本實用新型涉及一種空調(diào)機組,尤其是涉及一種可多聯(lián)的新風獨立調(diào)節(jié)復合式空調(diào)機組。
背景技術(shù):
要實現(xiàn)理想的空調(diào)效果,不僅要滿足室內(nèi)空氣溫濕度的調(diào)節(jié)精度要求,還需要保持良好的室內(nèi)空氣品質(zhì),這就需要有良好的通風換氣措施,至少應滿足最小新風換氣次數(shù)的要求。
按照現(xiàn)有的空調(diào)產(chǎn)品技術(shù)水平,即便是采用獨立的新風空調(diào)機組,新風調(diào)節(jié)過程的能效低、能耗大,運行費用高,但室內(nèi)空氣品質(zhì)卻并不一定很理想,有時甚至還很糟糕。業(yè)內(nèi)眾所周知:空調(diào)負荷可分為室內(nèi)負荷與新風負荷兩部分,其中新風負荷為新風量與室內(nèi)外空氣焓差之積。通常需要空調(diào)的情況下,室內(nèi)外空氣的焓差均不低,所以新風負荷也不小。新風量越大,新風負荷越大,對應的空調(diào)系統(tǒng)能耗也越大。比如,夏季需要對新風進行冷卻除濕處理,需要空調(diào)系統(tǒng)冷熱源機組提供冷量。冬季需要對新風進行加熱加濕處理,需要冷熱源機組提供熱量。這些情況下,冷熱源機組為新風調(diào)節(jié)過程所需提供的冷量或熱量與新風負荷至少要相等,新風調(diào)節(jié)過程產(chǎn)生的能耗與新風負荷幾乎是成比例的。在某些潮濕的氣候環(huán)境下,冷熱源機組為新風調(diào)節(jié)所承擔的冷熱量供應負荷甚至比新風負荷還要大得多,因為潮濕環(huán)境下新風濕負荷大,新風除濕過程消耗的冷量要比前述的新風負荷大得多,而且新風除濕以后還要再熱才能消除新風送入房間后產(chǎn)生的顯熱冷負荷效應,否則難以實現(xiàn)室內(nèi)空氣溫濕度的精確控制。所以,潮濕氣候環(huán)境下的新風調(diào)節(jié)能耗更是不可小覷。如果新風不是獨立調(diào)節(jié)的,而是與室內(nèi)空氣回風混合后再一起處理,則除濕與再熱過程消耗的能量更大。目前許多空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源機組均采用冷暖兩用的熱泵機組,雖然熱泵機組在供熱和供冷時均有一個大于1的供熱或供冷系數(shù),消耗的電能要比冷熱源機組承當?shù)睦錈嶝摵尚?,但不能說是能效高,因為電能的能量品質(zhì)高。由于電費貴,對目前大多數(shù)消費者來說,運行費用還是很高。如果新風再熱過程使用電加熱器供熱,新風加濕過程使用電蒸汽加濕器產(chǎn)生蒸汽,能效更低,運行費用更高。某些地區(qū)可以采用集中供熱、燃氣采暖或者余熱采暖,成本稍低,但受限于當?shù)乜捎觅Y源,而且不能解決供冷問題,運行費用也不可能很低。所以,大多數(shù)有控制通風措施的空調(diào)系統(tǒng),比如中央空調(diào),在設計選型過程中往往將新風換氣次數(shù)設定在盡可能低的水平上,以便盡可能降低新風調(diào)節(jié)的總能耗,此時室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善程度必然會受較小通風換氣次數(shù)的限制。尤其是在一些污染物散發(fā)量大的生產(chǎn)車間內(nèi),如果針對室內(nèi)污染物濃度的控制缺乏嚴格的標準或監(jiān)管,業(yè)主為了節(jié)約經(jīng)營成本采取偏低的通風換氣次數(shù),致使室內(nèi)空氣品質(zhì)很糟糕也是完全有可能的。但是,隨著人們的勞保意識不斷增強和對生活品質(zhì)的追求標準不斷提高,今后新風換氣次數(shù)的行業(yè)標準無疑也會越來越高。
無控制通風措施的空調(diào)場合,室內(nèi)溫濕度控制精度差,而如果要實現(xiàn)相同的通風換氣效果并滿足相同的溫濕度控制要求,則空調(diào)系統(tǒng)的能耗更大。沒有控制通風措施并不意味著不需要通風,而是依靠自然通風,通風換氣次數(shù)不穩(wěn)定,隨機性大,無法準確控制,造成室內(nèi)空氣溫濕度波動大,控制精度下降。比如許多采用分體式空調(diào)的場合就沒有控制通風措施,通常是以人為地給空調(diào)房間的門窗留有一定的縫隙或間歇性的打開門窗的方式,讓新風通過門窗隨機性的滲入或流入。這種自然通風方式在夏季或潮濕氣候環(huán)境下還會對溫濕度控制精度要求較高的空調(diào)系統(tǒng)造成另一個負面影響:降低熱泵機組的制冷效率,從而增加空調(diào)系統(tǒng)的能耗。其理由如下:首先,自然通風將室外空氣不經(jīng)任何處理直接送入室內(nèi),新風負荷直接與原有室內(nèi)負荷疊加,疊加后的負荷全部由內(nèi)循環(huán)空調(diào)器(也就是僅處理室內(nèi)循環(huán)空氣的空調(diào)器,比如分體式空調(diào)器的室內(nèi)機)承擔。其次,夏季或潮濕氣候環(huán)境下,室外空氣濕度高,新風濕負荷大,所以疊加后的總負荷中熱濕比減小。這種情況下,對于室內(nèi)空氣溫濕度控制精度要求較高的空調(diào)系統(tǒng)來說,要求的送風濕度就要降低,那么空氣經(jīng)過內(nèi)循環(huán)空調(diào)器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)器冷卻除濕后的機器露點溫度也就必須降低,從而迫使制冷劑的蒸發(fā)溫度也必須降低。然而,根據(jù)蒸汽壓縮式制冷機組的工作特性可知,制冷劑蒸發(fā)溫度降低,制冷機組的制冷效率也就降低,所以空調(diào)系統(tǒng)的能耗增加。
CN103075769B 公開了一種可實現(xiàn)能量回收與免費供冷的新風調(diào)節(jié)方法和裝置,通過該裝置可實現(xiàn)如下的新風調(diào)節(jié)過程和節(jié)能效益。
供冷季節(jié),回收排風中的能量用于新風的冷卻和除濕,可以在供冷季節(jié)節(jié)約大量的新風空調(diào)能耗。供熱季節(jié),回收排風中的能量用于新風的加熱和加濕,可以在供熱季節(jié)節(jié)約大量的新風空調(diào)能耗。過渡季節(jié)潮濕氣候或有較大室內(nèi)濕負荷的條件下,回收新風再熱過程中的冷量用于新風的預冷和除濕也就等于是回收新風預冷和除濕過程的熱量用于新風的再熱,因此可以同時減少新風處理過程的冷負荷和熱負荷,也同樣可以節(jié)約大量的空調(diào)系統(tǒng)能耗。
干熱氣候條件下,利用室外空氣中水的蒸發(fā)冷卻能力實現(xiàn)新風的降溫調(diào)節(jié)有可能使空調(diào)系統(tǒng)的能效大為提高,這就是免費供冷的一種體現(xiàn),這種供冷方式甚至可以在擴大新風換氣次數(shù)的同時還能起到減少空調(diào)系統(tǒng)總能耗的作用,有利于提高通風換氣次數(shù)和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。
但是,CN103075769B提供的新風調(diào)節(jié)裝置不能獨立承擔全工況下完整的空調(diào)任務,需要內(nèi)循環(huán)空調(diào)器承擔供冷和供熱季節(jié)的室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)任務。在需要除濕的季節(jié),還需要冷熱源機組給所述新風調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的補充除濕換熱器提供補充除濕過程中所需的冷量。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是,提供一種可多聯(lián)的新風獨立調(diào)節(jié)復合式空調(diào)機組,該復合式空調(diào)機組可以在不同的氣候條件下借助新風空調(diào)機組、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器和冷熱源機組的協(xié)同工作機制,在滿足多對象空調(diào)溫濕度控制要求的同時,實現(xiàn)高效節(jié)能的新風與內(nèi)循環(huán)空氣的獨立調(diào)節(jié)過程,為提高通風換氣次數(shù)和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)提供高效節(jié)能的空氣調(diào)節(jié)方法。
本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種可多聯(lián)的新風獨立調(diào)節(jié)復合式空調(diào)機組,包括新風空調(diào)機組、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器和冷熱源機組,所述新風空調(diào)機組包括可利用冷媒對新風進行冷卻除濕的新風冷卻除濕換熱器,所述冷熱源機組包括壓縮機、節(jié)流閥Ⅰ、節(jié)流閥Ⅱ和室外換熱器以及制冷劑管路,所述節(jié)流閥Ⅰ和節(jié)流閥Ⅱ均是可雙向流通的,所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路的一端連接節(jié)流閥Ⅰ,所述室外換熱器所屬制冷劑管路的一端則連接節(jié)流閥Ⅱ,所述節(jié)流閥Ⅰ和節(jié)流閥Ⅱ的另一端均通過制冷劑管路相互連通,所述冷熱源機組還包括三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ,所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路的另一端連接三通換向閥Ⅰ,所述室外換熱器所屬制冷劑管路的另一端則連接三通換向閥Ⅱ,所述三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ的低壓出口均通過制冷劑管路與壓縮機的吸氣口相連通,所述三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ的高壓入口則通過制冷劑管路與壓縮機的排氣口相連通,形成冷暖兩用熱泵式空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑回路,通過所述三通換向閥Ⅰ閥位的切換可選擇壓縮機吸氣口或排氣口與內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路相連通,可實現(xiàn)所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器制冷或供熱工作模式和狀態(tài)的獨立調(diào)節(jié),所述新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路的入口端連接節(jié)流閥Ⅲ,且所述節(jié)流閥Ⅲ的入口端通過制冷劑管路與所述節(jié)流閥Ⅰ和節(jié)流閥Ⅱ相互連通端的連接總管相連通,所述新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路的出口端則通過制冷劑管路與壓縮機的吸氣口相連通。
進一步,所述新風空調(diào)機組或/和內(nèi)循環(huán)空調(diào)器均可以是一組,為兩臺以上,相應的,所述三通換向閥Ⅰ也為一組。
進一步,所述壓縮機可以是兩級壓縮機,所述三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ的低壓出口均通過制冷劑管路與壓縮機的高壓吸氣口相連通,所述新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路的出口端與壓縮機的低壓吸氣口相連通。
