一種變頻戶式新風淨化全空調系統的製作方法

2023-12-13 00:14:47 4

本發明屬於暖通空調技術領域，特別涉及一種變頻戶式新風淨化全空調系統。

背景技術：

隨著生活水平的提高，人們對於人居環境的舒適性和健康性的要求隨之提高。在住宅、別墅、獨立辦公室等的室內環境控制中，分體式空調和多聯機空調的應用仍佔較大的份額。其在應用過程中出現了許多問題，不能完全滿足用戶對室內空氣品質和環境舒適度的要求，室內環境的集中調節應運而生。

首先，由於近年來室外空氣品質的惡化，人們渴望創建健康、潔淨的室內環境。但是目前常用的分體式空調和多聯機空調僅能處理溫度和溼度，對於pm2.5濃度、co2濃度、tvoc濃度等參數的監測和控制無能為力。所以用戶只能寄希望於外加設備或開窗通風解決這樣的問題。可是外加設備和通入未處理的新風通常不能很好的解決這些問題。而且，室內環境的控制採用一套設備進行往往是最為便捷的。人們希望通過一套設備達到溫度、溼度、空氣新鮮度與潔淨度的多參數精準調節。

其次，傳統空調的控制為啟停控制。室內環境參數達到設定值時空調停止運行，低於設定值下限時啟動運行。系統在頻繁的啟動與停止運行的過程中的能耗相比於變頻空調持續運行的能耗大的多。此外，這種啟停運行形成了顯著的室內溫度波動，增加了人體的不舒適感。採用全變頻冷熱源匹配聯動運行可以達到節能和減少溫度波動的雙重目的，可以更好的替代啟停運行。

再次，目前家用的分體式空調和多聯機空調在過渡季往往是不運行的，但室內環境中pm2.5濃度增加與co2濃度增加的問題依然存在，這對室內人員的健康與舒適非常不利。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種變頻戶式新風淨化全空調系統，採用能夠引入新風和循環風進行淨化處理的中央空調，同時實現了小型化，滿足健康、舒適控溫、美觀、快速及技術性能要求，並且可獲得較好的節能效果，在小型室內環境的應用優勢明顯。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是：

一種變頻戶式新風淨化全空調系統，主要由新風淨化處理器1和變頻風冷冷/熱水機構成，所述新風淨化處理器1包括帶有新風口2和迴風口3的管路，新風口2送入的新風和迴風口3送入的迴風在管路的混合段混合，經粗效過濾器4過濾，進入表面式換熱器5與冷凍水或冷卻水進行換熱除溼，經表面式換熱器5處理過的空氣在送風機6驅動下進入高效過濾器7再次過濾，之後由送風口8送入室內。

所述變頻風冷冷/熱水機包括變頻壓縮機11，變頻壓縮機11接四通換向閥12的管口a，四通換向閥12的管口b接風冷換熱器13，風冷換熱器13連接水冷換熱器14，製冷劑在水冷換熱器14中與冷凍水或冷卻水換熱後接四通換向閥12的管口d，四通換向閥12的管口c通過氣液分離器15回接變頻壓縮機11，換熱後的冷凍水或冷卻水送至所述表面式換熱器5與空氣換熱，之後再返回水冷換熱器14循環製冷或吸熱。

夏季工況下，四通換向閥12的管口a和管口b在閥內部連通，管口c和管口d在閥內部連通，從而變頻壓縮機11的出口與風冷換熱器13的入口連通，此時風冷換熱器13作冷凝器使用；

冬季工況下，四通換向閥12的管口a和管口d在閥內部連通，管口b和管口c在閥內部連通，從而變頻壓縮機11的出口與水冷換熱器14連通，風冷換熱器13作為蒸發器使用，其製冷劑側出口與氣液分離器15入口連通，氣液分離器15的出口接回到變頻壓縮機11入口。

所述水冷換熱器14為蒸發器或冷凝器，其向表面式換熱器5的送水管路上設置有泵閥一體的變頻水泵16，所述風冷換熱器13與水冷換熱器14的連接管路上設有電子膨脹閥27，所述送風口8設置在室內高處，選用abs或木質出風口，避免風口結露；迴風口3設置在距地面50cm-70cm高度的側壁上，保證人員處於回流區。

