CN115218310A - 一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统 - Google Patents

一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,包括:双蒸发热泵机组模块,包括第一环路和第二环路,第一环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机、第一四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第一膨胀阀以及低温管翅式换热器,第二环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机、第二四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第二膨胀阀以及高温板式换热器;空调末端模块,包括新风处理单元、辐射末端、第一供回水环路以及第二供回水环路。在本发明中,双蒸发热泵机组模块能够同时为空调末端模块提供两种温度的冷热源,同时该空调系统具有夏季低温高湿、夏季标准、夏季高温高湿、过渡季标准、过渡季除湿、冬季供暖六种运行模式。

Description

一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体涉及一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统。
背景技术
目前常规空调系统通常对于室内温湿度进行耦合控制,系统设计过程中认为室内热湿比固定,但实际建筑中的热湿比是动态变化的,因此会导致实际室内温湿度、室内环境舒适性不佳等问题。研究表明,温湿度分开控制的空调系统能有效解决常规空调系统热湿联合处理所带来的问题。而在众多温湿度分开控制空调系统中,辐射+新风的系统组合方式在中小型居住建筑中具有良好的适用性。与以对流换热方式为主的传统空调方式相比,以辐射换热为主的辐射+新风空调系统,可以有效增加空调空间的温度分布均匀性,并减少吹风感和送风噪声,从而大大提高空调空间的舒适性。
在辐射+独立新风系统中,为实现温湿度独立控制,辐射部分承担对室内温度控制的主要责任,独立新风部分承担对室内湿度控制的全部责任以及辅助控温的责任。这种能实现温湿分控的末端形式具有节能、室内环境舒适度高等优点。要实现温湿度独立控制,相应的冷/热源是必不可少的。出于实现温湿分控和防止夏季辐射末端结露的需要,夏/冬季辐射部分和独立新风部分各自需要的冷/热源温差均较大,而现有用于空调系统的热泵机组大多只能提供单一温度的冷/热源,因此目前以辐射+独立新风为末端形式的温湿度分开控制的空调系统中,用以给辐射部分提供冷热量的冷/热源和用以给新风部分提供冷热量的冷/热源往往均是分别设置的。因此为满足全年制冷供暖的需要,冷/热源部分通常至少需要两种制取不同温度冷/热源的热泵机组。冷/热源分别设置的方案不可避免的会导致初投资高、运行能耗高等问题。另一种解决方案是用单一冷源,为新风机组提供低温冷冻水的同时,将低温冷冻水供水通过混水方式提高温度,再作为辐射末端的高温冷冻水供水,但此种做法将大大降低系统的能效,并不经济。
而目前一种基于单机双蒸发温度的热泵机组能同时提供两种温度的冷/热源,它能够为辐射部分制取高温冷水/热水,同时为新风处理部分制取低温冷媒/热媒。若把这种双蒸发温度的热泵机组作为以辐射+独立新风为末端形式的温湿度分开控制的空调系统的冷/热源,就能有效避免上述冷/热源分别设置或采用单一冷源再混水方式带来的问题。
另外,以辐射+独立新风为末端形式的温湿分控系统中用以处理独立新风部分的冷/热源介质通常是高温冷水或热水,相比于用直膨式机组盘管直接处理新风的方案存在以下两点不足:第一,由于冷剂和水两种介质间的中间换热环节不可避免地会导致部分冷量的损失和系统输配能耗的增加;第二,用高温冷水或热水来处理新风部分,除湿能力相对较弱,系统适应不同温湿度处理要求的能力也相对较弱,具有局限性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统。
本发明提供了一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,具有这样的特征,包括:双蒸发热泵机组模块,包括第一环路和第二环路,第一环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机、第一四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第一膨胀阀以及低温管翅式换热器,第二环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机、第二四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第二膨胀阀以及高温板式换热器;以及空调末端模块,包括新风处理单元、辐射末端、第一供回水环路以及第二供回水环路,新风处理单元包括空调箱和位于空调箱内并沿新风流动方向设置的预冷/热器、低温管翅式换热器、风阀、再热器以及新风送风机,第一供回水环路包括依次连接形成循环的高温板式换热器、调节阀以及预冷/热器,第一供回水环路用于向预冷/热器供给高温冷水或热水,第二供回水环路包括依次连接形成循环的高温板式换热器、电动三通调节阀、分水器以及集水器,第二供回水环路与辐射末端连接,并用于向辐射末端供给高温冷水或热水;其中,第一环路与第二环路均还包括与管翅式冷凝器并联的再热器。