CN114608093A - 一种能量综合回收利用型空气处理系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量综合回收利用型空气处理系统及工作方法，包括并列设置的室外新风处理段和室内排风处理段，室外新风处理段中设有新风过滤器，室内排风处理段中设有排风过滤器，新风过滤器和排风过滤器的后方设空气热管；位于室外新风处理段的空气热管的后方设表冷器，表冷器的后方设有热回收再热器；位于室内排风处理段的空气热管的后方设有排风机；排风机的后方设风冷冷凝器；还包括冷凝水储罐，冷凝水储罐通过输送水泵与雾化水箱相连，雾化水箱通过雾化水泵与雾化喷头相连。该系统可有效回收空调排风的能量，节省系统运行费用，提高空调房间舒适度；利用冷凝水的低温和气化潜热，提高空气热管的热回收效率和空调制冷系统的制冷效率。

Description

一种能量综合回收利用型空气处理系统及工作方法
技术领域
本发明涉及空气处理技术领域，特别是涉及一种能量综合回收利用型空气处理系统。
背景技术
在夏季室外温、湿度较高地区使用的空调系统在运行过程中会产生大量的冷凝水，同时消耗了大量制冷量，此过程中所产生的空调冷凝水一般都被直接排放。因此，如果能够充分利用空调冷凝水的显热和潜热，将对降低空调整个系统能耗产生非常重要的意义。
传统用水的蒸发降温的方式一般都用于对新风降温，需要消耗大量的新鲜水，而且采用这种处理方式，虽然新风的温度会降低，但湿度会增大，所以只有在夏季室外温度高且湿度低的环境下使用才能获得比较好的效果。因此，该处理方式的适用范围有限，且需要消耗大量新鲜水。而一般而言，夏季室外温度高且湿度低的地区往往又是缺水较为严重的地区。
因此，开发一种全新的空气处理系统对能量进行综合回收利用，成为了本领域亟需解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量综合回收利用型空气处理系统及工作方法，该系统是一种将空调冷凝水以及直流排风中的能量进行回收节能利用并对新风进行冷却或者加热、除湿的空气处理系统。
本发明通过采用收集、储存并在适当的时间段通过雾化的方式释放到空调排风中等一系列方式，开发出了能够具有将能量综合回收利用功能的空气处理系统，使这种新型空气处理系统能够充分利用空调冷凝水中蕴含的能量，提高空调排风与新风热交换的能量回收率，有效地提高空调制冷系统的制冷效率，从而有效降低空调制冷系统的运行费用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：
一种能量综合回收利用型空气处理系统，包括并列设置的室外新风处理段和室内排风处理段，所述室外新风处理段中设有新风过滤器，室内排风处理段中设有排风过滤器，所述新风过滤器和排风过滤器的后方设有空气热管；
位于室外新风处理段的空气热管的后方设有表冷器，表冷器的后方设有热回收再热器；
位于室内排风处理段的空气热管的后方设有排风机；排风机的后方设有风冷冷凝器，所述风冷冷凝器包括两组接口，其中一组接口与四通阀的一个接口相连，另一组接口通过并联的两个管路分别与第一节流阀和单向阀相连；所述四通阀的其余三个接口分别与压缩机的进口、压缩机的出口、表冷器在制冷状态下的制冷剂进口相连；
表冷器在制冷状态下的制冷剂出口与第二节流阀相连，第二节流阀通过并联的两个管路分别与热回收再热器的制冷剂出口、单向阀相连；热回收再热器的制冷剂进口与第一节流阀相连；
还包括冷凝水储罐，所述冷凝水储罐通过输送水泵与雾化水箱相连，所述雾化水箱通过雾化水泵与雾化喷头相连。
其中，室外新风通过所述室外新风处理段的入口流入，通过出口送至室内；室内排风通过所述室内排风处理段的入口流入，与室外空气混合后通过风冷冷凝器的风扇排出；所述室外新风处理段的入口的后方为新风过滤器；所述室内排风处理段的后方为排风过滤器。
