CN206269310U - 能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组 - Google Patents

Abstract

一种能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，包括空气处理系统、热泵系统和蓄能系统；所述空气处理系统包括新风机、排风机，及空气全热回收器；所述热泵系统包括环形闭合连接的压缩机、冷凝热回收器、冷凝器、膨胀阀、直接膨胀蒸发器和蓄能蒸发器，所述蓄能系统包括相互连接的蓄能罐和大焓差表冷器，其中，冷凝热回收器、直接膨胀蒸发器和大焓差表冷器分别设置于新风通道上。本实用新型利用峰谷电价大大降低运行费用，并提供了深度除湿所需的低温冷冻水；通过回收冷凝热量提高了热泵系统的能效比；低温冷源及加大新风量还可改善室内空气品质；进行排风热回收减小新风处理能耗，有助于节能和降低环境污染。

Description

能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组

技术领域

本实用新型涉及一种蓄能新风空调，特别涉及一种能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组。

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，新风能耗占整个空调系统能耗比例30-40％，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普通7/12℃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、直接蒸发式新风空调多采用涡旋及转子式压缩机，压缩机性能系数低；同时为获得较低的蒸发温度，机组的效率也随之降低；二、常规冷水机组为了提供较低的冷冻水温度，同样需要较低的蒸发温度，使冷水机的效率也随之降低；三、难以适应热湿比的变化，只通过常规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，室内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；五、低温低湿排风浪费了大量的冷量。

此外，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，再生过程更需要消耗大量能耗；再一种除湿方式是空气直接与盐溶液接触的溶液空调，经过几年推广，大量问题开始显现：设备造价极高；换热设备效率低下，盐溶液的腐蚀性强,故障率高，极难推广。

因此，有必要做进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单合理、运行平稳、低能耗及低运行成本的能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，包括空气处理系统、热泵系统和蓄能系统；所述空气处理系统包括设置于新风通道内的新风机、设置于排风通道内的排风机，及分别连通新风通道和排风通道的空气全热回收器；其特征在于：所述热泵系统包括环形闭合连接的压缩机、冷凝热回收器、冷凝器、膨胀阀、直接膨胀蒸发器和蓄能蒸发器，所述蓄能系统包括相互连接的蓄能罐、大焓差表冷器、水泵和电动比例积分阀，其中，冷凝热回收器、直接膨胀蒸发器和大焓差表冷器分别设置于新风通道上。

所述空气全热回收器上设有新风入口、新风出口、排风入口和排风出口，新风入口与新风通道的进风口相通，新风出口与新风通道的出风口相通，排风入口与排风通道的进风口相通，排风出口与排风通道的出风口相通；直接膨胀蒸发器、大焓差表冷器和冷凝热回收器依次设置于空气全热回收器的新风出口与新风通道的出风口之间，新风依次经过直接膨胀蒸发器、大焓差表冷器和冷凝热回收器。

所述压缩机的出口分别连接冷凝器的入口和冷凝热回收器的入口，冷凝热回收器的出口连接冷凝器的入口，冷凝器的出口分别连接直接膨胀蒸发器的入口和蓄能蒸发器的入口，蓄能蒸发器的出口和直接膨胀蒸发器的出口分别连接压缩机的入口。

所述压缩机的出口与冷凝器的入口之间设置有第二电磁阀；所述压缩机的出口与冷凝热回收器的入口之间设置有第一电磁阀；所述冷凝热回收器的出口与冷凝器的入口之间连接有第一单向阀；冷凝器的出口连接膨胀阀，膨胀阀与直接膨胀蒸发器的入口之间设置有第三电磁阀，膨胀阀与蓄能蒸发器的入口之间设置有第四电磁阀；直接膨胀蒸发器的出口与压缩机的入口之间连接有第二单向阀；蓄能蒸发器的出口与压缩机的入口之间连接有第三单向阀。

