CN112503680A - 一种多级热泵热回收的全工况高效新风机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，包括第一风道、第二风道，所述全工况高效新风机还包括多级嵌套的制冷剂环路；多级嵌套的制冷剂环路在蒸发侧形成温度梯度，较高蒸发温度处承担较多新风热负荷，较低蒸发温度处承担较多新风湿负荷，以此形成负荷梯度变化分布；多级嵌套的制冷剂环路在冷凝侧形成温度梯度，梯级冷凝温度与回风温度的滑移相匹配，使得各级制冷剂蒸汽压缩循环的压比降低。与现有技术相比，本发明设置了多级热泵热回收循环，使得各级制冷剂蒸汽压缩循环的压比降低，压缩机功耗减小，可以有效提高系统能效；能够对全年工况进行针对性、全面性地匹配，能够实现夏季制冷除湿、冬季制热、过渡季内循环的多种模式。

Description

一种多级热泵热回收的全工况高效新风机
技术领域
本发明涉及一种整体式新风机，尤其是涉及一种多级热泵热回收的全工况高效新风机。
背景技术
现代许多商用及住宅建筑，开始引入新风空调系统改善室内空气品质。新风除湿机承担室内所有的湿负荷和部分热负荷，常与室内显热处理设备(如辐射空调系统)配合使用。传统的新风除湿机采用单级的热泵热回收循环(系统结构参阅图1)，制冷剂在蒸发器中蒸发吸热，使流经的新风降温至露点、进而使其中的水蒸气凝结，达到除湿目的，此时制冷剂的蒸发温度低至新风露点温度以下，导致除湿机耗能巨大，能效很低。
此外，现有技术普遍存在以下不足：(1)适用工况有限，大多提供简单的新风和除湿模式，难以实现新风制冷、制热、除湿以及内循环等跨越不同季节的工况全覆盖。专利CN201911412579.1公开了一种整体式新风除湿机，通过流道切换可实现新风模式和除湿模式，但是在过渡季以及冬季没有相应的工作模式，不适合全年新风供给。(2)舒适度欠佳，夏季送风温度不稳定，未对不同负荷加以区分。针对高负荷设计的机组，在低负荷情况下送风温度会过低。若采用辅助电加热，又会导致结构复杂、成本增加和能效下降。
专利CN202010522451.7、CN109000312A及CN201910949050.7通过引入盘管和流道切换，具有制冷除湿、制热以及内循环模式，但均没有在夏季除湿工况下对负荷高低进行区分，不能始终保证新风送风温度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，满足夏季制冷除湿、冬季制热、过渡季内循环的不同季节新风供给，覆盖全年各种工况。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中多级热泵热回收的全工况高效新风机，包括第一风道、第二风道，所述第一风道的排风风口和第二风道的送风风口处分别设有排风风机和送风风机，所述全工况高效新风机还包括多级嵌套的制冷剂环路；
所述多级嵌套的制冷剂环路在蒸发侧形成温度梯度，其中较高蒸发温度处承担较多新风热负荷，较低蒸发温度处承担较多新风湿负荷，以此形成负荷梯度变化分布；
所述多级嵌套的制冷剂环路在冷凝侧形成温度梯度，梯级冷凝温度与回风温度的滑移相匹配，使得各级制冷剂蒸汽压缩循环的压比降低。
作为本发明的核心，采用多级热泵循环，在蒸发侧形成温度梯度，高蒸发温度处主要处理新风显热负荷，低蒸发温度处主要处理新风潜热负荷；在冷凝侧也形成温度梯度以降低平均冷凝温度值。从而降低了各级蒸汽压缩循环的压比，减小压缩机功耗，提升机组能效比。
进一步地，所述多级嵌套的制冷剂环路中，不同层级的部分换热器可选择性地合并以简化系统构造，具体可参见实施例部分。
进一步地，每一级制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、排风盘管、过冷盘管、第一节流装置、再热盘管、第二节流装置、送风盘管。
进一步地，多级嵌套的制冷剂环路中的送风盘管按照蒸发温度梯度依次排列构成蒸发侧结构；
多级嵌套的制冷剂环路中的排风盘管按照冷凝温度梯度依次排列构成冷凝侧结构。
进一步地，所述第一风道和第二风道之间设有能够将两者连通的混风风门。
进一步地，通过回风风口、排风风口、送风风口、新风风口、混风风门的开闭和四通换向阀的流路切换，实现夏季制冷除湿模式、冬季制热模式和过渡季内循环模式的切换；
所述夏季制冷除湿模式包括混风、全回风、全新风和单风道的空气流动方式，以此对应不同负荷下的工况。
进一步地，每一级制冷剂环路中还设置有第一旁通回路和第二旁通回路，第一旁通回路和第二旁通回路上分别设有第一旁通阀和第二旁通阀；
