CN110594875A - 一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，由相互隔离的排风道、旁通道和新风道构成，排风道和新风道布置在旁通道的两侧；旁通道中间部位装有D0风阀，在D0风阀二侧装有分别可以和排风道通/断的D1风阀和D3风阀，以及可以和新风道通/断的D2风阀和D4风阀；热泵换热器分别布置在位于D3风阀和D1风阀外侧的排风道中；热泵换热器分别布置在位于D2风阀和D4风阀外侧的新风道中，热泵部件连接成二个或者二个以上独立的热泵回路；可以通过不同风阀的通/断组合，转换出通风模式、多回路热回收模式、热回收与空气处理复合模式、单回路热回收模式、空气处理模式和空气处理+新风模式等工作模式。

Description

一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组
技术领域
本发明主要涉及建筑物换气热回收及空气处理设备的技术领域，特别是一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组。
背景技术
营造建筑物或房间内部舒适、健康的空气环境，是现代社会人们生活、学***，中国专利ZL 2017 2 0269531.X提出了一种换热盘管依次叠放的多重回路热泵***，该热泵***由若干个独立的热泵回路构成，可以使每个热泵回路的工作温差小于冷、热流体的最大温差。这样，既有助于各热泵回路的工作温差趋于均匀，也有助于工质形成与流体换热温差相匹配的温度梯度，有效减少换热损失。相对于传统的单回路热泵***，显著提升了热泵***的能效水平和可靠性。
但是，上述多重回路热泵***主要是用来改进热泵性能的，建筑物换气热回收只是其应用场景之一，并没有给出多重回路热泵式换气热回收机组具体的技术方案；另外，也未提到用于空气处理的应用场景和技术方案。
本发明的目的是，以专利ZL 2017 2 0269531.X提出的多重回路热泵***为基础，设计出具备热泵式换气热回收和热泵型空调等功能的多功能高效室内环境营造设备，为节能建筑提供一种结构紧凑、***运行能效水平和可靠性显著改善、可以多种工作模式运行的多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案是一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：该复合一体机组由相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)、新风道(15)和热泵***组成，排风道(7)和新风道(15)布置在旁通道(11)的两侧；热泵***按照功能要求布置在相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)中，并连接成一个整体；
旁通道(11)两端装有C3连接风口(22)和C4连接风口(13)，C4连接风口(13)的内侧装有通风机(12)，旁通道(11)的中间部位装有将C3连接风口和C4连接风口隔开的D0风阀(21)，在D0风阀(21)两侧装有分别能够和排风道(7)通/断的D1风阀(26)和D3风阀(25)，以及能够和新风道(15)通/断的D2风阀(16)和D4风阀(17)；
排风道(7)两端装有C1连接风口(23)和C6连接风口(10)，C1连接风口(23)的内侧装有D6风阀(8)，C6连接风口(10)的内侧装有排风机(9)，第一热泵排风换热器(3a)和第二热泵排风换热器(3b)分别布置在位于D3风阀(26)和D1风阀(25)外侧的排风道(7)中；
新风道(15)两端装有C2连接风口(14)和C5连接风口(20)，C2连接风口(14)的内侧装有D5风阀(18)，C5连接风口(20)的内侧装有新风机(19)，第一热泵新风换热器(5a)和第二热泵新风换热器(5b)分别布置在位于D2风阀(16)和D4风阀(17)外侧的新风道(15)中。
热泵***由二重或者多重独立的热泵回路构成；每个热泵回路都由压缩机(1)、四通换向阀(2)、排风换热器(3)、节流元件(4)和新风换热器(5)组成，用管路(6)将压缩机(1)、四通换向阀(2)、排风换热器(3)、节流元件(4)、新风换热器(5)和四通换向阀(2)依次连接成密闭的回路；热泵***的排风换热器(3)置于排风道(7)内，新风换热器(5)置于新风道(15)内，压缩机1和四通换向阀2置于旁通道(11)内，节流元件(4)置于排风换热器(3)和新风换热器(5)进出口处；各重独立的热泵密闭回路均按次序相互嵌套在一起。
