CN202692282U - 双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式 - Google Patents

Abstract

一种双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式，属能源利用技术和空气调节领域。由排风部分、新风处理部分、表面式换热器和热泵系统组成。热泵系统包括压缩机、冷凝器、冷凝热回收器、蒸发器和节流部件。夏季利用室内低温低湿的排风排走制冷系统的冷凝热量；冬季利用室内高温高湿的排风排走制冷系统的蒸发冷量。表面式换热器的目的是利用冷冻水露点温度对高温高湿新风进行预冷及预除湿。热泵系统为新风处理系统提供所需的冷量和热量以及冷冻水无法达到的更低露点温度。

Description

双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式

技术领域

本发明涉及一种热泵全热回收新风处理机组，特别是双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式.。 

背景技术

我国民用建筑空调系统大都采用新回风混合模式，由于大部分空气在室内循环，使得污染物不能很快的排到室外，危害人类健康。加大新风量（或采用全新风的运行方式），可以将室内的有害物质稀释并排出室外，明显提高室内空气品质。但另一方面，新风量的增加使得新风处理能耗大大增加。另外对空气的处理方式目前多采用冷冻水或直接蒸发的除湿方式，这种空调方式存在以下几个方面的弊端：一、风冷式制冷机的冷凝温度较高，能效比低；二、中央冷水机提供的冷冻水温度一定（即露点温度一定），很难处理到温湿度独立系统对新风含湿量的要求；三、难以适应热湿比的变化。只通过蒸发方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲相对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象；四、因出风温度过低导致冷凝水的存在，盘管的表面形成了滋生各种霉菌的温床，恶化了室内空气品质， 引发多种病态建筑综合症。因而近几年温湿度独立处立系统得到了越来越广泛的利用。 

此双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式.，除了应用于一般中央空调冷水机及冰蓄冷系统，且更适合用于温湿度独立系统中，所谓温湿度独立控制空调系统，采用温度与湿度两套独立的空调控制系统，分别控制、调节室内的温度与湿度，从而避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的损失。由于温度、湿度采用独立的控制系统，可以满足不同房间热湿比不断变化的要求，克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数的要求，避免了室内湿度过高（或过低）的现象。 

它利用了中央空调冷冻水及热泵全热回收新风机组的有机结合，避免了传统中央空调处理新风的露点温度受到冷冻水温度的影响，达不到温湿度独立系统对新风含湿量的要求；其基本功能为：处理显热与潜热的系统可同时调节室内的温度与湿度。通过冷冻水的表面式换热器及热泵系统的直接蒸发式蒸发器控制室内空气的超低露点温度来处理潜热及部分显热，再通过冷凝热回收器升温，利用热泵系统冷凝热升温来降低新风出风的相对湿度，因而不存在出风温度过低结露的危险。新风处理机组还同时承担去除室内CO2、异味，以保证室内空气质量的任务。 

温湿度独立控制空调系统中，需要新风处理机组提供干燥的室外新风，以满足排湿、排CO2、排味和提供新鲜空气的需求。采用传统转轮除湿方式，是一种可能的解决途径，即用硅胶、分子筛等吸湿材料附着于轻质骨料制作的转轮表面。但转轮除湿机热能利用效率低的实质是除湿与再生这两个过程都是等焓过程而非等温过程，转轮表面与空气间的湿度差和温度差都很不均匀，造成很大的不可逆损失，同时还存在新风与排风交叉污染的情况。再一种除湿方式是空气先经过冷冻水的表面式换热器进行预除湿，然后再直接与低温的冷媒蒸发器进行热交换（通过更低露点温度），空气中的水蒸气被凝结成冷凝水后经过辅助冷凝器的升温，从而实现空气的超强除湿目的，从而实现接近等温的吸湿过程；同时低温低湿排风经过冷凝器有助于降低冷凝温度，从而大大提高了机组的能效比。采用表面式换热器结合热泵除湿技术处理空调新风，特别是冷冻水无法达到的低露点蒸发温度；新排风为二路独立通道，杜绝了交叉污染，改善了室内空气品质；系统回收室内排风的能量，减小了新风处理能耗；提高热泵能效比，使低品味热源得以利用，由于热泵可获得比驱动能源多的热量，有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况。 

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、运行平稳、能耗低的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组及其控制方式，以克服及改进现有技术中的不足之处。 

按此目的设计的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，由排风部分、新风处理部分、表面式换热器和热泵系统组成；热泵系统包括压缩机、四通阀换向阀、冷凝器、蒸发器、冷凝热回收器和节流部件，冷凝热回收器设置在新风出风口处；排风部分由排风机执行；表面式换热器设置在新风进风口处；新风处理部分含新风机及加湿器组成；图中实线表示制冷工质流动管道，虚线表示新风及排风处理通道。 