所述冷凝器的冷却方式可以是水冷却或风冷却。

所述蓄能蒸发器设置于蓄能罐内，蓄能罐的出口通过水泵连接大焓差表冷器的入口，大焓差表冷器的出口通过电动比例积分阀连接蓄能罐的入口。

所述蓄能罐内设置有蓄能相变材料，该蓄能相变材料的凝固温度高于水的冰点温度，低于5℃。

所述大焓差表冷器管排数为六排以上的表面式换热器。

新风和排风分别经过空气全热回收器，并在空气全热回收器内实现能量回收；新风机设置于新风通道的出风口处，排风机设置于排风通道的出风口处。

一种用于本能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组的控制方法，其特征在于：夜晚电价低谷时段，热泵系统工作，其包括以下步骤：

a、新风机及排风机关闭，压缩机启动，第一电磁阀及第三电磁阀关闭,第二电磁阀及第四电磁阀通电开启；

b、压缩机高温高压排气经过冷凝器冷却后成为低温高压液态冷媒，再经过膨胀阀膨胀后，成为低温低压汽液混合状态冷媒；

c、低温低压汽液混合状态冷媒在蓄能蒸发器内蒸发，蓄能罐内的相变材料利用材料的化学能进行蓄能，压缩机蓄能容量所占总新风最大处理负荷比例应按不同地区峰谷电价优惠政策来确定，一般为三分之二，不足部分由热泵系统联合运行完成。

一种用于本能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组的控制方法，其特征在于：白天电价平价时段的控制方法包括以下步骤：

a)、空气处理系统首先工作：开启新风机及排风机，高温潮湿新风与低温低湿排风通过空气全热回收器进行能量回收后，排风放出冷量后由排风机排到室外，新风吸收冷量后依次经过直接膨胀蒸发器、大焓差表冷器和冷凝热回收器；

b)、热泵系统开始工作：

1)、压缩机启动，第一电磁阀、第二电磁阀及第三电磁阀通电开启,第四电磁阀关闭；

2)、压缩机高温高压排气同时经过冷凝热回收器及冷凝器冷却成低温高压液态冷媒，低温高压液态冷媒经过膨胀阀膨胀后，成为低温低压汽液混合状态冷媒；

3)、低温低压汽液混合状态冷媒在直接膨胀蒸发器内蒸发，对全热交换后的新风进行预处理，蒸发完全的低温低压气体回到压缩机；

c)、新风经过直接膨胀蒸发器降温除湿，随后经过低温冷冻水的大焓差表冷器，此时电动比例积分阀接通，水泵开启，蓄能罐内的相变材料开始释冷，低温冷冻水开始循环，使新风含湿量低于温湿度独立处理系统对新风含湿量的要求，低温低湿新风再经过冷凝热回收器的再热，通过调节第一电磁阀的开度控制出风温度，使新风出风温度达到温湿度独立处理系统对新风出风温度的要求。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用了峰谷电价的相变蓄能技术降低空调运行费用的同时提供了深度除湿所需的低温冷冻水，冷凝热回收器提高了热泵系统的能效比；还可通过在新风通道内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；系统回收室内排风的能量，减小了新风处理能耗，使低品味热源得以利用，有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况。

