CN112944711A - 压缩空气空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩空气空调系统，包括增压膨胀组件，空气压缩机通过第一吸气口与室内空间的出风口连通，膨胀机通过第二吸气口与空气压缩机的第一排气口连通，膨胀机通过第二排气口与室内空间的送风口连通，第一排气口与第二吸气口之间设有第一换热器，第一换热器与第二吸气口之间设有第二换热器，第二排气口与送风口之间管路中的空气在第二换热器中能够与第一换热器与第二吸气口之间管路中的空气热交换，第二换热器与第二吸气口之间设有气液分离器。根据本发明，有效降低压缩空气中的水蒸气含量，一方面能够防止液滴进入膨胀机后对其中的叶轮的液击伤害，另一方面还能够有效降低送风气流的湿度，提升用户的舒适性。

Description

压缩空气空调系统

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种压缩空气空调系统。

背景技术

目前空调主要采用压缩冷媒制冷循环系统，即利用制冷剂的相变潜热实现房间的空气调节，这种空调系统大部分制冷剂对环境有危害，如温室效应、臭氧层空洞，为克服这一不足，现有技术中公开了一种采用增压膨胀组件对空气进行压缩膨胀实现制冷或者制热的空气调节系统，但是空气调节系统中不具备除湿功能，这使膨胀机中的叶轮存在吸气液击的风险，同时送风气流湿度过高，用户舒适性不佳。

发明内容

因此，本发明提供一种压缩空气空调系统，以克服现有技术中压缩空气空调系统中缺少必要的除湿可能带来的膨胀机叶轮吸气液击及降低用户舒适性的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种压缩空气空调系统，包括增压膨胀组件，所述增压膨胀组件包括通过电机的转轴连接的空气压缩机及膨胀机，所述空气压缩机通过第一吸气口与室内空间的出风口连通，所述膨胀机通过第二吸气口与所述空气压缩机的第一排气口连通，所述膨胀机通过第二排气口与所述室内空间的送风口连通，所述第一排气口与所述第二吸气口之间的管路上设有第一换热器，所述第一换热器与所述第二吸气口之间的管路上设有第二换热器，所述第二排气口与所述送风口之间管路中的空气在所述第二换热器中能够与所述第一换热器与所述第二吸气口之间管路中的空气热交换，所述第二换热器与所述第二吸气口之间管路上设有气液分离器。

优选地，所述第一换热器与所述第二换热器之间的管路上还设有第三换热器，所述气液分离器与所述第二吸气口之间管路中的空气在所述第三换热器中能够与所述第一换热器与所述第二换热器之间管路中的空气热交换。

优选地，所述出风口与所述第一吸气口之间的第一管路中的第一气流能够将新风引入所述第一管路中；或者，所述第二排气口与所述送风口之间的第二管路中的第二气流能够将新风引入所述第二管路中。

优选地，所述第一管路上设有第一混合腔，所述第一混合腔具有第一新风引入口；或者，所述第二管路上设有第二混合腔，所述第二混合腔具有第二新风引入口。

优选地，所述第二新风引入口的新风引入管路中设有第一送风风机，或者，所述第二混合腔与所述送风口之间的管路中设有第二送风风机。

优选地，所述第一混合腔与所述出风口之间的管路中设有第一流量调节风阀，和/或，所述第一新风引入口的新风引入管路中设有第二流量调节风阀。

优选地，所述室内空间还具有回风口，所述回风口与所述第二混合腔连通。

优选地，所述回风口与所述第二混合腔之间的管路中设有回风风机。

优选地，所述压缩空气空调系统还包括换热驱动风机，所述换热驱动风机能够将室外空气驱动进入所述第一换热器中的第一流路中，以使所述第一流路中的空气能够与所述空气压缩机流出的空气热交换。

