CN204313419U - 自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及民用与工业项目中的空调装置的技术领域,特别是涉及一种自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,冷或热源单元,可以制备并输出冷媒或冷水、热媒或热水,为机组处理空气热湿负荷提供全部的冷量或热量,不需要外接其他冷源和热源;全空气机组,能对新风和混风进行降温、除湿处理或加热、加湿处理;冷或热源单元包括压缩机、膨胀阀以及制冷剂循环管路,制冷剂循环管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路,第一主管路通过第一制冷剂输入支路与新风热湿处理单元连接,新风热湿处理单元通过第二主管路与压缩机的输入端连接,第二制冷剂输入支路与混风热湿处理单元连接,从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路流入第二主管路。

Description

自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组
技术领域
本实用新型涉及民用与工业项目中的空调机组的技术领域,尤其涉及一种自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组。
背景技术
目前,节能减排、建设资源节约型社会已经成为当前一项非常重要的工作,建筑能耗约占全社会能耗的30%左右,其中空调系统能耗又占到建筑总能耗的40-60%,因此,降低中央空调系统能耗已经成为我国节能减排的一个重要方向。限于当前的技术水平,民用建筑、工业项目的实际有效使用面积约为75-85%,其中空调系统占用了8-12%的建筑面积(如集中冷热源机房、空调机房、水管道井、风井等),如何节约空调系统占用面积、提高建筑利用率,同时缩短施工周期和降低空调系统造价,一直是困扰工程设计与建设领域的技术难题。
目前,常规的全空气空调系统,由冷源和热源、冷和热水输配系统、全空气空调机组、末端风口装置和自动控制系统组成。常规的全空气空调系统,主要存在的问题包括:
1.必须要有集中的冷源和热源设备,必须要有冷水和热水输配系统(循环泵、分集水器和水管路),因此存在输配能耗大;
2.由于(1)的存在,建筑必须提供一定的冷源和热源机房,降低了建筑面积的有效使用率;
3.由于(1)的存在,必须完成输配系统(泵、管路)的施工与调试,存在施工量大、施工周期长的问题;
4.采用集中的冷源和热源设备,还存在部分区域有负荷、部分区域没有负荷时的系统调节困难问题,在这种情况下空调设备(主要是冷热源设备、循环泵等)运行在低效状态下。这也是是常规空调系统能耗为什么很高并且难以降低的一个机理性缺陷——即,不能适应只有局部区域有空调、采暖的需求工况;
5.由于整个空调系统涉及制冷设备、制热设备、循环泵、全空气空调机组、新风机组+风机盘管等,系统环节多,因此带来了自控系统设计复杂、实际管理与协调困难等问题。
基于近年来空调理论发展,特别是温湿度独立控制空调系统的提出和应用、制冷或制热技术和设备的研发进步、冷冻除湿空调技术的研发应用,目前制冷或制热装置具备了比以往设备更大的制冷或制热输出能力、更小的体积,如磁悬浮制冷机、磁悬浮热泵、数码涡旋制冷机、数码涡旋热泵等设备的相继问世,使得可以在一套设备内全部解决空气冷却、除湿、加热、加湿和热回收等功能。
因此,本专利申请书所述的冷冻除湿式全空气空调机组,通过设备构架理论的全新研发设计了一种自带全部冷和热源的溶液式全空气空调机组。主要目的是解决常规全空气空调系统的高能耗、大量占用建筑面积、施工周期长和工艺复杂等问题。
实用新型内容
为解决目前全空气机组的功能不足,以及基于该全空气机组的传统空调系统的机理性问题,本实用新型提供一种自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,该空调机组并可应用于各种不同的气候区域。
本实用新型的自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,包括冷或热源单元、新风热湿处理单元和混风热湿处理单元;
所述冷或热源单元,用于为处理空气热湿负荷提供冷量或热量;
所述空气热湿处理单元,能对空气进行降温、除湿处理或加热、加湿处理;
所述空气热湿处理单元包括新风热湿处理单元和混风热湿处理单元;
所述冷或热源单元包括压缩机、膨胀阀以及制冷剂循环管路,所述制冷剂循环管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路,所述第一主管路通过第一制冷剂输入支路与新风热湿处理单元的第一连接端连接,新风热湿处理单元的第一输出端通过第二主管路与压缩机的输入端连接,所述第一主管路通过第二制冷剂输入支路与混风热湿处理单元连接,从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路流入第二主管路;