本实用新型不但解决了现有技术的不足，还利用了峰谷电价及蓄能空调的低温冷冻水(进出水温5/13℃)的特点达到以下有益效果：

1.平衡电网峰谷负荷，提高发电及输电效率；

2.制冷主机容量减小，减少空调系统电力增容费；

3.实现低温送风，水风输送系统节省投资与能耗；

4.新风可以处理到的绝对湿度更低，提高空气品质；

5.利用了峰谷电价差，降低空调运行费用；

6.具有应急冷源，可靠性提高；

7.适合用于温湿度独立处理系统，室内空气处理部分可以用高温冷冻水(进出水温16/20℃)，系统更节能。

通过低温冷冻水的低露点温度，本结构不但可承担全部新风显热及潜热负荷，还承担了室内空气全部潜热和部分显热负荷；由于机组利用空气全热回收器回收排风冷量对新风预冷，及回收了热泵系统的冷凝热，降低了出风的相对湿度，因而不存在出风温度过低结露的危险；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；而本实用新型采用蓄能技术处理空调新风，低温冷冻水不但增强了除湿效果，还大大降低了微生物滋生，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；大温差提高了水风输送效率能效比；在提高系统能效比的同时大大降低了项目一次投资。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的工作原理示意图。

图中：1为新风机，2为排风机，3为空气全热回收器，4为压缩机，5为冷凝器，6为膨胀阀，7为直接膨胀蒸发器，8为蓄能蒸发器，9为蓄能罐，10为大焓差表冷器，11为冷凝热回收器，12为第一电磁阀，13为第二电磁阀，14为第三电磁阀，15为第四电磁阀，16为第一单向阀，17为第二单向阀，18为第三单向阀，19为水泵，20为电动比例积分阀。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

参见图1，本能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，包括空气处理系统、热泵系统和蓄能系统；所述空气处理系统包括设置于新风通道A内的新风机1、设置于排风通道B内的排风机2、及分别连通新风通道A和排风通道B的空气全热回收器3(图中虚线箭头表示排风通道B内气流的方向,实线箭头表示新风通道A内气流的方向)；所述热泵系统包括环形闭合连接的压缩机4、冷凝热回收器11、冷凝器5、膨胀阀6、直接膨胀蒸发器7和蓄能蒸发器8，所述蓄能系统包括相互连接的蓄能罐9、水泵19、电动比例积分阀20和大焓差表冷器10，其中，冷凝热回收器11、直接膨胀蒸发器7和大焓差表冷器10分别设置于新风通道A上，对新风进行热湿处理。

进一步说，所述空气全热回收器3上设有新风入口、新风出口、排风入口和排风出口，新风入口与新风通道A的进风口相通，新风出口与新风通道A的出风口相通，排风入口与排风通道B的进风口相通，排风出口与排风通道B的出风口相通；直接膨胀蒸发器7、大焓差表冷器10和冷凝热回收器11依次设置于新风出口与新风通道A的出风口之间，新风依次经过直接膨胀蒸发器7、大焓差表冷器10和冷凝热回收器11。

进一步说，所述压缩机4的出口分别连接冷凝器5的入口和冷凝热回收器11的入口；冷凝热回收器11的出口连接冷凝器5的入口，且为避免逆流，冷凝热回收器11的出口与冷凝器5的入口之间连接有第一单向阀16，以确保冷凝热回收器11与冷凝器5单向连通；冷凝器5的出口分别连接直接膨胀蒸发器7的入口和蓄能蒸发器8的入口；蓄能蒸发器8的出口和直接膨胀蒸发器7的出口分别连接压缩机4的入口，且蓄能蒸发器8的出口与压缩机4的入口之间设置有第三单向阀18，以确保蓄能蒸发器8与压缩机4单向连通，直接膨胀蒸发器7的出口与压缩机4的入口之间设置有第二单向阀17，以确保直接膨胀蒸发器7与压缩机4单向连通。

进一步说，所述压缩机4的出口与冷凝器5的入口之间设置有第二电磁阀13；所述压缩机4的出口与冷凝热回收器11的入口之间设置有第一电磁阀12；冷凝器5的出口连接膨胀阀6，膨胀阀6与直接膨胀蒸发器7的入口之间设置有第三电磁阀14，膨胀阀6与蓄能蒸发器8的入口之间设置有第四电磁阀15。

