CN112902307A - 一种新风换热器及含有该换热器的空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新风换热器及含有该换热器的空调系统，属于空气调节设备领域。本发明包括第二换热器；所述第二换热器包括第一换热管和第二换热管，第二换热管设于第一换热管的上方；所述第一换热管的第一换热管口Ⅰ和第二换热管上的第二换热管口Ⅰ均连通至第二换热器口Ⅰ；所述第一换热管的第一换热管口Ⅱ和第二换热管上的第二换热管口Ⅱ均连通至第二换热器口Ⅱ；所述第一换热管口Ⅱ和第二换热器口Ⅱ连接的管道上设有单向阀。本发明能够在调节空气湿度的同时有效保证空气温度，从而将温度和湿度均较为适宜的新风送入室内。
Description
技术领域
本发明涉及空气调节设备领域，更具体地说，涉及一种新风换热器及含有该换热器的空调系统。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高和科技的不断进步，用户对室内环境的要求越来越高；传统的强制对流热交换空调采用室内风内循环对流传热的形式改变室内温湿度，该种方式容易造成室内用户的不适感。而在20世纪80年代末，由德国人DonadHerbst发明了毛细管网平面辐射系统引起了广泛关注。此后几十年，这种隐形的空气调节系统，被陆续应用于众多高端商业建筑、政府大楼、银行、公用设施以及医疗建设中。而发展到今天，毛细管网辐射温控技术已经与新风技术相结合，毛细管网毛细管网提供显热，新风处理机组提供潜热以及换气所需的新风；该种空调系统相比较于传统空气调节方式具有运行稳定安全、无吹风感、低噪音、舒适节能以及室内温度均匀等显著优势。
经检索，发明名称为：一种毛细管辐射专用空调热泵新风机组及其控制方法(申请号：2017105163691，申请日：2017.06.29)，该申请案就使用一套制冷机组先通过换热器对水进行换热，而后水再为毛细管网提供热源或者冷源，同时水为新风机组提供冷源或者热源。该发明虽然实现了一套制冷机组对毛细管网和新风机组提供冷源或者热源，但是其只能单纯向新风机组提供冷源或者热源，导致该新风机组对于空气中湿度的控制只能通过控温来实现，而当空气湿度达到人们感到舒适的程度后，温度则很难达到要求。例如在夏天湿度较高的时候，对于现有技术中的空调系统只能通过不断降低温度来降低空气湿度，但与此同时导致的是室内温度过低，得不偿失。
因此，目前亟需设计一种能够在保证空气温度的同时有效调节空气湿度的空调系统或调温方法，以满足人们的需求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对于现有技术中的新风空调系统，其在调节空气湿度的同时无法保证空气温度的技术问题，本发明提供一种新风换热器及含有该换热器的空调系统；通过合理设置室内单元中的换热管及其连通方式，能够有效解决在调节空气湿度的同时无法保证空气温度的技术问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种新风换热器，包括第二换热器；所述第二换热器包括第一换热管和第二换热管，第二换热管设于第一换热管的上方；所述第一换热管的第一换热管口Ⅰ和第二换热管上的第二换热管口Ⅰ均连通至第二换热器口Ⅰ；所述第一换热管的第一换热管口Ⅱ和第二换热管上的第二换热管口Ⅱ均连通至第二换热器口Ⅱ；所述第一换热管口Ⅱ和第二换热器口Ⅱ连接的管道上设有单向阀。
优选地，还包括第一换热器，所述第一换热器上设有第一换热器入口和第一换热器出口。
优选地，制冷剂在第二换热管的流动方向为M型，在第一换热管的流动方向为W型；本发明中的W型和M型指的是制冷剂在流动时所形成的形状，例如冷媒在第一换热管中流动时，从图4的截面视角上看，在第一换热管口Ⅰ和第一换热管口Ⅱ之间依次连成W的形状；M型同理。
本发明的一种空调系统，包括
室外单元，其包括压缩机、四通阀和室外主管；所述压缩机的排气口和吸气口分别与四通阀相连，且室外主管与四通阀的E端口相连，该室外主管上设置有室外换热器和膨胀阀Ⅰ；
新风单元，其包括中间换热器，所述中间换热器为本发明中所述的新风换热器；中间换热器的与四通阀的C端口相连，其通过旁通管与排气口相连；所述中间换热器的外部设有室内风机；
