可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置製造方法
2023-07-01 18:09:56 1
可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及民用與工業項目中的空調裝置【技術領域】，特別是涉及一種可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，冷或熱源單元，用於為處理空氣熱溼負荷提供冷量或熱量並同時製備外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒；空氣熱溼處理單元，能對空氣進行降溫、除溼處理或加熱、加溼處理；冷或熱源單元包括壓縮機、膨脹閥以及製冷劑循環管路，製冷劑循環管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路，第一主管路通過第一製冷劑輸入支路與空氣熱溼處理單元連接，空氣熱溼處理單元通過第二主管路與壓縮機的輸入端連接，第二製冷劑輸入支路直接連接外界，從外界流回的製冷劑通過第二製冷劑輸出支路流入第二主管路。
【專利說明】可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及民用與工業項目中的空調裝置的【技術領域】，特別是涉及一種可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置。
【背景技術】
[0002]節能減排、建設資源節約型社會已經成為當前一項非常重要的工作，建築能耗約佔全社會能耗的30%左右，其中空調系統能耗又佔到建築總能耗的40?60%，因此，降低中央空調系統能耗已經成為我國節能減排的一個重要方向。
[0003]此外，空調系統的直接造價約佔到民用建築項目造價的8-15%，同時還佔用了8-12%的土建面積與空間(如集中冷熱源機房、空調機房、水管道井、風井等)，如何降低系統造價、節約面積和空間，同時縮短工程建設周期，也是工程建設領域多年來一直關注併力求突破的技術難點。
[0004]目前的空調系統的解決方案，主要有集中式(即通常所述的中央空調系統)、局部分散式(如多聯機空調)和完全分散式(如分體空調、窗機空調等)。不同的空調解決方案其優勢和缺點，概述如下:
1、集中式電製冷、吸收式製冷中央空調系統(常規集中式的中央空調系統)。主要存在問題，包括:一、製冷或制熱機組到末端空調機組之間需要複雜的、長距離的多趟管路輸送連接，需要消耗很大的輸配能耗(約佔空調系統能耗的20-35%)，同時存在需要預留管路空間、施工複雜並佔用施工周期的問題；二、製冷或制熱機組必須配備制冷機房，一般需要佔用2-4%的建築面積(土建造價);三、集中的製冷或制熱機組和集中的管路輸送系統,其部分負荷的調節性能難以很好的適應局部空調(採暖)的需求工況，造成空調設備(冷熱源設備、循環泵等)低效運行與能源浪費；四、集中冷、熱源對應多個空調分區，還導致不同空調分區的流量分配調節困難，這是因為每個空調分區需要的冷、熱水量不僅在設計點不同，在部分負荷運行時也不相同，並且是實時變化的；五、控制系統需要管理與協調製冷設備、制熱設備、循環泵、末端設備(新風機組+風機盤管，或者組合式空調箱)等，控制系統設計、建造和管理使用都非常複雜。
[0005]2、多聯機空調(常規的局部分散式空調)。可以根據建築分區設置多套相互獨立的系統，實現不同區域的控制與負荷調節，沒有集中冷站、控制系統相對簡單。但是多聯機空調機組沒有新風(空氣)處理功能，因此需要設置獨立的新風系統(還需要配備獨立的冷熱源)，系統構架仍然較為複雜；限於壓縮機回油問題、過長冷媒輸送導致效率顯著降低、單臺機組製冷(制熱量)有限，使得該系統只能適合於中小規模建築；此外，還存在多聯機機組能效比偏低的問題。
[0006]3、完全分散式空調方式，主要包括分體空調、窗機空調，局部調節性能最好，但存在沒有新風、空調機組能效比過低這兩個機理性缺陷。
[0007]基於近年來空調理論發展(特別是溫溼度獨立控制空調系統的提出和應用)、製冷或制熱技術和設備的研發進步、溶液調溼空調技術的研發應用，目前製冷或制熱裝置具備了比以往設備更大的製冷或制熱輸出能力、更小的體積，如磁懸浮制冷機(或熱泵)、數碼渦旋制冷機(或熱泵)等，同時以溶液調溼空調為代表的空調機組技術具備了一體化解決新風冷卻、除溼、加熱、加溼和熱回收等功能。