优选地，所述第一流路的进气侧管路上设有第三混合腔，所述第三混合腔具有废气引入口，所述废气引入口与所述室内空间的废气排出口连通。

优选地，所述废气引入口与所述废气排出口之间的管路上设有第三流量调节风阀；和/或，所述第三混合腔的室外空气进入路径上设有第四流量调节风阀。

优选地，所述第三混合腔还具有冷凝水引入口，所述冷凝水引入口与所述气液分离器的排水口连通。

优选地，所述换热驱动风机的风叶套装于所述电机的转轴上。

本发明提供的一种压缩空气空调系统，从所述膨胀机排出的降温后的压缩空气在所述第二换热器中与所述第一换热器流出的空气气流热交换，也即所述第二换热器实现冷凝器功能，能够将空气中的水蒸气冷凝，并通过所述气液分离器在空气进入所述膨胀机之间分离，有效降低压缩空气中的水蒸气含量，一方面能够防止液滴进入膨胀机后对其中的叶轮的液击伤害，另一方面还能够有效降低送风气流的湿度，提升用户的舒适性。

附图说明

图1为本发明实施例的压缩空气空调系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向；

图2为图1的另一种系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向；

图3为图1的再一种系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向；

图4为本发明又一实施例的压缩空气空调系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向；

图5为图4的另一种系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向；

图6为图4的又一种系统原理示意图，图中箭头示出气流流动方向。

附图标记表示为：

10、电机；11、空气压缩机；12、膨胀机；13、第一换热器；14、第二换热器；15、第三换热器；16、气液分离器；21、出风口；22、送风口；23、废气排出口；24、回风口；31、第一混合腔；32、第二混合腔；33、第三混合腔；41、第一送风风机；42、第二送风风机；43、第一流量调节风阀；44、第二流量调节风阀；45、第三流量调节风阀；46、第四流量调节风阀；47、回风风机；5、换热驱动风机；100、室内空间；200、室外空间。

具体实施方式

结合参见图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供一种压缩空气空调系统，包括增压膨胀组件，所述增压膨胀组件包括通过电机10的转轴连接的空气压缩机11及膨胀机12，所述空气压缩机11通过第一吸气口与室内空间100的出风口21连通，所述膨胀机12通过第二吸气口与所述空气压缩机11的第一排气口连通，所述膨胀机12通过第二排气口与所述室内空间100的送风口22连通，所述第一排气口与所述第二吸气口之间的管路上设有第一换热器13，所述第一换热器13用于对所述空气压缩机11排出的高温高压的压缩气体进行冷却，所述出风口21与所述第一吸气口之间的第一管路中的第一气流能够将室外空间200的新风引入所述第一管路中；或者，所述第二排气口与所述送风口22之间的第二管路中的第二气流能够将室外空间200的新风引入所述第二管路中。该技术方案中，通过所述第一管路或者第二管路的高速气流将所述室外空间200的新风引射进室内空间100，从而实现了室内空气质量的提升，利于保证用户的身体健康，同时，新风引入无需单独设置相应的新风引入风机，仅利用送风气流的引射即可实现，简化系统结构的同时还能够降低系统的设计成本，另外，通过送风气流引射新风使两者能够混合后送入室内空间100，室内空间100的温度波动较小，保证用户的舒适性。

在一些实施方式中，所述第一管路上设有第一混合腔31，所述第一混合腔31具有第一新风引入口；或者，所述第二管路上设有第二混合腔32，所述第二混合腔32具有第二新风引入口，通过所述第一混合腔31以及第二混合腔32能够将新风与相应的高速气流在腔内缓冲混合，尤其是在所述第二混合腔32内混合后送入室内空间100，能够使送风温度混合后更加均匀，用户舒适性得到进一步提高。在一些情况下，所述第一混合腔31、第二混合腔32可以采用引射器替代。

进一步的，所述第二新风引入口的新风引入管路(也即新风引入路径的上游侧上，下同)中设有第一送风风机41，或者，所述第二混合腔32与所述送风口22之间的管路中设有第二送风风机42，能够通过所述第一送风风机41或者第二送风风机42的转速调整，实现新风引入量的调整。