所述第一旁通回路同时与排风盘管和过冷盘管并联，第一旁通回路一端经由四通换向阀连通压缩机排气口，另一端经由第一节流装置连通再热盘管；
所述第二旁通回路与过冷盘管并联，第一旁通回路一端连通排风盘管的制冷剂出口，另一端经由第一节流装置连通再热盘管；
所述四通换向阀的四个接口分别与排风盘管、压缩机的吸气口、送风盘管和压缩机的排气口相连。
进一步地，夏季制冷除湿模式下，通过第一旁通阀和第二旁通阀的开度调节，实现再热盘管中制冷剂冷凝热和过冷热比例的调节，保障送风温度；
当各级热泵热回收循环独立时，所述夏季制冷除湿模式下，通过多级热泵热回收循环的开闭调节，选择热泵热回收循环开启的级数，实现系统能力的调节。
进一步地，所述排风盘管、过冷盘管、第一旁通回路、第二旁通回路设于第一风道中；
所述第一节流装置、再热盘管、第二节流装置、送风盘管、四通换向阀和压缩机设于第二风道中。
进一步地，所述第一风道和第二风道为平行设置的等径、等长风道；
所述回风风口和排风风口分别设于第一风道两端；
所述送风风口和新风风口分别设于第二风道两端；
所述混风风门设于第一风道和第二风道的中部。
进一步地，所述混风风门为伺服驱动风门；
所述回风风口、排风风口、送风风口、新风风口上均设有伺服驱动的风门；
进一步地，第一节流装置和第二节流装置均为毛细管、节流短管或电子膨胀阀中的一种，本技术方案优选电子膨胀阀，有利于实现自动化的控制。
进一步地，第一旁通阀和第二旁通阀优选可调电磁阀，适用高温排气环境，且有利于实现自动化控制。
进一步地，夏季制冷除湿模式(混风)中，回风风口、排风风口、送风风口、新风风口均开启，混风风门开启。排风风机、送风风机均开启。对每一级制冷剂环路，第一节流装置保持常开(等同于连接管)，第二节流装置用于节流。四通换向阀中排风盘管和压缩机排气口的流路连通，送风盘管和压缩机吸气口的流路连通。
进一步地，夏季制冷除湿模式(全回风)中，回风风口、排风风口、送风风口、新风风口均开启，混风风门关闭。排风风机、送风风机均开启。对每一级制冷剂环路，第一节流装置保持常开(等同于连接管)，第二节流装置用于节流。四通换向阀中排风盘管和压缩机排气口的流路连通，送风盘管和压缩机吸气口的流路连通。
进一步地，夏季制冷除湿模式(全新风)中，回风风口关闭，排风风口、送风风口、新风风口均开启，混风风门开启。排风风机、送风风机均开启。对每一级制冷剂环路，第一节流装置保持常开(等同于连接管)，第二节流装置用于节流。四通换向阀中排风盘管和压缩机排气口的流路连通，送风盘管和压缩机吸气口的流路连通。
进一步地，夏季制冷除湿模式(单风道)中，回风风口、排风风口关闭，送风风口、新风风口开启，混风风门关闭。排风风机关闭，送风风机开启。对每一级制冷剂环路，第一节流装置保持常开(等同于连接管)，第二节流装置用于节流。四通换向阀中排风盘管和压缩机排气口的流路连通，送风盘管和压缩机吸气口的流路连通。
进一步地，所述冬季制热模式，有混风、全回风、全新风的空气流动方式。其中空气流路形式与对应的夏季制冷除湿模式一致。对每一级制冷剂环路，第一节流装置用于节流，第二节流装置保持常开(等同于连接管)。四通换向阀中排风盘管和压缩机吸气口的流路连通，送风盘管和压缩机排气口的流路连通。第一、第二旁通阀中旁通口均关闭。
进一步地，所述过渡季内循环模式，排风风口、新风风口关闭，回风风口、送风风口开启，混风风门开启。排风风机关闭，送风风机开启。对每一级制冷剂环路，第一节流装置用于节流，第二节流装置保持常开(等同于连接管)。四通换向阀中排风盘管和压缩机吸气口的流路连通，送风盘管和压缩机排气口的流路连通。第一、第二旁通阀中旁通口均关闭。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在夏季制冷除湿模式(混风)下，对每一级制冷剂环路，送风盘管中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀和第一旁通阀，一部分直接旁通至再热盘管；一部分在排风盘管冷凝放热后，再流经第二旁通阀，部分直接旁通至再热盘管，部分在过冷盘管中进一步过冷。汇合后的制冷剂在再热盘管中过冷/冷凝后，经过第二节流装置节流变为气-液两相状态，回到送风盘管。室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分通过混风风门进入第一风道；一部分继续在第二风道内经过送风盘管降温除湿、经过再热盘管再热后，经由送风风机从送风风口进入室内。