一種超高效直膨熱回收式除溼新風機的製作方法
2023-12-12 06:46:27 1
本發明涉及空氣調節和能源利用技術領域，尤指一種超高效直膨熱回收式除溼新風機。
背景技術：
通常情況下，空調機組的蒸發器是依據夏季製冷工況來設計的，然而制熱時計算的熱負荷比製冷時計算的冷負荷往往要小很多，因此在保證製冷工況機組運行性能良好的情況下，在制熱時，往往會出現機組能效比欠佳的情況，因此蒸發器的設計需要同時兼顧製冷和制熱兩種情況。
此外，通常空調機組的冷凝熱可達製冷量的1.15～1.3倍，大量的冷凝熱直接排入大氣，僅依靠室外高溫空氣來對其進行冷凝，不僅效果不好，且這些熱量的散發又會使周圍環境溫度升高，造成嚴重的環境熱汙染，同時這部分熱量白白散失掉，會造成較大的能源浪費。
傳統新風除溼機對冷凝熱的利用主要是對冷卻除溼之後的新風進行再熱，這在一定程度上對冷凝熱有了一定的回收利用，但仍有大部分的冷凝熱排到室外空氣中，依靠室外風冷冷凝器帶走這部分熱量，此外，在制熱時，由於室外溫度很低，往往不能滿足制熱的需求，經常出現結霜的情況。有些學者將室外風冷冷凝器置於室內排風側，在冬季時，利用室內較高溫度的排風作為機組的熱源，解決了冬季供熱不足的弊端，但又帶來一個新的問題，即在夏季時，製冷量又難以滿足要求，僅靠室內排風作為冷源是遠遠不夠的。
因此，亟需一種超高效直膨熱回收式除溼新風機的出現，以解決上述存在的顧此失彼的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種超高效直膨熱回收式除溼新風機，能夠將除溼新風機組放出的冷凝熱予以回收利用，並利用室內排風溫度在夏季較低，冬季較高的特點，將其作為除溼新風機組的主要冷熱源，不但可以減少冷凝熱對環境造成的汙染，而且還是一種變廢為寶的節能措施。
本發明提供的技術方案如下：
一種超高效直膨熱回收式除溼新風機，包括：
室外新風的送風通道、室內排風的排風通道；
在所述送風通道處，沿空氣的流動方向依次設有：兼具冷凝和蒸發功能的第一換熱器、第三換熱器、再熱冷凝器；
在所述排風通道處設有兼具冷凝和蒸發功能的第二換熱器；
所述第二換熱器和所述第三換熱器進一步連接一第四換熱器，所述第四換熱器設置於所述除溼新風機組的室外機內；
在製冷工況下，所述第一換熱器和所述第三換熱器均作為蒸發器使用，其中所述第一換熱器用作高溫蒸發器，所述第三換熱器用作低溫蒸發器，所述第二換熱器和所述第四換熱器均作冷凝器使用；在所述送風通道中，室外新風流經作為高溫蒸發器使用的所述第一換熱器後被預冷卻除溼，再經用作低溫蒸發器使用的所述第三換熱器被再次冷卻除溼，後流經所述再熱冷凝器被加熱後送入室內；其中，所述第四換熱器對所述第二換熱器進行輔助冷凝；
在制熱工況下，當室外溫度高於預定溫度值時，所述第一換熱器作冷凝器使用，所述第二換熱器作為蒸發器使用，所述第第三換熱器、所述四換熱器和所述再熱冷凝器均關閉；在所述送風通道中，室外新風流經作為冷凝器使用的所述第一換熱器後升溫並被送入室內；在所述排風通道中，室內排風流經作為蒸發器使用的第二換熱器後降溫並排出室內；
當室外溫度低於預定溫度值時，所述第一換熱器作冷凝器使用，所述第二換熱器和所述第四換熱器均作蒸發器使用，所述再熱冷凝器和所述第三換熱器均關閉；在所述送風通道中，室外新風流經作為冷凝器使用的所述第一換熱器後升溫並被送入室內；在所述排風通道中，室內排風流經作為蒸發器使用的所述第二換熱器後降溫並排出室內。