進一步,所述新風空調(diào)機組包括新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng),所述新風系統(tǒng)包括外殼Ⅰ、風扇Ⅰ、第一能量回收新風換熱器、新風冷卻除濕換熱器、新風系統(tǒng)水池,所述外殼Ⅰ的下端與新風系統(tǒng)水池相連,所述新風系統(tǒng)水池上設有補水閥,所述風扇Ⅰ、第一能量回收新風換熱器、新風冷卻除濕換熱器沿新風流動路線安裝于外殼Ⅰ內(nèi),所述外殼Ⅰ上設有新風入口和新風送風口,所述第一能量回收新風換熱器位于所述新風冷卻除濕換熱器的上游,所述排風系統(tǒng)包括外殼Ⅱ、風扇Ⅱ、液體分布器、填料床熱質(zhì)交換器、排風系統(tǒng)水池,所述外殼Ⅱ上設有排風入口和排風出口,所述外殼Ⅱ的下端與排風系統(tǒng)水池相連,所述填料床熱質(zhì)交換器安裝在外殼Ⅱ內(nèi),并位于液體分布器的下方,所述排風系統(tǒng)水池上設有排水閥,所述新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)之間設有循環(huán)泵Ⅰ,所述循環(huán)泵Ⅰ的進口通過水或水溶液管路與排風系統(tǒng)水池相連,所述循環(huán)泵Ⅰ的出口通過水或水溶液管路與第一能量回收新風換熱器的水或水溶液管道進口相連,所述第一能量回收新風換熱器的水或水溶液管道出口通過管路與液體分布器的水或水溶液管路進口相連,構(gòu)成用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。
進一步,所述新風系統(tǒng)內(nèi)設有第二能量回收新風換熱器,外殼Ⅰ內(nèi)設有新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道的入口與新風冷卻除濕換熱器的出口端直接連通,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道的出口與第二能量回收新風換熱器的一端直接連通,所述第二能量回收新風換熱器的另一端與新風送風口直接連通;所述排風系統(tǒng)內(nèi)設有表面式換熱器,所述表面式換熱器位于填料床熱質(zhì)交換器之前;所述新風系統(tǒng)與排風系統(tǒng)之間設有循環(huán)泵Ⅱ,所述循環(huán)泵Ⅱ、表面式換熱器、第二能量回收新風換熱器通過水或水溶液管路相連形成回路,構(gòu)成用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。
進一步,所述全熱與顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)之間還設有第一跨回路連接管道、第二跨回路連接管道;所述第一跨回路連接管道的入口端連接在循環(huán)泵Ⅰ的出口管道上,連接點為一分流節(jié)點,出口端連接在排風系統(tǒng)表面式換熱器的水或水溶液管道入口和第二能量回收新風換熱器之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道上,連接點為另一分流節(jié)點,所述第一跨回路連接管道上設有跨回路控制閥;所述第二跨回路連接管道的入口端連接在排風系統(tǒng)表面式換熱器的水或水溶液管道出口和第二能量回收新風換熱器之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道上,連接點為一匯流節(jié)點,出口端連接在液體分布器和第一能量回收新風換熱器之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道上,連接點為另一匯流節(jié)點。
進一步,所述新風送風口為兩個,即第一新風送風口、第二新風送風口,所述新風送風口均為帶控制閥的新風送風口,所述第二新風送風口位于第二能量回收新風換熱器的一端,并與所述新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道直接連通,所述第一新風送風口位于第二能量回收新風換熱器的另一端,外殼Ⅰ內(nèi)還設有新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道和新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風閥,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道的入口與第一能量回收新風換熱器的入口管道直接連通,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道的出口與第一新風送風口直接連通。
進一步,所述新風系統(tǒng)內(nèi)設有用于新風加濕的水或水溶液噴霧系統(tǒng)。
進一步,所述用于新風加濕的水或水溶液噴霧系統(tǒng)包括噴霧器、三通閥Ⅲ、輸送泵、蓄壓緩沖罐,所述三通閥Ⅲ的第一進口通過水或水溶液管路與排風系統(tǒng)水池相連,所述三通閥Ⅲ的第二進口通過水或水溶液管路與新風系統(tǒng)水池相連,所述三通閥Ⅲ的出口通過水或水溶液管路與輸送泵的進口相連,所述輸送泵的出口通過水或水溶液管路與噴霧器相連,所述蓄壓緩沖罐安裝于輸送泵與噴霧器相連的水或水溶液管路上。
通過所述新風系統(tǒng)控制閥的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)新風流程的控制。通過新風流程的控制可以讓新風依次流過第一能量回收新風換熱器、新風冷卻除濕換熱器和第二能量回收新風換熱器直至通過第一送風口送出,以提高新風空調(diào)機組的整體熱回收效率。在干熱氣候條件下,通過新風流程的控制也可以讓新風并行流過兩個能量回收新風換熱器以提高新風換氣次數(shù)或新風冷卻效果,從而提高新風空調(diào)機組的免費供冷能力。
所述噴霧器用于在供熱季節(jié)或其他季節(jié)干燥氣候條件下向新風中噴入霧化水或水溶液。霧化水或水溶液自噴霧器噴出后隨新風依次流過第一能量回收新風換熱器和新風冷卻除濕換熱器,然后在重力或慣性力的作用下從氣流中分離并匯集到新風系統(tǒng)水池內(nèi)。霧化水或水溶液隨新風在第一能量回收新風換熱器內(nèi)流過時將蒸發(fā)而產(chǎn)生加濕甚至冷卻的效果。
所述第一能量回收新風換熱器為新風與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器,用于在循環(huán)水或水溶液與新風之間傳遞冷量或熱量,也就是傳遞循環(huán)水或水溶液中回收的能量至新風,實現(xiàn)新風的冷卻或加熱、除濕或加濕等過程。
在供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,新風在第一能量回收新風換熱器中被預先冷卻和除濕后,經(jīng)過新風冷卻除濕換熱器時還可以進一步被補充冷卻除濕,以降低新風送風濕度來滿足空調(diào)除濕和室內(nèi)空氣濕度調(diào)節(jié)的要求。此時,新風冷卻除濕換熱器也可以稱為新風補充冷卻除濕換熱器或簡稱為新風補充除濕換熱器。所述新風冷卻除濕換熱器可以是直接通過制冷劑管路與熱泵相連的制冷劑蒸發(fā)器,也可以是通過中間傳熱介質(zhì)(如冷媒水)管路與熱泵間接相連的表冷式換熱器,用來為新風冷卻除濕提供所需的冷量。
所述新風系統(tǒng)水池可以是簡單的接水盤,用于承接在新風系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水或未蒸發(fā)而沉降的霧化水或水溶液。
所述第二能量回收新風換熱器為空氣與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器,用于在循環(huán)水或水溶液與新風之間傳遞熱量或冷量,也就是傳遞循環(huán)水或水溶液中回收的能量至新風,實現(xiàn)新風的再加熱或冷卻過程。新風在第二能量回收新風換熱器內(nèi)的冷卻過程也有可能產(chǎn)生除濕效果,再熱過程也可回收新風釋放的冷量至循環(huán)水或水溶液。
所述液體分布器用于向填料床熱質(zhì)交換器淋灑循環(huán)水或水溶液,并實現(xiàn)均勻的分布。
所述填料床熱質(zhì)交換器為空氣與循環(huán)水或水溶液直接接觸的熱質(zhì)交換器,通過其中的熱質(zhì)交換回收排風中的全熱能量至循環(huán)水或水溶液,實現(xiàn)循環(huán)水或水溶液的加熱或冷卻。所謂全熱能量包括顯熱和潛熱能量,其中顯熱能量可以是供熱季節(jié)排風的顯熱熱能(即高溫的排風因熱交換過程降溫而釋放的熱量),也可以是其他季節(jié)排風的顯熱冷量(即低溫的排風因熱交換過程升溫而吸收的熱量),潛熱能量可以是供熱季節(jié)排風中的水蒸氣冷凝時的冷凝熱,也可以是其他季節(jié)水或水溶液在排風中蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生的冷量。通過填料床熱質(zhì)交換器中的熱質(zhì)交換也可以回收排風中的水蒸汽冷凝時產(chǎn)生的冷凝水,以減少補水資源的消耗。
所述排風系統(tǒng)水池可以是簡單的接水盤,用于承接從填料床熱質(zhì)交換器流出的循環(huán)水或水溶液。
所述排風系統(tǒng)表面式換熱器為空氣與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器,用于在排風進入填料床熱質(zhì)交換器之前實現(xiàn)排風與循環(huán)水或水溶液之間的顯熱能量傳遞,通過顯熱能量傳遞實現(xiàn)循環(huán)水或水溶液的加熱和排風的預冷,有利于提高填料床熱質(zhì)交換器內(nèi)的全熱回收效率或蒸發(fā)冷卻效果,也可回收排風中的顯熱熱能。
噴霧系統(tǒng)的作用在于為噴霧器輸送水或水溶液,保證噴霧器的正常工作。三通閥Ⅲ的作用在于使噴霧系統(tǒng)可以選擇不同的噴霧水或水溶液的來源。在潔凈的室內(nèi)空氣環(huán)境下,新風空調(diào)機組內(nèi)的循環(huán)水或水溶液的水質(zhì)較好,噴霧系統(tǒng)可以選擇從排風系統(tǒng)水或水溶液池吸取循環(huán)水或水溶液作為噴霧水或水溶液,有利于利用排風過程回收在循環(huán)水或水溶液中的冷凝水補償噴霧蒸發(fā)過程的水分消耗。在排風污染較嚴重的情況下,噴霧系統(tǒng)可以選擇從新風系統(tǒng)水或水溶液池直接吸取補充水或水溶液作為噴霧水或水溶液,以確保噴霧的水質(zhì)和新風的空氣品質(zhì)。蓄壓緩沖罐用于壓力式噴霧系統(tǒng),其作用在于使噴霧系統(tǒng)水或水溶液輸送泵可以采取間歇式的方式工作,有利于節(jié)省噴霧泵的能耗,延長泵的使用壽命,也有利于噴霧泵的選配。而且,通過調(diào)節(jié)噴霧系統(tǒng)水或水溶液輸送泵間歇工作過程的占空比可以輕松地實現(xiàn)噴霧壓力的調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)噴霧量的調(diào)節(jié),有利于調(diào)節(jié)新風加濕量,也有利于優(yōu)化供熱季節(jié)新風空調(diào)機組的熱回收效果和節(jié)能效益。
用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng),在供熱季節(jié)、供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,該回路中的水或水溶液依靠循環(huán)泵Ⅰ的驅(qū)動在填料床熱質(zhì)交換器和第一能量回收新風換熱器之間循環(huán)流動,實現(xiàn)從排風中回收全熱能量,用于新風的冷卻或加熱、除濕或加濕等處理過程。在干熱氣候條件下,也可以通過水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)模式切換控制閥(跨回路控制閥)的調(diào)節(jié),使該循環(huán)系統(tǒng)和用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)合并為一個復合的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng),以實現(xiàn)免費供冷循環(huán)或提高免費供冷效果。
