CN102261701A - 多级热回收复合除湿新风空气处理机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级热回收复合除湿新风处理机，包括依次通过风管串联连接板式热交换器、预冷除湿器、干燥转轮、显热回收转轮、送风温度调节器、送风风机构成的处理风路径；以及依次串联蒸发冷却器、板式热交换器、显热回收转轮、低温热泵热回收器、高温热泵冷凝器、干燥转轮、高温热泵蒸发器、再生风机构成的再生风路径。本发明通过多级热回收，减少再生空气的加热能耗和处理空气的冷却能耗，达到节能的目的，同时，两级复合除湿，能有效提高机组的除湿能力，可应用于各种公共建筑、商业建筑、工业建筑的夏季空调和冬季供暖，适合于大型中央空调系统的新风处理，尤其适合于闷热潮湿地区的温湿度独立控制空调系统的新风处理。

Description

多级热回收复合除湿新风空气处理机

技术领域

本发明涉及空气处理装置，具体是一种多级热回收复合除湿新风空气处理机。

背景技术

节约能源的消耗，减少环境污染物的排放，实现能源的可持续发展，是当今世界共同关注的话题。建筑能耗在社会总能耗中占有相当大的比例，在我国，这个比例已接近30%，因此，减少建筑能耗成为我国节能减排的重要任务之一。空调能耗是建筑能耗的主体，节约空调能耗，尤其是空调新风处理能耗，是实现建筑节能的有效途径。

温湿度独立控制是未来空调方式的主流形式，它通过将空调降温与除湿分开，从而克服传统空调系统能耗大、空气品质差的缺点。要实现温湿度独立控制，需要为建筑提供干燥凉爽室外新鲜空气。对于闷热潮湿地区，新风要求的除湿量大，采用传统的冷凝除湿，虽然能够保证要求的除湿量，但要求的冷媒温度低，致使制冷系统因性能下降而能耗增加，同时必然会导致新风过冷而需要再热，进一步增加了空调新风处理能耗。而采用单级转轮干燥除湿虽然不会导致新风过冷，但通常难以达到要求的除湿量，或者要求的再生温度非常高，大大增加再生能耗。

综合所述，现有技术存在以下不足：1、常规的单级转轮除湿再生温度高，采用太阳能、余热等其他低品位能源难以达到其再生温度要求，需要使用电能等高品位能源来完成加热再生，能源消耗较大。2、单级转轮除湿能力有限，难以满足闷热潮湿地区实现温湿度独立控制对新风除湿能力的要求。3、冷凝除湿存在制冷效率低、送风过冷、能耗大的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能耗低、效率高的多级热回收复合除湿新风空气处理机。

本发明解决上述问题的技术方案是：包括蒸发冷却器、 板式热交换器、预冷除湿器、干燥转轮、显热回收转轮、送风温度调节器、送风风机、低温热泵热回收器、高温热泵冷凝器、高温热泵压缩机、高温热泵蒸发器、高温热泵膨胀阀、再生风机、第一调节阀、第二调节阀、四通转换阀、低温热泵压缩机、低温热泵膨胀阀、旁通阀门、旁通风道；所述板式热交换器、预冷除湿器、干燥转轮、显热回收转轮、送风温度调节器、送风风机依次通过风管串联连接构成处理风路径；所述蒸发冷却器、板式热交换器、显热回收转轮、低温热泵热回收器、高温热泵冷凝器、干燥转轮、高温热泵蒸发器、再生风机依次串联构成再生风路径；所述预冷除湿器与送风温度调节器之间为并联关系，并联支路上装有第一调节阀、第二调节阀，两支路并联之后，其两端分别连接有低温热泵膨胀阀、四通转换阀的A端口；所述低温热泵热回收器通过管道分别与四通转换阀的C端口、低温热泵膨胀阀相连接；所述低温热泵压缩机连接在四通转换阀的D端口和B端口之间；高温热泵蒸发器、高温热泵压缩机、高温热泵冷凝器、高温热泵膨胀阀依次串联闭合连接。

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，所述干燥转轮，分为干燥转轮处理区和干燥转轮再生区，其各占180°的扇形区。

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，所述显热回收转轮为蜂窝状旋转式热交换器，分为显热回收转轮处理区和显热回收转轮排风区，其各占180°的扇形区。 

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，在显热回收转轮处理区侧和显热回收转轮排风区侧、在预冷除湿器进口与干燥转轮处理区侧出口之间、在高温热泵冷凝器进口和高温热泵蒸发器出口之间，分别设有旁通风道和旁通阀。