優選地，所述第四換熱器的輸入端連接一用於控制其通路打開和關閉的第一電磁閥；
所述再熱冷凝器的輸入端連接一用於控制其通路打開和關閉的第二電磁閥；
所述第一電磁閥和所述第二電磁閥均為單向電磁閥，且流向相反；
在製冷工況下，所述第一電磁閥關閉，所述第二電磁閥開啟，所述再熱冷凝器的通路打開，用於控制製冷劑從所述再熱冷凝器的輸入端流向輸出端；
在制熱工況下，所述第一電磁閥開啟，所述第二電磁閥關閉，所述再熱冷凝器的通路關閉，用於控制製冷劑從所述第四換熱器的輸入端流出。
優選地，所述第四換熱器的輸入端還連接第一單向閥，所述第一單向閥與所述第一電磁閥並聯連接；
在製冷工況下，所述第一電磁閥關閉，製冷劑通過所述第一單向閥從所述第四換熱器的輸入端流向輸出端。
優選地，所述再熱冷凝器的輸出端連接一第二單向閥，用於控制製冷劑從所述再熱冷凝器的輸出端流出。
優選地，所述第四換熱器的輸出端連接一第一電子膨脹磁閥；
所述第一電子膨脹閥與所述第二換熱器之間設置一第二電子膨脹閥，且與所述再熱冷凝器之間設置一第三電子膨脹閥，與所述第一換熱器之間設置一第四電子膨脹閥，與所述第三換熱器之間設置第五電子膨脹閥；
在製冷工況下，所述第一電子膨脹閥全開，所述第二電子膨脹閥開啟並通過其開啟的大小程度調節流入所述第二換熱器的製冷劑流量，所述第三電子膨脹閥開啟並通過其開啟的大小程度調節調節所述再熱冷凝器再熱量的多少，所述第四電子膨脹閥和所述第五電子膨脹閥均開啟並通過其開啟的大小控制第一換熱器和第三換熱器的出口的製冷劑過熱度。
優選地，在制熱工況時，當室外溫度高於預定溫度值時，所述第一電子膨脹閥、所述第三電子膨脹閥關閉和所述第五電子膨脹閥關閉，所述第四電子膨脹閥全開，所述第二電子膨脹閥開啟並通過其開啟的大小程度調節所述第二換熱器過熱度；
當室外溫度低於預定溫度值時，所述第三電子膨脹閥和所述第五電子膨脹閥關閉，所述第四電子膨脹閥全開，所述第一電子膨脹閥開啟並通過其開啟度的大小程度控制所述第四換熱器的製冷劑過熱度，所述第二電子膨脹閥開啟並通過其開啟的大小程度調節所述第二換熱器的製冷劑過熱度。
優選地，所述除溼新風機組的室外機內設有壓縮機，所述壓縮機的兩端分別連接一油分離器和氣液分離器。
通過本發明提供的超高效直膨熱回收式除溼新風機，能夠帶來以下至少一種有益效果：
1、本發明中，在送風通道內設置兩臺蒸發器，分別為第一換熱器和第三換熱器，在製冷工況下，利用第一換熱器用來對空氣進行預除溼，第一換熱器的後面設有一個第三換熱器，用來對空氣進行深度除溼，此外還設置有一臺再熱冷凝器，用來對空氣進行再加熱；在制熱工況下，當室外溫度高於預定溫度值時，僅第一換熱器工作，第三換熱器及再熱冷凝器管路被切掉。此外在排風通道內，設置一臺第二換熱器，當室外溫度低於預定溫度值時，第二換熱器與第四換熱器共同作用，為室內提供熱量。
2、本發明中，該除溼新風機在製冷工況下，通過作為冷凝器使用的第二換熱器，利用室內較低溫度的排風對高溫製冷劑進行冷凝，降低了除溼新風機組的冷凝溫度，而此時僅是利用了室內排風的顯熱部分能量；在制熱工況下，第二換熱器作為蒸發器使用，此時，室內較高溫度的排風作為熱源，提高了除溼新風機組的蒸發溫度，第二換熱器吸收室內排風的熱量得以蒸發，由於室內排風的露點溫度較高，而蒸發溫度相對排風的露點溫度較低，故在第二換熱器的表面有冷凝水析出，而此時回收的不僅僅是室內排風的顯熱部分能量，同時也回收了室內排風的潛熱部分能量。同時通過作為蒸發器使用的第一換熱器和第三換熱器的設計，保證了除溼新風機組在製冷、制熱時都能夠在高能效下運行，運行效率得到提高。
