二滑片之间的角度范围在3°-5°之间，补气口与第一滑片之间的角度范围在60°-240°之间。
优选地，两个压缩缸的腔体排量比范围在0.4-1之间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果是：
1、采用梯级降温技术，解决蒸发器进风温差大导致的系统能效较低的问题；
2.采用双温增焓压缩机技术，在低温蒸发器侧采用补气增焓技术，解决高
压差侧排气温度过高的问题；
3.采用冷凝器过冷再热技术，解决出风干球温度过低导致的出风口凝露问题；
4.采用回风热回收技术，降低排风热损耗。
附图说明
图1为本发明第一实施例在制冷模式运行的示意图；
图2为本发明第一实施例在热泵模式运行的示意图；
图3为本发明第二实施在制冷模式的运行示意图；
图4为本系统中一个压缩缸带补气口的压缩机示意图；
图5是本系统中两个压缩缸都带补气口的压缩机示意图；
图6(a）、图6(b)和图6(c)是双滑片式压缩机的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明提出的新风除湿空调系统包括空调装置和新风装置两部分，其中：
新风装置包括新风管道1，该新风管道包括进风段和出风段，进风段的入口设有净化装置11，进风段内部依次设有第二换热器12、第三换热器13和再热换热器14。优选地，新风管道的出风段排风口内侧设有第四换热器16，新风管道的进风段和出风段设有一个交汇处，该交汇处设有一个第五换热器15。室外新风通过净化装置11、第五换热器15、第二、第三换热器和再热换热器处理后进入出风段，出风在第五换热器15中与室外进入的新风换热后通过第四换热器16从排风口进入室内。
空调装置包括：双缸压缩机2、两个四通换向阀3，压缩机排气分别与一个四通换向阀连通，四通换向阀的一个出口与第一换热器4连接，之后分成第一支路5和第二支路6。第一换热器还与一旁通7并联，该旁通上连接有一第四换热器16，第四换热器设置在新风排风口内侧。第一支路5与再热换热器14相连，然后通过一单向阀8与再热流量调节阀9的A端连通。第二支路6经过再热流量调节阀9后分成第三支路10和第四支路，第三支路10经过第一电子膨胀阀101后与第二换热器12相连，然后通过四通换向阀3返回压缩机吸气口。第四支路依次经过第二电子膨胀阀111、闪蒸器112和第三电子膨胀阀113后与第三换热器13相连，之后通过四通换向阀3返回压缩机吸气口，从闪蒸器112中分离出的制冷剂气体返回压缩机，起补气增焓作用。
制冷除湿模式运行时，如图1所示，压缩机2两个压缩腔排出的气体分别经过一个四通换向阀3后汇合，然后流经第一换热器4（起冷凝器作用）和第四换热器16（设置在新风排风口内侧的排风冷凝器）后冷凝为高温饱和，或过冷液体，之后分为第一支路5和第二支路6。第二支路上设有再热流量调节阀9，使部分制冷剂液体通过第一支路5进入再热换热器14，在再热换热器中与经过第二换热器12和第三换热器13（两级蒸发器）冷却除湿后的新风进行换热，加热进入室内新风至合适的温度，保证进入室内的新风温度高于室内环境的露点温度，避免送风口凝露和局部送风温度过低。同时通过设置在新风管路排风口的温度传感器检测新风送风温度，判断再热流量调节阀的调节规律。即当温度传感器检测到的送风温度ts小于等于送风设定温度范围（td－0.5℃）时，通过降低再热流量调节阀9的开度，增大流量调节阀处的局部阻力，从而使进入再热换热器14的冷媒流量增大，提高送风温度，直至送风温度达到送风设定温度值；相反，当排风出口温度传感器检测到送风温度ts高于设定送风温度范围（td＋0.5℃）时，通过增大再热流量调节阀9的开度，进而降低进入再热换热器14的制冷剂流量，保证送风温度始终稳定在设定值附近。