獨立新風空調系統及作為新風機組的水環熱泵的製作方法

2023-12-04 03:35:41 2

專利名稱：獨立新風空調系統及作為新風機組的水環熱泵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種獨立新風空調系統，尤其是指其新風機組採 用水環熱泵的空調系統。
背景技術：
獨立新風空調系統指的是一種全新風空調系統，新風機組採用低 溫送風機組，除了承擔新風負荷外，還承擔室內全部潛熱負荷和部分 顯熱負荷或全部顯熱負荷，實現了空調區域內顯熱負荷和潛熱負荷分 開處理，空調區域內沒有冷凝水產生，實現了空調末端裝置幹工況運 行，因此有時獨立新風系統又被稱為"幹盤管系統"。
獨立新風空調系統與常規帶迴風的全空氣系統相比，取消了回
風，但空調末端(如圖1的風機盤管3)處理的空氣仍然是室內的回 風，只是各房間的迴風不會交叉混合，避免了汙染和傳染性疾病傳播。 排風的能量通過全熱交換器5回收，具有節能意義；而全空氣系統的 排風通常直接排出室外，不加以回收。另外，由於新風量遠少於全空 氣系統的送風量，風管送風能耗小，所以獨立新風空調系統既具有提 供優良空氣品質的特徵，又具有顯著的節能降耗特性。
建築節能是建築技術進步的重大標誌之一，而在建築空調全年總 能耗中，新風能耗佔15% 24%，即空調全年能耗的1/6至1/5要用
於處理新風。隨著人們對室內空氣品質要求越來越高，美國供曖製冷空調工程師學會標準已將設計新風量增大到原來的2 4倍，我國國 家標準對通風量也進行了修改，新風量增大將進一步增大建築能耗。
獨立新風空調系統具有顯著的節能降耗特性，被美國能源部列為 21世紀商業建築最有前途、最先進的15項空調節能技術之一，它的 技術上的節能潛力指標在這15項空調節能技術中排名第三。
水環熱泵空調機組是指水/空氣熱泵型機組的一種應用形式，即 用水環路將小型的水/空氣熱泵機組並聯在一起，形成一個封閉環路， 構成一套以回收建築物內部餘熱作為其低位熱源的熱泵供暖、製冷的 空調系統。它的最大優點是對內區需要供冷，外區同時又需要供熱 的大面積建築可以同時實現製冷和制熱，有熱回收功能。
目前實施的獨立新風空調系統其新風機組大都需要額外的冷源 供冷，比如採用冷水機組加新風風櫃的形式處理新風，這就要求冷水 機組提供不高於5'C的冷水，才能使新風送風溫度保持在7t以下， 因此容易引起冷水機組低溫保護。而且冷水機組佔地大，使用不方便。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是為獨立新風空調系統提供自 帶冷源的新風機組，使新風機組的安裝與運行靈活方便，使獨立新風 空調系統兼具節能環保的特性和室內空氣品質高的優點。
為達到此目的，提供如下的技術方案。
獨立新風空調系統，包括全熱交換器、新風機組、誘導風口，由
管路按順序連接，採用水環熱泵作為新風機組。新風機組負擔全部的 新風負荷，還承擔室內全部潛熱負荷，以及部分顯熱負荷。空調房間 內的其他顯熱負荷仍然由常規的冷水機加末端設備負擔，但是其迴風 僅在同一個空調房間內循環，不會與其他房間的迴風交叉混合。室外 新風進入獨立新風空調系統，首先經過全熱交換器，吸收排風的冷量， 然後進入水環熱泵新風機組被冷卻到所需的溫度，最終經過誘導風口 送風到空調房間。
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，包括蒸發器、壓 縮機、冷凝器、節流閥、離心式風機和自控元件，蒸發器採用銅管套
鋁箔的翅片管式換熱器，迎風面積為0.234 0.324m2，蒸發器管排數 為8 10排，管程數為4 5程，傳熱面積35.6 46.1m2，離心式風 機送風量1500 1700m3/h。
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，冷凝器採用板式 水冷冷凝器。