优选地，所述第一混合腔31与所述出风口21之间的管路中设有第一流量调节风阀43，以能够对室内空间100内的出风量进行调整控制，和/或，所述第一新风引入口的新风引入管路中设有第二流量调节风阀44，以能够对室外空间200中的新风引入量进行调整控制，进而能够便于用户根据新风需求进行合理调整。

在一些实施方式中，所述第一换热器13与所述第二吸气口之间的管路上设有第二换热器14，所述第二排气口与所述送风口22之间管路中的空气在所述第二换热器14中能够与所述第一换热器13与所述第二吸气口之间管路中的空气热交换，所述第二换热器14与所述第二吸气口之间管路上设有气液分离器16，该技术方案中，从所述膨胀机12排出的降温后的压缩空气在所述第二换热器14中与所述第一换热器13流出的空气气流热交换，也即所述第二换热器14实现冷凝器功能，能够将空气中的水蒸气冷凝，并通过所述气液分离器16在空气进入所述膨胀机12之间分离，有效降低压缩空气中的水蒸气含量，一方面能够防止液滴进入膨胀机12后对其中的叶轮的液击伤害(甚至是冰或者霜冲蚀)，另一方面还能够有效降低送风气流的湿度，提升用户的舒适性。

更进一步的，所述第一换热器13与所述第二换热器14之间的管路上还设有第三换热器15，所述气液分离器16与所述第二吸气口之间管路中的空气在所述第三换热器15中能够与所述第一换热器13与所述第二换热器14之间管路中的空气热交换，在所述第三换热器15中由所述第一换热器13流程的温度较高的压缩气体能够对所述气液分离器16流出的温度较低的压缩气体进行升温，从而使所述气液分离器16流出的压缩气体中可能残留的冷凝液滴升温气化，进一步降低所述膨胀机12的吸气液击现象的发生。

在一些实施方式中，所述压缩空气空调系统还包括换热驱动风机5，所述换热驱动风机5能够将室外空气驱动进入所述第一换热器13中的第一流路中，以使所述第一流路中的空气能够与所述空气压缩机11流出的空气热交换，该技术方案中，通过室外空间200中的空气对所述空气压缩机11中排出的高温高压气体高效冷却，使压缩气体进入所述膨胀机12内实现有效膨胀降温。

进一步的，所述第一流路的进气侧管路上设有第三混合腔33，所述第三混合腔33具有废气引入口，所述废气引入口与所述室内空间100的废气排出口23连通，该技术方案中，将室内空间100的废气引入到所述第一流路中，能够充分利用废气余能(冷量)对压缩气体进行冷却，提高第一换热器13的换热效率的同时提升空调系统的节能环保性，另外，在制冷量相同的前提下，利用废气余能的方式能够有效降低所述第一流路中空气量的需求量，能够有效降低所述换热驱动风机5的能耗。在一些实施方式中，所述废气引入口与所述废气排出口23之间的管路上设有第三流量调节风阀45；和/或，所述第三混合腔33的室外空气进入路径上设有第四流量调节风阀46，以通过所述第三流量调节风阀45或者第四流量调节风阀46对废气引入量以及室外空气引入量进行控制。

在一些实施方式中，所述第三混合腔33还具有冷凝水引入口，所述冷凝水引入口与所述气液分离器16的排水口连通，此时所述第三混合腔33将所述气液分离器16中分离出来的冷凝水引射到所述第一流路中，引射出的冷凝水以水雾的形式对所述第一流路中的气流进一步降温，从而实现对第二流路中压缩气流的高效降温，能够进一步提升系统的环保性，所述换热驱动风机5的能耗也将被进一步降低。

优选地，所述换热驱动风机5的风叶套装于所述电机10的转轴上，也即所述增压膨胀风机组件的膨胀机12具有的叶轮、空气压缩机11具有的叶轮、电机10的转子转轴与所述换热驱动风机5具有的风叶皆连接于同一根轴上，使系统结构更紧凑化，同时，所述膨胀机12中的空气膨胀产生的膨胀功还能够与所述电机10产生的有用功叠加共同对空气压缩机11以及换热驱动风机5做功驱动两者的旋转，能量利用率更高。