室内回风从回风风口进入第一风道，经过过冷盘管，和进入第一风道的部分新风混合，经过排风盘管吸收热量之后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在夏季制冷除湿模式(全回风)下，各级制冷剂环路的流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，经过送风盘管降温除湿、经过再热盘管再热后，经由送风风机从送风风口进入室内。室内回风从回风风口进入第一风道，经过过冷盘管和排风盘管吸收热量之后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在夏季制冷除湿模式(全新风)下，各级制冷剂环路的流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分继续在第二风道内经过送风盘管降温除湿、经过再热盘管再热后，经由送风风机从送风风口进入室内。一部分通过混风风门进入第一风道，经过排风盘管吸收热量之后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机，在夏季制冷除湿模式(单风道)下，各级制冷剂环路的流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，经过送风盘管降温除湿、经过再热盘管再热后，经由送风风机从送风风口进入室内。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在冬季制热模式(混风)下，对每一级制冷剂环路，过冷盘管、排风盘管中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀，在送风盘管、再热盘管中冷凝放热，经过第一节流装置节流变为气-液两相状态，回到过冷盘管。室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分通过混风风门进入第一风道；一部分继续在第二风道内经过送风盘管和再热盘管升温后，经由送风风机从送风风口进入室内。室内回风从回风风口进入第一风道，经过过冷盘管，和进入第一风道的部分新风混合，经过排风盘管降温之后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在冬季制热模式(全回风)下，各级制冷剂环路的流动形式和冬季制热模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，经过送风盘管、再热盘管加热后送入室内。室内回风从回风风口入第一风道，经过过冷盘管、排风盘管降温后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在冬季制热模式(全新风)下，各级制冷剂环路的流动形式和冬季制热模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口进入第二风道，带走压缩机散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分继续在第二风道内经过送风盘管和再热盘管升温后，经由送风风机从送风风口进入室内。一部分通过混风风门进入第一风道，经过排风盘管降温之后，经由排风风机从排风风口排出室外。
在本技术方案中，多级热泵热回收的全工况高效新风机在过渡季内循环模式下，对每一级制冷剂环路，过冷盘管中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由排风盘管、四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀，在送风盘管、再热盘管中冷凝放热，经过第一节流装置节流变为气-液两相状态，回到过冷盘管。室内回风从回风风口进入第一风道，经过过冷盘管降温除湿，通过混风风门进入第二风道，经过送风盘管、再热盘管吸收热量之后，经由送风风机从送风风口进入室内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.和传统单级热泵新风机相比(图1)，本发明设置了多级热泵热回收循环，形成梯级的蒸发温度和冷凝温度，采用较高蒸发温度处理新风热负荷(使新风降温)，较低蒸发温度处理新风湿负荷(使新风凝水)；梯级冷凝温度也与回风温度的滑移相匹配，使得各级制冷剂蒸汽压缩循环的压比降低(图3)，压缩机功耗减小，可以有效提高系统能效。
