CN118912596A - 一种具有制水功能的空气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有制水功能的空气处理系统，涉及空气处理领域，具有制水功能的空气处理系统包括新风单元，其用于室内外空气交换，包括热交换器；机械制冷单元，其用于对室内外空气进行调温，包括室外换热器和室内换热器；水循环单元，其用于收集所述新风单元和所述机械制冷单元产生的水，收集的水一部分用于对外部进行供给，另一部分用于对即将进入室内的空气进行降温或加湿。本发明的空气处理系统，兼具回收二次风余热、控制一次新风温湿度、提高室内空气品质和利用空气制取水等功能，在满足室内工作、生产和生活特殊需求下，有效降低能源消耗、提升室内空气品质、提高水资源利用率。

Description

一种具有制水功能的空气处理系统
技术领域
本发明涉及空气处理技术领域，特别是一种具有制水功能的空气处理系统。
背景技术
目前蒸发冷却耦合机械制冷空气处理设备主要服务于数据中心领域，一般采用蒸发冷却、机械制冷或不同制冷模式组合对局部新风进行处理，另有设备通过对建筑内部循环空气直接处理，进而使得送风状态达到营造室内环境的需求。此类空气处理设备主要存在两个方面的不足，一方面，这类设备对于工业或者民用建筑需要全新鲜空气并要求温、湿度控制的场所，例如，油漆生产线、半导体制造车间等，并不具备良好的适应性；另一方面，对于我国西部干燥地区，蒸发冷却优势明显，但水资源缺乏却限制了其推广使用。如何有效解决上述不足并提升系统综合效率成为亟待攻克的技术难题。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何提高间接蒸发冷却效率和余热回收率的同时增加冷凝水的高效回收利用。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有制水功能的空气处理系统，其包括，新风单元，其用于室内外空气交换，包括热交换器；机械制冷单元，其用于对室内外空气进行调温，包括室外换热器和室内换热器；水循环单元，其用于收集所述新风单元和所述机械制冷单元产生的水，收集的水一部分用于对外部进行供给，另一部分用于对即将进入室内的空气进行降温或加湿。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述热交换器包括回风换热管道和新风换热管道，所述回风换热管道的一端与回风管连通，另一端与排风管连通；所述新风换热管道的一端与新风管连通，另一端与送风管连通。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述机械制冷单元还包括压缩机、四通阀和节流阀，所述四通阀的其中三个端口分别与所述压缩机、所述室外换热器和所述室内换热器相连，所述节流阀设置于所述室外换热器和所述室内换热器之间的管路上。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述水循环单元包括喷淋头和加湿器，所述喷淋头用于给所述热交换器的换热片降温，所述加湿器用于给即将进入室内的空气加湿。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述室内换热器的冷凝水和所述热交换器的冷凝水与所述喷淋头以及所述加湿器形成水路循环。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述水循环单元还包括用于收集所述室内换热器冷凝水的第一漏斗、用于收集所述加湿器多余水的第二漏斗、用于收集所述热交换器冷凝水的第三漏斗和第四漏斗以及用于收集即将排出室外的空气中的水的第五漏斗。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述新风单元和所述机械制冷单元产生的水均汇聚于集水箱中，所述集水箱中的水一部分经过滤后用于给外部供水，另一部分经过滤后进入到所述喷淋头和所述加湿器中。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述新风单元还包括分别设置于所述回风管、所述排风管、所述新风管以及所述送风管内部的过滤模块。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：所述新风单元还包括设置于所述送风管内部的送风机以及设置于所述排风管内部的排风机。
作为本发明所述具有制水功能的空气处理系统的一种优选方案，其中：在所述排风管的端部还设置有拦水板，所述拦水板用于阻挡即将进入所述排风管的空气中的水。
