CN201488157U - 一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置 - Google Patents
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Abstract
一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，由独立除湿新风机组、干式空调末端、热泵主机和地源水力模块等组成，空气处理过程的除湿和降温互相独立，其中地源井水首先送入干式空调末端承担室内显热冷负荷，并送入新风机组预冷换热器承担新风预冷负荷，再通入热泵主机冷凝器并返回地源井，热泵主机产生的低温冷冻水送入新风机组独立除湿换热器，深度除湿后的新风以低温送风方式进入空调区域承担全部湿负荷与部分显冷负荷。该新型地源空调只需采用低温热泵主机，充分利用地下土壤冷量直接承担大部分空调负荷，热泵主机容量降低60～80％以上，并且有效降低热工系统不可逆损失，节省电耗及运行费达50～70％，在空调方式方法方面取得突破性进展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，属于独立除湿空调和地源热泵技术领域。
背景技术
空调系统能耗在建筑能耗中占有很大比例，有效降低空调系统能耗的技术和应用是目前行业发展的最为重大的课题。就空调方式及其系统方案而言，将空气处理过程中的降湿和降温过程的耦合关系分开，首先采用合适的技术措施解决独立除湿问题，然后采用廉价高温冷源解决降温问题，从而实现空调系统整体能耗及其运行费用的有效节省，是当前空调领域处于发展前沿的技术路线，在技术和应用方面近年来取得了突破性进展。目前具有代表性的技术成果是清华大学江亿院士领衔开发的溶液调湿空调系统技术，利用溴化锂等溶液极强的吸湿效应对空气进行深度除湿，利用高温热泵高效制取高温冷冻水，利用60～80℃左右的低品位热源对除湿溶液进行再生，热工过程通过采用分级换热、热回收等有效地降低了整体热工不可逆损失，获得了良好的能源综合利用效益，并已经获得了许多成功应用。但是就目前而言，如何更有效地解决廉价的低温再生热源问题、提高特殊材料部件的可靠性并降低成本、开发成熟高效的高温冷冻水机组以成分利用该技术的整体节能优势、扩展细分市场用户的适应性等方面，还需经历一个较长的技术及应用成熟期。目前溶液调湿空调方式应用最多的热泵式再生方式由于受限于冷凝侧高温热泵COP较低的特点，虽然是一种实用的解决方式，但并非体现该技术路线能源综合利用效益优势的最佳利用方式。
同时，空调舒适性研究方面已出现很多新成果，例如夏季空调室内设计温湿度可根据人体热感觉在一定范围内选择，这为调整设计参数节省能耗提供了理论基础。如我国舒适性空调设计以前通常按设计干球温度24～28℃、相对湿度按45～65％选取，但是基于节能降耗的需要，建设部规定公共建筑夏季空调温度不得低于26℃。从人体热感觉来看，干球26～28℃、相对湿度60％的环境空气与干球28～30℃、相对湿度30～40％基本相当，为此，如果能够实现室内温度很好的除湿效果，则把室内干球温度提高到28～30℃，人体的感觉仍是舒适的，而由此带来了降低维护结构显热负荷等的效益，可有效降低空调冷负荷10～15％。同理，如冬季采用辐射末端采暖，并将室内温度降低2℃，则可有效降低采暖热负荷10～15％。
另一方面，目前地水源热泵空调系统的应用已很广泛，技术、产品和市场均已走向成熟，但受地质和水资源条件限制，特别是在按规范实施的前提下，与其它空调/采暖方式相比时在节能性、经济性方面并没有体现出宣传中的优势，这将影响到该细分行业的发展速度和实效。
如果既能利用独立除湿空调技术的能源综合利用优势以避免成功空调方式的能耗高、费用高，又能避免过多地受限于用户的具体资源条件和某些关键设备的开发成熟周期问题，并结合地水源热泵的良好的低温冷热源条件，是一种可能的和实用的技术路线，对迅速推广落实并实现节能减排效益，将具有重要价值。
发明内容
本实用新型的目的和任务是，研制一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，采用既有的低温冷冻除湿、低温送风、廉价地源冷水承担显热负荷，实现独立除湿、高温冷冻水降温的空调方式，有效利用自然界的能量、降低热工冷热源的容量及其运行成本，并将所需设备部件集成为一个整体，形成一整套应用成果，以在保证空调效果的前提下有效落实技术方案与节能效果，实现便于设计选型、运行安全可靠、维修简便、降低运行成本的效果。
本实用新型的具体描述是：
