CN110645667A - 一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带冷凝水热回收的热泵回收系统，属于空气源热泵技术领域，本发明的目的是回收冷凝水，利用冷凝水的余冷对热泵的冷凝器进行降温，从而达到提高热泵性能的目的，具有结构简单、使用方便和节能环保的特点。技术方案是：一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，包括主箱体、第一风道管和第二风道管，所述主箱体中安装有热交换器，设置有第一入口和第二入口，所述第一风道管中安装有热泵装置、喷淋装置和第一换热器，所述热泵装置包括压缩机、节流装置和四通换向阀；所述第二风道管中安装有第二换热器和喷淋装置，喷淋装置将第二换热器产生的冷凝水喷淋至第一换热器。

Description

一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统
技术领域
本发明属于空气源热泵技术领域，涉及一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统。
背景技术
当前随着城市建设发展和人民生活水平的提高，室内环境的舒适性和健康性越来越受到人们的关注，人们在对空气进行温湿度调控的同时对于室内空气品质也提出了要求，热泵新风机由于其布置灵活、节能高效、健康环保的优点，越来越受到人们的欢迎，热泵新风机的使用也得到了的一定程度的推广和应用。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
空气源热泵在夏季使用过程中，当蒸发器表面的温度低于周围空气露点温度时，空气中的水蒸气会在蒸发器表面凝结形成水膜，水膜周围空气与水膜不断进行热质交换产生冷凝水。冷凝水从蒸发器表面凝结产生，其温度比较低，而且对于湿负荷大的环境，冷凝水量较多。据一般热泵系统的工作原理，当制冷量为1kcal/h时，蒸发出约0.3kg的水，在通常的制冷空调之中，冷凝水大多通过冷凝水管直接排出，存在一定程度的能量浪费，随着空调使用更加频繁，由此产生的冷凝水量是很可观的一部分水资源。一般表面式换热器表面温度为7～12℃，在与空气进行热湿交换过程后，冷凝水温度一般在10～15℃范围内，可以作为辅助冷源加以利用。
由于热泵的冷凝水带有大量的余冷，水温相对较低，如果把热泵的冷凝水进行回收，然后利用到冷凝器上，则有效地利用了余冷，进而降低了冷凝温度和压力，提高了能效比，减少了耗电量，节约了能源；而且，冷凝器周围环境温度的降低，可以有效改善压缩机的工作条件，延长其工作寿命。
发明内容
鉴于此，本发明目的在于提供一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，本发明能回收冷凝水，利用冷凝水的余冷对热泵的冷凝器进行降温，从而达到提高热泵性能的目的，具有结构简单、使用方便和节能环保的特点。
发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，包括主箱体、第一风道管和第二风道管；所述主箱体设置有热交换器，第一入口和第二入口，所述第一风道管中安装有热泵装置、喷淋装置和第一换热器，所述热泵装置包括压缩机、节流装置和四通换向阀；所述第二风道管中安装有第二换热器和喷淋装置，喷淋装置将第二换热器产生的冷凝水喷淋至第一换热器。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个具体实施方式，所述第一风道管与主箱体的第一入口和热交换器连通，排风从第一入口进入主箱体后，依次经过热交换器、热泵装置、第一排水装置、第一换热器、第二排水装置、第一风机和第一出口；第二风道管与主箱体的第二入口和热交换器连通，新风从第二入口进入主箱体后，依次经过热交换器、第二换热器、喷淋装置、第二风机和第二出口。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个优选实施方式，所述喷淋装置包括第一储水器、喷水管和喷嘴，第一储水器底部连接喷水管入水口端，喷水管出水口端连接喷嘴；所述第一排水装置包括第二储水器和第一排水管；第二排水装置包括第三储水器和第二排水管。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述第一储水器、第二储水器和第三储水器中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵，用来联动控制排水速度，调整储水器中的水位高低。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述第一储水器、第二储水器和第三储水器中设置有开启水位和最低水位，开启水位为变速水泵开始运行的水位，最低水位为变速水泵停止运行的水位。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述喷水管的喷嘴朝向第一换热器。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述第一储水器的顶部设置有第一凹槽，所述第一凹槽位于第二风道管的底部，而第一凹槽的底部连接于第一储水器的顶部；第二储水器的顶部设置有第二凹槽，所述第二凹槽位于第一风道管的底部，而第二凹槽的底部连接于第二储水器的顶部；第三储水器的顶部设置有第三凹槽，所述第三凹槽位于第一风道管的底部，而第三凹槽的底部连接于第三储水器的顶部。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述第二入口中安装有空气过滤器，用于净化空气。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述喷淋装置位于第二风道管的底部。