3、本發明在夏季製冷模式使用過程中，第一電磁閥打開，第二電磁閥打開，室外新風在送風通道內，經過濾後依次通過第一換熱器、第三換熱器冷卻除溼，達到我們所需要的含溼量值。然後通過再熱冷凝器加熱至送風溫度，送入室內。再熱量的大小由第三電子膨脹閥的開度來控制；室內排風在排風通道內，通過第二換熱器帶走冷凝熱，空氣溫度升高，排出室內，高溫製冷劑吸收室內排出的低溫空氣的能量，得以冷凝，由於室內排風溫度較室外溫度低，故降低了製冷系統的冷凝壓力，從而降低了整個除溼新風機組的耗電功率，此外第四換熱器也正常工作為對第二換熱器進行輔助冷凝。
在冬季制熱模式使用過程中，第一電磁閥關閉，第二電磁閥關閉，第三換熱器不工作，僅第一換熱器作為冷凝器使用。當室外溫度高於預定溫度值時，第一電子膨脹閥關閉，第四換熱器不工作，此時室外新風在送風通道內，經過濾後通過第一換熱器，吸收冷凝熱後，溫度升高，送入室內；室內排風在排風通道內通過第二換熱器，溫度降低，排出室內。當室外溫度低於預定溫度值時，第四換熱器同作為蒸發器的第二換熱器共同作用，此時第一電子膨脹閥打開，但開啟程度視過熱度而定。第二換熱器的使用，使得低溫製冷劑吸收室內排風空氣的熱量，得以蒸發，由於室內排風溫度較室外溫度高，故提高了制熱系統的蒸發壓力，不僅回收了排風的顯熱部分能量，同時也回收了室內排風的潛熱部分能量，提高了新風除溼機機組的制熱量，降低了新風除溼機機組的耗電功率並避免了機組結霜的風險。
4、本發明中，通過設置的第一電磁閥有效地控制第四換熱器的打開和關閉；同時通過設置的第二電磁閥有效地控制再熱冷凝器的打開和關閉。且將第一電磁閥和第二電磁閥的流向設置成相反，這樣可以使得在製冷工況下，製冷劑從再熱冷凝器的的輸入端流向輸出端；制熱工況下，製冷劑從所述第四換熱器的的輸出端流向輸入端。
5、本發明中，通過與第一電磁閥並聯設置的第一單向閥，在製冷工況下，製冷劑經第一單向閥流入第四換熱器，有效地控制製冷劑在第四換熱器中的流向。同時通過設置的第二單向閥有效地控制製冷劑在再熱冷凝器的流向，避免再熱冷凝器處於關閉的狀態下時導致製冷劑發生回流，進而影響再熱冷凝器再次使用效果。
附圖說明
下面將以明確易懂的方式，結合附圖說明優選實施方式，對一種超高效直膨熱回收式除溼新風機的上述特性、技術特徵、優點及其實現方式予以進一步說明。
圖1是本發明超高效直膨熱回收式除溼新風機的一種實施例的示意圖。
附圖標號說明：
A、送風通道；B、排風通道；C、室外機；
1、壓縮機；2、第一換熱器；3、第三換熱器；4、第四換熱器；5、第二換熱器；6、再熱冷凝器；7、第一電子膨脹閥；8、第二電子膨脹閥；9、第三電子膨脹閥；10、第四電子膨脹閥；11、第五電子膨脹閥；12、第一電磁閥；13、第二電磁閥；14、第一單向閥；15、第二單向閥；16、油分離器；17、氣液分離器；18、四通閥。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對照附圖說明本發明的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，並獲得其他的實施方式。
為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發明相關的部分，它們並不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。在本文中，「一個」不僅表示「僅此一個」，也可以表示「多於一個」的情形。