本发明有益效果为：本发明的空气处理系统，兼具回收二次风余热、控制一次新风温湿度、提高室内空气品质和利用空气制取水等功能，在满足室内工作、生产和生活特殊需求下，有效降低能源消耗、提升室内空气品质、提高水资源利用率。
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的介绍，显而易见的，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他的附图。
图1为具有制水功能的空气处理系统的结构示意图。
图2为具有制水功能的空气处理系统处于间接蒸发冷却模式时的运行示意图。
图3为具有制水功能的空气处理系统处于制冷模式时的运行示意图。
图4为具有制水功能的空气处理系统处于供暖模式时的运行示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独地或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～图4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种具有制水功能的空气处理系统，该系统包括新风单元100、机械制冷单元200和水循环单元300。
具体的，参照图1，新风单元100包括热交换器101，热交换器101由回风换热管道101a和新风换热管道101b组成。回风换热管道101a和新风换热管道101b不连通且互相垂直排列。
其中，回风换热管道101a的一端与回风管102相连通，另一端与排风管103相连通。室内的空气，也即二次风，从回风管102进入，经回风换热管道101a后从排风管103排出。
另一方面，新风换热管道101b的一端与新风管104相连通，另一端与送风管105相连通。室外的空气，也即一次风，从新风管104进入，经新风换热管道101b后从送风管105排出进入室内。
较佳的，在排风管103的内部安装有排风机108，在送风管105的内部安装有送风机107，均用于加强空气流动。
进一步的，在回风管102、排风管103、新风管104以及送风管105的内部均安装有过滤模块106。
具体的，在回风管102和新风管104的进风口、在排风管103和送风管105的出风口均分别安装有百叶窗106a，用于阻挡大颗粒进入，防止干扰系统正常运行。
另外，在新风管104的内部还安装有粗效过滤器106b，用于对新鲜空气进行简单处理，在送风管105的内部还安装有消毒杀菌装置106c和中效过滤器106d，用于对空气进行处理达到室内新风标准。
机械制冷单元200包括室外换热器201和室内换热器202，室外换热器201安装在排风机108的进风侧，室内换热器202安装在送风机107的进风侧。
另外，四通阀204的其中三个端口分别与压缩机203、室外换热器201和室内换热器202相连。节流阀205安装在室外换热器201和室内换热器202之间的管路上。也即制冷剂在压缩机203、室外换热器201、节流阀205和室内换热器202形成的回路里流转。
值得说明的是，在夏季时，室外换热器201充当冷凝器，室内换热器202充当蒸发器；在冬季时，室外换热器201充当蒸发器，室内换热器202充当冷凝器。
水循环单元300包括喷淋头301、加湿器302和水箱308。在本实施例中水箱308设置有两个，分别为第一水箱308a和第二水箱308b，之间通过水泵311连接。第一水箱308a中水经过净水器310、水泵311后在第一三通阀312处进行分流，第一三通阀312另外两端口分别与喷淋头301和加湿器302相连。喷淋头301设置有多个，安装在喷头支架313上。当喷淋头301喷水时，可以为热交换器101的换热片降温。加湿器302安装在室内换热器202的进风侧，可以为即将进入室内的空气进行加湿。
第二水箱308b中的水一部分对第一水箱308a进行补给，另一部分水可以对外部进行供水。在本实施例中具体表现为：第二水箱308b中的水依次经过截止阀314、前置过滤器315后在第二三通阀316处进行分流。一部分进入建筑给水管网，另一部分经过净水器310后可供用作直饮水。在水箱308的底部均安装有泄水阀317，用于排出不需要的水。
需要说明的是，建筑给管网与第一水箱308a还通过管道直接相连，在第一水箱308a内水量不足时可通过建筑给管网补给。
另外，在室内换热器202的底部安装有第一漏斗303，用于收集室内换热器202的冷凝水。在加湿器302的底部安装有第二漏斗304，用于收集加湿器302喷出的多余的水。在热交换器101的底部安装有第三漏斗305和第四漏斗306，第三漏斗305用于收集回风换热管道101a的冷凝水。第四漏斗306用于收集新风换热管道101b的冷凝水。
