專利名稱：一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為家用中央空調(diào)冷熱水系統(tǒng)，尤其涉及一種利用空氣熱源泵結(jié)合轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空氣源熱泵在家用空調(diào)系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，用于調(diào)控室內(nèi)溫度和濕度滿足人體熱舒適要求。而空氣源熱泵通常采用的是溫濕度聯(lián)控技術(shù)，該技術(shù)的機(jī)理是將空氣溫度降低到其露點(diǎn)以下，除去其中的水蒸氣，成為干冷空氣，送到室內(nèi)吸收熱量、濕量。該技術(shù)采用一個(gè)設(shè)備、通過一個(gè)處理過程同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩大功能，但它將降溫部分的冷量品位調(diào)節(jié)幅度擴(kuò)大為與除濕相同，因?yàn)榻档驼舭l(fā)溫度而影響熱泵降溫能效比的提高。對(duì)于需除濕而不需降溫的季節(jié)，普通的空氣源熱泵機(jī)組卻無能為力。為了提高室內(nèi)熱舒適性與節(jié)能性，很多用戶將空氣源熱泵與室內(nèi)輻射板末端方式相結(jié)合，但往往僅限用于輻射供暖方式，由于輻射板結(jié)露問題使輻射供冷的應(yīng)用受到限制， 因而采用低蒸發(fā)溫度的風(fēng)機(jī)盤管末端裝置。對(duì)于轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)通常需高溫?zé)嵩磳?duì)其再生，如電熱、燃?xì)獾雀哔|(zhì)能源，也有人利用低質(zhì)的太陽能余熱再生除濕轉(zhuǎn)輪，但太陽能利用具有隨機(jī)性，所以還需輔以其他高質(zhì)熱源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用熱泵與固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置相結(jié)合，利用冷凝熱再生除濕轉(zhuǎn)輪，實(shí)現(xiàn)冷卻、去濕、冷卻去濕與供熱工況4種氣候控制工況的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，包括熱泵機(jī)組和轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組，所述熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)、室內(nèi)換熱器、室外換熱器、電子膨脹閥 A、氣液分離器；所述的壓縮機(jī)經(jīng)四通換向閥依次與室外加熱器和室外換熱器相接，電子膨脹閥B、電磁閥B和電子膨脹閥C、電磁閥C組成的并聯(lián)通道一端與所述室外換熱器相接， 另一端經(jīng)單向閥連接到室內(nèi)換熱器入口，電磁閥A通道與另一路電磁閥D和恒壓閥通道并聯(lián)后，一端與室內(nèi)換熱器出口連接，另一端經(jīng)所述經(jīng)四通換向閥、氣液分離器接入壓縮機(jī)吸口 ；所述室內(nèi)換熱器的入口經(jīng)單向閥和電子膨脹閥與所述室外換熱器連接；所述室內(nèi)換熱器的供水端口通過循環(huán)水泵與末端輻射板相連，膨脹水箱連接在水泵的吸入口處；所述轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組包括除濕轉(zhuǎn)輪、顯熱交換轉(zhuǎn)輪、新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、冷卻蒸發(fā)器及加熱器；所述冷卻蒸發(fā)器依次與所述除濕轉(zhuǎn)輪、新風(fēng)機(jī)和顯熱交換轉(zhuǎn)輪形成新風(fēng)通道；所述顯熱交換轉(zhuǎn)輪依次與加熱器、除濕轉(zhuǎn)輪和排風(fēng)機(jī)形成排風(fēng)通道。