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征,还包括:温湿感应单元,温湿感应单元用于感应空气中的温度和湿度,温湿感应单元包括设于空调箱进风口的进口温湿度传感器和设于空调箱出风口的出口温湿度传感器。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征,还包括:调温控制单元,调温控制单元包括与电动三通调节阀连接的控制器和与控制器连接并设于第二供回水环路上的供水温度传感器、供水质量流量传感器、回水温度传感器,以及设置在末端房间的房间温湿度传感器。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征,还包括:控制模块,控制模块用于控制第一环路、第二环路、新风处理单元、辐射末端,第一供回水环路、第二供回水环路、温湿感应单元以及调温控制单元运行。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统具有夏季标准模式,该模式下第一环路、第二环路、新风处理单元、第一供回水环路以及第二供回水环路均正常运行,该模式下第一环路中制冷剂的流动路径为沿双吸气压缩机、第一四通换向阀、管翅式冷凝器、再热器、储液器、第一膨胀阀、低温管翅式换热器的顺序循环,该模式下第二环路中制冷剂的流动路径为沿双吸气压缩机、第二四通换向阀、管翅式冷凝器、再热器、储液器、第二膨胀阀、高温板式换热器的顺序循环,其中,第一环路与第二环路中的制冷剂分别流经第一四通换向阀和第二四通换向阀后合流,合流后会再分流流向管翅式冷凝器和再热器。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统还具有夏季低温高湿模式,该模式下第一环路、第二环路以及第二供回水环路均正常运行,第一供回水环路停止运行,新风处理单元中的预冷/热器停止运行、风阀关闭,其余部件正常运行,其中,该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式中的制冷剂的流动路径相同。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统还具有夏季高温高湿模式,该模式下第一环路、第二环路、第一供回水环路以及第二供回水环路均正常运行,新风处理单元中风阀关闭,其余部件正常运行,其中,该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式中的制冷剂的流动路径相同。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统还具有过渡季标准模式,该模式下第一环路、第二环路、第一供回水环路以及第二供回水环路均停止运行,新风处理单元中预冷/热器、低温管翅式换热器、再热器均停止运行,其余部件正常运行。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统还具有过渡季除湿模式,该模式下第一供回水环路与第二供回水环路停止运行,第一环路、第二环路以及新风处理单元共有的再热器停止运行,第一环路中的其余部件正常运行,第二环路中的第二四通换向阀、第二膨胀阀关闭,高温板式换热器停止运行,其余部件正常运行,新风处理单元中预冷/热器停止运行,其余部件正常运行。
在本发明提供的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中,还能够具有这样的特征:温湿分控多工况空调系统还具有冬季供暖模式,该模式下第一供回水环路与第二供回水环路正常运行,第一环路、第二环路以及新风处理单元共有的再热器停止运行,第一环路中的其余部件正常运行,第二环路中的其余部件正常运行,新风处理单元中的风阀关闭,其余部件正常运行,其中,该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式下制冷剂的流动路径相反。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,因为辐射末端通过与第二环路以及第二供回水环路配合,能够对室内的温度进行调节,以及新风处理单元通过与第一环路以及第一供回水环路配合,能够对室内的湿度进行调节并能够辅助辐射末端对室内的温度进行调节,所以本温湿分控多工况空调系统能够分别对室内的湿度和温度进行调节,从而能够有效增加空调空间温度分布的均匀性,并减少了吹风感和送风噪声,从而大大提高了空调空间的舒适性。并因为双蒸发热泵机组模块能够同时提供两种温度的冷/热源,所以能同时为空调末端模块中辐射末端和新风处理单元俩部分提供对应温度的冷/热源,从而避免了通常以辐射末端和新风处理单元为末端的形式中,由分别设置冷/热源所带来的初投资高、运行能耗及费用高或采用单一冷/热源再混水方式带来的不经济等问题。又因为新风处理单元中通过同时并分开使用高温冷水或热水和制冷剂对室内的湿度进行调节,所以本温湿分控多工况空调系统能够避免部分冷量的损失和输配能耗的增加,从而提高了除湿能力,以及提高了适应不同温湿度处理要求的能力。另外,又因为本发明依附于双蒸发热泵机组模块,通过低温管翅式换热器对新风进行冷却除湿,使得本温湿分控多工况空调系统相较于常规通过直膨式机组来处理新风的空调系统,能够提升制取同冷量下的系统能效。相比于用冷冻水处理新风,能够减少冷量输配和中间介质间换热的能耗损失,同时还能够进一步提升制取同冷量下的系统能效。此外,夏季利用双蒸发温度热泵机组中的低温管翅式换热器对新风进行冷却除湿,省去中间的换热介质,从而通过较低的蒸发温度可以得到较低的盘管表面温度,从而达到更大的除湿量与除湿能力。