用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng),在供熱季節(jié)、供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,該循環(huán)系統(tǒng)用于實現(xiàn)排風和新風之間的顯熱交換,也是為了實現(xiàn)排風預冷和新風再熱的效果,以優(yōu)化新風空調(diào)機組的整體能量回收或蒸發(fā)冷卻效果。在干熱氣候條件下,也可以通過水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)模式切換控制閥(跨回路控制閥)的調(diào)節(jié),使該循環(huán)系統(tǒng)和用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)合并為一個復合的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng),以實現(xiàn)免費供冷循環(huán)。
所述全熱能量回收包括顯熱和潛熱能量回收,并且回收的能量可以是用于冷卻或除濕的冷量(吸熱量),也可以是用于加熱或加濕的熱量(加熱量)。
所述冷暖兩用的熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以依靠三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ閥位的變換實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器制冷或供熱工作模式的切換,在任一空調(diào)室內(nèi)(即空調(diào)對象)需要供熱時通過該室內(nèi)的內(nèi)循環(huán)空調(diào)器提供熱量,在任一空調(diào)室內(nèi)需要制冷時通過該室內(nèi)的內(nèi)循環(huán)空調(diào)器提供冷量,滿足空調(diào)室內(nèi)空氣溫度的控制要求。
所述冷熱源機組在任何熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作模式下均可以向任一新風冷卻除濕換熱器提供冷量,在需要除濕的工況下實現(xiàn)新風送風濕度的獨立調(diào)節(jié),滿足空調(diào)除濕和室內(nèi)空氣濕度的控制要求。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有以下優(yōu)點:
一、承襲了實用新型專利CN103075769B中的以下優(yōu)點
1)將排風與循環(huán)水或水溶液直接接觸式的填料床熱質(zhì)交換器和有選擇性噴霧加濕的非直接接觸式新風-循環(huán)水或水溶液換熱器相結(jié)合形成一個冷、熱氣候條件下均可實現(xiàn)全熱能量回收的循環(huán)系統(tǒng)。該循環(huán)系統(tǒng)可以在供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下同時利用顯熱傳遞和間接蒸發(fā)冷卻原理向新風傳遞排風的全熱冷量,用于實現(xiàn)新風的冷卻甚至除濕過程。該循環(huán)系統(tǒng)也可以在供熱季節(jié)回收排風的全熱熱能用于新風的加熱和加濕;
2)在干熱氣候條件下,利用填料床熱質(zhì)交換器和非直接接觸式能量回收新風換熱器組成的間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可以實現(xiàn)免費供冷的新風空調(diào)過程。在干熱氣候條件下,通過間接蒸發(fā)冷卻方式可以利用排風的蒸發(fā)冷卻能力實現(xiàn)新風的降溫調(diào)節(jié)并滿足新風空調(diào)送風參數(shù)的要求,或者僅需少量的能量用于新風的補充除濕。經(jīng)過間接蒸發(fā)冷卻后的新風進入空調(diào)室內(nèi)吸收余熱余濕,然后又回到新風空調(diào)機組的排風系統(tǒng)產(chǎn)生蒸發(fā)冷卻作用。因此,排風的蒸發(fā)冷卻能力最初還是來自于或主要來自于新風,也就是來自于或主要來自于室外空氣。所以,新風空調(diào)機組利用了室外空氣的蒸發(fā)冷卻能力實現(xiàn)了免費供冷的新風空調(diào)過程;
3)設置了顯熱能量回收的新風空調(diào)機組可實現(xiàn)兩級能量回收,提高新風空調(diào)機組能量回收的總效益。在供熱季節(jié),兩級能量回收使顯熱和全熱能量回收過程分開進行,且每一級能量回收過程中排風和新風經(jīng)歷的過程類型相同,要么全是等濕熱交換過程、要么全是有濕交換的全熱交換過程,因而排風和新風的熱容量總是近似匹配的,從而使每一級的能量回收效率提高,也就使新風空調(diào)機組總的能量回收效率提高。在供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,顯熱能量回收實現(xiàn)了排風預冷和新風再熱。排風預冷可以提高全熱能量回收循環(huán)通過顯熱傳遞和間接蒸發(fā)冷卻原理向新風傳遞全熱冷量并實現(xiàn)對新風的冷卻和除濕的效果,減少補充除濕耗能量,可以讓更多的冷負荷由能效比更高的內(nèi)循環(huán)空調(diào)器承當,這是一種間接的節(jié)能方式。在過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,利用顯熱能量回收實現(xiàn)新風再熱還可以減少新風再熱所需的額外能耗,實現(xiàn)了雙重節(jié)能的效果;
4)在干熱氣候條件下,設置了顯熱能量回收的新風空調(diào)機組可以通過模式切換,包括新風流程的變換,擴大新風量而仍然保持較高的蒸發(fā)冷卻效率,從而可以提高新風機組的免費供冷能力并改善室內(nèi)空氣品質(zhì);
5)在供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,設置了新風冷卻除濕換熱器的新風空調(diào)機組不僅可以實現(xiàn)新風狀態(tài)的獨立調(diào)節(jié),甚至還可以獨立地承擔整個空調(diào)系統(tǒng)的除濕任務,這樣不僅可以保持發(fā)揮新風空調(diào)機組能量回收和免費供冷的優(yōu)勢,甚至還可以讓內(nèi)循環(huán)空調(diào)器僅承擔顯熱冷負荷,從而使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器有可能以較高的制冷劑蒸發(fā)溫度實現(xiàn)供冷的目的,為改善制冷機組的工作狀況、提高制冷循環(huán)的制冷系數(shù),也就是為提高制冷循環(huán)的能效比創(chuàng)造了有利的條件,通過高能效比實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能運行;
6)在過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,室內(nèi)冷負荷較小,設置了顯熱能量回收和新風補充冷卻除濕換熱器的新風空調(diào)機組不僅可以獨立地完成所有的空調(diào)制冷和除濕的任務,而且還實現(xiàn)了新風的再熱,不需要內(nèi)循環(huán)空調(diào)器和附加再熱設備的配合也能保證室內(nèi)較嚴格的溫濕度控制要求,以低能耗空調(diào)方式適應了恒溫恒濕空調(diào)的要求;
二、本實用新型還具備以下獨特的優(yōu)點
1)實現(xiàn)了可實現(xiàn)能量回收與免費供冷新風空調(diào)機組與傳統(tǒng)熱泵式空調(diào)系統(tǒng)的有機結(jié)合,既滿足了各種氣候條件下恒溫恒濕空氣調(diào)節(jié)過程的功能需求,又簡化了系統(tǒng)設計、節(jié)省初投資,還可降低系統(tǒng)運行能耗。本實用新型可利用一臺冷熱源機組同時保證所述一組新風空調(diào)機組的冷量供應需求和一組內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的冷熱量供應需求,制冷制熱可以由一個制冷劑循環(huán)同時實現(xiàn),既可保證任一所述新風空調(diào)機組內(nèi)節(jié)能高效的新風狀態(tài)獨立調(diào)節(jié)過程和任一內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所需具備的室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)能力,滿足空調(diào)室內(nèi)嚴格的空氣溫濕度控制要求,又簡化了整個系統(tǒng)的設計,可大幅降低系統(tǒng)初投資成本,同時還可降低整個熱泵循環(huán)的運行能耗,這是因為簡化系統(tǒng)設計的同時也就減少了制冷劑和室外冷卻介質(zhì)等的流動阻力損失、機械部件的摩擦損失、傳熱過程的有用能損失等,從而減少了整個空調(diào)系統(tǒng)的寄生功耗。在過渡季節(jié),當空調(diào)對象同時存在較大的除濕負荷和供熱負荷時,制冷制熱由同一個制冷劑循環(huán)同時實現(xiàn)還可以帶來另一個很大的好處是:冷熱源機組既可以通過制冷劑循環(huán)中的蒸發(fā)器實現(xiàn)制冷劑的蒸發(fā)制冷,滿足新風冷卻除濕換熱器的供冷需求,實現(xiàn)新風和空調(diào)對象的除濕目的,又可回收除濕過程中新風釋放的熱量,也就是制冷劑吸收的熱量,再通過制冷劑循環(huán)中的冷凝器實現(xiàn)制冷劑的冷凝制熱,滿足內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供熱需求,實現(xiàn)室溫調(diào)節(jié)目的。簡單的說就是通過熱泵循環(huán)回收了空調(diào)除濕過程中釋放的熱量,再通過內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供熱實現(xiàn)空調(diào)過程的再熱和供熱雙重目的,實現(xiàn)了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)期待而不能實現(xiàn)的節(jié)能效果。
2)在利用能量回收和免費供冷以及新風濕度和內(nèi)循環(huán)空氣溫度獨立調(diào)節(jié)的基礎上實現(xiàn)了系統(tǒng)的多聯(lián)式設計方案,可利用各新風空調(diào)機組和內(nèi)循環(huán)空調(diào)器同時負荷系數(shù)小于1的特點進一步減小冷熱源機組的設計容量,減少系統(tǒng)的初投資。
3)與所述復合式空調(diào)機組結(jié)合,兩級壓縮有助于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)能量的梯級轉(zhuǎn)換和利用,從而有利于提高系統(tǒng)的有用能利用率。這是因為兩級壓縮可以在滿足室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)要求的前提下提高內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度,同時又可以保持較低的新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)溫度,以滿足新風除濕和室內(nèi)空氣濕度調(diào)節(jié)的要求,科學合理的利用了新風和內(nèi)循環(huán)空氣的獨立調(diào)節(jié)設計方案,實現(xiàn)了科學合理的室內(nèi)空氣溫濕度獨立調(diào)節(jié)過程,提高了系統(tǒng)的平均制冷系數(shù)。因此,這種能量的梯級利用最終也將體現(xiàn)在降低系統(tǒng)總的運行能耗和運行成本上。
