CN113251699A - 一种热回收式热泵制氧空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热回收式热泵制氧空调机组，包括供氧模块和热泵模块：供氧模块包括空气压缩机、多级高压过滤器、三相换热器、稳压罐、两个吸附塔、氧气储气罐和湿化瓶；空气压缩机后依次连接多级高压过滤器、三项换热器和稳压罐，在三项换热器与稳压罐之间管路上依次设置第二压力表、温度计和止回阀；在稳压罐与并联的两个吸附塔之间设有截止阀和电磁阀；两个吸附塔与氧气储气罐之间有均压阀、两个节流阀；节流阀和储气罐之间设有单向阀，储气罐和湿化瓶之间设有截止阀、流量计；热泵模块与供氧模块中的空气压缩机、三项换热器、湿化瓶分别连接。本发明将制氧系统与热泵系统充分结合，既能实现制氧、加湿，同时实现热量的回收和利用。

Description

一种热回收式热泵制氧空调机组

技术领域

本发明涉及属于供暖、供冷供氧机组，尤其涉及一种热回收式热泵制氧空调机组。

背景技术

部分区域由于海拔升高或空间内部相对封闭等原因，会出现缺氧、寒冷、干燥等情况。针对这些区域的室内环境，需要在保证人员热舒适的同时，提高室内环境的相对湿度，并满足人员对于氧气的需求，否侧长期处于这样的环境会导致人体产生不适，出现嗜睡、反应迟钝、工作效率下降等问题，影响人的身心健康。传统的供氧机组通过变压吸附、膜分离等方法只能实现对室内环境的供氧，但是无法实现向室内供暖、供冷、加湿，解决室内干燥的问题，因此无法满足人员对于室内环境的舒适需求。

此外，供氧机组模块在空气压缩机部分的余热未被充分利用，被压缩后的高温高压空气的热量，在经过冷却除湿过程中，也可以进行热量的回收利用。综上所述，进行供氧机组的余热回收、提高机组的cop、满足人员对于室内不同环境的需求都是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有的供氧机组无法实现向室内供暖、加湿，以及空压机部分的余热未被充分利用的问题，本发明的目的在于，提供一种热回收式热泵制氧空调机组。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决：

一种热回收式热泵制氧空调机组，包括供氧模块和热泵模块，其中：

所述供氧模块包括空气压缩机、多级高压过滤器、三相换热器、稳压罐、两个吸附塔、氧气储气罐和湿化瓶；其中，所述空气压缩机后依次连接多级高压过滤器、三项换热器和稳压罐，在三项换热器与稳压罐之间管路上依次设置第二压力表、温度计和止回阀；在稳压罐与并联的两个吸附塔之间的管路上依次设有截止阀和电磁阀，出电磁阀后分别连接两个吸附塔和消声器；并联的两个吸附塔与氧气储气罐之间依次并联有均压阀、两个节流阀；所述节流阀和储气罐之间设有单向阀，储气罐和湿化瓶之间设有截止阀、流量计；

所述热泵模块包括空气压缩机换热器、室内换热器、四通换向阀、第一压力表、制冷剂压缩机、冷凝换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、节流阀、截止阀、截止阀、第一阀门、第二阀门和第三阀门，其中，所述制冷剂压缩机通过四通换向阀设置在室内换热器与由第一电磁阀与第二电磁阀组成的并联结构之间；所述热泵模块与供氧模块中的空气压缩机、三项换热器、湿化瓶分别连接；热泵模块通过第一电磁阀、第二电磁阀的开启与关闭，实现对冷凝换热器在热泵模块中的接入控制；同时，热泵模块通过第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启与关闭，实现串并联的转换。

进一步的，在所述热泵模块中，当第一电磁阀开启，第二电磁阀关闭，进入供暖工况，供暖工况中，当第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接室内换热器、电磁阀、节流阀、第三阀门、三项换热器、空气压缩机换热器和截止阀，最后接入制冷剂压缩机的入口端，第一压力表设置在空气压缩机换热器与制冷剂压缩机的入口之间；当第一阀门和第二阀门开启，第三阀门关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接室内换热器、电磁阀、节流阀和第二阀门后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器和截止阀，另一路依次经过截止阀、三项换热器和第一阀门，该两路汇合后接第一压力表；第一压力表设置在制冷剂压缩机进口端的管路上。

