CN116972462B - 一种热泵式溶液深度除湿一体机组 - Google Patents
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Abstract
本发明属于恒温恒湿空调系统技术领域，尤其涉及一种热泵式溶液深度除湿一体机组，包括多级热泵压缩制冷制热模块、冷凝再热模块、再生风热回收模块、再生风溶液蒸发冷却模块、送风净化模块和再生风模块，变频压缩机、四通阀、再热冷凝器、再生风冷凝器、水氟换热器、电子膨胀阀和蒸发器依次连接；送风净化模块的送风风机用于将室外的全新风依次流经多级热泵压缩制冷制热模块和冷凝再热模块后送风至室内；再生风模块的送风风机用于将室外的再生风依次流经再生风热回收模块和再生风溶液蒸发冷却模块后冷凝排风至室外。该热泵式溶液深度除湿一体机组实现节能减排，深度除湿的效果。
Description
技术领域
本发明属于恒温恒湿空调系统技术领域，尤其涉及一种热泵式溶液深度除湿一体机组。
背景技术
一些需要特定温度及湿度，并且对空气品质要求较高的地方，比如要求较高的适宜人居的住宅环境、特定的动物实验室以及一些特定的化学实验室、工业厂房等等地点，不仅仅需要空气的恒温恒湿的状态，更需要新风的品质进行补充，为了抑制细菌生长繁殖，影响人的健康和带来经济损失，为了进屋即拥有一个恒温、恒湿、恒氧的环境，可以体感舒适、空气清新、物品无霉变的良好环境。
现有的直膨式全新风恒温恒湿机组，使用全氟直膨制冷并风冷散热，如现有专利申请CN112902486A公开的恒温恒湿机组，仅采用风冷散热，特别是在夏季高温环境，压缩机因室外环境温度及风冷散热模式，能效系数在3.0以下，且夏季除湿效果差，室外噪音扩散影响大。随着人们对生活品质的要求越来越高，以及节能减排意识的不断增强，该技术问题亟需不断优化解决。
发明内容
为解决现有技术存在的恒温恒湿机组的能耗大和除湿效果差的问题，本发明提供一种热泵式溶液深度除湿一体机组。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种热泵式溶液深度除湿一体机组，包括，
多级热泵压缩制冷制热模块，所述多级热泵压缩制冷制热模块包括依次连接的变频压缩机、四通阀、蒸发器和电子膨胀阀；
冷凝再热模块，所述冷凝再热模块包括再热冷凝器；
再生风热回收模块，所述再生风热回收模块包括再生风冷凝器；
再生风溶液蒸发冷却模块，所述再生风溶液蒸发冷却模块包括水氟换热器；
送风净化模块，所述送风净化模块包括送风风机，所述送风风机用于将室外的全新风依次流经多级热泵压缩制冷制热模块和冷凝再热模块后送风至室内；
以及再生风模块，所述再生风模块包括再生风风机，所述送风风机用于将室外的再生风依次流经再生风热回收模块和再生风溶液蒸发冷却模块后冷凝排风至室外；
夏季工况时，所述变频压缩机、四通阀、再热冷凝器、再生风冷凝器、水氟换热器、电子膨胀阀和蒸发器和四通阀依次连通；冬季工况时，所述变频压缩机、四通阀、蒸发器、电子膨胀阀、水氟换热器、再生风冷凝器和四通阀依次连通。
作为优选，该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括箱体，所述箱体的下部设置有第一安装空间，所述箱体的上部设置有第二安装空间；所述多级热泵压缩制冷制热模块、冷凝再热模块和送风净化模块均设置在第一安装空间内；所述再生风热回收模块、再生风溶液蒸发冷却模块和再生风模块均设置在第二安装空间内。该热泵式溶液深度除湿一体机组的整体布局合理紧凑，大幅减少体积，以及便于送风净化模块和再生风模块的布局。