4)所述新風空調(diào)機組與傳統(tǒng)熱泵式空調(diào)系統(tǒng)的有機結(jié)合使得系統(tǒng)可以采用同一電控單元對系統(tǒng)各組成部分——新風空調(diào)機組、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器和冷熱源機組的運行狀態(tài)進行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的管理和控制,充分發(fā)揮各組成部分的協(xié)同工作機制和能力,既能滿足嚴格的室內(nèi)空氣溫濕度控制要求,實現(xiàn)良好的通風換氣效果,又能優(yōu)化系統(tǒng)的運行狀態(tài),進一步降低系統(tǒng)總的運行能耗和費用。比如,供冷季節(jié),當新風空調(diào)機組的除濕負荷加大時,降低制冷劑蒸發(fā)溫度可提高新風空調(diào)機組的除濕能力,但同時新風空調(diào)機組的供冷量也增加了。這時,如果室內(nèi)供冷負荷不變,可通過電控單元的協(xié)調(diào)控制作用降低內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的風機轉(zhuǎn)速和內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供冷量來實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能運行。按照前面的描述不難發(fā)現(xiàn),影響所述復合式空調(diào)機組系統(tǒng)運行狀態(tài)的操作量是一組參數(shù),比如,壓縮機轉(zhuǎn)速、室外換熱器風機轉(zhuǎn)速、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速、各節(jié)流閥開度,等等。再按照控制論的基本思想不難發(fā)現(xiàn),通過控制單元的在線優(yōu)化分析實現(xiàn)一組操作量值的優(yōu)化配置可實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行。
名詞解釋:
1)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路:制冷劑循環(huán)回路中,專為內(nèi)循環(huán)空調(diào)器提供冷量或熱量的制冷劑蒸發(fā)器或冷凝器中的制冷劑管路;也就是說,所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器中的換熱器可以本身就是一個制冷劑蒸發(fā)器或冷凝器,制冷劑在其中蒸發(fā)時制取的冷量或冷凝時制取的熱量通過所述換熱器內(nèi)的熱交換作用直接傳遞給所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器中的空氣。所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器中的換熱器也可以是與任何中間傳熱介質(zhì),如冷媒水、導熱油等進行熱交換的換熱器。這種情況下,為所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器服務的制冷劑蒸發(fā)器或冷凝器中制取的冷量或熱量首先經(jīng)過熱交換傳遞給流經(jīng)此處的中間傳熱介質(zhì),中間傳熱介質(zhì)再通過循環(huán)流動進入所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器。在所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器中,中間傳熱介質(zhì)與內(nèi)循環(huán)空氣進行熱交換,將其攜帶的冷量或熱量傳遞至所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器內(nèi)的空氣。兩種情況下,所述制冷劑蒸發(fā)器或冷凝器內(nèi)的制冷劑管路均稱為內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路。
2)新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路:制冷劑循環(huán)回路中,專為新風冷卻除濕換熱器提供冷量的制冷劑蒸發(fā)器中的制冷劑管路,其中所屬關(guān)系的解釋與“內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路”中的所屬關(guān)系的解釋類同。
3)室外換熱器所屬制冷劑管路:制冷劑循環(huán)回路中,最終通過室外換熱器實現(xiàn)吸熱和散熱的制冷劑蒸發(fā)器或冷凝器中的制冷劑管路,其中所屬關(guān)系的解釋與“內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路”中的所屬關(guān)系的解釋類同。
附圖說明
圖1 為現(xiàn)有新風空調(diào)機組的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2 為本實用新型實施例1的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3 為新風空調(diào)機組安裝結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4 為本實用新型實施例2的制冷劑回路結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5 為本實用新型實施例3的制冷劑回路結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6 為本實用新型實施例4的制冷劑回路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
實施例1
參照圖2,本實施例為一單元式空調(diào)系統(tǒng),包括新風空調(diào)機組(FAC)、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器(IAU)a3和冷熱源機組,所述新風空調(diào)機組包括可利用冷媒對新風進行冷卻除濕的新風冷卻除濕換熱器205,所述冷熱源機組包括壓縮機a1、三通換向閥Ⅰa2、三通換向閥Ⅱa7、節(jié)流閥Ⅰa4、節(jié)流閥Ⅱa6、室外換熱器(OHU)a5和氣液分離器a9以及制冷劑管路,所述節(jié)流閥Ⅰa4和節(jié)流閥Ⅱa6均為允許制冷劑雙向流動的節(jié)流閥,所述節(jié)流閥Ⅰa4的一端與內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3所屬制冷劑管路L2的一端相連通,所述節(jié)流閥Ⅱa6的一端與室外換熱器a5所屬制冷劑管路L3的一端相連通,所述節(jié)流閥Ⅰa4和節(jié)流閥Ⅱa6的另一端通過制冷劑管路L5相互連通,所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3所屬制冷劑管路L2的另一端與所述三通換向閥Ⅰa2的一個端口相連通,所述室外換熱器a5所屬制冷劑管路L3的另一端與所述三通換向閥Ⅱa7的一個端口相連通,所述三通換向閥Ⅰa2和三通換向閥Ⅱa7的低壓出口均通過制冷劑管路L4與壓縮機a1的吸氣口相連通,所述三通換向閥Ⅰ和三通換向閥Ⅱ的高壓入口均通過制冷劑管路L1與壓縮機a1的排氣口相連通,形成冷暖兩用的熱泵式空調(diào)系統(tǒng)制冷劑循環(huán)回路,通過所述三通換向閥Ⅰa2閥位的切換可選擇壓縮機a1的吸氣口或排氣口與內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3所屬制冷劑管路相連通,實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3制冷或供熱工作模式的任意調(diào)節(jié);通過壓縮機a1轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3或室外換熱器a5風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)以及節(jié)流閥Ⅰa4或節(jié)流閥Ⅱa6的開度調(diào)節(jié)可實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3工作狀態(tài)的調(diào)節(jié),也就是內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3制冷或供熱能力的調(diào)節(jié),滿足空調(diào)對象空氣溫度調(diào)節(jié)的需要;此外,所述新風冷卻除濕換熱器205所屬制冷劑管路L6的入口端連接節(jié)流閥Ⅲa8,且所述節(jié)流閥Ⅲa8的入口端與所述節(jié)流閥Ⅰa4和節(jié)流閥Ⅱa6相互連通端的連接管路L5相連通,而所述新風冷卻除濕換熱器205所屬制冷劑管路L6的出口端則通過制冷劑管路L4與壓縮機a1的吸氣口相連通,通過壓縮機a1轉(zhuǎn)速或室外換熱器a5風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)以及節(jié)流閥Ⅲa8的開度調(diào)節(jié)可實現(xiàn)新風冷卻除濕換熱器205除濕能力和新風送風濕度的獨立調(diào)節(jié),滿足空調(diào)對象空氣濕度調(diào)節(jié)的需要。
所述新風空調(diào)機組(FAC)為可實現(xiàn)能量回收與免費供冷的新風空調(diào)機組,包括新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng),所述新風系統(tǒng)包括外殼Ⅰ200、風扇Ⅰ203、第一能量回收新風換熱器204、新風冷卻除濕換熱器205、第二能量回收新風換熱器213、新風系統(tǒng)水池206,所述外殼Ⅰ200的下端與新風系統(tǒng)水池206相連,所述新風系統(tǒng)水池206上設有補水閥207,所述風扇Ⅰ203、第一能量回收新風換熱器204、新風冷卻除濕換熱器205沿新風流動路線安裝于外殼Ⅰ200內(nèi),所述外殼Ⅰ200上設有新風入口201和新風送風口,所述新風送風口為兩個,即第一新風送風口214、第二新風送風口212,所述外殼Ⅰ200內(nèi)設有新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道216、新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風閥215、新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道211,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道211的入口與所述新風冷卻除濕換熱器205的出口端直接連通,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道211的出口與第二新風送風口212以及第二能量回收新風換熱器213的一端直接連通,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