进一步的，在所述热泵模块中，当第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启，进入供冷工况，供冷工况中，当第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接冷凝换热器、电磁阀、节流阀、第三阀门、三项换热器、空气压缩机换热器、截止阀和室内换热器，最后接入制冷剂压缩机的入口端，第一压力表设置在室内换热器与制冷剂压缩机的入口之间；当第一阀门和第二阀门开启，第三阀门关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接冷凝换热器、电磁阀、节流阀和第二阀门后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器、截止阀，另一路依次经过截止阀、三项换热器和第一阀门，该两路汇合后通过室内换热器后接第一压力表，第一压力表设置在制冷剂压缩机进口端的管路上。

进一步的，在所述热泵模块中，空气压缩机换热器安装在空气压缩机的外壳上；流量计出口通入室内换热器后连接湿化瓶的入口。

进一步的，所述空气压缩机中高温高压气体的气体压力为0.15Mpa-0.5Mpa，出气温度高于环境温度20℃-30℃。

进一步的，所述三项换热器包括上下设置的两组换热翅片且串联，每组换热翅片侧面分别固定有一个箱体，箱体内设置有轴流风扇。

进一步的，每组所述换热翅片采用2列10排铜管，所述铜管采用纵向连接；铜管管径10mm，管间距离10mm，上下铜管中心间距为20mm，第一列铜管与换热翅片边缘间距10mm，第一列与第二列铜管间距10mm，第二列与换热翅片边缘间距10mm。

进一步的，每组所述换热翅片宽度为200mm、高度为200mm，所述箱体为200mm×260mm×200mm，两个箱体之间的间距为100mm。

进一步的，所述轴流风扇的风量是155m³/h。

进一步的，所述吸附塔为变压吸附塔。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的制氧模块从空气中提取出氧气并加湿，从而提高室内的氧浓度和湿度，既能实现制氧，又能实现供暖，同时满足房间内的氧负荷和热负荷。热泵机组中，充分的将制氧系统与热泵系统相结合，既能实现制氧、加湿，又能通过阀门设置控制实现供暖和制冷切换，同时满足房间内的氧负荷和冷热负荷，并且将制氧模块产生热量的位置与制冷系统的蒸发器相结合实现热量的回收和利用。

2、本发明中，吸附塔22排出的氮气及其他气体具有一定的动能及热量，将这部分剩余气体通至三相换热器4中，一方面充分利用这部分剩余气体的热量，另外一方面，利用气体的动能，对三相换热器4喷吹，强化换热其中的换热，从气体的品质角度讲，供氧系统对进入吸附塔22气体的水蒸气含量要求较高，因此必须将空气中的水蒸气提前除掉，所以从吸附塔22出来的气体其水蒸气含量非常低。将这部分剩余气体，通入三相换热器4中，可以在很大程度上减少三相换热器作为蒸发器的结霜问题。通过四通换向阀6和冷凝换热器9的联动调节，实现室内供暖制氧和供冷制氧。

3、本发明可通过供热模块的单系统串并联结构切换，满足了不同工况下的热量需求，提高了系统的换热效率，并且能够调节系统运行的阻力大小，使系统运行更加稳定。不论是供暖模块还是供冷模块，两者都把三相换热器4和空气压缩机换热器2当作蒸发器，它们分别吸收高温高压的空气热量和空气压缩机1产生的热量，由于产生的热量不同，本发明以三相换热器4为主，空气压缩机换热器2为辅，因此三相换热器4和空气压缩机换热器2的排列顺序上，制冷剂首先经过三相换热器，再经过空气压缩机换热器，本发明采用这种排列方式有非常大的好处，众所周知，制冷剂压缩机中制冷剂是气体状态，在压缩机入口前，将制冷剂与空气压缩机1进行换热，实现制冷剂的再热，这样可以保证制冷剂在进入压缩机前是气体状态，防止液击对制冷剂压缩机8造成损坏。而在并联形式中，三项换热器4和空气压缩机换热器2分别在两个支路管路中，双蒸发器不分主辅，同时进行换热，这样的并联结构能够保证系统阻力小、运行更加稳定。另外，当采用双蒸发器并联装置时，可根据不同部位的冷量需求，调节流经各蒸发器的流量，实现根据负荷的实际需要做出更好的分配，相比于串联，冷热交换更充分。