進(jìn)一步，所述室外加熱器兼做轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的加熱器。進(jìn)一步，所述冷卻蒸發(fā)器經(jīng)電磁閥并聯(lián)在所述室內(nèi)換熱器2的換熱端口兩端。進(jìn)一步，所述室外換熱器處連接有強(qiáng)制換熱風(fēng)機(jī)。本發(fā)明的有益效果是與傳統(tǒng)空氣源熱泵對(duì)比，在冷卻除濕工況，隨室外氣候變化，一次能耗節(jié)約在8%-37%范圍內(nèi)；在去濕工況，一次能耗節(jié)約50% ；在供熱工況，與燃?xì)獗容^，一次能耗節(jié)約14% ;3.由于可采用低質(zhì)的冷熱媒，室內(nèi)采用輻射板末端系統(tǒng)，提高了熱舒適性，其具體體現(xiàn)在
1.利用熱泵機(jī)組與除濕機(jī)組相結(jié)合，將除濕轉(zhuǎn)輪、熱交換轉(zhuǎn)輪與熱泵機(jī)組的室外換熱器、室內(nèi)換熱器相結(jié)合，利用壓縮機(jī)排氣的高溫廢熱作為除濕轉(zhuǎn)輪的再生能源，解決空氣源熱泵不能獨(dú)立除濕的問題，實(shí)現(xiàn)了 4種氣候控制工況冷卻、去濕、冷卻去濕與供熱工況。2.熱泵機(jī)組在通常的熱泵循環(huán)系統(tǒng)中增加了電子膨脹閥、電磁閥、恒壓閥控制環(huán)路，在冷卻工況、冷卻除濕工況可在高蒸發(fā)溫度(15°C )運(yùn)行，去濕工況可在低蒸發(fā)溫度 (7°C)運(yùn)行，在顯熱負(fù)荷低、潛熱負(fù)荷高的工況可同時(shí)在兩個(gè)蒸發(fā)溫度下運(yùn)行。既解決了系統(tǒng)除濕的問題，又避免了采用低蒸發(fā)溫度使末端輻射供冷系統(tǒng)結(jié)露的問題。3.在新風(fēng)通道的除濕轉(zhuǎn)輪前加裝冷卻蒸發(fā)器，即新風(fēng)先經(jīng)空氣冷卻器等濕冷卻， 再經(jīng)除濕轉(zhuǎn)輪去濕升溫，后經(jīng)顯熱交換轉(zhuǎn)輪等濕冷卻送入室內(nèi)，明顯提高了除濕效果。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.壓縮機(jī)，2.室內(nèi)換熱器，2-1.冷卻蒸發(fā)器，3.室外換熱器，3-1.室外加熱器，4.電子膨脹閥A，4-1.電子膨脹閥B，4-2.電子膨脹閥C，5.氣液分離器，6.除濕轉(zhuǎn)輪， 7.顯熱交換轉(zhuǎn)輪，8.強(qiáng)制換熱風(fēng)機(jī)，8-1.新風(fēng)機(jī)，8-2.排風(fēng)機(jī)，9.電磁閥A，9-1.電磁閥 B, 9-2.電磁閥C，9-3.電磁閥D，9-4.電磁閥E，10.四通換向閥，11.單向閥，12.恒壓閥， 13.循環(huán)水泵，14.末端輻射板，15.膨脹水箱。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式。系統(tǒng)分為除濕機(jī)組與空氣源熱泵機(jī)組， 除濕轉(zhuǎn)輪6與顯熱交換轉(zhuǎn)輪7、新風(fēng)機(jī)8-1、排風(fēng)機(jī)8-2、冷卻蒸發(fā)器2-1及室外加熱器3_1 組成。熱泵機(jī)組由包括變頻壓縮機(jī)1、室內(nèi)換熱器2、室外換熱器3、電子膨脹閥4、氣液分離器5和四通換向閥10。