CN113048587A - 冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统 - Google Patents

冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统 Download PDF

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郭筱莹
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Abstract

本发明为冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，它是在传统冷冻除湿的基础上结合转轮除湿、冷凝热回收技术进行改良，达到温度、湿度双重控制目标的高效、节能空气处理系统，可以大幅降低循环风量、装机功率、系统能耗，为工艺空调区域控湿、防雾、节能运行保驾护航。本发明适用于夏热冬暖地区室内冰雪场馆、低温库房等场所。

Description

冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理 系统
技术领域
本发明涉及一种空气处理系统，尤其涉及一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，是在传统冷冻除湿的基础上结合转轮除湿、冷凝热回收技术进行改良，达到温度、湿度双重控制目标的高效、节能空气处理系统。
背景技术
随着我国经济水平提高和科技发展，民用建筑和工业建筑领域部分生产、存储区域均提出了室内温湿度双重控制、空气处理系统节能运行的愿望。
以民用建筑为例，体育设施建设的要求日益提高，南方地区开始引进以往少见的室内人工冰雪运动场馆，但其空气处理系统面临着设计经验短缺、尚未有可借鉴案例的处境，如采用冷冻除湿+再热的传统空气处理系统往往带来高能耗、高运营成本。
而在工业厂房低温库房中，往往采用传统恒温恒湿机，其高能耗往往占据了企业生产成本的较高份额，同样存在着技术改良、创新的需求。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，它克服现有技术的不足，抓住温湿度控制要点，开展节能优化设计，以传统冷冻除湿、再热的手段为基础，结合冷凝热回收技术、转轮除湿技术进行改良优化，为工艺空调区域控湿、防雾、节能运行保驾护航。
本发明所采用的技术方案是：一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，它包括冷凝热回收型热泵1、空调冷冻水泵2、空调热水泵3、小型压缩制冷热回收循环系统4、空气处理机组、空调水管调节阀6以及风阀；
其中小型压缩制冷热回收循环4包括通过冷媒管依序连接并形成循环回路的压缩机4-1、冷媒冷凝器4-2、节流阀4-3以及冷媒蒸发器4-4；
空气处理机组分为循环空气处理风道8和再生空气处理风道9；
循环空气处理风道8设有室外新风进口8-1以及室内回风进口8-2实现进风并通过送风口8-3将处理后的循环空气送入室内；循环空气处理风道8内按循环空气流动方向依序设有预冷盘管5-2、冷媒蒸发器4-4、除湿转轮5-1、风机5-3、第一再热盘管5-4；其中，室外新风进口8-1处带有第一风阀7-1，室内回风进口8-2处带有第二风阀7-2；
再生空气处理风道9设有第一再生新风进口9-1以及第二再生新风进口9-2实现进风并通过再生排风口9-3将处理后的再生空气排出室外；再生空气处理风道9内按再生空气流动方向依序设有冷媒冷凝器4-2、除湿转轮5-1、风机5-7；其中，第一再生新风进口9-1再生新风进口处带有第三风阀7-3，第二再生新风进口9-2再生新风进口处再生空气流动方向依序设有第二再热盘管5-5、风机5-6、第四风阀7-4；
循环空气处理风道8内的循环空气和再生空气处理风道9内的再生空气在除湿转轮5-1进行热湿交换；
冷凝热回收型热泵1设有3组换热器，分别为冷媒-水型蒸发器1-1、冷媒-水型冷凝器1-2、热平衡换热器1-3；
预冷盘管5-2、空调冷冻水泵2、冷媒-水型蒸发器1-1、空调水管调节阀6通过管路连接形成循环管路；第一再热盘管5-4及第二再热盘管5-5并联，并与空调热水泵3、冷媒-水型冷凝器1-2、调水管调节阀6通过管路连接形成循环管路。
本发明的优点在于：