在本發明超高效直膨熱回收式除溼新風機的實施例一中，參照圖1，除溼新風機組包括：室外風的送風通道A、室內風的排風通道B。其中，送風通道A用於送入室外新風，排風通道B用於排出室內風。在送風通道A處，沿風向的流動方向依次設有：兼具冷凝和蒸發功能的第一換熱器2、第三換熱器3和再熱冷凝器6。在排風通道B處設有兼具冷凝和蒸發功能的第二換熱器5，同時將第二換熱器5和第三換熱器3進一步的連接一第四換熱器4，且第四換熱器4設置於除溼新風機組的室外機C內。
具體使用時，在製冷工況下，第一換熱器2作蒸發器使用，其中第一換熱器2用作高溫蒸發器，第三換熱器3用作低溫蒸發器，而第二換熱器5和第四換熱器4均作冷凝器使用；在送風通道A中，室外新風流經作為高溫蒸發器使用的第一換熱器2後被預冷卻除溼，再經作為低溫蒸發器使用的第三換熱器3被再次冷卻除溼，使得溼度達到目標設定值，後流經再熱冷凝器6被加熱後送入室內；在排風通道B內中，室內排風流經作為冷凝器使用的第二換熱器5後升溫並排出室內，其中，第四換熱器4對第二換熱器5進行輔助冷凝。此時，高溫製冷劑吸收室內排出的低溫空氣的能量，得以冷凝，由於室內排風溫度較室外溫度低，故降低了製冷系統的冷凝壓力，從而降低了新風除溼機的耗電功率，此外第四換熱器4在製冷工況時正常工作。且利用室內較低溫度的排風對高溫製冷劑進行冷凝，降低了整個除溼新風機的冷凝溫度，同時也利用了室內排風的顯熱部分能量。
在制熱工況下，當室外溫度高於預定溫度值時，第一換熱器2作冷凝器使用，第二換熱器5作為蒸發器使用，第四換熱器4、再熱冷凝器和第三換熱器3均關閉；在送風通道A中，室外新風流經作為冷凝器使用的第一換熱器2後升溫並被送入室內；在排風通道B中，室內排風流經作為蒸發器使用的第二換熱器5後降溫並排出室內；當室外溫度低於預定溫度值時，第一換熱器2作冷凝器使用，第二換熱器5和第四換熱器4均作蒸發器使用，再熱冷凝器和第三換熱器3均關閉；在送風通道A中，室外新風流經作為冷凝器使用的第一換熱器2後升溫並被送入室內；在排風通道B中，室內排風流經作為蒸發器使用的第二換熱器5後降溫並排出室內；其中，第四換熱器4和第二換熱器5同時工作。此時，室內較高溫度的排風作為熱源，提高了整個除溼新風機的蒸發溫度，作為蒸發器的第二換熱器5吸收室內排風的熱量得以蒸發，由於室內排風的露點溫度較高，而蒸發溫度相對排風的露點溫度較低，故在第二換熱器5表面有冷凝水析出，因此，此時回收的不僅僅是室內排風的顯熱部分能量，同時也回收了室內排風的潛熱部分能量，提高了機組的制熱量，降低了機組的耗電功率並避免了機組結霜的風險。
其中應說明的是，低溫低壓的製冷劑輸入壓縮機1，由壓縮機1對其進行壓縮後，經四通閥18將高溫高壓的製冷劑輸出，為製冷循環提供動力，從而實現壓縮、冷凝(放熱)、蒸發(吸熱)的製冷循環。實際安裝時，壓縮機1和四通閥18，以及第四換熱器4均設置在室外機C內，且通過製冷劑管與各器件進行連接。
在上述實施例一中，優選地，在第四換熱器4的輸入端連接一用於控制其通路打開和關閉的第一電磁閥12，同時在再熱冷凝器6的輸入端連接一用於控制其通路打開和關閉的第二電磁閥13。其中，第一電磁閥12和第二電磁閥13均為單向電磁閥，且流向相反(即第一電磁閥12使得製冷劑只能從第四換熱器4中流經第一電磁閥12，而第二電磁閥13使得製冷劑只能從第二電磁閥13流經再熱冷凝器6)。
