一種聯控溫度和CO2的多風道恆溼新風機及其工作方法與流程

2023-12-04 23:48:36 4

本發明涉及室內空氣淨化設備和技術領域，尤其涉及一種適用於別墅、公寓等家庭住宅，辦公室、教室以及地下室等無集中式空氣處理系統的場合，可實現加溼、除溼、淨化、熱回收、新風等多種功能的恆溼新風機。

背景技術：

在我國長江中下遊地區，每年6月中旬到7月上旬，是為期近一個月的梅雨季，期間溫度不高，一般在20-28℃，相對溼度卻非常大，可達80-95％。在梅雨季，不僅人會有悶熱感，而且容易誘發疾病和房屋物品黴變，既會影響室內的空氣品質和舒適性，同時也會對人體的健康造成危害。隨著生活水平的提高，人們對生活品質的追求日益增強，目前很多別墅、公寓等家庭住宅開始安裝新風除溼機。

普通家用空調裝置對新風一般採用機械露點降溫除溼法來進行降溫除溼處理，這種新風處理方式存在的一個主要弊端是會造成能源耗費，由於要同時滿足顯熱和潛熱(溼度)的處理需求，則所需的冷源溫度很低，會導致除溼後的新風溫度過低不能滿足室內送風溫度要求；而若採用一般的電加熱再熱處理，則會產生較大的高品位能耗；此外，一般家用空調裝置沒有新風系統，不能保證室內正壓要求，這樣導致室外空氣向室內滲透，不但影響了室內空氣品質，也增加了室內熱溼負荷，從而增加空調能耗。

現有新風機一般僅對室內排風和室外新風進行能量交換，未對新風進行除溼，運行模式單一，無法滿足室內恆溼需求。

針對上述問題，採用全熱交換的新風除溼機在市面上得到了廣泛應用。將新風和迴風進行全熱交換，熱交換效率高，利用室內迴風能量降低新風的顯熱和潛熱負荷後，再進行冷卻除溼，可降低對表冷器供水溫度的要求。

全熱交換的新風除溼機雖然已經得到了一定範圍的應用，但是這類機組中仍然存在一些問題需要進一步改進。其中一個比較重要的問題是全熱交換器本身的阻力較大，機組在全年運行的工作模式中，如過渡季節，室外溫度一般低於室內，不應再進行熱回收。因此在不需要進行全熱交換或者熱交換效果不明顯時若仍通過全熱交換器則會大大增加不必要的風機能耗。此外，該類機組通常簡單地將蒸發器和冷凝器置於同一風道，使得處理後的送風溫度高於室內溫度，儘管除溼但會增加額外的室內空調負荷。所以，設計一種能滿足全年恆溼、淨化、舒適等使用需求，並通過模式切換來充分節省不必要的除溼能耗、風機能耗以及室內空調能耗，最大限度實現節能運行的新風機具有明顯的應用價值。

另外，為了滿足建築功能的多元化需求，使機組能夠適應更多場合的應用，方便對各個部件模塊拆卸、檢修和更換，提高機組的靈活性和使用壽命，將機組進行模塊化設計，實現加溼、除溼、淨化、熱回收、新風等多種功能也是現有新風處理設備發展的重要方向。

技術實現要素：

針對上述存在的問題，本發明目的在於提供一種巧妙利用雙層風道進行模式切換，並輔以全熱回收和熱管再熱的一種聯控溫度和co2的多風道恆溼新風機及其工作方法。

為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種聯控溫度和co2的多風道恆溼新風機，所述的新風機上設有新風口，迴風口，送風口和排風口，所述的新風機內設有雙層風道，全熱交換器，空氣處理塊，排風處理塊和風機。

本發明的風機包括送風風機和排風風機，所述的雙層風道由相互並行且分隔的上層風道和下層風道所組成；本發明的雙層風道的側方設有電控箱，該電控箱在在初效過濾器後側的空餘空間擺置。