4、氧气的获取过程中，必须要将空气中的水蒸气除去，提高供氧效率。因此，制得的氧气，水蒸气含量极低，但是空气的相对湿度是影响人体热舒适的重要因素，尤其在寒冷的高海拔地区，空气中的相对湿度是无法直接满足人体的热舒适要求的。本发明在送氧末端有空气加湿装置(即湿化瓶29)，这样，在实际的使用环境中，就可以保证人体对空气的相对湿度的要求。

5、通过调节四通换向阀和电磁阀，根据室内环境的不同情况，可实现向室内供暖或供冷的相互转化，满足了更广泛人员的需求。

附图说明

图1是本发明的热回收式热泵制氧空调机组的结构工作原理图；

图2是供氧模块的流程图；

图3是供暖模块的串联式流程图；

图4是供暖模块的并联式流程图；

图5是供冷模块的串联式流程图；

图6是供冷模块的并联式流程图；

图7是三项换热器的轴测图；

图8是三项换热器的左视图；

图9是三项换热器的主视图；

图10是三项换热器的后视图；

图11是三项换热器的右视图；

图12是三项换热器的俯视图；

图13是空压机壁温变化图；

图14是空压机出口和吸附塔入口空气温度变化图；

图15是制氧浓度示意图。

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

具体实施方式

本发明兼具供氧、供暖、供冷的功能，针对即有热负荷(冷负荷)又有缺氧的区域进行设计。本发明工作原理示意图如图1所示，在本说明中使用方位词语、顺序号，均按照本说明相应附图为基准，相应部件均以图例示意为准。

如图1，本发明的热回收式热泵制氧空调机组，包括供氧模块和热泵模块，其中：

供氧模块用于从空气中提取出氧气并加湿，为室内区域提供足够的氧气和湿度，并储存多余的氧气。供氧模块包括空气压缩机1、多级高压过滤器3、三相换热器4、稳压罐18、两个吸附塔22、氧气储气罐26和湿化瓶29；其中，空气压缩机1后依次连接多级高压过滤器3、三项换热器4和稳压罐18，在三项换热器4与稳压罐18之间管路上依次设置第二压力表15、温度计16和止回阀17；在稳压罐18与并联的两个吸附塔22之间的管路上依次设有截止阀19和电磁阀20，出电磁阀20后分别连接两个吸附塔22和消声器21，废气经消声器21处排出；并联的两个吸附塔22与氧气储气罐26之间依次并联有均压阀23、两个节流阀24；均压阀23用于平衡两个吸附塔22的压力，吸附塔22制得的氧气由上部经节流阀24排出；节流阀24和储气罐26之间设有单向阀25，储气罐26和湿化瓶29之间设有截止阀27、流量计28。

热泵模块用于消除室内冷热负荷。热泵模块包括空气压缩机换热器2、室内换热器5、四通换向阀6、第一压力表7、制冷剂压缩机8、冷凝换热器9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、节流阀12、截止阀13、截止阀14、第一阀门30、第二阀门31和第三阀门32，其中，制冷剂压缩机8通过四通换向阀6设置在室内换热器5与由第一电磁阀10与第二电磁阀11组成的并联结构之间；热泵模块与供氧模块中的空气压缩机1、三项换热器4、湿化瓶29分别连接，用于吸收供氧模块中产生的多余热量并用于供暖、供冷。热泵模块通过第一电磁阀10、第二电磁阀11的开启与关闭，实现对冷凝换热器9在热泵模块中的接入控制，从而控制供暖还是供冷；同时，热泵模块通过第一阀门30、第二阀门31和第三阀门32的开启与关闭，实现串并联的转换。

当第一电磁阀10开启，第二电磁阀11关闭，进入供暖工况，供暖工况中，当第一阀门30和第二阀门31关闭，第三阀门32开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机8的出口端依次连接室内换热器5、电磁阀10、节流阀12、第三阀门32、三项换热器4、空气压缩机换热器2和截止阀14，最后接入制冷剂压缩机8的入口端，第一压力表7设置在空气压缩机换热器2与制冷剂压缩机8的入口之间；当第一阀门30和第二阀门31开启，第三阀门32关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机8的出口端依次连接室内换热器5、电磁阀10、节流阀12和第二阀门31后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器2和截止阀14，另一路依次经过截止阀13、三项换热器4和第一阀门30，该两路汇合后接第一压力表7；第一压力表7设置在制冷剂压缩机8进口端的管路上。