道216的入口位于風扇Ⅰ203和第一能量回收新風換熱器204之間的連接風道上,所述新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道216的出口與第一新風送風口214以及第二能量回收新風換熱器213的另一端直接連通,所述排風系統(tǒng)包括外殼Ⅱ100、風扇Ⅱ109、液體分布器108、填料床熱質(zhì)交換器107、排風系統(tǒng)水池105和表面式換熱器102,所述表面式換熱器102位于填料床熱質(zhì)交換器107之前,與填料床熱質(zhì)交換器107之間設有排風系統(tǒng)內(nèi)部風道103,所述外殼Ⅱ100上設有排風入口101和排風出口112,所述外殼Ⅱ100的下端與排風系統(tǒng)水池105相連,所述填料床熱質(zhì)交換器107安裝在外殼Ⅱ100內(nèi),并位于液體分布器108的下方,所述排風系統(tǒng)水池105上設有排水閥104;所述新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)之間設有循環(huán)泵Ⅰ31,所述循環(huán)泵Ⅰ31的進口通過水或水溶液管路與排風系統(tǒng)水池105相連,所述循環(huán)泵Ⅰ31的出口通過水或水溶液管路與第一能量回收新風換熱器204的水或水溶液管路進口相連,所述第一能量回收新風換熱器204的水或水溶液管路出口通過管路與液體分布器108的水或水溶液管路進口相連,構(gòu)成用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng);所述新風系統(tǒng)與排風系統(tǒng)之間還設有循環(huán)泵Ⅱ41,所述循環(huán)泵Ⅱ41、表面式換熱器102、第二能量回收新風換熱器213通過水或水溶液管路相連構(gòu)成用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng);所述新風系統(tǒng)內(nèi)設有用于新風加濕的水或水溶液噴霧系統(tǒng)。
所述新風空調(diào)機組內(nèi)還設有第一跨回路連接管道80、第二跨回路連接管道82和控制閥81,用于控制循環(huán)水或水溶液的流程和實現(xiàn)新風空調(diào)機組(FAC)的工作模式切換,所述第一跨回路連接管道80的入口端連接在循環(huán)泵Ⅰ31的出口管道上,連接點為一分流節(jié)點,出口端連接在表面式換熱器102的水或水溶液管路入口和第二能量回收新風換熱器213之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道40上,連接點為另一分流節(jié)點,并在該跨回路連接管道80上設有跨回路控制閥81,所述第二跨回路連接管道82的入口端連接在表面式換熱器102的水或水溶液管路出口和第二能量回收新風換熱器213之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道40上,連接點為一匯流節(jié)點,出口端連接在液體分布器108和第一能量回收新風換熱器204之間的水或水溶液循環(huán)回路連接管道30上,連接點為另一匯流節(jié)點。
所述用于新風加濕的水或水溶液噴霧系統(tǒng)包括噴霧器202、三通閥Ⅲ51、輸送泵52、蓄壓緩沖罐53,所述三通閥Ⅲ的第一進口通過水或水溶液管路與排風系統(tǒng)水池105相連,所述三通閥Ⅲ的第二進口通過水或水溶液管路與新風系統(tǒng)水池206相連,所述三通閥Ⅲ的出口通過水或水溶液管路與輸送泵52的進口相連,所述輸送泵52的出口通過水或水溶液管路與噴霧器202相連,所述蓄壓緩沖罐53安裝于輸送泵52與噴霧器202相連的管路50上。當然,若噴霧器使用超聲波或其它形式的噴霧器,則噴霧系統(tǒng)中可以不設蓄壓緩沖罐。此外,該噴霧系統(tǒng)也可通過連接管道直接與外部水源或水溶液供應源相連,即直接從機組外部獲取噴霧所需的水或水溶液。
所述新風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)之間還設有水或水溶液回收管路,所述水或水溶液回收管路包括疏水閥61、回水泵62,所述疏水閥61的入口通過管路與新風系統(tǒng)水池206相連,疏水閥61的出口通過管路與回水泵62的入口相連,回水泵62的出口通過管路60與排風系統(tǒng)水池105相連。當然,所述疏水閥61也可用類似作用的設備代替,如存水灣頭等;如果新風系統(tǒng)水池206的液面高于排風系統(tǒng)水池105的液面,回水泵62可以省去。
所述噴霧器202用于在供熱季節(jié)或其它季節(jié)干燥氣候(主要是干熱氣候)條件下向新風氣流中噴入霧化水或水溶液,并盡量實現(xiàn)與新風的均勻混合。霧化水或水溶液自噴霧器202噴出后,隨新風依次流過第一能量回收新風換熱器204和新風冷卻除濕換熱器205,然后在重力和慣性力的作用下從氣流中分離并匯集到新風系統(tǒng)水池206內(nèi)。霧化水或水溶液隨新風在第一能量回收新風換熱器204內(nèi)流過時將氣化而產(chǎn)生加濕,甚至蒸發(fā)冷卻的效果。
所述第一能量回收新風換熱器204為新風與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器(該換熱器內(nèi),循環(huán)水或水溶液的流動方向與新風形成逆流,否則,效果較差),用于在循環(huán)水或水溶液與新風之間傳遞冷量或熱量,也就是傳遞循環(huán)水或水溶液中回收的能量至新風,實現(xiàn)新風的冷卻或加熱、除濕或加濕等過程。
所述新風冷卻除濕換熱器205是通過制冷劑管路與熱泵直接相連的制冷劑蒸發(fā)器,當然,也可以設計成通過中間傳熱介質(zhì)(如冷媒水)與熱泵間接相連的換熱器,用來為新風補充冷卻除濕提供所需的能量(如冷量)。
所述新風系統(tǒng)水池206可為簡單的接水盤,用于承接在新風系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的冷凝水或未蒸發(fā)而沉降的噴霧水或水溶液。
所述第二能量回收新風換熱器213為空氣與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器,用于在循環(huán)水或水溶液與新風之間傳遞熱量或冷量,也就是傳遞循環(huán)水或水溶液中回收的能量至新風,實現(xiàn)新風的再加熱或冷卻過程,也可以同時回收新風再熱過程釋放的冷量至循環(huán)水或水溶液。第二能量回收新風換熱器213內(nèi)的循環(huán)水或水溶液的流動方向應盡量與新風形成逆流。
所述排風扇Ⅱ109設置在排風出口112處,當然,也可以設置在其他位置,或者排風系統(tǒng)本身也可以不包括排風扇Ⅱ109,而由外部風扇驅(qū)動,只要能保證排風從排風口吸入之后流過填料床熱質(zhì)交換器107并最后經(jīng)排風出口112排出排風系統(tǒng)外即可。
所述液體分布器108用于向填料床熱質(zhì)交換器107淋灑循環(huán)水或水溶液,并盡量實現(xiàn)均勻的分布。
所述填料床熱質(zhì)交換器107為空氣與循環(huán)水或水溶液直接接觸的熱質(zhì)交換器,通過其中的熱質(zhì)交換回收排風中的全熱能量至循環(huán)水或水溶液,實現(xiàn)循環(huán)水或水溶液的加熱或冷卻。通過填料床熱質(zhì)交換器107中的熱質(zhì)交換也可以回收排風中的水蒸汽冷凝時產(chǎn)生的冷凝水,減少補水資源的消耗。而且,該熱質(zhì)交換器內(nèi),循環(huán)水或水溶液的流動方向應盡量與排風形成逆流。
所述排風系統(tǒng)水池105可為簡單的接水盤,用于承接從填料床熱質(zhì)交換器107流出的循環(huán)水或水溶液。
所述表面式換熱器102為空氣與循環(huán)水或水溶液之間非直接接觸的換熱器,主要用于在排風進入填料床熱質(zhì)交換器之前實現(xiàn)排風與循環(huán)水或水溶液之間的顯熱能量傳遞,通過顯熱能量傳遞實現(xiàn)循環(huán)水或水溶液的加熱和排風的預冷,有利于提高填料床熱質(zhì)交換器內(nèi)的全熱回收效率或蒸發(fā)冷卻效果,也可回收排風中的顯熱熱能。表面式換熱器102內(nèi)的循環(huán)水或水溶液的流動方向應盡量與排風形成逆流。
所述用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)回路中,水或水溶液從排風系統(tǒng)水池105吸入連接管道后,在循環(huán)泵Ⅰ31的驅(qū)動下,依次流過第一能量回收新風換熱器204、液體分布器108以及填料床熱質(zhì)交換器107,直至流回排風系統(tǒng)水池105而形成一個完整的全熱能量回收或免費供冷循環(huán)。該循環(huán)的目的在于從排風中回收全熱能量,用于新風的冷卻或加熱、除濕或加濕處理過程。
所述用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)回路中,水或水溶液在循環(huán)泵Ⅱ41的驅(qū)動下,在表面式換熱器102與第二能量回收新風換熱器213之間循環(huán)流動,充當排風和新風之間顯熱傳遞的媒介,實現(xiàn)排風的顯熱能量回收和預冷以及新風的再熱。
參照圖3,現(xiàn)場應用時,所述新風機組可以安裝于室內(nèi),所述新風機組排風口112可以通過排風管連接至室外下風側(cè)排風口,所述新風機組新風入口201可以通過新風管F1連接至外墻W上的室外新風口F2,所述新風管F1上還可以設置帶有控制閥的回風口210。
本實施例的工作原理及特征如下。
供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,新風和排風的控制方式及流通路線如下。排風系統(tǒng)中,在風扇Ⅱ109的驅(qū)動下,室內(nèi)空氣(RA)先經(jīng)排風入口101吸入,然后依次流過表面式換熱器102、排風系統(tǒng)內(nèi)部風道103、填料床熱質(zhì)交換器107直至經(jīng)過排風出口112作為排風系統(tǒng)排風(EA)排出。新風系統(tǒng)中,新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風閥215和第二新風送風口閥212關(guān)閉,第一新風送風口閥214開啟,在風扇Ⅰ203的驅(qū)動下,新風(FA)先經(jīng)新風入口201吸入,然后依次流過噴霧器202、第一能量回收新風換熱器204、新風冷卻除濕換熱器205、新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道211、第二能量回收新風換熱器213直至經(jīng)過第一新風送風口214作為空調(diào)送風(SA)送出。