热泵密闭回路为双重时，包括热泵回路a和热泵回路b；
热泵回路a的连接次序为：第一四通换向阀(2a)一侧单一接口与第一压缩机(1a)的排气口相连，第一四通换向阀(2a)另一侧中间接口与第一压缩机(1a)的吸气口相连，第一四通换向阀(2a)另一侧左边接口与第一排风换热器(3a)连接，第一四通换向阀(2a)另一侧右边接口与第一新风换热器(5a)连接，第一排风换热器(3a)通过第一节流元件(4a)和第一新风换热器(5a)连接；
热泵回路b的连接次序为：第二四通换向阀(2b)一侧单一接口与第二压缩机(1b)的排气口相连，第二四通换向阀(2b)另一侧中间接口与第二压缩机(1b)的吸气口相连，第二四通换向阀(2b)另一侧左边接口与第二排风换热器(3b)连接，第二四通换向阀(2b)另一侧右边接口与第二新风换热器(5b)连接，第二排风换热器(3b)通过第二节流元件(4b)和第二新风换热器(5b)连接，回路中充注一定量的低沸点工质。
压缩机(1)和四通换向阀(2)也能置于排风道(7)或新风道(15)内。
该复合一体机组通过不同风阀的通/断组合，转换出以下工作模式；
通风模式：D0风阀开，其它风阀关；
多回路热回收模式D5风阀、D6风阀开，其它风阀关；
热回收与空气处理复合模式：D1风阀、D4风阀、D5风阀、D6风阀开，其它风阀关；
单回路热回收模式：D2风阀、D3开风阀，其它风阀关；
空气处理模式：D1风阀、D4风阀开，其它风阀关；
空气处理与新风模式：D1风阀、D4风阀、D风阀0开，其它风阀关。
相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)是左右并排布置，或者是上下并排布置，或者是上下以及左右混合布置。
旁通道(11)省去；旁通道(11)能够在第一排风换热器(3a)和第二排风换热器(3b)，第一新风换热器5a和第二新风换热器(5b)周围增设旁通风阀部分实现旁通道(11)的功能。
排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)中的D0风阀～D6风阀、C1连接风口～C6连接风口能够部分省去。
热泵回路a的连接次序改变为：第一四通换向阀(2a)一侧单一接口与第一压缩机(1a)的排气口相连，另一侧中间接口与第一压缩机(1a)的吸气口相连，左边接口与第一排风换热器(3a)连接，右边接口与第二换热器(5b)连接，第一排风换热器(3a)通过第一节流元件(4a)和第二换热器(5b)连接；
热泵回路b的连接次序改变为：第二四通换向阀(2b)一侧单一接口与第二压缩机(1b)的排气口相连，另一侧中间接口与第二压缩机(1b)的吸气口相连，左边接口与第二排风换热器(3b)连接、右边接口与第一排风换热器(5a)连接，第二排风换热器(3b)通过第一节流元件(4b)和第一排风换热器(5a)连接；
压缩机(1)是独立的压缩机或压缩机组，或者是一台多缸压缩机中吸、排气独立的气缸或气缸组；或者用工质泵替代其中的部分压缩机；或者采用部分气缸设计成气泵的多缸压缩机；
热泵工质是R290、R32、R1234yf、R1234ze、R410A、R134a、R407C、R245fa或者R411A，各热泵回路中充注相同的工质、也可以是不同的工质，或者若干种工质的混合物。
压缩机或者工质泵，是活塞式、滚动活塞式、螺杆式、涡旋式、离心式、滑片式或旋涡式。
本发明设计出的多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，基于多重回路热泵***，将热泵式换气热回收和热泵型空调等功能有机集成于多重回路热泵***中，充分发挥了热泵清洁高效、结构紧凑的优势，又可以组合出多种不同的空气处理功能和运行模式。根据全年气温变化选用相应的功能和高效运行模式，既保证了机组全年运行的整体能效水平较高，又能达到一机多用、节能显著的目的，从而为节能建筑提供一种全新的多功能高效室内环境营造设备。
附图说明
下面结合附图及具体的实施方式对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例一的结构原理图。
图2是本发明实施例二的结构原理图。
图3是本发明实施例三的结构原理图。
图4是本发明实施例四的结构原理图。
图5是本发明实施例五的结构原理图。
图6是本发明实施例六的结构原理图。
图中标号说明：