当第一电磁阀10关闭，第二电磁阀11开启，进入供冷工况，供冷工况中，当第一阀门30和第二阀门31关闭，第三阀门32开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机8的出口端依次连接冷凝换热器9、电磁阀11、节流阀12、第三阀门32、三项换热器4、空气压缩机换热器2、截止阀14和室内换热器5，最后接入制冷剂压缩机8的入口端，第一压力表7设置在室内换热器5与制冷剂压缩机8的入口之间；当第一阀门30和第二阀门31开启，第三阀门32关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机8的出口端依次连接冷凝换热器9、电磁阀11、节流阀12和第二阀门31后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器2、截止阀14，另一路依次经过截止阀13、三项换热器4和第一阀门30，该两路汇合后通过室内换热器5后接第一压力表7，第一压力表7设置在制冷剂压缩机8进口端的管路上。

空气压缩机换热器2安装在空气压缩机1的外壳上；流量计28出口通入室内换热器5后连接湿化瓶27的入口。在供氧模块和供暖(冷)模块的连接处，三项换热器4内有两列盘管，制冷剂与空气分别从两列盘管内流过并进行换热，高温高压空气从多级高压过滤器3出来，通过三项换热器4中的一列盘管后流向第二压力表15；而氧气从流量计28出来后进入湿化瓶29进行加湿。

本发明的热泵模块可以实现供热模块的单系统串并联结构切换，满足了不同工况下的热量需求，提高了系统的换热效率，并且能够调节系统运行的阻力大小，使系统运行更加稳定。

上述技术方案的工作原理如下：

供氧模块，本模块的供氧技术采用变压吸附法制取氧气，室外空气通过空气压缩机1，空气压缩机1由于往复式活塞式运动压缩空气，消耗电能，产生热能，将空气压缩为高温高压气体，控制气体压力在0.15Mpa-0.5Mpa，出气温度高于环境温度20-30℃；接着，空气压缩机1与空气压缩机换热器2换热，带走空气压缩机1产热的同时实现热量回收。空气压缩机1产生的热量通过压缩机外壳进入空气压缩机换热器2实现热量回收，同时，空气压缩机压缩空气后得到的高温高压空气直接进入多级高压过滤器3。高温高压的空气经由多级过滤器3除掉灰尘及水蒸气。在变压吸附式供氧方式中，需将压缩空气冷却至常温，才能实现高效的供氧率，因此，由多级高压过滤器3出来的压缩空气通过三相换热器4，使得压缩空气被冷却至常温状态，第二压力表15和温度计16测量冷却后的压缩空气的压力及温度，经过止回阀17进入氧气稳压罐18中，稳压后的压缩空气经过截止阀19和电磁阀20进入到吸附塔22当中，吸附塔22中的沸石分子筛将氧气和氮气及其他气体分离出来，此处采用的是双吸附塔模式，当一个吸附塔22工作时，另一个吸附塔22处于再生过程，两个吸附塔相互配合，氧气由吸附塔22上部排出，氮气及其他气体将由吸附塔下部排出。吸附塔22上部的均压阀23可平衡两座吸附塔的压力，排出的氧气经由节流阀24调节流量后，经由单向阀25进入到储气罐26，将制得的氧气储存起来。流量计28测量并监测通入室内的氧气流量，由于供氧系统制得的氧气是不含水蒸气的，为保证人体呼吸舒适的要求，需将氧气湿化，因此本发明中采用氧负荷和热负荷(冷负荷)混合的方式，即将氧气与需要加热的空气或需要供冷的空气先混合，然后再将混合气体通到室内换热器5中，再将混合后的富氧气体通入湿化瓶29，进行加湿处理后再通入室内，这样经湿化后的富氧气体既满足了人体的氧负荷又满足了人体的舒适需求。

