一種循環風空調熱泵節能系統的製作方法

2023-10-10 20:58:29 2

本實用新型涉及一種循環風空調熱泵節能系統。

背景技術：

目前，在許多相對封閉中工作環境中，為了保持相對封閉的環境內的空氣的溫度、溼度，以及提高能源的有效利用率，常常是通過循環風空調來進行環境內的空氣的內循環，並通過循環風空調對循環空氣進行降溫除溼以及通過獨立熱源對循環空氣再進行加熱升溫以滿足工作環境的需求。

比如，現有的汽車塗裝自動噴漆室就是上述的一種使用循環風的工作環境。一般汽車塗裝噴漆室屬於內區房間其中均設有循環風空調，所以認為塗裝噴漆室空氣負荷為零。空氣在塗裝噴漆室內的空氣循環工作後，空氣中漆霧、顆粒物、有機溶劑氣體等汙染物濃度參數逐漸增大，為了滿足塗裝車間內潔淨度的要求，循環風需要經過溼式漆霧捕集裝置處理將空氣中的漆霧、顆粒物、有機溶劑氣體去除或降低濃度。同時，為了滿足噴塗的要求，汽車塗裝噴漆室中經過循環風空調送風溫度、迴風溫度以及送風溼度需要保持不變，理論上來說，室內環境內的空氣溫度為23℃；溼度為：65%。

然而經過溼式漆霧捕集裝置處理後的空氣中的漆霧、顆粒物、有機溶劑氣體等汙染物被去除，但空氣的溼度大大上升，無法滿足工作需求，這就需要對溼式漆霧捕集裝置處理後的空氣進行降溫除溼。現有的方式是通過循環風空調內的空調表冷盤管對空氣進行降溫除溼，為了滿足空氣溫度工作要求，還需要對除溼後的空氣進行加熱升溫，現有的方式是通過獨立的熱源，比如通過市政管網蒸汽或鍋爐熱水系統供熱，這種熱源利用能效低，且向大氣環境釋放大量溫室氣體，破壞室外環境。而且傳統的循環風空調僅使用了製冷主機在製冷逆循環中的冷量，通過蒸發器為空調表冷盤管提供冷量，而其冷凝器側的熱量卻通過冷卻塔釋放至大氣環境中，既浪費能源又造成室外環境的溫升。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種既能提供熱源又能提供冷源的循環風空調熱泵節能系統。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用的一種技術方案是：一種循環風空調熱泵節能系統，用於給循環流通的空氣降溫除溼和加熱。所述循環風空調熱泵節能系統包括熱泵機組、循環風空調機組、冷凍水泵、冷卻水泵和閉式冷卻塔。

所述熱泵機組包括依次連接的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器，所述蒸發器還與壓縮機連接，所述壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器構成製冷劑迴路。

所述循環風空調機組包括空調表冷盤管和空調加熱盤管，所述空調表冷盤管分別與蒸發器的供水口以及冷凍水泵連接，所述冷凍水泵與蒸發器的回水口連接，所述空調表冷盤管、冷凍水泵和蒸發器構成冷凍水迴路。

所述空調加熱盤管、閉式冷卻塔和冷卻水泵依次連接，所述空調加熱盤管還與冷凝器的供水口連接，所述冷卻水泵與冷凝器的回水口連接，所述空調加熱盤管、閉式冷卻塔、冷卻水泵和冷凝器構成冷卻水迴路。

製冷劑、冷凍水、冷卻水依次在製冷劑迴路、冷凍水迴路和冷卻水迴路中流轉，所述壓縮機工作將製冷劑絕熱壓縮為製冷劑蒸汽並進入冷凝器並與經過冷凝器的冷卻水換熱，所述製冷劑液化放熱，製冷劑經膨脹閥通過蒸發器，製冷劑在蒸發器中與經過蒸發器的冷凍水換熱，所述製冷劑蒸發吸熱後被壓縮機吸入，周而復始形成製冷劑的流轉循環。