其中，所述表冷器的下方设有滴水盘，所述滴水盘与冷凝水储罐相连。
其中，所述雾化喷头包括第一雾化喷头、第二雾化喷头和第三雾化喷头，所述第一雾化喷头位于排风过滤器和空气热管之间，所述第二雾化喷头位于排风机和风冷冷凝器之间，所述第三雾化喷头位于风冷冷凝器的室外空气入口处。
其中，所述新风过滤器和空气热管之间设有送风机。
其中，位于室外新风处理段的空气热管的一侧设有第一旁通阀，表冷器的一侧设有第二旁通阀，热回收再热器的一侧设有第三旁通阀，位于室内排风处理段的空气热管的一侧设有第四旁通阀。
其中，来自所述能量综合回收利用型空气处理系统和其他空调机组的冷凝水流入冷凝水储罐，经过输送水泵，再分别与雾化水箱和其他空调机组的冷凝水入口相连；所述其他空调机组是指所述能量综合回收利用型空气处理系统之外的空调机组。
其中，输送水泵、雾化水泵、送风机、排风机、风冷冷凝器、第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀、第四旁通阀、第一节流阀、第二节流阀均通过电控系统控制。
本发明的能量综合回收利用型空气处理系统的工作方法：收集各处的空调机组的冷凝水，并在特定的时段雾化后冷却空调的室内排风，并通过空气热管与室外新风进行换热；
经过换热的室内排风以及室外空气分别与经过雾化的冷凝水混合后进入风冷冷凝器；当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，可通过开启热回收再热器，回收冷凝热的同时，对室外新风进行加热以提高相对湿度，保证室内舒适度。通过空气热管和风冷冷凝器可有效回收空调室内排风的能量。
将各处产生的空调冷凝水收集并储存起来，并根据各用水点水箱的液位情况用输送水泵将收集的冷凝水送至包括雾化水箱在内各用水点的水箱；各用水点的用户可通过自动控制系统监控室内外空气的变化，结合冷凝水储罐的液位情况，在一天中温度较高、电价较高的时段启动相应的雾化水泵，实施喷雾。
室外新风经过滤，用送风机加压，再通过空气热管与空调室内排风进行热交换，以避免出现排风和新风之间出现渗透污染；然后再经过表冷器进行除湿、降温(夏季)或者加热(冬季)处理后送入室内；当过渡季节表冷器不工作时，可以开启表冷器的旁通阀，以减少系统阻力；表冷器降温除湿过程中产生的冷凝水通过滴水盘排至冷凝水储罐收集利用；当夏季当室外新风相对湿度过高导致室内相对湿度过高而影响到室内舒适度时，可利用热回收再热器对新风进行加热，并通过控制进入热回收再热器的制冷剂温度控制加热量，降低送风的相对湿度，从而提高室内舒适度；不需要热回收再热器工作时，可开启热回收再热器的旁通阀，以减少系统阻力。
室内排风会有一定的杂质，设置排风过滤器去除排风中的灰尘；雾化水泵从雾化水箱中抽水加压，通过第一雾化喷头雾化后喷入经过过滤器净化后的排风，对排风进行降温，加大新风和排风的温差，提高热管的热回收效率；当过渡季节不需要空气热管换热时开启热管的第一旁通阀和第四旁通阀，以减少系统阻力；由雾化水泵加压后的冷凝水通过第二雾化喷头雾化，经过空气热管换热后的排风和室外空气混合后一起进入风冷冷凝器，用于对高温气态制冷剂的冷却降温；由于含有雾化水的混合空气温度低，含水率高，在制冷工况下可以更有效地降低冷凝温度，从而提高了制冷系统的效率，节省了运行费用；在制热工况下可以通过热管回收排风中的热量；在制热工况下排风和新风的平均空气温度较高，能够提高制热系统的效率，节省运行费用，同时降低化霜的频率，提高空调房间的舒适度。
具体而言，包括以下步骤：
将通过滴水盘收集表冷器产生的冷凝水以及其他各处的空调机组产生的冷凝水储存在冷凝水储罐中，并通过输送水泵送至雾化水箱和其他各处的空调机组的各个用水点处缓冲储存；
