本發(fā)明涉及一種蓄能新風(fēng)空調(diào)，特別涉及一種能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組。
背景技術(shù)：
我國民用建筑空調(diào)系統(tǒng)大都采用新回風(fēng)混合模式，由于大部分空氣在室內(nèi)循環(huán)，使得污染物不能很快的排到室外，危害人類健康。加大新風(fēng)量(或采用全新風(fēng)的運行方式)，可以將室內(nèi)的有害物質(zhì)稀釋并排出室外，明顯提高室內(nèi)空氣品質(zhì)；但另一方面，新風(fēng)能耗占整個空調(diào)系統(tǒng)能耗比例30-40％，新風(fēng)量的增加使得新風(fēng)處理能耗大大增加；另外對空氣的處理方式目前多采用普通7/12℃冷凍水或直接蒸發(fā)的除濕方式，這種空調(diào)方式存在以下幾個方面的弊端：一、直接蒸發(fā)式新風(fēng)空調(diào)多采用渦旋及轉(zhuǎn)子式壓縮機，壓縮機性能系數(shù)低；同時為獲得較低的蒸發(fā)溫度，機組的效率也隨之降低；二、常規(guī)冷水機組為了提供較低的冷凍水溫度，同樣需要較低的蒸發(fā)溫度，使冷水機的效率也隨之降低；三、難以適應(yīng)熱濕比的變化，只通過常規(guī)蒸發(fā)方式對空氣進行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內(nèi)變化，而建筑物實際需要的熱濕比卻在較大的范圍內(nèi)變化，一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內(nèi)溫度的要求來妥協(xié)，造成室內(nèi)相對濕度過高或過低的現(xiàn)象；四、因出風(fēng)溫度過低導(dǎo)致冷凝水的存在，室內(nèi)盤管的表面形成了滋生各種霉菌的溫床，惡化了室內(nèi)空氣品質(zhì)，引發(fā)多種病態(tài)建筑綜合癥；五、低溫低濕排風(fēng)浪費了大量的冷量。
此外，溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)中，需要新風(fēng)處理機組提供干燥的室外新風(fēng)，以滿足排濕、排CO2、排味和提供新鮮空氣的需求。采用轉(zhuǎn)輪除濕方式，是一種可能的解決途徑，即用硅膠、分子篩等吸濕材料附著于輕質(zhì)骨料制作的轉(zhuǎn)輪表面。但轉(zhuǎn)輪除濕機熱能利用效率低的實質(zhì)是除濕與再生這兩個過程都是等焓過程而非等溫過程，轉(zhuǎn)輪表面與空氣間的濕度差和溫度差都很不均勻，造成很大的不可逆損失，再生過程更需要消耗大量能耗；再一種除濕方式是空氣直接與鹽溶液接觸的溶液空調(diào)，經(jīng)過幾年推廣，大量問題開始顯現(xiàn)：設(shè)備造價極高；換熱設(shè)備效率低下，鹽溶液的腐蝕性強,故障率高，極難推廣。
因此，有必要做進一步改進。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、運行平穩(wěn)、低能耗及低運行成本的能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
按此目的設(shè)計的一種能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組，包括空氣處理系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)和蓄能系統(tǒng)；所述空氣處理系統(tǒng)包括設(shè)置于新風(fēng)通道內(nèi)的新風(fēng)機、設(shè)置于排風(fēng)通道內(nèi)的排風(fēng)機，及分別連通新風(fēng)通道和排風(fēng)通道的空氣全熱回收器；其特征在于：所述熱泵系統(tǒng)包括環(huán)形閉合連接的壓縮機、冷凝熱回收器、冷凝器、膨脹閥、直接膨脹蒸發(fā)器和蓄能蒸發(fā)器，所述蓄能系統(tǒng)包括相互連接的蓄能罐、大焓差表冷器、水泵和電動比例積分閥，其中，冷凝熱回收器、直接膨脹蒸發(fā)器和大焓差表冷器分別設(shè)置于新風(fēng)通道上。