[0008]因此，本專利申請書所述空調裝置，通過設備構架原理的全新研發設計了一種可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置。
【發明內容】
[0009]為解決上述技術問題，本發明提供一種可全年應用的、可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，該空調裝置並可應用於不同氣候區域。
[0010]本發明的可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，包括冷或熱源單元、空氣熱溼處理單元和外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒輸出系統；
所述冷或熱源單元，用於為處理空氣熱溼負荷提供冷量或熱量並同時製備外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒；
所述空氣熱溼處理單元，能對空氣進行降溫、除溼處理或加熱、加溼處理；
所述冷或熱源單元包括壓縮機、膨脹閥以及製冷劑循環管路，所述製冷劑循環管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路，所述第一主管路通過第一製冷劑輸入支路與空氣熱溼處理單元的第一連接端連接，空氣熱溼處理單元的第一輸出端通過第二主管路與壓縮機的輸入端連接，所述第一主管路通過第二製冷劑輸入支路直接連接外界，從外界流回的製冷劑通過第二製冷劑輸出支路流入第二主管路；
所述壓縮機的輸出端連接第三主管路，所述第三主管路通過第四製冷劑輸入支路與進出機組的冷卻或換熱系統的輸入端連接，進出機組的冷卻或換熱系統的輸出端通過第三製冷劑輸出支路與第四主管路連通，第四主管路與第一主管路相連通。
[0011]進一步的，所述第三主管路通過第三製冷劑輸入支路與空氣熱溼處理單元的第二連接端連接，空氣熱溼處理單元的第二輸出端與第四主管路連接。
[0012]進一步的，所述空氣熱溼處理單元是基於溶液式空氣處理技術的冷卻除溼、加熱加溼模塊和再生模塊，或者是基於表冷式空氣處理技術的冷凍降溫除溼、表面換熱式加熱、蒸汽加溼或電加溼等空氣溫度、溼度處理的模塊與模塊組合。
[0013]進一步的，所述空氣熱溼處理單元包括第一製冷或制熱裝置、溶液調溼單元、溶液再生單元以及循環管路，所述溶液調溼單元包括換熱芯體，換熱芯體與第一製冷或制熱裝置流出的鹽溶液連接，溶液再生單元包括再生單元換熱芯體和補水閥，補水閥向再生單元補水以控制溶液的濃度；第一製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第一連接端上，第一製冷或制熱裝置與溶液調溼單元中流出的鹽溶液連接。
[0014]進一步的,還包括第三製冷或制熱裝置和第四製冷或制熱裝置,第三製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第二連接端上，並且與溶液再生單元中的鹽溶液連接，第四製冷或制熱裝置與進出機組的冷卻或換熱系統連接。
[0015]進一步的，所述空氣熱溼處理單元由冷卻除溼或加熱盤管、加溼模塊和再熱模塊組成。
[0016]進一步的，所述換熱芯體和再生單元換熱芯體之間設有溶液質交換循環管路和熱回收板式換熱器。[0017]進一步的，所述製冷劑循環管路上設有多個電動調節閥，第一製冷或制熱裝置和外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒系統、第三製冷或制熱裝置、第四製冷或制熱裝置均依靠電動調節閥來調節各自分配的製冷劑的流量。
[0018]進一步的，所述第一製冷或制熱裝置為冷卻或加熱盤管。
[0019]進一步的，還包括熱回收單元；
所述熱回收單元由兩個氣液直接接觸上熱溼交換芯體、下熱溼交換芯體以及與之配套的溶液循環管路形成，溶液循環管路上設有溶液循環泵。
[0020]進一步的，所述熱回收單元是溶液式全熱回收模塊、轉輪熱回收模塊和板式換熱回收模塊中的任意一種或組合。