在具體使用時，在製冷工況下，第一電磁閥12關閉，第二電磁閥13開啟，此時，第四換熱器4的通路關閉，再熱冷凝器6的通路打開，這樣可以有效地控制製冷劑從再熱冷凝器6的輸入端流向輸出端；而在制熱工況下，第一電磁閥12開啟，第二電磁閥13關閉，此時，第四換熱器4的通路打開，再熱冷凝器6的通路關閉，這樣可以有效地控制製冷劑從第四換熱器4的輸入端流出。
在上述實施例一中，優選地，其中，在製冷工況下，第四換熱器4作為冷凝器使用，目的是為第二換熱器5進行輔助冷凝，而製冷情況下第一電磁閥12處於關閉狀態，進一步的在第四換熱器4的輸入端上連接一第一單向閥14，其中，第一單向閥14與第一電磁閥12並聯連接，且兩者流向相反，這樣可以使得第一電磁閥12處於關閉狀態時，保證製冷劑能夠從第一單向閥14流入第四換熱器4中。
在上述實施例一中，優選地，在再熱冷凝器6的輸出端連接一第二單向閥15，且第二單向閥15和第二電磁閥13的流向相同，這樣可以通過設置的第二單向閥15有效地控制製冷劑從再熱冷凝器6的輸入端流向輸出端，並由輸出端輸出，避免再熱冷凝器6在停止工作的狀態下，製冷劑發生回流，影響再熱冷凝器6再次使用時的效率。
上述實施例具體使用的實施例一中，需進一步的在第四換熱器4的輸出端上連接一第一電子膨脹閥7，且在第一電子膨脹閥7與第二換熱器5之間設置一第二電子膨脹閥8，同時在與再熱冷凝器6之間設置一第三電子膨脹閥9，以及與第一換熱器2之間設置第四電子膨脹閥10，與第三換熱器3之間設置第五電子膨脹閥11。
具體使用時，在製冷工況下，第一電子膨脹閥7全開，第二電子膨脹閥8開啟並通過其開啟的大小程度調節流入第二換熱器5的製冷劑流量，第三電子膨脹閥9開啟並通過其開啟的大小程度調節調節再熱冷凝器6再熱量的多少，第四電子膨脹閥10和第五電子膨脹閥11均開啟並通過其開啟的大小控制第一換熱器2和第三換熱器3的出口製冷劑過熱度。
在制熱工況時，當室外溫度高於預定溫度值時(室外環境較高)，第一電子膨脹閥7、第三電子膨脹閥9關閉和第五電子膨脹閥11關閉，第四電子膨脹閥10全開，第二電子膨脹閥8開啟並通過其開啟的大小程度調節所述第二換熱器5過熱度；而當室外溫度低於預定溫度值時(室外環境溫度較低)，第三電子膨脹閥9和第五電子膨脹閥11關閉，第四電子膨脹閥10全開，第一電子膨脹閥7開啟並通過其開啟度的大小程度控制所述第四換熱器4的製冷劑過熱度，第二電子膨脹閥8開啟並通過其開啟的大小程度調節所述第二換熱器5的過熱度。
上述實施例具體使用的實施例一中，優選地，在室外機C內設置的壓縮機1的兩端分別連接一油分離器16和氣液分離器17。其中，油分離器16主要是能夠防止沒有蒸發的液體直接進入壓縮機1，造成壓縮機1液擊現象。而氣液分離器17又稱集液器，它是將來自於蒸發器的氣液混合物在氣液分離器17內分離，氣體從直接由氣液分離器17的上部的出口管進入壓縮機1，分離出來的液體積存於分離器的底部，其中的液體製冷劑受熱氣化後再進入氣液分離器17的出口管，不能液化的潤滑油從回油孔流入出口管再進入壓縮機1。總之，氣液分離器17的主要作用就是防止液態製冷劑直接進入壓縮機1的氣缸，以防止大量液擊情況的發生。
應當說明的是，上述實施例均可根據需要自由組合。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，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。