經過冷凝器的冷卻水被加熱升溫後流入空調加熱盤管，所述冷卻水與流經空調加熱盤管的空氣換熱，所述冷卻水給空氣加熱，流出空調加熱盤管的冷卻水經閉式冷卻塔放熱降溫後流回冷凝器，周而復始形成冷卻水的循環。

經過蒸發器的冷凍水被降溫後流入空調表冷盤管，所述冷凍水與流經空調表冷盤管的空氣換熱，所述冷凍水給空氣降溫，流出空調表冷盤管的冷凍水流回蒸發器，周而復始形成冷凍水的循環。

優選的，所述冷卻水迴路還包括輔助電加熱裝置和溫度傳感器，所述輔助電加熱裝置設置在冷卻水泵和冷凝器之間，所述冷卻水能夠流經輔助電加熱裝置，所述溫度傳感器設置在輔助電加熱裝置的出水口處並能檢測流出輔助電加熱裝置的冷卻水水溫，所述輔助電加熱裝置能夠給冷卻水加熱進而調節流入冷凝器的冷卻水水溫。

優選的，所述循環風空調熱泵節能系統還包括冷卻水定壓補水裝置，所述冷卻水定壓補水裝置接入在冷卻水泵的進水端，所述冷卻水定壓補水裝置能夠保持冷卻水迴路中的水壓和水量。

優選的，所述循環風空調熱泵節能系統還包括冷凍水定壓補水裝置，所述冷凍水定壓補水裝置接入在冷凍水泵的進水端，所述冷凍水定壓補水裝置能夠保持冷凍水迴路中的水壓和水量。

優選的，所述冷凍水迴路中還設置有第一電動三通閥，所述第一電動三通閥分別與空調表冷盤管的進水端、出水端以及冷凍水泵的進水端連接，所述第一電動三通閥能夠調節流經空調表冷盤管的冷凍水水量。

優選的，所述冷卻水迴路中還設置有第二電動三通閥和第三電動三通閥，所述第二電動三通閥分別與空調加熱盤管的進水端、出水端以及閉式冷卻塔的進水端連接，所述第二電動三通閥能夠調節流經空調加熱盤管的冷卻水水量，所述第三電動三通閥分別與閉式冷卻塔的進水端、出水端以及冷卻水泵的進水端連接，所述第三電動三通閥能夠調節流經閉式冷卻塔的冷卻水水量。

本實用新型的範圍，並不限於上述技術特徵的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋由上述技術特徵或其等同特徵進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特徵與本申請中公開的（但不限於）具有類似功能的技術特徵進行互相替換而形成的技術方案等。

由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：利用熱泵機組的蒸發器與空調表冷盤管進行冷凍水循環以及冷凝器與空調加熱盤管進行冷卻水循環，通過熱泵機組不僅給循環風空調提供了冷量，還提供了熱量，不僅解決了循環風空調冷熱源需求的供應，還省去了獨立熱源的設置，提升了能源的利用率，節約了能源，降低了能耗，減少了對大氣環境中排放的溫室氣體的總量，保護了環境。

附圖說明

圖1為本實用新型循環風空調熱泵節能系統的原理示意圖；

其中：1、熱泵機組；2、空調表冷盤管；3、空調加熱盤管；4、冷凍水泵；5、冷去水泵；6、閉式冷卻塔；7、輔助電加熱裝置；8、溫度傳感器；9、冷卻水定壓補水裝置；10、冷凍水壓補水裝置；11、壓縮機；12、冷凝器；13、膨脹閥；14、蒸發器；101、第一電動三通閥；102、第二電動三通閥；103、第三電動三通閥。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型所述的一種循環風空調熱泵節能系統，用於給循環流通的空氣降溫除溼和加熱。所述循環風空調熱泵節能系統包括熱泵機組1、循環風空調機組、冷凍水泵4、冷卻水泵5、閉式冷卻塔6、輔助電加熱裝置7和溫度傳感器8、冷卻水定壓補水裝置9和冷凍水定壓補水裝置10。