附图说明
图1是本发明中基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统在夏季标准模式下的示意图;
图2是本发明中基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统在冬季供暖模式下的示意图。
1、双吸气压缩机;2、第一四通换向阀;3、管翅式冷凝器;4、储液器;5、第一球阀;6、第一膨胀阀;7、低温管翅式换热器;8、第二四通换向阀;9、第二球阀;10、第二膨胀阀;11、高温板式换热器;12、预冷/热器;13、风阀;14、再热器;15、新风送风机;16、调节阀;17、第一截止阀;18、第二截止阀;19、电动三通调节阀;20、分水器;21、集水器;22、第三截止阀;23、第四截止阀;24、进口温湿度传感器;25、出口温湿度传感器;26、控制器;27、供水温度传感器;28、供水质量流量传感器;29、回水温度传感器;30、冷凝风机;31、视液镜;32、干燥过滤器;33、电动三通换向阀;34、第五截止阀;35、第三球阀;36、空调箱;A、第一四通换向阀的第一接口;B、第一四通换向阀的第二接口;C、第一四通换向阀的第三接口;D、第一四通换向阀的第四接口;E、第二四通换向阀的第一接口;F、第二四通换向阀的第二接口;G、第二四通换向阀的第三接口;H、第二四通换向阀的第四接口;I、双吸气压缩机的排气口;J、双吸气压缩机的第一吸气口;K、双吸气压缩机的第二吸气口;L、房间温湿度传感器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
实施例
图1是本发明中基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统在夏季标准模式下的示意图,图2是本发明中基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统在冬季供暖模式下的示意图。
如图1和图2所示,本实施例提供了一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,包括双蒸发热泵机组模块和空调末端模块。其中双蒸发热泵机组模块包括第一环路和第二环路。空调末端模块包括新风处理单元、辐射末端、第一供回水环路以及第二供回水环路。
第一环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机1、第一四通换向阀2、管翅式冷凝器3、储液器4、第一膨胀阀6、低温管翅式换热器7。在本实施例中,第一环路还包括设于储液器4与第一膨胀阀6之间的第一球阀5以及设于管翅式冷凝器3的四周用于帮助管翅式冷凝器3进行散热的冷凝风机30。其中,双吸气压缩机1具有排气口、第一吸气口以及第二吸气口,第一四通换向阀2具有第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口。
第二环路包括与第一环路共有的双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3、储液器4、再热器14、第三截止阀22以及第四截止阀23之外,还包括第二四通换向阀8、第二球阀9、第二膨胀阀10以及高温板式换热器11。在本实施例中,第二环路上在双吸气压缩机1与第二四通换向阀8之间设有第五截止阀34以及在高温板式换热器11与第二四通换向阀8之间设有第三球阀35。其中,第二四通换向阀8具有第一接口、第二接口、第三接口以及第四接口。
在本实施例中,第一环路与第二环路均还包括通过电动三通换向阀33与管翅式冷凝器3并联的再热器14以及分别设于再热器14的开口端与进口端上的第三截止阀22和第四截止阀23。另外,第一环路与第二环路上还设有共有的用于对环路内的制冷剂进行观察的视液镜31以及能够实现过滤杂质作用的干燥过滤器32。
新风处理单元包括与第一环路共有的低温管翅式换热器7,以及与第一环路和第二环路共有的再热器14之外,还包括空调箱36和位于空调箱36内并沿新风流动方向设置的预冷/热器12、风阀13以及新风送风机15。在本实施例中,风阀13设置在低温管翅式换热器7与空调箱36的箱壁之间,使得未经低温管翅式换热器7处理的新风能够从风阀13流出,从而风阀13能够配合低温管翅式换热器7对流经新风的温湿度进行调节。
第一供回水环路包括与第二环路共有的高温板式换热器11,以及与新风处理单元共有的预冷/热器12之外,还包括调节阀16、第一截止阀17以及第二截止阀18。当第一供回水环路运行时,第一供回水环路中的高温冷水或热水进入预冷/热器12后,能够使预冷/热器12对从空调箱36进口进入的新风进行预热或预冷,从而使预冷/热器12能够辅助低温管翅式换热器7对新风进行热湿处理。