根据本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统的一个进一步的实施方式，所述第一排水装置位于第一风道管的底部；第二排水装置位于第一风道管的底部。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：
a)收集热泵产生的冷凝水，有效地利用冷凝水的余冷到冷凝器上，降低冷凝温度和压力，提高了能效比，减少了耗电量，节约了能源，有效改善压缩机的工作条件，延长了其工作寿命。
b)采用热交换器回收再利用排风中的能量，实现能源的转换和再利用。
c)在第一储水器、第二储水器和第三储水器中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵进行联动控制，当静压式液位传感器检测到储水器中的冷凝水液位低于设定的最低水位时，变速水泵停止运行；当静压式液位传感器检测到储水器中的冷凝水液位达到设定的开启水位时，变速水泵开始运行；并且，变速水泵的转速将与静压式液位传感器检测到储水器中的冷凝水液位呈正相关关系，避免了不必要的能源浪费，延长了设备的使用寿命，自动化控制，简化了操作。
d)采用所述喷水管的喷嘴朝向第一换热器的设置，将冷凝水导向第一换热器，起导向作用。
e)第一凹槽位于第二风道管的底部，而第一凹槽的底部连接于第一储水器的顶部；第二凹槽和第三凹槽位于第一风道管的底部，其中第二凹槽的底部连接于第二储水器的顶部，而第三凹槽的底部连接于第三储水器的顶部；这样的设置利用重力的作用直接回收再利用冷凝水或直接排出冷凝水。
f)在第二入口中设有空气过滤器，用于处理净化空气，提高空气质量，保证空气进入房间内的洁净度。
g)喷淋装置位于第二换热器的后方，便于冷凝水的回收再利用，在第二风机的前方，第二风道管的底部，便于将收集的冷凝水向第一换热器进行喷淋。
h)第一排水装置位于热泵装置的后方，在第一换热器的前方，第一风道管的底部；第二排水装置位于第一换热器的后方，在第一风机的前方，第一风道管的底部，这样的设置提高了冷凝水的收集效率和排出效率，避免风道管内积水过多引发设备故障。
i)解决了热泵的冷凝水无序排放带来的建筑外墙污染和破坏，影响居民生活等问题，对建筑维护及环境保护都有重要意义。
j)本发明结构简单，使用方便，既节约了能源又保护了环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统一较佳实施例的结构示意图。
图中标记分别为：100主箱体、101热交换器、110第一风道管、111第一入口、112热泵装置、113第一排水装置、1131第二储水器、1132第一排水管、114第一换热器、115第二排水装置、1151第三储水器、1152第二排水管、116第一风机、117第一出口、120第二风道管、121第二入口、122第二换热器、123喷淋装置、1231第一储水器、1232喷水管、124第二风机、125第二出口。
图中路径I表示本发明中排风所经过的路径，路径II表示本发明中新风所经过的路径。
具体实施方式
下面结合附图与一个具体实施例进行说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。
参见图1，本实施例所描述的一种带有冷凝水热回收的热泵新风机系统，包括主箱体100、第一风道管110和第二风道管120。
1、排风路径I工况：
排风从进入新风机系统到排出新风机系统依次经过第一入口111、热交换器101、热泵装置112、第一排水装置113、第一换热器114、第二排水装置115、第一风机116和第一出口117。
具体过程为：
排风通过第一入口111进入到主箱体100，之后进入到热交换器101中，通过热交换器101对进入的排风和新风进行热能交换，在室外温度高于室内温度时通过排风对新风进行初步降温，在室外温度低于室内温度时通过排风对新风进行初步升温。
然后排风在经过热泵装置112和第一换热器114的作用进行进一步的处理时，第一换热器114工作过程中产生的一部分冷凝水通过重力的作用顺着第二凹槽自动流入到第二储水器1131中储存；产生的另一部分冷凝水同样通过重力的作用顺着第三凹槽自动流入到第三储水器1151中储存。
在第二储水器1131中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵，用来联动控制冷凝水的排水速度和水位高低。