供暖工况，此时电磁阀11闭合，电磁阀10开启。室内换热器5作为冷凝器释放热量，三相换热器4与空气压缩机换热器2作为蒸发器吸收热量。此处采用双蒸发器，并且通过阀门调节，实现双蒸发器的串联与并联的转化。制冷剂首先由制冷剂压缩机8压缩成高温高压的制冷剂气体，然后通过室内换热器5，制冷剂由高温高压气体变成高压液体，这个过程中制冷剂压缩机8放出的热量由室内换热器5加热室内空气，满足房间的热负荷。制冷剂液体从室内换热器5出来后经过节流阀12，制冷剂压力降低，此时若第一阀门30和第二阀门31关闭，第三阀门32开启，热泵机组为串联式结构，由节流阀12出来的制冷剂先从三相换热器4和空气压缩机换热器2中分别吸收从空气压缩机1出来的高温高压空气的热量和空气压缩机1产生的热量，而制冷剂逐渐由液态变成气态，最终经由第一压力表7回到制冷剂压缩机8中，往复循环，为房间提供暖量。当第一阀门30和第二阀门31开启，第三阀门32关闭，热泵机组为并联式结构，此时，由节流阀12出来的制冷剂将分为两部分，一部分制冷剂通过第二阀门31、截止阀13进入到三相换热器4吸收从空气压缩机出来的高温高压空气的热量后再通过第一阀门30，另一部分制冷剂通过第二阀门31进入空气压缩机换热器2中吸收空气压缩机1摩擦产生的热量并通过截止阀14，该过程中制冷剂通过吸收热量，逐渐由液态变成气态，然后在制冷剂压缩机8入口端汇合，经由压力表7回到制冷剂压缩机8中，往复循环，为房间提供暖量。在并联方式中，制冷剂分别吸收三项换热器4和空气压缩机换热器2中的热量更加灵活和稳定，并且可以通过调节各阀门的开度，来调节两个支路的制冷剂流量，进一步控制三项换热器4的换热量，控制进入三项换热器4的高温高压空气的出口温度。

供冷工况,此时电磁阀10闭合，电磁阀11开启。通过调节四通换向阀6，可将热泵机组从供暖工况转化为供冷工况，其中室内换热器5作为蒸发器，三相换热器4与空气压缩机换热器2也作为蒸发器，而冷凝换热器9则作为冷凝器。制冷剂首先由制冷剂压缩机8压缩成高温高压的制冷剂气体，然后经由四通换向阀6进入冷凝换热器9，制冷剂由高温高压气体变成高压液体，同时收集制冷剂在冷凝换热器9放出的热量。制冷剂液体从冷凝换热器9出来后经过节流阀12，制冷剂压力降低，此时若第一阀门30和第二阀门31关闭，第三阀门32开启，热泵机组为串联式结构，由节流阀12出来的制冷剂先从三相换热器4和空气压缩机换热器2中分别吸收从空气压缩机1出来的高温高压空气的热量和空气压缩机1产生的热量，同时在室内换热器5中吸收室内热量，从而满足房间的冷负荷，而制冷剂逐渐由液态变成气态，最终经由第一压力表7回到制冷剂压缩机8中，往复循环，为房间提供冷量。若第一阀门30和第二阀门31开启，第三阀门32关闭，热泵机组为并联式结构。供冷模块为并联式结构，此时，由节流阀12出来的制冷剂将分为两部分，一部分制冷剂通过第二阀门31、截止阀13进入到三相换热器4吸收从空气压缩机出来的高温高压空气的热量后再通过第一阀门30，另一部分制冷剂第二阀门31进入空气压缩机换热器2中吸收空气压缩机1摩擦产生的热量并通过截止阀14，该过程中制冷剂通过吸收热量，逐渐由液态变成气态，两路汇合后进入室内换热器5，再由第一压力表7回到制冷剂压缩机8中，往复循环，为房间提供冷量。在并联方式中，制冷剂分别吸收三项换热器4和空气压缩机换热器2中的热量更加灵活和稳定，并且可以调节阀门的开度，调节两个支路的制冷剂流量，进一步控制三项换热器4的换热量，控制进入三项换热器4的高温高压空气的出口温度。

上述过程中，高温高压空气从多级高压过滤器3出来，通过三项换热器4中的一个盘管后流向第二压力表15；制冷剂进入三项换热器4的另一个盘管，制冷剂与空气分别从三项换热器4的两个盘管内流过并进行换热。

优选的，三项换热器4是一种采用翅片式结构的换热设备，如图7所示，三项换热器4包括上下设置的两组换热翅片且串联，每组换热翅片侧面分别固定有一个箱体，箱体内设置有轴流风扇，风扇中心位于箱体中心。