所述熱泵機組1包括依次連接的壓縮機11、冷凝器12、膨脹閥13和蒸發器14。所述蒸發器14還與壓縮機11連接，所述壓縮機11、冷凝器12、膨脹閥13和蒸發器14構成製冷劑迴路。製冷劑在製冷劑迴路中流轉。

所述循環風空調機組包括空調表冷盤管2和空調加熱盤管3。所述空調表冷盤管2分別與蒸發器14的供水口以及冷凍水泵4連接，所述冷凍水泵4與蒸發器14的回水口連接。所述空調表冷盤管2、冷凍水泵4和蒸發器14構成冷凍水迴路。冷凍水在冷凍水迴路中流轉。冷凍水泵4能夠消除整個冷凍水迴路中的局部阻力及沿程阻力，使冷凍水迴路穩定運行。所述冷凍水定壓補水裝置10接入在冷凍水泵4的進水端，由於冷凍水迴路為閉式迴路，在運行時需要對迴路內壓力進行控制。所述冷凍水定壓補水裝置10能夠確保進入冷凍水泵4的冷凍水水壓在限定的範圍內以及補充損耗的冷凍水，進而保持冷凍水迴路中的水壓和水量。

所述冷凍水迴路中還設置有第一電動三通閥101。所述第一電動三通閥101分別與空調表冷盤管2的進水端、出水端以及冷凍水泵4的進水端連接，所述第一電動三通閥101能夠調節流經空調表冷盤管2的冷凍水水量。

所述空調加熱盤管3、閉式冷卻塔6、冷卻水泵5和輔助電加熱裝置7依次連接，所述空調加熱盤管3還與冷凝器12的供水口連接，所述輔助電加熱裝置7與冷凝器12的回水口連接，所述空調加熱盤管3、閉式冷卻塔6、冷卻水泵5、輔助電加熱裝置7和冷凝器12構成冷卻水迴路。冷卻水在冷卻水迴路中流轉。冷卻水泵5能夠消除整個冷卻水迴路中的局部阻力及沿程阻力，使冷卻水迴路穩定運行。所述冷卻水定壓補水裝置9接入在冷卻水泵5的進水端，由於冷卻水迴路為閉式迴路，在運行時需要對迴路內壓力進行控制。所述冷卻水定壓補水裝置9能夠確保進入冷卻水泵5的冷卻水水壓在限定的範圍內以及補充損耗的冷卻水，進而能夠保持冷卻水迴路中的水壓和水量。

所述冷卻水迴路中還設置有第二電動三通閥102和第三電動三通閥103，所述第二電動三通閥102分別與空調加熱盤管3的進水端、出水端以及閉式冷卻塔6的進水端連接，所述第二電動三通閥102能夠調節流經空調加熱盤管3的冷卻水水量，所述第三電動三通閥103分別與閉式冷卻塔6的進水端、出水端以及冷卻水泵5的進水端連接，所述第三電動三通閥103能夠調節流經閉式冷卻塔6的冷卻水水量。

所述製冷劑迴路通過傳熱介質不斷完成冷凝→節流→蒸發→壓縮→再冷凝的熱力循環過程。所述壓縮機11工作加壓將製冷劑絕熱壓縮為製冷劑蒸汽並進入冷凝器12並與經過冷凝器12的冷卻水換熱。所述製冷劑液化放熱，製冷劑經膨脹閥13通過蒸發器14，製冷劑在蒸發器14中與經過蒸發器14的冷凍水換熱，所述製冷劑蒸發吸熱後被壓縮機11吸入，周而復始形成製冷劑的流轉循環。

經過冷凝器12的冷卻水被加熱升溫後流入空調加熱盤管3。流入空調加熱盤管3的冷卻水與流經空調加熱盤管3的空氣換熱，所述冷卻水給空氣加熱，流出空調加熱盤管3的冷卻水再經閉式冷卻塔6放熱降溫後流經輔助電加熱裝置7，最後流回冷凝器12，周而復始形成冷卻水的循環。

