CN208139479U - 一种具有能量回收功能的热泵新风系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种具有能量回收功能的热泵新风系统，其包括：外壳，设置在外壳内的热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统，以及控制系统；外壳被带有风阀的中间隔板分隔出两个空气流通通道，室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内，室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内；热泵系统具有两个换热器，一个换热器设置在室内空气排风通道内，另外一个换热器设置在室外新风流通通道内。本实用新型的有益之处在于：(1)在控制系统的控制下热泵系统可以按照制冷、制热、除湿模式工作，通过制冷剂的媒介作用可以实现对室内排风的能量回收利用；(2)提升热回收效率的同时可降低空气流通通道阻力。

Description

一种具有能量回收功能的热泵新风系统
技术领域
本实用新型涉及一种热泵新风系统，具体涉及一种具有能量回收功能的热泵新风系统，属于新风净化技术领域。
背景技术
新风机主要有两大类：带热回收功能的新风机、不带热回收功能的新风机。
对于带热回收功能的新风机，热量的回收主要通过换热芯来实现，比如实用新型专利201610547610.2公开的热回收新风机，其就是通过在新风和排风通道上设置热回收芯(换热芯)来实现对室内热量的回收。这种采用换热芯的新风机，结构简单，但是热回收效率随室外环境温度的变化而变化，并且换热效率较低，空气的阻力较大。同时，这种新风机不能对空气的湿度进行处理。
为了解决室内空气的湿度问题，实用新型专利201710206979.1公开了一种热泵式热回收新风净化除湿一体机，该一体机利用热泵的原理来对新风的湿度进行处理。这种一体机虽然克服了空气流通通道阻力大的问题，但是其热回收效率较低，在冬季不能实现热回收。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种具有能量回收功能、在提升热回收效率的同时能够降低空气流通通道阻力的热泵新风系统。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，包括：外壳，设置在外壳内的热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统，以及控制系统，其中，
前述外壳被带有3#风阀的中间隔板分隔出室外新风流通通道和室内空气排风通道，室外新风流通通道对称的两端分别设置有室外新风引入口、新风出口，室内空气排风通道对称的两端分别设置有室外出风口、室内排风口；
前述室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内，室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内，热泵系统具有两个换热器，压缩机、四通阀和1#换热器设置在室内空气排风通道内，2#换热器设置在室外新风流通通道内；
前述控制系统通过采集和处理新风温度、室内排风口处的湿度数据、CO2浓度数据对中间隔板上的3#风阀、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统进行控制。
前述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，前述热泵系统包括：压缩机、四通阀、1#换热器、节流阀和2#换热器，其中，四通阀的d口与压缩机连接，s口通过回气管与压缩机连接，c口与一根连接管连接，该根连接管上依次设置有1#换热器、节流阀和2#换热器，2#换热器通过另外一根连接管与四通阀的e口连接。
前述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，前述室外新风引入系统包括：1#风阀、1#过滤网、电辅助加热器、1#风机和过滤组合单元，其中，1#风阀和1#过滤网设置在室外新风引入口处，1#过滤网位于里侧，1#风机和过滤组合单元设置在新风出口处，1#风机位于里侧，电辅助加热器位于1#风机的背风侧。
前述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，前述室内空气排出系统包括：2#风阀、2#风机和2#过滤网，其中，2#风阀设置在室外出风口处，2#风机和2#过滤网设置在室内排风口处，2#风机位于里侧。
