CN108844155A - 一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，包括壳体，壳体内分为上层空调结构和下层空调结构，上层空调结构和下层空调结构通过空气源热泵连接。空气源热泵由通过闭合管路依次连接的冷凝器、四通换向阀、压缩机、蒸发器和节流阀组成。本发明空调机组通过采用热管、蒸发冷却技术的应用，实现了对空气的多级预冷、预热，减少了单独运行空气源热泵造成的能耗，并可根据不同季节的气候条件选择不同的运行模式，运行调节灵活可靠，耗能量减少，有很好的实用价值。

Description

一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组。
背景技术
如今，能源利用率不高，余热废热排放造成很大的能量浪费，热管作为一种高效紧凑型换热器，可实现全年热回收，减少能耗。
空气源热泵利用室外空气能量从低位能源转移至高位能源实现制冷与制热。其占地小、性能稳定，目前在空调系统中广泛应用。但由于空气是分散能源，制热速度慢，易结霜受地域限制，将其与热泵、蒸发冷却结合，减少单独运行时的能耗，可实现冬季加湿，也使系统运行更可靠。
不同季节气候条件相差很大，采用单一的运行模式必然不合理，将热管、蒸发冷却技术、热泵技术耦合，可实现不同的运行模式。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，解决了现有空调机组能源利用率低且能耗高的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，包括壳体，壳体内分为上层空调结构和下层空调结构，上层空调结构和下层空调结构通过空气源热泵连接。
本发明的特征还在于，
上层空调结构包括位于壳体顶部两端的进风口和出风口，壳体内按照空气流动方向依次设置有过滤段a、直接蒸发冷却单元a、三维布水器、热管冷凝段、冷凝器和节流阀。
直接蒸发冷却单元a包括填料a，填料a顶部设置有布水器a，填料a底部设置有循环水箱a，布水器a和循环水箱a通过供水管a接通。
供水管a上依次设置有阀门a和循环水泵a。
三维布水器与供水管a接通且接通处设置有阀门b。
下层空调结构包括壳体两侧对应的进风口和出风口，壳体内按照进风方向依次设置有过滤段b、热管蒸发段、四通换向阀、压缩机、蒸发器、直接蒸发冷却单元b、挡水板和送风机。
直接蒸发冷却单元b包括填料b，填料b顶部设置有布水器b，填料b底部设置有循环水箱b，布水器b和循环水箱b通过供水管b接通。
供水管b上还设置有循环水泵b和阀门c。
空气源热泵由通过闭合管路依次连接的冷凝器、四通换向阀、压缩机、蒸发器和节流阀组成；
冷凝器和节流阀位于上层空调结构，所述四通换向阀、压缩机和蒸发器位于下层空调结构。
本发明空调机组的有益效果是：
(1)本发明空调机组将热管、蒸发冷却技术及热泵结合，可根据不同季节的气候条件选择不同的运行模式，增加了空调系统的灵活性，拓展了蒸发冷却技术的应用，更节约能源，系统运行更合理；
(2)本发明空调机组，在夏季，上层空调结构直接蒸发冷却段的循环水除了为热管提供喷淋水，提高冷凝效果，同时制取的冷风带走空气源热泵冷凝器的热量，防止温度过热造成冷凝器自我保护而使热泵停止工作；在冬季，有加湿需要时，可开启下层蒸发冷却段满足加湿要求；
(3)本发明空调机组的热管在冬夏季，蒸发段与冷凝段可自行切换；热泵连接加入四通换向阀也可实现冬夏两季蒸发器与冷凝器的功能切换；
(4)本发明空调机组在冬季热管二次空气用回风来预热新风，有效利用室内排风的余热，提高能源利用率更提高了运行效率；
(5)本发明空调机组热管冷凝段采用三维布水原理，使布水更合理提高热管换热效率。
附图说明
图1是本发明蒸发冷却与热泵耦合的空调机组的结构示意图。
图中，1.进风口，2.壳体，3.过滤段b，4.热管蒸发段，5.填料b，6.四通换向阀，7.压缩机，8.蒸发器，9.直接蒸发冷却单元b，10.循环水箱b，11.挡水板，12.循环水泵b，13.阀门c，14.送风机，15.出风口，16.布水器b，17.出风口，18.节流阀，19.冷凝器，20.热管冷凝段，21.三维布水器，22.直接蒸发冷却单元a，23.布水器a，24.填料a，25.循环水箱a，26.进风口，27.过滤段a，28.空气源热泵，29.供水管b，30.循环水泵a，31.供水管a，32.阀门a，33.阀门b。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，如图1所示，包括壳体2，壳体2内分为上层空调结构和下层空调结构，上层空调结构和下层空调结构通过空气源热泵28连接。
上层空调结构包括位于壳体2顶部两端的进风口26和出风口17，壳体2内按照空气流动方向依次设置有过滤段a27、直接蒸发冷却单元a22、三维布水器21、热管冷凝段20、冷凝器19和节流阀18。
直接蒸发冷却单元a22包括填料a24，填料a24顶部设置有布水器a23，填料a24底部设置有循环水箱a25，布水器a23和循环水箱a25通过供水管a31接通，布水器a23朝向填料a24方向喷淋循环水。
供水管a31上依次设置有阀门a32和循环水泵a30，循环水泵a30提供动力，阀门a32调控供水管a31内水流量的大小。
三维布水器21与供水管a31接通且接通处设置有阀门b33，阀门b33控制三维布水器21的开合，三维布水器21朝向热管冷凝段20喷淋。
下层空调结构包括壳体2两侧对应的进风口1和出风口15，壳体2内按照进风方向依次设置有过滤段b3、热管蒸发段4、四通换向阀6、压缩机7、蒸发器8、直接蒸发冷却单元b9、挡水板11和送风机14。
直接蒸发冷却单元b9包括填料b5，填料b5顶部设置有布水器b16，填料b5底部设置有循环水箱b10，布水器b16和循环水箱b10通过供水管b29接通。
供水管b29上还设置有循环水泵b12和阀门c13。
空气源热泵28由通过闭合管路依次连接的冷凝器19、四通换向阀6、压缩机7、蒸发器8和节流阀18组成。
本发明的空调机组的工作过程如下：
第一种：夏季制冷采用全新风模式，由热管、空气源热泵、蒸发冷却单元三者共同降温。
室外新风由进风口1进入，经过过滤段b3过滤后，由热管蒸发段4进行预冷，流经四通换向阀6及压缩机7，由蒸发器8进行二次降温，再经直接蒸发冷却单元b9再次降温处理至送风状态点，通过挡水板11后由送风机14通过出风口15送入房间内；
夏季工作过程中，新风通过进风口26进入，经过滤段a 27过滤后，通过直接蒸发冷却单元a22获得的冷风，通过冷凝器19，由出风口17排出，可加快冷凝器19散热。
第二种：过渡季制冷采用全新风模式，由热管、蒸发冷却单元二者结合降温冷却。
在过渡季节，可关闭空气源热泵28，新风由进风口1进入机组，由热管蒸发段4进行预冷，再通过直接蒸发冷却单元b9进行二级降温处理至送风状态点，由送风机14送入室内；上层热管冷凝器20吸收热量的空气由排风口17排出；当室内回风湿球温度较低时，可采用回风做二次空气，由进风口26进入，通过热管冷凝器20实现对新风的预冷。
第三种：冬季制热过程，热管及热泵的蒸发冷却单元、冷凝器功能互换。
新风由进风口1进入，通过热管冷凝器4，此时关闭上层直接蒸发冷却单元a22，由室内回风做二次空气通过进风口26进入，通过热管蒸发段4对室外新风进行预热。预热后的新风再经过空气源热泵冷凝器8进行再热处理至送风状态点后，由送风机14经出风口15送入房间内。
冬季有加湿要求时，可同时开启下层蒸发冷却段对新风做加湿处理，再由送风机14送入房间。
本发明空调机组将热管、蒸发冷却技术及热泵技术耦合，实现了对室内回风余热的再利用，提高能量利用率，蒸发冷却喷淋原理的利用更显著提高了热管的换热效率，同时蒸发冷却技术的应用为炎热夏季空气源热泵的可靠运行提供了保障。