辐射调温单元，其包括调温换热器、调节阀和毛细管网；调温换热器的工质口Ⅰ分别与室外主管和相连，工质口Ⅰ与相连的上设有膨胀阀Ⅱ；调温换热器的工质口Ⅱ与连接；调温换热器和毛细管网之间通过供水管和出水管构成水流回路。
优选地，所述排气口与四通阀之间设置有排气管，排气管上处设置有排气开关、排气压力计和排气温度计。
优选地，所述室外换热器外部设有室外风机；所述室外主管上还设有储液罐。
优选地，所述压缩机的排气口与四通阀的D端口相连，其吸气口与四通阀的S端口相连。
优选地，所述新风单元的进风口处设置有过滤网，用于过滤进入新风单元空气中的杂质；所述新风单元的出风口处设置有加湿器。
优选地，所述水流回路上设置有调节阀，调节阀用于调节进入调温换热器的水流量；所述调节阀上设有分流口Ⅰ、分流口Ⅱ和合流口；所述分流口Ⅰ与调温换热器上的出水口相连；所述分流口Ⅱ与水泵的一端连接，水泵的另一端与毛细管网上的出水端连接；所述合流口分别与调温换热器上的进水口和毛细管网的进水端相连；所述水泵与出水端连接的出水管上设有膨胀罐。
优选地，室外换热器、第一换热器和第二换热器为管翅式换热器；调温换热器为板式换热器。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种新风换热器，包括第二换热器；所述第二换热器包括第一换热管和第二换热管，第二换热管设于第一换热管的上方；所述第一换热管的第一换热管口Ⅰ和第二换热管上的第二换热管口Ⅰ均连通至第二换热器口Ⅰ；所述第一换热管的第一换热管口Ⅱ和第二换热管上的第二换热管口Ⅱ均连通至第二换热器口Ⅱ；所述第一换热管口Ⅱ和第二换热器口Ⅱ连接的管道上设有单向阀；通过上述设置，能够降低新风换热器的所需能力，从而相对减小40％翅片管换热面积，节约成本。
(2)本发明的一种空调系统，包括室外单元，其包括压缩机、四通阀和室外主管；所述压缩机的排气口和吸气口分别与四通阀相连，且室外主管与四通阀的E端口相连，该室外主管上设置有室外换热器和膨胀阀Ⅰ；新风单元，其包括中间换热器，所述中间换热器为本发明中的新风换热器；中间换热器的与四通阀的C端口相连，其通过旁通管与排气口相连；所述中间换热器的外部设有室内风机；辐射调温单元，其包括调温换热器、调节阀和毛细管网；调温换热器的工质口Ⅰ分别与室外主管和相连，工质口Ⅰ与相连的上设有膨胀阀Ⅱ；调温换热器的工质口Ⅱ与连接；调温换热器和毛细管网之间通过供水管和出水管构成水流回路；通过上述设置，能够在空气湿度较大的时候，通过第一换热管与第二换热管的同时换热有效降低空气湿度，而新风由第一换热器流向第二换热器时被再次升温，从而保证空气温度；而在空气湿度较低的时候，热媒在经过第一换热管时被单向阀阻隔，因此新风仅在第二换热管的换热作用后流向第一换热器，适度新风的加热同时保证了空气湿度和温度。
(3)本发明的一种空调系统，所述水流回路上设置有调节阀，调节阀用于调节进入调温换热器的水流量；所述调节阀上设有分流口Ⅰ、分流口Ⅱ和合流口；所述分流口Ⅰ与调温换热器上的出水口相连；所述分流口Ⅱ与水泵的一端连接，水泵的另一端与毛细管网上的出水端连接；所述合流口分别与调温换热器上的进水口和毛细管网的进水端相连；所述水泵与出水端连接的出水管上设有膨胀罐；通过上述设置，调节阀可以调节进入调温换热器中与工质换热的水流量，进而实现了毛细管网辐射温度的单独控制，避免毛细管网辐射温度的调节过程中对新风单元的影响。
附图说明
图1为本发明的一种空调系统的整体结构示意图；
图2为本发明的一种空调系统中辐射调温单元局部放大示意图；
图3为本发明的一种新风换热器的立体图；
图4为本发明的一种新风换热器的主视图；
图5为本发明的一种空调系统在实施例1状态下的工作状态示意图；
图6为本发明的一种空调系统在实施例2状态下的工作状态示意图。
示意图中的标号说明：
100、室外单元；110、压缩机；111、排气口；112、吸气口；
120、室外换热器；121、室外风机；130、膨胀阀Ⅰ；140、四通阀；150、储液罐；
200、辐射调温单元；210、调温换热器；211、工质口Ⅰ；212、工质口Ⅱ；213、进水口；214、出水口；
220、调节阀；221、分流口Ⅰ；222、分流口Ⅱ；223、合流口；
230、水泵；240、毛细管网；241、进水端；242、出水端；250、膨胀罐；
300、新风单元；301、进风口；302、出风口；311、室内风机；312、过滤网；315、加湿器；319、膨胀阀Ⅱ；