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，冷凝器採用套管 式水冷冷凝器。
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，節流閥採用電子
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，壓縮機採用變頻 壓縮機。
作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，在蒸發器和新風 送風口處分別設置兩隻熱敏電阻，監控蒸發溫度和蒸發器出風溫度，獲取過熱度信號。
由於新風來自於外界環境中，所以新風進風溫度上下波動不穩
定，而經過新風機組處理之後的新風溫度要保持在約7T:的，這就要 求水環熱泵新風處理機組具備自動控制能力。現有的水環熱泵空調機 組採用毛細管作為節流元件，壓縮機為定頻壓縮機，冷量調節採用開、 停壓縮機的雙位調節方式。而本實用新型則採用電子膨脹閥和變頻壓 縮機，結合溫度傳感器和微處理器以及控制電路，根據出風溫度的變 化，調解壓縮機頻率，根據蒸發器出口過熱度，調解電子膨脹閥開度， 保證了新風出風溫度的恆定。
本實用新型的有益效果為，兼具水環熱泵簡單、靈活、節能的特
點和獨立新風空調系統室內空氣品質(IAQ)高、節能降耗的優點，
送風末端設備能夠保持幹工況運行，不滋生細菌，整個空調系統具有 顯著的節能降耗特性。


圖1是本實用新型獨立新風空調系統的實施例；
圖2是本實用新型作為新風機組的水環熱泵的實施例。
具體實施方式
結合附圖，說明具體實施方式
。
如圖1所示，獨立新風空調系統包括全熱換熱器5、水環熱泵新 風機組1、誘導風口 2，由管路按照順序連接。空調房間4的熱負荷
與溼負荷由兩個系統負擔。獨立新風空調系統負擔了全部的新風負
荷，以及空調房間4的全部溼負荷。風機盤管3結合冷水機組(圖1 未示出)負擔空調房間4的部分或者全部熱負荷。
空調房間4內的迴風自行在室內循環，但是不與其他房間的迴風 交叉。空調房間排風在排出室外之前經過全熱換熱器5，將自身的冷 量傳遞給新風51 ，最終變為排風52排出。
新風51先經過全熱換熱器5初步被冷卻，然後經過水環熱泵新 風機組1被冷卻到很低的溫度，約7°C，最終通過誘導風口 2進入空 調房間4。
由於新風為低溫送風，為了防止送風口凝露以及避免低溫空氣下 落導致吹風感發生，採用大誘導比的誘導風口。誘導風口是採用等溫 自由射流原理。當空氣由直徑為Do的噴口，以送風速度Vo射入同 一溫度的空間內擴散，在不受周圍界面表面限制的條件下即形成自由 射流。由於射流邊界與周圍介質間的紊流動量交換，周圍靜止的空氣 不斷被巻入射流，沿射程方向，射流不斷擴大，射流流量不斷增加， 身流軸心速度則逐漸衰減，並沿射程不斷變化隨著流量射程方向不 斷增加，射流直徑加大，但各斷面的總動量保持不變。誘導風口使送 出的低溫新風在送風口附近很快被室內空氣加熱到室內溫度，避免了 送風口凝露，並使室內空氣更加均勻、提高了空調的舒適性。
將水環熱泵作為獨立新風空調系統的新風機組，還可將多臺水環 熱泵的冷卻水管路並聯起來，形成水環。將水環路與大面積的建築區 域內其他需要供熱的房間連起來，同時完成供冷與供熱，因此具有顯
著的節能效果。
圖2所示的水環熱泵新風機組，共有三個循環。
製冷劑在水環熱泵管路內循環運行，按照常規的壓縮制冷機方 向，製冷劑在蒸發器ll處吸熱汽化，經過壓縮機12到達冷凝器13， 被冷卻水冷卻後，經過節流閥14回到蒸發器11。
冷卻水通過進水管131進入冷凝器13，將製冷劑冷卻之後沿出水 管132排出。作為大型建築物的獨立新風空調系統的新風機組，單臺 水環熱泵機組提供的新風量有限，因此在實際情況中往往是若干臺水 環熱泵同時運行。可將多臺水環熱泵的冷卻水迴路並連起來，將水環 路同大型建築物其他區域內需要供熱的系統連接起來，實現了供冷與 供熱的聯產，具有顯著的節能降耗效果。