1在传统的冷冻除湿+再热系统中融入转轮除湿、冷凝热回收技术，可以起到扬长避短的作用，大幅降低循环风量、装机功率。
2、空气处理系统内置的小型压缩制冷热回收循环在夏季运行，冷量作为循环空气深度除湿使用，其冷凝热全部回收并作为再生新风的热源。
3、冷凝热回收型热泵夏季供给空调冷冻水作为循环空气除湿冷源的同时，其冷凝热回收作为循环空气再热、再生新风的热源；冬季则作为供热热源，作为循环空气再热、再生新风的热源；其工况与空气处理过程良好契合、节能高效。
附图说明
图1：本发明所述系统的连接方式暨夏季运行原理图。
图2：本发明所述系统的连接方式暨冬季运行原理图。
标号说明
1冷凝热回收型热泵、1-1冷媒-水型蒸发器、1-2冷媒-水型冷凝器、1-3热平衡换热器、2空调冷冻水泵、3空调热水泵、4小型压缩制冷热回收循环系统、4-1压缩机、4-2冷媒冷凝器、4-3节流阀、4-4冷媒蒸发器、5-1除湿转轮、5-2预冷盘管、5-3风机、5-4第一再热盘管、5-5第二再热盘管、5-6风机、5-7风机、6空调水管调节阀、8循环空气处理风道、8-1室外新风进口、8-2室内回风进口、8-3送风口、9再生空气处理风道、9-1第一再生新风进口、9-2第二再生新风进口、9-3再生排风口。
具体实施方式
为了使本发明的结构更加清楚完整，下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1、2所示：一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，它包括冷凝热回收型热泵1、空调冷冻水泵2、空调热水泵3、小型压缩制冷热回收循环系统4、空气处理机组、空调水管调节阀6以及风阀；
其中小型压缩制冷热回收循环4包括通过冷媒管依序连接并形成循环回路的压缩机4-1、冷媒冷凝器4-2、节流阀4-3以及冷媒蒸发器4-4；
空气处理机组分为循环空气处理风道8和再生空气处理风道9；
循环空气处理风道8设有室外新风进口8-1以及室内回风进口8-2实现进风并通过送风口8-3将处理后的循环空气送入室内；循环空气处理风道8内按循环空气流动方向依序设有预冷盘管5-2、冷媒蒸发器4-4、除湿转轮5-1、风机5-3、第一再热盘管5-4；其中，室外新风进口8-1处带有第一风阀7-1，室内回风进口8-2处带有第二风阀7-2；
再生空气处理风道9设有第一再生新风进口9-1以及第二再生新风进口9-2实现进风并通过再生排风口9-3将处理后的再生空气排出室外；再生空气处理风道9内按再生空气流动方向依序设有冷媒冷凝器4-2、除湿转轮5-1、风机5-7；其中，第一再生新风进口9-1再生新风进口处带有第三风阀7-3，第二再生新风进口9-2再生新风进口处再生空气流动方向依序设有第二再热盘管5-5、风机5-6、第四风阀7-4；
循环空气处理风道8内的循环空气和再生空气处理风道9内的再生空气在除湿转轮5-1进行热湿交换；
冷凝热回收型热泵1设有3组换热器，分别为冷媒-水型蒸发器1-1、冷媒-水型冷凝器1-2、热平衡换热器1-3；
预冷盘管5-2、空调冷冻水泵2、冷媒-水型蒸发器1-1、空调水管调节阀6通过管路连接形成循环管路；第一再热盘管5-4及第二再热盘管5-5并联，并与空调热水泵3、冷媒-水型冷凝器1-2、调水管调节阀6通过管路连接形成循环管路。
冷凝热回收型热泵1的热平衡换热器1-3可以是水-水换热器或风-水换热器中的任意一种，夏季将冷凝热回收型热泵1产生的多余热量排出，冬季则作为蒸发器吸收室外热量。
冷凝热回收型热泵1、空调冷冻水泵2、空调热水泵3、小型压缩制冷热回收循环4、空气处理机组、空调水管调节阀6、风阀7为一台或并联多台。
所述冷媒-水型蒸发器1-1、冷媒-水型冷凝器1-2、热平衡换热器1-3、冷媒冷凝器4-2、冷媒蒸发器4-4、预冷盘管5-2、第一再热盘管5-4、第二再热盘管5-5均为闭式换热器。所连接的两种换热介质之间无直接接触。
本发明的连接方式暨夏季运行原理如图1所示。
各个设备均保持运行状态，小型压缩制冷热回收循环系统4中的冷量作为循环空气深度除湿使用，其冷凝热全部回收并作为再生新风的热源。
空气处理机组内有循环空气、再生空气两个空气处理风道。循环空气处理风道8中的循环空气以及再生空气处理风道9的再生空气仅在除湿转轮5-1进行热湿交换，其余空气处理过程均在独立风道内完成。除湿转轮5-1的芯体旋转接触循环空气、再生空气，对循环空气进行吸湿、加热，对再生空气进行放湿、降温。