本發明的迴風口經上層風道或下層風道依次連接空氣處理塊、送風風機和送風口，所述的新風口經上層風道或下層風道依次連接排風處理塊、排風風機和排風口，所述的全熱交換器固定安裝在上層風道內，下層風道內設有隔板將下層風道分隔成並行的左、右風道，左風道連通迴風口和空氣處理塊，右風道連通新風口和排風處理塊。

本發明的下層風道內設有電動風閥ⅰ、ⅱ和ⅲ，電動風閥ⅰ設置在迴風口於下層風道之間，電動風閥ⅱ設置在隔板上，電動風閥ⅲ設置在下層風道與排風處理塊之間。

本發明的空氣處理塊包括中效過濾器、靜電除塵模塊、換熱器ⅰ、加溼模塊和熱管換熱器的冷凝段；所述的排風處理塊包括壓縮機，換熱器ⅱ和熱管換熱器的蒸發段。

本發明的迴風口與雙層風道之間設有初效過濾器，所述的新風口與雙層風道之間設有初效過濾器；通過初效過濾器直接初步過濾通入裝置內部的空氣，避免空氣中的顆粒直接進入到裝置內部，影響裝置內部後續設備的正常運行，且初效過濾器為可拆卸模塊，方便更換和後續的清理。

本發明的空氣處理塊由中效過濾器、靜電除塵模塊、換熱器ⅰ、加溼模塊和熱管換熱器的冷凝段依次連接而成，最終連接在送風口的送風風機上；所述的排風處理塊由壓縮機，換熱器ⅱ和熱管換熱器的蒸發段依次連接而成，最終連接在排風口的排風風機上。

本發明的新風口內設有溫度傳感器，所述的迴風口內設有溫度傳感器和co2濃度傳感器。

本發明的熱管換熱器為單排管垂直排列的重力式熱管換熱器，所述的全熱交換器為板翅式全熱交換器；本發明的重力式熱管換熱器，其在新風機內為水平安裝的，其冷凝段是向蒸發段傾斜的，保證重力式熱管換熱器單向工作，在夏季全新風模式和迴風內循環模式下，用以吸收冷凝器部分冷凝熱使送風達到合適溫度。

本發明的初效過濾器、中效過濾器、靜電除塵模塊、換熱器ⅰ、換熱器ⅱ、壓縮機、加溼模塊、熱管換熱器均為模塊化的抽屜式結構，所述的初效過濾器、中效過濾器、靜電除塵模塊和加溼模塊均為可拆卸的模塊；通過該種設計，不僅可以方便拆卸維修和更換，同時可以根據不同的用戶需求進行增減功能段。

本發明所述的聯控溫度和co2的多風道恆溼新風機的工作方法，所述的工作方法依據室外氣相條件和溫度傳感器、co2濃度傳感器測得的室內空氣數據，在全年運行時間內，包括五種工作模式：冬季全新風模式、夏季全新風模式，夏季迴風內循環模式、自然通風模式和待機模式。

本發明所述的夏季全新風模式的工作方法如下：夏季，當檢測室內co2濃度升至1200ppm時，熱泵開啟製冷模式，電動風閥ⅰ、電動風閥ⅱ關閉，電動風閥ⅲ開啟；上部風道中，新風口和迴風口中分別進入新風和迴風，經初效過濾器過濾、全熱交換的新風，交叉流動進入空氣處理塊，通過中效過濾，靜電除塵，進入蒸發器被冷卻除溼，然後通過重力式熱管換熱器的冷凝段，溫度升高，達到合適的送風狀態，通過送風風機和送風口送入室內；下部風道中，新風口中進入新風，在隔板與上部風道進行交叉換熱，然後經壓縮機處理，最後經重力式熱管換熱器的蒸發段吸收一部分冷量後，通過排風風機和排風口送出室外。