在排风管103的进风口安装有拦水板309，用于将即将排出的空气中的水滴阻挡，防止水积聚在排风管103内，对系统的正常运行造成影响。并且在拦水板309的底部还安装有第五漏斗307，用于收集被阻挡的水滴。
第一漏斗303收集的水流入第二水箱308b中，第二漏斗304、第三漏斗305、第四漏斗306和第五漏斗307收集的水流入第一水箱308a中。形成循环。
综上，当系统运行的时候，其具有三种工作模式：间接蒸发冷却模式、制冷模式和供暖模式。
(1)间接蒸发冷却模式。
该模式主要针对过渡季节工况。此时，室内的冷负荷不大，系统的机械制冷单元200关闭，其余单元开启。待一次空气经过间接蒸发冷却后直接送入室内。
具体的，参照图2，在过渡季节时，室内带有多余冷量的空气通过百叶窗106a进入回风管102，并进入热交换器101中的回风换热管道101a内。在经过回风换热管道101a时，通过对流换热带走一部分热交换器101的热量，同时喷淋头301喷洒出的水与空气进行对流换热，在水不断蒸发过程中进一步带走热交换器101内部换热片的热量，使得热交换器101的温度不断下降。
在回收部分冷量后，空气温度仍低于室外平均气温，剩余冷量在室外换热器201中进一步回收利用，随后空气在排风机108作用下从排风管103中鼓出。当排风机108风速升高达到一定值时，室内空气会将部分液滴带向排风管103，为了防止积聚的水对排风机108产生干扰，设有拦水板309阻挡水滴，多余的水滴汇聚在第五漏斗307内。
在不断补入室外新鲜空气过程中，新风管104入口处的百叶窗106a能够阻挡大颗粒物质防止干扰装置正常运转，粗效过滤器106b对新鲜空气进行简单处理，带有一定热量的新鲜空气进入热交换器101内的新风换热管道101b中与温度较低的热交换器101进行对流换热，在温度降低过程中少量水蒸气在新风换热管道101b管壁上冷凝成小水珠，一定量水珠聚集后沿新风换热管道101b向下流至第四漏斗306内。
随后送风管105内部的送风机107将新鲜空气从室内换热器202中吹过，新鲜空气进一步降低温度，大量冷凝水流入第一漏斗303内，低温度的新风在送风机107的动力下，经过中效过滤器106d和消毒杀菌装置106c处理达到室内新风标准，最后经过送风管105鼓入室内调节室温，热交换器101内部特殊的结构使得新风与回风无直接接触，保障室内空气的洁净度。
(2)制冷模式。
该模式主要针对夏季工况。此时，室内的冷负荷较大，系统所有的设备装置均开启。一次空气首先经过间接蒸发进行冷却，之后再由机械制冷单元200蒸发器对空气进行除湿冷却后送入室内。
具体的，参照图3，在夏季，室外换热器201充当冷凝器，室内换热器202充当蒸发器，压缩机203将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到室外换热器201散热后成为常温高压的液态制冷剂，然后到节流阀205，进入室内换热器202。
由于制冷剂从节流阀205到达室内换热器202后空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，气态低温的制冷剂通过管道流回压缩机203。机械制冷单元200利用室外空气的热量对室内换热器202(蒸发器)提供热量，回收室内空气的多余冷量对室外换热器201(冷凝器)进行降温，最大程度回收利用热量。
第三漏斗305、第四漏斗306和第五漏斗307收集的水通过水输送管道收集到第一水箱308a内，再经过净水器310处理后由水泵311送至喷淋头301。
第一漏斗303将收集到的大量冷凝水汇集到第二水箱308b，一部分用于补给第一水箱308a，另一部分在被前置过滤器315处理后由第二三通阀316调节，其中一个支管通过净水器310处理后为用户供给直饮水，另一个支管接入建筑给水管网。
(3)供暖模式。
该模式主要针对冬季工况。此时，室内的热负荷较大，机械制冷单元200通过四通阀204切换为热泵循环，开启加湿器302，空气经过热交换器101回收余热，之后经过加湿器302喷雾加湿，再由机械制冷冷凝器加热至送风状态点。
具体的，参照图4，在冬季时，系统则切换另一套工作模式，室内带有余热的空气进入回风换热管道101a将热量传给热交换器101，右上方的喷淋头301停止工作，室外温度较低的新风在经过新风换热管道101b时获得热量，空气温度升高，相对湿度降低，加湿器302对空气进行加湿满足室内人员的空气品质需求，随后被送风机107送入室内换热器202进行升温。
四通阀204切换制冷剂流通方向，此时室外换热器201充当蒸发器，室内换热器202充当冷凝器。气体制冷剂被压缩机203加压，成为高温高压气体，进入室内换热器202，冷凝液化放热，成为液体，同时将室外新风加热，从而达到提高室内温度的目的。
