CN113864920A - 除湿热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种除湿热泵空调系统，包括冷水机组和新风处理装置，其中，所述新风处理装置包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，所述第一换热器的前端设有一预冷器，所述冷水机组的冷冻水供回水管道上并联一条第一支路，该第一支路与预冷器的冷冻水进口连通，所述预冷器的出水管道上串联一条与所述第三换热器连通的第二支路，第一支路和第二支路的通断通过电动水阀控制。本发明提出的除湿热泵热回收设计，通过增设换热器并灵活切换，实现了针对不同气候满足室内温度的要求，同时减少了热泵空调系统的能耗。

Description

除湿热泵空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种除湿热泵空调系统。
背景技术
为保证室内空气达到设定要求，通常需要对新风进行降温和除湿处理。现有的空气除湿处理方法设备复杂且能耗较大。中国专利申请CN104964473A公开了一种冷冻深度除湿空气处理方法，该方法使用多套制冷机组相组合，其主体设备包括内外复合式气液两相流热管冷量回收、预制冷用换热器、内外复合式热泵循环、多级复合式冷冻除湿制冷循环和中央控制五个子系统，非常复杂。该系统虽然在运行能耗上有所降低，但设备成本很高，除湿系统维护困难，不便于在各类建筑物使用和推广。
发明内容
本发明提出一种除湿热泵空调系统，以解决现有技术中的空气除湿处理方法设备复杂、能耗较大、不便于在各类建筑物使用和推广的技术问题。
本发明提出的除湿热泵空调系统包括冷水机组和新风处理装置，其中，所述新风处理装置包括第一换热器和第三换热器，所述第一换热器的前端设有一预冷器，所述冷水机组的冷冻水供回水管道上并联一第一支路，所述预冷器设置在所述第一支路上，所述预冷器的冷冻水出口管道上串联一与所述第三换热器连通的第二支路，第一支路和第二支路的通断通过电动水阀控制。
所述新风处理装置还包括压缩机和第二换热器，所述压缩机排出的冷媒通过第一电磁阀与所述第三换热器连通，第三换热器出口的冷媒经节流装置、第一换热器后与所述压缩机的吸气端连通；或通过第二电磁阀依次与第二换热器、第三电磁阀和第三换热器连通，然后经节流装置、第一换热器后与所述压缩机吸气端连通。
所述冷水机组的冷冻水供水管道上设有第一电动水阀，回水管道上设有第二电动水阀，所述第一电动水阀和所述第二电动水阀设置在引出第一支路的前端。
所述预冷器的进水管道上设有第四电动水阀，出水出管道上设有第三电动水阀，进出管道之间设有第五电动水阀,当第三电动水阀和第四电动水阀关闭，第五电动水阀开启时，第三换热器的进出水管道与冷水机组的供回水管道连通。
所述新风处理装置的新风出风口设有排风机并通过第一风阀与被调空间的新风入口连通，或通过第二风阀与大气环境连通。
所述除湿热泵空调系统包括设于被调空间的风机盘管，所述风机盘管与室内回风管连通，所述回风管通过第三风阀与大气环境连通。
本发明提出的热泵空调系统包括夏季制冷除湿热回收运行模式、过渡季节全新风运行模式和冬季制热运行模式。
在夏季制冷除湿热回收运行模式中，所述冷水机组和所述新风处理装置开启，第二电动水阀、第三电动水阀、第四电动水阀和第一电动水阀开启，第五电动水阀关闭，第一电磁阀关闭,第二电磁阀和第三电磁阀开启，第一风阀开启，第二风阀和第三风阀关闭。
在过渡季节全新风运行模式中，所述冷水机组和所述新风处理装置关闭；第一风阀和第二风阀关闭，第三风阀开启。
在冬季制热运行模式中，所述冷水机组关闭，新风处理装置开启，第二电动水阀、第三电动水阀、第四电动水阀和第一电动水阀关闭，第五电动水阀开启，第一电磁阀开启，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，第二风阀和第三风阀开启，第一风阀关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过设置独立的新风除湿装置作为低温冷源实现了冷水机组在中温冷冻水高效运行，在不影响室内除湿效果的前提下，降低了能耗；
2.本发明通过热泵热回收设计，改变了原先电加热设计模式，实现了系统节能运行，在满足室内温湿度调节需求的条件下，进一步降低了运行费用；
3.本发明的冬季辅助供热设计，相对于传统双冷源风机盘管仅使用锅炉供热的设计，灵活性更强。
4.本发明增加了新风系统的独立设计，可以在过渡季节直接引入室外新风对室内进行冷却，实现了灵活的最低耗能方式。
附图说明