[0021]本發明最主要特點是:將製冷或制熱裝置集成到空調機組中，在對外輸出空調系統所需以製冷劑為載體的冷、熱媒的同時還可以對新風(空氣)進行溫度和溼度處理。當空調裝置的製冷或制熱能力足夠大時，可全部負責建築、工業項目的製冷與除溼需求或制熱與加溼需求，相比於傳統的中央空調系統，可以省卻冷或熱源設備、冷或熱源機房、冷或熱源到空調機組之間的輸配系統，同時顯著降低空調系統的輸配能耗，解決集中冷、熱源與空調分區之間冷、熱量的分配調節困難以實現顯著節能；而相比於多聯機空調，所述空調裝置可以對新風或空氣進行溫溼度的調節處理，可以省卻新風機組、新風機房(或所佔用空間)。
[0022]與現有的集中式中央空調系統相比，或者與多聯機機組相比，本發明的可製備以製冷劑為載體的冷、熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置具有以下特點和性能優點:
1.本發明構建了一種新的、更簡化的空調系統。常規的中央空調系統，必須包含冷、熱源設備、新風負荷處理設備、除新風負荷之外的負荷處理設備這三大組成設備，以及冷、熱源設備到負荷處理設備之間的輸配設備；多聯機空調系統，必須包含冷、熱源設備、新風負荷處理設備和室內側的負荷處理設備。而本發明裝置可以同時處理空氣熱溼負荷並提供以製冷劑為載體的空調冷、熱媒，構建了一種新的、只需要兩種設備的空調構架體系一本發明的空調裝置和室內側的負荷處理設備。
[0023]2.高效節能。與傳統的中央空調相比，由於省卻了輸配系統，能耗可降低20%以上，由於採取了以製冷劑為載體的冷媒或熱媒輸送冷或熱量到末端的方法，可再節能8%以上；與局部分散式的多聯機空調系統相比，由於新風採用一體式的、製冷或熱量大、體積小的冷、熱源設備，新風處理能耗可降低20%以上。
[0024]3.大幅節約空調系統佔用的面積與空間。與傳統的中央空調相比，由於省卻了輸配系統、冷、熱源設備和機房，可節約3-4.5%的建築面積；與局部分散式的多聯機空調系統相比，由於新風採用一體式處理方式，可省去新風處理裝置及機房，可節約1.5-2%的建築面積。
[0025]4.顯著降低工程造價。與傳統集中式中央空調系統或半集中式的多聯機空調系統相比，可省卻冷、熱源機房、冷、熱源機房到末端空調機組之間的輸送管路，以及獨立的新風機房，因此可降低土建造價2-4.5%，降低空調系統造價2-4%。
[0026]5.簡化空調控制系統/樓宇自控系統。對於空調控制系統而言，只需要對本發明所述「空調裝置」、冷卻或換熱設備、室內末端裝置(如風機盤管)進行集中管理與控制，空調控制系統大為簡化。常規空調系統必須對冷、熱源設備、冷卻或換熱設備、循環泵、新風機組、空調機組、室內末端裝置(如風機盤管)等進行控制，非常複雜。[0027]6.降低運行管理技術難度，節約管理成本，並可節約管理人員。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明第一實施例的結構示意圖；
圖2是本發明第二實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
[0030]實施例一
如圖1所示，本發明的可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，
包括用於為處理空氣熱溼負荷提供冷量或熱量並同時製備外輸的以製冷劑為載體的冷或熱源單元和能對空氣進行降溫、除溼處理或加熱、加溼處理的空氣熱溼處理單元。
[0031]所述冷或熱源單元包括壓縮機1、膨脹閥3以及製冷劑循環管路，製冷劑循環管路包括第一主管路21、第二主管路22、第三主管路23和第四主管路24，第一主管路21通過第一製冷劑輸入支路31與空氣熱溼處理單元的第一連接端連接，空氣熱溼處理單元的第一輸出端通過第二主管路與壓縮機的輸入端連接，第一主管路通過第二製冷劑輸入支路32直接連接外界，從外界流回的製冷劑通過第二製冷劑輸出支路35流入第二主管路22 ；
壓縮機的輸出端連接第三主管路23，第三主管路通過第三製冷劑輸入支路33與空氣熱溼處理單元的第二連接端連接，空氣熱溼處理單元的第二輸出端與第四主管路24連接，第四主管路24與第一主管路21相連通；第三主管路23通過第四製冷劑輸入支路34與進出機組的冷卻或換熱系統的輸入端連接，進出機組的冷卻或換熱系統的輸出端通過第三製冷劑輸出支路36與第四主管路24連通。
