自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組的製作方法
2023-10-20 16:42:37 3
自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組的製作方法
【專利摘要】本發明涉及民用與工業項目中的空調裝置的【技術領域】，特別是涉及一種自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，冷或熱源單元，可以製備並輸出冷媒或冷水、熱媒或熱水，為機組處理空氣熱溼負荷提供全部的冷量或熱量，不需要外接其他冷源和熱源；全空氣機組，能對新風和混風進行降溫、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新風熱溼處理單元連接，新風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與混風熱溼處理單元連接，從混風熱溼處理單元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】自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組
【技術領域】
[0001]本發明涉及民用與工業項目中的空調機組的【技術領域】，尤其涉及一種自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組。
【背景技術】
[0002]目前，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。限於當前的技術水平，民用建築、工業項目的實際有效使用面積約為75-85%，其中空調系統佔用了 8-12%的建築面積(如集中冷熱源機房、空調機房、水管道井、風井等)，如何節約空調系統佔用面積、提高建築利用率，同時縮短施工周期和降低空調系統造價，一直是困擾工程設計與建設領域的技術難題。
[0003]目前，常規的全空氣空調系統，由冷源和熱源、冷和熱水輸配系統、全空氣空調機組、末端風口裝置和自動控制系統組成。常規的全空氣空調系統，主要存在的問題包括:
1.必須要有集中的冷源和熱源設備，必須要有冷水和熱水輸配系統(循環泵、分集水器和水管路)，因此存在輸配能耗大；
2.由於(I)的存在，建築必須提供一定的冷源和熱源機房，降低了建築面積的有效使用率；
3.由於(I)的存在，必須完成輸配系統(泵、管路)的施工與調試，存在施工量大、施工周期長的問題；
4.採用集中的冷源和熱源設備，還存在部分區域有負荷、部分區域沒有負荷時的系統調節困難問題，在這種情況下空調設備(主要是冷熱源設備、循環泵等)運行在低效狀態下。這也是是常規空調系統能耗為什麼很高並且難以降低的一個機理性缺陷——即，不能適應只有局部區域有空調、採暖的需求工況；
5.由於整個空調系統涉及製冷設備、制熱設備、循環泵、全空氣空調機組、新風機組+風機盤管等，系統環節多，因此帶來了自控系統設計複雜、實際管理與協調困難等問題。
[0004]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、冷凍除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、磁懸浮熱泵、數碼渦旋制冷機、數碼渦旋熱泵等設備的相繼問世，使得可以在一套設備內全部解決空氣冷卻、除溼、加熱、加溼和熱回收等功能。
[0005]因此，本專利申請書所述的冷凍除溼式全空氣空調機組，通過設備構架理論的全新研發設計了一種自帶全部冷和熱源的溶液式全空氣空調機組。主要目的是解決常規全空氣空調系統的高能耗、大量佔用建築面積、施工周期長和工藝複雜等問題。
【發明內容】
[0006]為解決目前全空氣機組的功能不足，以及基於該全空氣機組的傳統空調系統的機理性問題，本發明提供一種自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，該空調機組並可應用於各種不同的氣候區域。
[0007]本發明的自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，包括冷或熱源單元、新風熱溼處理單元和混風熱溼處理單元；
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；
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；
所述空氣熱溼處理單元包括新風熱溼處理單元和混風熱溼處理單元；
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新風熱溼處理單元的第一連接端連接，新風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與混風熱溼處理單元連接，從混風熱溼處理單元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。
[0008]進一步的，所述第三主管路通過第三製冷劑輸入支路與新風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。
[0009]進一步的，所述新風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。
[0010]進一步的，所述混風熱溼處理單元是基於表冷式空氣處理技術的冷凍降溫除溼、表面換熱式加熱等空氣溫度、溼度處理的模塊。
[0011]進一步的，還包括全空氣熱溼處理單元；
所述全空氣熱溼處理單元包括第一製冷或制熱裝置、第二製冷或制熱裝置、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新風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；第二製冷或制熱裝置與混風進行接觸，用於冷卻或加熱進出機組的混風；
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新風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。
[0012]進一步的，所述新風熱溼處理單元由溶液式的冷卻除溼或加熱加溼模塊和再熱模塊組成。
[0013]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。
[0014]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第二製冷或制熱裝置、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。
[0015]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。
[0016]進一步的，所述熱回收單元是溶液式全熱回收模塊。
[0017]進一步的，所述熱回收單元是轉輪熱回收模塊、板式換熱回收模塊、熱管式熱回收模塊、溶液式熱回收模塊中的任意一種或組合。
[0018]本發明最主要特點是:將製冷或制熱裝置集成到溶液式的全空氣空調機組中，全空氣空調機組完成全部空氣處理過程所需要的冷和熱均由該機組自身提供。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，同時全部省卻空調系統的冷水和熱水輸配能耗，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。
[0019]與現有的全空氣空調機組相比，本發明的自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組具有以下特點和性能優點:
1.本發明構建了一種新的、更簡化的全空氣空調系統。常規的全空氣空調系統，必須包含冷和熱源設備、冷卻塔、冷和熱水輸配系統、全空氣空調機組等設備。而基於本發明提出的一種自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，整個空調系統只需要自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組、冷卻塔即可，空調系統大為簡化。
[0020]2.本發明中所述全空氣空調採用鹽溶液作為介質對新風進行處理，與常規全空氣空調相比，其新風段可承擔所有的溼負荷，所以在處理混風的空調箱中表冷器會以幹工況形式運行。
[0021]3.如上述機組特點和性能優點中的2所述，機組新風段承擔了所有的溼負荷，而空調箱只需要降溫即可，所以本發明較常規的全空氣空調相比，是典型的溫溼度獨立調節空調系統。
[0022]4.由於採用鹽溶液作為工作介質，其處理溼負荷的原理決定其溼度控制較常規空調處理溼度精確很多，並且由於此裝置為溫溼度獨立處理，故其送風溫度、溼度較常規空調更加精準。