根据冷凝水储罐的液位情况，在一天中气温较热的时段或电价较高的时段，由电控系统自动控制，通过雾化水泵加压，第一雾化喷头进行喷雾，用于冷却空调的室内排风，降低室内排风的温度；冷却后的空调的室内排风通过空气热管与室外新风进行热交换以回收排风中的冷量；第二雾化喷头和第三雾化喷头进行喷雾，经过换热的室内排风以及室外空气分别与水雾混合后进入风冷冷凝器，通过使用比室外环境温度低的混合风和水雾对高温气态的空调制冷剂进行冷凝以提高冷凝效率；
送风机设置在空气热管之前，排风机设置在空气热管之后，室外新风处理段相对于室内排风处理段形成正压，防止排风渗透污染新风；
当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，由电控系统调节风冷冷凝器出口的制冷剂温度，使更高温度的液态制冷剂进入热回收再热器对室外新风进行加热以提高室外新风的相对湿度，由电控系统自动调节第一节流阀的开度控制热回收再热器的加热量，从而维持室内的舒适度；
通过风冷冷凝器的风扇产生的向上气流以及经过风冷冷凝器后的较高空气温度，使得室内排风处理段排出的排风与室内新风处理段的入口处的新风在较近水平距离情况下不会因为风力影响而产生交叉，保证新风不会被排风污染；
冬季加热工况时，通过空气热管与室外新风进行热交换以回收室内排风中的热量；通过四通阀进行切换管路内制冷剂流向，使得表冷器切换为冷凝器、风冷冷凝器切换为蒸发器，从而实现冬季工况对室外新风进行加热处理；制冷剂通过单向阀的管路直接流入蒸发器；
当空气热管、表冷器和热回收再热器工作时，其对应的第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀关闭；当空气热管、表冷器和热回收再热器不工作时(如过渡季节)，通过电控系统开启第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀，以减少系统阻力。
同现有技术相比，本发明的突出效果在于：
(1)本发明的系统将系统之外的其余各处产生的空调冷凝水收集并储存起来，通过在特定的时段雾化冷凝水降低排风温度，提高了排风与新风的换热效率；在夏季利用空调排风和特定的时段的雾化冷凝水降低风冷冷凝器的冷却温度，提高了制冷系统的效率，节省了运行费用；在冬季利用空调排风提高风冷冷凝器的蒸发温度，提高了制热系统的效率，节省了运行费用，降低了化霜频率，提高了舒适度；当新风相对湿度过高影响到室内舒适度时可通过调节热回收再热器的加热量对新风进行加热以提高相对湿度，提高了室内舒适度。
(2)本发明的能量综合回收利用型空气处理系统可有效回收空调排风的能量，在保证室内卫生条件下节省了系统运行费用，提高了空调房间舒适度，且热回收系统简单；
(3)本发明充分利用冷凝水的低温和气化潜热，提高了空调制冷系统的制冷效率，节省了运行费用；
(4)空调冷凝水的硬度低、无杂质，施喷于换热器表面后不结垢，不腐蚀，降低了维护成本；
(5)该系统不消耗新鲜水，大大节约了水资源。
下面结合具体实施例对本发明的能量综合回收利用型空气处理系统及工作方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的能量综合回收利用型空气处理系统的示意图。
其中，1-冷凝水储罐；2-输送水泵；3-雾化水箱；4-雾化水泵；5-新风过滤器；6-送风机；7-空气热管；8-第一旁通阀；9-表冷器；10-滴水盘；11-第二旁通阀；12-热回收再热器；13-第三旁通阀；14-第一节流阀；15-第二节流阀；16-单向阀；17-排风过滤器；18-第一雾化喷头；19-第四旁通阀；20-排风机；21-第二雾化喷头；22-第三雾化喷头；23-四通阀；24-风冷冷凝器；25-电控系统；26-压缩机。
具体实施方式
如图1所示，一种能量综合回收利用型空气处理系统，包括并列设置的室外新风处理段和室内排风处理段，所述室外新风处理段中设有新风过滤器5，室内排风处理段中设有排风过滤器17，所述新风过滤器5和排风过滤器17的后方设有空气热管7；