所述空氣全熱回收器上設(shè)有新風(fēng)入口、新風(fēng)出口、排風(fēng)入口和排風(fēng)出口，新風(fēng)入口與新風(fēng)通道的進風(fēng)口相通，新風(fēng)出口與新風(fēng)通道的出風(fēng)口相通，排風(fēng)入口與排風(fēng)通道的進風(fēng)口相通，排風(fēng)出口與排風(fēng)通道的出風(fēng)口相通；直接膨脹蒸發(fā)器、大焓差表冷器和冷凝熱回收器依次設(shè)置于空氣全熱回收器的新風(fēng)出口與新風(fēng)通道的出風(fēng)口之間，新風(fēng)依次經(jīng)過直接膨脹蒸發(fā)器、大焓差表冷器和冷凝熱回收器。
所述壓縮機的出口分別連接冷凝器的入口和冷凝熱回收器的入口，冷凝熱回收器的出口連接冷凝器的入口，冷凝器的出口分別連接直接膨脹蒸發(fā)器的入口和蓄能蒸發(fā)器的入口，蓄能蒸發(fā)器的出口和直接膨脹蒸發(fā)器的出口分別連接壓縮機的入口。
所述壓縮機的出口與冷凝器的入口之間設(shè)置有第二電磁閥；所述壓縮機的出口與冷凝熱回收器的入口之間設(shè)置有第一電磁閥；所述冷凝熱回收器的出口與冷凝器的入口之間連接有第一單向閥；冷凝器的出口連接膨脹閥，膨脹閥與直接膨脹蒸發(fā)器的入口之間設(shè)置有第三電磁閥，膨脹閥與蓄能蒸發(fā)器的入口之間設(shè)置有第四電磁閥；直接膨脹蒸發(fā)器的出口與壓縮機的入口之間連接有第二單向閥；蓄能蒸發(fā)器的出口與壓縮機的入口之間連接有第三單向閥。
所述冷凝器的冷卻方式可以是水冷卻或風(fēng)冷卻。
所述蓄能蒸發(fā)器設(shè)置于蓄能罐內(nèi)，蓄能罐的出口通過水泵連接大焓差表冷器的入口，大焓差表冷器的出口通過電動比例積分閥連接蓄能罐的入口。
所述蓄能罐內(nèi)設(shè)置有蓄能相變材料，該蓄能相變材料的凝固溫度高于水的冰點溫度，低于5℃。
所述大焓差表冷器管排數(shù)為六排以上的表面式換熱器。
新風(fēng)和排風(fēng)分別經(jīng)過空氣全熱回收器，并在空氣全熱回收器內(nèi)實現(xiàn)能量回收；新風(fēng)機設(shè)置于新風(fēng)通道的出風(fēng)口處，排風(fēng)機設(shè)置于排風(fēng)通道的出風(fēng)口處。
一種用于本能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組的控制方法，其特征在于：夜晚電價低谷時段，熱泵系統(tǒng)工作，其包括以下步驟：
a、新風(fēng)機及排風(fēng)機關(guān)閉，壓縮機啟動，第一電磁閥及第三電磁閥關(guān)閉,第二電磁閥及第四電磁閥通電開啟；
b、壓縮機高溫高壓排氣經(jīng)過冷凝器冷卻后成為低溫高壓液態(tài)冷媒，再經(jīng)過膨脹閥膨脹后，成為低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒；
c、低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒在蓄能蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，蓄能罐內(nèi)的相變材料利用材料的化學(xué)能進行蓄能，壓縮機蓄能容量所占總新風(fēng)最大處理負荷比例應(yīng)按不同地區(qū)峰谷電價優(yōu)惠政策來確定，一般為三分之二，不足部分由熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運行完成。
一種用于本能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組的控制方法，其特征在于：白天電價平價時段的控制方法包括以下步驟：
a)、空氣處理系統(tǒng)首先工作：開啟新風(fēng)機及排風(fēng)機，高溫潮濕新風(fēng)與低溫低濕排風(fēng)通過空氣全熱回收器進行能量回收后，排風(fēng)放出冷量后由排風(fēng)機排到室外，新風(fēng)吸收冷量后依次經(jīng)過直接膨脹蒸發(fā)器、大焓差表冷器和冷凝熱回收器；
b)、熱泵系統(tǒng)開始工作：
1)、壓縮機啟動，第一電磁閥、第二電磁閥及第三電磁閥通電開啟,第四電磁閥關(guān)閉；
2)、壓縮機高溫高壓排氣同時經(jīng)過冷凝熱回收器及冷凝器冷卻成低溫高壓液態(tài)冷媒，低溫高壓液態(tài)冷媒經(jīng)過膨脹閥膨脹后，成為低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒；
