CN202598731U

CN202598731U - 内置热泵热回收空气处理装置

Info

Publication number: CN202598731U
Application number: CN2012201704840U
Authority: CN
Inventors: 刘月琴; 叶水泉; 梁利霞
Original assignee: HANGZHOU CHINA INSTITUTE OF ELECTRIC ENERGY AND ENVIRONMENTAL DESIGN Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Polytron Technologies Inc
Priority date: 2012-04-21
Filing date: 2012-04-21
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-04-21

Abstract

本实用新型公开了一种内置热泵热回收空气处理装置。在热泵单元中，压缩机、第一换热器、节流降压装置和第二换热器通过制冷剂管依次连接成封闭回路；在空气处理单元中，第二换热器和第一风机置于第三风管内，压缩机置于第二风管内；第一换热器、第二风机和节流降压装置置于第四风管内；第一风管、第二风管、第三风管、第四风管分别与全热交换装置连接，且第一风管和第四风管连通，第二风管和第三风管连通；室内回风由第一风管进入，室外新风由第二风管进入，***送风经由第三风管向室内输送，室外排风经由第四风管向室外输送。本实用新型不需要另外的冷热源，可实现回风能量的梯级利用，彻底回收回风能量，提高***效率。

Description

内置热泵热回收空气处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种热泵热回收空气处理装置，属于制冷、空调***领域。

背景技术

鉴于当前我国建筑节能的紧迫性，温湿度独立控制空调***作为新型节能空调***越来越受到人们的重视。在该***中,如何实现室外新风的高效可靠除湿以及高能效比，是决定该***能否得到大力推广的关键因素。

一般的温湿度独立控制空调***采用高温冷源去除室内的显热部分，包括设备运行发热量、照明发热量、通过围护结构得热量。室内的潜热负荷全都由新风***承担。

常用的新风处理方法有两种，一种是常规的冷凝除湿新风处理方法，该方法需要配置独立的低温冷源进行除湿，而无法与显热末端共用同一高温冷源，因此造成***的复杂性。一种是采用溶液除湿新风处理方法，这种新风处理方法通常由溶液除湿吸收式热泵和新风机组组成单元式机组，使整个***不再需要双温或两套冷源，但采用溶液除湿方法存在腐蚀性、室内空气品质受到溶液的不利影响、日常维护费用较高等缺点。目前我国的热泵型空气处理机组主要有两种，并联型热泵调温除湿机和热回收型热泵新风空调机。前者主要应用于高湿环境的除湿，由于没有设置排风通道，因此无法实现排风能量回收，用于空气处理***不能满足高效节能的要求。后者主要应用于新风处理，无法运行回风工况，控制单一，全年综合能效比不高。同时，***无再热装置，无法实现送风温度的调节功能。

综上所述，目前的空气处理方案对排风能量的回收利用不够彻底，运行模式相对固定，对温度和湿度的综合调节能力较差，不能应用于温湿度独立控制***。因此，需要开发一种具有内置热泵热回收空气处理装置，以有效解决现有新风处理方法存在的种种缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新的内置热泵热回收空气处理装置和方法。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：其内置热泵热回收空气处理装置包括热泵单元和空气处理单元，所述空气处理单元包括第一风管、第二风管、第三风管、第四风管、全热交换装置、第一风机和第二风机，所述热泵单元包括压缩机、第一换热器、节流降压装置和第二换热器，所述压缩机、第一换热器、节流降压装置和第二换热器通过制冷剂管依次连接成封闭回路；所述第二换热器和第一风机置于第三风管内，第一风机用于将第三风管内的风向第三风管的出口方向输送；所述压缩机置于第二风管内；所述第一换热器、第二风机和节流降压装置置于第四风管内，第二风机用于将第四风管内的风向第四风管的出口方向输送；所述第一风管、第二风管、第三风管、第四风管分别与全热交换装置连接，且第一风管和第四风管连通，第二风管和第三风管连通；室内回风由第一风管进入，室外新风由第二风管进入，***送风经由第三风管向室内输送，室外排风经由第四风管向室外输送。