2.本发明既提供多级热泵热回收制冷剂环路的独立嵌套式结构，使系统在不同运行模式下均能实现梯级蒸发/冷凝温度与新风/回风的匹配；又提供有限级不同热泵热回收制冷剂环路中部分换热器合并的方案，在保障并平衡主要工况/模式下多级热泵热回收效果的同时，简化结构，降低系统复杂度。
3.本发明能够对全年工况进行针对性、全面性地匹配，能够实现夏季制冷除湿、冬季制热、过渡季内循环的多种模式，适合全年的新风供给需求。
4.本发明通过风路风门、制冷剂旁通比例、热泵循环级数的调节，能良好适配夏季除湿工况下的不同负荷，送风温度稳定，提高了人体舒适性。
5.本发明为整体式新风除湿机，箱体内无过多的风阀或风道转向组件，结构紧凑，占地面积小。
附图说明
图1为传统单级热泵热回收新风机的结构示意图。
图2为实施例1中两级热泵热回收新风机的结构示意图。
图3为两级热泵热回收新风机与传统单级热泵新风机的压力-焓值图(p-h图)。
图4～图7为实施例1中两级热泵热回收新风机在夏季制冷除湿模式的流程示意图，分别对应：图4为混风形式，图5为全回风形式，图6为全新风形式，图7为单风道形式。
图8为实施例1中两级热泵热回收新风机在冬季制热模式的流程示意图。
图9为实施例1中两级热泵热回收新风机在过渡季内循环模式的流程示意图。
图10为实施例2中两级热泵热回收新风机的结构示意图。
图11为实施例2中两级热泵热回收新风机的结构示意图。
图12为实施例3中多级热泵热回收新风机的结构示意图。
图中：1-第一风道；2-第二风道；3-回风风口；4-送风风口；5-排风风口；6-新风风口；7-混风风门；8-排风风机；9-送风风机；10,11-过冷盘管；12,13-排风盘管；14,15-第一节流装置；16,17-再热盘管；18,19-第二节流装置；20,21-送风盘管；22,23-四通换向阀；24,25-压缩机；26,27-第一旁通阀；28,29-第二旁通阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
参阅图2，本实施例中的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，主要结构包括第一风道1，第二风道2，回风风口3，送风风口4，排风风口5，新风风口6，混风风门7，排风风机8，送风风机9，过冷盘管10、11，排风盘管12、13，第一节流装置14、15，再热盘管16、17，第二节流装置18、19，送风盘管20、21，四通换向阀22、23，压缩机24、25，第一旁通阀26、27，第二旁通阀28、29。
本实施例中包含两个独立的制冷剂环路(同理可选择两个以上制冷剂环路)，压缩机24(25)，四通换向阀22(23)，第一旁通阀26(27)，排风盘管13(12)的制冷剂流路，第二旁通阀28(29)，过冷盘管11(10)的制冷剂流路，第一节流装置14(15)，再热盘管17(18)的制冷剂流路，第二节流装置19(18)，送风盘管21(20)的制冷剂流路，由连接管顺序连接形成制冷剂环路。其中四通换向阀22(23)的接口A通过第一旁通阀26(27)和排风盘管13(12)相连，接口B和压缩机24(25)吸气口相连，接口C和送风盘管21(20)相连，接口D和压缩机24(25)排气口相连。
本实施例中的每个制冷剂环路中还设置第一、第二旁通回路，第一旁通回路与排风盘管13(12)和过冷盘管11(10)并联，一端通过四通换向阀22(23)与压缩机24(25)的排气连通，另一端通过第一节流装置14(15)与再热盘管17(16)连通，其上设置第一旁通阀26(27)调节旁通制冷剂的比例。第二旁通回路与过冷盘管11(10)并联，一端与排风盘管13(12)连通，另一端通过第一节流装置14(15)与再热盘管17(16)连通，其上设置第二旁通阀28(29)调节旁通制冷剂的比例。
此外，压缩机24(25)可以选择两个独立的压缩机，也可以选择一个并联了两个独立腔体的压缩机，如滚动转子和活塞压缩机。
参阅图3，本实施例采用两级热泵热回收后，相比传统单级热泵系统，各制冷剂环路对应蒸汽压缩循环的压比更小(pc1/pe1<pc/pe,pc2/pe2<pc/pe)，压缩机功耗减小，系统能效提升。图3为制冷剂循环中状态的变化过程，主要过程上标识了状态变化所在的部件位置。例如，第一制冷剂环路中的制冷剂在送风盘管21中蒸发，处理新风热负荷，使其降温，对应的蒸发温度(压力)较高；第二制冷剂环路中的制冷剂在送风盘管20中蒸发，处理新风湿负荷，使其中的水蒸气冷凝，对应的蒸发温度(压力)较低。同理，对应的冷凝温度(压力)也随回风温度的滑移产生匹配的梯度。
