CN220648465U - 一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统，包括制冷剂单元、新风单元和再生风单元，新风单元包括依次连通的室外新风入口、一级蒸发器、除湿转轮的吸湿区和室内送风入口；再生风单元包括依次连通的室内排风入口、冷凝器、除湿转轮的再生区和室外排风出口；制冷剂单元包括压缩机、第一换向阀、第二换向阀和节流阀，压缩机、第一换向阀、冷凝器的换热管、第二换向阀、节流阀和一级蒸发器的换热管依次连接，形成制冷供暖循环回路，通过第一换向阀及第二换向阀调整制冷剂流程，实现夏季制冷，冬季供暖，同时将制冷剂产生的冷凝热作为除湿转轮的再生热源，可显著减少转轮除湿、加湿再生能耗及用户制冷、供暖能耗。

Description

一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化 系统

技术领域

本实用新型属于室内新风技术领域，具体的说，是一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统。

背景技术

目前，环境污染、能源的匮乏已经是世界各国急待解决的重大问题。随着全球变暖问题的日益严重和建筑能耗的贡献越来越大，建筑节能已成为全世界关注的焦点。而夏季制冷、除湿，冬季供暖、加湿也是人们日常生活中经常需要解决的问题。当前空调领域备受关注和致力解决的问题是改善室内空气品质与节约能源，而随着能源问题的日益突出，解决空调系统的节能问题，更是具有了重大的意义。

现有技术中，公告号为CN2017031434U的实用新型专利公开了一种冷凝热回收型转轮除湿机系统，该系统包括翅片冷凝器、制冷压缩机、单向阀、截止阀、膨胀阀、蒸发器、冷凝回收器、辅助电加热、送风机等，使用时，室外新风在送风风机的带动下，流入初效过滤器，过滤空气中的固体颗粒后流入蒸发器，在蒸发器内与冷凝后的制冷剂换热降温除湿，再送入除湿转轮进一步除去空气中的水蒸气后，流入加热器加热到室内空气温度后由送风机送入室内；再生进风流入再生过滤器中过滤掉空气中的杂质后流入冷凝器，在冷凝器中与制冷剂蒸气换热升温后，流入再生加热器加热，再送入除湿转轮中再生除去水分后，经再生风机送出。该系统利用制冷剂的物态变化分别对蒸发器和冷凝器中的新风和再生风进行降温和加热，实现了新风除湿系统的节能环保，但该系统仅能实现室内新风除湿，对于室内新风的制冷和制热还有待开发。

除此之外，公告号为CN206755418U的实用新型专利还公开了一种热泵型转轮除湿装置，该装置将除湿转轮装置与热泵新风循环模块相结合，使得对再生空气加热所需能量降低，除湿过程中，将处理空气经过第一过滤器、第一蒸发器降温后，经过除湿转轮除湿区域进行除湿后，再经第二蒸发器进行降温，空气状态达到要求后向室内送风；室内的再生空气经过第三过滤器、冷凝热加热器后，达到再生温度，对除湿转轮再生区域进行干燥再生。除湿转轮吸湿和再生的过程同时发生，处理空气不断被干燥，再生空气不断带走除湿转轮吸附的水分，使其再生，保证了除湿机持续恒定的工作状态。热泵新风循环模块包括两路制冷剂循环，其中，压缩机、冷凝热加热器、第一热力膨胀阀、第一蒸发器和压缩机依次连接，构成第一热泵循环回路；压缩机、冷凝热加热器、第二热力膨胀阀、第二蒸发器和压缩机依次连接，构成第二热泵循环回路。但该装置仅能实现室内新风除湿和制冷，对于室内新风的制热还有待开发。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统，将制冷剂的制冷供暖循环回路与除湿转轮的新风单元和再生风单元相结合，实现制冷供暖加湿除湿一体化，在制冷供暖循环回路中，通过第一换向阀及第二换向阀调整制冷剂流程，实现夏季制冷，冬季供暖，同时将制冷剂产生的冷凝热作为除湿转轮的再生热源，可显著减少转轮除湿、加湿再生能耗及用户制冷、供暖能耗。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统，包括制冷剂单元，以及与除湿转轮配合的新风单元和再生风单元，所述新风单元包括依次连通的室外新风入口、一级蒸发器、除湿转轮的吸湿区和室内送风入口；所述再生风单元包括依次连通的室内排风入口、冷凝器、除湿转轮的再生区和室外排风出口；所述制冷剂单元包括压缩机、第一换向阀、第二换向阀和节流阀，所述压缩机、第一换向阀、冷凝器的换热管、第二换向阀、节流阀和一级蒸发器的换热管依次连接，形成制冷供暖循环回路。