进一步地，本实用新型装置还包括第五风管和第六风管，所述第一风管和第三风管通过第五风管连通，所述第二风管和第四风管通过第六风管连通。

进一步地，本实用新型所述第五风管和/或第六风管中安装有电动风阀。

进一步地，本实用新型装置还包括再热换热器和/或第一电动调节阀；所述第一电动调节阀安装在与第一换热器连接的制冷剂管上；所述再热换热器置于第三风管内，再热换热器的一端通过制冷剂管与压缩机连接，再热换热器的另一端通过制冷剂管与节流降压装置连接，在与再热换热器的其中一端连接的所述制冷剂管上安装有第二电动调节阀，所述第二电动调节阀用于调节经过再热换热器的制冷剂流量；当第二电动调节阀开启时，来自压缩机的制冷剂分成两路：一路经由再热换热器进入节流降压装置，另一路经由第一换热器进入节流降压装置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型空气处理装置及方法克服了目前温湿度独立控制空调***中新风处理所存在的缺陷。本实用新型引入了排风、回风***，利用热泵单元回收不同温度下的回风、排风能量，实现回风能量的彻底回收和高效利用，同时可以利用回收的热量实现送风再热，消除冷热抵消的现象，减少了能源的消耗。本实用新型采用内置热泵单元，使空气处理过程作为一个独立的运行单元，不需要另外的冷热源提供，消除由于双温或两套冷源带来的***复杂性和能源浪费，是一种简单、高效的空调***。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的结构示意图。

图中：a.压缩机、b.第一换热器、c.再热换热器、d.节流降压装置、e.第二换热器、f.第一电动调节阀、g.第二电动调节阀、1.第一风管、2.第二风管、3.第三风管、4.第四风管、5.第五风管、6.第六风管、7.第一电动风阀、8.第二电动风阀、9.第三电动风阀、10.第四电动风阀、11.全热交换装置、12.第一风机、13.第二风机。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型内置热泵热回收空气处理装置包括内置热泵单元和空气处理单元，热泵单元置于空气处理单元的相应风管内。

其中，空气处理单元包括第一风管1、第二风管2、第三风管3、第四风管4、全热交换装置11、第一风机12和第二风机13；热泵单元包括压缩机a、第一换热器b、节流降压装置d和第二换热器e，压缩机a、第一换热器b、节流降压装置d和第二换热器e通过制冷剂管依次连接成封闭回路。第二换热器e和第一风机12置于第三风管3内，第一风机13用于将第三风管3内的风向第三风管3的出口方向输送；压缩机a置于第二风管2内；第一换热器b、第二风机13和节流降压装置d置于第四风管4内，第二风机13用于将第四风管4内的风向第四风管4的出口方向输送；第一风管1、第二风管2、第三风管3、第四风管4分别与全热交换装置11连接，且第一风管1和第四风管4连通，第二风管2和第三风管3连通；室内回风由第一风管1进入，室外新风由第二风管2进入，***送风经由第三风管3向室内输送，室外排风经由第四风管4向室外输送。

作为本实用新型内置热泵热回收空气处理装置的另一种实施方式，可设置第五风管5和第六风管6，其中，第一风管1和第三风管3通过第五风管5连通，第二风管2和第四风管4通过第六风管6连通。

如图1所示，可在第一风管1、第二风管2、第五风管5和第六风管6上相应地安装第一电动风阀 7、第二电动风阀8、第三电动风阀9和第四电动风阀10，分别用于调节通过对应风管的风量。工作时，第一电动风阀 7和第二电动风阀8需开启。

