CN111649419B - 一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统 - Google Patents

一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统，包括箱体、主机盖板、两个风机、五个阀门、热泵系统、显热交换器；所述主机盖板与箱体相连；主机盖板上设有回风口；箱体上设有进风口、排风口、排水口和送风口；第一风机正对回风口，第一风机出风口分三路，一路与热泵系统相连，二路与显热交换器相连接，接着与一路共管道与热泵系统相连，三路与排风口相连接；第二风机正对进风口，第二风机出风口分两路，一路与热泵系统相连接，二路与显热交换器相连接，接着与一路共管道与热泵系统相连，热泵系统与第一风机的第三路共用一根管道与排风口相连接。本系统具有通风、除湿、供热、供冷等多功能。

Description

一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统
技术领域
本发明属于浴室环境调节领域，特别是一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统。
背景技术
目前，使用最广泛的浴室调节设备是浴霸，市面上最主要浴霸类型就是灯暖式浴霸和风暖式浴霸。灯暖式浴霸通过灯泡的热辐射来快速升高浴室的温度，技术较为成熟，但缺点非常显著。第一是灯泡的强光会对人眼造成伤害，第二是灯暖式浴霸无法改变浴室内潮湿的空气环境。风暖式浴霸是一种新型的浴霸，主要通过PTC加热元件对空气进行加热，吹出暖风使浴室升温。风暖式浴霸最主要的缺点是PTC使用时间长会老化，升温效果降低且费电。此外，传统的浴霸暖风系统运行时室内上热下冷现象显著，头足部温差超过30℃，舒适区域较小，吹风感明显，热舒适性较差；基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统在头足部温差、舒适区域、吹风感等方面明显优于顶送风系统。传统的浴霸暖风系统也没有除湿功能，潮湿的环境导致人体在沐浴时的热舒适性不是很理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统，具有通风、除湿、供热、供冷等功能，全年均可用于改善浴室空气环境。通过显热交换器对浴室空气零能耗除湿的同时提高客厅空气的温度，接着让两股空气进入热泵系统。如果不除湿，则通过热泵系统直接从客厅空气中吸取热量/冷量，对浴室空气进行加热/制冷。经过处理的浴室空气通过竖直送风管道送入浴室，实现浴室环境调节系统的碰撞射流式送风，为浴室创造一个干净舒适的沐浴环境。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统，包括箱体、主机盖板、第一风机、第二风机、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、热泵系统、显热交换器、凝水盘；所述主机盖板与箱体形成容纳空腔；所述第一风机、第二风机、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、热泵系统、显热交换器、凝水盘均设置在空腔内；
所述主机盖板上设有回风口；所述箱体上设有进风口、排风口、排水口和送风口；
所述第一风机正对回风口，第一风机出风口分三路，第一路通过第一阀门与热泵系统相连，第二路通过第二阀门与显热交换器相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统相连，第三路通过第三阀门与排风口相连接；
所述第二风机正对进风口，第二风机出风口分两路，第一路通过第四阀门与热泵系统相连接，第二路通过第五阀门与显热交换器相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统相连，热泵系统与第一风机的第三路共用一根管道与排风口相连接；所述显热交换器下方设有凝水盘，凝水盘通过水管与排水口相连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)通过用热泵系统代替PTC加热元件，从客厅空气中吸收热量/冷量，能够实现对浴室的冬季供暖/夏季制冷的功能，同时提高了热泵的能效比，耗电量低。
(2)通过加入显热交换器，对浴室空气零能耗除湿的同时提高客厅空气的温度，接着两股空气再进入热泵系统，能够实现浴室的冬季供暖+除湿功能，提高了人体的热舒适性，进一步提供了热泵的能效比。
(3)通过加入竖直送风管道，能够实现将经过处理的浴室空气以碰撞射流的方式送到浴室下部空间，有效缓解沐浴时上热下冷的现象，进一步提高人体热舒适性和热能利用率。
(4)本发明具有通风、除湿、供热、供冷等功能，全年均可用于改善浴室空气环境。
附图说明
图1为浴室环境调节系统整体主视结构示意图。
图2为排水管道、水平进风管道、水平排风管道、水平送风管道和竖直送风管道连接结构示意图。
图3为浴室环境调节系统本体结构爆炸示意图。