位于室外新风处理段的空气热管7的后方设有表冷器9，表冷器9的后方设有热回收再热器12；
位于室内排风处理段的空气热管7的后方设有排风机20；排风机20的后方设有风冷冷凝器24，所述风冷冷凝器24包括两组接口，其中一组接口与四通阀23的一个接口相连，另一组接口通过并联的两个管路分别与第一节流阀14和单向阀16相连；所述四通阀23的其余三个接口分别与压缩机26的进口、压缩机26的出口、表冷器9在制冷状态下制冷剂的进口相连；
表冷器9在制冷状态下制冷剂的出口与第二节流阀15相连，第二节流阀15通过并联的两个管路分别与热回收再热器12的制冷剂出口、单向阀16相连；热回收再热器12的制冷剂进口与第一节流阀14相连；
新风过滤器5和空气热管7之间设有送风机6；
系统还包括冷凝水储罐1，所述冷凝水储罐1通过输送水泵2与雾化水箱3相连，所述雾化水箱3通过雾化水泵4与雾化喷头相连。
室外新风通过所述室外新风处理段的入口流入，通过出口送至室内；室内排风通过所述室内排风处理段的入口流入，与室外空气混合后通过风冷冷凝器24的风扇排出；所述室外新风处理段的入口的后方为新风过滤器5；所述室内排风处理段的后方为排风过滤器17。
表冷器9的下方设有滴水盘10，所述滴水盘10与冷凝水储罐1相连。
雾化喷头包括第一雾化喷头18、第二雾化喷头21和第三雾化喷头22，所述第一雾化喷头18位于排风过滤器17和空气热管7之间，所述第二雾化喷头21位于排风机20和风冷冷凝器24之间，所述第三雾化喷头22位于风冷冷凝器24的室外空气入口处。
位于室外新风处理段的空气热管7的一侧设有第一旁通阀8，表冷器9的一侧设有第二旁通阀11，热回收再热器的一侧设有第三旁通阀13，位于室内排风处理段的空气热管7的一侧设有第四旁通阀19。
来自能量综合回收利用型空气处理系统和其他空调机组的冷凝水流入冷凝水储罐1，经过输送水泵2，再分别与雾化水箱3和其他空调机组的冷凝水入口相连。
输送水泵2、雾化水泵4、送风机6、排风机20、风冷冷凝器24、第一旁通阀8、第二旁通阀11、第三旁通阀13、第四旁通阀19、第一节流阀14、第二节流阀15均通过电控系统25控制。
制冷工况下，制冷剂流向为：风冷冷凝器24→第一节流阀14→热回收再热器12→第二节流阀15→表冷器9→四通阀23→风冷冷凝器24。
加热工况下，制冷剂流向为：风冷冷凝器24→四通阀23→表冷器9→第二节流阀15→单向阀16→风冷冷凝器24。
该能量综合回收利用型空气处理系统的工作方法为：收集空调机组的冷凝水，并在特定的时段雾化后冷却室内排风，并通过空气热管与室外新风进行换热；
经过换热的室内排风以及室外空气分别与经过雾化的冷凝水混合后进入风冷冷凝器；当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，可通过开启热回收再热器，回收冷凝热的同时，对室外新风进行加热以提高相对湿度，保证室内舒适度。
具体包括以下步骤：
将通过滴水盘收集表冷器产生的冷凝水以及其他空调机组产生的冷凝水储存在冷凝水储罐中，并通过输送水泵送至雾化水箱和其他空调机组的各个用水点处缓冲储存；
根据冷凝水储罐的液位情况，在气温较热的时段或电价较高的时段，由电控系统自动控制，通过雾化水泵加压，第一雾化喷头进行喷雾，用于冷却室内排风，降低室内排风的温度；冷却后的室内排风通过空气热管与室外新风进行热交换以回收排风中的冷量；第二雾化喷头和第三雾化喷头进行喷雾，经过换热的室内排风以及室外空气分别与水雾混合后进入风冷冷凝器，通过使用比室外环境温度低的混合风和水雾对高温气态空调制冷剂进行冷凝以提高冷凝效率；
送风机设置在空气热管之前，排风机设置在空气热管之后，室外新风处理段相对于室内排风处理段形成正压，防止排风渗透污染新风；