1—压缩机，2—四通换向阀，3—排风热泵换热器，4—节流元件，5—新风热泵换热器，6—管路，7—排风道，8—D6风阀，9—排风机，10—C6连接风口，11—旁通道，12—通风机，13—C4连接风口，14—C2连接风口，15—新风道，16—D2风阀，17—D4风阀，18—D5风阀，19—新风机，20—C5连接风口，21—D0风阀，22—C3连接风口，23—C1连接风口，24—可调百叶回风口，25—D3风阀，26—D1风阀，27—D0f旁通风阀，28—D0e旁通风阀，29—固定百叶新风口，30—新风阀，31—中间隔板，32—室内风机，33-电动机，34—室外风机
具体实施方式
实施例一
参考图1，该实施例是二重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，主要用于建筑物或房间的高效通风换气和空气处理。该复合一体机组有相互隔离的排风道7、旁通道11和新风道15，其中排风道7和新风道15布置在旁通道11的两侧；旁通道11两端装有C3连接风口22和C4连接风口13，C4连接风口13的内侧装有通风机12，旁通道11中间部位装有将C3和C4隔开的D0风阀21，在D0二侧装有分别可以和排风道7通/断的D1风阀26和D3风阀25，以及可以和新风道15通/断的D2风阀16和D4风阀17；排风道7两端装有C1连接风口23和C6连接风口10，C1连接风口23的内侧装有D6风阀8，C6连接风口10的内侧装有排风机9，热泵换热器3a和3b分别布置在位于D3和D1外侧的排风道7中；新风道15两端装有C2连接风口14和C5连接风口20，C2连接风口14的内侧装有D5风阀18，C5连接风口20的内侧装有新风机19，热泵换热器5a和5b分别布置在位于D2和D4外侧的新风道15中。
该复合一体机组的热泵***由二个独立的回路热泵构成，每个热泵回路都由压缩机1、四通换向阀2、排风换热器3、节流元件4和新风换热器5等组成，用管路6将它们依次连接成密闭的回路。热泵回路a的连接次序为：四通换向阀2a一侧单一接口与压缩机1a的排气口相连、另一侧中间接口与压缩机1a的吸气口相连、左边接口与换热器3a连接、右边接口与换热器5a连接，换热器3a通过节流元件4a和换热器5a连接；热泵回路b的连接次序为：四通换向阀2b一侧单一接口与压缩机1b的排气口相连、另一侧中间接口与压缩机1b的吸气口相连、左边接口与换热器3b连接、右边接口与换热器5b连接，换热器3b通过节流元件4b和换热器5b连接。热泵回路中充注一定量的R32或R290。
该复合一体机组可以通过不同风阀的通/断组合，转换出以下工作模式。通风模式：D0风阀开，其它风阀关，可实现室内外空气交换；双回路热回收模式D5、D6风阀开，其它风阀关，实现室内外空气交换同时可把排风的能量传递给新风；热回收与空气处理复合模式：D1、D4、D5、D6风阀开，其它风阀关，能实现带热回收的室内外空气交换同时可对部分室内空调进行加热/降温处理；单回路热回收模式D2、D3风阀开，其它风阀关,只用单个热泵回路来实现带热回收的室内外空气交换；空气处理模式：D1、D4风阀开，其它风阀关，可在没有室内外空气交换的条件下对室内空调进行加热/降温处理；空气处理+新风模式：D1、D4、D0风阀开，其它风阀关，可在有部分室内外空气交换的条件下对室内空调进行加热/降温处理。
该复合一体机组工作模式转换逻辑如下。设排风温度为TA，新风温度为TB，DT＝|TA-TB|；T1、T2、T3为常数，且T1<T2<T3。当DT≤T1时，开启通风模式；当T1<DT≤T2时，开启热回收模式或者热回收与空气处理复合模式；当T2<DT≤T3时，开启热回收与空气处理复合模式；当DT>T3时，开启空气处理或者空气处理+新风模式。T1、T2、T3可以根据使用地区的气候特征经分析比较选出，如北京地区，T1、T2、T3可选为5、10、30等。
压缩机1为双缸滚动活塞压缩机，其中1a为气泵缸，1b为压缩缸。
实施例二
参考图2，该实施例是比较适合黄河流域、长江中下游地区使用的二重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，主要用于建筑物或房间的高效通风换气和空气处理。与实施例一相比，省去了旁通道11内的D2风阀16和D3风阀25，无法实现单回路热回收模式；新风道15内的热泵换热器5a和5b相对于流体B流向交换了位置，即将原来的换热器5a先接触流体B、换热器5b后接触流体B换为5b先接触流体B、换热器5a后接触流体B；压缩机1为双缸滚动活塞压缩机，其中1a和1b均为压缩缸；回路中充注一定量的R410A。
实施例三