作为本实用新型的优选实施方式，可在第三风管3内安装再热换热器c，使再热换热器c的一端通过制冷剂管与压缩机a连接，再热换热器c的另一端通过制冷剂管与节流降压装置d连接，并在与再热换热器c的其中一端连接的制冷剂管上安装有第二电动调节阀g，第二电动调节阀g用于调节经过再热换热器c的制冷剂流量。当第二电动调节阀g开启时，可将来自压缩机a的制冷剂分成两路：一路经由再热换热器c进入节流降压装置d，另一路经由第一换热器b进入节流降压装置d。再热换热器c可以实现对***送风的等湿升温，以及节约再热能耗。当室内存在冷负荷时，热泵单元按照加热模式运行，此时关闭第二电动调节阀g。

内置热泵单元包括制冷和加热两种运行模式，制冷运行时可以使空气实现除湿降温的空气处理过程，加热运行时可以使空气实现升温调湿的空气处理过程。压缩机a是整个热泵单元的心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。第一换热器b和第二换热器e实现冷量或热量的交换。节流降压装置d对制冷剂起节流和降压的作用，同时控制和调节制冷剂液体的流量，并将热泵单元分为高压侧和低压侧两大部分。节流降压装置d可选用常见的热力膨胀阀、电子膨胀阀或毛细管。

内置热泵单元进行制冷运行时，如果将第二电动调节阀g关断或者装置中没有安装再热换热器c及其第二电动调节阀g，那么，从压缩机a出来的高温高压的制冷剂蒸汽全部进入第一换热器 b中向第一换热器 b的冷却介质放热成为低温高压液体。在与第一换热器b连接的制冷剂管上可安装第一电动调节阀 f，以用于对通过第一换热器b的制冷剂流量进行微调。从第一换热器b出来的低温高压液体经节流降压装置d后，成为低温低压的制冷剂，后再进入第二换热器e进行吸热汽化，最后返回到压缩机a中。若将第二电动调节阀g开启，则可使从压缩机a出来的高温高压制冷剂蒸汽分成两路：一路经过第一换热器b，另一路经过再热换热器c，这两路高温高压制冷剂蒸汽分别在第一换热器b和再热换热器c内进行热交换后，成为低温高压液体并进入节流降压装置d，经节流降压装置d处理成为低温低压制冷剂；之后，低温低压制冷剂经过第二换热器e进行吸热汽化，最后返回到压缩机a中。

加热运行时，需关闭第二电动调节阀g，使进入再热换热器c的制冷剂流量为零；而从压缩机a出来的制冷剂蒸汽进入第二换热器e后，经过节流降压装置d膨胀降压，然后再进入到第一换热器b进行吸热汽化，最后返回压缩机a。

使用本实用新型空气处理装置的空气处理方法如下：

①回风工况运行

回风工况运行时，本实用新型的空气处理过程为：

进入第一风管1的一部分室内回风经由第五风管5后，与由第二风管2进入后经由全热交换装置11进行能量回收处理的一部分室外新风在第三风管3内混合，形成***送风；进入第一风管1的另一部分室内回风经由全热交换装置11进行能量回收处理后，与由第二风管2进入后经由第六风管6的另一部分室外新风在第四风管4内混合形成室外排风。

当室内存在热负荷和湿负荷时，热泵单元按照制冷模式运行，来自压缩机a的高温高压制冷剂蒸汽经第一换热器b处理后成为低温高压液体，接着经节流降压装置d处理后成为低温低压的制冷剂，然后低温低压的制冷剂进入第二换热器e进行吸热汽化，最后返回到压缩机a中。在第三风管3内，***送风在第一风机12的作用下经过第二换热器e进行冷却、降温、除湿，然后送入室内。在第四风管4内，室外排风在第二风机13的作用下进入第一换热器b以吸收排风冷凝热，然后排出室外。

此时若开启第二电动调节阀g，则***送风经第二换热器e处理后，可以由第一风机12送入再热换热器c中进行再加热。通过调节第二电动调节阀g的开度，可以调节再热换热器c的再热量，进而将***送风加热到所需要的送风温度，从而节约再热能耗。