411、排气管；412、室外回管；413、室外主管；414、排气开关；415、排气压力计；416、排气温度计；
431、管道Ⅰ；433、旁通管；434、再热回管；
441、供水管；442、出水管；
500、中间换热器；501、第一换热器入口；502、第一换热器出口；503、第二换热器口Ⅰ；504、第二换热器口Ⅱ；505、单向阀；510、第二换热器；520、第一换热器；530、第一换热管；531、第一换热管口Ⅰ；532、第二换热管口Ⅰ；540、第二换热管；541、第一换热管口Ⅱ；542、第二换热管口Ⅱ。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
实施例1
本实施例的一种新风换热器，如图3和图4所示，包括第二换热器510；所述第二换热器510包括第一换热管530和第二换热管540，第二换热管540设于第一换热管530的上方；所述第一换热管530的第一换热管口Ⅰ531和第二换热管540上的第二换热管口Ⅰ532均连通至第二换热器口Ⅰ503；所述第一换热管530的第一换热管口Ⅱ541和第二换热管540上的第二换热管口Ⅱ542均连通至第二换热器口Ⅱ504；所述第一换热管口Ⅱ541和第二换热器口Ⅱ504连接的管道上设有单向阀505；另外该新风换热器还包括第一换热器520，第一换热器520为盘管式换热器，所述第一换热器520上设有第一换热器入口501和第一换热器出口502；制冷剂在第二换热管540的流动方向为M型，在第一换热管530的流动方向为W型。
本实施例以新风量150m3/h为例，对于传统的设计：蒸发器+再热换热器，其在夏季除湿时将室外35℃、60％RH空气冷却除湿至10℃饱和状态所需蒸发器能力2800W，再热至20℃所需再热换热器能力500W，而冬季再热换热器将室外0℃空气加热至32℃需能力1700W，因此，对于传统的新风换热器所需能力2800W+1700W；而对于本实施例中的新风换热器，此方案中冬季可利用一半的蒸发器能力(即第二换热管540)，再热换热器(即第一换热器520)按夏季500W设计即满足能力要求(1400W+500W>1700W)，从而相对减小40％翅片管换热面积，节约成本。
如图1所示，本实施例还提供一种空调系统，包括室外单元100，其包括压缩机110、四通阀140和室外主管413；所述压缩机110的排气口111和吸气口112分别与四通阀140相连，且室外主管413与四通阀140的E端口相连，该室外主管413上设置有室外换热器120和膨胀阀Ⅰ130；所述排气口111与四通阀140之间设置有排气管411，所述室外换热器120外部设有室外风机121；所述室外主管413上还设有储液罐150；所述压缩机110的排气口111与四通阀140的D端口相连，其吸气口112与四通阀140的S端口相连，S端口处的低温低压气态工质通过室外回管412回送至压缩机110的吸气口112，而后压缩机110将低温低压气态工质压缩为高温高压气态工质。
本实施例中室外换热器120、第一换热器520和第二换热器510为管翅式换热器，其中室外换热器120根据不同的使用环境起到不同的换温功能，当室外单元100需要向新风单元300和辐射调温单元200提供冷源时，此时该室外换热器120起到冷凝器的作用；当室外单元100需要向新风单元300和辐射调温单元200提供冷源时，此时该室外换热器120起到蒸发器的作用。膨胀阀Ⅰ130为电子膨胀阀，膨胀阀Ⅰ130通过调整工质的流量和压力，可以将经过室外主管413的高温高压液态工质转变为低温低压的气液两相态工质。值得说明的是，本实施例中膨胀阀Ⅰ130不只是单纯地改变室外主管413中工质状态以适应后续的工作过程；另外，排气口111处的排气管411上排气口111处设置有排气开关414、排气压力计415和排气温度计416，排气压力计415和排气温度计416所测得的排气压力参数和排气温度参数用于排气过热度的计算，膨胀阀Ⅰ130可以同时参考吸气过热度与排气过热度，对其开度进行适应性调节，有助于系统更加安全高效地运行。本实施例中室外主管413上还设置有储液罐150。
另外，该空调系统还包括新风单元300和辐射调温单元200；