室內(nèi)換熱器2為套管式換熱器，冷卻蒸發(fā)器2-1為翅片式換熱器，室內(nèi)換熱器2與冷卻蒸發(fā)器2-1并聯(lián)；室外換熱器3與室外加熱器3-1串聯(lián)，室外換熱器3與室外加熱器3-1均為翅片換熱器；電子膨脹閥B4-1與電磁閥B9-1串聯(lián)，電子膨脹閥C4-2 與電磁閥C9-2串聯(lián)，這兩個(gè)串聯(lián)通道并聯(lián)后分別與室內(nèi)換熱器2和室外換熱器3相連接， 控制不同節(jié)流壓力；電磁閥E9-4控制冷卻蒸發(fā)器2-1 ；室內(nèi)換熱器2出口與電磁閥A9與電磁閥D9-3、恒壓閥12組成的并聯(lián)通路連接，再連接四通換向閥10，控制兩個(gè)蒸發(fā)壓力工況同時(shí)運(yùn)行；單向閥11與四通閥10與各電磁閥組合完成不同的運(yùn)行工況；循環(huán)水泵13將室內(nèi)換熱器2與室內(nèi)末端輻射板14連接起來供應(yīng)冷水或熱水；膨脹水箱15連接在水泵的吸入口處；室外換熱器3處連接有強(qiáng)制換熱風(fēng)機(jī)8。除濕機(jī)組用排風(fēng)再生除濕轉(zhuǎn)輪6對(duì)室內(nèi)新風(fēng)進(jìn)行除濕。新風(fēng)先經(jīng)空氣冷卻器等濕冷卻，再經(jīng)除濕轉(zhuǎn)輪6去濕升溫，后經(jīng)顯熱交換轉(zhuǎn)輪7等濕冷卻送入室內(nèi)；室內(nèi)排風(fēng)經(jīng)顯熱交換轉(zhuǎn)輪7等濕升溫后，再經(jīng)室外加熱器3-1等濕加熱至60°C，后對(duì)除濕轉(zhuǎn)輪6進(jìn)行再生后排至室外。再生熱源為熱泵壓縮機(jī)排出的高溫蒸氣，熱泵機(jī)組除了為室內(nèi)提供冷水與熱水外，還為除濕機(jī)組提供冷量和再生熱量。在供冷、除濕季節(jié)為室內(nèi)提供高蒸發(fā)溫度(15°C)的冷水，同時(shí)其廢棄的冷凝熱為除濕提供熱源。為了提高除濕效果，將熱泵機(jī)組的室內(nèi)換熱器2并聯(lián)一個(gè)小型冷卻蒸發(fā)器2-1用于冷卻新風(fēng)。在單獨(dú)的除濕工況，熱泵機(jī)組專門為除濕機(jī)組服務(wù)，可根據(jù)濕負(fù)荷大小在高(15°C )和低(7°C )蒸發(fā)溫度下運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪除濕與冷卻除濕相結(jié)合。熱泵機(jī)組在通常的熱泵循環(huán)系統(tǒng)中增加了電子膨脹閥、電磁閥、恒壓閥控制環(huán)路， 在冷卻工況、冷卻除濕工況可在高蒸發(fā)溫度(15°C )運(yùn)行，去濕工況可在低蒸發(fā)溫度(7°C ) 運(yùn)行，在顯熱負(fù)荷低、潛熱負(fù)荷高的工況可同時(shí)在兩個(gè)蒸發(fā)溫度下運(yùn)行。既解決了系統(tǒng)除濕的問題，又避免了采用低蒸發(fā)溫度使末端輻射供冷系統(tǒng)結(jié)露的問題。在冬季運(yùn)行時(shí)，熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)為冬季工況，采用低冷凝溫度(40°C )運(yùn)行，此時(shí)，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組停止運(yùn)行，通風(fēng)方式采用自然通風(fēng)。工作原理在冷卻工況，關(guān)閉除濕機(jī)組，電磁閥C9-2、電磁閥D9-3和電磁閥E9_4 關(guān)閉，高溫高壓制冷劑經(jīng)室外加熱器3-1 (自然冷卻)、室外換熱器3冷凝后，經(jīng)電子膨脹閥 B4-1減壓至高蒸發(fā)壓力(15°C )，經(jīng)室內(nèi)換熱器2蒸發(fā)后，再經(jīng)電磁閥A9、四通換向閥10、氣液分離器5回至壓縮機(jī)1的吸口，室內(nèi)冷水供回水溫度18°C /23°C。