CN207438791U - 一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统 - Google Patents

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陈柳
陈思豪
雷燕子
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Abstract

本实用新型公开了一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统。包括转轮除湿机、两个转轮换热器、辅助电加热器、直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器、新风机、再生风机、排风机及五个电磁阀,压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、膨胀阀、热回收换热器、竖直埋管、两个循环水泵、末端辐射板。转轮除湿处理潜热负荷,地源热泵处理显热负荷,从而达到温湿度的独立控制。该系统以夏热冬冷地区的气候和居住建筑为基础条件,采用辐射末端供冷(供热),实行夏冬连用,夏季采用高温冷水供冷,冬季采用低温热水供热,对于节能和减少环境污染有重要的现实意义。

Description

一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统
技术领域
本实用新型涉及一种复合式除湿空调系统,具体涉及一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统。
背景技术
在制冷空调技术中,空气湿度对人体舒适度、产品质量、工艺过程和设备维护产生直接影响,同时是一个高耗能过程,随着人们对室内环境(舒适性与节能性)要求的不断提高,温湿度的精准控制和再生能源的发展利用成为了当前之需,而转轮除湿机应用于空调系统中能够实现温湿度的独立控制,进而将温度控制和湿度控制解除耦合,从而更容易满足恒温恒湿的环境需求。同时转轮除湿的再生能耗可以利用太阳能、地热能,发电厂产生的废气以及天然气等,即可消除一部分工厂的热污染,又可减少再生能耗降低运行成本。转轮除湿处理潜热负荷,显热负荷则由地源热泵承担,地源热泵是一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖制冷空调系统,地源热泵的COP值可以达到4以上,其属于经济有效的节能技术,且利用的是清洁的可再生能源。转轮除湿与地源热泵互为利用和需要,因此有必要对此做深入的研究,这对于节能和减少环境污染有重要的现实意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统。转轮除湿处理潜热负荷,地源热泵处理显热负荷,从而达到温湿度的独立控制。该系统以夏热冬冷地区的气候和居住建筑为基础条件,采用辐射末端供冷(供热),实行夏冬连用,夏季采用高温冷水供冷,冬季采用低温热水供热,因此地源热泵将具有更高的稳定性,能够实现理论上的可再生。
本实用新型的技术方案是:一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统,包括转轮除湿机组和地源热泵机组,所述转轮除湿机组包括转轮除湿机、两个转轮换热器、辅助电加热器、直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器、新风机、再生风机、排风机及五个电磁阀;所述地源热泵机组包括压缩机、四通换向阀、室内换热器、室外换热器、膨胀阀、热回收换热器、竖直埋管、两个循环水泵、末端辐射板。
所述转轮除湿机组的转轮换热器A依次与转轮除湿机、新风机、转轮换热器B和直接蒸发冷却器串联,间接蒸发冷却器与转轮换热器B和直接蒸发冷却器并联,形成两个室内送风口通道。在间接蒸发冷却器与室内回风混合点之间布置电磁阀B,在直接蒸发冷却器7与室内回风混合点之间布置电磁阀C,转轮换热器B依次与辅助电加热器、转轮除湿机和再生风机串联,转轮换热器B与热回收换热器并联,形成两个室内回风口通道。在转轮换热器B与室内回风口之间设置电磁阀D,在热回收换热器与再生风通道分支点之间设置电磁阀E;热回收换热器设置在压缩机与室外换热器之间,排风机设置在转轮换热器A进风口前的室内回风管路上,在排风机与排风通道分支点之间布置电磁阀A。
所述地源热泵机组的压缩机依次与四通换向阀、热回收换热器、室外换热器、膨胀阀和室内换热器串联,最后制冷剂再经四通换向阀重新回到压缩机,形成一个循环回路。室外换热器的供水端口通过循环水泵A与地下竖直埋管相连;室内换热器的供水端口通过循环水泵B与末端辐射板相连。
本实用新型的有益效果:(1)供冷工况,在新风通道的除湿转轮前加装转轮换热器,即新风先经转轮换热器与室内回风进行热交换,温度降低,相对湿度提高,使水分更容易被吸附剂吸附,从而明显提高了除湿效果。(2)供冷工况,在压缩机与室外换热器(相当于冷凝器)之间设置热回收换热器,从压缩机出来的高温高压的制冷剂蒸汽,先进入热回收器的换热管内部,向换热管外的空气放热使其温度升高,为除湿转轮再生提供热源,既提高了能量利用效率,又实现了制冷和除湿的完美耦合。(3)供热工况,在新风机与直接蒸发冷却器之间设置转轮换热器,新风经转轮除湿机等焓除湿之后,温度升高,然后进入转轮换热器与室内回风进行显热交换;同时室内回风在转轮换热器中得到预热,相对湿度降低,在转轮再生扇区带走更多水分,提高转轮再生效果。两方面协同作用优化转轮除湿机组的性能。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