过冷后的制冷剂液体经过单向阀8后与第二支路上的再热流量调节阀9的出口（A端）流出的制冷剂液体混合，之后分为第三和第四支路。第三支路10经过第一电子膨胀阀101（高温电子膨胀阀）节流降压后进入第二换热器12（高温蒸发器），对经过第五换热器15进行过热交换的高温热空气进行预冷，使得经过第二换热器（高温蒸发器）冷却后的空气相对湿度达到该蒸发器对应的露点温度。第四支路制冷剂先经过第二电子膨胀阀111节流降压后进入闪蒸器112进行气液分离，分离后的制冷剂饱和液体经过第三电子膨胀阀113二次节流后进入第三换热器13（低温蒸发器），对第二换热器预冷后的新风空气进行深度降温除湿处理。而从闪蒸器112中分离出的制冷剂气体通过补气阀17的开闭控制进入压缩缸体，通过在低温蒸发器侧对应的压缩缸设置补气孔来补气增焓，可降低高压比侧压缩缸的排气温度，有效提升系统能效。第二和第三换热器中制冷剂在吸收新风空气热量后，变为低温低压制冷剂气体，分别通过与第二和第三换热器相连的四通换向阀后，进入相对应的压缩机吸气口，完成制冷剂的整个循环过程。
制冷除湿模式下，新风在第五换热器15中进行热量交换，然后先经过第二换热器12预冷后在第三换热器13进行深度除湿，由于空气经过低温蒸发器后温度可能低于室内空气的露点温度，为了避免在排风口处出现凝露，在第三换热器13后设置了再热换热器14，通过将部分高温过冷制冷剂液体引入再热换热器来加热被过度冷却的新风，将过度冷却的室外新风加热至舒适温度后送入空调趋于满足人员需求。
制热模式下，如图2所示，压缩机排气分别通过四通换向阀3进入新风管道中的第二换热器12（低温冷凝器）和第三换热器13（高温冷凝器），由于进入第二换热器的空气温度低于进入第三换热器的空气温度，所以迎风侧冷凝器冷凝温度低于背风侧冷凝器冷凝温度，实现对室外新风进行阶梯加热。制热模式下再热流量调节阀9全开。制冷剂在第二和第三换热器（起冷凝器作用）中冷凝为饱和或过冷液体后，其中一路经过第三支路上的第一电子膨胀阀101节流降压后直接进入第一换热器4（蒸发器），另一路从第三换热器13（高温冷凝器）出来的制冷剂液体通过第四支路上的第三电子膨胀阀113节流降压后进入闪蒸器112中实现制冷剂气液分离，其中分离后的制冷剂气体经过补气阀17进入压缩机下气缸补气口进行再压缩，分离后的制冷剂液体经过第二电子膨胀阀111节流后与第三支路节流后的大部分制冷剂混合进入第一换热器4，小部分制冷剂通过旁通7进入新风管道的排风口中的第四换热器16（蒸发器），用于回收排风中的部分热量，减小能效损耗。制冷剂在第一换热器中吸收热量后变为低温低压的气体状态，之后与第四换热器16出口的制冷剂汇合，经过四通阀3进入压缩机吸气腔中完成压缩过程。
制热模式下，室外空气经过空气净化装置过滤后，与设置在新风与排风管路交汇处的第五换热器预热之后，先后经过第二、第三换热器和再热换热器加热至合适温度后被送至空调区域，满足室内人员新风需求。
在过渡季节室外环境空气温湿度满足设计要求时，压缩机不用开启，只用开启新风循环风机，将室外空气经过净化装置处理后直接引入室内即可满足室内人员新风需求。
图3是一替代实施例，该实施例中，在图1所示实施例的基础上增加了一条补气管路，即压缩机上下两缸同时实施补气增焓,其制冷除湿模式、制热季节运行模式以及过度季节运行模式均与最优实施例运行方式相同，上下两个缸体同时补气，适合于蒸发器进出风焓差更大的场合的使用。
如图4和图5所示，上述系统中的压缩机2具有两个上下相对独立的压缩缸体21和22，两个压缩缸体的腔体排量比范围在0.4-1之间，不同的排量比适用于不同的场合，以满足高低温换热器的负荷比。两个压缩机缸体分别对应两个吸气口23和24，制冷剂气体分别经过各自的气液分离器进入压缩缸内被压缩。该压缩机能够在同一个系统中实现两种不同的蒸发温度，对被冷却介质进行梯级冷却，降低传热温差带来的不可逆损失，提高系统能效。其中压缩机的一个缸体或两个缸体可设有补气口，通过补气增焓来提升系统效率。