第二供回水环路包括与第二环路共有的高温板式换热器11之外,还包括电动三通调节阀19、分水器20以及集水器21。在本实施例中,辐射末端可根据实际工程需求选择多种形式,如辐射板、围护结构毛细管等都适用。当第二供回水环路运行时,分水器20能够将第二供回水环路中的高温冷水或热水输送到辐射末端中,从而使辐射末端能够对室内的温度进行调节,然后辐射末端内的高温冷水或热水再通过集水器21回流到高温板式换热器11中,形成循环。
如图1和图2所示,本实施例提供了一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统还包括:控制模块,用于控制第一环路、第二环路、新风处理单元、辐射末端、第一供回水环路、第二供回水环路、温湿感应单元以及调温控制单元运行。在本实施例中,温湿感应单元用于感应空气中的温度和湿度,温湿感应单元包括设于空调箱36进风口的进口温湿度传感器24和设于空调箱36出风口的出口温湿度传感器25。工作时,进口温湿度传感器24与出口温湿度传感器25能够对空气的湿度和温度进行感应并将感应结果传输给控制模块,其中,进口温湿度传感器24连续检测6小时内的空调箱36进口新风的温湿度,然后系统自控部分或运维人员根据检测到的6小时内温湿度平均值判断室外气象参数工况,所以控制模块能够根据室外气象参数的情况将本温湿分控多工况空调系统调节到夏季标准、夏季低温高湿、夏季高温高湿、过渡季标准、过渡季除湿、冬季供暖运行模式,以满足不同室外气象参数情况对本温湿分控多工况空调系统的温湿处理能力的要求。其中,设于空调箱36出风口的出口温湿度传感器25能够判断送风空气状态是否满足空调房间对送风状态的要求,从而判断是否需要对系统进行相应的调节。
在本实施例中,调温控制单元包括与电动三通调节阀19连接的控制器26和与控制器26连接并设于第二供回水环路上的供水温度传感器27、供水质量流量传感器28、回水温度传感器29以及设置在末端的房间温湿度传感器(图中未示出)。工作时,控制器根据房间温度传感器、供水温度传感器27、供水质量流量传感器28以及回水温度传感器29的监测信号,能够判断出供给辐射末端高温冷水或热水的冷热量是否满足末端房间的控温需要,并根据供水温度是否不低于建筑所有房间的空气露点温度来判断能否满足辐射末端的防结露需要。若此时供给辐射末端的高温冷水或热水的冷热量不能满足末端房间的控温及辐射末端的防结露需要时,控制器26控制电动三通调节阀19调整自身开度,以调节供给辐射末端高温冷水或热水的供水温度,从而满足末端房间的控温需要及辐射末端壁面上的防结露需要。例如:当夏季房间温度过高时,控制器26控制电动三通调节阀19使旁通水量降低,使得供给末端辐射部分的水温降低,并保证供水温度高于建筑内所有房间的空气露点温度。当夏季温度过低时,控制器26控制电动三通调节阀19使旁通水量增加,使得供给辐射末端的水温升高,并保证供水温度高于建筑内所有房间的空气露点温度。
当本温湿分控多工况空调系统运行夏季标准模式时,第一环路、第二环路、新风处理单元、第一供回水环路以及第二供回水环路均正常运行。在本实施例中,该模式下双吸气压缩机1的排气口与第一四通换向阀2的第一接口连通,并通过第五截止阀34与第二四通换向阀8的第一接口连通、双吸气压缩机1的第一吸气口与第一四通换向阀2的第三接口连通、双吸气压缩机1的第二吸气口与第二四通换向阀8的第三接口连通。第一四通换向阀2的第一接口和第一四通换向阀2的第二接口接通、第一四通换向阀2的第二接口与管翅式冷凝器3连通、第一四通换向阀2的第三接口和第一四通换向阀2的第四接口接通、第一四通换向阀2的第四接口与低温管翅式换热器7连通。第二四通换向阀8的第一接口和第二四通换向阀8的第二接口接通、第二四通换向阀8的第二接口与管翅式冷凝器3连通、第二四通换向阀8的第三接口和第二四通换向阀8的第四接口接通、第二四通换向阀8的第四接口通过第三球阀35与高温板式换热器11连通。第一球阀5、第一膨胀阀6、第二球阀9、第二膨胀阀10、第三截止阀22、第四截止阀23、电动三通换向阀33、第五截止阀34、第三球阀35均开启。双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3、低温管翅式换热器7、高温板式换热器11、再热器14均工作。其中,双吸气压缩机1中高频率运行。该模式下第一环路中制冷剂的流动路径为沿双吸气压缩机1、第一四通换向阀2、管翅式冷凝器3、再热器14、储液器4、第一球阀5、第一膨胀阀6、低温管翅式换热器7的顺序循环,该模式下第二环路中制冷剂的流动路径为沿双吸气压缩机1、第五截止阀34、第二四通换向阀8、管翅式冷凝器3、再热器14、储液器4、第二球阀9、第二膨胀阀10、高温板式换热器11以及第三球阀35的顺序循环,其中,第一环路与第二环路中的制冷剂分别流经第一四通换向阀2和第二四通换向阀8后合流,合流后再经电动三通换向阀33分流流向管翅式冷凝器3和再热器14。
进一步地,该模式下第一供回水环路以及第二供回水环路中的调节阀16、第一截止阀18、第二截止阀19以及电动三通调节阀19均开启,预冷/热器12、分水器20、集水器21均工作。新风处理单元中的低温管翅式换热器7、预冷/热器12、风阀13开度为0~50%、再热器14、新风送风机15均工作。风阀13开度可在0~50%范围内调整,以配合低温管翅式换热器7调节流经新风的温湿度。其中,该模式下预冷/热器12对从空调箱36进口进入的新风进行预冷。新风在进入空调箱36后,随即流经预冷/热器12,经预冷/热器12预冷后流向低温管翅式换热器7和风阀13,一部分新风经低温管翅式换热器7降温除湿后同另一部分经过风阀13的新风混合。新风在混合后流向再热器14,经再热器14加热后流向新风送风机15,通过新风送风机15被送入到室内。