进一步地，该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括集中控制模块，所述多级热泵压缩制冷制热模块、冷凝再热模块、集中控制模块和送风净化模块沿水平方向依次设置在第一安装空间内；所述再生风热回收模块、再生风溶液蒸发冷却模块和再生风模块沿水平方向依次设置在第二安装空间内。多级热泵压缩制冷制热模块、冷凝再热模块、再生风热回收模块、再生风溶液蒸发冷却模块、送风净化模块和再生风模块均和集中控制模块电连接，集中控制模块的布局合理可靠。
作为优选，该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括溶液控湿模块，所述溶液控湿模块设置在蒸发器的侧方，所述溶液控湿模块用于给室内增湿，室外的全新风依次流经蒸发器、再热冷凝器和溶液控湿模块后送风至室内。特别是冬季时室内干燥，溶液控湿模块给室内增湿，有利于室内的恒温恒湿控制。
进一步地，所述溶液控湿模块包括湿膜加湿器，所述湿膜加湿器的湿膜为高分子湿膜。高分子湿膜加湿器具有高效、高精度、安全和环保的优势。
作为优选，夏季工况当变频压缩机运行时，变频压缩机的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀依次进入再热冷凝器、再生风冷凝器和水氟换热器，高温高压的气体就变成高温高压的液体，高温高压的气体通过电子膨胀阀节流变成低温低压的液体，低温低压的液体通过蒸发器蒸发吸热，再经四通阀回到变频压缩机变成低温低压的气体，如此循环往复；其中夏季工况的温度范围为21℃~43℃；
冬季工况当变频压缩机运行时，变频压缩机的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀进入蒸发器散热变成高温高压的液体，高温高压的液体通过电子膨胀阀节流变成低温低压的液体，低温低压的液体依次通过水氟换热器和再生风冷凝器蒸发吸热，再经四通阀回到变频压缩机变成低温低压的气体，如此循环往复；其中冬季工况的温度范围为-7℃~21℃。
有益效果
1、本发明的热泵式溶液深度除湿一体机组，夏季制冷模式时，制冷剂依次经过再热冷凝器、再生风冷凝器和水氟换热器的冷凝作用，即先风冷再水冷，这种组合组合形式，大幅提高冷凝效率，有效提高压缩机能效系数到3.8以上，达到节能减排15%以上的综合应用效果，同时取得良好的经济效应；
2、本发明的热泵式溶液深度除湿一体机组，夏季制冷模式时，洁净的全新风先经蒸发器降温，此时全新风的水分冷凝成水珠，进行深度冷凝除湿(为了除湿温度降至设定值以下)，直至全新风达到设定的湿度，低温的全新风再流经再热冷凝器，为再热冷凝器散热，同时全新风升温至设定值后，送至室内，实现降温和深度除湿，能耗更低；
3、本发明的热泵式溶液深度除湿一体机组，整机集成在箱体内，可以保持原有直膨式全新风恒温恒湿机组暖通连接便捷、通电通讯便捷的基础上，更有解决安装受限制小，在机房室内就全部安装完成，且整体布局合理紧凑，体积更小；因所有元器件都在箱体内安装完成，防止噪音扩散，有效降低噪音15dB(A)以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明热泵式溶液深度除湿一体机组的布局示意图；
图2是本发明热泵式溶液深度除湿一体机组的实施例1的制冷模式时的原理示意图；
图3是本发明热泵式溶液深度除湿一体机组的实施例1的制热模式时的原理示意图；
图4是本发明热泵式溶液深度除湿一体机组的实施例2的制热模式时的原理示意图；