前述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，前述控制系统包括：1#温度传感器、2#温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、主控和线控器，其中，1#温度传感器设置在室外新风引入口处，2#温度传感器设置在1#风机的背风侧且靠近电辅助加热器，湿度传感器和CO2传感器设置在室内排风口处，四个传感器和线控器均与主控信号连接。
前述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，前述主控布置在室内空气排风通道内。
本实用新型的有益之处在于：
(1)本实用新型的热泵新风系统，通过把热泵系统的两个换热器分别布置在室外新风流通通道和室内空气排风通道，在控制系统的控制下，热泵系统可以按照制冷、制热、除湿模式工作，通过制冷剂的媒介作用，可以实现对室内排风的能量回收利用，同时对室外新风进行加热、降温、除湿等处理；
(2)本实用新型的热泵新风系统，热泵系统换热器的风阻远远小于热回收滤芯的风阻，而且换热效率远远高于热回收滤芯，所以整个热泵新风系统在提升热回收效率的同时降低了空气流通通道阻力；
(3)本实用新型的热泵新风系统，容易实施。
附图说明
图1是本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统的组成示意图；
图2是本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统的控制框图。
图中附图标记的含义：
101-压缩机，102-四通阀，103-连接管，104-1#换热器，105-节流阀，106-2#换热器，107-连接管，108-回气管；
201-1#风阀，202-1#过滤网，203-电辅助加热器，204-1#风机，205-过滤组合单元；
301-2#风阀，302-2#风机，303-2#过滤网；
401-外壳，402-中间隔板，403-3#风阀，404-室外新风引入口，405-新风出口，406-室外出风口，407-室内排风口；
501-1#温度传感器，502-2#温度传感器，503-湿度传感器，504-CO2传感器，505-主控，506-线控器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
第一部分：本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统的组成
参照图1，本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统包括：外壳401，设置在外壳401内的热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统，以及控制系统。
1、外壳
参照图1，外壳401的内部设置有中间隔板402，中间隔板402上设置有第三风阀403(可以实现内循环功能)，外壳401被带有3#风阀403的中间隔板402分隔出室外新风流通通道和室内空气排风通道，室外新风流通通道在上、室内空气排风通道在下。
室外新风流通通道对称的两端分别设置有室外新风引入口404、新风出口405。
室内空气排风通道对称的两端分别设置有室外出风口406、室内排风口407。
2、室外新风引入系统
室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内。
参照图1，室外新风引入系统包括：1#风阀201、1#过滤网202、电辅助加热器203、1#风机204和过滤组合单元205。
1#风阀201和1#过滤网202设置在室外新风引入口404处，1#过滤网202位于里侧。1#过滤网202为粗效过滤网，用于对新风进行预处理。
1#风机204和过滤组合单元205设置在新风出口405处，1#风机204位于里侧。过滤组合单元205包括：活性炭过滤网、高效过滤网等。
电辅助加热器203位于1#风机204的背风侧。
3、室内空气排出系统
室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内。
参照图1，室内空气排出系统包括：2#风阀301、2#风机302和2#过滤网303。
2#风阀301设置在室外出风口406处。
2#风机302和2#过滤网303设置在室内排风口407处，2#风机302位于里侧。2#过滤网303为粗效过滤网，用于保持室内空气排出系统的洁净。
4、热泵系统
热泵系统一部分设置在室内空气排风通道内，另外一部分设置在室外新风流通通道内。
参照图1，热泵系统包括：压缩机101、四通阀102、1#换热器104、节流阀105和2#换热器106。