第二储水器1131中还设置有开启水位和最低水位，当静压式液位传感器检测到第二储水器1131中的冷凝水液位低于设定的最低水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵停止运行；而当静压式液位传感器检测到第二储水器1131中的冷凝水液位达到设定的开启水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵开始运行，并且变速水泵的转速与静压式液位传感器检测到储水器中的冷凝水液位呈正相关关系。
第三储水器1151中的设置和第二储水器1131中的设置相同，运行方式也相同，避免了冷凝水过多影响设备的正常运行。
在第二储水器1131或第三储水器1151中的变速水泵开启后，第二储水器1131中的冷凝水顺着第一排水管1132排出，第三储水器1151中的冷凝水顺着第二排水管1152排出。
排风经过热泵装置112和第一换热器114的进一步处理达到排出标准后，最后通过第一风机116将排风从第一出口117送出到室外。
2、新风路径II工况：
新风从进入新风机系统到排出新风机系统依次经过第二入口121、热交换器101、第二换热器122、喷淋装置123、第二风机124和第二出口125。
具体过程为：
新风经过第二入口121进入到主箱体100，然后通过第二入口121中的空气过滤器对进入的空气进行净化处理，保证空气进入到室内的洁净度。
然后新风进入到热交换器101中，通过热交换器101对进入的排风和新风进行热能交换，在室外温度高于室内温度时通过排风对新风进行初步降温，在室外温度低于室内温度时通过排风对新风进行初步升温。
接着经过初步处理后的新风通过第二换热器122进行进一步的处理，在第二换热器122工作过程中产生的冷凝水顺着第一凹槽利用重力的作用自动流入到第一储水器1231中储存。
在第一储水器1231中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵，用来联动控制喷淋装置123的运行。
在第一储水器1231中还设置有开启水位和最低水位，当静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水低于设定的最低水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵停止运行；而当静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水液位到达设定的开启水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵开始运行；并且，变速水泵的转速与静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水液位呈正相关关系，避免冷凝水过多影响设备的运作。
在喷淋装置123中，第一储水器1231的底部连接喷水管1232入水口端，喷水管1232出水口端连接喷嘴，冷凝水在变速水泵开启时受到重力的作用经过喷水管1232流出，因为喷水管1232的喷嘴朝向第一换热器，在排水喷淋过程中有导向的作用，将冷凝水准确的喷淋至第一换热器114上。
最后新风经过第二换热器的处理达到送风标准后，通过第二风机124的作用从第二出口125送入室内。
下面结合图1对本发明作进一步的详细说明，本发明分为下述三个工况运行：
1、过渡季节工况：
在过渡季节，由于室外空气的温度与室内空气的温度差别不大，但是室内排风仍有回收的价值。此时新风通过第二入口121进入热交换器101中，在第二入口121中安装有空气过滤器对新风进行净化处理，而排风通过第一入口111进入热交换器101。
新风和排风通过热交换器101的作用进行热能交换。
之后新风通过第二风机124的作用，从第二出口125送入到室内，排风通过第一风机116的作用，从第一出口117排出到室外。
2、夏季工况：
在天气炎热的夏季，新风通过第二入口121进入热交换器101中，在第二入口121中安装有空气过滤器对新风进行净化处理，保证空气进入到室内的洁净度，排风则通过第一入口111进入热交换器101中。
然后新风通过热交换器101对进入的排风和新风进行热能交换，新风通过第二换热器122进行进一步的处理，在夏季工况下第二换热器122运行为蒸发器，在夏季运行时会产生冷凝水，而第一储水器1231顶部设置有第一凹槽，冷凝水就在重力的作用下，经第一凹槽流入到第一储水器1231中，另外，由于第一储水器1231中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵进行联动控制。
当静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水液位低于设定的最低水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵停止运行；当静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水液位达到设定的开启水位时，将该信息传递给控制器进行处理转化，进而控制变速水泵开始运行，并且，变速水泵的转速将与静压式液位传感器检测到第一储水器1231中的冷凝水液位呈正相关关系。
然后冷凝水通过喷水管1232和喷嘴对第一换热器114进行喷淋，由于第二储水器1131和第三储水器1151顶部分别设置有第二凹槽和第三凹槽，一部分冷凝水就在重力作用下经第二凹槽流入到第二储水器1131中，然后通过第一排水管1132排出；另一部分冷凝水就在重力作用下经第三凹槽流入到第三储水器1151中，然后通过第二排水管1152排出。