其中新风单元300包括中间换热器500，所述中间换热器500为本实施例中所述的新风换热器；中间换热器500的504与四通阀140的C端口相连，其502通过旁通管433与排气口111相连；所述中间换热器500的外部设有室内风机311；所述新风单元300的进风口301处设置有过滤网312，用于过滤进入新风单元300空气中的杂质；所述新风单元300的出风口302处设置有加湿器315；其中过滤网312设置在制冷换热器313前方的新风管道310内，用于过滤进入新风管道310的空气中的杂质，而加湿器315可以实现在冬季对新风进行加湿进而实现对室内空气湿度的调节。
另外，辐射调温单元200包括调温换热器210、调节阀220和毛细管网240；调温换热器210为板式换热器，其工质口Ⅰ211分别与室外主管413和501相连，工质口Ⅰ211与501相连的434上设有膨胀阀Ⅱ319；调温换热器210的工质口Ⅱ212与503连接；调温换热器210和毛细管网240之间通过供水管441和出水管442构成水流回路；所述水流回路上设置有调节阀220，调节阀220用于调节进入调温换热器210的水流量，所述调节阀220上设有分流口Ⅰ221、分流口Ⅱ222和合流口223；所述分流口Ⅰ221与调温换热器210上的出水口214相连；所述分流口Ⅱ222与水泵230的一端连接，水泵230的另一端与毛细管网240上的出水端242连接；所述合流口223分别与调温换热器210上的进水口213和毛细管网240的进水端241相连；所述水泵230与出水端242连接的出水管442上设有膨胀罐250。
此处需要说明的是，调节阀220的调温原理为：毛细管网240中的水辐射传热后从毛细管网240的出水端242流出，经出水管442进入至调节阀220的合流口223，在合流口223处进行分流，一路水流从分流口Ⅰ221通过出水管442流至调温换热器210的进水口213，该路水在调温换热器210与工质进行热量交换，而后从出水口214流出，再通过供水管441进入毛细管网240对室内进行传热辐射；另一路水流从分流口Ⅱ222直接流至供水管441返回毛细管网240中。所以从整体上来看，毛细管网240对室内的辐射热量由分流口Ⅰ221流至调温换热器210进行换热的水量进行控制，比如调节阀220增大了分流口Ⅰ221处的流量，同时会减小了分流口Ⅱ222处的流量，毛细管网240内去往调温换热器210中进行换热的水流量将会增加，从而增加毛细管网240内水流的换热量，进而毛细管网240内的辐射传热量就增加；而与此相反，调节阀220减小了分流口Ⅰ221处的流量，同时会增大了分流口Ⅱ222处的流量，毛细管网240内去往调温换热器210中进行换热的水流量将会减少，从而降低了毛细管网240内水流的换热量，进而毛细管网240内的辐射传热量就减少；由此可以对室内的温度进行控制。
如图5所示，本实施例还提供一种空调系统的制冷方式，当外界环境处于夏季或者室内需要处于较低温度的状态时，系统开始制冷过程。系统制冷过程为：
压缩机110对工质进行压缩，产生高温高压的气态工质，高温高压的气态工质运输至排气管411中，而后该气态工质分为两路，一路到达四通阀140的D端口，另一路流入旁通管433中；本实施例中四通阀140的D端口与E端口相连通，所以该路的工质由E端口流入室外主管413，再通过室外主管413进入第二换热器510中，第二换热器510中的第一换热管530和第二换热管540同时对新风进行降温，与此同时新风中的湿度被降低，由于此时新风的温度过低，因此经过第一换热器520时被再度加热，进而温度和湿度都较为适宜的新风被送入室内。
实施例2
如图6所示，本实施例的系统与实施例1相同，主要区别在于本实施例提供一种空调系统的制热方式，当外界环境处于冬季或者室内需要处于较高温度的状态时，系统开始制热过程。系统制热过程为：
压缩机110对工质进行压缩，产生高温高压的气态工质，高温高压的气态工质运输至排气管411中，而后该气态工质分为两路，一路到达四通阀140的D端口，另一路流入旁通管433中；本实施例中四通阀140的D端口与C端口相连通，所以该路的工质由C端口直接进入第二换热器510中，但此时的工质在进入第一换热管530时被单向阀505所阻隔，因此工质金进入第二换热管540中与新风进行换热；由于此时的第二换热器510与新风的换热程度不如实施例1，因此当新风流经第一换热器520时会被再度加热，进而温度和湿度都较为适宜的新风被送入室内。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