四通阀102的d口与压缩机101连接，s口通过回气管108与压缩机101连接，c口与一根连接管103(制冷剂连接管)连接，该根连接管103上依次设置有1#换热器104、节流阀105和2#换热器106，2#换热器通过另外一根连接管107与四通阀102的e口连接。其中，压缩机101、四通阀102和1#换热器104设置在室内空气排风通道内，2#换热器106设置在室外新风流通通道内。
5、控制系统
控制系统通过采集和处理新风温度数据和室内排风口407处的湿度数据、CO2浓度数据对中间隔板402上的3#风阀403、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统进行控制。
参照图1，控制系统包括：1#温度传感器501、2#温度传感器502、湿度传感器503、CO2传感器504、主控505和线控器506。
1#温度传感器501设置在室外新风引入口404处，用于检测室外新风的温度。
2#温度传感器502设置在1#风机204的背风侧，并且靠近电辅助加热器203，用于检测经热泵系统处理后的新风的温度，如果处理后的新风的温度还很低，则主控505控制电辅助加热器203开启，给新风继续加热。
湿度传感器503和CO2传感器504设置在室内排风口407处，其中，湿度传感器503用于检测室内空气相对湿度，CO2传感器504用于检测室内CO2的浓度。
1#温度传感器501、2#温度传感器502、湿度传感器503和CO2传感器504以及线控器506均与主控505信号连接。主控505布置在室内空气排风通道内。
室外新风引入系统的1#风阀201、电辅助加热器203和1#风机204均与主控505信号连接。
室内空气排出系统的2#风阀301和2#风机302均与主控505信号连接。
热泵系统的压缩机101、四通阀102和节流阀105均与主控505信号连接。
位于中间隔板402上的3#风阀403与主控505信号连接。
室外新风引入口404处的1#风阀201、室外出风口406处的2#风阀301、中间隔板402上的3#风阀403配合室外新风引入系统的1#风机204、室内空气排出系统的2#风机302的不同开停控制，可以实现内循环空气处理模式和外循环空气处理模式。
按照室外新风引入系统中空气处理内容的不同，热泵系统的工作可以分为：制冷模式、制热模式、除湿模式。
当在室外新风引入口404处的1#温度传感器501检测到室外新风温度较低时(比如室外新风温度低于16℃)，热泵系统按照新风侧制热模式工作：参照图1，四通阀102上电，压缩机101排出的高温高压制冷剂通过四通阀102的e口经连接管107进入2#换热器106与室外新风进行热交换，新风温度升高，制冷剂降温冷凝，冷凝后的制冷剂经节流阀105进入1#换热器104进行蒸发，吸收室内排风的热量，蒸发后的制冷剂从连接管103进入四通阀102的c口后经回气管108回到压缩机101。
在该模式下，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭；室外新风在室外新风引入系统的1#风机204的作用下从室外新风引入口404引入，经热泵系统的2#换热器106加热升温、并经过滤组合单元205净化后，从新风出口405送往室内；室内空气在室内空气排出系统的2#风机302的作用下从室内排风口407进入室内空气排出系统，把热量传递给1#换热器104的制冷剂后从室外出风口406排向室外环境。
在热泵系统的作用下，热泵新风系统把室内排风的热量转移到了室外引入的新风，实现了高效热回收。
当在室外新风引入口404处的1#温度传感器501检测到室外新风温度较高时(比如室外新风温度高于24℃)，热泵系统按照新风侧制冷模式工作：参照图1，四通阀102断电电，压缩机101排出的高温高压制冷剂通过四通阀102的c口经连接管103进入1#换热器104与室内排风进行热交换，制冷剂降温冷凝，冷凝后的制冷剂经节流阀105进入2#换热器106进行蒸发，在2#换热器106的换热作用下，室外新风温度降低，2#换热器106内的制冷剂吸收新风的热量后蒸发，蒸发后的制冷剂从连接管107进入四通阀102的e口后经回气管108回到压缩机101。
在该模式下，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风在室外新风引入系统的1#风机204的作用下从室外新风引入口404引入，经2#换热器106实现降温、并经过滤组合单元205净化后，从新风出口405送往室内；室内空气在室内空气排出系统的2#风机302的作用下从室内排风口407进入室内空气排出系统，室内空气冷却1#换热器104内的制冷剂后从室外出风口406排向室外环境。
在热泵系统的作用下，热泵新风系统用室内排风来冷却1#换热器104内的制冷剂，可以实现很好的冷凝效果，实现高效热利用。
当在室外新风引入口404处的1#温度传感器501检测到室外新风温度适中时，这时需要根据室内空气的相对湿度来控制热泵系统的工作状态：