在冷卻除濕工況，除濕機(jī)組運(yùn)行，電磁閥C9-2和電磁閥D9-3關(guān)閉，高溫(>80°C ) 高壓制冷劑經(jīng)室外加熱器3-1，用于再生除濕轉(zhuǎn)輪，再經(jīng)室外換熱器3冷凝后，經(jīng)電子膨脹閥B4-1減壓至高蒸發(fā)壓力(15°C )，經(jīng)室內(nèi)換熱器2蒸發(fā)后，再經(jīng)電磁閥A9、四通換向閥10、 氣液分離器5回至壓縮機(jī)1的吸口，室內(nèi)冷水供回水溫度18°C /23°C。同時(shí)冷卻蒸發(fā)器2-1 與室內(nèi)換熱器2并聯(lián)運(yùn)行，具有相同的蒸發(fā)溫度。室外新風(fēng)經(jīng)冷卻蒸發(fā)器2-1等濕冷卻后， 經(jīng)除濕轉(zhuǎn)輪6去濕加溫后再經(jīng)顯熱交換轉(zhuǎn)輪7等濕冷卻送至室內(nèi)，室內(nèi)排風(fēng)通過顯熱交換轉(zhuǎn)輪7等濕加熱后，經(jīng)室外加熱器3-1加熱至60°C用于再生除濕轉(zhuǎn)輪6后排至室外。顯熱交換轉(zhuǎn)輪7 —方面冷卻了被加熱的新風(fēng)使之降至合適的送風(fēng)溫度，另一方面加熱了再生空氣，節(jié)省了再生能量。當(dāng)潛熱負(fù)荷大而顯熱負(fù)荷小時(shí)，電磁閥A9和電磁閥B9-1關(guān)閉，制冷循環(huán)在低蒸發(fā)溫度(7°C)下運(yùn)行，利用冷卻蒸發(fā)器2-1與除濕轉(zhuǎn)輪6聯(lián)合除濕，為了保證室內(nèi)冷水供回水溫度不變，采用恒壓閥12控制室內(nèi)換熱器2 (蒸發(fā)器)處于高蒸發(fā)溫度(15°C)。在獨(dú)立的除濕工況，室內(nèi)循環(huán)水泵停止運(yùn)行，除濕機(jī)組運(yùn)行，電磁閥A9、電磁閥 B9-1和電磁閥D9-3關(guān)閉，制冷循環(huán)在低蒸發(fā)溫度(7°C)下運(yùn)行，利用蒸發(fā)器2_1與除濕轉(zhuǎn)輪6聯(lián)合除濕。在供熱工況，除濕機(jī)組停止運(yùn)行，電磁閥B9-1、電磁閥C9-2、電磁閥D9_3和電磁閥 E9-4關(guān)閉，制冷劑通過壓縮機(jī)1經(jīng)四通換向閥換向后，進(jìn)入室內(nèi)換熱器2冷凝放熱，冷凝溫度為40°C，經(jīng)電子膨脹閥A4節(jié)流減壓后進(jìn)入室外換熱器3，再通過四通換向閥10、氣液分離器5回至壓縮機(jī)1。此時(shí)末端水系統(tǒng)的供回溫度為37°C /32°C。系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度、循環(huán)水回水溫度控制制冷劑流量及制冷機(jī)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明利用熱泵與固體轉(zhuǎn)輪除濕裝置相結(jié)合，并利用壓縮機(jī)高溫排氣再生除濕轉(zhuǎn)輪。為了提高空氣源熱泵機(jī)組的性能、實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的熱環(huán)境，采用輻射板末端供冷/供暖，夏季采用高溫冷水供冷、冬季采用低溫?zé)崴?。通過建立居室熱、濕控制的復(fù)合式機(jī)組，以夏熱冬冷地區(qū)的氣候和居住建筑為基礎(chǔ)條件，完成4種氣候控制工況冷卻、去濕、冷卻去濕與供熱工況，以最小的能耗與代價(jià)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)舒適的人居環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，包括熱泵機(jī)組和轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組， 其特征在于所述熱泵機(jī)組包括壓縮機(jī)(1)、室內(nèi)換熱器(2)、室外換熱器(3)、電子膨脹閥A (4)、氣液分離器(5)；所述的壓縮機(jī)(1)經(jīng)四通換向閥(10)依次與室外加熱器(3-1)和室外換熱器(3)相接，電子膨脹閥B (4-1)、電磁閥B (9-1)和電子膨脹閥C (4-2)、電磁閥C (9-2)組成的并聯(lián)通道一端與所述室外換熱器(3)相接，另一端經(jīng)單向閥連接到室內(nèi)換熱器(2)入口，電磁閥A (9)通道與另一路電磁閥D (9-3)和恒壓閥(12)通道并聯(lián)后，一端與室內(nèi)換熱器(2)出口連接，另一端經(jīng)所述經(jīng)四通換向閥(10)、氣液分離器(5)接入壓縮機(jī) (1)吸口 ；所述室內(nèi)換熱器(2)的入口經(jīng)單向閥和電子膨脹閥(4)與所述室外換熱器(3)連接；所述室內(nèi)換熱器(2)的供水端口通過循環(huán)水泵(13)與末端輻射板(14)相連，膨脹水箱 (15)連接在水泵的吸入口處；所述轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組包括除濕轉(zhuǎn)輪(6)、顯熱交換轉(zhuǎn)輪(7)、新風(fēng)機(jī)(8-1)、排風(fēng)機(jī)(8-2)、冷卻蒸發(fā)器(2-1)及加熱器；所述冷卻蒸發(fā)器(2-1)依次與所述除濕轉(zhuǎn)輪(6)、新風(fēng)機(jī)(8-1)和顯熱交換轉(zhuǎn)輪(7)形成新風(fēng)通道；所述顯熱交換轉(zhuǎn)輪(7)依次與加熱器、除濕轉(zhuǎn)輪(6 )和排風(fēng)機(jī)(8-2 )形成排風(fēng)通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述室外加熱器(3-1)兼做轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻蒸發(fā)器(2-1)經(jīng)電磁閥并聯(lián)在所述室內(nèi)換熱器(2)的換熱端口兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述室外換熱器(3)處連接有強(qiáng)制換熱風(fēng)機(jī)(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種空氣源熱泵與轉(zhuǎn)輪除濕組合的復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱泵系統(tǒng)和轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，除濕機(jī)組是由除濕轉(zhuǎn)輪、熱交換轉(zhuǎn)輪、蒸發(fā)器、加熱器、新風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)組成；熱泵機(jī)組由變頻壓縮機(jī)、室外換熱器、室內(nèi)換熱器、氣液分離器、四通換向閥等設(shè)備組成，該復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)與室內(nèi)輻射供暖與供冷相結(jié)合，通過對(duì)電子膨脹閥、電磁閥、單向閥及恒壓閥的控制，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)蒸發(fā)溫度運(yùn)行工況；將除濕轉(zhuǎn)輪、熱交換轉(zhuǎn)輪與熱泵機(jī)組的室外換熱器、室內(nèi)換熱器相結(jié)合，利用壓縮機(jī)排氣的高溫廢熱作為除濕轉(zhuǎn)輪的再生能源，利用熱泵的部分冷量冷卻新風(fēng)，提高了除濕機(jī)組性能。
文檔編號(hào)F24F3/147GK102384539SQ20111035651
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者劉濤, 胡自成, 葛鳳華, 郭興龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)