經過蒸發器14的冷凍水被降溫後流入空調表冷盤管2，所述冷凍水與流經空調表冷盤管2的空氣換熱，所述冷凍水給空氣降溫，流出空調表冷盤管2的冷凍水流回蒸發器14，周而復始形成冷凍水的循環。

本實施例中根據使用循環風環境中需要對空氣製冷的製冷量來選擇設計熱泵機組1。本實用新型所述的循環風空調熱泵節能系統即在熱泵機組1逆卡諾循環模式情況下既利用製冷劑蒸發吸熱時所產生的冷量又利用製冷劑冷凝放熱時所產生的熱量。根據公式(1)可知:向高溫冷卻介質的排熱量大於從低溫被冷卻對象的吸熱量，其差值等於高位能的驅動功率。

Q熱量=Q冷量+P壓縮機功率 （1）

又由於使用環境中的循環風空調機組的冷熱負荷同時存在且相等這一特殊性，使得熱泵機組1產生的熱量在被空調加熱盤管3吸收後會有剩餘。剩餘的熱量通過閉式冷卻塔6排放到室外環境中。

本實施例中，控制蒸發器14供給空調表冷盤管2的冷凍水水溫為7℃，流回蒸發器14的冷凍水水溫位12℃。在空調表冷盤管2需要較少的冷量時，打開第一電動三通閥101，使僅部分冷凍水流過空調表冷盤管2，剩餘的冷凍水直接流回蒸發器14。控制冷凝器12供給空調加熱盤管3的冷卻水溫度為45℃，流回冷凝器12的冷卻水水溫為40℃。由於空調加熱盤管3消耗的熱量小於冷凝器12供給的熱量。打開第二電動三通閥102，使僅部分冷卻水流過空調加熱盤管3。從空調加熱盤管3流出的冷卻水水溫為42℃，打開第三電動三通閥103，使僅部分冷卻水流過閉式冷卻塔6，通過閉式冷卻塔6向室外環境排放熱量後，從閉式冷卻塔6流出的冷卻水水溫低於40℃，此時從空調加熱盤管3流出的冷卻水與從閉式冷卻塔6流出的冷卻水混合，控制混合後的冷卻水水溫為40℃。

本實施例還通過所述輔助電加熱裝置7來輔助加熱冷卻水，保證流回冷凝水的水溫能夠達到40℃。所述溫度傳感器8設置在輔助電加熱裝置7的出水口處並能檢測流出輔助電加熱裝置7的冷卻水水溫，所述輔助電加熱裝置7能夠給冷卻水加熱進而調節流入冷凝器12的冷卻水水溫。

本實用新型所述的循環風空調熱泵節能系統可用在汽車的塗裝車間內。汽車的塗裝車間內通過循環風空調來進行空氣的循環處理。長時間使用後，塗裝車間內的空氣中的漆霧、顆粒物、有機溶劑氣體等汙染物濃度上升，需要進行處理將汙染物濃度降下來，同時保證空氣的溫度、溼度保持不變，以滿足工作需求。這時候，通過循環風空調送風，然後將車間內的空氣迴風，在進入循環風空調之前，通過溼式漆霧捕集裝置去除汙染物，這回導致迴風的溼度大大增加。這就需要通過空調表冷盤管2進行降溫除溼，除溼後的空氣還需要通過空調加熱盤管3再升溫至可使用的空氣溫度，最後通過空調送風。在這個過程中，通過熱泵機組1給空調表冷盤管2供應冷量同時還給空調加熱盤管3供應熱量，滿足了循環風空調機組的需求。不僅解決了循環風空調冷熱源需求的供應，還省去了獨立熱源的設置，提升了能源的利用率，節約了能源，降低了能耗，減少了對大氣環境中排放的溫室氣體的總量，保護了環境。

如上所述，我們完全按照本實用新型的宗旨進行了說明，但本實用新型並非局限於上述實施例和實施方法。相關技術領域的從業者可在本實用新型的技術思想許可的範圍內進行不同的變化及實施。