(a)参照图1，如果检测到室内空气的湿度适中，这时热泵系统不工作，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风仅进行净化，不进行升温或者降温处理。
(b)参照图1，如果检测到室内空气的湿度较高，同时CO2浓度较高(比如超出1000ppm)，这时需要从室外侧引入新风并对新风进行除湿处理，除湿后根据2#温度传感器502(设置在1#风机204的背风侧)检测新风温度的高低来确定电辅助加热器203的开停，这时1#风阀201、2#风阀301打开，3#风阀403关闭，热泵系统中制冷剂的流向与制冷模式时的流向相同。
(3)参照图1，如果检测到室内空气的湿度较高，但是CO2浓度较低(比如低于1000ppm)，这时不需要从室外侧引入新风，仅需要对室内空气进行除湿处理，除湿后根据2#温度传感器502检测新风温度的高低来确定电辅助加热器203的开停，这时1#风阀201、2#风阀301关闭，3#风阀403打开，热泵系统中制冷剂的流向与制冷模式时的流向相同。
在外循环双向流工作模式下，如果室外环境温度较低，通过热泵系统可以把室内排风的热量在制冷剂作用下传递给新风，实现高效热回收；由于室内温度相对较高，所以热泵系统工作效率也较高。
在外循环双向流工作模式下，如果室外环境温度较高，通过热泵系统可以对室外高温新风进行降温处理；由于室内温度相对室外温度较低，所以热泵系统可以实现较好的冷凝，保证在新风侧的制冷效果，保证输送到室内的新风在较低的温度水平，维持室内的舒适环境，实现对室内排风冷量的回收。
第二部分：本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统的控制方法
参照图1和图2，本实用新型的具有能量回收功能的热泵新风系统的控制方法具体如下：
Step 1：开机。
Step 2：通过布置在室外新风引入口404处的1#温度传感器501检测室外新风温度T_O_Test，如果T_O_Test<T_O_SetL，则转Step 3；如果T_O_Test≥T_O_SetL，则转Step 4。
T_O_SetL为室外新风温度最低设定值，一般取值为14～18℃。
Step 3：四通阀102上电，热泵系统按照新风侧制热模式工作，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风引入系统的1#风机204和室内空气排出系统的2#风机302开启工作，转Step 18。
Step 4：如果T_O_Test<T_O_SetH，则转Step 6；如果T_O_Test≥T_O_SetH，则转Step 5。
T_O_SetH为室外新风温度最高设定值，一般取值为24～28℃。
Step 5：四通阀102断电，热泵系统按照新风侧制冷模式工作，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风引入系统的1#风机204和室内空气排出系统的2#风机302开启工作，转Step 18。
Step 6：通过布置在室内排风口407处的湿度传感器503检测室内空气的相对湿度RH_Test，如果室内空气的相对湿度RH_Test>RH_Set，则转Step 8；如果RH_Test≤RH_Set，则转Step 7。
RH_Set为室内相对舒适的湿度，一般取值为60％～70％。
Step 7：热泵系统不工作，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风引入系统的1#风机204和室内空气排出系统的2#风机302开启工作，转Step 18。
Step 8：通过室内排风口407处的CO2传感器504检测室内CO2的浓度CO2_Test，如果室内CO2的浓度CO2_Test>CO2_Set，则转Step 9；如果CO2_Test≤CO2_Set，则转Step 13。
CO2_Set为室内相对舒适的CO2浓度，一般取值为1000ppm。
Step 9：四通阀102断电，热泵系统按照新风侧除湿模式运行，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301打开，中间隔板402上的3#风阀403关闭，室外新风引入系统的1#风机204和室内空气排出系统的2#风机302开启工作。
Step 10：通过布置在电辅助加热器203后侧的2#温度传感器502检测送风温度T_I_Test，如果T_I_Test>T_I_Set，则转Step 11；如果T_I_Test≤T_I_Set，则转Step 12。
Step 11：关闭电辅助加热器203，转Step 18。
Step 12：开启电辅助加热器203，转Step 18。