Claims (10)
1.一种新风换热器，其特征在于，包括第二换热器(510)；所述第二换热器(510)包括第一换热管(530)和第二换热管(540)，第二换热管(540)设于第一换热管(530)的上方；
所述第一换热管(530)的第一换热管口Ⅰ(531)和第二换热管(540)上的第二换热管口Ⅰ(532)均连通至第二换热器口Ⅰ(503)；所述第一换热管(530)的第一换热管口Ⅱ(541)和第二换热管(540)上的第二换热管口Ⅱ(542)均连通至第二换热器口Ⅱ(504)；
所述第一换热管口Ⅱ(541)和第二换热器口Ⅱ(504)连接的管道上设有单向阀(505)。
2.根据权利要求1所述的一种新风换热器，其特征在于，还包括第一换热器(520)，所述第一换热器(520)上设有第一换热器入口(501)和第一换热器出口(502)。
3.根据权利要求1所述的一种新风换热器，其特征在于，制冷剂在第二换热管(540)的流动方向为M型，在第一换热管(530)的流动方向为W型。
4.一种空调系统，其特征在于，包括
室外单元(100)，其包括压缩机(110)、四通阀(140)和室外主管(413)；所述压缩机(110)的排气口(111)和吸气口(112)分别与四通阀(140)相连，且室外主管(413)与四通阀(140)的E端口相连，该室外主管(413)上设置有室外换热器(120)和膨胀阀Ⅰ(130)；
新风单元(300)，其包括中间换热器(500)，所述中间换热器(500)为权利要求1～3任一项所述的新风换热器；中间换热器(500)的(504)与四通阀(140)的C端口相连，其(502)通过旁通管(433)与排气口(111)相连；所述中间换热器(500)的外部设有室内风机(311)；
辐射调温单元(200)，其包括调温换热器(210)、调节阀(220)和毛细管网(240)；调温换热器(210)的工质口Ⅰ(211)分别与室外主管(413)和(501)相连，工质口Ⅰ(211)与(501)相连的(434)上设有膨胀阀Ⅱ(319)；调温换热器(210)的工质口Ⅱ(212)与(503)连接；调温换热器(210)和毛细管网(240)之间通过供水管(441)和出水管(442)构成水流回路。
5.根据权利要求4所述的一种空调系统，其特征在于，所述排气口(111)与四通阀(140)之间设置有排气管(411)，排气管(411)上处设置有排气开关(414)、排气压力计(415)和排气温度计(416)。
6.根据权利要求4所述的一种空调系统，其特征在于，所述室外换热器(120)外部设有室外风机(121)；所述室外主管(413)上还设有储液罐(150)。
7.根据权利要求4所述的一种空调系统，其特征在于，所述压缩机(110)的排气口(111)与四通阀(140)的D端口相连，其吸气口(112)与四通阀(140)的S端口相连。
8.根据权利要求4所述的一种空调系统，其特征在于，所述新风单元(300)的进风口(301)处设置有过滤网(312)，用于过滤进入新风单元(300)空气中的杂质；所述新风单元(300)的出风口(302)处设置有加湿器(315)。
9.根据权利要求4所述的一种空调系统，其特征在于，所述水流回路上设置有调节阀(220)，调节阀(220)用于调节进入调温换热器(210)的水流量；
所述调节阀(220)上设有分流口Ⅰ(221)、分流口Ⅱ(222)和合流口(223)；所述分流口Ⅰ(221)与调温换热器(210)上的出水口(214)相连；所述分流口Ⅱ(222)与水泵(230)的一端连接，水泵(230)的另一端与毛细管网(240)上的出水端(242)连接；所述合流口(223)分别与调温换热器(210)上的进水口(213)和毛细管网(240)的进水端(241)相连；所述水泵(230)与出水端(242)连接的出水管(442)上设有膨胀罐(250)。
10.根据权利要求4～9任一项所述的一种空调系统，其特征在于，室外换热器(120)、第一换热器(520)和第二换热器(510)为管翅式换热器；调温换热器(210)为板式换热器。
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