所述压缩机的输出端连接第三主管路,所述第三主管路通过第四制冷剂输入支路与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接,进出机组的冷却或换热系统的输出端通过第三制冷剂输出支路与第四主管路连通,第四主管路与第一主管路相连通。
进一步的,所述第三主管路通过第三制冷剂输入支路与新风热湿处理单元的第二连接端连接,空气热湿处理单元的第二输出端与第四主管路连接。
进一步的,所述新风热湿处理单元是基于溶液式空气处理技术的冷却除湿、加热加湿模块和再生模块。
进一步的,所述混风热湿处理单元是基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块。
进一步的,还包括全空气热湿处理单元;
所述全空气热湿处理单元包括第一制冷或制热装置、第二制冷或制热装置、溶液调湿单元、溶液再生单元以及循环管路,所述溶液调湿单元包括换热芯体,换热芯体与第一制冷或制热装置流出的盐溶液连接,溶液再生单元包括再生单元换热芯体和补水阀,补水阀向再生单元补水以控制溶液的浓度;第一制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第一连接端上,第一制冷或制热装置与溶液调湿单元中流出的盐溶液连接;第二制冷或制热装置与混风进行接触,用于冷却或加热进出机组的混风;
还包括第三制冷或制热装置和第四制冷或制热装置,第三制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第二连接端上,并且与溶液再生单元中的盐溶液连接,第四制冷或制热装置与进出机组的冷却或换热系统连接。
进一步的,所述新风热湿处理单元由溶液式的冷却除湿或加热加湿模块和再热模块组成。
进一步的,所述换热芯体和再生单元换热芯体之间设有溶液质交换循环管路和热回收板式换热器。
进一步的,所述制冷剂循环管路上设有多个电动调节阀,第一制冷或制热装置和第二制冷或制热装置、第三制冷或制热装置、第四制冷或制热装置均依靠电动调节阀来调节各自分配的制冷剂的流量。
进一步的,还包括热回收单元;
所述热回收单元由两个气液直接接触上热湿交换芯体、下热湿交换芯体以及与之配套的溶液循环管路形成,溶液循环管路上设有溶液循环泵。
进一步的,所述热回收单元是溶液式全热回收模块。
进一步的,所述热回收单元是转轮热回收模块、板式换热回收模块、热管式热回收模块、溶液式热回收模块中的任意一种或组合。
本实用新型最主要特点是:将制冷或制热装置集成到溶液式的全空气空调机组中,全空气空调机组完成全部空气处理过程所需要的冷和热均由该机组自身提供。相比于传统的中央空调系统,可以省却冷或热源设备、冷或热源机房、冷或热源到空调机组之间的输配系统,同时全部省却空调系统的冷水和热水输配能耗,解决集中冷、热源与空调分区之间冷、热量的分配调节困难以实现显著节能。
与现有的全空气空调机组相比,本实用新型的自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组具有以下特点和性能优点:
1.本实用新型构建了一种新的、更简化的全空气空调系统。常规的全空气空调系统,必须包含冷和热源设备、冷却塔、冷和热水输配系统、全空气空调机组等设备。而基于本实用新型提出的一种自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,整个空调系统只需要自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组、冷却塔即可,空调系统大为简化。
2.本实用新型中所述全空气空调采用盐溶液作为介质对新风进行处理,与常规全空气空调相比,其新风段可承担所有的湿负荷,所以在处理混风的空调箱中表冷器会以干工况形式运行。
3.如上述机组特点和性能优点中的2所述,机组新风段承担了所有的湿负荷,而空调箱只需要降温即可,所以本实用新型较常规的全空气空调相比,是典型的温湿度独立调节空调系统。
4.由于采用盐溶液作为工作介质,其处理湿负荷的原理决定其湿度控制较常规空调处理湿度精确很多,并且由于此装置为温湿度独立处理,故其送风温度、湿度较常规空调更加精准。
5.高效节能。与传统的全空气空调系统相比,由于省却了输配系统,能耗首先直接降低20%以上;由于空调机组可以直接对应各局部区域的空调需求,解决了传统全空气空调机组冷和热源集中、不能满足部分区域调节的机理缺陷,还可以再降低空调系统能耗10%以上。
6.大幅节约空调系统占用的面积与空间。与传统的全空气空调系统相比,由于省却了输配系统、冷、热源设备和机房,可节约3-4.5%的建筑面积。
7.显著降低工程造价。与传统的全空气空调系统相比,可省却冷和热源机房、冷和热源机房到末端空调机组之间的输送管路,因此可降低土建造价1.5-3%,降低空调系统造价2-3%。