本發明所述的夏季迴風內循環模式的工作方法如下：夏季，當檢測室內co2濃度降至600ppm時，熱泵開啟製冷模式，電動風閥ⅰ、電動風閥ⅲ開啟，電動風閥ⅱ關閉，上部風道關閉，下部風道中，從迴風口中通入迴風，經過左風道和過濾處理後，進入蒸發器被冷卻除溼，然後經重力式熱管換熱器的冷凝段吸收一部分冷凝熱，溫度升高，達到合適的送風狀態，通過送風風機和送風口送入室內；同時，從新風口中通入新風，經過初效過濾器和右風道後，通過壓縮機處理冷凝熱，經重力式熱管的蒸發段吸收部分冷量，通過排風風機和排風口送出室外。

本發明所述的冬季全新風模式的工作方法如下：冬季，當檢測室內co2濃度升至1200ppm時，熱泵開啟制熱模式，電動風閥ⅰ、電動風閥ⅱ關閉，電動風閥ⅲ開啟，上層風道中，從新風口和迴風口分別進入新風和迴風，經初效過濾器過濾、全熱交換後的新風，交叉流動進入空氣處理塊，通過中效過濾、靜電除塵，進入冷凝器後被升溫，然後通過加溼模塊加溼，達到合適的送風狀態，通過送風風機和送風口送入室內；同時，下層風道中，從新風口中通入的新風在隔板與上部風道進行交叉換熱，經過壓縮機和蒸發器，最後通過排風風機和排風口送出室外。

本發明所述的待機模式的工作方法如下：冬季，當檢測室內co2濃度降至600ppm時，新風口關閉，室內採用其他裝置供熱，裝置暫時停止工作，保持待機。

本發明所述的自然通風模式的工作方法如下：在過渡季節，熱泵關閉，電動風閥ⅰ、電動風閥ⅲ關閉，電動風閥ⅱ開啟，上層風道關閉，在下層風道中，從新風口中通入新風，通過初效過濾器、中效過濾器、靜電除塵過濾處理後，直接由送風風機和送風口送入室內。

本發明所述的裝置中設有凝結水霧化噴淋系統，所述的凝結水霧化噴淋系統由凝結水盤、水管、液位傳感器、微型水泵和霧化噴頭所組成，所述的凝結水盤設置於換熱器ⅰ的下方，所述的霧化噴頭均勻分布在換熱器ⅱ的頂部，所述的凝結水盤通過水管、微型水泵連接在霧化噴頭上。

本發明所述的凝結水霧化噴淋系統的工作方法如下：在夏季全新風模式或夏季迴風內循環模式下，通過凝結水盤收集換熱器ⅰ上夏季除溼後的凝結水，當凝結水盤的液位高於設定值後，啟動微型水泵，通過霧化噴頭使凝結水變成細小的水珠，噴灑在換熱器ⅱ上，蒸髮帶走冷凝熱。

與常規新風除溼機或恆溼新風機不同的是，本發明中設計了上下雙層風道，用以實現全年節能運行，靈活切換新風模式和迴風內循環模式，充分實現建築內迴風的能量回收，減少系統能耗。並且保證僅在冬、夏季新風模式下使送入室內的新風與迴風在上層風道進行全熱交換，其他模式下由於不需要熱回收，故通過下層風道將全熱交換器旁通，減少系統阻力，降低風機能耗。

本發明中採用結構緊湊、安裝維護方便、壽命長、換熱效率高、阻力小的重力式熱管，將其設置在冷卻除溼以後來回收部分冷凝熱，將送風加熱至合適的溫度，既利用了低品位能源，相較於電加熱，節省耗電量，又避免了常規除溼新風機中將蒸發器、冷凝器置於同一風道而導致送風溫度高於室內溫度，增加室內冷負荷的情況，節省了室內空調能耗。因此該裝置在保證送風舒適性的前提下達到了節能的目的。

本發明的優點在於：本發明提供一種溫度和co2濃度聯控的多風道舒適型恆溼新風機及新風處理方法，巧妙利用雙層風道進行模式切換，並輔以全熱回收和熱管再熱，解決了現有技術中除溼效果不佳、運行能耗大、送風溫度較高增加額外的室內空調能耗以及運行模式單一等問題，具體體現在以下幾點：