循环空气由室外的新风、室内的回风经由循环空气处理风道8内混合而成，经过预冷盘管5-2初步除湿、冷媒蒸发器4-4深度除湿，与再生空气通过除湿转轮5-1进行热湿交换后，再经过风机5-3加压、再热盘管5-4加热后送入室内。其中第一风阀7-1、第二风阀7-2用于风量调节。
再生空气取自室外，经过第二再热盘管5-5加热、风机5-6加压、冷媒冷凝器4-2加热或者只经过冷媒冷凝器4-2加热，与循环空气通过除湿转轮5-1进行热湿交换后，成为再生排风，再生排风经过风机5-7加压后排出室外。再生空气处理风道9设有第一再生新风进口9-1以及第二再生新风进口9-2分别设有第三风阀7-3、第四风阀7-4。第三风阀7-3、第四风阀7-4的开关与室外再生新风有关，当室外新风经过冷媒冷凝器4-2加热后的温度满足除湿转轮5-1的温度要求时，第三风阀7-3打开、第四风阀7-4关闭，此时再生新风通道为“再生新风1”；当室外新风经过冷媒冷凝器4-2加热后的温度低于除湿转轮5-1的温度要求时，第一风阀7-3关闭、第二风阀7-4打开，此时再生新风通道为“再生新风2”。
冷凝热回收型热泵1设有3组换热器，分别为冷媒-水型蒸发器1-1、冷媒-水型冷凝器1-2、热平衡换热器1-3。空调冷冻水回水经冷媒-水型蒸发器1-1成为空调冷冻水供水，经过空调冷冻水泵2加压后，供给预冷盘管5-2初步除湿使用后，再成为空调冷冻水回水。空调热水回水经冷媒-水型冷凝器1-2成为空调热水供水，经过空调热水泵3加压后，供给再热盘管5-4、再热盘管5-5加热使用后，再成为空调热水回水。
冷凝热回收型热泵1的热平衡换热器1-3可以是水-水换热器或风-水换热器中的任意一种，夏季将冷凝热回收型热泵1产生的多余热量排出，冬季则作为蒸发器吸收室外热量。
本发明的连接方式暨冬季运行原理如图2所示。
小型压缩制冷热回收循环系统4不开启。
空气处理机组内有循环空气、再生空气两个空气处理风道，循环空气处理风道内的循环空气以及再生空气处理风道9内的再生空气仅在除湿转轮5-1进行热湿交换，其余空气处理过程均在独立风道内完成。除湿转轮5-1的芯体旋转接触循环空气、再生空气，对循环空气进行吸湿、加热，对再生空气进行放湿、降温。
循环空气由室外的新风、室内的回风经由循环空气处理风道8内混合而成，与再生空气通过除湿转轮5-1进行热湿交换后，再经过风机5-3加压、再热盘管5-4加热后送入室内。其中第一风阀7-1、第二风阀7-2用于风量调节。
再生空气取自室外，经过第二再热盘管5-5加热、风机5-6加压，与循环空气通过转轮除湿机5-1进行热湿交换后，成为再生排风，再生排风经过风机5-7加压后排出室外。再生空气处理风道9设有第一再生新风进口9-1以及第二再生新风进口9-2分别设有第三风阀7-3、第四风阀7-4。第三风阀7-3关闭、第四风阀7-4打开，此时再生新风通道为“再生新风2”。
冷凝热回收型热泵1设有3组换热器，分别为冷媒-水型蒸发器1-1、冷媒-水型冷凝器1-2、热平衡换热器1-3。冬季冷凝热回收型热泵1仅供热，冷媒-水型蒸发器1-1不使用。空调热水回水经冷媒-水型冷凝器1-2成为空调热水供水，经过空调热水泵3加压后，供给第一再热盘管5-4、第二再热盘管5-5加热使用后，再成为空调热水回水。热平衡换热器1-3则作为蒸发器吸收室外热量。
冷凝热回收型热泵1的热平衡换热器1-3可以是水-水换热器或风-水换热器中的任意一种，冬季则作为蒸发器吸收室外热量。
实施例
以某工程项目实施案例进一步阐述实施应用情况，其中该空气处理系统的资料仅设计人员知晓且未对外公开，外部人员(施工人员)无法获悉本系统的整体布局。
(一)工程概况
本项目为某冰球馆，位于福州市南台岛东部的三江口片区，单体的建筑面积6000m2，可作为冰球教学、训练、比赛使用。
(二)空气处理系统配置
冷凝热回收型热泵(1)：
四管制风冷热泵2台，同时制冷制热工况：制冷量348kw/制热量443kw；制热工况：制热量368kw。
空调冷冻水泵(2)：
单台流量65m3/h，扬程30m，电机功率11kw，3台(2用1备)。
空调热水泵(3)：
单台流量85m3/h，扬程24m，电机功率11kw，3台(2用1备)。
小型压缩制冷热回收循环(4)：
压缩机功率10kw，每台空气处理机组配置1套，共4套。
空气处理机组(5)：
单台循环风量12500m3/h，共4套。
空调水管调节阀(6)：若干。
风阀(7)：若干。