参阅图4，在夏季制冷除湿模式(混风)下，回风风口3、排风风口5、送风风口4、新风风口6均开启，混风风门7开启。排风风机8、送风风机9均开启。第一节流装置14(15)保持常开(等同于连接管)，第二节流装置19(18)用于节流。四通换向阀22(23)中AD接口连通、BC接口连通。送风盘管21(20)中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀22(23)，被压缩机24(25)吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀22(23)和第一旁通阀26(27)，一部分直接旁通至再热盘管17(16)；一部分在排风盘管13(12)冷凝放热后，再流经第二旁通阀28(29)，部分直接旁通至再热盘管17(16)，部分在过冷盘管11(10)中进一步过冷。汇合后的制冷剂在再热盘管17(16)中过冷/冷凝后，经过第二节流装置19(18)节流变为气-液两相状态，回到送风盘管21(20)。室外新风从新风风口6进入第二风道2，带走压缩机24、25散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分通过混风风门7进入第一风道1；一部分继续在第二风道2内依次经过送风盘管21、20降温除湿，经过再热盘管16、17再热后，经由送风风机9从送风风口4进入室内。室内回风从回风风口3进入第一风道1，经过过冷盘管10、11，和进入第一风道1的部分新风混合，经过排风盘管12、13吸收热量之后，经由排风风机8从排风风口5排出室外。
参阅图5，在夏季制冷除湿模式(全回风)下，回风风口3、排风风口5、送风风口4、新风风口6均开启，混风风门7关闭。排风风机8、送风风机9均开启。第一节流装置14(15)保持常开(等同于连接管)，第二节流装置19(18)用于节流。四通换向阀22(23)中AD接口连通、BC接口连通。制冷剂流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口6进入第二风道2，带走压缩机24、25散发的部分热量，依次经过送风盘管21、20降温除湿，经过再热盘管16、17再热后，经由送风风机9从送风风口4进入室内。室内回风从回风风口3进入第一风道1，经过过冷盘管10、11和排风盘管12、13吸收热量之后，经由排风风机8从排风风口5排出室外。
参阅图6，在夏季制冷除湿模式(全新风)下，回风风口3关闭，排风风口5、送风风口4、新风风口6均开启，混风风门7开启。排风风机8、送风风机9均开启。第一节流装置14(15)保持常开(等同于连接管)，第二节流装置19(18)用于节流。四通换向阀22(23)中AD接口连通、BC接口连通。制冷剂流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口6进入第二风道2，带走压缩机24、25散发的部分热量，此后新风分为两部分：一部分继续在第二风道2内经过送风盘管21、20降温除湿，经过再热盘管16、17再热后，经由送风风机9从送风风口4进入室内。一部分通过混风风门7进入第一风道1，经过排风盘管12、13吸收热量之后，经由排风风机8从排风风口5排出室外。
参阅图7，在夏季制冷除湿模式(单风道)下，回风风口3、排风风口5关闭，送风风口4、新风风口6开启，混风风门7关闭。排风风机8关闭，送风风机9开启。第一节流装置14(15)保持常开(等同于连接管)，第二节流装置19(18)用于节流。四通换向阀22(23)中AD接口连通、BC接口连通。制冷剂流动形式与夏季制冷除湿模式(混风)一致。空气流动形式中，室外新风从新风风口6进入第二风道2，带走压缩机24、25散发的部分热量，经过送风盘管21、20降温除湿、经过再热盘管16、17再热后，经由送风风机9从送风风口4进入室内。