1)從除溼效果角度：本發明是一種溫度和co2濃度聯控的多風道舒適型恆溼新風機，相比於僅將新風含溼量降至接近室內空氣含溼量，而未真正解決室內除溼問題的傳統新風除溼裝置，本設計恆溼新風機將新風含溼量處理到低於室內空氣含溼量，使新風能全完承擔室內溼負荷。

2)從運行能耗角度：本發明巧妙設計了上下雙層風道，通過風道切換實現了不同工作模式切換，滿足全年節能運行需求。該設計既實現了在需要熱回收的冬、夏季新風模式下使送入室內的新風與迴風進行全熱回收，節省除溼所需要的壓縮機能耗，又實現了在不需要熱回收的其他模式下旁通全熱交換器，減小空氣流動阻力，節省風機能耗。同時，在冬、夏季通過檢測室內co2濃度變化，適時切換至迴風內循環模式，充分利用迴風以降低除溼所需的壓縮機能耗。此外，在冬、夏季新風模式下，充分利用迴風與排風側換熱器換熱，改善排風側換熱器運行工況。

3)利用重力式熱管結構緊湊、安裝維護方便，壽命長，換熱效率高，阻力小等優點，用重力式熱管代替電加熱，通過回收冷凝熱來保證送風的舒適性，利用低品位能源，減少耗電量。相較於市面上除溼新風機將蒸發器、冷凝器置於同一風道，導致送風溫度高於室內溫度而增加室內空調能耗，本發明利用熱管吸收部分冷凝熱來加熱送風至合適溫度，但仍低於室內溫度，從而節省室內空調能耗。

4)凝結水霧化噴淋冷卻冷凝器，利用凝結水的蒸髮帶走部分冷凝熱，改善冷凝器運行工況，減少冷卻冷凝器所需的新風量，降低風機能耗的同時還回收了凝結水，體現了節能環保的理念。

附圖說明

圖1為本發明的裝置結構示意圖；

圖2為本發明的裝置上、下雙層風道的透視圖；

圖3為本發明的凝結水霧化噴淋系統示意圖。

其中，1新風口；2初效過濾器；3全熱交換器；4中效過濾器；5靜電除塵模塊；6換熱器ⅰ；7加溼模塊；8熱管換熱器；9送風風機；10送風口；11迴風口；12壓縮機；13凝結水霧化噴淋系統；14換熱器ⅱ；15排風風機；16排風口；17電控箱；18熱泵空調器容器；19凝結水盤；20電動風閥ⅰ；21電動風閥ⅱ；22電動風閥ⅲ；23液位傳感器；24微型水泵；25霧化噴頭。

具體實施方式

下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的描述。

實施例1：如圖1和2所示的一種聯控溫度和co2的多風道恆溼新風機，所述的新風機上設有新風口1，迴風口11，送風口10和排風口16，所述的新風機內設有雙層風道，全熱交換器2，空氣處理塊，排風處理塊和風機。

本發明的風機包括送風風機9和排風風機15，所述的雙層風道由相互並行且分隔的上層風道和下層風道所組成；本發明的雙層風道的側方設有電控箱17，該電控箱17在在初效過濾器2後側的空餘空間擺置。

本發明的迴風口11經上層風道或下層風道依次連接空氣處理塊、送風風機9和送風口10，所述的新風口1經上層風道或下層風道依次連接排風處理塊、排風風機15和排風口16，所述的全熱交換器3固定安裝在上層風道內，下層風道內設有隔板將下層風道分隔成並行的左、右風道，左風道連通迴風口11和空氣處理塊，右風道連通新風口1和排風處理塊。

本發明所述的下層風道內設有電動風閥ⅰ(20)、ⅱ(21)和ⅲ(22)，電動風閥ⅰ(20)設置在迴風口11於下層風道之間，電動風閥ⅱ(21)設置在隔板上，電動風閥ⅲ(22)設置在下層風道與排風處理塊之間。