进一步地,该模式下可根据空调箱36的出风含湿量调节双吸气压缩机1的频率,从而调节双蒸发热泵机组模块内的制冷剂流量,进而调节本温湿分控多工况空调系统输出用以承担末端房间负荷的冷量。可根据空调箱36出风的含湿量调节第一膨胀阀6的开度,从而调节进入低温管翅式换热器7的制冷剂流量比例,进而调节低温管翅式换热器7对新风的降温除湿能力。可根据双吸气压缩机1的吸气过热度调节第二膨胀阀10的开度,从而调节进入高温板式换热器11的制冷剂流量比例,进而调节高温板式换热器11制取高温冷水的能力。
当本温湿分控多工况空调系统运行夏季低温高湿模式时,第一环路、第二环路以及第二供回水环路均正常运行,第一供回水环路停止运行,新风处理单元中的部分部件正常运行。在本实施例中,该模式下双吸气压缩机1、第一四通换向阀2以及第二四通换向阀8的连通情况与夏季标准模式下的连通情况相同。第一球阀5、第一膨胀阀6、第二球阀9、第二膨胀阀10、第三截止阀22、第四截止阀23、电动三通换向阀33、第五截止阀34、第三球阀35均开启。双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3、低温管翅式换热器7、高温板式换热器11、再热器14均工作。其中,双吸气压缩机34中低频率运行。该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式中的制冷剂的流动路径相同。
进一步地,该模式下第一供回水环路以及第二供回水环路中的调节阀16、第一截止阀17、第二截止阀18均关闭、电动三通调节阀19开启,分水器17、集水器18均工作,预冷/热器12关闭。新风处理单元中的低温管翅式换热器7、再热器14、新风送风机15均工作,预冷/热器12关闭,风阀13全关;新风在进入空调箱36后,随即流经非工作状态的预冷/热器12,经预冷/热器12后流向低温管翅式换热器7和风阀13,全部新风经低温管翅式换热器7降温除湿后流向再热器14,经再热器14加热后流向新风送风机15,通过新风送风机15被送入到室内。
进一步地,该模式下可根据空调箱36的出风含湿量调节双吸气压缩机1的频率,从而调节双蒸发热泵机组模块内的制冷剂流量,进而调节本温湿分控多工况空调系统输出用以承担末端房间负荷的冷量。可根据空调箱36出风的含湿量调节第一膨胀阀6的开度,从而调节进入低温管翅式换热器7的制冷剂流量比例,进而调节低温管翅式换热器7对新风的降温除湿能力。可根据双吸气压缩机1的吸气过热度调节第二膨胀阀10的开度,从而调节进入高温板式换热器11的制冷剂流量比例,进而调节高温板式换热器11承担处理辐射末端显热负荷的能力。
当本温湿分控多工况空调系统运行夏季高温高湿模式时,第一环路、第二环路、第一供回水环路以及第二供回水环路均正常运行,新风处理单元中的部分部件正常运行。在本实施例中,该模式下双吸气压缩机1、第一四通换向阀2以及第二四通换向阀的连通情况与夏季标准模式下的连通情况相同。第一球阀5、第一膨胀阀6、第二球阀9、第二膨胀阀10、第三截止阀22、第四截止阀23、电动三通换向阀33、第五截止阀34、第三球阀35均开启。双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3、低温管翅式换热器7、高温板式换热器11、再热器14均工作。其中,双吸气压缩机34高频率运行。该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式中的制冷剂的流动路径相同。
进一步地,该模式下第一供回水环路以及第二供回水环路中的调节阀16、第一截止阀17、第二截止阀18、电动三通调节阀19均开启,预冷/热器12、分水器17以及集水器18均工作。新风处理单元中的低温管翅式换热器7、预冷/热器12、再热器14以及新风送风机15均工作,风阀13全关。其中,该模式下预冷/热器12对从空调箱36进口进入的新风进行预冷。新风在进入空调箱36后,随即流经预冷/热器12,经预冷/热器12预冷后流向低温管翅式换热器7和风阀13,全部新风经低温管翅式换热器7降温除湿后流向再热器14,经再热器14加热后流向新风送风机15,通过新风送风机15被送入到室内。
进一步地,该模式下可根据空调箱36的出风含湿量调节双吸气压缩机1的频率,从而调节双蒸发热泵机组模块内的制冷剂流量,进而调节本温湿分控多工况空调系统输出用以承担末端房间负荷的冷量。可根据空调箱36出风的含湿量调节第一膨胀阀6的开度,从而调节进入低温管翅式换热器7的制冷剂流量比例,进而调节低温管翅式换热器7对新风的降温除湿能力。可根据双吸气压缩机1的吸气过热度调节第二膨胀阀10的开度,从而调节进入高温板式换热器11的制冷剂流量比例,进而调节高温板式换热器11制取高温冷水的能力。
当本温湿分控多工况空调系统运行过渡季标准模式时,第一环路、第二环路、第一供回水环路以及第二供回水环路均停止运行,新风处理单元中的部分部件正常运行。在本实施例中,该模式下,第一环路、第二环路、第一供回水环路以及第二供回水环路中所有的阀件和装置均处于关闭或停止工作的状态。新风处理单元中低温管翅式换热器7、预冷/热器12、再热器14停止工作,风阀13全开,新风送风机15工作。该模式下新风未经任何热湿处理便能够直接通过空调箱36被新风送风机15送入室内,本温湿分控多工况空调系统做全新风运行。