当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，由电控系统调节风冷冷凝器出口的制冷剂温度，使更高温度的液态制冷剂进入热回收再热器对室外新风进行加热以提高室外新风的相对湿度，由电控系统自动调节第一节流阀的开度控制热回收再热器的加热量，从而维持室内的舒适度；
通过风冷冷凝器的风扇产生的向上气流以及经过风冷冷凝器后的较高空气温度，使得室内排风处理段排出的排风与室内新风处理段的入口处的新风在较近水平距离情况下不会因为风力影响而产生交叉，保证新风不会被排风污染；
冬季加热工况时，通过空气热管与室外新风进行热交换以回收室内排风中的热量；通过四通阀进行切换管路内制冷剂流向，使得表冷器切换为冷凝器、风冷冷凝器切换为蒸发器，从而实现冬季工况对室外新风进行加热处理；制冷剂通过单向阀的管路直接流入蒸发器；
当空气热管、表冷器和热回收再热器工作时，其对应的第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀关闭；当空气热管、表冷器和热回收再热器不工作时，通过电控系统开启第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀，以减少系统阻力。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：包括并列设置的室外新风处理段和室内排风处理段，所述室外新风处理段中设有新风过滤器(5)，室内排风处理段中设有排风过滤器(17)，所述新风过滤器(5)和排风过滤器(17)的后方设有空气热管(7)；
位于室外新风处理段的空气热管(7)的后方设有表冷器(9)，表冷器(9)的后方设有热回收再热器(12)；
位于室内排风处理段的空气热管(7)的后方设有排风机(20)；排风机(20)的后方设有风冷冷凝器(24)，所述风冷冷凝器(24)包括两组接口，其中一组接口与四通阀(23)的一个接口相连，另一组接口通过并联的两个管路分别与第一节流阀(14)和单向阀(16)相连；所述四通阀(23)的其余三个接口分别与压缩机(26)的进口、压缩机(26)的出口、表冷器(9)在制冷状态下制冷剂的进口相连；
表冷器(9)在制冷状态下制冷剂的出口与第二节流阀(15)相连，第二节流阀(15)通过并联的两个管路分别与热回收再热器(12)的制冷剂出口、单向阀(16)相连；热回收再热器(12)的制冷剂进口与第一节流阀(14)相连；
还包括冷凝水储罐(1)，所述冷凝水储罐(1)通过输送水泵(2)与雾化水箱(3)相连，所述雾化水箱(3)通过雾化水泵(4)与雾化喷头相连。
2.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：室外新风通过所述室外新风处理段的入口流入，通过出口送至室内；室内排风通过所述室内排风处理段的入口流入，与室外空气混合后通过风冷冷凝器(24)的风扇排出；所述室外新风处理段的入口的后方为新风过滤器(5)；所述室内排风处理段的后方为排风过滤器(17)。
3.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：所述表冷器(9)的下方设有滴水盘(10)，所述滴水盘(10)与冷凝水储罐(1)相连。
4.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：所述雾化喷头包括第一雾化喷头(18)、第二雾化喷头(21)和第三雾化喷头(22)，所述第一雾化喷头(18)位于排风过滤器(17)和空气热管(7)之间，所述第二雾化喷头(21)位于排风机(20)和风冷冷凝器(24)之间，所述第三雾化喷头(22)位于风冷冷凝器(24)的室外空气入口处。
5.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：所述新风过滤器(5)和空气热管(7)之间设有送风机(6)。