参考图3，该实施例是二重回路热泵式换气热回收机组，主要用于建筑物或房间的高效通风换气。与实施例一相比，省去了旁通道11及其上的D1～D4风阀、风机12和C3、C4连接风口，同时在排风道7热泵换热器3a和3b，以及新风道15换热器5a和5b四周合适的地方分别设置D0e旁通风阀28和D0f旁通风阀27，也可以仅设置这二个风阀中的一个。
实施例四
参考图4，该实施例是功能简化后的二重回路热泵式换气热回收与空气处理一体机机组，主要用于建筑物或房间的高效通风换气和空气处理。与实施例一相比，旁通道11的C3、C4连接风口省去，分别与C1、C2连接风口共用；同时又省去了通风机12和D2、D3风阀，而D0风阀设在新风道15换热器5a和5b四周合适的地方，也可以设在排风道7热泵换热器3a和3b四周合适的地方。这样，该复合一体机组仅能实现通风模式、多回路热泵热回收模式，以及热回收与空气处理复合模式。
实施例五
参考图5，该实施例是单回路热泵式换气热回收与空气处理一体机机组，主要用于建筑物或房间的高效通风换气和空气处理。与实施例四相比，仅有一个热泵回路，压缩机采用普通的单一吸、排气压缩机，其余部分保持不变。
实施例六
参考图6，该实施例是带换气热回收的窗式(整体式)空调机组，主要用于房间的空气调节和高效新风换气。与实施例五相比，排风道和新风道布置在机组箱体内的两侧，排风道与室内相通的端口装有可调百叶排风口24，排风道的另一端对着换热器3的部分换热盘管；机组箱体侧壁上开有的固定百叶新风口29，新风道一端位于固定百叶新风口29的附近并装有新风阀30，新风道的另一端对着换热器5的部分换热盘管；换热器3和换热器5的主体部分位于箱体中间位置且相对放置，中间隔板31位于其间并隔断空气通路；室内风机32和室外风机34位于中间隔板31的两侧，并有电动机33驱动；换热器5过风面的上部设有室内出风口；热泵为单回路热泵***，连接顺序与实施例五的相同。工质采用R290。可调百叶排风口24和新风阀30关闭，该机组仅处理室内空气；可调百叶排风口24和新风阀30打开，该机组处理室内空气的同时又进行新排风换气热回收。

Claims (10)

1.一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：该复合一体机组由相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)、新风道(15)和热泵***组成，排风道(7)和新风道(15)布置在旁通道(11)的两侧；热泵***按照功能要求布置在相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)中，并连接成一个整体；
旁通道(11)两端装有C3连接风口(22)和C4连接风口(13)，C4连接风口(13)的内侧装有通风机(12)，旁通道(11)的中间部位装有将C3连接风口和C4连接风口隔开的D0风阀(21)，在D0风阀(21)两侧装有分别能够和排风道(7)通/断的D1风阀(26)和D3风阀(25)，以及能够和新风道(15)通/断的D2风阀(16)和D4风阀(17)；
排风道(7)两端装有C1连接风口(23)和C6连接风口(10)，C1连接风口(23)的内侧装有D6风阀(8)，C6连接风口(10)的内侧装有排风机(9)，第一热泵排风换热器(3a)和第二热泵排风换热器(3b)分别布置在位于D3风阀(26)和D1风阀(25)外侧的排风道(7)中；
新风道(15)两端装有C2连接风口(14)和C5连接风口(20)，C2连接风口(14)的内侧装有D5风阀(18)，C5连接风口(20)的内侧装有新风机(19)，第一热泵新风换热器(5a)和第二热泵新风换热器(5b)分别布置在位于D2风阀(16)和D4风阀(17)外侧的新风道(15)中。
2.根据权利1所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：热泵***由二重或者多重独立的热泵回路构成；每个热泵回路都由压缩机(1)、四通换向阀(2)、排风换热器(3)、节流元件(4)和新风换热器(5)组成，用管路(6)将压缩机(1)、四通换向阀(2)、排风换热器(3)、节流元件(4)、新风换热器(5)和四通换向阀(2)依次连接成密闭的回路；热泵***的排风换热器(3)置于排风道(7)内，新风换热器(5)置于新风道(15)内，压缩机(1)和四通换向阀(2)置于旁通道(11)内，节流元件(4)置于排风换热器(3)和新风换热器(5)进出口处；各重独立的热泵密闭回路均按次序相互嵌套在一起。
3.根据权利2所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：热泵密闭回路为双重时，包括热泵回路a和热泵回路b；