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，所述送风风机和再生风机为变频调速风机。 

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，所述预冷除湿器为表面式换热器，下部设有凝结水收集装置。

上述的多级热回收复合除湿新风处理机中，所述板式热交换器为叉流空气-空气热交换器；蒸发冷却器为能够实现等焓加湿的直接蒸发冷却器或湿膜加湿器。

本发明的技术效果在于：1) 本发明将冷凝除湿和转轮除湿有机地结合起来，提高了系统的除湿能力，同时可降低转轮的再生温度，且不会出现新风过冷的情况；2)本发明巧妙地运用多级热回收，实现能量的梯级回收利用，减少夏季工况新风的制冷能耗和再生空气的加热能耗，同时降低冬季工况的新风加热能耗；3)本发明除风机、热泵消耗一定的电能之外，不需要其它的辅助热源来进行干燥剂再生。

本发明可应用于各种公共建筑、商业建筑、工业建筑的夏季空调和冬季供暖，适合于大型中央空调系统的新风处理，尤其适合于闷热潮湿地区的温湿度独立控制空调系统的新风处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中显热回收转轮分区结构示意图；

图3是图1中干燥转轮分区结构示意图；

图4是夏季工况运行流程示意图；

图5是冬季工况运行流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，本发明包括蒸发冷却器1、板式热交换器2、预冷除湿器3、干燥转轮4、 显热回收转轮5、 送风温度调节器6、 送风风机7、低温热泵热回收器8、高温热泵冷凝器9、高温热泵压缩机10、高温热泵蒸发器11、高温热泵膨胀阀12、再生风机13、第一调节阀14、第二调节阀15、四通转换阀16、 低温热泵压缩机17、低温热泵膨胀阀18、旁通阀门19、旁通风道20。

所述板式热交换器2、预冷除湿器3、干燥转轮4、显热回收转轮5、送风温度调节器6、送风风机7依次通过风管串联连接构成处理风路径；所述蒸发冷却器1、板式热交换器2、显热回收转轮5、低温热泵热回收器8、高温热泵冷凝器9、干燥转轮4、高温热泵蒸发器11、再生风机13依次串联构成再生风路径；所述预冷除湿器3与送风温度调节器6之间为并联关系，并联支路上装有第一调节阀14、第二调节阀15，两支路并联之后，其两端分别连接有低温热泵膨胀阀18、四通转换阀16的A端口；所述低温热泵热回收器8通过管道分别与四通转换阀16的C端口、低温热泵膨胀阀18相连接；所述低温热泵压缩机17连接在四通转换阀16的D端口和B端口之间；高温热泵蒸发器11、高温热泵压缩机10、高温热泵冷凝器9、高温热泵膨胀阀12依次串联闭合连接。

本发明中的显热回收转轮5为蜂窝状旋转式热交换器，分为显热回收转轮排风区23和显热回收转轮处理区24，显热回收转轮排风区23和显热回收转轮处理区24各占180°的扇形区，如图2所示。

本发明中的干燥转轮4分为干燥转轮再生区25和干燥转轮处理区26，干燥转轮处理区25和干燥转轮再生区26各占180°的扇形区，如图3所示。

本发明中的处理风路径具体结构为： 室外新风入口管道21与板式热交换器2的新风侧进口相连，板式热交换器2的新风侧出口通过风管与预冷除湿器3连接，所述预冷除湿器3为表面式换热器且下部设有凝结水收集装置。预冷除湿器3再与干燥转轮处理区26通过风管连接，干燥转轮处理区26另一侧通过风管直接与显热回收转轮处理区24连接。显热回收转轮处理区24的另一侧与送风温度调节器6连接，送风温度调节器6再与送风风机7相连，送风风机7再通过送风管与空调房间相连。

本发明中的再生风路径具体结构为：建筑排风管22与蒸发冷却器1连接，蒸发冷却器1通过风管与板式热交换器2的排风侧进口连接，板式热交换器2的排风出口与显热回收转轮5的排风区通过风管连接，显热回收转轮5的排风区另一侧与低温热泵热回收器8通过风管连接，低温热泵热回收器8通过风管与高温热泵冷凝器9连接，高温热泵冷凝器9通过风管连接到干燥转轮再生区25，干燥转轮再生区25的另一侧通过风管连接着高温热泵蒸发器11，高温热泵蒸发器再连接到再生风机13。