供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,用于實現(xiàn)能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)的工作原理及特征如下。水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)模式切換控制閥81關(guān)閉,用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)實質(zhì)上是實現(xiàn)全熱能量回收的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。在填料床熱質(zhì)交換器107內(nèi),不僅因為排風溫度低使得循環(huán)水或水溶液向排風傳遞顯熱而得到冷卻,也因為排風濕度低而使循環(huán)水或水溶液被蒸發(fā)冷卻,后者實質(zhì)上就是潛熱傳遞。所以,在填料床熱質(zhì)交換器107內(nèi)實現(xiàn)了從排風向循環(huán)水或水溶液傳遞全熱冷卻能力的過程,也就是排風全熱冷量的回收。得到全熱冷量回收的循環(huán)水或水溶液將在循環(huán)泵Ⅰ31的輸送作用下流向第一能量回收新風換熱器204,在該換熱器內(nèi)通過熱交換實現(xiàn)對新風的冷卻甚至除濕過程,從而最終將從排風中回收的全熱冷量轉(zhuǎn)移給新風,也就是實現(xiàn)了從排風到新風的全熱冷量回收傳遞過程。水或水溶液是循環(huán)流動的,所以這種全熱冷量回收過程是連續(xù)不斷地進行的。而用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)主要是實現(xiàn)顯熱能量回收的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。顯熱能量回收循環(huán)系統(tǒng)中,在循環(huán)泵Ⅱ41的驅(qū)動下,水或水溶液將在第二能量回收新風換熱器213和表面式換熱器102之間循環(huán)流動,實現(xiàn)連續(xù)的顯熱能量回收過程。顯熱能量回收循環(huán)中,主要是顯熱熱能首先經(jīng)表面式換熱器102由排風傳遞給循環(huán)中的水或水溶液,再經(jīng)第二能量回收新風換熱器213由循環(huán)中的水或水溶液傳遞給新風。因此,排風得到預冷,新風得到再熱。由于排風在進入填料床熱質(zhì)交換器107之前被預冷,使得排風可以在填料床熱質(zhì)交換器107中產(chǎn)生更好的蒸發(fā)冷卻效果,使從填料床熱質(zhì)交換器107流出的循環(huán)水或水溶液溫度更低。用于實現(xiàn)全熱能量回收的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)中,水或水溶液總是在填料床熱質(zhì)交換器107和第一能量回收新風換熱器204之間循環(huán)流動。因此,較低的填料床熱質(zhì)交換器107出口水或水溶液溫度也意味著第一能量回收新風換熱器204內(nèi)循環(huán)水或水溶液的進口溫度更低,從而使新風獲得更好的冷卻和除濕效果,有利于降低新風冷卻除濕換熱器205的除濕負荷及其相關(guān)聯(lián)的熱泵冷負荷。這樣的調(diào)節(jié)過程還可以產(chǎn)生另外兩種可能的收益:一種是在室內(nèi)冷負荷較大的情況,新風空調(diào)機組承當所有的濕負荷,讓更多的冷負荷由不需要承擔除濕任務因而能效比更高的內(nèi)循環(huán)空調(diào)器承當,這是一種間接的節(jié)能方式;另一種是過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,室內(nèi)冷負荷小,由新風空調(diào)機組承當所有的冷濕負荷即可以滿足空調(diào)要求,則通過顯熱能量回收使新風獲得再熱還可以節(jié)約新風再熱所需的能耗。
供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,新風冷卻除濕換熱器205用來為新風補充冷卻除濕提供所需的冷量。新風首先在第一能量回收新風換熱器204中依靠能量回收獲得冷卻和除濕效果。但這時的新風含濕量有可能仍然不夠低,還需要進一步除濕才能滿足空調(diào)送風的要求。因此,新風冷卻除濕換熱器205是專為新風的補充冷卻除濕提供冷量而設計的。設置了新風補充冷卻除濕換熱器的新風空調(diào)機組可以按照整個空調(diào)系統(tǒng)的除濕要求獨立的執(zhí)行新風狀態(tài)、尤其是新風濕度的調(diào)節(jié)任務,這樣不僅可以保持發(fā)揮新風空調(diào)機組能量回收和免費供冷的優(yōu)勢,又不增加室內(nèi)空調(diào)機組(即內(nèi)循環(huán)空調(diào)器)的濕負荷,甚至還可以讓室內(nèi)空調(diào)機組僅承擔顯熱冷負荷,從而有可能使室內(nèi)空調(diào)機組以較高的冷媒溫度進行供冷,為改善冷熱源機組的工作狀況和提高冷熱源機組的制冷系數(shù)創(chuàng)造了有利條件。
供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,補水供給和冷凝水回收過程及特征如下。在填料床熱質(zhì)交換器107內(nèi)的蒸發(fā)冷卻過程中,循環(huán)水或水溶液中的部分水分被蒸發(fā)。另外,為了維持系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水或水溶液水質(zhì)的穩(wěn)定,一部分水或水溶液必須排泄掉,排泄量可由排水閥104控制。這樣就需要靠補充水來維持新風空調(diào)機組內(nèi)循環(huán)水或水溶液的質(zhì)量平衡。出于此目的,補充水可首先經(jīng)由補水閥207提供至新風系統(tǒng)水池206,然后在泵或重力的作用下經(jīng)由水或水溶液回收管路輸送至排風系統(tǒng)水池105,從而補充到循環(huán)水或水溶液中。與此同時,第一能量回收新風換熱器204和新風冷卻除濕換熱器205表面上產(chǎn)生的冷凝水將首先隨流過的氣流一起運動,然后從氣流中分離出來并匯集到新風系統(tǒng)水池206。這部分水也將通過水或水溶液回收管路輸送至排風系統(tǒng)水池105而補充到循環(huán)水或水溶液中,實現(xiàn)了冷凝水的回收利用,減少了補水水資源的消耗。
供冷季節(jié),內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3工作于制冷模式,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供冷能力以及新風冷卻除濕換熱器205的除濕能力調(diào)節(jié)可通過壓縮機轉(zhuǎn)速、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速和節(jié)流閥開度的組合調(diào)節(jié)措施實現(xiàn)。供冷季節(jié),調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅰa2的閥位使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路L2與壓縮機的吸氣管路L4連通,調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅱa7的閥位使室外換熱器所屬制冷劑管路L3與壓縮機的排氣管路L1連通,調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅱa6的開度至全開狀態(tài),調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅰa4的開度滿足壓縮機吸氣過熱度的要求,使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于穩(wěn)定可靠的制冷工作狀態(tài)。調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速可以改變制冷劑的蒸發(fā)溫度,同時保證所需的內(nèi)循環(huán)空調(diào)器供冷能力和新風冷卻除濕換熱器除濕能力。室內(nèi)供冷負荷降低時,還可以通過降低內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)措施實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器供冷能力的調(diào)節(jié),滿足室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)的需要。新風除濕負荷降低時,也可以通過減小節(jié)流閥Ⅲa8開度的調(diào)節(jié)措施來實現(xiàn)新風冷卻除濕換熱器205出口制冷劑蒸汽過熱度的調(diào)節(jié),也就是實現(xiàn)新風冷卻除濕換熱器除濕能力的調(diào)節(jié),從而滿足新風濕度調(diào)節(jié)的要求。按照優(yōu)化運行控制理論的基本思想可知,系統(tǒng)運行過程中,還可以通過優(yōu)化壓縮機轉(zhuǎn)速、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速和節(jié)流閥開度的措施實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行。
過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3可能工作于制冷模式,也可能工作于供熱模式,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供冷或供熱能力以及新風冷卻除濕換熱器205的除濕能力調(diào)節(jié)亦可通過壓縮機轉(zhuǎn)速、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速和節(jié)流閥開度的組合調(diào)節(jié)措施實現(xiàn),必要時還可調(diào)節(jié)室外換熱器的工作模式和風機轉(zhuǎn)速。過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大的條件下,如果室內(nèi)仍然存在供冷負荷,則冷熱源機組的工作模式和調(diào)節(jié)措施與供冷季節(jié)相同。如果室內(nèi)需要供熱,比如室外氣溫較低的條件下,則調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅰa2的閥位使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路L2與壓縮機的排氣管路L1連通,使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于供熱工作狀態(tài)。此時,室外換熱器a5的工作模式需要根據(jù)制冷劑循環(huán)的熱平衡需要而定。如果室內(nèi)供熱負荷大,新風冷卻除濕換熱器的除濕負荷小,室外換熱器可能需要工作于制冷劑蒸發(fā)器模式,實現(xiàn)從室外環(huán)境吸熱滿足制冷劑循環(huán)熱平衡需要。反之,如果室內(nèi)供熱負荷小,新風冷卻除濕換熱器的除濕負荷大,室外換熱器可能需要工作于制冷劑冷凝器模式,向室外環(huán)境排熱滿足制冷劑循環(huán)熱平衡需要。調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅱa7的閥位使室外換熱器所屬制冷劑管路L3與壓縮機的吸氣管路L4連通可使室外換熱器工作于制冷劑蒸發(fā)器模式,調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅱa7的閥位使室外換熱器所屬制冷劑管路L3與壓縮機的排氣管路L1連通可使室外換熱器工作于制冷劑冷凝器模式。在內(nèi)循環(huán)空調(diào)器工作于供熱模式時,通過壓縮機轉(zhuǎn)速、內(nèi)循環(huán)空調(diào)器風機轉(zhuǎn)速、室外換熱器工作模式和風機轉(zhuǎn)速、節(jié)流閥開度的組合調(diào)節(jié)措施可同時實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)空調(diào)器供熱能力和新風冷卻除濕換熱器除濕能力的調(diào)節(jié),滿足室內(nèi)空氣溫濕度調(diào)節(jié)的需要。按照優(yōu)化運行控制理論的基本思想可知,優(yōu)化組合調(diào)節(jié)參數(shù)亦可實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化運行。