最后新风在达到送风温度后，在第二风机124的作用下，通过第二出口125进入到室内；排风通过第一换热器114进行进一步的处理，在夏季工况下第一换热器114运行为冷凝器，在排风达到排出标准后，在第一风机116的作用下，通过第一出口117排出到室外。
3、冬季工况：
在天气寒冷的冬季，新风通过第二入口121进入热交换器101中，在第二入口121中安装有空气过滤器对新风进行净化处理，保证空气进入到室内的洁净度，排风则通过第一入口111进入热交换器101中。
然后经热交换器101的热回收作用对新风和排风进行能量回收，进行能量回收后，利用热泵装置112中的四通换向阀，将制冷剂的流向与夏季模式下的流向相反，此时，新风通过第二换热器122进行进一步的处理，在冬季工况下第二换热器122为冷凝器，然后达到送风温度后，在第二风机124的作用下，通过第二出口125送入到室内；排风通过第一出口117排出到室外。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，包括主箱体(100)、第一风道管(110)和第二风道管(120)；所述主箱体(100)中安装有热交换器(101)，设置有第一入口(111)和第二入口(121)；所述第一风道管(110)中安装有热泵装置(112)、喷淋装置(123)和第一换热器(114)，所述热泵装置(112)包括压缩机、节流装置和四通换向阀；所述第二风道管(120)中安装有第二换热器(122)和喷淋装置(123)，喷淋装置(123)将第二换热器(122)产生的冷凝水喷淋至第一换热器(114)。
2.根据权利要求1所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第一风道管(110)与主箱体(100)的第一入口(111)和热交换器(101)连通，排风从第一入口(111)进入主箱体(100)后，依次经过热交换器(101)、热泵装置(112)、第一排水装置(113)、第一换热器(114)、第二排水装置(115)、第一风机(116)和第一出口(117)；第二风道管(120)与主箱体(100)的第二入口(121)和热交换器连通，新风从第二入口(121)进入主箱体(100)后，依次经过热交换器(101)、第二换热器(122)、喷淋装置(123)、第二风机(124)和第二出口(125)。
3.根据权利要求2所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述喷淋装置(123)包括第一储水器(1231)、喷水管(1232)和喷嘴，第一储水器(1231)底部连接喷水管(1232)入水口端，喷水管(1232)出水口端连接喷嘴；所述第一排水装置(113)包括第二储水器(1131)和第一排水管(1132)；第二排水装置(115)包括第三储水器(1151)和第二排水管(1152)。
4.根据权利要求3所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第一储水器(1231)、第二储水器(1131)和第三储水器(1151)中设置有静压式液位传感器、控制器和变速水泵，用来联动控制排水速度，调整储水器中的水位高低。
5.根据权利要求4所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第一储水器(1231)、第二储水器(1131)和第三储水器(1151)中设置有开启水位和最低水位，开启水位为变速水泵开始运行的水位，最低水位为变速水泵停止运行的水位。
6.根据权利要求3所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述喷水管(1232)的喷嘴朝向第一换热器(114)。
7.根据权利要求3所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第一储水器(1231)的顶部设置有第一凹槽；第二储水器(1131)的顶部设置有第二凹槽；第三储水器(1151)的顶部设置有第三凹槽。
8.根据权利要求1所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第二入口(121)中安装有空气过滤器，用于净化空气。
9.根据权利要求1所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述喷淋装置(123)位于第二风道管(120)的底部。
10.根据权利要求2所述的一种带冷凝水热回收的热泵新风机系统，其特征在于，所述第一排水装置(113)位于第一风道管(110)的底部；所述第二排水装置(115)位于第一风道管(110)的底部。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114279009A (zh) * 2021-12-10 2022-04-05 臣功(北京)科技有限公司 基于回风余热回收的热泵热风机组
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