其中:1-1转轮换热器B;1-2转轮换热器A;2-1新风机;2-2再生风机;2-3排风机;3转轮除湿机;4辅助电加热器;5-1电磁阀B;5-2电磁阀C;5-3电磁阀D;5-4电磁阀E;5-5电磁阀A;6间接蒸发冷却器;7直接蒸发冷却器;8竖直埋管;9-1循环水泵B;9-2循环水泵A;10室外换热器;11膨胀阀;12热回收换热器;13四通换向阀;14压缩机;15室内换热器;16末端辐射板。
具体实施方式
结合图1说明本实施方式。空调系统分为转轮除湿机组与地源热泵机组,所述转轮除湿机组包括转轮除湿机3、两个转轮换热器、辅助电加热器4、直接蒸发冷却器7、间接蒸发冷却器6、新风机2-1、再生风机2-2、排风机2-3及五个电磁阀;所述地源热泵机组包括压缩机14、四通换向阀13、室内换热器10、室外换热器15、膨胀阀11、热回收换热器12、竖直埋管8、两个循环水泵、末端辐射板16。
所述转轮除湿机组在供冷工况,电磁阀C 5-2和电磁阀D 5-3关闭,电磁阀A 5-5、电磁阀B 5-1和电磁阀E 5-4打开,转轮换热器A 1-2依次与转轮除湿机3、新风机2-1、电磁阀B 5-1和间接蒸发冷却器6通过管道连接形成新风通道;新风先经转轮换热器A 1-2预冷,然后经转轮除湿机3等焓减湿,温度升高,再通过新风机2-1送入间接蒸发冷却器6进行等湿降温,间接蒸发冷却器6之前新风先与一部分室内回风混合,目的是减少空调能耗,最后把降温之后的空气送入室内。热回收换热器12依次与电磁阀E 5-4、辅助电加热器4、转轮除湿机3和再生风机2-2通过管道连接形成再生风通道;室外新风先经热回收换热器12预热,使其温度升高,如果升高的温度不满足要求,则打开辅助电加热器4对新风再加热,然后通过转轮除湿机3对除湿转轮进行再生,带走吸附剂里的水分,最后通过再生风机2-2排至室外。室内回风一部分通过电磁阀A 5-5、排风机2-3和转轮换热器A形成的排风通道,另一部分与间接蒸发冷却器6之前的新风进行混合后送入室内。通过排风机2-3的室内回风在转轮换热器A 1-2中与新风进行显热交换,新风温度降低有利于除湿,回风温度升高则排至室外。
所述转轮除湿机组在供热工况,电磁阀A 5-5、电磁阀B 5-1和电磁阀E 5-4关闭,电磁阀C 5-2和电磁阀D 5-3打开,转轮换热器A 1-2依次与转轮除湿机3、新风机2-1、转轮换热器B 1-1、电磁阀C 5-2和直接蒸发冷却器7通过管道连接形成新风通道;新风先经转轮换热器A 1-2,然后经转轮除湿机3等焓减湿,温度升高,再通过新风机2-1送入转轮换热器B1-1进行显热交换,对室内回风预热使新风温度降低,再送入直接蒸发冷却器7进行等焓冷却,直接蒸发冷却器7之前新风先与一部分室内回风混合,目的是减少空调能耗,最后把降温加湿之后的空气送入室内。电磁阀D 5-3依次与转轮换热器B 1-1、辅助电加热器4、转轮除湿机3和再生风机2-2通过管道连接形成再生风通道;室内回风一部分通过再生风通道用于再生风,一部分与新风混合送入室内。通过再生风通道的一部分室内回风先经转轮换热器B 1-1预热,使其温度升高,如果升高的温度不满足要求,则打开辅助电加热器4对回风再加热,然后通过转轮除湿机3对除湿转轮进行再生,带走吸附剂里的水分,最后通过再生风机2-2排至室外。另一部分与直接蒸发冷却器7之前的新风进行混合,以减少空调能耗为目的。
所述地源热泵机组在供冷工况,从压缩机14出来的高温高压的制冷剂蒸汽,通过四通换向阀13进入热回收器12的换热管内部,向换热管外的空气放热使其温度升高,可以为转轮除湿系统提供热源,换热管内出来的制冷剂蒸汽进入室外换热器10,放热逐渐冷凝为液体,然后通过管道进入膨胀阀11,进行不可逆的绝热膨胀过程,膨胀后的低温低压制冷剂液体通过管道进入室内换热器15中进行蒸发和制冷,最后制冷剂蒸汽重新回到压缩机14吸气状态,实现制冷剂的不断循环流动。该工况下,室外换热器10的作用相当于冷凝器,室内换热器15的作用相当于蒸发器。室外换热器10的供水端口通过循环水泵A 9-2与地下竖直埋管8相连;室内换热器15的供水端口通过循环水泵B 9-1与末端辐射板16相连。室外换热器10放出的热量由循环冷冻水带走,冷冻水通过地下竖直埋管8和土壤(或水)不断地进行热交换;室内换热器15放出的冷量也由循环冷冻水带走,冷冻水通过末端辐射板16和室内空气不断地进行热交换,使室内空气的温度降低。
所述地源热泵机组在供热工况,从压缩机14出来的制冷剂经四通换向阀13依次流过室内换热器15、膨胀阀11、室外换热器10、热回收换热器12,再经四通换向阀13回到压缩机14。该工况下,室外换热器10的作用相当于蒸发器,室内换热器15的作用相当于冷凝器。室外换热器10放出的冷量由循环冷冻水带走,冷冻水通过地下竖直埋管8和土壤(或水)不断地进行热交换;室内换热器15放出的热量也由循环冷冻水带走,冷冻水通过末端辐射板和室内空气不断地进行热交换,使室内空气的温度升高。
本实用新型以提高室内热舒适性与节能性为目的,提供一种利用转轮除湿机组和地源热泵机组相结合的空调系统。该系统设备配合有序,充分利用了各自的优缺点,为了提高地源热泵机组的性能、实现室内舒适的热环境,采用辐射末端供冷(供热),夏季采用高温冷水供冷,冬季采用低温热水供热。通过建立居室热、湿控制的复合式空调系统,以夏热冬冷地区的气候和居住建筑为基础条件,完成夏季除湿供冷和冬季供热工况,以最小的能耗与代价,实现室内舒适的人居环境。

