CN116026029A

CN116026029A - 一种两级热回收净化机组

Info

Publication number: CN116026029A
Application number: CN202310032257.4A
Authority: CN
Inventors: 王当瑞; 王春香; 高刚; 郭江涛; 鲁芬豹
Original assignee: Central South Architectural Design Institute Co Ltd
Current assignee: Central South Architectural Design Institute Co Ltd
Priority date: 2023-01-10
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2023-04-28

Abstract

本发明公开了一种两级热回收净化机组，包括进风机组和排风机组，所述进风机组包括第一壳体，以及沿空气流动方向依次设于第一壳体内部的混风室、第一过滤装置、第一换热器、表冷器、蒸汽加湿器和送风风机；所述混风室设有与外界连通的新风口；所述排风机组包括第二壳体，以及沿空气流动方向依次设于第二壳体内部的排风室、压缩机、第二换热器和排风风机；所述排风室设有排风入口；所述第二壳体设有排风出口；所述压缩机、第一换热器和第二换热器通过管路与膨胀阀连通形成第一循环回路，共同构成热泵系统，换热工质在第一循环回路内流动。本发明的有益效果为：本发明通过排风热泵热回收与四管制风冷热泵的组合，提升了节能效率。

Description

一种两级热回收净化机组

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种两级热回收净化机组。

背景技术

以实验动物用房为例，实验动物用房按照使用环境要求分为普通环境、屏障环境和隔离环境，其中普通环境新风换气系数不小于8次/h，屏障环境和隔离环境新风换气系数不小于15次/h，且屏障环境的净化等级为7级。由于新风量大，新风负荷能耗是动物实验室空调系统能耗的最大部分，最大可占到空调系统能耗的90％。因此，回收排风系统中的热量用于新风预冷或预热是实验动物用房空调系统节能的重要措施。普通环境、屏障环境和隔离环境对室内温湿度均有严格的要求，夏季及过渡季室外新风含湿量大，制冷除湿后需要有再热的过程，现有空调系统同时存在制冷加热的过程，冷热抵消也会引起高能耗。

根据项目调研，目前实验动物用房供冷一般由水冷机组或风冷热泵提供，供热及再热由锅炉提供，加湿由蒸汽锅炉或电加湿提供，未考虑同时供冷供热存在的冷热抵消引起的能耗增加；排风量大且普遍无热回收，有热回收的也仅限于热泵热回收、热管热回收两种显热回收，但实验动物用房的空调特性使普通显热回收大部分时间不能有效使用，甚至还会单来空调能耗增加的反作用。以夏热冬冷地区为例，热泵热回收一年之中可有效利用时间为4642小时，热管热回收可有效利用时间为5618小时，其余时间段使用上述两种热回收是不利的。

实验动物用房空调全年运行，且以新风为主，能耗巨大，而实验动物用房中排风热回收、制冷后的再热还有较大的节能空间去挖掘。根据国家相关政策，有必要找到更加节能的、更加低碳的实验动物用房空调系统。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种热回收效率高、节能环保的两级热回收净化机组。

本发明采用的技术方案为：一种两级热回收净化机组，包括进风机组和排风机组，所述进风机组包括第一壳体，以及沿空气流动方向依次设于第一壳体内部的混风室、第一过滤装置、第一换热器、表冷器、再热器、蒸汽加湿器和送风风机；所述混风室设有与外界连通的新风口；所述第一壳体的出口侧设有与室内连通的送风口，送风口与送风风机的出口连通；

所述排风机组包括第二壳体，以及沿空气流动方向依次设于第二壳体内部的排风室、压缩机、第二换热器和排风风机；所述排风室的入口侧设有与室内连通的排风入口；所述第二壳体出口侧开设有与排风风机出口连通的排风出口；

所述压缩机、第二换热器和第一换热器通过管路与膨胀阀连通形成第一循环回路，共同构成热泵系统，换热工质在第一循环回路内流动。

按上述方案，所述进风机组中的表冷器通过循环水泵A与四管制风冷热泵的冷冻水供水侧连接，形成第二循环回路；所述进风机组中的再热器通过循环水泵B与四管制风冷热泵的热水供水侧连接，形成第三循环回路。