在一些实施方式中，所述室内空间100还具有回风口24，所述回风口24与所述第二混合腔32连通，以与送风气流混合减小送风点处与室内空间100的温度差，进一步提升用户的舒适性，进一步的，所述回风口24与所述第二混合腔32之间的管路中设有回风风机47，以能够提高所述室内空间100内气流的流动性，保证室内空间100中的温度均匀性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种压缩空气空调系统，其特征在于，包括增压膨胀组件，所述增压膨胀组件包括通过电机(10)的转轴连接的空气压缩机(11)及膨胀机(12)，所述空气压缩机(11)通过第一吸气口与室内空间(100)的出风口(21)连通，所述膨胀机(12)通过第二吸气口与所述空气压缩机(11)的第一排气口连通，所述膨胀机(12)通过第二排气口与所述室内空间(100)的送风口(22)连通，所述第一排气口与所述第二吸气口之间的管路上设有第一换热器(13)，所述第一换热器(13)与所述第二吸气口之间的管路上设有第二换热器(14)，所述第二排气口与所述送风口(22)之间管路中的空气在所述第二换热器(14)中能够与所述第一换热器(13)与所述第二吸气口之间管路中的空气热交换，所述第二换热器(14)与所述第二吸气口之间管路上设有气液分离器(16)。

2.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一换热器(13)与所述第二换热器(14)之间的管路上还设有第三换热器(15)，所述气液分离器(16)与所述第二吸气口之间管路中的空气在所述第三换热器(15)中能够与所述第一换热器(13)与所述第二换热器(14)之间管路中的空气热交换。

3.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述出风口(21)与所述第一吸气口之间的第一管路中的第一气流能够将新风引入所述第一管路中；或者，所述第二排气口与所述送风口(22)之间的第二管路中的第二气流能够将新风引入所述第二管路中。

4.根据权利要求3所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一管路上设有第一混合腔(31)，所述第一混合腔(31)具有第一新风引入口；或者，所述第二管路上设有第二混合腔(32)，所述第二混合腔(32)具有第二新风引入口。

5.根据权利要求4所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第二新风引入口的新风引入管路中设有第一送风风机(41)，或者，所述第二混合腔(32)与所述送风口(22)之间的管路中设有第二送风风机(42)。

6.根据权利要求4所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一混合腔(31)与所述出风口(21)之间的管路中设有第一流量调节风阀(43)，和/或，所述第一新风引入口的新风引入管路中设有第二流量调节风阀(44)。

7.根据权利要求4所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述室内空间(100)还具有回风口(24)，所述回风口(24)与所述第二混合腔(32)连通。

8.根据权利要求7所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述回风口(24)与所述第二混合腔(32)之间的管路中设有回风风机(47)。

9.根据权利要求1所述的压缩空气空调系统，其特征在于，还包括换热驱动风机(5)，所述换热驱动风机(5)能够将室外空气驱动进入所述第一换热器(13)中的第一流路中，以使所述第一流路中的空气能够与所述空气压缩机(11)流出的空气热交换。

10.根据权利要求9所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第一流路的进气侧管路上设有第三混合腔(33)，所述第三混合腔(33)具有废气引入口，所述废气引入口与所述室内空间(100)的废气排出口(23)连通。

11.根据权利要求10所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述废气引入口与所述废气排出口(23)之间的管路上设有第三流量调节风阀(45)；和/或，所述第三混合腔(33)的室外空气进入路径上设有第四流量调节风阀(46)。

12.根据权利要求10所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述第三混合腔(33)还具有冷凝水引入口，所述冷凝水引入口与所述气液分离器(16)的排水口连通。

13.根据权利要求9所述的压缩空气空调系统，其特征在于，所述换热驱动风机(5)的风叶套装于所述电机(10)的转轴上。

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