图中：1、多级热泵压缩制冷制热模块，11、变频压缩机，12、四通阀，13、蒸发器，14、电子膨胀阀，2、冷凝再热模块，21、再热冷凝器，3、再生风热回收模块，31、再生风冷凝器，4、再生风溶液蒸发冷却模块，41、水氟换热器，5、送风净化模块，51、送风风机，6、再生风模块，61、再生风风机，7、箱体，71、第一安装空间，72、第二安装空间，8、集中控制模块，9、溶液控湿模块，91、湿膜加湿器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1~3所示，一种热泵式溶液深度除湿一体机组，包括多级热泵压缩制冷制热模块1、冷凝再热模块2、再生风热回收模块3以及再生风溶液蒸发冷却模块4；所述多级热泵压缩制冷制热模块1包括依次连接的变频压缩机11、四通阀12、蒸发器13和电子膨胀阀14；所述冷凝再热模块2包括再热冷凝器21；所述再生风热回收模块3包括再生风冷凝器31；所述再生风溶液蒸发冷却模块4包括水氟换热器41；夏季工况时，所述变频压缩机11、四通阀12、再热冷凝器21、再生风冷凝器31、水氟换热器41、电子膨胀阀14和蒸发器13和四通阀12依次连通；冬季工况时，所述变频压缩机11、四通阀12、蒸发器13、电子膨胀阀14、水氟换热器41、再生风冷凝器31和四通阀12依次连通；本实施例的再热冷凝器21和再生风冷凝器31均为风冷式冷凝器，本实施例的制冷剂为氟利昂。
再生风热回收模块3主要功能为夏季工况时吸收空气中的冷量对多级热泵压缩制冷制热模块1进行一次冷凝散热；在冬季工况时吸收空气中的热量对多级热泵压缩制冷制热模块1进行蒸发制冷，使多级热泵压缩制冷制热模块1增加稳定运行的能力。
该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括送风净化模块5以及再生风模块6；所述送风净化模块5包括送风风机51，所述送风风机51用于将室外的全新风依次流经多级热泵压缩制冷制热模块1和冷凝再热模块2后送风至室内；所述再生风模块6包括再生风风机61，所述送风风机51用于将室外的再生风依次流经再生风热回收模块3和再生风溶液蒸发冷却模块4后冷凝排风(冷凝就是冷凝氟利昂，冷凝的同时，空气就制热了，排出热气)至室外。
该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括箱体7和集中控制模块8，所述箱体7的下部设置有第一安装空间71，所述箱体7的上部设置有第二安装空间72；所述多级热泵压缩制冷制热模块1、冷凝再热模块2、集中控制模块8和送风净化模块5均设置在第一安装空间71内；所述再生风热回收模块3、再生风溶液蒸发冷却模块4和再生风模块6均设置在第二安装空间72内；具体地，在本实施例中，所述多级热泵压缩制冷制热模块1、冷凝再热模块2、集中控制模块8和送风净化模块5沿水平方向依次设置在第一安装空间71内；所述再生风热回收模块3、再生风溶液蒸发冷却模块4和再生风模块6沿水平方向依次设置在第二安装空间72内。
在本实施例中，如图2和图3所示，并联有两个水氟换热器41，夏季工况(制冷模式)时，制冷剂流经第一个水氟换热器41，以及通过第一管路流经电子膨胀阀14，冬季工况(制热模式)时，制冷剂通过第二管路流经电子膨胀阀14，以及流经第二个水氟换热器41。具体地，在本实施例中，夏季工况(制冷模式)时，夏季工况的环境温度范围为21℃~43℃，制冷剂依次流经变频压缩机11、四通阀12、再热冷凝器21、再生风冷凝器31、第一个水氟换热器41、电子膨胀阀14、蒸发器13和四通阀12，如此循环往复，实现制冷模式；冬季工况(制热模式)时，冬季工况的环境温度范围为-7℃~21℃，制冷剂依次流经变频压缩机11、四通阀12、蒸发器13、电子膨胀阀14、第二个水氟换热器41、再生风冷凝器31和四通阀12，如此循环往复，实现制热模式。
工作原理如下：
如图2所示，夏季工况(21℃~43℃)：
当变频压缩机11运行时，变频压缩机11的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀12依次进入再热冷凝器21、再生风冷凝器31和水氟换热器41，高温高压的气体就变成高温高压的液体，高温高压的气体通过电子膨胀阀14节流变成低温低压的液体，低温低压的液体通过蒸发器13蒸发吸热，再经四通阀12回到变频压缩机11变成低温低压的气体，如此循环往复，实现制冷模式；