[0032]空氣熱溼處理單元包括第一製冷或制熱裝置401、第三製冷或制熱裝置403、溶液調溼單元、溶液再生單元以及循環管路，溶液調溼單元包括換熱芯體，換熱芯體與第一製冷或制熱裝置流出的鹽溶液連接，溶液再生單元包括再生單元換熱芯體和補水閥，補水閥向再生單元補水以控制溶液的濃度；第一製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第一連接端上，第一製冷或制熱裝置與溶液調溼單元中流出的鹽溶液連接。第三製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第二連接端上，並且與溶液再生單元中的鹽溶液連接。
[0033]上述空調裝置還包括:第四製冷或制熱裝置404。
[0034]第四製冷或制熱裝置與進出機組的冷卻或換熱系統連接。
[0035]第一製冷或制熱裝置401與空氣熱溼處理單元中的調溼單元換熱芯體8中流出的鹽溶液連接，用於冷卻或加熱鹽溶液以增強其除溼或加溼能力；用於溶液-製冷劑換熱的第一製冷或制熱裝置401和外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒系統依靠電動調節閥11來調節各自分配的製冷劑的流量；
第三製冷或制熱裝置403與空氣熱溼處理單元中的再生單元換熱芯體9中流出的鹽溶液連接，用於加熱或冷卻鹽溶液以增強其再生能力；第四製冷或制熱裝置404與進出機組的冷卻或換熱系統連接，與其進行換熱，從而散掉冷凝器的熱量或從中吸取熱量；
用於溶液-製冷劑換熱的第三製冷或制熱裝置403和用於冷卻或換熱系統-製冷劑換熱的第四製冷或制熱裝置404依靠電動調節閥11來調節各自分配的製冷劑的流量；
冷或熱源單元可以根據需要設置多組，第一製冷或制熱裝置401、以製冷劑為載體的冷或熱媒輸出系統、第三製冷或制熱裝置403、第四製冷或制熱裝置404，需要根據調溼單元、以製冷劑為載體的冷或熱媒輸出系統和再生單元、冷卻或換熱系統的數量與之逐一匹配，而壓縮機I和膨脹閥3則可以根據需要設置I個或多個。
[0036]空氣熱溼處理單元由溶液調溼單元和溶液再生單元組成。
[0037]溶液調溼單元由換熱芯體8、溶液循環泵51組成，溶液再生單元由換熱芯體9、溶液循環泵52、補水閥10組成，補水閥10的作用是向再生單元補水以控制溶液的濃度，此外，調溼芯體8和再生芯體9之間還有一套溶液質交換循環管路和熱回收板式換熱器6，熱回收板式換熱器6用於減少調溼芯體8與再生芯體9之間因溶液溫度不同而造成的不可逆損失；溶液調溼單元、再生單元及其溶液質交換循環管路可以根據除或加溼量的需要設置一組或多組。熱回收單元由兩個氣液直接接觸上熱溼交換芯體71、下熱溼交換芯體72以及與之配套的溶液循環管路形成，溶液循環管路上設有溶液循環泵53，這種熱回收單元可根據熱回收效率的需要設置一組或者多組。
[0038]本實施方式的機組在運行時空氣和溶液的流程如下:鹽溶液首先被溶液循環泵輸送到上熱溼交換芯體71中，與進入換熱芯體的排風進行熱質交換，吸收排風的冷量或熱量之後再通過溶液管道流入下熱溼交換芯體72中，與進入該換熱芯體的空氣進行熱質交換，對空氣進行預冷、預除溼或預熱、預加溼；經過預處理的空氣進入調溼單元的換熱芯體8中，而換熱芯體8中流出的濃度較高或較低的鹽溶液經過第一製冷或制熱裝置401冷卻或加熱後，在換熱芯體8中與空氣進行熱質交換，空氣被深度除溼、降溫或加熱、加溼後送入室內；吸收空氣中水分或釋放水分後的鹽溶液濃度降低或升高，通過溶液質交換循環管路進入再生單元換熱芯體9中，而從再生單元換熱芯體9中流出的濃度較低或較高的鹽溶液經過第三製冷或制熱裝置403加熱或冷卻後，在再生單元換熱芯體9中與排風進行熱質交換，鹽溶液中的水分和熱量進入排風中或溶液吸收排風中的水分和熱量，溶液的濃度升高或降低，然後再通過溶液質交換管路流入調溼單元的換熱芯體8，並與從換熱芯體8流入再生單元換熱芯體9中的稀或濃溶液通過板式換熱器6進行熱量回收。
[0039]實施例二
如圖2所示，本實施方式的可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，
與實施例一不同之處在於:
冷或熱源單元由壓縮機1、第四製冷或制熱裝置404、膨脹閥3、第一製冷或制熱裝置401、以製冷劑為載體的冷或熱媒外輸系統、電動調節閥7及製冷劑循環管路組成；
第一製冷或制熱裝置401作為冷卻或加熱盤管，用於對空氣進行冷卻、除溼或加熱；空氣熱溼處理單元由冷卻除溼或加熱盤管401、加溼模塊8和再熱模塊9組成，這種空氣熱溼處理單元可以根據降溫、除或加熱、加溼量的需要設置一組或多組。