热泵回路a的连接次序为：第一四通换向阀(2a)一侧单一接口与第一压缩机(1a)的排气口相连，第一四通换向阀(2a)另一侧中间接口与第一压缩机(1a)的吸气口相连，第一四通换向阀(2a)另一侧左边接口与第一排风换热器(3a)连接，第一四通换向阀(2a)另一侧右边接口与第一新风换热器(5a)连接，第一排风换热器(3a)通过第一节流元件(4a)和第一新风换热器(5a)连接；
热泵回路b的连接次序为：第二四通换向阀(2b)一侧单一接口与第二压缩机(1b)的排气口相连，第二四通换向阀(2b)另一侧中间接口与第二压缩机(1b)的吸气口相连，第二四通换向阀(2b)另一侧左边接口与第二排风换热器(3b)连接，第二四通换向阀(2b)另一侧右边接口与第二新风换热器(5b)连接，第二排风换热器(3b)通过第二节流元件(4b)和第二新风换热器(5b)连接；
回路中充注一定量的低沸点工质。
4.根据权利2所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：压缩机(1)和四通换向阀(2)也能置于排风道(7)或新风道(15)内。
5.根据权利1所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：该复合一体机组通过不同风阀的通/断组合，转换出以下工作模式；
通风模式：D0风阀开，其它风阀关；
多回路热回收模式：D5风阀、D6风阀开，其它风阀关；
热回收与空气处理复合模式：D1风阀、D4风阀、D5风阀、D6风阀开，其它风阀关；
单回路热回收模式：D2风阀、D3开风阀，其它风阀关；
空气处理模式：D1风阀、D4风阀开，其它风阀关；
空气处理与新风模式：D1风阀、D4风阀、D风阀0开，其它风阀关。
6.根据权利要求1所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：相互隔离的排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)是左右并排布置，或者是上下并排布置，或者是上下以及左右混合布置。
7.根据权利要求1所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：旁通道(11)省去；旁通道(11)能够在第一排风换热器(3a)和第二排风换热器(3b)，第一新风换热器5a和第二新风换热器(5b)周围增设旁通风阀部分实现旁通道(11)的功能。
8.根据权利要求1所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：排风道(7)、旁通道(11)和新风道(15)中的D0风阀～D6风阀、C1连接风口～C6连接风口能够部分省去。
9.根据权利要求3所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：热泵回路a的连接次序改变为：第一四通换向阀(2a)一侧单一接口与第一压缩机(1a)的排气口相连，另一侧中间接口与第一压缩机(1a)的吸气口相连，左边接口与第一排风换热器(3a)连接，右边接口与第二换热器(5b)连接，第一排风换热器(3a)通过第一节流元件(4a)和第二换热器(5b)连接；
热泵回路b的连接次序改变为：第二四通换向阀(2b)一侧单一接口与第二压缩机(1b)的排气口相连，另一侧中间接口与第二压缩机(1b)的吸气口相连，左边接口与第二排风换热器(3b)连接、右边接口与第一排风换热器(5a)连接，第二排风换热器(3b)通过第一节流元件(4b)和第一排风换热器(5a)连接；
压缩机(1)是独立的压缩机或压缩机组，或者是一台多缸压缩机中吸、排气独立的气缸或气缸组；或者用工质泵替代其中的部分压缩机；或者采用部分气缸设计成气泵的多缸压缩机；
热泵工质是R290、R32、R1234yf、R1234ze、R410A、R134a、R407C、R245fa或者R411A，各热泵回路中充注相同的工质、也可以是不同的工质，或者若干种工质的混合物。
10.根据权利要求1或9所述的一种多重回路热泵式换气热回收与空气处理复合一体机组，其特征在于：压缩机可以用工质泵替代，压缩机或者工质泵，是活塞式、滚动活塞式、螺杆式、涡旋式、离心式、滑片式或旋涡式。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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