进一步说，所述冷凝器5的冷却方式可以是水冷却或风冷却，视系统大小或现场情况决定。

进一步说，所述蓄能蒸发器8设置于蓄能罐9内，蓄能罐9的出口通过水泵19连接大焓差表冷器10的入口，大焓差表冷器10的出口通过电动比例积分阀20连接蓄能罐9的入口。进出水温5/13℃的低温冷冻水由蓄能罐9提供，电动比例积分阀20可以精确控制水流量以调节大焓差表冷器10处理空气状态点。

进一步说，所述蓄能罐9内设置有蓄能相变材料，该蓄能相变材料为固液相变材料，其凝固温度高于水的冰点温度，低于5℃，有利于提高热泵系统蒸发温度，同时利用相变材料的化学能进行蓄能，有助于增大蓄冷量，减小蓄冷空间。由于水温5/13℃的低温冷冻水由蓄能蒸发器8直接提供，省去了常规冰蓄冷系统蓄冰时的水泵能耗，且热泵系统蒸发温度在0-3℃之间，较目前蓄冰工况蒸发温度-5℃至-3℃而言，提高了压缩机能效比。

进一步说，所述大焓差表冷器的管排数为6排以上，有利于通过低温冷冻水对新风进行降温及更彻底的除湿。

进一步说，新风和排风分别经过空气全热回收器3，并在空气全热回收器3内实现能量回收；新风机1设置于新风通道A的出风口处，排风机2设置于排风通道B的出风口处。

具体控制方法：

夜晚电价低谷时段，新风机1及排风机2关闭，压缩机4启动，第一电磁阀12及第三电磁阀14关闭,第二电磁阀13及第四电磁阀15通电开启，压缩机4高温高压排气经过冷凝器5冷却后成为低温高压液态冷媒，再经过膨胀阀6膨胀后，成为低温低压汽液混合状态冷媒，然后再在蓄能罐9内的蓄能蒸发器8内蒸发，蓄能罐9内的相变材料利用材料的化学能进行蓄能，相变材料由液态变为固液混合状态；考虑到压缩机4与蓄能罐9的容量应适合白天电价平价时段新风处理的冷量，压缩机4蓄能容量所占总新风最大处理负荷比例应按不同地区峰谷电价优惠政策来确定，优选三分之二，不足部分由热泵系统联合运行完成；冷凝器5由风冷或水冷方式进行散热。

白天电价平价时段，当室外新风为高温潮湿空气时，空气处理系统为：开启新风机1及排风机2，高温潮湿新风与低温低湿排风通过空气全热回收器3进行能量回收后，排风放出冷量后由排风机2排到室外，新风吸收冷量后经过热泵系统的直接膨胀蒸发器7，这时候由于新风温湿度还是比较高，直接膨胀蒸发器7的蒸发温度要比回风状态空气要高，热泵系统能效比高；经过直接膨胀蒸发器7降温除湿的新风还没有达到温湿度独立处理系统对新风温湿度的要求，这时候新风再经过低温冷冻水的大焓差表冷器10，此时大焓差表冷器10上的电动比例积分阀20接通，开启水泵19，蓄能罐9内的相变材料开始释冷，低温冷冻水开始循环，电动比例积分阀20为无级调节，精确控制新风的绝对湿度即含湿量；这时候的新风含湿量达到温湿度独立处理系统对新风含湿量的要求，而温度却大大低于温湿度独立处理系统对新风出风温度(18-20℃)的要求，经过大焓差表冷器10的低温低湿新风再经过冷凝热回收器11的升温，通过调节第一电磁阀12的开度大小，控制出风温度在合理的温度范围(18-20℃)内，同时低温对冷凝热回收器11的降温也有助于降低热泵系统的冷凝温度，提高热泵系统的能效比。热泵系统运行情况为：压缩机4启动，第一电磁阀12、第二电磁阀13及第三电磁阀14通电开启,第四电磁阀15关闭，压缩机4高温高压排气同时经过冷凝热回收器11及冷凝器5冷却成低温高压液态冷媒，机组出风温度高低由热泵系统冷凝热回收器11入口第一电磁阀12的开度大小控制，温度偏低开度加大，温度偏高开度减小，低温高压液态冷媒经过膨胀阀6膨胀后，成为低温低压汽液混合状态冷媒，然后再在直接膨胀蒸发器7内蒸发，对全热交换后的新风进行降温除湿预处理，蒸发完全的低温低压饱和冷媒气体回到压缩机4回气管。