图中1为箱体、2为排风口、3为水平排风管道、4为水平送风管道、5为送风口、6为照明设备、7为竖直送风管道、8为墙壁、9为气流方向、10为排水口、11为楼板、12为排水管道、13为水平进风管道、14为吊顶、15为进风口、16为回风口、17显示屏、18为尼龙扎带、19为排水管道接口、20为水平排风管道接口、21为水平进风管道接口、22为水平送风管道接口、23为竖直送风管道接口、24为回风、25为第一风机、26为排风、27为蒸发器、28为节流装置、29为冷凝器、30为压缩机、31为热泵系统、32为送风、33为进风、34为第二风机、35为显热交换器、36为凝水盘、37为主机盖板、38为第一阀门、39为第二阀门、40为第三阀门、41为第四阀门、42为第五阀门。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统，包括箱体1、主机盖板37、第一风机25、第二风机34、第一阀门38、第二阀门39、第三阀门40、第四阀门41、第五阀门42、热泵系统31、显热交换器35、凝水盘36；
所述主机盖板38与箱体1形成容纳空腔；所述第一风机25、第二风机34、第一阀门38、第二阀门39、第三阀门40、第四阀门41、第五阀门42、热泵系统31、显热交换器35、凝水盘36均设置在空腔内；
所述热泵系统31包括蒸发器27、节流装置28、冷凝器29和压缩机30，所述蒸发器27、节流装置28、冷凝器29和压缩机30的制冷剂通道依次连接形成环路，为热泵系统的制冷剂流路；所述蒸发器27为制冷剂-空气换热器，具备制冷剂通道和空气通道，所述冷凝器29为制冷剂-空气换热器，具备制冷剂通道和空气通道。所述节流装置可以为膨胀阀，孔板，短管，毛细管等制冷设备常见节流装置。所述蒸发器常见类型如翅片管换热器，微通道换热器等。所述冷凝器常见类型如翅片管换热器，微通道换热器等。
所述主机盖板37上设有回风口16、显示屏17和照明设备6；所述箱体1上设有进风口15、排风口2、排水口10和送风口5；
所述第一风机25正对回风口16，第一风机25出风口分三路，第一路通过第一阀门38与热泵系统31中的冷凝器29相连，第二路通过第二阀门39与与显热交换器35相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统31中的冷凝器29相连，冷凝器29正对送风口5；第三路通过第三阀门40与排风口2相连接。
所述第二风机34正对进风口15，第二风机34出风口分两路，第一路通过第四阀门41与热泵系统31中的蒸发器27相连接，第二路通过第五阀门42与显热交换器35相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统31中的蒸发器27相连，蒸发器27与第一风机25的第三路共用一根管道与排风口2相连接。
所述显热交换器35下方设有凝水盘36，凝水盘36通过水管与排水口10相连接，排水口10与排水管道12相连接，凝结水通过排水口10从排水管道12排到浴室外。
安装时，将整个浴室环境调节系统安装在楼板与吊顶14之间，竖直送风管道7穿过吊顶14；所述进风口15与水平进风管道13通过水平进风管道接口21和尼龙扎带18形成密封连接，客厅空气通过水平进风管道13，从进风口15进入箱体1；所述排风口2与水平排风管道3通过水平排风管道接口20和尼龙扎带18形成密封连接，浴室内高湿度空气从排风口2通过水平排风管道3排到浴室外。所述送风口5与水平送风管道4通过水平送风管道接口22和尼龙扎带18形成密封连接，水平送风管道4与竖直送风管道7通过竖直送风管道接口23和尼龙扎带18形成密封连接。经过处理后的空气通过送风口5经过水平送风管道4和竖直送风管道7送入浴室。竖直送风管道7的长度可根据美观进行调整。
通过控制器控制四个阀门(均采用电控阀门)的工作状态，本发明的浴室环境调节系统可实现以下工况：
通风换气功能：第三阀门40开启，其他阀门关闭，第一风机25用于通过回风口16将浴室内高湿度空气从排风口2排出，实现浴室环境调节系统的通风换气功能。
冬季供暖功能：第一阀门38和第四阀门41开启，其他阀门关闭，第一风机25通过回风口16将浴室内高湿度回风送入热泵系统31中的冷凝器29中，与此同时第二风机34通过进风口15将客厅空气也送入热泵系统31中的蒸发器27中，客厅空气的热量通过蒸发器27传到制冷剂管道中后从排风口2排出，制冷剂管道则通过冷凝器29将热量传到浴室回风中，浴室空气被加热后再通过送风口5进入水平送风管道4和竖直送风管道7送到浴室底部，实现浴室环境调节系统的冬季供暖功能
夏季制冷功能：第一阀门38和第四阀门41开启，其他阀门关闭，第一风机25用于通过回风口16将浴室内高湿度空气送入热泵系统31中的冷凝器29(当蒸发器使用)中，所述第二风机34用于通过进风口15将客厅空气送入热泵系统31中的蒸发器27(当冷凝器使用)中，客厅空气的冷量通过蒸发器27(当冷凝器使用)传到制冷剂管道中后从排风口2排出，制冷剂管道则通过冷凝器29(当蒸发器使用)将冷量传到浴室回风中，冷凝器29(当蒸发器使用)对浴室空气进行降温后再通过送风口5进入水平送风管道4和竖直送风管道7送到浴室底部，实现浴室环境调节系统的夏季制冷功能。
冬季供暖+除湿功能：第二阀门39和第五阀门42开启，其他阀门关闭，第一风机25用于通过回风口16将浴室内高湿度空气送入显热交换器35中，所述第二风机34通过进风口15将客厅的空气送入显热交换器35中，让两股空气在显热交换器35中进行热量交换，显热交换器35对浴室回风进行除湿，客厅空气温度升高，被除湿后的浴室回风送入热泵系统31中的冷凝器29中，客厅空气送入热泵系统31中的蒸发器27中，客厅空气的热量通过蒸发器27传到制冷剂管道中后从排风口2排出，制冷剂管道则通过冷凝器29将热量传到浴室回风中，接着浴室回风经过送风口5进入水平送风管道4，再通过竖直送风管道7将暖风送至浴室底部，暖风空气垂直流向地面，与地面碰撞后沿地面扩散，缓解浴室温度上冷下暖现象，实现浴室环境调节系统的冬季供暖功能+除湿功能。