当室内存在冷负荷时，热泵单元按照加热模式运行，来自压缩机a的高温高压制冷剂蒸汽经第二换热器e处理成为低温高压液体，接着经节流降压装置d进行膨胀降压后成为低温低压制冷剂，然后低温低压制冷剂进入第一换热器b进行吸热汽化，最后返回到压缩机a中。在第三风管3内，***送风在第一风机12的作用下进入第二换热器e进行吸热升温；在第四风管4内，室外排风在第二风机13的作用下进入第一换热器b进行冷却降温后排出室外。

通过调节第一电动风阀 7、第二电动风阀8、第三电动风阀9和第四电动风阀10的开度，可以调节通过对应风管的风量。

②全新风工况运行

本实用新型可通过不安装第五风管5和第六风管6的方式来实现全新风工况运行。当然，如果已安装第五风管5和第六风管6，则可以在第五风管5和第六风管6上分别对应安装第三电动风阀9和第四电动风阀10，并将第三电动风阀9和第四电动风阀10关断，以使通过第五风管5和第六风管6的风量为零，由此亦可实现全新风工况运行。此时，如图1所示，如果在第一风管1和第二风管2上分别安装有第一电动风阀7和第二电动风阀8，那么，需将第一电动风阀7和第二电动风阀8开启。

全新风工况运行时，本实用新型的空气处理过程为：从室外进来的新风全部经由第二风管2进入全热交换装置11，从室内进来的回风全部经由第一风管1进入全热交换装置11，全部新风和全部回风在全热交换装置11内进行能量交换，实现回风的初步能量回收。

当室内存在热负荷和湿负荷时，热泵单元按照制冷模式运行。一方面，经全热交换装置11热回收后的新风在第一风机12的作用下进入第二换热器e，实现冷却降温除湿；此时若开启并调节第二电动调节阀g的开度，由此调节经过再热换热器c的制冷剂流量，使由第二换热器e进行处理后的绝对湿度降低的低温空气进入再热换热器c后，可以进行等湿升温至所需要的送风温度，然后再被送入室内。另一方面，经全热交换装置11热交换后的室内回风在第二风机13的作用下进入第一换热器b，利用第一换热器b的热泵循环吸收回风的冷凝热，从而实现能量的实现能量的梯级利用和二级回收，彻底回收回风的能量。

当室内存在冷负荷时，热泵单元按照加热模式运行。一方面，经全热交换装置11热回收后的新风在第一风机12的作用下进入第二换热器e进行吸热升温后满足新风要求，然后送入室内，并根据需要可承担一定冷负荷。另一方面，经全热交换装置11热交换后的室内回风在第二风机13在作用下进入第一换热器b进行进一步冷却降温，然后排至室外。

本实用新型可通过调节热泵单元的压缩机a的流量来控制***送风的含湿量或***送风的温度。具体方法是：当热泵单元按照制冷模式运行且需要对***送风的含湿量进行调节时，如果***送风的含湿量测量值大于含湿量预设值，则增大压缩机a的流量，直到***送风的实际冷凝除湿湿度达到湿度预设值时，维持压缩机a的当前流量不变；如果***送风的含湿量测量值小于湿度预设值，则减少压缩机a的流量，直到***送风的实际冷凝除湿湿度达到湿度预设值时，维持压缩机a的当前流量不变。当热泵单元按照制冷模式运行且需要对***送风的温度进行调节时，如果***送风的温度的测量值大于温度预设值，则增大压缩机a的流量，直到***送风的实际温度达到温度预设值时，维持压缩机a的当前流量不变；如果***送风的温度的测量值小于温度预设值，则减少压缩机a的流量，直到***送风的实际温度达到温度预设值时，维持压缩机a的当前流量不变。