所述表面式換熱器5採用全逆流8排管設計，標準製冷工況供水溫度為9℃，回水溫度為16℃；夏季，空氣-水可充分進行換熱、除溼，經其處理後的送風溫度不會太低。表面式換熱器5下方設置凝水盤9，凝水盤9通過凝水排管10將凝結水排至室外，送風機6採用高效離心風機，配置直流無刷電機。

所述迴風口3處設置有迴風溫度傳感器17、co2濃度傳感器18以及pm2.5濃度傳感器24；新風閥19和迴風閥20的開度由co2濃度設定值(例如500ppm)和迴風co2濃度的比對來控制和調節，若迴風co2濃度超過設定值時，新風閥19開度增加，同時迴風閥20開度減小；若迴風co2濃度低於設定值時，新風閥19開度減小，同時迴風閥20開度增大；所述新風閥19與迴風閥20聯動調節，即新風閥19開度增加時，迴風閥20開度減小，新風閥19開度減小時，迴風閥20開度增加；所述送風機6的轉速由pm2.5濃度以及co2濃度控制，當pm2.5濃度以及co2濃度控制兩者衝突時，co2濃度只控制新風閥19是否開啟，pm2.5濃度控制送風機6的轉速；與表面式換熱器5配套的泵閥一體的變頻水泵16的頻率與循環水環路中的比例調節水閥的開度根據迴風溫度及其設定值(例如22℃)的比對來控制，當迴風溫度接近其設定值時，比例調節水閥的開度減小，水泵頻率降低，在水閥全關閉時，仍有基本流量，在冬季起到防凍作用。

所述表面式換熱器5的供、回水溫度由供水溫度傳感器21和回水溫度傳感器22測量，當與表面式換熱器5配套的泵閥一體的變頻水泵16的頻率及水閥開度發生變化時，表面式換熱器5的供、回水溫差隨之變化，變頻壓縮機11依據該溫差變化以及室外氣溫的變化來改變頻率，此時室外風機23也相應地調頻調速。

所述新風口2和迴風口3的開度分別由安置於內部的新風閥19和迴風閥20來調節，新風閥19和迴風閥20上均設計有最小風量進風口，以保證在循環風模式下仍有新風量，滿足室內最小新風量(約100m3/h)的需求，同時保證在全新風模式仍有迴風量，獲得一定的節能效果。

系統設置兩種控制模式，一種為室內控制，另一種為手機遠程控制，室內控制又分為手動模式和自動模式；

採用手動模式即空調模式時，人為設定送風機6的轉速，此時送風機6轉速恆定，不再通過迴風溫度與其設定值的比對而改變，僅根據供、回水溫差與其設定值的比對來改變變頻壓縮機11的頻率，室外變頻風機23的頻率相應隨之改變，從而保持室內恆溫恆壓；

採用自動模式時，不建議開啟風冷冷/熱水機(冷熱源)，主要用於過渡季節，根據co2濃度控制新風閥19是否開啟以及改變送風機6的轉速，當pm2.5濃度與co2濃度對送風機6的控制指令衝突時，co2濃度只控制新風閥19是否開啟，迴風的pm2.5濃度控制送風機6的轉速；

採用手機遠程控制時，能夠選擇運行模式、風速調節以及室內溫溼度、co2濃度、pm2.5濃度的歷史記錄及即時狀況的查詢。

夏季供冷時，水冷換熱器14處理過空氣後的水溫為16℃左右，故系統可以與毛細管輻射供冷系統串聯使用，使室內環境舒適狀況得到進一步提高；

冬季供熱時，標準供熱工況的供水溫度為40℃，回水溫度為在33℃，這樣，冷凝溫度不會過高，可以使全空調系統的能效提高；系統也可與室內地暖系統聯合工作，地暖系統承擔熱負荷(地暖供水溫度保持在35～40℃)，新風淨化處理器1隻承擔新風負荷，可以通過手動或自動模式來調節以保證處理後的新風溫度不過高而導致熱不適即可。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明採用可自動控制新、迴風比及送風風機的新風淨化處理器，相對於傳統空調有更好的舒適性和室內空氣品質。

2)新風淨化處理器的新風口和迴風口的風閥上均設有最小風量進風口，以保證在全新風模式仍有迴風量，達到節能效果，在循環風模式下仍有新風，滿足室內最小新風量100m3/h的需求。

3)送風機採用高效離心風機，配置直流無刷電機，相對於傳統空調效率高、噪聲小。新風淨化機組配置兩級過濾(g4+h12)，有效過濾pm2.5及大部分細菌黴菌，過濾效率可達95％。