Step 13：四通阀102断电，热泵系统按照新风侧除湿模式运行，室外新风引入系统的1#风阀201、室内空气排出系统的2#风阀301关闭，中间隔板402上的3#风阀403打开，室外新风引入系统的1#风机204和室内空气排出系统的2#风机302开启工作，整个热泵新风系统工作在内循环模式，转Step 14。
Step 14：通过布置在电辅助加热器203后侧的2#温度传感器502检测送风温度T_I_Test，如果T_I_Test>T_I_Set，则转Step 15；如果T_I_Test≤T_I_Set，则转Step 16。
Step 15：关闭电辅助加热器203，转Step 17。
Step 16：开启电辅助加热器203，转Step 17。
Step 17：通过主控505接收开停机指令，如果没有接到停机指令，则转Step 6；如果接到停机指令，则停机。
Step 18：通过主控505接收开停机指令，如果没有接到停机指令，则转Step 2；如果接到停机指令，则停机。
由此可见，通过把热泵系统的1#换热器104布置在室内空气排风通道内，把2#换热器106布置在室外新风流通通道内，同时控制热泵系统的工作模式，可以实现全年热回收，以及高湿度条件下对新风的除湿处理，给室内提供洁净、满足湿度要求的新风。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，包括：外壳(401)，设置在外壳(401)内的热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统，以及控制系统，其中，
所述外壳(401)被带有3#风阀(403)的中间隔板(402)分隔出室外新风流通通道和室内空气排风通道，室外新风流通通道对称的两端分别设置有室外新风引入口(404)、新风出口(405)，室内空气排风通道对称的两端分别设置有室外出风口(406)、室内排风口(407)；
所述室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内，其包括：1#风阀(201)、1#过滤网(202)、电辅助加热器(203)、1#风机(204)和过滤组合单元(205)，其中，1#风阀(201)和1#过滤网(202)设置在室外新风引入口(404)处，1#过滤网(202)位于里侧，1#风机(204)和过滤组合单元(205)设置在新风出口(405)处，1#风机(204)位于里侧，电辅助加热器(203)位于1#风机(204)的背风侧；
所述室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内；
所述热泵系统具有两个换热器，压缩机(101)、四通阀(102)和1#换热器(104)设置在室内空气排风通道内，2#换热器(106)设置在室外新风流通通道内；
所述控制系统通过采集和处理新风温度、室内排风口(407)处的湿度数据、CO2浓度数据对中间隔板(402)上的3#风阀(403)、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统进行控制，其包括：1#温度传感器(501)、2#温度传感器(502)、湿度传感器(503)、CO2传感器(504)、主控(505)和线控器(506)，其中，1#温度传感器(501)设置在室外新风引入口(404)处，2#温度传感器(502)设置在1#风机(204)的背风侧且靠近电辅助加热器(203)，湿度传感器(503)和CO2传感器(504)设置在室内排风口(407)处，四个传感器和线控器(506)均与主控(505)信号连接。
2.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，所述热泵系统包括：压缩机(101)、四通阀(102)、1#换热器(104)、节流阀(105)和2#换热器(106)，其中，四通阀(102)的d口与压缩机(101)连接，s口通过回气管(108)与压缩机(101)连接，c口与一根连接管(103)连接，该根连接管(103)上依次设置有1#换热器(104)、节流阀(105)和2#换热器(106)，2#换热器通过另外一根连接管(107)与四通阀(102)的e口连接。
3.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，所述室内空气排出系统包括：2#风阀(301)、2#风机(302)和2#过滤网(303)，其中，2#风阀(301)设置在室外出风口(406)处，2#风机(302)和2#过滤网(303)设置在室内排风口(407)处，2#风机(302)位于里侧。
4.根据权利要求1所述的具有能量回收功能的热泵新风系统，其特征在于，所述主控(505)布置在室内空气排风通道内。
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