Claims (9)

1.一种实现热回收的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，包括壳体(2)，壳体(2)内分为上层空调结构和下层空调结构，上层空调结构和下层空调结构通过空气源热泵(28)连接。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述上层空调结构包括位于壳体(2)顶部两端的进风口(26)和出风口(17)，壳体(2)内按照空气流动方向依次设置有过滤段a(27)、直接蒸发冷却单元a(22)、三维布水器(21)、热管冷凝段(20)、冷凝器(19)和节流阀(18)。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元a(22)包括填料a(24)，填料a(24)顶部设置有布水器a(23)，填料a(24)底部设置有循环水箱a(25)，布水器a(23)和循环水箱a(25)通过供水管a(31)接通。
4.根据权利要求3所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述供水管a(31)上依次设置有阀门a(32)和循环水泵a(30)。
5.根据权利要求3所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述三维布水器(21)与供水管a(31)接通且接通处设置有阀门b(33)。
6.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述下层空调结构包括壳体(2)两侧对应的进风口(1)和出风口(15)，壳体(2)内按照进风方向依次设置有过滤段b(3)、热管蒸发段(4)、四通换向阀(6)、压缩机(7)、蒸发器(8)、直接蒸发冷却单元b(9)、挡水板(11)和送风机(14)。
7.根据权利要求6所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述直接蒸发冷却单元b(9)包括填料b(5)，填料b(5)顶部设置有布水器b(16)，填料b(5)底部设置有循环水箱b(10)，布水器b(16)和循环水箱b(10)通过供水管b(29)接通。
8.根据权利要求7所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述供水管b(29)上还设置有循环水泵b(12)和阀门c(13)。
9.根据权利要求1所述的蒸发冷却与热泵耦合的空调机组，其特征在于，所述空气源热泵(28)由通过闭合管路依次连接的冷凝器(19)、四通换向阀(6)、压缩机(7)、蒸发器(8)和节流阀(18)组成；
所述冷凝器(19)和节流阀(18)位于上层空调结构，所述四通换向阀(6)、压缩机(7)和蒸发器(8)位于下层空调结构。
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