3)、低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒在直接膨脹蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，對全熱交換后的新風(fēng)進行預(yù)處理，蒸發(fā)完全的低溫低壓氣體回到壓縮機；
c)、新風(fēng)經(jīng)過直接膨脹蒸發(fā)器降溫除濕，隨后經(jīng)過低溫冷凍水的大焓差表冷器，此時電動比例積分閥接通，水泵開啟，蓄能罐內(nèi)的相變材料開始釋冷，低溫冷凍水開始循環(huán)，使新風(fēng)含濕量低于溫濕度獨立處理系統(tǒng)對新風(fēng)含濕量的要求，低溫低濕新風(fēng)再經(jīng)過冷凝熱回收器的再熱，通過調(diào)節(jié)第一電磁閥的開度控制出風(fēng)溫度，使新風(fēng)出風(fēng)溫度達到溫濕度獨立處理系統(tǒng)對新風(fēng)出風(fēng)溫度的要求。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明利用了峰谷電價的相變蓄能技術(shù)降低空調(diào)運行費用的同時提供了深度除濕所需的低溫冷凍水，冷凝熱回收器提高了熱泵系統(tǒng)的能效比；還可通過在新風(fēng)通道內(nèi)附加過濾及殺菌裝置可以除去空氣中夾帶的灰塵和細菌，起到凈化空氣的作用，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)；系統(tǒng)回收室內(nèi)排風(fēng)的能量，減小了新風(fēng)處理能耗，使低品味熱源得以利用，有助于節(jié)能和改善因燃煤、燃油造成的環(huán)境污染狀況。
本發(fā)明不但解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，還利用了峰谷電價及蓄能空調(diào)的低溫冷凍水(進出水溫5/13℃)的特點達到以下有益效果：
1.平衡電網(wǎng)峰谷負荷，提高發(fā)電及輸電效率；
2.制冷主機容量減小，減少空調(diào)系統(tǒng)電力增容費；
3.實現(xiàn)低溫送風(fēng)，水風(fēng)輸送系統(tǒng)節(jié)省投資與能耗；
4.新風(fēng)可以處理到的絕對濕度更低，提高空氣品質(zhì)；
5.利用了峰谷電價差，降低空調(diào)運行費用；
6.具有應(yīng)急冷源，可靠性提高；
7.適合用于溫濕度獨立處理系統(tǒng)，室內(nèi)空氣處理部分可以用高溫冷凍水(進出水溫16/20℃)，系統(tǒng)更節(jié)能。
通過低溫冷凍水的低露點溫度，本結(jié)構(gòu)不但可承擔(dān)全部新風(fēng)顯熱及潛熱負荷，還承擔(dān)了室內(nèi)空氣全部潛熱和部分顯熱負荷；由于機組利用空氣全熱回收器回收排風(fēng)冷量對新風(fēng)預(yù)冷，及回收了熱泵系統(tǒng)的冷凝熱，降低了出風(fēng)的相對濕度，因而不存在出風(fēng)溫度過低結(jié)露的危險；機組還同時承擔(dān)去除室內(nèi)CO2、異味，以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的任務(wù)；而本發(fā)明采用蓄能技術(shù)處理空調(diào)新風(fēng)，低溫冷凍水不但增強了除濕效果，還大大降低了微生物滋生，改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)；系統(tǒng)回收室內(nèi)排風(fēng)的能量，減小了新風(fēng)處理能耗；大溫差提高了水風(fēng)輸送效率能效比；在提高系統(tǒng)能效比的同時大大降低了項目一次投資。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一實施例的工作原理示意圖。
圖中：1為新風(fēng)機，2為排風(fēng)機，3為空氣全熱回收器，4為壓縮機，5為冷凝器，6為膨脹閥，7為直接膨脹蒸發(fā)器，8為蓄能蒸發(fā)器，9為蓄能罐，10為大焓差表冷器，11為冷凝熱回收器，12為第一電磁閥，13為第二電磁閥，14為第三電磁閥，15為第四電磁閥，16為第一單向閥，17為第二單向閥，18為第三單向閥，19為水泵，20為電動比例積分閥。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。