同时，送风风机51运行，洁净的全新风先经蒸发器13降温，此时全新风的水分冷凝成水珠，进行深度冷凝除湿(为了除湿温度降至目标温度值以下)，直至全新风达到目标湿度，低温的全新风再流经再热冷凝器21，为再热冷凝器21散热，同时全新风升温至目标温度后，再送至室内，实现降温和深度除湿；
以及同时，再生风风机61运行，室外的再生风依次给再生风热回收模块3和再生风溶液蒸发冷却模块4降温，再冷凝排风至室外。
如图3所示，冬季工况(-7℃~21℃)：
当变频压缩机11运行时，变频压缩机11的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀12进入蒸发器13(此时蒸发器13的功能转换作为冷凝器的功能使用)散热变成高温高压的液体，高温高压的液体通过电子膨胀阀14节流变成低温低压的液体，低温低压的液体依次通过水氟换热器41和再生风冷凝器31(此时水氟换热器41和再生风冷凝器31的功能转换作为蒸发器13的功能使用)蒸发吸热，再经四通阀12回到变频压缩机11变成低温低压的气体，如此循环往复，实现制热模式；
同时，送风风机51运行，洁净的全新风先经蒸发器13(此时蒸发器13的功能转换作为冷凝器的功能使用)和再热冷凝器21升温，此时仅蒸发器13给洁净的全新风升温，再热冷凝器21不起升温作用(仅是洁净的全新风流过热冷凝器21)，全新风变成高温干燥的空气，变成达到目标温度的空气，送至室内，实现升温。
以及同时，再生风风机61运行，室外的再生风依次给再生风热回收模块3和再生风溶液蒸发冷却模块4降温，再冷凝排风至室外。
实施例2
如图4所示，在本实施例中，与实施例1的区别在于，该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括溶液控湿模块9，所述溶液控湿模块9设置在蒸发器13的侧方，所述溶液控湿模块9用于给室内增湿，室外的全新风依次流经蒸发器13、再热冷凝器21和溶液控湿模块9后送风至室内；具体地，所述溶液控湿模块9包括湿膜加湿器91，所述湿膜加湿器91的湿膜为高分子湿膜。
冬季工况：送风风机51运行时，洁净的全新风先经蒸发器13(此时蒸发器13的功能转换作为冷凝器的功能使用)和再热冷凝器21升温，此时全新风变成高温干燥的空气，再经过湿膜加湿器91进行增焓加湿，变成达到目标温湿度的空气，送至室内，实现升温和加湿。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：包括，
多级热泵压缩制冷制热模块（1），所述多级热泵压缩制冷制热模块（1）包括依次连接的变频压缩机（11）、四通阀（12）、蒸发器（13）和电子膨胀阀（14）；
冷凝再热模块（2），所述冷凝再热模块（2）包括再热冷凝器（21）；
再生风热回收模块（3），所述再生风热回收模块（3）包括再生风冷凝器（31）；
再生风溶液蒸发冷却模块（4），所述再生风溶液蒸发冷却模块（4）包括水氟换热器（41）；
送风净化模块（5），所述送风净化模块（5）包括送风风机（51），所述送风风机（51）用于将室外的全新风依次流经多级热泵压缩制冷制热模块（1）和冷凝再热模块（2）后送风至室内；
以及再生风模块（6），所述再生风模块（6）包括再生风风机（61），所述再生风风机（61）用于将室外的再生风依次流经再生风热回收模块（3）和再生风溶液蒸发冷却模块（4）后冷凝排风至室外；
夏季工况时，所述变频压缩机（11）、四通阀（12）、再热冷凝器（21）、再生风冷凝器（31）、水氟换热器（41）、电子膨胀阀（14）和蒸发器（13）和四通阀（12）依次连通；冬季工况时，所述变频压缩机（11）、四通阀（12）、蒸发器（13）、电子膨胀阀（14）、水氟换热器（41）、再生风冷凝器（31）和四通阀（12）依次连通；