所述制冷供暖循环回路包括制冷循环回路和供暖循环回路，

在所述制冷循环回路中，压缩机的制冷剂出口经第一换向阀连接冷凝器的换热管，压缩机的制冷剂进口经第一换向阀连接一级蒸发器的换热管，节流阀的高温高压口经第二换向阀连接冷凝器的换热管，节流阀的低温低压口经第二换向阀连接一级蒸发器的换热管；

在所述供暖循环回路中，压缩机的制冷剂出口经第一换向阀连接一级蒸发器的换热管，压缩机的制冷剂进口经第一换向阀连接冷凝器的换热管，节流阀的高温高压口经第二换向阀连接一级蒸发器的换热管，节流阀的低温低压口经第二换向阀连接冷凝器的换热管。

所述第一换向阀和第二换向阀均为四通换向阀。

所述新风单元还包括设于除湿转轮的吸湿区和室内送风入口之间的二级蒸发器，二级蒸发器的换热管与一级蒸发器的换热管在制冷供暖循环回路中并联设置。

于所述室内送风入口处设送风风机，于所述室外排风出口处设排风风机。

所述除湿转轮中采用Al-fum MOF复合材料作为吸附剂。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型利用第一换向阀及第二换向阀来调整制冷供暖循环回路中制冷剂的物态变化流程，以实现系统在夏季制冷和冬季供暖的工作模式，同时可实现除湿转轮再生侧与处理侧的转变，实现夏季除湿、冬季加湿的功能。

(2)本实用新型利用制冷供暖循环回路中的制冷剂余热对除湿转轮系统进行再生脱附，使除湿、加湿脱附过程不必消耗额外的高品位电能进行再生，能极大程度的减少除湿转轮系统的能耗。

(3)本实用新型选用Al-fum MOF复合材料作为除湿转轮的吸附剂，能明显提高除湿量，在55℃的再生温度下即可再生，可以很好的利用冷凝热再生脱附。

附图说明

图1为本实用新型的夏季系统流程图。

图2为本实用新型的冬季系统流程图。

其中，1—一级蒸发器，2—二级蒸发器，3—第一换向阀，4—压缩机，5—冷凝器，6—第二换向阀，7—节流阀，8—除湿转轮，9—送风风机，10—排风风机，11—送风管道，12—排风管道。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例是一种基于制冷剂余热回收循环的供暖制冷加湿除湿一体化系统。

如图1和图2所示，该系统主要由制冷剂单元形成的制冷供暖循环回路，以及与除湿转轮8配合的新风单元和再生风单元组成，通过第一换向阀3及第二换向阀6调整制冷供暖循环回路的流程，实现夏季制冷，冬季供暖，制冷供暖循环回路中的制冷余热也可以对除湿转轮8的除湿进行预冷，提高除湿转轮8的除湿性能。

本实施例涉及的除湿转轮8为常规设计，采用物理吸附原理，空气经过转动的吸湿区，水蒸汽被吸湿区内多孔隙蜂巢状的除湿轮吸附，得到干燥空气；转动的除湿轮经过再生区时，吸附的水被加热重新变成水蒸汽，水蒸汽经管道排出，或经冷凝进入水箱。在一个具体的实施例中，采用Al-fum MOF复合材料作为除湿转轮8的吸附剂，在55℃的再生温度下即可再生。而制冷供暖循环回路释放的冷凝热可对室内排风加热后再用于除湿转轮8的再生脱附，能降低除湿转轮8的系统能耗。当然，采用Al-fum MOF复合材料作为除湿转轮8的吸附剂，在新风单元中，其吸湿量也远高于硅胶等传统吸附剂材料。Al-fum MOF复合材料再生温度低，可以很好的利用冷凝热等低品位热源进行加热脱附。由此可知，本实施例利用制冷余热回收及供暖制冷加湿除湿的设计，在满足用户制冷、供暖、加湿、除湿需求的同时，还能降低系统能耗，实现了能源的资源化利用。