參見圖1，本能量回收型雙冷源大焓差蓄能新風(fēng)機組，包括空氣處理系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)和蓄能系統(tǒng)；所述空氣處理系統(tǒng)包括設(shè)置于新風(fēng)通道A內(nèi)的新風(fēng)機1、設(shè)置于排風(fēng)通道B內(nèi)的排風(fēng)機2、及分別連通新風(fēng)通道A和排風(fēng)通道B的空氣全熱回收器3(圖中虛線箭頭表示排風(fēng)通道B內(nèi)氣流的方向,實線箭頭表示新風(fēng)通道A內(nèi)氣流的方向)；所述熱泵系統(tǒng)包括環(huán)形閉合連接的壓縮機4、冷凝熱回收器11、冷凝器5、膨脹閥6、直接膨脹蒸發(fā)器7和蓄能蒸發(fā)器8，所述蓄能系統(tǒng)包括相互連接的蓄能罐9、水泵19、電動比例積分閥20和大焓差表冷器10，其中，冷凝熱回收器11、直接膨脹蒸發(fā)器7和大焓差表冷器10分別設(shè)置于新風(fēng)通道A上，對新風(fēng)進行熱濕處理。
進一步說，所述空氣全熱回收器3上設(shè)有新風(fēng)入口、新風(fēng)出口、排風(fēng)入口和排風(fēng)出口，新風(fēng)入口與新風(fēng)通道A的進風(fēng)口相通，新風(fēng)出口與新風(fēng)通道A的出風(fēng)口相通，排風(fēng)入口與排風(fēng)通道B的進風(fēng)口相通，排風(fēng)出口與排風(fēng)通道B的出風(fēng)口相通；直接膨脹蒸發(fā)器7、大焓差表冷器10和冷凝熱回收器11依次設(shè)置于新風(fēng)出口與新風(fēng)通道A的出風(fēng)口之間，新風(fēng)依次經(jīng)過直接膨脹蒸發(fā)器7、大焓差表冷器10和冷凝熱回收器11。
進一步說，所述壓縮機4的出口分別連接冷凝器5的入口和冷凝熱回收器11的入口；冷凝熱回收器11的出口連接冷凝器5的入口，且為避免逆流，冷凝熱回收器11的出口與冷凝器5的入口之間連接有第一單向閥16，以確保冷凝熱回收器11與冷凝器5單向連通；冷凝器5的出口分別連接直接膨脹蒸發(fā)器7的入口和蓄能蒸發(fā)器8的入口；蓄能蒸發(fā)器8的出口和直接膨脹蒸發(fā)器7的出口分別連接壓縮機4的入口，且蓄能蒸發(fā)器8的出口與壓縮機4的入口之間設(shè)置有第三單向閥18，以確保蓄能蒸發(fā)器8與壓縮機4單向連通，直接膨脹蒸發(fā)器7的出口與壓縮機4的入口之間設(shè)置有第二單向閥17，以確保直接膨脹蒸發(fā)器7與壓縮機4單向連通。
進一步說，所述壓縮機4的出口與冷凝器5的入口之間設(shè)置有第二電磁閥13；所述壓縮機4的出口與冷凝熱回收器11的入口之間設(shè)置有第一電磁閥12；冷凝器5的出口連接膨脹閥6，膨脹閥6與直接膨脹蒸發(fā)器7的入口之間設(shè)置有第三電磁閥14，膨脹閥6與蓄能蒸發(fā)器8的入口之間設(shè)置有第四電磁閥15。
進一步說，所述冷凝器5的冷卻方式可以是水冷卻或風(fēng)冷卻，視系統(tǒng)大小或現(xiàn)場情況決定。
進一步說，所述蓄能蒸發(fā)器8設(shè)置于蓄能罐9內(nèi)，蓄能罐9的出口通過水泵19連接大焓差表冷器10的入口，大焓差表冷器10的出口通過電動比例積分閥20連接蓄能罐9的入口。進出水溫5/13℃的低溫冷凍水由蓄能罐9提供，電動比例積分閥20可以精確控制水流量以調(diào)節(jié)大焓差表冷器10處理空氣狀態(tài)點。
進一步說，所述蓄能罐9內(nèi)設(shè)置有蓄能相變材料，該蓄能相變材料為固液相變材料，其凝固溫度高于水的冰點溫度，低于5℃，有利于提高熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)溫度，同時利用相變材料的化學(xué)能進行蓄能，有助于增大蓄冷量，減小蓄冷空間。由于水溫5/13℃的低溫冷凍水由蓄能蒸發(fā)器8直接提供，省去了常規(guī)冰蓄冷系統(tǒng)蓄冰時的水泵能耗，且熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)溫度在0-3℃之間，較目前蓄冰工況蒸發(fā)溫度-5℃至-3℃而言，提高了壓縮機能效比。