8.简化空调控制系统和楼宇自控系统。对于空调控制系统而言,由于只需要对本实用新型所述“全空气空调机组”、冷却塔进行集中管理与控制,空调的控制系统大为简化。而传统的全空气空调系统必须对冷和热源设备、冷却塔、循环泵、分集水器和管路、全空气空调机组等进行控制,复杂程度大大高于前者。
9.综合1、5的优点,将显著降低运行管理技术难度、工作量和管理成本。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本实用新型自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示,本实用新型的自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,包括用于为处理空气热湿负荷提供冷量或热量的冷或热源单元和能对空气进行降温、除湿处理或加热、加湿处理的空气热湿处理单元。
所述空气热湿处理单元包括新风热湿处理单元和混风热湿处理单元;
所述冷或热源单元包括压缩机1、膨胀阀3以及制冷剂循环管路,制冷剂循环管路包括第一主管路21、第二主管路22、第三主管路23和第四主管路24,第一主管路21通过第一制冷剂输入支路31与新风热湿处理单元的第一连接端连接,新风热湿处理单元的第一输出端通过第二主管路与压缩机的输入端连接,第一主管路通过第二制冷剂输入支路32与混风热湿处理单元连接,从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路35流入第二主管路22;
压缩机的输出端连接第三主管路23,第三主管路通过第三制冷剂输入支路33与新风热湿处理单元的第二连接端连接,新风热湿处理单元的第二输出端与第四主管路24连接,第四主管路24与第一主管路21相连通;第三主管路23通过第四制冷剂输入支路34与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接,进出机组的冷却或换热系统的输出端通过第三制冷剂输出支路36与第四主管路24连通。
本实用新型的自带全部冷源和热源的溶液式全空气空调机组,还包括空气热湿处理单元;
空气热湿处理单元包括第一制冷或制热装置401、第三制冷或制热装置403、溶液调湿单元、溶液再生单元、混风热湿处理单元以及循环管路,溶液调湿单元包括换热芯体,换热芯体与第一制冷或制热装置流出的盐溶液连接,溶液再生单元包括再生单元换热芯体和补水阀,补水阀向再生单元补水以控制溶液的浓度;第一制冷或制热装置位于空气热湿处理单元的第一连接端上,第一制冷或制热装置与溶液调湿单元中流出的盐溶液连接。第三制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第二连接端上,并且与溶液再生单元中的盐溶液连接。第二制冷或制热装置用于对混风进行热湿处理。
上述空调装置还包括:第四制冷或制热装置404,第四制冷或制热装置与进出机组的冷却或换热系统连接。
第一制冷或制热装置401与空气热湿处理单元中的调湿单元换热芯体8中流出的盐溶液连接,用于冷却或加热盐溶液以增强其除湿或加湿能力;用于溶液-制冷剂换热的第一制冷或制热装置401和通入第二制冷或制热装置402的冷或热媒系统依靠电动调节阀11来调节各自分配的制冷剂的流量;
第三制冷或制热装置403与空气热湿处理单元中的再生单元换热芯体9中流出的盐溶液连接,用于加热或冷却盐溶液以增强其再生能力;第四制冷或制热装置404与进出机组的冷却或换热系统连接,与其进行换热,从而散掉冷凝器的热量或从中吸取热量;
用于溶液-制冷剂换热的第三制冷或制热装置403和用于冷却或换热系统-制冷剂换热的第四制冷或制热装置404依靠电动调节阀11来调节各自分配的制冷剂的流量;
冷或热源单元可以根据需要设置多组,第一制冷或制热装置401、第二制冷或制热装置402、第三制冷或制热装置403、第四制冷或制热装置404,需要根据调湿单元、以制冷剂为载体的冷或热媒输出系统和再生单元、冷却或换热系统的数量与之逐一匹配,而压缩机1和膨胀阀3则可以根据需要设置1个或多个。
空气热湿处理单元由溶液调湿单元、溶液再生单元和混风热湿处理单元组成。
溶液调湿单元由换热芯体8、溶液循环泵51组成,溶液再生单元由换热芯体9、溶液循环泵52、补水阀10组成,补水阀10的作用是向再生单元补水以控制溶液的浓度,此外,调湿芯体8和再生芯体9之间还有一套溶液质交换循环管路和热回收板式换热器6,热回收板式换热器6用于减少调湿芯体8与再生芯体9之间因溶液温度不同而造成的不可逆损失;溶液调湿单元、再生单元及其溶液质交换循环管路可以根据除或加湿量的需要设置一组或多组。热回收单元由两个气液直接接触上热湿交换芯体71、下热湿交换芯体72以及与之配套的溶液循环管路形成,溶液循环管路上设有溶液循环泵53,这种热回收单元可根据热回收效率的需要设置一组或者多组。混风热湿处理单元402由基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块组成。