[0040]熱回收單元由一個熱回收轉輪6構成，這種熱回收單元可根據熱回收效率的需要設置一組或者多組。
[0041]本實施方式的機組在運行時空氣的流程如下:熱交換轉輪與排風進行熱質交換，轉輪吸收排風的冷量並將水分排到排風中或轉輪吸收排風中的熱量和水分之後旋轉至送風側，與空氣進行熱質交換，對空氣進行預冷預除溼或預熱預加溼；經過預處理的空氣進入冷卻除溼或加熱盤管中，被進一步除溼降溫或加熱後送入室內；而與轉輪進行過熱質交換的排風則被直接排到室外。
[0042]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種可製備冷或熱媒並同時處理空氣熱溼負荷的空調裝置，其特徵在於:包括冷或熱源單元、空氣熱溼處理單元和外輸以製冷劑為載體的冷或熱媒管路； 所述冷或熱源單元，用於為處理空氣熱溼負荷提供冷量或熱量並同時製備外輸的以製冷劑為載體的冷或熱媒； 所述空氣熱溼處理單元，能對空氣進行降溫、除溼處理或加熱、加溼處理； 所述冷或熱源單元包括壓縮機、膨脹閥以及製冷劑循環管路，所述製冷劑循環管路包括第一主管路、第二主管路、第三主管路和第四主管路，所述第一主管路通過第一製冷劑輸入支路與空氣熱溼處理單元的第一連接端連接，空氣熱溼處理單元的第一輸出端通過第二主管路與壓縮機的輸入端連接，所述第一主管路通過第二製冷劑輸入支路直接連接外界，從外界流回的製冷劑通過第二製冷劑輸出支路流入第二主管路； 所述壓縮機的輸出端連接第三主管路，第三主管路通過第四製冷劑輸入支路與進出機組的冷卻或換熱系統的輸入端連接，進出機組的冷卻或換熱系統的輸出端通過第三製冷劑輸出支路與第四主管路連通，第四主管路與第一主管路相連通。
2.根據權利要求1所述的空調裝置，其特徵在於:所述第三主管路通過第三製冷劑輸入支路與空氣熱溼處理單元的第二連接端連接，空氣熱溼處理單元的第二輸出端與第四主管路連接。
3.根據權利要求1所述的空調裝置，其特徵在於:所述空氣熱溼處理單元是基於溶液式空氣處理技術的冷卻除溼、加熱加溼模塊和再生模塊，或者是基於表冷式空氣處理技術的冷凍降溫除溼、表面換熱式加熱、蒸汽加溼或電加溼等空氣溫度、溼度處理的模塊與模塊組合。
4.根據權利要求3所述的·空調裝置，其特徵在於:所述空氣熱溼處理單元包括第一製冷或制熱裝置、溶液調溼單元、溶液再生單元以及循環管路，所述溶液調溼單元包括換熱芯體，換熱芯體與第一製冷或制熱裝置流出的鹽溶液連接，溶液再生單元包括再生單元換熱芯體和補水閥，補水閥向再生單元補水以控制溶液的濃度；第一製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第一連接端上，第一製冷或制熱裝置與溶液調溼單元中流出的鹽溶液連接； 還包括第三製冷或制熱裝置和第四製冷或制熱裝置，第三製冷或制熱裝置位於空氣熱溼處理單元的第二連接端上，並且與溶液再生單元中的鹽溶液連接，第四製冷或制熱裝置與進出機組的冷卻或換熱系統連接。
5.根據權利要求4所述的空調裝置，其特徵在於:所述空氣熱溼處理單元由冷卻除溼或加熱盤管、除溼或加溼模塊和再熱模塊組成。
6.根據權利要求4所述的空調裝置，其特徵在於:所述換熱芯體和再生單元換熱芯體之間設有溶液質交換循環管路和熱回收板式換熱器。
7.根據權利要求1所述的空調裝置，其特徵在於:所述製冷劑循環管路上設有多個電動調節閥，第一製冷或制熱裝置、外輸冷熱媒系統、第三製冷或制熱裝置、第四製冷或制熱裝置均依靠電動調節閥來調節各自分配的製冷劑的流量。
8.根據權利要求4所述的空調裝置，其特徵在於:所述第一製冷或制熱裝置為冷卻或加熱盤管。
9.根據權利要求1所述的空調裝置，其特徵在於:還包括熱回收單元；所述熱回收單元由兩個氣液直接接觸上熱溼交換芯體、下熱溼交換芯體以及與之配套的溶液循環管路形成，溶液循環管路上設有溶液循環泵。
10.根據權利要求9所述的空調裝置，其特徵在於:所述熱回收單元是溶液式全熱回收模塊、轉輪熱回收模塊和板式換 熱回收模塊中的任意一種或組合。
【文檔編號】F24F3/14GK103712291SQ201310729110
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】劉拴強, 陳海波, 劉凱敬, 劉立紅 申請人:劉拴強