本發明所述的空氣處理塊包括中效過濾器4、靜電除塵模塊5、換熱器ⅰ(6)、加溼模塊7和熱管換熱器8的冷凝段；所述的排風處理塊包括壓縮機12，換熱器ⅱ(14)和熱管換熱器8的蒸發段。

實施例2：如圖1和2所示，本發明的迴風口11與雙層風道之間設有初效過濾器2，所述的新風口1與雙層風道之間設有初效過濾器2；通過初效過濾器2直接初步過濾通入裝置內部的空氣，避免空氣中的顆粒直接進入到裝置內部，影響裝置內部後續設備的正常運行，且初效過濾器2為可拆卸模塊，方便更換和後續的清理。

實施例3：如圖1和2所示，本發明的空氣處理塊由中效過濾器4、靜電除塵模塊5、換熱器ⅰ(6)、加溼模塊7和熱管換熱器8的冷凝段依次連接而成，最終連接在送風口10的送風風機9上；所述的排風處理塊由壓縮機12，換熱器ⅱ(14)和熱管換熱器8的蒸發段依次連接而成，最終連接在排風口16的排風風機15上。

實施例4：如圖1和2所示，本發明的新風口1內設有溫度傳感器，所述的迴風口11內設有溫度傳感器和co2濃度傳感器。

實施例5：如圖1和2所示，本發明所述的熱管換熱器8為單排管垂直排列的重力式熱管換熱器，所述的全熱交換器2為板翅式全熱交換器；本發明的重力式熱管換熱器8，其為水平安裝，冷凝段向蒸發段傾斜，保證重力式熱管換熱器8的單向工作，僅在製冷季用來加熱送風至合適溫度。

本發明的換熱器ⅰ(6)、換熱器ⅱ(14)和壓縮機12均置於熱泵空調器容器18中。

實施例6：如圖1和2所示，本發明所述的初效過濾器2、中效過濾器4、靜電除塵模塊5、換熱器ⅰ(6)、換熱器ⅱ(14)、壓縮機12、加溼模塊7、熱管換熱器8均為模塊化的抽屜式結構，所述的初效過濾器2、中效過濾器4、靜電除塵模塊5和加溼模塊7均為可拆卸的模塊；通過該種設計，不僅可以方便拆卸維修和更換，同時可以根據不同的用戶需求進行增減功能段。

實施例7：如圖1和2所示，本發明的聯控溫度和co2的多風道恆溼新風機的工作方法，所述的工作方法依據室外氣相條件和溫度傳感器、co2濃度傳感器測得的室內空氣數據，在全年運行時間內，包括五種工作模式：冬季全新風模式、夏季全新風模式，夏季迴風內循環模式、自然通風模式和待機模式。

實施例8：如圖1和2所示，本發明的夏季全新風模式的工作方法如下：夏季，當檢測室內co2濃度升至1200ppm時，熱泵開啟製冷模式，電動風閥ⅰ(20)、電動風閥ⅱ(21)關閉，電動風閥ⅲ(22)開啟；上部風道中，新風口1和迴風口11中分別進入新風和迴風，經初效過濾器2過濾、全熱交換的新風，交叉流動進入空氣處理塊，通過中效過濾4，靜電除塵5，進入蒸發器6被冷卻除溼，然後通過重力式熱管換熱器8的冷凝段，溫度升高，達到合適的送風狀態，通過送風風機9和送風口10送入室內；下部風道中，新風口1中進入新風，在隔板與上部風道進行交叉換熱，然後經壓縮機12處理，最後經重力式熱管換熱器8的蒸發段吸收一部分冷量後，通過排風風機15和排風口16送出室外。

實施例9：如圖1和2所示，本發明的夏季迴風內循環模式的工作方法如下：夏季，當檢測室內co2濃度降至600ppm時，熱泵開啟製冷模式，電動風閥ⅰ(20)、電動風閥ⅲ(22)開啟，電動風閥ⅱ(21)關閉，上部風道關閉，下部風道中，從迴風口11中通入迴風，經過左風道和過濾處理後，進入蒸發器6被冷卻除溼，然後經重力式熱管換熱器8的冷凝段吸收一部分冷凝熱，溫度升高，達到合適的送風狀態，通過送風風機9和送風口10送入室內；同時，從新風口1中通入新風，經過初效過濾器2和右風道後，通過壓縮機12處理冷凝熱，經重力式熱管8的蒸發段吸收部分冷量，通過排風風機15和排風口16送出室外。