6.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：位于室外新风处理段的空气热管(7)的一侧设有第一旁通阀(8)，表冷器(9)的一侧设有第二旁通阀(11)，热回收再热器的一侧设有第三旁通阀(13)，位于室内排风处理段的空气热管(7)的一侧设有第四旁通阀(19)。
7.根据权利要求1所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：来自所述能量综合回收利用型空气处理系统和其他空调机组的冷凝水流入冷凝水储罐(1)，经过输送水泵(2)，再分别与雾化水箱(3)和其他空调机组的冷凝水入口相连；所述其他空调机组是指所述能量综合回收利用型空气处理系统之外的空调机组。
8.权利要求1-7任一所述的能量综合回收利用型空气处理系统，其特征在于：输送水泵(2)、雾化水泵(4)、送风机(6)、排风机(20)、风冷冷凝器(24)、第一旁通阀(8)、第二旁通阀(11)、第三旁通阀(13)、第四旁通阀(19)、第一节流阀(14)、第二节流阀(15)均通过电控系统(25)控制。
9.权利要求1-8任一所述的能量综合回收利用型空气处理系统的工作方法，其特征在于：收集空调机组的冷凝水，并在特定的时段雾化后冷却室内排风，并通过空气热管与室外新风进行换热；
经过换热的室内排风以及室外空气分别与经过雾化的冷凝水混合后进入风冷冷凝器；当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，可通过开启热回收再热器，回收冷凝热的同时，对室外新风进行加热以提高相对湿度，保证室内舒适度。
10.根据权利要求9所述的能量综合回收利用型空气处理系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将通过滴水盘收集表冷器产生的冷凝水以及其他空调机组产生的冷凝水储存在冷凝水储罐中，并通过输送水泵送至雾化水箱和其他空调机组的各个用水点处缓冲储存；
根据冷凝水储罐的液位情况，在气温较热的时段或电价较高的时段，由电控系统自动控制，通过雾化水泵加压，第一雾化喷头进行喷雾，用于冷却室内排风，降低室内排风的温度；冷却后的室内排风通过空气热管与室外新风进行热交换以回收排风中的冷量；第二雾化喷头和第三雾化喷头进行喷雾，经过换热的室内排风以及室外空气分别与水雾混合后进入风冷冷凝器，通过使用比室外环境温度低的混合风和水雾对高温气态空调制冷剂进行冷凝以提高冷凝效率；
送风机设置在空气热管之前，排风机设置在空气热管之后，室外新风处理段相对于室内排风处理段形成正压，防止排风渗透污染新风；
当室外新风相对湿度过高影响到室内舒适度时，由电控系统调节风冷冷凝器出口的制冷剂温度，使更高温度的液态制冷剂进入热回收再热器对室外新风进行加热以提高室外新风的相对湿度，由电控系统自动调节第一节流阀的开度控制热回收再热器的加热量，从而维持室内的舒适度；
通过风冷冷凝器的风扇产生的向上气流以及经过风冷冷凝器后的较高空气温度，使得室内排风处理段排出的排风与室内新风处理段的入口处的新风在较近水平距离情况下不会因为风力影响而产生交叉，保证新风不会被排风污染；
冬季加热工况时，通过空气热管与室外新风进行热交换以回收室内排风中的热量；通过四通阀进行切换管路内制冷剂流向，使得表冷器切换为冷凝器、风冷冷凝器切换为蒸发器，从而实现冬季工况对室外新风进行加热处理；制冷剂通过单向阀的管路直接流入蒸发器；
当空气热管、表冷器和热回收再热器工作时，其对应的第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀关闭；当空气热管、表冷器和热回收再热器不工作时，通过电控系统开启第一旁通阀、第二旁通阀、第三旁通阀和第四旁通阀，以减少系统阻力。
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