具体而言，本实施例主要采用一级蒸发器1、二级蒸发器2、第一换向阀3、压缩机4、冷凝器5、第二换向阀6、节流阀7等部件组成，其中，新风单元包括依次连通的室外新风入口、一级蒸发器1、除湿转轮8的吸湿区、二级蒸发器2和室内送风入口；再生风单元包括依次连通的室内排风入口、冷凝器5、除湿转轮8的再生区和室外排风出口；制冷剂单元包括压缩机4、第一换向阀3、第二换向阀6和节流阀7，压缩机4、第一换向阀3、冷凝器5的换热管、第二换向阀6、节流阀7和一级蒸发器1的换热管依次连接形成制冷供暖循环回路，将一级蒸发器1与二级蒸发器2并联设置，一级蒸发器1设置在除湿转轮8的新风入口处，二级蒸发器2设置在除湿转轮8的送风出口处，冷凝器5设置在除湿转轮8的排风入口处，第一换向阀3和第二换向阀6可采用四通换向阀。

在夏季时，通过第一换向阀3及第二换向阀6调整制冷剂流向，使一级蒸发器1和二级蒸发器2制冷，冷凝器5放热。压缩机4将制冷剂气体压缩成高温高压状态并通过第一换向阀3到达冷凝器5。在冷凝器5中，高温高压的制冷剂气体会向来自排风管道12的室内排风散发热量，随即变为高温高压液体，并通过第二换向阀6到达节流阀7。液体制冷剂随即通过节流阀7的节流，将高温高压的液体制冷剂转化成低温低压的液体制冷剂，并分别流入到一级蒸发器1和二级蒸发器2中。一级蒸发器1内的制冷剂会吸收送风管道11中的室外新风的热量，从而变为低温低压的气态制冷剂；而二级蒸发器2内的制冷剂则会吸收来自除湿转轮8的处理风中的热量，从而变为低温低压的气态制冷剂。来自一级蒸发器1和二级蒸发器2的气态制冷剂会合流到第一换向阀3处，并再次被压缩机4压缩成高温高压的气态制冷剂，开始下一轮循环。

在冬季，通过第一换向阀3和第二换向阀6来控制制冷剂的流向，使一级蒸发器1和二级蒸发器2开始制热，冷凝器5则吸收热量。压缩机4将制冷剂气体压缩成高温高压状态并通过第一换向阀3分别流入到一级蒸发器1和二级蒸发器2中。一级蒸发器1内的制冷剂会向送风管道11中的室外新风散发热量，从而变为高温高压的液态制冷剂，而二级蒸发器2内的制冷剂则会向来自除湿转轮8的处理风释放热量，从而变为高温高压的液态制冷剂。来自一级蒸发器1和二级蒸发器2的液态制冷剂会合流到节流阀7处，通过节流阀7的节流作用被转化成低温低压的液态制冷剂，接着通过第二四通换向阀到达冷凝器5。在冷凝器5中，低温低压的液态制冷剂会吸收来自排风管道12的室内排风的热量，从而变为低温低压的气态制冷剂，并通过第一换向阀3返回到压缩机4，接着再次被压缩机4压缩成高温高压的气态制冷剂，开始下一轮循环。

本实施例中，除湿转轮8、送风风机9、排风风机10、送风管道11和排风管道12还组成了系统除湿转轮8加湿除湿一体化新风回路(即新风单元和再生风单元)。其中，除湿转轮8的排风入口经冷凝器5与排风管道12相连，以连通室内排风；除湿转轮8的排风出口经排风风机10与排风管道12相连，以连通室外环境；除湿转轮8的新风入口经一级蒸发器1与送风管道11相连，以连通室外新风。除湿转轮8的送风出口经二级蒸发器2及送风风机9与送风管道11相连，以连通室内送风。在上述新风回路中，排风风机10被安置在排风管道12的室外排风出口处，送风风机9被安置在送风管道11的室内送风入口处。