本实施方式的机组在运行时空气和溶液的流程如下:盐溶液首先被溶液循环泵输送到上热湿交换芯体71中,与进入换热芯体的排风进行热质交换,吸收排风的冷量或热量之后再通过溶液管道流入下热湿交换芯体72中,与进入该换热芯体的新风进行热质交换,对新风进行预冷、预除湿或预热、预加湿;经过预处理的新风进入调湿单元的换热芯体8中,而换热芯体8中流出的浓度较高或较低的盐溶液经过第一制冷或制热装置401冷却或加热后,在换热芯体8中与新风进行热质交换,新风被深度除湿、降温或加热、加湿后与回风混合,再进入混风热湿处理单元,与混风热湿处理单元接触后,混风被降温、除湿或加热,最后送入室内;吸收新风中水分或释放水分后的盐溶液浓度降低或升高,通过溶液质交换循环管路进入再生单元换热芯体9中,而从再生单元换热芯体9中流出的浓度较低或较高的盐溶液经过第三制冷或制热装置403加热或冷却后,在再生单元换热芯体9中与排风进行热质交换,盐溶液中的水分和热量进入排风中或溶液吸收排风中的水分和热量,溶液的浓度升高或降低,然后再通过溶液质交换管路流入调湿单元的换热芯体8,并与从换热芯体8流入再生单元换热芯体9中的稀或浓溶液通过板式换热器6进行热量回收。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,并不用于限制本实用新型,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:包括冷或热源单元和全空气热湿处理单元;
所述全空气热湿处理单元包括新风热湿处理单元和混风热湿处理单元;
所述冷或热源单元,用于为处理空气热湿负荷提供全部的冷量或热量;
所述新风热湿处理单元,能对新风进行降温、除湿处理或加热、加湿处理;
所述混风热湿处理单元,能对回风和新风的混风进行降温、除湿处理或加热处理;
所述冷或热源单元包括压缩机、膨胀阀以及制冷剂循环管路,所述制冷剂循环管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路,所述第一主管路通过第一制冷剂输入支路与空气热湿处理单元的第一连接端连接,空气热湿处理单元的第一输出端通过第二主管路与压缩机的输入端连接,所述第一主管路通过第二制冷剂输入支路混风热湿处理单元连接,从混风热湿处理单元流回的制冷剂通过第二制冷剂输出支路流入第二主管路;
压缩机的输出端连接第三主管路,第三主管路与进出机组的冷却或换热系统的输入端连接,进出机组的冷却或换热系统的输出端与第四主管路连通,第四主管路与第一主管路相连通。
2.根据权利要求1所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述新风热湿处理单元是基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热、蒸汽加湿或电加湿等空气温度、湿度处理的模块与模块组合。
3.根据权利要求1所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述混风热湿处理单元是基于表冷式空气处理技术的冷冻降温除湿、表面换热式加热等空气温度、湿度处理的模块与模块组合。
4.根据权利要求1所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述新风热湿处理单元包括表面式换热模块、加湿装置,所述混风热湿处理单元包括表面式换热模块;
所述全空气热湿处理单元还包括第一制冷或制热装置、第二制冷或制热装置;
第一制冷或制热装置位于新风热湿处理单元的第一连接端上,第一制冷或制热装置与新风热湿处理单元中的表面式换热模块连接,与新风进行接触;
第二制冷或制热装置与混风进行接触,用于冷却或加热进出机组的混风。
5.根据权利要求1或2所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述新风热湿处理单元由冷冻除湿或加热盘管和再热模块组成。
6.根据权利要求1或3所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述混风热湿处理单元由冷却除湿或加热盘管和再热模块组成。
7.根据权利要求1所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述制冷剂循环管路上设有多个电动调节阀。
8.根据权利要求4所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述第一制冷或制热装置为冷却或加热盘管。
9.根据权利要求1所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:还包括热回收单元;
所述热回收单元由转轮热交换填料、转轮驱动电机、新风口、排风口、回风口和送风口组成。
10.根据权利要求9所述的自带全部冷和热源的冷冻除湿式全空气空调机组,其特征在于:所述热回收单元是转轮热回收模块、板式换热回收模块、热管式热回收模块、溶液式热回收模块中的任意一种或组合。
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