参阅图8，在冬季制热模式下，与夏季制冷除湿模式一致，随风门和风机的开闭，有混风、全回风和全新风的三种形式。第一节流装置14(15)用于节流，第二节流装置19(18)保持常开(等同于连接管)。四通换向阀22(23)的AB接口连通、CD接口连通。第一旁通阀26(27)和第二旁通阀28(29)中的旁通管路均关闭。过冷盘管11(10)、排风盘管13(12)中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀22(23)，被压缩机24(25)吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀22(23)，在送风盘管21(20)、再热盘管17(16)中冷凝放热，经过第一节流装置14(15)节流变为气-液两相状态，回到过冷盘管11(10)。空气流动形式与对应的夏季制冷除湿模式一致。
参阅图9，在过渡季内循环模式下，排风风口5、新风风口6关闭，回风风口3、送风风口4开启，混风风门7开启。排风风机8关闭，送风风机9开启。第一节流装置14(15)用于节流，第二节流装置19(18)保持常开(等同于连接管)。四通换向阀22(23)的AB接口连通、CD接口连通。第一旁通阀26(27)和第二旁通阀28(29)中的旁通管路均关闭。过冷盘管11(10)中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由排风盘管13(12)、四通换向阀22(23)，被压缩机24(25)吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀22(23)，在送风盘管21(20)、再热盘管17(16)中冷凝放热，经过第一节流装置14(15)节流变为气-液两相状态，回到过冷盘管11(10)。室内回风从回风风口3进入第一风道1，经过过冷盘管10、11降温除湿，通过混风风门7进入第二风道2，经过送风盘管21、20和再热盘管16、17吸收热量之后，经由送风风机9从送风风口4进入室内。
实施例2
参阅图10，本实施例的系统原理与运行模式和实施例1类似，区别在于仅设置一级再热盘管17，使再热盘管17中的过冷段在夏季制冷除湿模式和冬季制热/过渡季内循环模式下匹配相同的空气升温梯度，不同模式下的温度匹配更加均衡。
参阅图11，本实施例还提供一种两级热泵热回收新风机，将送风盘管21(20)设置两级换热器，排风盘管13、过冷盘管11和再热盘管17合并为单级换热器。该系统优先考虑夏季制冷除湿模式，送风盘管21(20)承担蒸发器的作用，设置两级换热器的双蒸发温度分别对应新风的显热和潜热负荷，对能效提升更加显著。排风盘管13、过冷盘管11和再热盘管17等换热器的合并，使连接管路和阀门减少，便于系统的结构简化和生产制作，同时降低成本。
列举该实施例是为了表明，在本发明多级嵌套的制冷剂环路中，选择性地合并不同层级的部分换热器，并未改变多级热泵热回收的技术实质，均应属于本专利的保护范围。
实施例3
参阅图12，本实施例的系统原理与运行模式和实施例1类似，区别在于展示多级热泵热回收(2级及以上)的一般构造形式。理论上而言，增加热泵热回收级数可以不断减小各级热泵热回收的压比，进而提升能效。实际应用中，综合考虑结构复杂性和系统成本后确定采用的级数。
列举该实施例是为了表明，在本发明多级嵌套的制冷剂环路中，任意增加或减少热泵热回收的级数，并未改变其技术实质，均应属于本专利的保护范围。
对比例1
专利CN106225116A公开了一种具有双蒸发温度的分体式热泵热回收新风机，使用热回收换热器使排风中的冷量转移至蒸发器处冷却新风，同时生成两个不同的蒸发温度将新风的热湿负荷分开处理。
本技术方案和专利CN106225116A相比，有以下结构区别和性能优势：
(1)专利CN106225116A中夏季制冷除湿模式面向单一负荷，再热换热器未设置调节装置，难以应对夏季变负荷工况。本技术方案设置制冷剂旁通管路，可以调控再热盘管中制冷剂冷凝/过冷的比例，提供多种制冷除湿模式的切换以应对不同负荷，保障送风温度。
(2)专利CN106225116A采用分体式设计，仅提供夏季制冷除湿模式，如果冬季运行制热模式，由于外机布置在室外，低温环境下能效衰减严重。本技术方案结构上采用整体式设计，具备夏季制冷除湿模式、冬季制热模式和过渡季内循环模式，夏季和冬季/过渡季分别回收回风中的冷量和热量，系统运行稳定，能实现不同季节的全工况覆盖。
(3)专利CN106225116A具备两个不同的蒸发温度处理新风热湿负荷，但冷凝温度侧并未与新风/回风实现良好的温度匹配。部分制冷剂通过回风及冷却后新风冷凝，部分制冷剂在室外冷凝，工况不稳定，系统结构复杂。本技术方案采用热泵热回收循环与送风/回风温度的整体式匹配，既产生梯级蒸发温度和新风显热及潜热负荷匹配，又产生梯级冷凝温度和回风升温逐级匹配。热泵循环和风温的良好匹配在不同运行模式下均有保证。