在夏季，室外新风在送风风机9的驱动下，从送风管道11的室外新风入口进入到一级蒸发器1。一级蒸发器1将对新风进行预冷，以提高除湿转轮8的吸附热释放效率及除湿能力；若一级蒸发器1的蒸发温度低于室外新风的露点温度，则一级蒸发器1将对室外新风进行一次除湿，提高系统整体的除湿量。预冷后的新风通过除湿转轮8的新风入口进入到除湿转轮8的吸湿区内。在Al-fum MOF复合材料的吸附作用下，新风中的水分将被吸收，并储存在Al-fum MOF复合材料除湿转轮8的处理侧。干燥处理后的新风在二级蒸发器2内被冷却至室内送风要求的温度，变为凉爽干燥的空气，并在送风风机9的驱动下进入到室内。同时，室内排风在排风风机10的驱动下从排风管道12的室内排风入口处到达冷凝器5。冷凝器5对室内排风释放冷凝热，使室内排风达到除湿转轮8的再生温度。加热后的室内排风通过除湿转轮8的排风入口到达除湿转轮8的再生区，将除湿转轮8吸收的水分脱附出来，使除湿转轮8重新回到干燥的状态，进行循环除湿。再生后的排风在排风风机10的驱动作用下，经除湿转轮8的排风出口从排风管道12内排出室外。

在冬季，室外新风在送风风机9的驱动下，从送风管道11的室外新风入口进入到一级蒸发器1。一级蒸发器1将对新风释放冷凝热，使室内排风达到除湿转轮8的再生温度。加热后的室外新风通过除湿转轮8的新风入口到达除湿转轮8的再生区，将除湿转轮8吸收的水分脱附出来，完成新风的加湿过程。加湿后的新风在二级蒸发器2内被加热至室内送风要求的温度，变为湿润温暖的空气，并在送风风机9的驱动下进入到室内。同时，室内排风在排风风机10的驱动下从排风管道12的室内排风入口处到达冷凝器5。冷凝器5将对新风进行预冷，以提高除湿转轮8的吸附热释放效率，提高除湿转轮8的除湿能力。预冷后的室内排风通过除湿转轮8的排风入口进入到除湿转轮8内。在Al-fum MOF复合材料的吸附作用下，室内排风中的水分将被回收，并储存在除湿转轮8的处理侧，以供新风加湿。干燥后的排风在排风风机10的驱动作用下，经除湿转轮8的排风出口从排风管道12内排出室外。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于制冷剂余热回收循环的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：包括制冷剂单元，以及与除湿转轮(8)配合的新风单元和再生风单元，所述新风单元包括依次连通的室外新风入口、一级蒸发器(1)、除湿转轮(8)的吸湿区和室内送风入口；所述再生风单元包括依次连通的室内排风入口、冷凝器(5)、除湿转轮(8)的再生区和室外排风出口；所述制冷剂单元包括压缩机(4)、第一换向阀(3)、第二换向阀(6)和节流阀(7)，所述压缩机(4)、第一换向阀(3)、冷凝器(5)的换热管、第二换向阀(6)、节流阀(7)和一级蒸发器(1)的换热管依次连接，形成制冷供暖循环回路。

2.根据权利要求1所述的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：所述制冷供暖循环回路包括制冷循环回路和供暖循环回路，

在所述制冷循环回路中，压缩机(4)的制冷剂出口经第一换向阀(3)连接冷凝器(5)的换热管，压缩机(4)的制冷剂进口经第一换向阀(3)连接一级蒸发器(1)的换热管，节流阀(7)的高温高压口经第二换向阀(6)连接冷凝器(5)的换热管，节流阀(7)的低温低压口经第二换向阀(6)连接一级蒸发器(1)的换热管；

在所述供暖循环回路中，压缩机(4)的制冷剂出口经第一换向阀(3)连接一级蒸发器(1)的换热管，压缩机(4)的制冷剂进口经第一换向阀(3)连接冷凝器(5)的换热管，节流阀(7)的高温高压口经第二换向阀(6)连接一级蒸发器(1)的换热管，节流阀(7)的低温低压口经第二换向阀(6)连接冷凝器(5)的换热管。

3.根据权利要求2所述的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：所述第一换向阀(3)和第二换向阀(6)均为四通换向阀。

4.根据权利要求1所述的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：所述新风单元还包括设于除湿转轮(8)的吸湿区和室内送风入口之间的二级蒸发器(2)，二级蒸发器(2)的换热管与一级蒸发器(1)的换热管在制冷供暖循环回路中并联设置。

5.根据权利要求1所述的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：于所述室内送风入口处设送风风机(9)，于所述室外排风出口处设排风风机(10)。

6.根据权利要求1所述的制冷供暖加湿除湿一体化系统，其特征在于：所述除湿转轮(8)中采用Al-fum MOF复合材料作为吸附剂。