進一步說，所述大焓差表冷器的管排數(shù)為6排以上，有利于通過低溫冷凍水對新風(fēng)進行降溫及更徹底的除濕。
進一步說，新風(fēng)和排風(fēng)分別經(jīng)過空氣全熱回收器3，并在空氣全熱回收器3內(nèi)實現(xiàn)能量回收；新風(fēng)機1設(shè)置于新風(fēng)通道A的出風(fēng)口處，排風(fēng)機2設(shè)置于排風(fēng)通道B的出風(fēng)口處。
具體控制方法：
夜晚電價低谷時段，新風(fēng)機1及排風(fēng)機2關(guān)閉，壓縮機4啟動，第一電磁閥12及第三電磁閥14關(guān)閉,第二電磁閥13及第四電磁閥15通電開啟，壓縮機4高溫高壓排氣經(jīng)過冷凝器5冷卻后成為低溫高壓液態(tài)冷媒，再經(jīng)過膨脹閥6膨脹后，成為低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒，然后再在蓄能罐9內(nèi)的蓄能蒸發(fā)器8內(nèi)蒸發(fā)，蓄能罐9內(nèi)的相變材料利用材料的化學(xué)能進行蓄能，相變材料由液態(tài)變?yōu)楣桃夯旌蠣顟B(tài)；考慮到壓縮機4與蓄能罐9的容量應(yīng)適合白天電價平價時段新風(fēng)處理的冷量，壓縮機4蓄能容量所占總新風(fēng)最大處理負荷比例應(yīng)按不同地區(qū)峰谷電價優(yōu)惠政策來確定，優(yōu)選三分之二，不足部分由熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運行完成；冷凝器5由風(fēng)冷或水冷方式進行散熱。
白天電價平價時段，當(dāng)室外新風(fēng)為高溫潮濕空氣時，空氣處理系統(tǒng)為：開啟新風(fēng)機1及排風(fēng)機2，高溫潮濕新風(fēng)與低溫低濕排風(fēng)通過空氣全熱回收器3進行能量回收后，排風(fēng)放出冷量后由排風(fēng)機2排到室外，新風(fēng)吸收冷量后經(jīng)過熱泵系統(tǒng)的直接膨脹蒸發(fā)器7，這時候由于新風(fēng)溫濕度還是比較高，直接膨脹蒸發(fā)器7的蒸發(fā)溫度要比回風(fēng)狀態(tài)空氣要高，熱泵系統(tǒng)能效比高；經(jīng)過直接膨脹蒸發(fā)器7降溫除濕的新風(fēng)還沒有達到溫濕度獨立處理系統(tǒng)對新風(fēng)溫濕度的要求，這時候新風(fēng)再經(jīng)過低溫冷凍水的大焓差表冷器10，此時大焓差表冷器10上的電動比例積分閥20接通，開啟水泵19，蓄能罐9內(nèi)的相變材料開始釋冷，低溫冷凍水開始循環(huán)，電動比例積分閥20為無級調(diào)節(jié)，精確控制新風(fēng)的絕對濕度即含濕量；這時候的新風(fēng)含濕量達到溫濕度獨立處理系統(tǒng)對新風(fēng)含濕量的要求，而溫度卻大大低于溫濕度獨立處理系統(tǒng)對新風(fēng)出風(fēng)溫度(18-20℃)的要求，經(jīng)過大焓差表冷器10的低溫低濕新風(fēng)再經(jīng)過冷凝熱回收器11的升溫，通過調(diào)節(jié)第一電磁閥12的開度大小，控制出風(fēng)溫度在合理的溫度范圍(18-20℃)內(nèi)，同時低溫對冷凝熱回收器11的降溫也有助于降低熱泵系統(tǒng)的冷凝溫度，提高熱泵系統(tǒng)的能效比。熱泵系統(tǒng)運行情況為：壓縮機4啟動，第一電磁閥12、第二電磁閥13及第三電磁閥14通電開啟,第四電磁閥15關(guān)閉，壓縮機4高溫高壓排氣同時經(jīng)過冷凝熱回收器11及冷凝器5冷卻成低溫高壓液態(tài)冷媒，機組出風(fēng)溫度高低由熱泵系統(tǒng)冷凝熱回收器11入口第一電磁閥12的開度大小控制，溫度偏低開度加大，溫度偏高開度減小，低溫高壓液態(tài)冷媒經(jīng)過膨脹閥6膨脹后，成為低溫低壓汽液混合狀態(tài)冷媒，然后再在直接膨脹蒸發(fā)器7內(nèi)蒸發(fā)，對全熱交換后的新風(fēng)進行降溫除濕預(yù)處理，蒸發(fā)完全的低溫低壓飽和冷媒氣體回到壓縮機4回氣管。
上述為本發(fā)明的優(yōu)選方案，顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。