按上述方案，所述蒸汽加湿器的蒸汽入口通过蒸汽管道与蒸汽锅炉连通。

按上述方案，所述第一壳体内还设有孔板送风静压箱，所述送风风机的出口与孔板送风静压箱的入口连通，孔板送风静压箱的出口与送风口连通。

按上述方案，在送风风机与孔板送风静压箱之间的第一壳体内依次设有均流器和第二过滤装置。

按上述方案，所述第二过滤装置为中效过滤器。

按上述方案，第一过滤装置包括沿空气流动方向依次安装在第一壳体内部的初效过滤器和中效过滤器。

按上述方案，所述混风室还设有回风口。

按上述方案，所述排风室与压缩机之间的第二壳体内增设有吸附装置，吸附装置为活性炭吸附装置。本发明相对于热管热回收及乙二醇热回收，具有以下有益效果：

(1)、本发明通过排风热泵热回收(一级热回收)与四管制风冷热泵的组合(回收冷凝热，二级热回收)，提升了实验动物用房的节能效率，具体地：本发明排风机组中，采用热泵系统热回收排风热量，热泵热回收可以全年使用，热回收效率高；本发明进风机组中空调主冷热源采用四管制风冷热泵，制冷时可以“免费”供热，与普通热回收不同，四管制风冷热泵可以实现冷热自由，即供冷、供热互不影响，减少供冷时冷热抵消引起的能耗，节约了供冷、供热主机的配置，降低了部分冷热源的投资，节能环保；

(2)、本发明中送排风独立设置，不会产生交叉污染。

(3)、本发明可用于新风深度除湿，同时可以适当提高制冷主机的出水温度，提升主机能效。

(4)、本发明中供冷、供热可快速切换，减少制冷主机频繁开启的问题。

(5)、本发明中主冷热源为风冷热泵系统时，冬季制热无衰减，无融霜过程，可有效减缓冬季风冷热泵因融霜引起的供热不稳定的问题。

附图说明

图1为本发明中一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例中进风机组在制冷除湿工况下的接管示意图。

图3为本实施例中进风机组在制热工况下的接管示意图。

图中：1、新风口；2、回风口；3、初效过滤器；4、中效过滤器A；5、第一换热器；6、表冷器；7、再热器；8、蒸汽加湿器；9、送风风机；10、均流器；11、中效过滤器B；12、孔板送风静压箱；13、送风口；14、排风出口；15、排风风机；16、第二换热器；17、压缩机；18、活性炭吸附装置；19、排风室；20、四管制风冷热泵；21、循环水泵A；22、循环水泵B。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。两级热回收机组的形式仅反应各功能段之间的位置关系，并不代表机组的实际组装形式。

如图1所示的一种两级热回收净化机组，包括进风机组和排风机组，

所述进风机组包括第一壳体，以及沿空气流动方向依次设于第一壳体内部的混风室、第一过滤装置、第一换热器5、表冷器6、蒸汽加湿器8和送风风机9；所述混风室设有与外界连通的新风口1；所述第一壳体的出口侧设有与室内连通的送风口13，送风口13与送风风机9的出口连通；

所述排风机组包括第二壳体，以及沿空气流动方向依次设于第二壳体内部的排风室19、压缩机17、第二换热器16和排风风机15；所述排风室19的入口侧设有与室内连通的排风入口；所述第二壳体出口侧开设有与排风风机15出口连通的排风出口14；

所述压缩机17、第二换热器16和第一换热器5通过管路与膨胀阀连通形成第一循环回路，共同构成热泵系统，换热工质在第一循环回路内流动。

优选地，所述进风机组还设有四管制风冷热泵20，进风机组中的表冷器6通过循环水泵A21与四管制风冷热泵20的冷冻水供水侧连接，形成第二循环回路；所述进风机组中的再热段7通过循环水泵B22与四管制风冷热泵20的热水供水侧连接，形成第三循环回路。