进一步地，作为本实用新型的优选实施方式，当室内存在热负荷和湿负荷，热泵单元按照制冷模式运行时，本实用新型通过调节压缩机a的制冷剂流量并通过调节第一换热器 b和再热换热器c的对应制冷剂管上的第一电动调节阀f和第二电动调节阀g的开度，可以使***送风的温度和含湿量均达到预设值。具体方法是：

首先，按照前述方法通过调节压缩机a的制冷剂流量使***送风的实际含湿量达到湿度预设值。

然后，按以下方法调节***送风的温度：

当***送风温度的测量值大于温度预设值时，开大通往第一换热器 b的制冷剂管上的第一电动调节阀f的开度，同时调小安装在与再热换热器c连接的制冷剂管上的第二电动调节阀g的开度，直至送入室内的***送风的温度达到温度预设值后时维持当前阀位不变。当***送风的温度测量值小于温度预设值时，调小通往第一换热器 b的制冷剂管上的第一电动调节阀 f的开度，同时开大安装在与再热换热器c连接的的制冷剂管上的第二电动调节阀 g，直至***送风的温度达到温度预设值后维持当前阀位不变。由此，通过调节再热换热器c的制冷剂流量，进而改变热泵单元的再热量，使***送风的测量温度达到温度预设值，从而实现再热换热器c对***送风的等湿升温。

综上，本实用新型可通过调节电动风阀来实现空气处理过程的全新风工况和回风工况，利用热泵原理，完全依靠本实用新型装置本身即可实现送风温度和湿度的调节。同时，本实用新型对排风进行热量回收，节约了排放能耗，提高了热泵单元的运行效率。此外，本实用新型一方面通过本实用新型的空气处理单元和热泵单元的配合使用，可以直接利用内置热泵单元实现温度湿度控制而不需要另设冷源；另一方面利用热泵单元进行能量回收，可提高空气处理单元的整体效率。

Claims

1. 一种内置热泵热回收空气处理装置，其特征是：包括热泵单元和空气处理单元，所述空气处理单元包括第一风管、第二风管、第三风管、第四风管、全热交换装置、第一风机和第二风机，所述热泵单元包括压缩机、第一换热器、节流降压装置和第二换热器，所述压缩机、第一换热器、节流降压装置和第二换热器通过制冷剂管依次连接成封闭回路；所述第二换热器和第一风机置于第三风管内，第一风机用于将第三风管内的风向第三风管的出口方向输送；所述压缩机置于第二风管内；所述第一换热器、第二风机和节流降压装置置于第四风管内，第二风机用于将第四风管内的风向第四风管的出口方向输送；所述第一风管、第二风管、第三风管、第四风管分别与全热交换装置连接，且第一风管和第四风管连通，第二风管和第三风管连通；室内回风由第一风管进入，室外新风由第二风管进入，***送风经由第三风管向室内输送，室外排风经由第四风管向室外输送。

2. 根据权利要求1所述的内置热泵热回收空气处理装置，其特征是：还包括第五风管和第六风管，所述第一风管和第三风管通过第五风管连通，所述第二风管和第四风管通过第六风管连通。

3. 根据权利要求2所述的内置热泵热回收空气处理装置，其特征是：所述第五风管和/或第六风管中安装有电动风阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内置热泵热回收空气处理装置，其特征是：还包括再热换热器和/或第一电动调节阀；所述第一电动调节阀安装在与第一换热器连接的制冷剂管上；所述再热换热器置于第三风管内，再热换热器的一端通过制冷剂管与压缩机连接，再热换热器的另一端通过制冷剂管与节流降压装置连接，在与再热换热器的其中一端连接的所述制冷剂管上安装有第二电动调节阀，所述第二电动调节阀用于调节经过再热换热器的制冷剂流量；当第二电动调节阀开启时，来自压缩机的制冷剂分成两路：一路经由再热换热器进入节流降压装置，另一路经由第一换热器进入节流降压装置。