[0023]5.高效節能。與傳統的全空氣空調系統相比，由於省卻了輸配系統，能耗首先直接降低20%以上；由於空調機組可以直接對應各局部區域的空調需求，解決了傳統全空氣空調機組冷和熱源集中、不能滿足部分區域調節的機理缺陷，還可以再降低空調系統能耗10%以上。
[0024]6.大幅節約空調系統佔用的面積與空間。與傳統的全空氣空調系統相比，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。
[0025]7.顯著降低工程造價。與傳統的全空氣空調系統相比，可省卻冷和熱源機房、冷和熱源機房到末端空調機組之間的輸送管路，因此可降低土建造價1.5-3%，降低空調系統造價 2-3%ο
[0026]8.簡化空調控制系統和樓宇自控系統。對於空調控制系統而言，由於只需要對本發明所述「全空氣空調機組」、冷卻塔進行集中管理與控制，空調的控制系統大為簡化。而傳統的全空氣空調系統必須對冷和熱源設備、冷卻塔、循環泵、分集水器和管路、全空氣空調機組等進行控制，複雜程度大大高於前者。
[0027]9.綜合1、5的優點，將顯著降低運行管理技術難度、工作量和管理成本。
[0028]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明自帶全部冷和熱源的冷凍除溼式全空氣空調機組的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0030]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。
[0031]如圖1所示，本發明的自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，包括用於為處理空氣熱溼負荷提供冷量或熱量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。
[0032]所述空氣熱溼處理單元包括新風熱溼處理單元和混風熱溼處理單元；
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與新風熱溼處理單元的第一連接端連接，新風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與混風熱溼處理單元連接，從混風熱溼處理單元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與新風熱溼處理單元的第二連接端連接，新風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。
[0033]本發明的自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，還包括空氣熱溼處理單元;
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、混風熱溼處理單元以及循環管路，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新風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。第二製冷或制熱裝置用於對混風進行熱溼處理。
[0034]上述空調裝置還包括:第四製冷或制熱裝置404，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和通入第二製冷或制熱裝置402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、第二製冷或制熱裝置402、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、溶液再生單元和混風熱溼處理單元組成。
[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。混風熱溼處理單元402由基於表冷式空氣處理技術的冷凍降溫除溼、表面換熱式加熱等空氣溫度、溼度處理的模塊組成。
[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新風進行熱質交換，對新風進行預冷、預除溼或預熱、預加溼；經過預處理的新風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中與新風進行熱質交換，新風被深度除溼、降溫或加熱、加溼後與迴風混合，再進入混風熱溼處理單元，與混風熱溼處理單元接觸後，混風被降溫、除溼或加熱，最後送入室內；吸收新風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]以上僅是本發明的優選實施方式，並不用於限制本發明，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】
1.一種自帶全部冷源和熱源的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:包括冷或熱源單元、新風熱溼處理單元和混風熱溼處理單元； 所述冷或熱源單元，用於為處理空氣熱溼負荷提供全部的冷量或熱量； 所述新風熱溼處理單元，利用溶液式空調技術能對新風進行降溫、除溼處理或加熱、力口溼處理； 所述混風熱溼處理單元，能對迴風和新風的混風進行降溫、除溼處理或加熱處理； 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混風熱溼處理單元連接，從混風熱溼處理單元流回的製冷劑通過第二製冷劑輸出支路流入第二主管路； 壓縮機的輸出端連接第三主管路，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，第四主管路與第一主管路相連通；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。
2.根據權利要求1所述的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:所述新風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。
3.根據權利要求1所述的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:所述混風熱溼處理單元是基於表冷式空氣處理技術的冷凍降溫除溼、表面換熱式加熱等空氣溫度、溼度處理的模塊與模塊組合。
4.根據權利要求1所述的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:還包括全空氣熱溼處理單元； 所述全空氣熱溼處理單元包括第一製冷或制熱裝置、第二製冷或制熱裝置、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新風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；第二製冷或制熱裝置與混風進行接觸，用於冷卻或加熱進出機組的混風； 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新風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2所述的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:所述新風熱溼處理單元由溶液式的冷卻除溼或加熱加溼模塊組成。
6.根據權利要求3所述的溶液式全空氣空調機組，其特徵在於:所述混風熱溼處理單元由冷凍式的冷卻除溼或加熱盤管組成。
7.根據權利要求4所述的溶液式全空氣空調機組，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。
8.根據權利要求1所述的溶液式全空氣空調機組，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和第二製冷或制熱裝置、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。
9.根據權利要求1所述的溶液式全空氣空調機組，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所述的全空氣空調機組，其特徵在於:所述熱回收單元是溶液式全熱回收模塊或者是轉輪熱回收模塊、板式換熱回收模塊、熱管式熱回收模塊、溶液式熱回收模塊中的任意一種或組合。
【文檔編號】F25B29/00GK104197435SQ201410345344
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】劉凱敬, 劉拴強, 陳海波 申請人:北京格瑞力德空調科技有限公司