优选地，进风机组中，所述蒸汽加湿器8的蒸汽入口通过蒸汽管道与蒸汽锅炉或其他蒸汽源连通。

优选地，进风机组中，所述第一壳体内还设有孔板送风静压箱12，所述送风风机9的出口与孔板送风静压箱12的入口连通，孔板送风静压箱12的出口与送风口13连通。

优选地，进风机组中，在送风风机9与孔板送风静压箱12之间的第一壳体内依次设有均流器10和第二过滤装置；所述第二过滤装置为中效过滤器(具体为中效过滤器B11)。

优选地，进风机组中，第一过滤装置包括沿空气流动方向依次安装在第一壳体内部的初效过滤器3和中效过滤器(具体为中效过滤器A4)。

优选地，进风机组中，所述混风室还设有回风口2，回风口2与建筑结构的空调系统回风管道连通(此为行业内公知技术)。

优选地，排风机组中，所述排风室19与压缩机17之间的第二壳体内增设有吸附装置，吸附装置为活性炭吸附装置18。

本实施例用于实验动物用房，如图1～3所示，进风机组的具体配置为：第一壳体的入口侧设有新风口1和回风口2，第一壳体的出口侧设有送风口13，送风口13与实验动物用房内部连通；第一壳体内设沿空气流动方向依次设置有混风室(新风口1和回风口2均与混风室连通)、初效过滤器3、中效过滤器A4、第一换热器5、表冷器6、再热器7、蒸汽加湿器8、送风风机9、均流器10、中效过滤器B11和孔板送风静压箱12；进风机组中的表冷器6通过循环水泵A21与四管制风冷热泵20的冷冻水供水侧连接，形成第二循环回路，四管制风冷热泵20为表冷器6提供冷源；所述进风机组中的再热器7通过循环水泵B22与四管制风冷热泵20的热水供水侧连接，形成第三循环回路，四管制风冷热泵20为表冷器6提供冷源；四管制风冷热泵20为再热器7提供热源。供热工况下，四管制风冷热泵20为表冷器6提供热源，再热器7不使用。

本实施例中，如图1所示，排风机组的具体配置为：第二壳体的出口侧设有排风出口14，第二壳体的入口侧设有与实验动物用房连通的排风入口；所述第二壳体内沿空气流动方向依次设置有排风室19(排风入口与排风室19连通)、活性炭吸附装置18、压缩机17、第二换热器16和排风风机15，其中，压缩机17、第二换热器16与进风机组中的第一换热器5通过管路与膨胀阀连通形成第一循环回路，换热工质在第一循环回路内流动，构成热泵系统。

本发明中，初效过滤器3、中效过滤器A4、第一换热器5、表冷器6、再热器7、蒸汽加湿器8、送风风机9、均流器10、中效过滤器B11、孔板送风静压箱12、活性炭吸附装置18、压缩机17和换热器等均为行业内成熟设备，这里不再赘述。

本发明的工作原理为：

制冷除湿工况：在夏季及过渡季节时，若室外新风与回风混合后混风的含湿量超过设定的含湿量时，机组开启制冷除湿模式。如图1所示，在进风机组中：室外新风经新风口1进入混风室，在混风室内与经回风口3进入的回风(部分空调系统为全新风)混合后，依次经初效过滤器3、中效过滤器A4过滤后，先经第一换热器5(此时为蒸发器)预冷(换热工质在第一换热器5内吸收排风的热量蒸发，混风温度降低)，热量被排风机组内的第二换热器16(此时为冷凝器)带走，预冷后的混风再经表冷器6深度除湿，除湿满足要求后，再经再热器7加热达到送风温湿度要求后，依次流经送风风机9、均流器10、中效过滤段B11、孔板送风静压箱12，最后经送风口13送至室内；排风机组中，室内低温排风经排风入口进入第二壳体的排风室19，经活性炭吸附装置18吸收排风中的污染物及异味，再经压缩机17、第二换热器16(此时为冷凝器)回收排风中的冷量，最后由排风机和排风出口高空排放。