上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，包括空气处理系统、热泵系统和蓄能系统；所述空气处理系统包括设置于新风通道(A)内的新风机(1)、设置于排风通道(B)内的排风机(2)，及分别连通新风通道(A)和排风通道(B)的空气全热回收器(3)；其特征在于：所述热泵系统包括环形闭合连接的压缩机(4)、冷凝热回收器(11)、冷凝器(5)、膨胀阀(6)、直接膨胀蒸发器(7)和蓄能蒸发器(8)，所述蓄能系统包括相互连接的蓄能罐(9)、大焓差表冷器(10)、水泵(19)和电动比例积分阀(20)，其中，冷凝热回收器(11)、直接膨胀蒸发器(7)和大焓差表冷器(10)分别设置于新风通道(A)上。

2.根据权利要求1所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述空气全热回收器(3)上设有新风入口、新风出口、排风入口和排风出口，新风入口与新风通道(A)的进风口相通，新风出口与新风通道(A)的出风口相通，排风入口与排风通道(B)的进风口相通，排风出口与排风通道(B)的出风口相通；直接膨胀蒸发器(7)、大焓差表冷器(10)和冷凝热回收器(11)依次设置于空气全热回收器(3)的新风出口与新风通道(A)的出风口之间，新风依次经过直接膨胀蒸发器(7)、大焓差表冷器(10)和冷凝热回收器(11)。

3.根据权利要求2所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述压缩机(4)的出口分别连接冷凝器(5)的入口和冷凝热回收器(11)的入口，冷凝热回收器(11)的出口连接冷凝器(5)的入口，冷凝器(5)的出口分别连接直接膨胀蒸发器(7)的入口和蓄能蒸发器(8)的入口，蓄能蒸发器(8)的出口和直接膨胀蒸发器(7)的出口分别连接压缩机(4)的入口。

4.根据权利要求3所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述压缩机(4)的出口与冷凝器(5)的入口之间设置有第二电磁阀(13)；所述压缩机(4)的出口与冷凝热回收器(11)的入口之间设置有第一电磁阀(12)；所述冷凝热回收器(11)的出口与冷凝器(5)的入口之间连接有第一单向阀(16)；冷凝器(5)的出口连接膨胀阀(6)，膨胀阀(6)与直接膨胀蒸发器(7)的入口之间设置有第三电磁阀(14)，膨胀阀(6)与蓄能蒸发器(8)的入口之间设置有第四电磁阀(15)；直接膨胀蒸发器(7)的出口与压缩机(4)的入口之间连接有第二单向阀(17)；蓄能蒸发器(8)的出口与压缩机(4)的入口之间连接有第三单向阀(18)。

5.根据权利要求4所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述冷凝器(5)的冷却方式为水冷却或风冷却。

6.根据权利要求5所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述蓄能蒸发器(8)设置于蓄能罐(9)内，蓄能罐(9)的出口通过水泵(19)连接大焓差表冷器(10)的入口，大焓差表冷器(10)的出口通过电动比例积分阀(20)连接蓄能罐(9)的入口；所述大焓差表冷器(10)管排数为六排以上的表面式换热器。

7.根据权利要求6所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：所述蓄能罐(9)内设置有蓄能相变材料，该蓄能相变材料的凝固温度高于水的冰点温度，低于5℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述能量回收型双冷源大焓差蓄能新风机组，其特征在于：新风机(1)设置于新风通道(A)的出风口处，排风机(2)设置于排风通道(B)的出风口处。