Claims (10)

1.一种基于热泵碰撞射流送风的浴室环境调节系统，其特征在于，包括箱体（1）、主机盖板（37）、第一风机（25）、第二风机（34）、第一阀门（38）、第二阀门（39）、第三阀门（40）、第四阀门（41）、第五阀门（42）、热泵系统（31）、显热交换器（35）、凝水盘（36）；所述主机盖板（37）与箱体（1）形成容纳空腔；所述第一风机（25）、第二风机（34）、第一阀门（38）、第二阀门（39）、第三阀门（40）、第四阀门（41）、第五阀门（42）、热泵系统（31）、显热交换器（35）、凝水盘（36）均设置在空腔内；
所述主机盖板（37）上设有回风口（16）；所述箱体（1）上设有进风口（15）、排风口（2）、排水口（10）和送风口（5）；
所述第一风机（25）正对回风口（16），第一风机25出风口分三路，第一路通过第一阀门（38）与热泵系统（31）相连，第二路通过第二阀门（39）与显热交换器（35）相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统（31）相连，第三路通过第三阀门（40）与排风口（2）相连接；
所述第二风机（34）正对进风口（15），第二风机（34）出风口分两路，第一路通过第四阀门（41）与热泵系统（31）相连接，第二路通过第五阀门（42）与显热交换器（35）相连接，接着与第一路共用一根管道与热泵系统（31）相连，热泵系统（31）与第一风机（25）的第三路共用一根管道与排风口（2）相连接；所述显热交换器（35）下方设有凝水盘（36），凝水盘（36）通过水管与排水口（10）相连接。
2.根据权利要求1所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述热泵系统（31）包括蒸发器（27）、节流装置（28）、冷凝器（29）和压缩机（30），所述蒸发器（27）、节流装置（28）、冷凝器（29）和压缩机（30）的制冷剂通道依次连接形成环路。
3.根据权利要求1所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述进风口（15）与水平进风管道（13）相连。
4.根据权利要求1所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述排风口（2）与水平排风管道（3）相连。
5.根据权利要求1所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述送风口（5）与水平送风管道（4）相连。
6.根据权利要求5所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述水平送风管道（4）与竖直送风管道（7）相连。
7.根据权利要求2所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述节流装置（28）为膨胀阀、孔板、短管或毛细管。
8.根据权利要求2所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述蒸发器（27）采用翅片管换热器或微通道换热器。
9.根据权利要求2所述的浴室环境调节系统，其特征在于，所述冷凝器（29）采用翅片管换热器或微通道换热器。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的浴室环境调节系统，其特征在于，包括以下工况：
通风换气功能：第三阀门开启，其他阀门关闭，第一风机用于通过回风口将浴室内高湿度空气从排风口排出；
冬季供暖功能：第一阀门和第四阀门开启，其他阀门关闭，第一风机通过回风口将浴室内高湿度回风送入热泵系统中的冷凝器中，所述第二风机通过进风口将客厅空气送入热泵系统中的蒸发器中，客厅空气的热量通过蒸发器传到制冷剂管道中后从排风口排出，制冷剂管道则通过冷凝器将热量传到浴室回风中，浴室空气被加热后再通过送风口进入水平送风管道和竖直送风管道送到浴室底部；
夏季制冷功能：第一阀门和第四阀门开启，其他阀门关闭，第一风机用于通过回风口将浴室内高湿度空气送入热泵系统中的冷凝器中，所述第二风机用于通过进风口将客厅空气送入热泵系统中的蒸发器中，客厅空气的冷量通过蒸发器传到制冷剂管道中后从排风口排出，制冷剂管道则通过冷凝器将冷量传到浴室回风中，冷凝器对浴室空气进行降温后再通过送风口进入水平送风管道和竖直送风管道送到浴室底部；
冬季供暖功能+除湿：第二阀门和第五阀门开启，其他阀门关闭，第一风机通过回风口将浴室内高湿度空气送入显热交换器中，所述第二风机通过进风口将客厅的空气送入显热交换器中，显热交换器对浴室回风进行除湿，客厅空气温度升高，被除湿后的浴室回风送入热泵系统中的冷凝器中，客厅空气送入热泵系统中的蒸发器中，客厅空气的热量通过蒸发器传到制冷剂管道中后从排风口排出，制冷剂管道则通过冷凝器将热量传到浴室回风中，接着浴室回风经过送风口进入水平送风管道，再通过竖直送风管道将暖风送至浴室底部。
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