Claims (1)

1.一种转轮除湿与地源热泵组合的空调系统,包括转轮除湿机组和地源热泵机组,所述转轮除湿机组包括转轮除湿机(3)、两个转轮换热器、辅助电加热器(4)、直接蒸发冷却器(7)、间接蒸发冷却器(6)、新风机(2-1)、再生风机(2-2)、排风机(2-3)及五个电磁阀;所述地源热泵机组包括压缩机(14)、四通换向阀(13)、室内换热器(10)、室外换热器(15)、膨胀阀(11)、热回收换热器(12)、竖直埋管(8)、两个循环水泵、末端辐射板(16);
所述转轮除湿机组的转轮换热器A(1-2)依次与转轮除湿机(3)、新风机(2-1)、转轮换热器B(1-1)和直接蒸发冷却器(7)串联,间接蒸发冷却器(6)与转轮换热器B(1-1)和直接蒸发冷却器(7)并联,形成两个室内送风口通道;在间接蒸发冷却器(6)与室内回风混合点之间布置电磁阀B(5-1),在直接蒸发冷却器(7)与室内回风混合点之间布置电磁阀C(5-2),转轮换热器B(1-1)依次与辅助电加热器(4)、转轮除湿机(3)和再生风机(2-2)串联,转轮换热器B(1-2)与热回收换热器(12)并联,形成两个室内回风口通道;在转轮换热器B(1-1)与室内回风口之间设置电磁阀D(5-3),在热回收换热器(12)与再生风通道分支点之间设置电磁阀E(5-4);
热回收换热器(12)设置在压缩机(13)与室外换热器(10)之间,排风机(2-3)设置在转轮换热器A(1-2)进风口前的室内回风管路上,在排风机(2-3)与排风通道分支点之间布置电磁阀A(5-5);
所述地源热泵机组的压缩机(14)依次与四通换向阀(13)、热回收换热器(12)、室外换热器(10)、膨胀阀(11)和室内换热器(15)串联,最后制冷剂再经四通换向阀(13)重新回到压缩机(14),形成一个循环回路;室外换热器(10)的供水端口通过循环水泵A(9-2)与地下竖直埋管(8)相连;室内换热器(15)的供水端口通过循环水泵B(9-1)与末端辐射板(16)相连。
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