图1为本发明除湿热泵空调系统的原理图；
图2是图1中A处的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
如图1所示，本发明提出的除湿热泵空调系统包括冷水机组和新风处理装置。冷水机组17包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，这四个部件均是制冷设备的常规部件，图中未示。经过冷水机组的蒸发器换热的冷冻水通过供水管道输送至室内末端装置向室内提供冷量。该实施例中，末端装置采用风机盘管3。冷冻水的回水经过回水管道返回到蒸发器循环。冷冻水的供水管上设有第一电动水阀18，回水管上设有第二电动水阀1。室内部分回风通过回风管与风机盘管3的进风口连通。该回风管道上还通过第三风阀2与大气环境连通。
新风处理装置包括压缩机8、按新风进入方向依次排列的第一换热器11、第二换热器10和第三换热器9。第一换热器11的前端设有一预冷器12。冷水机组17的冷冻水供回水管道上并联一条第一支路19，该第一支路上设有预冷器12，在预冷器的出水管道上串联一条与第三换热器9连通的第二支路20。预冷器12的进水口与冷冻水的供水管连通，出水口与第三换热器9的进水口连通，第三换热器9的出水口与冷冻水的回水管道连通。冷冻水供水管道上设有第一电动水阀18，回水管道上设有第二电动水阀1，这两个电动水阀设置在引出第一支路19的位置的前端。
如图1和图2所示，预冷器12的进水管道上设有第四电动水阀15，出水出管道上设有第三电动水阀14，进出管道之间设有第五电动水阀16。当第三电动水阀和第四电动水阀关闭，第五电动水阀开启时，第三换热器9的进出水管道与冷水机组17的供回水管道连通。
新风处理装置的压缩机8排出的高温高压气体冷媒通过第一电磁阀6与第三换热器9连通，第三换热器出口的冷媒经节流装置21、第一换热器11后与压缩机8的吸气端连通；或通过第二电磁阀7与第二换热器10连通，第二换热器10出口的冷媒经第三电磁阀13与第三换热器9连通，然后经节流装置21、第一换热器11后与压缩机8的吸气端连通。
新风处理装置出风口设有排风机22并通过第一风阀4与被调空间的新风入口23连通，或通过第二风阀5与大气环境连通。
本发明提出的除湿热泵空调系统包括夏季制冷除湿热回收运行模式、过渡季节全新风运行模式和冬季制热运行模式。
在夏季制冷除湿热回收运行模式中，冷水机组17作为高温冷源（高蒸发温度），独立的新风处理装置作为低温冷源（低蒸发温度）。冷水机组17开启，新风处理装置中的压缩机8开启，第一电动水阀18、第二电动水阀1、第三电动水阀14和第四电动水阀15开启，第五电动水阀16关闭，第一电磁阀6关闭,第二电磁阀7和第三电磁阀13开启。冷水机组17产生的高温冷水供回水温度为16/21℃。室外新风（夏季新风干湿球温度约为35/28℃）先通过预冷器12预冷，预冷后的空气干湿球温度约为22/20℃，然后通过第一换热器11 (此时作为蒸发器，蒸发温度约5℃)深度除湿，除湿后的空气干湿球温度约为12/11℃，再通过第二换热器10再热，该模式中第二换热器10和第三换热器9作为冷凝器，再热后的空气干湿球温度为18/13.6℃。第三风阀2关闭，回风型的风机盘管3使用高温冷源的冷水机组17的高温冷水（16/21℃）处理室内显热负荷。高温冷水同时经过预冷器12使新风预冷，通过第三换热器9消耗独立的新风处理装置除湿产生的多余热量。新风处理装置中的冷媒在第一换热器11中吸热后，进入压缩机8做功，再经第二电磁阀7和进入第二换热器10，通过第三电磁阀13进入第三换热器9放热。此模式中第一风阀4开启，第二风阀5和第三风阀2关闭。经新风处理装置处理后的新风通过第一风阀4进入被调空间。在一实施例中，第三换热器9采用壳管式换热器。
在过渡季节全新风模式中，冷水机组17及独立的新风处理装置均关闭，第一风阀4和第二风阀5关闭，第三风阀2开启，直接将外部新风通过回风管道引入室内循环。
在冬季制热模式中，冷水机组17关闭，独立的新风处理装置的压缩机8开启，第一电动水阀18、第二电动水阀1、第三电动水阀14和第四电动水阀15关闭，第五电动水阀16开启，第一电磁阀6开启，第二电磁阀7和第三电磁阀13关闭。室外新风（冬季新风干湿球温度约为7/6℃）通过第一换热器11 (此时第一换热器作为蒸发器，蒸发温度约2℃)降温后通过排风机22和第二风阀排出。风机盘管3使用第三换热器9(此时作为冷凝器)产生的高温热水（热水供回水温度45/40℃）处理室内显热、潜热冷负荷。新风处理装置中的冷媒在第一换热器11吸热后，进入压缩机8做功，再经第一电磁阀6进入第三换热器9放热。此模式中第一风阀4关闭，第二风阀5和第三风阀2开启。独立的新风处理装置的新风和第三换热器换热后通过排风机22和第二风阀5重新排入大气。此时室内侧使用另一个新风通道，即通过与风机盘管3的回风通道相连的第三风阀2引入新风，室外新风直接和室内回风混合后通过风机盘管3送入室内。