4)採用先進的pwm變頻水泵、變頻壓縮機和室外變頻風機，做到變風量、變水量、變製冷劑量(vav/vwv/vrv)的設計，從而降低能耗，提高冷熱源機組利用率，以最小的能耗，創造健康、舒適的室內環境。

5)新風淨化空調機組可在廚房或衛生間吊頂內安裝，機組一體化的設計可節省空間。機組雙出風口、雙迴風口設計，能夠避免管道交叉，減少夾層厚度，有效利用空間。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是本發明新風淨化處理器結構示意圖。

圖3是本發明表面式換熱器下部排水結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

如圖1所示，本發明變頻戶式新風淨化全空調系統，所述系統由新風淨化處理器1和變頻風冷冷/熱水機構成。參照圖2，新風淨化處理器1包含一個新風口2和兩個迴風口3，新風與迴風在管路混合段混合，經過粗效過濾器4過濾，在表面式換熱器5中與冷凍/卻水進行換熱、除溼，在送風機6驅動下處理過的空氣流經高效過濾器7進行過濾，之後由兩個送風口8送入室內，送風口8設置在室內高處，選用abs或木質出風口，避免風口結露，迴風口3設置在距地面50cm-70cm高度的側壁上，保證人員處於回流區。根據季節，選擇使用冷凍水或冷卻水。

變頻風冷冷/熱水機包括變頻壓縮機11，變頻壓縮機11接四通換向閥12的管口a，四通換向閥12的管口b接風冷換熱器13，風冷換熱器13連接水冷換熱器14，製冷劑在水冷換熱器14中與冷凍水或冷卻水換熱後接四通換向閥12的管口d，四通換向閥12的管口c通過氣液分離器15回接變頻壓縮機11，換熱後的冷凍水或冷卻水經由表冷器進水口25送至表面式換熱器5與空氣換熱，之後由表冷器出水口26再返回水冷換熱器14循環製冷或吸熱。

根據季節，水冷換熱器14為蒸發器或冷凝器，其向表面式換熱器5的送水管路上設置有泵閥一體的變頻水泵16，風冷換熱器13與水冷換熱器14的連接管路上設有電子膨脹閥27。如圖3所示，表面式換熱器5下方設置凝水盤9，凝水盤9通過凝水排管10將凝結水排至室外，送風機6採用高效離心風機，配置直流無刷電機，可有效降低噪聲。

其中，新風口2和迴風口3的開度分別由安置於內部的新風閥19和迴風閥20來調節，送風機6轉速受室內co2濃度和pm2.5濃度控制，變頻壓縮機11頻率受冷凍/卻水供、回水溫差控制，泵閥一體的變頻水泵16中比例調節水閥開度受迴風溫度與設定迴風溫度差值影響，當比例調節水閥開度減小時，水泵受到阻力增大，頻率減小，反之則增大。

新風閥19和迴風閥20上均設計有最小風量進風口，以保證在循環風模式下仍有新風量，滿足室內最小新風量的需求(約100m3/h)，也可保證在全新風模式仍有迴風量，獲得一定的節能效果。表面式換熱器5採用全逆流8排管設計，標準製冷工況供水溫度為9℃，回水溫度為16℃。夏季，空氣-水可充分進行換熱、除溼，經其處理後的送風溫度不會太低。

夏季製冷工況下，四通換向閥12的管口a和管口b在閥內部連通，管口c和d在閥內部連通，從而變頻壓縮機11的出口與風冷換熱器13的入口連通；冬季制熱工況下，四通換向閥12的管口a和管口d在閥內部連通，管口b和管口c在閥內部連通，從而變頻壓縮機11的出口與水冷換熱器14連通，風冷換熱器13的出口與氣液分離器15入口連通，氣液分離器15的出口接回到變頻壓縮機11入口。