所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述四通换向阀的c接口与冷凝器的一端连接，a接口与压缩机的排气口连接，b接口与压缩机的吸气口连接，d接口与蒸发器的一端连接；冷凝器的另一端通过节流部件与蒸发器的另一端连接。 

所述冷凝器与节流部件之间还连接有电磁阀a，电磁阀a两端并联有冷凝热回收器，其中，电磁阀a与冷凝器连接的一端与通过电磁阀b与冷凝热回收器连接；冷凝热回收器设置在新风出风口处。 

所述表面式换热器设置在新风进风口处。 

所述新风处理部分含新风机及加湿器，加湿器设置在蒸发器与冷凝热回收器之间。 

当室外空气为高温潮湿空气时，开启压缩机，四通阀换向阀的a、c接口连通，b、d接口连通，室外新风依次经过冷冻水运行的表面式换热器，进行预除湿；再经过蒸发器进一步降温及深度除湿，然后经过冷凝热回收器升温后送入室内。表面式换热器的目的是利用冷冻水露点温度对高温高湿新风进行预冷及预除湿；蒸发器的目的是通过冷媒蒸发达到冷冻水无法达到的更低露点温度，进一步除去表面式换热器无法处理新风中的水分；再经过冷凝热回收器升温使其相对湿度降低，以达到所需的出风温湿度。室内低温低湿排风经过冷凝器排出室外，有助于冷却冷凝器以增强其散热能力，及降低耗电量提高能效比。当室外空气为低温干燥空气时，开启压缩机，四通阀换向阀的a、d接口连通，b、c接口连通，通过四通阀换向实现蒸发器和冷凝器的相互转换。室外干燥、低温的新风依次经过热水运行的表面式换热器预热后，再经过冷凝器及加湿器，被进一步升温加湿，新风被加热加湿后送入室内；冷凝器的排热量用于进一步提升新风出风温度；热水运行的表面式换热器对新风的预热同时有助于热泵系统的稳定运行。室内高温高湿空气经过蒸发器，降温后被排出室外；电磁阀a开启，电磁阀b关闭，冷凝热回收器不工作。 

夏秋换季，当室外空气温湿度适合时，在中央空调冷水机运行情况下，优先关闭热泵系统的压缩机，新风通过冷冻水运行的表面式换热器来克服新风负荷；在中央空调冷水机停机情况下，新风通过热泵系统的运行克服新风及室内负荷，当室内温湿度过低时，关闭热泵系统的压缩机，从室内排出室外的空气和从室外进入室内的空气进行通风换气； 

冬春换季，当室外空气温度适合时，在中央热水机运行情况下，优先关闭热泵系统的压缩机，新风通过热水运行的表面式换热器来克服新风负荷；在中央热水机停机情况下，新风通过热泵系统的运行克服新风及室内负荷，当室内温湿度过高时，关闭热泵系统的压缩机，从室内排出室外的空气和从室外进入室内的空气进行通风换气。

所述冷凝热回收器与冷凝器串联连接，用于回收制冷系统的冷凝热，升高新风出风温度及降低相对湿度；若新风出风温度过低，需将电磁阀b打开，电磁阀a关闭；若新风出风温度过高，则需将电磁阀a开启，电磁阀b关闭，冷凝热回收器不工作。 

本发明利用了中央空调冷冻水及采用热泵技术相接合来处理空调新风，还可通过在新风部分附加过滤及杀菌装置可以除去空气中夹带的灰尘和细菌，起到净化空气的作用，改善了室内空气品质；系统能回收室内排风的能量，减小了新风处理能耗；利用热泵提供除湿热量，使低品味热源得以利用，由于热泵可获得比驱动能源多的热量，有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况。 

附图说明

图1为本发明一实施例工作原理示意图—夏季运行示意图。 

图2为本发明另一实施例工作原理示意图—冬季运行示意图。 

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。 

参见图1，本双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，由排风部分、新风处理部分、表面式换热器和热泵系统组成。热泵系统包括压缩机1、四通阀换向阀10、冷凝器2、蒸发器4、冷凝热回收器5和节流部件9，冷凝热回收器5设置在新风出风口处；排风部分由排风机3执行；表面式换热器设置在新风进风口处；新风处理部分含新风机6及加湿器12组成。 

四通换向阀10的c接口与冷凝器2的一端连接，a接口与压缩机1的排气口连接，b接口与压缩机1的吸气口连接，d接口与蒸发器4的一端连接；冷凝器2的另一端通过节流部件9与蒸发器4的另一端连接。 

冷凝器2与节流部件9之间还连接有电磁阀a8，电磁阀a8两端并联有冷凝热回收器5，其中，电磁阀a8与冷凝器2连接的一端与通过电磁阀b7与冷凝热回收器5连接；冷凝热回收器5设置在新风出风口处。 

新风处理部分的新风机6设置在新风出风口处，加湿器12设置在蒸发器4与冷凝热回收器5之间. 