优选的，如图8和图9，每组换热翅片采用2列10排铜管，铜管采用纵向连接。铜管管径10mm，管间距离10mm，上下铜管中心间距为20mm，第一列铜管与换热翅片边缘间距10mm，第一列与第二列铜管间距10mm，第二列与换热翅片边缘间距10mm。

如图7所示，三项换热器4在使用中，首先从空气压缩机1中出来的高温高压空气，经过翅片的第一排管，节流后的制冷剂经过翅片的第二排管，分别从上侧进，从下侧出，形成顺流换热，制冷剂冷却高温高压空气，使之变成高压常温状态。另外，将吸附塔22分离后的剩余气体引入到三项换热器4当中，利用剩余气体的动能及其温度实现对三项换热器4的喷吹与换热。

优选的，每组换热翅片宽度为200mm、高度为200mm，箱体为200mm×260mm×200mm，两个箱体之间的间距为100mm，因此三项换热器总高度500mm。

优选的，如图10，轴流风扇的风量是155m³/h。

优选的，吸附塔22为变压吸附塔。

为了说明本发明的效果，给出试验研究相关数据：

本发明的主要特点是利用蒸发器吸收制氧模块在制氧过程中产生的热量，其中主要的吸收热量的部件是三项换热器4和空气压缩机换热器2，因此可以通过对比空压机的壁温的变化和空气压缩机出口到吸附塔入口的温度变化看出热回收的效果。由图13看出，空压机的壁温也有明显下降，由图14看出，与无热泵模块的制氧机对比，有热泵模块的机组从空气压缩机出口到吸附塔入口，空气温度有明显的降低。这两部分的热量分别被三项换热器和空气压缩机换热器吸收。

由图14可见，从空气压缩机出口到吸附塔入口，空气温度降低，因此需要考虑热回收对制氧效果的影响，接下来做了制氧浓度的对比试验。经过试验，排除无效数据，分析有效数据，得到制氧的平均浓度为86.30/％vol，尾气平均氧浓度为14.53％。因此经试验数据分析，供热模块吸收了制氧机的产生的热量，并没有对制氧浓度产生影响，如图15。

综上所述，试验证明本发明具有良好的制氧效果，并且充分利用热量，保证室内供热和供氧浓度的同时，满足室内人员的热舒适要求。

为了进一步说明本发明的效果，给出以下工程实际案例：

以成都为例，成都平原四季分明，日照少，主要受暖湿亚热带太平洋东南季风影响。气候潮湿温润，多雾天气。多年平均气温为16.1℃。降水量比较丰富。成都平原四周被高原山地环绕，区域气候性较强，多年日平均最高温度基本在20℃左右、日平均最低温度基本在13℃左右、日平均温度基本在16℃左右，相对全国温度均偏高。夏季日平均最高温度基本在29℃左右、日平均最低温度基本在21℃左右、日平均温度基本在24℃左右。冬季日平均最高温度基本在10℃左右、日平均最低温度基本在4℃左右、日平均温度基本在7℃左右。因此成都地区夏季和冬季分别需要制冷、供暖设施，以保证人体在室内的正常生活。部分区域由于海拔或空间内部密闭狭小等原因，会出现缺氧、低温(高温)、干燥等情况。在这种缺氧的条件下人体会表现出胸闷气短，头疼腿软等症状，其区域对于氧气的需求量是非常大的，特别是一些特殊场所，医院、养老院、幼儿园等。本发明供氧效率在93％，供氧量最高可达20L/min，可保证5到6人的氧气呼吸需求。同时供暖模块，本发明可相当于2匹空调，制热量在5000W左右，可满足约20m²平方米的供暖需求。供氧和供暖满足人体需求后，本发明还兼具湿化功能，可同时湿化氧气与空气达到45％以上，可满足人体对湿度的要求。本发明真正的实现既供暖(制冷)，又同时供氧加湿，满足平原地区的人员热舒适、呼吸舒适的需求，并且保证老年人、幼儿、病人等用热(冷)用氧需求。

综上所述，四川成都城区建筑对于氧气和热量，冷量的需求是较大的，本发明供暖的同时又能供氧，供氧量、供暖量、制冷量均能满足人体的热舒适和呼吸舒适的要求，保证人体的生命健康，具有非常大的现实意义和实际应用价值。

Claims (10)