實施例10：如圖1和2所示，本發明的冬季全新風模式的工作方法如下：冬季，當檢測室內co2濃度升至1200ppm時，熱泵開啟制熱模式，電動風閥ⅰ(20)、電動風閥ⅱ(21)關閉，電動風閥ⅲ(22)開啟，上層風道中，從新風口1和迴風口11分別進入新風和迴風，經初效過濾器2過濾、全熱交換後的新風，交叉流動進入空氣處理塊，通過中效過濾4、靜電除塵5，進入冷凝器6後被升溫，然後通過加溼模塊7加溼，達到合適的送風狀態，通過送風風機9和送風口10送入室內；同時，下層風道中，從新風口1中通入的新風在隔板與上部風道進行交叉換熱，經過壓縮機12和蒸發器14，最後通過排風風機15和排風口16送出室外。

實施例11：如圖1和2所示，本發明的待機模式的工作方法如下：冬季，當檢測室內co2濃度降至600ppm時，新風口1關閉，室內採用其他裝置供熱，裝置暫時停止工作，保持待機。

實施例12：如圖1和2所示，本發明的自然通風模式的工作方法如下：在過渡季節，熱泵關閉，電動風閥ⅰ(20)、電動風閥ⅲ(22)關閉，電動風閥ⅱ(21)開啟，上層風道關閉，在下層風道中，從新風口1中通入新風，通過初效過濾器2、中效過濾器4、靜電除塵5過濾處理後，直接由送風風機9和送風口10送入室內。

實施例13：如圖1、2和3所示，本發明的裝置中設有凝結水霧化噴淋系統13，所述的凝結水霧化噴淋系統13由凝結水盤19、水管、液位傳感器23、微型水泵24和霧化噴頭25所組成，所述的凝結水盤19設置於換熱器ⅰ(6)的下方，所述的霧化噴頭25均勻分布在換熱器ⅱ(14)的頂部，所述的凝結水盤19通過水管、微型水泵24連接在霧化噴頭25上。

該凝結水霧化噴淋系統13的工作方法如下：在夏季全新風模式或夏季迴風內循環模式下，通過凝結水盤19收集換熱器ⅰ(6)上夏季除溼後的凝結水，當凝結水盤19的液位高於設定值後，啟動微型水泵24，通過霧化噴頭25使凝結水變成細小的水珠，噴灑在換熱器ⅱ(14)上，蒸髮帶走冷凝熱。

實施例14：根據南京全年氣象參數，以某家庭住宅為例，對本設計恆溼新風機的節能效益和經濟性進行理論計算。由全年氣象參數結合本設計恆溼新風機的工作特點，確定在不同模式下的運行天數，如表1所示。

表1本設計恆溼新風機運行模式及運行天數

註：本表中夏季指需要製冷、除溼的6-9月，包含梅雨季節，梅雨季以1個月計。

相較於傳統全熱交換型恆溼新風機，對本設計恆溼新風機進行節能分析，如表2所示。

表2本設計恆溼新風機相較於傳統全熱交換型恆溼新風機的節能分析

計算本設計恆溼新風機與傳統恆溼新風機的全年運行能耗，如表3所示。

表3本設計恆溼新風機與傳統恆溼新風機全年能耗對比

由表2和表3可知，本設計恆溼新風機依據室外氣象條件和室內co2濃度智能開啟不同工作模式，與傳統恆溼新風機相比，全年可節約能耗2154.7kw·h，佔傳統恆溼新風機總能耗的33.5％。

需要說明的是，上述僅僅是本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的保護範圍，在上述實施例的基礎上所做出的任意組合或等同變換均屬於本發明的保護範圍。