排风部分的排风机3设置在室内排风出风口处，排出冷凝热量。

表面式换热器11设置在新风进风口处，对新风进行预冷。 

以上已将本实用新型做一详细说明，综上所述，仅为本实用新型之一较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。 

其工作原理是：

一、夏季运行

参见图1，当室外空气为高温潮湿空气时，开启压缩机1，四通阀换向阀10的a、c接口连通，b、d接口连通，高温潮湿的室外新风依次经过冷冻水运行的表面式换热器11，进行预除湿；再经过蒸发器4进一步降温及深度除湿，然后经过冷凝热回收器5升温后送入室内。蒸发器4的目的是通过冷媒蒸发达到冷冻水无法达到的更低露点温度，进一步除去表面式换热器无法处理新风中的水分；再经过冷凝热回收器5升温使其相对湿度降低，以达到所需的出风温湿度。室内低温低湿排风经过冷凝器2排出室外，有助于冷却冷凝器以增强其散热能力，及降低耗电量提高能效比。若新风出风温度过低，需将电磁阀b7打开，电磁阀a8关闭，冷凝热回收器5的冷凝热用于升高新风出风温度及降低相对湿度；若新风出风温度过高，则需将电磁阀a8开启，电磁阀b7关闭，冷凝热回收器5不工作。

二、冬季运行 

参见图2，当室外空气为低温干燥空气时，开启压缩机1，四通阀换向阀10的a、d接口连通，b、c接口连通，通过四通阀换向实现蒸发器和冷凝器的相互转换。室外干燥、低温的新风依次经过热水运行的表面式换热器11预热后，再经过冷凝器4及加湿器12，被进一步升温加湿，新风被加热加湿后送入室内；冷凝器4的排热量用于进一步提升新风出风温度；热水运行的表面式换热器11对新风的预热同时有助于热泵系统的稳定运行。室内高温高湿空气经过蒸发器2，降温后被排出室外；电磁阀a8开启，电磁阀b7关闭，冷凝热回收器5不工作。

三、过渡季节新风机组运行说明 

夏秋换季，当室外空气温湿度适合时，在中央空调冷水机运行情况下，优先关闭热泵系统的压缩机1，新风通过冷冻水运行的表面式换热器11来克服新风负荷；在中央空调冷水机停机情况下，新风通过热泵系统的运行克服新风及室内负荷，当室内温湿度过低时，关闭热泵系统的压缩机1，从室内排出室外的空气和从室外进入室内的空气进行通风换气；

冬春换季，当室外空气温度适合时，在中央热水机运行情况下，优先关闭热泵系统的压缩机1，新风通过热水运行的表面式换热器11来克服新风负荷；在中央热水机停机情况下，新风通过热泵系统的运行克服新风及室内负荷，当室内温湿度过高时，关闭热泵系统的压缩机1，从室内排出室外的空气和从室外进入室内的空气进行通风换气。

Claims (7)

1.双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，由排风部分、新风处理部分、表面式换热器和热泵系统组成；热泵系统包括压缩机（1）、四通阀换向阀（10）、冷凝器（2）、蒸发器（4）、冷凝热回收器（5）和节流部件（9），冷凝热回收器（5）设置在新风出风口处；排风部分由排风机（3）执行；表面式换热器设置在新风进风口处；新风处理部分含新风机（6）及加湿器（12）组成。

2.根据权利要求1所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述四通换向阀（10）的c接口与冷凝器（2）的一端连接，a接口与压缩机（1）的排气口连接，b接口与压缩机（1）的吸气口连接，d接口与蒸发器（4）的一端连接；冷凝器（2）的另一端通过节流部件（9）与蒸发器（4）的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述冷凝器（2）与节流部件（9）之间还连接有电磁阀a（8），电磁阀a（8）两端并联有冷凝热回收器（5），其中，电磁阀a（8）与冷凝器（2）连接的一端与通过电磁阀b（7）与冷凝热回收器（5）连接；冷凝热回收器（5）设置在新风出风口处。

4.根据权利要求1所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述新风处理部分的新风机（6）设置在新风出风口处，加湿器（12）设置在蒸发器（4）与冷凝热回收器（5）之间。

5.根据权利要求1所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述排风部分的排风机（3）设置在室内排风出风口处，排出冷凝热量。

6.根据权利要求1所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述表面式换热器（11）设置在新风进风口处，对新风进行预冷。

7.根据权利要求3所述的双冷源热泵全热回收调湿控温新风机组，其特征是所述冷凝热回收器（5）与冷凝器（2）串联连接，用于回收制冷系统的冷凝热，升高新风出风温度及降低相对湿度；若新风出风温度过低，需将电磁阀b（7）打开，电磁阀a（8）关闭；若新风出风温度过高，则需将电磁阀a（8）开启，电磁阀b（7）关闭，冷凝热回收器（5）不工作。

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