如图6(a）、图6(b)和图6(c)所示，在一实施例中，压缩缸采用双滑片结构并设有补气口。双滑片分别用来隔离吸气压缩腔、补气压缩腔以及排气腔，防止高低压冷媒在压缩腔内部串通。制冷剂气体经过吸气口211进入压缩缸内后，先在吸气口211与补气口213之间的腔体内被压缩，当滚子转动到与补气口相切时，从补气口213进入的制冷剂气体与被压缩后的吸气进行混合，增加制冷剂的流量，混合后的制冷剂在补气口213与排气口212之间的腔体内被进一步压缩至排气压力后经过排气口212排出。其中，压缩机吸气口211、排气口212与第一滑片214之间的角度，以及补气口213与第二滑片215之间的角度优选为3—5°之间，为了满足不同工况条件下的补气需求，补气口213与第一滑片214之间的角度θ值的大小在60—240°之间。
本发明实现了新风除湿空调高效运行，保证了出风温度和含湿量满足要求，避免了因出风干球温度过低引起出风口凝露等问题。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新风除湿空调系统，包括空调装置和新风装置，其特征在于：
所述新风装置包括新风管道（1），其内依次设有第二换热器（12）、第三换热器（13）和再热换热器（14），室外新风通过第二换热器、第三换热器和再热换热器处理后通过排风口进入室内；
所述空调装置包括：双缸压缩机（2）、两个四通换向阀（3），压缩机排气分别与一个四通换向阀连通，四通换向阀的一个出口与第一换热器（4）连接，之后分成第一支路（5）和第二支路（6），第一支路（5）与一再热换热器（14）相连，然后通过单向阀（8）与再热流量调节阀（9）的A端连通；第二支路（6）经过再热流量调节阀（9）后分成第三支路（10）和第四支路，第三支路（10）经过第一电子膨胀阀（101）后与第二换热器（12）相连，然后通过一个四通换向阀（3）返回压缩机吸气口；第四支路依次经过第二电子膨胀阀（111）、闪蒸器（112）和第三电子膨胀阀（113）后与第三换热器（13）相连，之后通过一个四通换向阀（3）返回压缩机吸气口，从闪蒸器中分离出的制冷剂气体返回压缩机。
2.如权利要求1所述的新风除湿空调系统，其特征在于，与第一换热器（4）并联设有一旁通（7），该旁通上连接有一第四换热器（16），第四换热器设置在所述新风管道（1）的排风口内侧。
3.如权利要求1或2所述的新风除湿空调系统，其特征在于，所述新风管道包括进风段和出风段，两者设有一个交汇处，该交汇处设有一个第五换热器（15），用于室内低温排风与室外引入高温新风之间的换热。
4.如权利要求1所述的新风除湿空调系统，其特征在于，所述新风管道（1）的进口处设有净化装置（11）。
5.如权利要求1所述的新风除湿空调系统，其特征在于，所述压缩机包括两个上下相对独立的压缩缸，两个压缩缸的进气口和排气口均是独立设置的，其中一个压缩缸设有补气口，该补气口与所述闪蒸器的上端连通。
6.如权利要求1所述的新风除湿空调系统，其特征在于，所述压缩机包括两个上下相对独立的压缩缸，两个压缩缸的进气口和排气口均是独立设置的，两个压缩缸均设有补气口，该补气口与所述闪蒸器的上端连通。
7.如权利要求5或6所述的新风除湿空调系统，其特征在于，所述压缩缸采用双滑片结构，压缩缸的吸气口、排气口与第一滑片之间的角度范围，以及补气口和第二滑片之间的角度范围在3°-5°之间，补气口与第一滑片之间的角度范围在60°-240°之间。
8.如权利要求7所述的新风除湿空调系统，其特征在于，两个压缩缸的腔体排量比范围在0.4-1之间。
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