本发明提出的除湿热泵热回收设计，通过增设换热器并灵活切换，实现除湿热泵热回收，减少了常规技术中使用电加热再热产生的能耗；在过渡季节通过在回风管道设置新风阀直接向室内引入新风，进一步降低能耗；在冬季通过第三换热器对室内进行辅助加热，实现灵活的以最低耗能的方式、最优温湿度调节方式运行。
作为一种可替换实施例，对于采用锅炉供暖的热水系统，在冬季模式中，第三换热器9产生的热水可不经过室内回风型风机盘管3，而是为锅炉进水预热，但这种系统涉及多套设备和多套泵、成本和占地面积大。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种除湿热泵空调系统，包括冷水机组和新风处理装置，其特征在于，所述新风处理装置包括第一换热器和第三换热器，所述第一换热器的前端设有一预冷器，所述冷水机组的冷冻水供回水管道上并联一第一支路，所述预冷器设置在所述第一支路上，所述预冷器的冷冻水出口管道上串联一与所述第三换热器连通的第二支路，第一支路和第二支路的通断通过电动水阀控制。
2.如权利要求1所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，所述新风处理装置还包括压缩机和第二换热器，所述压缩机排出的冷媒通过第一电磁阀与所述第三换热器连通，第三换热器出口的冷媒经节流装置、第一换热器后与所述压缩机的吸气端连通；或通过第二电磁阀依次与第二换热器、第三电磁阀和第三换热器连通，然后经节流装置、第一换热器后与所述压缩机吸气端连通。
3.如权利要求1所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，所述冷水机组的冷冻水供水管道上设有第一电动水阀，回水管道上设有第二电动水阀，所述第一电动水阀和所述第二电动水阀设置在引出第一支路的前端。
4.如权利要求1所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，所述预冷器的进水管道上设有第四电动水阀，出水出管道上设有第三电动水阀，进出管道之间设有第五电动水阀,当第三电动水阀和第四电动水阀关闭，第五电动水阀开启时，第三换热器的进出水管道与冷水机组的供回水管道连通。
5.如权利要求1所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，所述新风处理装置的新风出风口设有排风机并通过第一风阀与室内的新风入口连通，或通过第二风阀与大气环境连通。
6.如权利要求1所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，还包括设于被调空间的风机盘管，所述风机盘管与室内的回风管连通，所述回风管通过第三风阀与大气环境连通 。
7.如权利要求1-6任一项所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，包括夏季制冷除湿热回收运行模式、过渡季节全新风运行模式和冬季制热运行模式。
8.如权利要求7所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，在夏季制冷除湿热回收运行模式中，所述冷水机组和所述新风处理装置开启，第一电动水阀、第二电动水阀、第三电动水阀和第四电动水阀开启，第五电动水阀关闭，第一电磁阀关闭,第二电磁阀和第三电磁阀开启，第一风阀开启，第二风阀和第三风阀关闭。
9.如权利要求7所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，在过渡季节全新风运行模式中，所述冷水机组和所述新风处理装置关闭；第一风阀和第二风阀关闭，第三风阀开启。
10.如权利要求7所述的除湿热泵空调系统，其特征在于，在冬季制热运行模式中，所述冷水机组关闭，所述新风处理装置开启，第一电动水阀、第二电动水阀、第三电动水阀和第四电动水阀关闭，第五电动水阀开启，第一电磁阀开启，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，第一风阀关闭，第二风阀和第三风阀开启。
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