一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，由独立除湿新风机组、干式空调末端、热泵主机和地源水力模块等组成，空气处理过程的除湿和降温互相独立，其中地源井水首先送入干式空调末端承担室内显热冷负荷，并送入新风机组预冷换热器承担新风预冷负荷，再通入热泵主机冷凝器并返回地源井，热泵主机产生的低温冷冻水送入新风机组独立除湿换热器，深度除湿后的新风以低温送风方式进入空调区域承担全部湿负荷与部分显冷负荷。具体技术方案是：独立除湿新风机组(5)包括由预冷换热器(9)和独立除湿换热器(8)组成的多级换热组件，水力模块(11)包括连接独立除湿新风机组(5)、热泵主机和地源井的水泵、阀门管道部件组件，预冷换热器(9)的水侧进口通过水力模块(11)与干式空调末端(7)的水侧进口相连后与地源井(10)的出水口相连，预冷换热器(9)的水侧出口通过水力模块(11)与干式空调末端(7)的水侧出口相连后与热泵主机(2)的冷凝器(1)的水侧进口相连，冷凝器(1)的水侧出口与地源井(10)的进水口相连，热泵主机(2)的蒸发器(4)的水侧出口通过水力模块(11)与独立除湿换热器(8)的水侧进口相连，与干式空调末端(7)的水侧进口相连或不相连，蒸发器(4)的水侧进口通过水力模块(11)与独立除湿换热器(8)的水侧出口相连，与干式空调末端(7)的水侧出口相连或不相连，独立除湿新风机组(5)的预冷换热器(9)的空气进口与新风(A)进口相连，空气出口与独立除湿换热器(8)的空气进口相连，独立除湿换热器(8)的空气出口经新风管与独立除湿风口(6)相连。
独立除湿新风机组(5)包括作为首级换热的预冷换热器和作为末级换热的独立除湿换热器，为多级空气降温除湿结构，其中作为首级换热的预冷换热器(9)的水侧与作为夏季高温冷源和/或冬季低温热源的地源井(10)相连，作为末级换热的独立除湿换热器(8)的水侧与作为夏季低温冷源和/或冬季高温热源的热泵主机相连。
热泵主机(2)冷冻出水3～8℃并且热水出水35～40℃的低温型热泵机组。
室外新风经过独立除湿新风机组处理后通过风管并经独立除湿风口送入室内，实现低温送风以减少风管尺寸和材料消耗，独立除湿风口采用诱导式风口、散流器等防结露风口。干式空调末端(7)采用干式风机盘管、网栅式辐射换热器或安装于吊顶、墙壁或地板内的埋藏式辐射换热器。
地源井(10)采用直接取水的地下水源井或间接式换热的土壤源换热器井群，当采用后者时其井口数比常规土壤源热泵系统的井群多50～100％。
水力模块(7)为将连接地源水系统和空调水系统相关的水泵、阀门主要管道部件组件及其智能控制组合为整体的一体化结构。
冬季采暖时，当室外空气温度低于地源井出水温度时，室外新风首先在预冷换热器中由地源井水进行预热并防止盘管冻结，然后进入下一级换热器加热到所需温度送出，地源热泵主机制取的采暖水同时向新风机组和室内空调末端供热，由于其出水温度一般不超过40℃，可以取得很高的能效比，节省大量电力，从而大幅改善了地源热泵实际运行费用。
本实用新型采用新型地源空调方式，针对我国长江流域及其以北地区的广大商业和居民用户提供高效实用的空调方式与方案，所采用的主要设备部件均属目前较为成熟和大量应用的技术产品，或者只需要作较小地调整即可使用，便于迅速推广。热泵主机只需采用低温型热泵机型，由于充分利用地下土壤冷量直接承担大部分空调负荷，热泵主机容量降低60～80％以上，热工系统设计中充分考虑有效降低系统不可逆损失的需要，节省电耗及运行费达50～70％，在空调方式方法方面取得突破性进展。同时重点解决了设备的高效性、安全性、可靠性、实用性、可维护性、初投资及运行费用等方面的全面平衡设计和落实，实现了重大技术与应用进展，成为当前利用独立除湿、高温冷冻水降温这一空调技术路线的具有经济性和实用性的领先技术和产品方案。
附图说明
图1是本实用新型的系统示意图。
图1中各部件编号与名称如下：
冷凝器1、热泵主机2、压缩机3、蒸发器4、独立除湿新风机组5、独立除湿风口6、干式空调末端7、独立除湿换热器8、预冷换热器9、地源井10、水力模块11、新风A、室内新风送风B、干式空调末端出风C
具体实施方式
图1是本实用新型的系统示意图。
一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，由独立除湿新风机组、干式空调末端、热泵主机和地源水力模块等组成，空气处理过程的除湿和降温互相独立，其中地源井水首先送入干式空调末端承担室内显热冷负荷，并送入新风机组预冷换热器承担新风预冷负荷，再通入热泵主机冷凝器并返回地源井，热泵主机产生的低温冷冻水送入新风机组独立除湿换热器，深度除湿后的新风以低温送风方式进入空调区域承担全部湿负荷与部分显冷负荷。