夏季工况时，送风风机（51）运行，洁净的全新风先经蒸发器（13）降温，此时全新风的水分冷凝成水珠，进行深度冷凝除湿，直至全新风达到目标湿度，低温的全新风再流经再热冷凝器（21），为再热冷凝器（21）散热，同时全新风升温至目标温度后，再送至室内，实现降温和深度除湿；同时，再生风风机（61）运行，室外的再生风依次给再生风热回收模块（3）和再生风溶液蒸发冷却模块（4）降温，再冷凝排风至室外；
冬季工况时，送风风机（51）运行，洁净的全新风经蒸发器（13）升温，此时蒸发器（13）的功能转换作为冷凝器的功能使用，全新风变成高温干燥的空气，变成达到目标温度的空气，送至室内，实现升温；再生风风机（61）运行，室外的再生风通过再生风冷凝器（31），把再生风冷却后排风至室外。
2.根据权利要求1所述的热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括箱体（7），所述箱体（7）的下部设置有第一安装空间（71），所述箱体（7）的上部设置有第二安装空间（72）；所述多级热泵压缩制冷制热模块（1）、冷凝再热模块（2）和送风净化模块（5）均设置在第一安装空间（71）内；所述再生风热回收模块（3）、再生风溶液蒸发冷却模块（4）和再生风模块（6）均设置在第二安装空间（72）内。
3.根据权利要求2所述的热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括集中控制模块（8），所述多级热泵压缩制冷制热模块（1）、冷凝再热模块（2）、集中控制模块（8）和送风净化模块（5）沿水平方向依次设置在第一安装空间（71）内；所述再生风热回收模块（3）、再生风溶液蒸发冷却模块（4）和再生风模块（6）沿水平方向依次设置在第二安装空间（72）内。
4.根据权利要求1所述的热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：该热泵式溶液深度除湿一体机组还包括溶液控湿模块（9），所述溶液控湿模块（9）设置在蒸发器（13）的侧方，所述溶液控湿模块（9）用于给室内增湿，室外的全新风依次流经蒸发器（13）、再热冷凝器（21）和溶液控湿模块（9）后送风至室内。
5.根据权利要求4所述的热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：所述溶液控湿模块（9）包括湿膜加湿器（91），所述湿膜加湿器（91）的湿膜为高分子湿膜。
6.根据权利要求1~5任一项所述的热泵式溶液深度除湿一体机组，其特征在于：夏季工况当变频压缩机（11）运行时，变频压缩机（11）的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀（12）依次进入再热冷凝器（21）、再生风冷凝器（31）和水氟换热器（41），高温高压的气体就变成高温高压的液体，高温高压的气体通过电子膨胀阀（14）节流变成低温低压的液体，低温低压的液体通过蒸发器（13）蒸发吸热，再经四通阀（12）回到变频压缩机（11）变成低温低压的气体，如此循环往复；其中夏季工况的温度范围为21℃~43℃；
冬季工况当变频压缩机（11）运行时，变频压缩机（11）的排气口排出高温高压的气体，高温高压的气体经四通阀（12）进入蒸发器（13）散热变成高温高压的液体，高温高压的液体通过电子膨胀阀（14）节流变成低温低压的液体，低温低压的液体依次通过水氟换热器（41）和再生风冷凝器（31）蒸发吸热，再经四通阀（12）回到变频压缩机（11）变成低温低压的气体，如此循环往复；其中冬季工况的温度范围为-7℃~21℃。
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