当本温湿分控多工况空调系统运行过渡季除湿模式时,第一供回水环路与第二供回水环路停止运行,第一环路与第二环路中的部分部件正常运行,新风处理单元中的部分部件正常运行。在本实施例中,该模式下双吸气压缩机1、第一四通换向阀2以及第二四通换向阀的连通情况与夏季标准模式下的连通情况相同。第一球阀5、第一膨胀阀6以及电动三通换向阀33均开启,第二球阀9、第二膨胀阀10、第三截止阀22、第四截止阀23、第五截止阀34、第三球阀35均关闭。双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3以及低温管翅式换热器7均工作,高温板式换热器11和再热器14停止工作。其中,双吸气压缩机34低频率运行。该模式下制冷剂在第一环路中的流动路径与夏季标准模式中的制冷剂的流动路径相同。
进一步地,该模式下第一供回水环路与第二供回水环路中所有的阀件和装置均处于关闭或停止工作的状态。新风处理单元中的低温管翅式换热器7和新风送风机15工作,预冷/热器12和再热器14停止工作,风阀13开度为0~50%。其中,风阀13开度可在0~50%范围内调整,配合低温管翅式换热器7以调节流经低温管翅式换热器7后新风的温湿度。新风在进入空调箱36后,随即流经非工作状态的预冷/热器12,经预冷/热器12后流向低温管翅式换热器7和风阀13,部分经低温管翅式换热器7降温除湿后的新风与另一部分通过风阀13旁通的新风混合后流向非工作状态的再热器14,最终经新风送风机15送入室内。
进一步地,该模式下可根据空调箱36的出风含湿量在低频范围内调节双吸气压缩机1的频率,以调整双蒸发热泵机组模块内的制冷剂流量,从而调节双蒸发热泵机组模块输出用以承担新风负荷的冷量,该模式下新风负荷主要是湿负荷;可根据空调箱36出风的含湿量调节第一膨胀阀6的开度,从而调节进入低温管翅式换热器7的制冷剂流量比例,进而调节低温管翅式换热器7对新风的降温除湿能力。
当本温湿分控多工况空调系统运行冬季供暖模式时,第一供回水环路与第二供回水环路正常运行,第一环路与第二环路中的的部分部件正常运行,新风处理单元中的部分部件正常运行。在本实施例中,该模式下双吸气压缩机1的排气口与第一四通换向阀2的第一接口连通,并通过第五截止阀34与第二四通换向阀8的第一接口连通、双吸气压缩机1的第一吸气口与第一四通换向阀2的第三接口连通、双吸气压缩机1的第二吸气口与第二四通换向阀8的第三接口连通。第一四通换向阀2的第一接口和第一四通换向阀2的第四接口接通、第一四通换向阀2的第四接口与低温管翅式换热器7连通、第一四通换向阀2的第二接口和第一四通换向阀2的第三接口接通、第一四通换向阀2的第二接口与管翅式冷凝器3连通。第二四通换向阀8的第一接口和第二四通换向阀8的第四接口接通、第二四通换向阀8的第四接口通过第三球阀35与高温板式换热器11连通、第二四通换向阀8的第二接口和第二四通换向阀8的第三接口接通、第二四通换向阀8的第二接口与管翅式冷凝器3连通。第一球阀5、第一膨胀阀6、第二球阀9、第二膨胀阀10、电动三通换向阀33、第五截止阀34以及第三球阀35均开启,第三截止阀22和第四截止阀23关闭。双吸气压缩机1、管翅式冷凝器3、低温管翅式换热器7以及高温板式换热器11均工作,再热器14停止工作。该模式下制冷剂在第一环路和第二环路中的流动路径与夏季标准模式下制冷剂的流动路径相反。
进一步地,该模式下第一供回水环路以及第二供回水环路中的调节阀16、第一截止阀17、第二截止阀18、电动三通调节阀19均开启,预冷/热器12、分水器17以及集水器18均工作。新风处理单元中的低温管翅式换热器7、预冷/热器12以及新风送风机15均工作,再热器14停止工作,风阀13全关。其中,该模式下预冷/热器12对从空调箱36进口进入的新风进行预热。新风在进入空调箱36后,随即流经预冷/热器12,经预冷/热器12预热后流向低温管翅式换热器7和风阀13,全部新风经低温管翅式换热器7加热处理后流向非工作状态的再热器14,经再热器14后流向新风送风机15,通过新风送风机15被送入到室内。
进一步地,该模式下可根据空调箱36的出风温度调节双吸气压缩机1的频率,从而调整双蒸发热泵机组模块的制冷剂流量,进而调节本温湿分控多工况空调系统输出用以承担末端房间负荷的热量。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,因为辐射末端通过与第二环路以及第二供回水环路配合,能够对室内的温度进行调节,以及新风处理单元通过与第一环路以及第一供回水环路配合,能够对室内的湿度进行调节并能够辅助辐射末端对室内的温度进行调节,所以本温湿分控多工况空调系统能够分别对室内的湿度和温度进行调节,从而能够有效增加空调空间温度分布的均匀性,并减少了吹风感和送风噪声,从而大大提高了空调空间的舒适性。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中的双蒸发热泵机组模块能够同时提供两种温度的冷/热源,所以能同时为空调末端模块中辐射末端和新风处理单元俩部分提供对应温度的冷/热源,从而避免了通常以辐射末端和新风处理单元为末端的形式中,由分别设置冷/热源所带来的初投资高、运行能耗及费用高或采用单一冷/热源再混水方式带来的不经济等问题。