1.一种热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，包括供氧模块和热泵模块，其中：

所述供氧模块包括空气压缩机、多级高压过滤器、三相换热器、稳压罐、两个吸附塔、氧气储气罐和湿化瓶；其中，所述空气压缩机后依次连接多级高压过滤器、三项换热器和稳压罐，在三项换热器与稳压罐之间管路上依次设置第二压力表、温度计和止回阀；在稳压罐与并联的两个吸附塔之间的管路上依次设有截止阀和电磁阀，出电磁阀后分别连接两个吸附塔和消声器；并联的两个吸附塔与氧气储气罐之间依次并联有均压阀、两个节流阀；所述节流阀和储气罐之间设有单向阀，储气罐和湿化瓶之间设有截止阀、流量计；

所述热泵模块包括空气压缩机换热器、室内换热器、四通换向阀、第一压力表、制冷剂压缩机、冷凝换热器、第一电磁阀、第二电磁阀、节流阀、截止阀、截止阀、第一阀门、第二阀门和第三阀门，其中，所述制冷剂压缩机通过四通换向阀设置在室内换热器与由第一电磁阀与第二电磁阀组成的并联结构之间；所述热泵模块与供氧模块中的空气压缩机、三项换热器、湿化瓶分别连接；热泵模块通过第一电磁阀、第二电磁阀的开启与关闭，实现对冷凝换热器在热泵模块中的接入控制；同时，热泵模块通过第一阀门、第二阀门和第三阀门的开启与关闭，实现串并联的转换。

2.如权利要求1所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，在所述热泵模块中，当第一电磁阀开启，第二电磁阀关闭，进入供暖工况，供暖工况中，当第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接室内换热器、电磁阀、节流阀、第三阀门、三项换热器、空气压缩机换热器和截止阀，最后接入制冷剂压缩机的入口端，第一压力表设置在空气压缩机换热器与制冷剂压缩机的入口之间；当第一阀门和第二阀门开启，第三阀门关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接室内换热器、电磁阀、节流阀和第二阀门后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器和截止阀，另一路依次经过截止阀、三项换热器和第一阀门，该两路汇合后接第一压力表；第一压力表设置在制冷剂压缩机进口端的管路上。

3.如权利要求1所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，在所述热泵模块中，当第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启，进入供冷工况，供冷工况中，当第一阀门和第二阀门关闭，第三阀门开启，热泵模块为串联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接冷凝换热器、电磁阀、节流阀、第三阀门、三项换热器、空气压缩机换热器、截止阀和室内换热器，最后接入制冷剂压缩机的入口端，第一压力表设置在室内换热器与制冷剂压缩机的入口之间；当第一阀门和第二阀门开启，第三阀门关闭，热泵模块为并联式结构，制冷剂压缩机的出口端依次连接冷凝换热器、电磁阀、节流阀和第二阀门后管路分两路：一路依次经过空气压缩机换热器、截止阀，另一路依次经过截止阀、三项换热器和第一阀门，该两路汇合后通过室内换热器后接第一压力表，第一压力表设置在制冷剂压缩机进口端的管路上。

4.如权利要求1所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，在所述热泵模块中，空气压缩机换热器安装在空气压缩机的外壳上；流量计出口通入室内换热器后连接湿化瓶的入口。

5.如权利要求1所述的高寒缺氧环境用热回收供热制氧机组，其特征在于，所述空气压缩机中高温高压气体的气体压力为0.15Mpa-0.5Mpa，出气温度高于环境温度20℃-30℃。

6.如权利要求1～5任一所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，所述三项换热器包括上下设置的两组换热翅片且串联，每组换热翅片侧面分别固定有一个箱体，箱体内设置有轴流风扇。

7.如权利要求6所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，每组所述换热翅片采用2列10排铜管，所述铜管采用纵向连接；铜管管径10mm，管间距离10mm，上下铜管中心间距为20mm，第一列铜管与换热翅片边缘间距10mm，第一列与第二列铜管间距10mm，第二列与换热翅片边缘间距10mm。

8.如权利要求6所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，每组所述换热翅片宽度为200mm、高度为200mm，所述箱体为200mm×260mm×200mm，两个箱体之间的间距为100mm。

9.如权利要求6所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，所述轴流风扇的风量是155m³/h。

10.如权利要求1所述的热回收式热泵制氧空调机组，其特征在于，所述吸附塔为变压吸附塔。

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