供熱季節(jié),新風空調(diào)機組內(nèi)新風和排風的流通路線與供冷季節(jié)完全相同,但新風管F1上的回風控制閥210適度開啟,以實現(xiàn)新風與部分室內(nèi)回風的混合,確保經(jīng)過噴霧器202的混合空氣濕球溫度足夠的高,從而能達到防止噴霧結(jié)冰或結(jié)晶的效果。當室外空氣溫度足夠高而不會導致噴霧結(jié)冰或結(jié)晶時,可以關(guān)閉新風管F1上的回風控制閥210。對于沒有噴霧結(jié)冰或結(jié)晶危險的地區(qū),完全可以取消新風管F1上的回風控制閥210。
供熱季節(jié),用于實現(xiàn)能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)的工作原理及特征如下。水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)模式切換控制閥81關(guān)閉,用于實現(xiàn)全熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)實質(zhì)上是實現(xiàn)全熱能量回收的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。全熱能量回收循環(huán)中,由于排風的溫度和濕度均較高,排風流過填料床熱質(zhì)交換器107時不僅向水或水溶液傳遞顯熱熱能,也通過水蒸汽凝結(jié)向水或水溶液傳遞潛熱熱能,即實現(xiàn)了排風向水或水溶液的全熱熱能傳遞,也就是排風全熱熱能的回收。得到全熱能回收的循環(huán)水或水溶液將在循環(huán)泵Ⅰ31的輸送作用下流向第一能量回收新風換熱器204,在該換熱器內(nèi)通過熱交換實現(xiàn)對新風的加熱并配合噴霧實現(xiàn)加濕處理過程,從而最終將從排風中回收的全熱熱能轉(zhuǎn)移給新風,實現(xiàn)了從排風到新風的全熱熱能回收傳遞過程。與供冷季節(jié)一樣,全熱能量回收過程也是連續(xù)進行的。所謂配合噴霧實現(xiàn)新風加濕是指通過噴霧器202向新風氣流中噴入霧化水或水溶液,這些霧化水或水溶液隨新風一起流入第一能量回收新風換熱器204內(nèi)被加熱,新風中夾帶的霧粒蒸發(fā),使新風獲得加濕的效果。因此,全熱能量回收循環(huán)中排風和新風均同時進行熱質(zhì)交換,它們的總流動熱容量近似匹配,使全熱能量回收循環(huán)的能量回收效率獲得優(yōu)化。通過全熱能量回收循環(huán),新風有可能被加濕到一個合適的濕度狀態(tài),從而可能免去進一步加濕的需要。用于實現(xiàn)顯熱能量回收與免費供冷的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)主要是實現(xiàn)顯熱能量回收的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)。顯熱能量回收循環(huán)系統(tǒng)中,在循環(huán)泵Ⅱ41的驅(qū)動下,水或水溶液將在第二能量回收新風換熱器213和表面式換熱器102之間循環(huán)流動,實現(xiàn)顯熱能量回收循環(huán)。顯熱能量回收循環(huán)中,主要是顯熱熱能首先經(jīng)表面式換熱器102由排風傳遞給循環(huán)中的水或水溶液,再經(jīng)第二能量回收新風換熱器213由循環(huán)水或水溶液傳遞給新風。因此,排風得到預冷,新風得到再加熱。因為顯熱能量回收循環(huán)中排風和新風的質(zhì)流量近似相等,而且基本都是顯熱交換,所以他們的流動熱容量也就近似匹配,有利于優(yōu)化顯熱能量回收的效率。同時,顯熱能量回收循環(huán)中,排風的濕度幾乎不變。當室外空氣溫度較低時,經(jīng)過顯熱能量回收后,排風的溫度和濕度仍然比室外空氣的溫度和濕度高,還具有全熱能量回收的潛力。因此,排風流入填料床熱質(zhì)交換器107之后還可以與水或水溶液進行全熱交換,將剩余的全熱能量傳遞給循環(huán)水或水溶液,從而還可實現(xiàn)通過水或水溶液的全熱能量回收循環(huán)回收排風的全熱能量并傳遞給新風的過程。因為顯熱能量回收和全熱能量回收兩個階段中排風和新風的熱容量始終是近似匹配的,優(yōu)化了整個能量回收過程的效率。
供熱季節(jié),新風冷卻除濕換熱器205不需要提供任何加熱量或制冷量。
供熱季節(jié),噴霧系統(tǒng)的工作原理及特征如下。首先,待噴入的水或水溶液需從排風系統(tǒng)水池105或新風系統(tǒng)水池206吸入,取決于三通閥Ⅲ51的選通狀態(tài)。吸入的水或水溶液將經(jīng)過三通閥Ⅲ51流向噴霧系統(tǒng)輸送泵52,然后由噴霧系統(tǒng)輸送泵52輸送至噴霧器202并噴入新風氣流中。
供熱季節(jié),補水供給和冷凝水回收過程及工作特征描述如下。噴霧水或水溶液可以來自于新風系統(tǒng)水池206,也可來自于排風系統(tǒng)水池105。未蒸發(fā)的噴霧水或水溶液最終將從新風氣流中分離并落入新風系統(tǒng)水池206,或者進一步經(jīng)水或水溶液回收管路輸送至排風系統(tǒng)水池105,從而進入再循環(huán)。在第一能量回收新風換熱器204中,噴霧水或水溶液將因蒸發(fā)而失去部分或全部水分。另外,為了維持系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水或水溶液水質(zhì)的穩(wěn)定,一部分水或水溶液將通過排水閥104排掉。這樣就需要靠補充水來維持新風空調(diào)機組內(nèi)循環(huán)水或水溶液的質(zhì)量平衡。出于此目的,補充水可經(jīng)補水閥207提供至新風系統(tǒng)水池206,或者進一步經(jīng)水或水溶液回收管路輸送至排風系統(tǒng)水池105,從而補充到系統(tǒng)循環(huán)水或水溶液中。在填料床熱質(zhì)交換器107內(nèi)的熱質(zhì)交換過程中,排風中的部分水蒸氣將凝結(jié)并溶入到循環(huán)水或水溶液中。在潔凈的室內(nèi)空氣條件下,這部分凝結(jié)水也可能隨循環(huán)水或水溶液進入噴霧循環(huán),以補償噴霧蒸發(fā)過程消耗的水分,這也是凝結(jié)水的回收利用。供熱季節(jié)工況下也不排除表面式換熱器102內(nèi)也會有冷凝水的產(chǎn)生。如果表面式的排風換熱器102內(nèi)有冷凝水,則直接匯集到排風系統(tǒng)水池而獲得回收利用。
供熱季節(jié),新風不需要除濕,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的工作模式為制熱模式,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器供熱能力的調(diào)節(jié)可通過壓縮機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)措施實現(xiàn)。供熱季節(jié),調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅰa2的閥位使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路L2與壓縮機的排氣管路L1連通,調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅱa7的閥位使室外換熱器所屬制冷劑管路L3與壓縮機的吸氣管路L4連通,調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅰa4的開度至全開狀態(tài),調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅲa8的開度至完全關(guān)閉狀態(tài),調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅱa6的開度以滿足壓縮機吸氣過熱度的調(diào)節(jié)要求,使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于穩(wěn)定可靠的制熱工作狀態(tài)。調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速可以改變制冷劑的冷凝溫度,從而可以改變內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供熱能力,滿足室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)的需要。
在干熱氣候條件下,排風的流通路線與供冷季節(jié)完全相同,新風的控制方式及流通路線如下。新風系統(tǒng)中,第一新風送風口214的控制閥關(guān)閉,新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風閥215和第二新風送風口212的控制閥開啟。在風扇Ⅰ203的驅(qū)動下,新風(FA)先經(jīng)新風入口201吸入,然后流過噴霧器202和風扇Ⅰ203直至新風系統(tǒng)內(nèi)部分岔口。之后,新風氣流將分為兩股:一股將依次流過第一能量回收新風換熱器204、新風冷卻除濕換熱器205和新風系統(tǒng)內(nèi)部連接風道211,另一股將依次流過新風系統(tǒng)內(nèi)部旁通風道216和第二能量回收新風換熱器213。最后,兩股氣流又重新匯合并流過第二新風送風口212而作為空調(diào)送風(SA)送出。
在干熱氣候條件下,用于能量回收和免費供冷循環(huán)的水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)工作原理和特征如下。水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)模式切換控制閥81開啟,顯熱能量回收與免費供冷循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)泵Ⅱ41停止工作,兩個水或水溶液循環(huán)系統(tǒng)合并為一個循環(huán)系統(tǒng)。在全熱能量回收與免費供冷循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)泵Ⅰ31的驅(qū)動下,排出的循環(huán)水或水溶液將分三路并行流過第一能量回收新風換熱器204、表面式換熱器102和第二能量回收新風換熱器213。具體地說就是,從全熱能量回收與免費供冷循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)泵Ⅰ31排出的循環(huán)水或水溶液將首先分成兩股液流:一股將流過第一能量回收新風換熱器204,另一股將流過第一跨回路連接管道80。接著,第二股液流將再分成兩股支流:一股流過表面式換熱器102,另一股將流過第二能量回收新風換熱器213。然后,這兩股支流在第二條跨回路連接管道82之前匯合并流過該管道。再接下來,從第二跨回路連接管道82流出的混合液體與從第一能量回收新風換熱器204流出的液體匯合形成一股液流,最后依次流過液體分布器108、填料床熱質(zhì)交換器107和排風系統(tǒng)水池105直至流回全熱能量回收與免費供冷循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)泵Ⅰ31而形成一個完整的免費供冷循環(huán)。水或水溶液流過填料床熱質(zhì)交換器107時與排風接觸,因蒸發(fā)冷卻作用而降溫。經(jīng)循環(huán)流動,一部分循環(huán)水或水溶液流經(jīng)表面式換熱器102時,被冷卻了的水或水溶液將反過來冷卻流過的排風,使排風進入填料床熱質(zhì)交換器107之前獲得預冷,從而可以在填料床熱質(zhì)交換器107內(nèi)產(chǎn)生更好的蒸發(fā)冷卻效果,使從填料床排出的水或水溶液的溫度更低。也是經(jīng)循環(huán)流動,另一部分低溫的循環(huán)水或水溶液從填料床排出后流向第一能量回收新風換熱器204和第二能量回收新風換熱器213,并通過這兩個換熱器對新風進行冷卻,從而產(chǎn)生更好的新風冷卻效果。新風冷卻除濕換熱器205可以提供補充的冷量用以對流過的新風進行補充除濕。如果進入新風空調(diào)機組的新風足夠的干燥,新風冷卻除濕換熱器205可以不需要提供任何冷量。被冷卻后的新風將通過第二新風送風口212作為空調(diào)送風(SA)送出。送風(SA)在吸收室內(nèi)余熱余濕后達到室內(nèi)空氣狀態(tài)。室內(nèi)空氣又可通過循環(huán)回到新風空調(diào)機組的排風系統(tǒng)產(chǎn)生蒸發(fā)冷卻效果。也就是說,排風的蒸發(fā)冷卻能力最初還是來自于室外空氣。因此,這是一個免費供冷的過程。這種工作模式不僅利用了免費供冷,而且因為新風并行流過第一能量回收新風換熱器204和第二能量回收新風換熱器213,流動阻力低,有利于提高新風量,使得新風空調(diào)機組有可能利用有利的氣候條件引入超過最小新風量的新風來改善室內(nèi)空氣品質(zhì),同時還可能減少整個空調(diào)系統(tǒng)的能耗。