进一步地,因为新风处理单元中通过同时并分开使用高温冷水或热水和制冷剂对室内的湿度进行调节,所以本温湿分控多工况空调系统能够避免部分冷量的损失和输配能耗的增加,从而提高了除湿能力,以及提高了适应不同温湿度处理要求的能力。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中的新风处理单元能够通过低温管翅式换热器对新风进行处理,相比于用冷冻水处理新风,能够减少冷量输配和中间介质间换热的能耗损失,同时还能够进一步提升制取同冷量下的系统能效。并且利用低温管翅式换热器对新风进行冷却除湿,能够省去中间的换热介质,从而通过较低的蒸发温度可以得到较低的盘管表面温度,从而达到更大的除湿量与除湿能力。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中的双蒸发热泵机组模块通过低温管翅式换热器对新风进行冷却除湿,使得本温湿分控多工况空调系统相较于常规通过直膨式机组来处理新风的空调系统,能够提升制取同冷量下的系统能效。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中第一供回水环路中的高温冷水或热水进入预冷/热器后,能够使预冷/热器对从空调箱进口进入的新风进行预热或预冷,从而使预冷/热器能够辅助低温管翅式换热器对新风进行热湿处理。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中第二环路中的制冷剂依次循环流经双吸气压缩机、第五截止阀、第二四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第二球阀、第二膨胀阀、高温板式换热器以及第三球阀之后,使得高温板式换热器能够在冬夏季分别制取出高温冷水或热水。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中新风处理单元中的风阀设置在低温管翅式换热器与空调箱的箱壁之间,使得未经低温管翅式换热器处理的新风能够从风阀流出,从而风阀能够配合低温管翅式换热器对流经新风的温湿度进行调节。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中温湿感应单元包括设于空调箱进风口的进口温湿度传感器和设于空调箱出风口的出口温湿度传感器,所以控制模块能够根据室外气象参数的情况将本温湿分控多工况空调系统调节到夏季标准、夏季低温高湿、夏季高温高湿、过渡季标准、过渡季除湿、冬季供暖运行模式,以满足不同室外气象参数情况下对本温湿分控多工况空调系统的温湿处理能力要求,同时能够根据出口温湿度传感器的监测值判断送风状态是否满足室内送风状态要求,进而判断是否需要对该空调系统进行运行调节。
进一步地,因为本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统中调温控制单元包括控制器、供水温度传感器、供水质量流量传感器、回水温度传感器以及房间温度传感器,所以本温湿分控多工况空调系统能够判断供给辐射末端的高温冷水或热水的冷热量是否满足末端房间的控温需要,并同时根据供水温度是否不低于建筑所有房间的空气露点温度来判断能否满足辐射末端的防结露需要。若供给辐射末端的冷热水的冷热量不能满足末端房间的控温及辐射末端的防结露需要时,控制器控制电动三通调节阀调整自身开度,以调节供给辐射末端冷热水的供水温度,从而满足末端房间的控温需要及辐射末端壁面上的防结露需要。
进一步地,本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统具备多种调控手段:第一,夏冬季可分别根据空调箱的出风含湿量、出风温度调节双吸气压缩机的频率,以调整双蒸发热泵机组模块内的制冷剂流量,从而调节双蒸发热泵机组模块输出用以承担空调末端模块负荷的冷量或热量;第二,夏季可根据空调箱出风的含湿量调节第一膨胀阀的开度,从而调节进入低温管翅式换热器的制冷剂流量比例,进而调节低温管翅式换热器对新风的降温除湿能力,特别是除湿能力;第三,夏季可根据双吸气压缩机的吸气过热度调节第二膨胀阀的开度,从而调节进入高温板式换热器的制冷剂流量比例,进而调节高温板式换热器制取高温冷水的能力;第四,夏季可以通过调整调节阀的开度改变供给预冷/热器的冷水量,以调节预冷/热器对新风的预冷能力;第五,可以通过调节分集水器前的电动三通调节阀改变供给辐射末端的冷水或热水的温度,从而满足末端房间的控温需要及夏季辐射末端壁面的防结露需要;第六,夏季可以通过改变电动三通换向阀的分流开度调整制冷剂进入再热器的流量,以调整再热器对新风的加热能力。
进一步地,本基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统在夏季运行模式下利用冷凝热加热冷却除湿后的新风,避免了使用电加热带来冷热抵消的不合理用能情况。
上述实施方式为本发明的优选案例,并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于,包括:
双蒸发热泵机组模块,包括第一环路和第二环路,所述第一环路包括依次连接形成循环的双吸气压缩机、第一四通换向阀、管翅式冷凝器、储液器、第一膨胀阀以及低温管翅式换热器,