在制冷除湿工况下，进风机组中的蒸汽加湿器8不工作，四管制风冷热泵20制冷并为表冷器6提供冷水，为再热器7提供热水；该工况下，第一换热器5为蒸发器，排风机组中的第二换热器16为冷凝器，热泵系统变成热泵式热回收机组，换热工质在第一换热器5(也即蒸发器)内吸收混风热量蒸发，经压缩机压缩后进入第二换热器16(冷凝器)冷凝放热。

制热加湿工况：在冬季及过渡季节时，若室外新风与回风混合后混风的含湿量超过设定的含湿量时，机组开启制热加湿模式。如图2所示，在进风机组中，室外新风经新风口1进入混风室，在混风室内与经回风口2进入的回风(部分空调系统为全新风)混合后，依次经初效过滤器3、中效过滤器A4过滤后，先经第一换热器5(此时为冷凝器)预热(换热工质在第一换热器内冷凝放热，混风吸热温度升高)，冷量被排风机组内的第二换热器16(此时为蒸发器)带走，再经表冷器6加热，达到送风温湿度要求后流经蒸汽加湿器8加湿，湿度达到设定要求后再依次流经送风风机9、均流器10、中效过滤段B11、孔板送风静压箱12，最后经送风口13送至室内；排风机组中，室内高温排风经排风入口进入第二壳体的排风室19，经活性炭吸附装置18吸收排风中的污染物及异味，再经压缩机17、第二换热器16(此时为蒸发器)回收排风中的热量，最后由排风机15和排风出口14高空排放。

在制热加湿工况下，进风机组中的再热器7不工作，表冷器6为加热器，四管制风冷热泵20制热并为表冷器6提供热水；第一换热器5为冷凝器，排风机组中的第二换热器16为蒸发器，该工况下，换热工质在第二换热器6(也即蒸发器)内蒸发，经压缩机17压缩后进入第一换热器5(冷凝器)，在第一换热器5内与混风换热，冷凝放热。

本实施例经计算分析，部分过渡季，热泵热回收可以完全取代空调主冷热源，使空调系统正常运行；通过计算分析，本实施例中用于实验动物用房的热泵热回收系统，其投资回收期不到一年。

本发明针对全年运行的实验动物用房能耗大，节能潜力大的问题进行研发，旨在找到更加节能的空调系统形式。本发明可以广泛应用于寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区的动物用房空调系统中。通过两级热回收，本发明可以使现有实验动物用房的节能性得到较大提升，同时也可适用于以新风为主空调系统或直流式新风系统，且室内温湿度要求较为严格的空调系统中。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种两级热回收净化机组，其特征在于，包括进风机组和排风机组，

所述进风机组包括第一壳体，以及沿空气流动方向依次设于第一壳体内部的混风室、第一过滤装置、第一换热器、表冷器、再热器、蒸汽加湿器和送风风机；所述混风室设有与外界连通的新风口；所述第一壳体的出口侧设有与室内连通的送风口，送风口与送风风机的出口连通；

2.如权利要求1所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述进风机组还设有四管制风冷热泵，进风机组中的表冷器通过循环水泵A与四管制风冷热泵的冷冻水供水侧连接，形成第二循环回路；所述进风机组中的蒸发器通过循环水泵B与四管制风冷热泵的热水供水侧连接，形成第三循环回路。

3.如权利要求1所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述蒸汽加湿器的蒸汽入口通过蒸汽管道与蒸汽锅炉连通。

4.如权利要求1所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述第一壳体内还设有孔板送风静压箱，所述送风风机的出口与孔板送风静压箱的入口连通，孔板送风静压箱的出口与送风口连通。

5.如权利要求4所述的两级热回收净化机组，其特征在于，在送风风机与孔板送风静压箱之间的第一壳体内依次设有均流器和第二过滤装置。

6.如权利要求5所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述第二过滤装置为中效过滤器。

7.如权利要求1所述的两级热回收净化机组，其特征在于，第一过滤装置包括沿空气流动方向依次安装在第一壳体内部的初效过滤器和中效过滤器。

8.如权利要求1所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述混风室还设有回风口。

9.权利要求4所述的两级热回收净化机组，其特征在于，所述排风室与压缩机之间的第二壳体内增设有吸附装置，吸附装置为活性炭吸附装置。