独立除湿新风机组包括作为预冷换热器和独立除湿换热器两级空气热湿处理设备。热泵主机冷冻水出水4℃。室外新风经过独立除湿新风机组处理后通过风管并经独立除湿风口送入室内，独立除湿风口采用诱导式防结露风口。干式空调末端采用网栅式辐射换热器。地源井采用地下水源井。水力模块为将连接地源水系统和空调水系统等相关的水泵、阀门等主要管道部件组件及其智能控制组合为整体的一体化结构。
冬季采暖时，当室外空气温度低于5℃时，室外新风首先在预冷换热器中由地源井水进行预热并防止盘管冻结，然后进入下一级换热器加热到所需温度送出，高于5～10℃时关断预冷换热器的水路。地源热泵主机制取的采暖水同时向新风机组和室内空调末端供热，热水出水温度设置为40℃，可以取得很高的能效比。
Claims (7)
1.一种低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，由独立除湿新风机组、干式空调末端、热泵主机和地源水力模块组成，其特征在于所述的独立除湿新风机组(5)包括由预冷换热器(9)和独立除湿换热器(8)组成的多级换热组件，水力模块(11)包括连接独立除湿新风机组(5)、热泵主机和地源井的水泵、阀门管道部件组件，预冷换热器(9)的水侧进口通过水力模块(11)与干式空调末端(7)的水侧进口相连后与地源井(10)的出水口相连，预冷换热器(9)的水侧出口通过水力模块(11)与干式空调末端(7)的水侧出口相连后与热泵主机(2)的冷凝器(1)的水侧进口相连，冷凝器(1)的水侧出口与地源井(10)的进水口相连，热泵主机(2)的蒸发器(4)的水侧出口通过水力模块(11)与独立除湿换热器(8)的水侧进口相连，与干式空调末端(7)的水侧进口相连或不相连，蒸发器(4)的水侧进口通过水力模块(11)与独立除湿换热器(8)的水侧出口相连，与干式空调末端(7)的水侧出口相连或不相连，独立除湿新风机组(5)的预冷换热器(9)的空气进口与新风(A)进口相连，空气出口与独立除湿换热器(8)的空气进口相连，独立除湿换热器(8)的空气出口经新风管与独立除湿风口(6)相连。
2.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的独立除湿新风机组(5)为多级空气降温除湿结构，其中作为首级换热的预冷换热器(9)的水侧与作为夏季高温冷源和/或冬季低温热源的地源井(10)相连，作为末级换热的独立除湿换热器(8)的水侧与作为夏季低温冷源和/或冬季高温热源的热泵主机相连。
3.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的热泵主机(2)冷冻出水3～8℃并且热水出水35～40℃的低温型热泵机组。
4.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的干式空调末端(7)采用干式风机盘管、网栅式辐射换热器或安装于吊顶、墙壁或地板内的埋藏式辐射换热器。
5.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的独立除湿风口(6)采用诱导式风口、散流器防结露风口。
6.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的地源井(10)采用直接取水的地下水源井或间接式换热的土壤源换热器井群，当采用后者时其井口数比常规土壤源热泵系统的井群多50～100％。
7.如权利要求1所述的低温冷冻独立除湿地源水空调集成装置，其特征在于所述的水力模块(7)为将连接地源水系统和空调水系统相关的水泵、阀门主要管道部件组件及其智能控制组合为整体的一体化结构。
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Assignee: SHANDONG YIMEIKE ENERGY SAVING SERVICE CO., LTD. Assignor: Zhang Maoyong Contract record no.: 2012370000067 Denomination of utility model: Cryogenic independent-dehumidification ground-source water air-conditioner integration device Granted publication date: 20100526 License type: Exclusive License Record date: 20120410 |
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