CN202660658U - 一种热泵新风集成空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热泵新风集成空调系统，包括：热泵单元、新风单元和控制单元，所述的新风单元包括第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器；所述的冷凝器与膨胀阀之间设有一个第四热交换器，所述冷凝器流出的制冷流体分成两条支路，一路经第四热交换器进入膨胀阀，另一路经电磁阀、膨胀阀进入第四热交换器，然后进入新风单元的第三热交换器，吸收排出废气中的余热后返回至压缩机的蒸汽注入口；所述冷凝器释放的热量经由分流器后分为两路，一路进入第二热交换器与室外引入的新鲜空气换热，另一路作为加热输出端。加热输出端可连接地板加热或连接暖气片。本实用新型大大提高了系统的热效率和家居的节能性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及制冷系统，尤其涉及一种热泵新风集成空调系统。
背景技术
在一密闭空间，如在炎热的夏季和冬季的室内，CO2 的含量随时间的增加而增加。因此在密闭空间通风是必须的。通常可以采用新风系统解决这个问题。与此同时，在寒冷的冬季室内取暖及在炎热的夏季室内空调在大部分地区也是必须的。
对家居来讲，热损失主要由于窗户和通风废气流动带出室外。因此，对家居节能热回收新风系统将是非常重要的。热回收系统的热效率在天气不是太冷的条件下可达80%，但如在寒冷的条件下（-20°C）效率将降到45%或更少。热泵式冷暖压缩系统提供取暖和空调功能已被广泛应用。但并未与新风系统集成提供附加的热回收能力。原因是在室外机和新风机的串联的分体蒸发器将会降低整机的能效比。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在问题，提出一种热泵新风集成空调系统。
本实用新型集成热泵式冷暖压缩系统和新风换气系统为用户提供更有效的取暖，热水和新风通风。此系统可广泛用于楼房和小型别墅。它利用涡轮补气增晗压缩机的补气回路吸收空气废气中的残余热量，进一步提高新风系统的热回收效率，并提供高度的系统集成。
本实用新型提出的热泵新风集成空调系统包括：热泵单元、新风单元和控制单元，所述的热泵单元包括用管道连接的压缩机、四通阀、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；所述的新风单元包括用于室内排出废气与室外引入新鲜空气换热的第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器；所述的冷凝器与膨胀阀之间设有一个第四热交换器，所述冷凝器流出的制冷流体分成两条支路，一路经第四热交换器进入膨胀阀，另一路经电磁阀、 膨胀阀进入第四热交换器，然后进入新风单元的第三热交换器，吸收排出废气中的余热后返回至压缩机的蒸汽注入口；所述冷凝器释放的热量经由分流器后分为两路，一路进入第二热交换器与室外引入的新鲜空气换热，另一路作为加热输出端。
本实用新型还包括一个与加热输出端连接的分流器，该分流器用于与热水水箱、地板加热装置和/或暖气片连接。
本实用新型提出的热泵新风集成空调系统可分成室内机和室外机，所述的室内机包括：热泵单元中除蒸发器外的部件、新风单元，热水水箱和控制单元；所述的室外机包括蒸发器和风扇。
所述的控制单元用于空调系统在制冷模式和加热模式之间转换。
与现有技术相比，本实用新型引出一部分冷媒去降低室外蒸发器的冷媒温度，然后再降低新风机中排出废气的温度，最后注入压缩机的蒸汽注入口进入压缩循环。这将大大提高热泵在寒冷条件下的热效率COP (-20°C 条件下 COP>2.0)，同时提供新风机的二次热回收。这将大大提高整机的热效率和家居的节能性能。
附图说明
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细的说明，其中：
图1是本实用新型加热模式示意图；
图2是本实用新型制冷模式示意图；
图3是本实用新型室内室外机的示意图。
具体实施方式
图1是本实用新型中补气增晗热泵系统与热量回收新风系统集成于一体的加热模式。本实用新型提出的热泵新风集成空调系统包括：热泵单元1、新风单元2和控制单元。热泵单元1包括用管道连接的压缩机11、四通阀12、冷凝器13、膨胀阀15和蒸发器16。新风单元2包括用于室内排出废气与室外引入新鲜空气换热的第一热交换器21、第二热交换器22和第三热交换器23。冷凝器13与膨胀阀15之间设有一个第四热交换器14，冷凝器13流出的制冷流体分成两条支路，一路经第四热交换器 14进入膨胀阀15，另一路经电磁阀 17、 膨胀阀 18进入第四热交换器 14，然后进入新风单元的第三热交换器，吸收排出废气中的余热后返回至压缩机11的蒸汽注入口19。冷凝器13 释放的热量经由分流器 3后分为两路，一路进入第二热交换器22与室外引入的新鲜空气换热，另一路作为加热输出端4。蒸发器16设有风扇10，第二热交换器和第三热交换器均设有风扇，压缩机11采用涡轮式压缩机。
在新风单元2中，室外的冷空气(-10°C) 进入系统，经过第一热交换器21 加热 (5 °C)。系统中第二热交换器 22 进一步加热进入室内的新风至室温 (20 °C)。同时室内的废气经过第一交换器 21 变冷 (5 °C) 。仍然有大量的热量在这待排出的废气中有待进一步回收。在本实用新型系统中，第三热交换器 23进一步回收这些可用的热量，使排出的空气温度进一步降低 (-5 °C) ，而不用系统消耗任何能量。本实用新型在寒冷条件下，热回收效率可达75%。