新風在離心風機15的作用下，由新風進風口 17進入水環熱泵新 風機組，在蒸發器11處被冷卻到所需要的溫度，從新風送風口 18排 出，沿著管路由誘導風口2進入到空調房間4。
四通閥16在水環熱泵實現制熱功能時起到轉換製冷劑流向的作用。
現有的常規水環熱泵是作為自帶冷源的空調末端設備使用的，用 於處理空調房間的餘熱、餘溼量，其冷風比小，僅在13 24kJ/kg之 間，不能用於獨立新風空調系統低溫大焓差新風的處理。本實用新型 對水環熱泵做了新穎的設計，使之適合低溫大焓差新風處理採用的 蒸發器為銅管套鋁箔的翅片管式換熱器，迎面風速為1.5 2.5m/s， 迎風面積為0.234 0.324m2，蒸發器管排數為8 10排，管程數為4
5程，傳熱面積35.6 46.1m2，離心式風機送風量1500 1700 m3/h。 管內流動的氟利昂製冷劑在低溫下蒸發，與管外流動的新風進行熱交 換，使新風處理到千球溫度為6 7°C，相對溼度90% 95%的空氣狀 態，冷風比在50 60kJ/kg之間。
在蒸發器11和新風送風口 18處分別設置兩隻熱敏電阻，監控蒸 發溫度和蒸發器出風溫度，將過熱度(蒸發器出風溫度一蒸發溫度) 與設定值的偏差作為控制量，微電腦設置調節程序，改變電子膨脹閥 開度，調節製冷劑流量，改變蒸發器的產冷量。將出風溫度與設定值 的偏差作為控制量，微電腦設置調節程序，調整壓縮機頻率，如為正 偏差，則增大壓縮機頻率，提高壓縮機產冷量，以降低出風溫度；如 為負偏差，則減小壓縮機頻率，降低壓縮機產冷量，以提高出風溫度。 以此達到自動控制新風機組出風溫度的目的。
權利要求1.一種獨立新風空調系統，包括全熱交換器、新風機組和誘導風口，由管路按順序連接，其特徵在於新風機組為水環熱泵，所述的水環熱泵的蒸發器為銅管套鋁箔的翅片管式換熱器，迎風面積為0.234～0.324m2，蒸發器管排數為8～10排，管程數為4～5程，傳熱面積為35.6～46.1m2，離心式風機送風量為1500～1700m3/h。
2. —種作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，包括蒸發 器、壓縮機、冷凝器、節流閥、離心式風機和自控元件，其特 徵在於蒸發器為銅管套鋁箔的翅片管式換熱器，迎風面積為 0.234 0.324m2,蒸發器管排數為8 10排，管程數為4 5程， 傳熱面積為35.6 46.1m2，離心式風機送風量為1500 1700 m3/h。
3. 如權利要求2所述的作為獨立新風空調系統的新風機組的水環 熱泵，其特徵在於冷凝器是板式水冷冷凝器。
4. 如權利要求2所述的作為獨立新風空調系統的新風機組的水環 熱泵，其特徵在於冷凝器是套管式水冷冷凝器。
5. 如權利要求2所述的作為獨立新風空調系統的新風機組的水環 熱泵，其特徵在於節流閥是電子膨脹閥。
6. 如權利要求2所述的作為獨立新風空調系統的新風機組的水環 熱泵，其特徵在於壓縮機是變頻壓縮機。
7. 如權利要求2所述的作為獨立新風空調系統的新風機組的水環熱泵，其特徵在於在蒸發器和新風送風口處分別設置兩隻熱 敏電阻，監控蒸發溫度和蒸發器出風溫度。
專利摘要一種獨立新風空調系統及作為新風機組的水環熱泵，獨立新風空調系統包括全熱交換器、水環熱泵新風機組、誘導風口，由管路連接；作為新風機組的水環熱泵包括翅片管式蒸發器、壓縮機、板式水冷冷凝器(或套管式水冷冷凝器)、電子膨脹閥、離心式風機和自控元件；將系統中的多臺水環熱泵的冷卻水迴路並聯形成水環，將翅片管式蒸發器重新設計使之適合獨立新風空調系統低溫大焓差新風處理，使用電子膨脹閥加自控元器件將新風出風控制在7℃左右。本實用新型為獨立新風空調系統提供了一種安裝與使用靈活方便的新風機組，並使整個空調系統具有顯著的節能降耗特性，而且室內空氣品質高。
文檔編號F24F3/12GK201074881SQ20072005455
公開日2008年6月18日 申請日期2007年7月24日 優先權日2007年7月24日
發明者丁力行, 鄧玉豔 申請人:丁力行;鄧玉豔