Claims (4)

1.一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，其特征在于：它包括冷凝热回收型热泵(1)、空调冷冻水泵(2)、空调热水泵(3)、小型压缩制冷热回收循环系统(4)、空气处理机组、空调水管调节阀(6)以及风阀；
其中小型压缩制冷热回收循环(4)包括通过冷媒管依序连接并形成循环回路的压缩机(4-1)、冷媒冷凝器(4-2)、节流阀(4-3)以及冷媒蒸发器(4-4)；
空气处理机组分为循环空气处理风道(8)和再生空气处理风道(9)；
循环空气处理风道(8)设有室外新风进口(8-1)以及室内回风进口(8-2)实现进风并通过送风口(8-3)将处理后的循环空气送入室内；循环空气处理风道(8)内按循环空气流动方向依序设有预冷盘管(5-2)、冷媒蒸发器(4-4)、除湿转轮(5-1)、风机(5-3)、第一再热盘管(5-4)；其中，室外新风进口(8-1)处带有第一风阀(7-1)，室内回风进口(8-2)处带有第二风阀(7-2)；
再生空气处理风道(9)设有第一再生新风进口(9-1)以及第二再生新风进口(9-2)实现进风并通过再生排风口(9-3)将处理后的再生空气排出室外；再生空气处理风道(9)内按再生空气流动方向依序设有冷媒冷凝器(4-2)、除湿转轮(5-1)、风机(5-7)；其中，第一再生新风进口(9-1)再生新风进口处带有第三风阀(7-3)，第二再生新风进口(9-2)再生新风进口处再生空气流动方向依序设有第二再热盘管(5-5)、风机(5-6)、第四风阀(7-4)；
循环空气处理风道(8)内的循环空气和再生空气处理风道(9)内的再生空气在除湿转轮(5-1)进行热湿交换；
冷凝热回收型热泵(1)设有3组换热器，分别为冷媒-水型蒸发器(1-1)、冷媒-水型冷凝器(1-2)、热平衡换热器(1-3)；
-预冷盘管(5-2)、空调冷冻水泵(2)、冷媒-水型蒸发器(1-1)、空调水管调节阀(6)通过管路连接形成循环管路；第一再热盘管(5-4)及第二再热盘管(5-5)并联，并与空调热水泵(3)、冷媒-水型冷凝器(1-2)、调水管调节阀(6)通过管路连接形成循环管路-。
2.根据权利要求1所述的一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，其特征在于：所述冷凝热回收型热泵(1)的热平衡换热器(1-3)可以是水-水换热器或风-水换热器中的任意一种，夏季将冷凝热回收型热泵(1)产生的多余热量排出，冬季则作为蒸发器吸收室外热量。
3.根据权利要求1所述的一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，其特征在于：冷凝热回收型热泵(1)、空调冷冻水泵(2)、空调热水泵(3)、小型压缩制冷热回收循环(4)、空气处理机组、空调水管调节阀(6)、风阀(7)为一台或并联多台。
4.根据权利要求1所述的一种冷冻除湿及转轮除湿耦合冷凝热回收型温湿度分控空气处理系统，其特征在于：所述冷媒-水型蒸发器(1-1)、冷媒-水型冷凝器(1-2)、热平衡换热器(1-3)、冷媒冷凝器(4-2)、冷媒蒸发器(4-4)、预冷盘管(5-2)、第一再热盘管(5-4)、第二再热盘管(5-5)均为闭式换热器。所连接的两种换热介质之间无直接接触。
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