在图1中，由压缩机11压缩后的高压高温液态制冷剂经由冷凝器13 后成为高压常温液态。然后分为两部分：一部分经第四热交换器14 和膨胀阀15后进入蒸发器16 ，吸收室外空气中的热量返回经四通阀12进入压缩机11。另一路经电磁阀 17，膨胀阀 18 进入第四热交换器14 进一步冷却制冷剂，然后进入新风单元中第三热交换器23 吸收废气中的余热后返回至压缩机的蒸汽注入口19进入压缩循环。经由冷凝器13 释放的热量经由分流器 3 后分为两路，一路加热后的制冷剂经由热交换器第二热交换器22 加热新风机的输入新鲜空气，另一路则经由分流器3输出作为加热输出端4。加热输出端4可以与一分流器25连接，用于与热水水箱5、地板加热装置和/或暖气片连接。
图2是本实用新型制冷模式的系统示意图。在系统工作于制冷模式时，室外的热空气 (30°C) 进入新风单元2，经过第一热交换器21 降温 (25 °C)。系统中第二热交换器22进一步冷却进入室内的新风至远低于室温 (10 °C)。同时室内的废气经过第一热交换器 21 变冷 (25 °C) 排出室外。在该模式中，第三热交换器 23关闭。
在制冷模式，压缩机11输出的制冷剂经由四通阀12 进入蒸发器16 （此时作为冷凝器用）与室外释放热量，然后经由膨胀阀15 和第四热交换器14 返回冷凝器13（此时为蒸发器）吸收热量后返回至压缩机11。在制冷模式，电磁阀17 是关闭的，所以补气增晗功能被屏蔽。制冷剂冷却输入的新风实现空调功能，同时加热输出端4关闭。当热水加热启动，热泵进入加热模式，电磁阀17关闭。分流阀3 关闭新风机的制冷回路，而开通加热热水水箱。在除霜模式，见图2，压缩机11输出的制冷剂经由四通阀12 进入蒸发器16 （此时为冷凝器用）与室外释放热量，然后经由膨胀阀15 和第四热交换器14 返回冷凝器13 （此时为蒸发器）吸收热量后返回至压缩机11。在除霜模式，电磁阀17 是关闭的，所以补气增晗功能被屏蔽。同时分流器 3 置于加热输出端，吸收热水水箱的热量消除蒸发器 16 的霜冻，系统制冷回路关闭。
如图3 所示，本实用新型提出的空调系统可以分成两部分：室内机6和室外机7。室内机含热水水箱5，热泵单元的主要部分和新风单元2。控制单元也安装在室内机，控制空调系统在制冷模式和加热模式之间转换。控制单元还可以调整控制加热输出端4的热水输出温度，例如，当给地板加热装置供水时，温度为35°C，当连接暖气片时，热水温度为55°C。新风单元包含第一热交换器21，二个通风风扇和二个热交换器 22和23，进出风口设在顶部。热泵单元1包含除蒸发器和风扇外的所有元器件，以及分流器25和循环泵，用于与地板加热装置或暖气片连接。热水水箱5约 200 升，一额外的电加热器亦可集成在热水水箱中。室外机7含热泵单元的蒸发器16和风扇10。这是因为如此可降低室内机和室外机的制冷剂连接管数（现仅需要两个管道连接）。我们亦可使系统工作于室内温度环境，避免热泵的冷启动。
本实用新型大大提高了系统的热效率和家居的节能性能。
Claims (8)
1.一种热泵新风集成空调系统，其特征在于包括：热泵单元（1）、新风单元（2）和控制单元，所述的热泵单元（1）包括用管道连接的压缩机（11）、四通阀（12）、冷凝器（13）、膨胀阀（15）和蒸发器（16）；所述的新风单元（2）包括用于室内排出废气与室外引入新鲜空气换热的第一热交换器（21）、第二热交换器（22）和第三热交换器（23）；所述的冷凝器（13）与膨胀阀（15）之间设有一个第四热交换器（14），所述冷凝器（13）流出的制冷流体分成两条支路，一路经第四热交换器 （14）进入膨胀阀（15），另一路经电磁阀 （17）、 膨胀阀 （18）进入第四热交换器 （14），然后进入新风单元的第三热交换器，吸收排出废气中的余热后返回至压缩机（11）的蒸汽注入口（19）；所述冷凝器（13） 释放的热量经由分流器 （3）后分为两路，一路进入第二热交换器（22）与室外引入的新鲜空气换热，另一路作为加热输出端（4）。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的蒸发器（16）设有风扇（10）。
3.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的第二热交换器和第三热交换器均设有风扇。
4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：还包括一个与加热输出端（4）连接的分流器（25），该分流器与热水水箱（5）、地板加热装置和/或暖气片连接。
5.如权利要求1或4任一项所述的空调系统，其特征在于，所述的空调系统分成室内机（6）和室外机（7），所述的室内机包括：热泵单元中除蒸发器外的部件、新风单元（2），热水水箱（5）和控制单元；所述的室外机包括蒸发器（16）和风扇（10）。
6.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的压缩机采用涡轮式压缩机。
7.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述的控制单元用于控制空调系统在制冷模式和加热模式之间转换。
8.如权利要求7所述的空调系统，其特征在于：所述的控制单元控制加热输出端（4）的热水输出温度。
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