在干熱氣候條件下,補水供給過程與供冷季節(jié)的相同,而冷凝水或未蒸發(fā)的噴霧水或水溶液回收狀況如下。如果室外空氣足夠干燥,也不需要新風冷卻除濕換熱器205提供冷量實現(xiàn)新風的補充冷卻除濕,則沒有冷凝水的回收,甚至還需要通過噴霧系統(tǒng)向新風中提供噴霧水或水溶液,以實現(xiàn)新風的加濕。反之,在所有新風換熱器內(nèi)都有可能產(chǎn)生冷凝水。冷凝水或未蒸發(fā)的噴霧水或水溶液均可以匯集到新風系統(tǒng)水或水溶液池而獲得回收利用,其原理與供冷季節(jié)或供熱季節(jié)相同。
在干熱氣候條件下,新風不需要除濕,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于制冷工作模式,滿足室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)需要。該氣候條件下,調(diào)節(jié)節(jié)流閥Ⅲa8的開度至全關(guān)閉狀態(tài),其它調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)要求則與制冷季節(jié)相同。該氣候條件下,調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速可以改變制冷劑的蒸發(fā)溫度,從而可以改變內(nèi)循環(huán)空調(diào)器的供冷能力,滿足室內(nèi)空氣溫度的調(diào)節(jié)需要。
實施例2
參照圖4,本實施例為一多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng),可適用于多空調(diào)對象(即多空調(diào)房間)的應用場合,與實施例1的結(jié)構(gòu)區(qū)別僅在于:所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3可以是一組,即為兩臺以上,如a3_1、a3_2、a3_3,所述新風空調(diào)機組(FAC)也可以是一組,即為兩臺以上。任一所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路(如L2_1、L2_2、L2_3)的一端均連接有一個三通換向閥Ⅰ(如a2_1、a2_2、a2_3),任一所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路的另一端均連接有一個雙向節(jié)流閥Ⅰ(如a4_1、a4_2、a4_3),任一所述節(jié)流閥Ⅰ的另一端均相互連通并與節(jié)流閥Ⅱ的一端連通,任一所述三通換向閥Ⅰ的高壓入口均通過制冷劑管路L1與壓縮機的排氣口連通,任一所述三通換向閥Ⅰ的低壓出口均通過制冷劑管路L4與壓縮機的吸氣口連通,通過三通換向閥Ⅰ的調(diào)節(jié)可以使任一內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于制冷或供熱工作模式,滿足對應空調(diào)房間溫度調(diào)節(jié)的需要。任一所述新風空調(diào)機組內(nèi)的新風冷卻除濕換熱器(如205_1、205_2、205_3)所屬制冷劑管路(如L6_1、L6_2、L6_3)的入口端均連接有一個節(jié)流閥Ⅲ(如a8_1、a8_2、a8_3),任一所述節(jié)流閥Ⅲ的另一端均與節(jié)流閥Ⅰ和節(jié)流閥Ⅱ的連通端連通,任一所述新風空調(diào)機組內(nèi)的新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路的另一端均與壓縮機的吸氣口連通,通過任一所述節(jié)流閥Ⅲ開度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對應新風冷卻除濕換熱器除濕能力的調(diào)節(jié),滿足對應空調(diào)房間濕度調(diào)節(jié)的需要。其它方面的工作原理與實施例1類同。
實施例3
參照圖5,本實施例與實施例1的區(qū)別在于:所述冷熱源機組中的壓縮機a1為兩級壓縮機,所述冷熱源機組中的三通換向閥Ⅰa2和三通換向閥Ⅱa7的低壓出口均通過制冷劑管路L4與壓縮機的高壓吸氣口相連通,所述新風冷卻除濕換熱器205所屬制冷劑管路出口端與所述壓縮機a1的低壓吸氣口相連通。所述壓縮機的吸氣口之前均設置氣液分離器,分別為氣液分離器Ⅰa9或氣液分離器Ⅱa10。
供冷季節(jié)、過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大并且室內(nèi)始終存在供冷負荷的條件下,新風冷卻除濕換熱器205用來為新風補充冷卻除濕提供所需的冷量,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器用來冷卻室內(nèi)循環(huán)空氣以實現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)目的。所述新風冷卻除濕換熱器205所屬制冷劑管路L6的出口端與所述壓縮機a1的低壓吸氣口相連通,可以降低新風冷卻除濕換熱器205所屬制冷劑管路內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度,從而有可能使新風空調(diào)機組可以獨立承擔整個空調(diào)系統(tǒng)的除濕任務,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器因此可以僅承擔顯熱冷負荷。又因內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3所屬制冷劑管路L2的出口通過三通換向閥Ⅰa2與壓縮機的高壓吸氣口相連通,使得內(nèi)循環(huán)空調(diào)器中的制冷劑可以在較高的蒸發(fā)溫度下蒸發(fā),提高了內(nèi)循環(huán)空調(diào)器供冷時的制冷系數(shù),也就提高了整個冷熱源機組制冷工況下的能效比,通過高能效比實現(xiàn)節(jié)能運行。從熱力學的角度分析,兩級壓縮有助于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)能量的梯級轉(zhuǎn)換和利用,從而有利于提高系統(tǒng)的有用能利用率,這是因為兩級壓縮可以在滿足室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)要求的前提下提高內(nèi)循環(huán)空調(diào)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)溫度,同時又可以保持較低的新風冷卻除濕換熱器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)溫度,以滿足新風除濕和室內(nèi)空氣濕度調(diào)節(jié)的要求,科學合理的利用了新風和內(nèi)循環(huán)空氣的獨立調(diào)節(jié)設計方案,實現(xiàn)了科學合理的室內(nèi)空氣溫濕度的獨立調(diào)節(jié)過程,提高了系統(tǒng)的平均制冷系數(shù),因此,這種能量的梯級利用最終也將體現(xiàn)在降低系統(tǒng)總的運行能耗和運行成本上。
過渡季節(jié)潮濕氣候或室內(nèi)濕負荷較大并且室內(nèi)始終存在供熱負荷的條件下,新風冷卻除濕換熱器205用來為新風補充冷卻除濕提供所需的冷量,內(nèi)循環(huán)空調(diào)器用來加熱室內(nèi)循環(huán)空氣以實現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度調(diào)節(jié)目的。此時,調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅰa2的閥位使內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3所屬制冷劑管路L2的入口與壓縮機的排氣口相連通,調(diào)節(jié)三通換向閥Ⅱa7的閥位使室外換熱器a5所屬制冷劑管路L3的出口與壓縮機的高壓吸氣口相連通。
實施例3的整個空調(diào)系統(tǒng)在其他工況下的工作原理與特征均與實施例1的對應工況相同。
實施例4
參照圖6,本實施例為一多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng),適用于多空調(diào)對象(即多空調(diào)房間)的應用場合,與實施例3的結(jié)構(gòu)區(qū)別僅在于:所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器a3可以是多臺,如a3_1、a3_2、a3_3,所述新風空調(diào)機組(FAC)也可以是多臺。任一所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路(如L2_1、L2_2、L2_3)的一端均連接有一個三通換向閥Ⅰ(如a2_1、a2_2、a2_3),任一所述內(nèi)循環(huán)空調(diào)器所屬制冷劑管路的另一端均連接有一個雙向節(jié)流閥Ⅰ(如a4_1、a4_2、a4_3),任一所述節(jié)流閥Ⅰ的另一端均相互連通并與節(jié)流閥Ⅱ的一端連通,任一所述三通換向閥Ⅰ的高壓入口均通過制冷劑管路L1與壓縮機的排氣口連通,任一所述三通換向閥Ⅰ的低壓出口均通過制冷劑管路L4與壓縮機的高壓吸氣口連通,通過三通換向閥Ⅰ的調(diào)節(jié)可以使任一內(nèi)循環(huán)空調(diào)器處于制冷或供熱工作模式,滿足對應空調(diào)房間溫度調(diào)節(jié)的需要。任一新風空調(diào)機組內(nèi)的新風冷卻除濕換熱器(如205_1、205_2、205_3)所屬制冷劑管路(如L6_1、L6_2、L6_3)的入口端均連接有一個節(jié)流閥Ⅲ(如a8_1、a8_2、a8_3),任一所述節(jié)流閥Ⅲ的另一端均與節(jié)流閥Ⅰ和節(jié)流閥Ⅱ的連通端連通,任一所述新風空調(diào)機組內(nèi)的新風冷卻除濕換熱器所屬制冷劑管路的另一端均與壓縮機的低壓吸氣口連通,通過任一所述節(jié)流閥Ⅲ開度的調(diào)節(jié)可實現(xiàn)對應新風冷卻除濕換熱器除濕能力的調(diào)節(jié),滿足對應空調(diào)房間濕度調(diào)節(jié)的需要。其它方面的工作原理與實施例3類同。