所述第二环路包括依次连接形成循环的所述双吸气压缩机、第二四通换向阀、所述管翅式冷凝器、所述储液器、第二膨胀阀以及高温板式换热器;
空调末端模块,包括新风处理单元、辐射末端、第一供回水环路以及第二供回水环路,所述新风处理单元包括空调箱和位于所述空调箱内并沿新风流动方向设置的预冷/热器、所述低温管翅式换热器、风阀、再热器以及新风送风机,
所述第一供回水环路包括依次连接形成循环的所述高温板式换热器、调节阀以及所述预冷/热器,所述第一供回水环路用于向所述预冷/热器供给高温冷水或热水,
所述第二供回水环路包括依次连接形成循环的所述高温板式换热器、电动三通调节阀、分水器以及集水器,所述第二供回水环路与所述辐射末端连接,并用于向所述辐射末端供给高温冷水或热水;
其中,所述第一环路与所述第二环路均还包括与所述管翅式冷凝器并联的所述再热器。
2.根据权利要求1所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于,还包括:温湿感应单元,
所述温湿感应单元用于感应空气中的温度和湿度,所述温湿感应单元包括设于所述空调箱进风口的进口温湿度传感器和设于所述空调箱出风口的出口温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于,还包括:调温控制单元,
所述调温控制单元包括与所述电动三通调节阀连接的控制器和与所述控制器连接并设于所述第二供回水环路上的供水温度传感器、供水质量流量传感器、回水温度传感器,以及设置在末端房间的房间温湿度传感器。
4.根据权利要求1~3任一项所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于,还包括:控制模块,
所述控制模块用于控制所述第一环路、所述第二环路、所述新风处理单元、所述辐射末端,所述第一供回水环路、所述第二供回水环路、所述温湿感应单元以及所述调温控制单元运行。
5.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统具有夏季标准模式,该模式下所述第一环路、所述第二环路、所述新风处理单元、所述第一供回水环路以及所述第二供回水环路均正常运行,
该模式下所述第一环路中制冷剂的流动路径为沿所述双吸气压缩机、所述第一四通换向阀、所述管翅式冷凝器、所述再热器、所述储液器、所述第一膨胀阀、所述低温管翅式换热器的顺序循环,
该模式下所述第二环路中所述制冷剂的流动路径为沿所述双吸气压缩机、所述第二四通换向阀、所述管翅式冷凝器、所述再热器、所述储液器、所述第二膨胀阀、所述高温板式换热器的顺序循环,
其中,所述第一环路与所述第二环路中的所述制冷剂分别流经所述第一四通换向阀和第二四通换向阀后会合流,合流后再分流流向所述管翅式冷凝器和所述再热器。
6.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统还具有夏季低温高湿模式,该模式下所述第一环路、所述第二环路以及所述第二供回水环路均正常运行,所述第一供回水环路停止运行,所述新风处理单元中的所述预冷/热器停止运行、所述风阀关闭,其余部件正常运行,
其中,该模式下所述制冷剂在所述第一环路和所述第二环路中的流动路径与所述夏季标准模式中的所述制冷剂的流动路径相同。
7.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统还具有夏季高温高湿模式,该模式下所述第一环路、所述第二环路、所述第一供回水环路以及所述第二供回水环路均正常运行,所述新风处理单元中所述风阀关闭,其余部件正常运行,
其中,该模式下所述制冷剂在所述第一环路和所述第二环路中的流动路径与所述夏季标准模式中的所述制冷剂的流动路径相同。
8.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统还具有过渡季标准模式,该模式下所述第一环路、所述第二环路、所述第一供回水环路以及所述第二供回水环路均停止运行,所述新风处理单元中所述预冷/热器、所述低温管翅式换热器、所述再热器均停止运行,其余部件正常运行。
9.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统还具有过渡季除湿模式,该模式下所述第一供回水环路与所述第二供回水环路停止运行,所述第一环路、所述第二环路以及所述新风处理单元共有的所述再热器停止运行,
所述第一环路中的其余部件正常运行,所述第二环路中的所述第二四通换向阀、所述第二膨胀阀关闭,所述高温板式换热器停止运行,其余部件正常运行,所述新风处理单元中所述预冷/热器停止运行,其余部件正常运行。
10.根据权利要求4所述的基于单机双蒸发热泵机组的温湿分控多工况空调系统,其特征在于:
所述温湿分控多工况空调系统还具有冬季供暖模式,该模式下所述第一供回水环路与所述第二供回水环路正常运行,
所述第一环路、所述第二环路以及所述新风处理单元共有的所述再热器停止运行,
所述第一环路中的其余部件正常运行,所述第二环路中的其余部件正常运行,所述新风处理单元中的所述风阀关闭,其余部件正常运行,
其中,该模式下所述制冷剂在所述第一环路和所述第二环路中的流动路径与所述夏季标准模式下所述制冷剂的流动路径相反。
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