具體工作時，迴風管內設置有迴風溫度傳感器17、co2濃度傳感器18以及pm2.5濃度傳感器24；新風閥19和迴風閥20的開度由co2濃度設定值和迴風co2濃度的比對來控制和調節，比如，co2濃度設定值為500ppm，若迴風的co2濃度超過設定值時，新風閥19開度增加，同時迴風閥20開度減小；若co2濃度低於設定值時，新風閥19開度減小，同時迴風閥20開度增大；新風閥19與迴風閥20聯動調節，即新風閥19開度增加時，迴風閥20開度減小。其中，迴風溫度設定值為22℃，co2濃度設定值為500ppm。配有直流無刷電機的風機6的轉速由pm2.5濃度以及co2濃度控制，當pm2.5濃度以及co2濃度控制兩者重合時，co2濃度只控制新風閥19是否開啟，pm2.5濃度控制送風機6的轉速。與表面式換熱器5配套的泵閥一體的變頻水泵16的頻率與循環水環路中的比例調節水閥的開度根據迴風溫度及其設定值的比對來控制，當迴風溫度接近其設定值時，比例調節水閥的開度減小，水泵頻率降低，在水閥全關閉時，仍有基本流量，冬季可起到防凍作用。表面式換熱器的供、回水溫度由供水溫度傳感器21和回水溫度傳感器22測量，當變頻水泵16的頻率及水閥開度發生變化時，表面式換熱器5的供、回水溫差隨之變化，變頻壓縮機11依據表面式換熱器的供、回水溫差變化以及室外氣溫的變化來改變頻率，此時室外風機23也會相應地調頻調速，從而達到節能效果。系統有兩種控制模式，一種為室內控制，另一種為手機遠程控制。室內控制又分為手動模式(空調模式)和自動模式。採用手動模式時，人為設定送風機6的轉速，此時送風機6轉速將不再變化，不再通過迴風溫度與其設定值的比對而改變，僅根據供、回水溫差與其設定值的比對來改變變頻壓縮機11的頻率，室外變頻風機23的頻率相應隨之改變，從而保持室內恆溫恆壓；採用自動模式時，不建議開啟風冷冷(熱)水機(冷熱源)，主要用於過渡季節，由co2濃度控制新風閥19是否開啟以及改變送風機6的轉速，當pm2.5濃度與co2濃度對送風機6的控制指令重合時，co2濃度只控制新風閥19是否開啟，迴風的pm2.5濃度控制送風機6的轉速。

採用手機遠程控制時，可以選擇運行模式、風速調節以及室內溫溼度、co2濃度、pm2.5濃度的歷史記錄及即時狀況的查詢。

夏季供冷時，因水冷換熱器處理過空氣後的水溫為16℃左右，故可以與毛細管輻射供冷系統串聯使用，使室內環境舒適狀況得到進一步提高。

冬季供熱時，標準供熱工況的供水溫度為40℃，回水溫度為在33℃。這樣，冷凝溫度不會過高，可以使全空調系統的能效提高。該系統也可以與室內採用的地暖系統聯合工作，地暖系統承擔熱負荷(地暖供水溫度保持在35～40℃)，新風淨化處理器1隻承擔新風負荷，可以通過手動或自動模式來調節以保證處理後的新風溫度不過高而導致熱不適即可。

綜上，本發明變頻戶式新風淨化全空調系統，新風閥和迴風閥的開度根據迴風的co2濃度來調節，送風機轉速根據co2和pm2.5濃度調節，變頻風冷冷/熱水機中比例調節水閥的開度根據迴風溫度調節，變頻壓縮機頻率根據冷凍/卻水供、回水溫差調節，進而改變室外風機轉速。通過將迴風co2濃度與其設定值比對，控制新風量以及迴風量的大小以及送風機的轉速；通過對迴風溫度與其設定值的比對，控制水閥開度以及水泵的轉速。通過使用變頻壓縮機，可以根據環境溫度自動選擇制熱、製冷和除溼的運轉方式，使房間在短時間內迅速達到所需的溫度，並在低轉速、低耗能下以較小的溫差波動，實現了節能、快速和舒適控溫效果；並且可以對空調系統各項技術參數(室內溫溼度變化、pm2.5、co2濃度)進行控制，同時可對各項參數進行區域化設定與修改，實現了大型高端中央空調系統的小型化、精緻化應用。通過對溫度、溼度、co2濃度、pm2.5濃度調節，最大限度地提供全年健康、舒適的室內環境，改善舒適度，並提高了能源利用率。在過渡季節，不開啟冷機的情況下，系統亦可對空氣進行過濾，依據室內的pm2.5濃度、co2濃度對新風比例和送風機轉速進行調節，保證過渡季節室內的通風換氣，填補了傳統空調在過渡季節對室內環境不加任何調控的空白。