本文中使用“第一”、“第二”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，包括第一风道(1)、第二风道(2)，所述第一风道(1)的排风风口(5)和第二风道(2)的送风风口(4)处分别设有排风风机(8)和送风风机(9)，其特征在于，所述全工况高效新风机还包括多级嵌套的制冷剂环路；
所述多级嵌套的制冷剂环路在蒸发侧形成温度梯度，其中较高蒸发温度处承担较多新风热负荷，较低蒸发温度处承担较多新风湿负荷，以此形成负荷梯度变化分布；
所述多级嵌套的制冷剂环路在冷凝侧形成温度梯度，梯级冷凝温度与回风温度的滑移相匹配，使得各级制冷剂蒸汽压缩循环的压比降低。
2.根据权利要求1所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，每一级制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、排风盘管、过冷盘管、第一节流装置、再热盘管、第二节流装置、送风盘管。
3.根据权利要求2所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，多级嵌套的制冷剂环路中的送风盘管按照蒸发温度梯度依次排列构成蒸发侧结构；
多级嵌套的制冷剂环路中的排风盘管按照冷凝温度梯度依次排列构成冷凝侧结构。
4.根据权利要求1所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，所述第一风道(1)和第二风道(2)之间设有能够将两者连通的混风风门(7)。
5.根据权利要求4所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，通过回风风口(3)、排风风口(5)、送风风口(4)、新风风口(6)、混风风门(7)的开闭和四通换向阀的流路切换，实现夏季制冷除湿模式、冬季制热模式和过渡季内循环模式的切换；
所述夏季制冷除湿模式包括混风、全回风、全新风和单风道的空气流动方式，以此对应不同负荷下的工况。
6.根据权利要求5所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，每一级制冷剂环路中还设置有第一旁通回路和第二旁通回路，第一旁通回路和第二旁通回路上分别设有第一旁通阀和第二旁通阀；
所述第一旁通回路同时与排风盘管和过冷盘管并联，第一旁通回路一端经由四通换向阀连通压缩机排气口，另一端经由第一节流装置连通再热盘管；
所述第二旁通回路与过冷盘管并联，第二旁通回路一端连通排风盘管的制冷剂出口，另一端经由第一节流装置连通再热盘管；
所述四通换向阀的四个接口分别与排风盘管、压缩机的吸气口、送风盘管和压缩机的排气口相连。
7.根据权利要求6所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，夏季制冷除湿模式下，通过第一旁通阀和第二旁通阀的开度调节，实现再热盘管中制冷剂冷凝热和过冷热比例的调节，保障送风温度；
当各级热泵热回收循环独立时，所述夏季制冷除湿模式下，通过多级热泵热回收循环的开闭调节，选择热泵热回收循环开启的级数，实现系统能力的调节。
8.根据权利要求6所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，所述排风盘管、过冷盘管、第一旁通回路、第二旁通回路设于第一风道(1)中；
所述第一节流装置、再热盘管、第二节流装置、送风盘管、四通换向阀和压缩机设于第二风道(2)中。
9.根据权利要求4所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，所述第一风道(1)和第二风道(2)为平行设置的等径、等长风道；
所述回风风口(3)和排风风口(5)分别设于第一风道(1)两端；
所述送风风口(4)和新风风口(6)分别设于第二风道(2)两端；
所述混风风门(7)设于第一风道(1)和第二风道(2)的中部。
10.根据权利要求6所述的一种多级热泵热回收的全工况高效新风机，其特征在于，所述混风风门(7)为伺服驱动风门；
所述回风风口(3)、排风风口(5)、送风风口(4)、新风风口(6)上均设有伺服驱动的风门；
所述第一旁通阀和第二旁通阀均为电磁阀。
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