液态制冷剂经节流阀205减压后，进入室外换热器201蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室内空气的余热，成为气体的制冷剂再次进入压缩机203开始下一个循环。
第二漏斗304将加湿器302喷出多余的水收集汇聚到第一水箱308a，在建筑给水管网经过截止阀314接入第一水箱308a进行补给。随后第一水箱308a依次经过净水器310、水泵311和第一三通阀312接入加湿器302。
第一水箱308a和第二水箱308b底部均接有泄水阀317，将两个水箱内的不需要的水接入排水管网。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：包括，
新风单元(100)，其用于室内外空气交换，包括热交换器(101)；
机械制冷单元(200)，其用于对室内外空气进行调温，包括室外换热器(201)和室内换热器(202)；
水循环单元(300)，其用于收集所述新风单元(100)和所述机械制冷单元(200)产生的水，收集的水一部分用于对外部进行供给，另一部分用于对即将进入室内的空气进行降温或加湿。
2.如权利要求1所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述热交换器(101)包括回风换热管道(101a)和新风换热管道(101b)，所述回风换热管道(101a)的一端与回风管(102)连通，另一端与排风管(103)连通；
所述新风换热管道(101b)的一端与新风管(104)连通，另一端与送风管(105)连通。
3.如权利要求1或2所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述机械制冷单元(200)还包括压缩机(203)、四通阀(204)和节流阀(205)，所述四通阀(204)的其中三个端口分别与所述压缩机(203)、所述室外换热器(201)和所述室内换热器(202)相连，所述节流阀(205)设置于所述室外换热器(201)和所述室内换热器(202)之间的管路上。
4.如权利要求1所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述水循环单元(300)包括喷淋头(301)和加湿器(302)，所述喷淋头(301)用于给所述热交换器(101)的换热片降温，所述加湿器(302)用于给即将进入室内的空气加湿。
5.如权利要求4所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述室内换热器(202)的冷凝水和所述热交换器(101)的冷凝水与所述喷淋头(301)以及所述加湿器(302)形成水路循环。
6.如权利要求5所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述水循环单元(300)还包括用于收集所述室内换热器(202)冷凝水的第一漏斗(303)、用于收集所述加湿器(302)多余水的第二漏斗(304)、用于收集所述热交换器(101)冷凝水的第三漏斗(305)和第四漏斗(306)以及用于收集即将排出室外的空气中的水的第五漏斗(307)。
7.如权利要求6所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述新风单元(100)和所述机械制冷单元(200)产生的水均汇聚于集水箱(308)中，所述集水箱(308)中的水一部分经过滤后用于给外部供水，另一部分经过滤后进入到所述喷淋头(301)和所述加湿器(302)中。
8.如权利要求2所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述新风单元(100)还包括分别设置于所述回风管(102)、所述排风管(103)、所述新风管(104)以及所述送风管(105)内部的过滤模块(106)。
9.如权利要求8所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：所述新风单元(100)还包括设置于所述送风管(105)内部的送风机(107)以及设置于所述排风管(103)内部的排风机(108)。
10.如权利要求9所述的具有制水功能的空气处理系统，其特征在于：在所述排风管(103)的端部还设置有拦水板(309)，所述拦水板(309)用于阻挡即将进入所述排风管(103)的空气中的水。
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