另外高温热泵蒸发器11，高温热泵压缩机10，高温热泵冷凝器9，高温热泵膨胀阀12依次串联成回路，组成高温热泵热回收系统。预冷除湿器3与送风温度调节器6之间为并联关系，各支路分别装有调节阀一14，调节阀二15，两支路并联之后，其两端分别连接低温热泵膨胀阀18、四通转换阀16的A端口；低温热泵热回收器8通过管道分别与四通转换阀16的C端口、低温热泵膨胀阀18相连接；低温热泵压缩机17连接在四通转换阀16的D端口和B端口之间。

其次在显热回收转轮处理区侧和显热回收转轮排风区侧，在预冷除湿器3进口与干燥转轮处理区侧出口之间、在高温热泵冷凝器9的进口和高温热泵蒸发器11的出口之间，分别设有旁通风道20和旁通阀19。

夏季空调实施例：

如图4所示，空气处理过程为：当室外高温高湿新鲜空气（处理空气）在送风风机7的抽引下，通过室外新风入口管道21形成新风进入板式热交换器2，与经过蒸发冷却降温之后的建筑排风进行间接显热交换，温度降低，之后进入预冷除湿器3，被来自低温热泵系统的低温制冷剂进行进一步冷却，并进行初步除湿。初步除湿后的新鲜空气进入干燥转轮4，被进一步干燥，同时温度升高。干燥后的新鲜空气进入显热回收转轮5，被来自板式热交换器2的建筑排风进行初步显热预冷，然后经送风温度调节器6进一步等湿降温，达到要求的送风温度，最后经送风风机7送入空调房间。其中送风风机7采用变频调速风机，在运行过程中根据风道阻力调整风机转速，以满足需要的风量和风压。

如图4所示，建筑排风处理过程为：相对比较干燥凉爽的建筑排风（再生空气）在再生风机13的抽引下，通过建筑排风管22形成排风进入蒸发冷却器1，在其中进行等焓加湿降温，然后在板式热交换器2内吸收新风的热量，温度略微升高，然后进入显热回收转轮5的排风区，与新风进一步进行热交换，温度进一步升高。初步升温之后的排风，先后进入低温热泵热回收器8、高温热泵冷凝器9，在其中分别被来自低温热泵和高温热泵的高温制冷剂蒸气加热，达到转轮的再生温度。高温干燥的再生空气进入干燥转轮再生区25，对干燥转轮4内的干燥剂进行再生，恢复干燥剂的除湿能力。经过再生区之后的再生空气进入高温热泵蒸发器11，将其热能传给高温热泵蒸发器11内的低温制冷剂，再由高温热泵系统将这部分能量传给干燥转轮4前的再生空气。经过高温热泵蒸发器11之后的再生空气经再生风机13排入大气。其中再生风机13采用变频调速风机，其可根据风道阻力调整风机转速，以满足需要的风量和风压。

冬季采暖实施方案：

如图5所示在冬季运行模式下，蒸发冷却器1、预冷除湿器3、干燥转轮4、显热回收转轮5、高温热泵热回收系统都将停止运行。

空气处理过程为：室外新鲜冷空气进入板式热交换器2，与来自建筑的温度较高的室内排风进行热交换，温度升高。初步预热之后的新鲜空气经过旁通管道进入送风温度调节器6，被来自低温热泵的高温制冷剂蒸气加热到送风温度，然后经送风风机7送入室内。 

建筑排风处理过程为：建筑排风经过板式热交换器2，将能量传给新风，温度降低，然后经旁通管道20进入低温热泵热回收器8，进一步将热能传给新风，提高新风温度。经过低温热泵热回收器8的排风再经过旁通管道20，由再生风机13排入大气。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。对本发明所描述的具体实施方案做出的各种修改、补充，或者采用类似的方式代替，只要不偏离本发明的结构，或者不超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：包括蒸发冷却器、板式热交换器、预冷除湿器、干燥转轮、显热回收转轮、送风温度调节器、送风风机、低温热泵热回收器、高温热泵冷凝器、高温热泵压缩机、高温热泵蒸发器、高温热泵膨胀阀、再生风机、第一调节阀、第二调节阀、四通转换阀、低温热泵压缩机、低温热泵膨胀阀、旁通阀门、旁通风道；所述板式热交换器、预冷除湿器、干燥转轮、显热回收转轮、送风温度调节器、送风风机依次通过风管串联连接构成处理风路径；所述蒸发冷却器、板式热交换器、显热回收转轮、低温热泵热回收器、高温热泵冷凝器、干燥转轮、高温热泵蒸发器、再生风机依次串联构成再生风路径；所述预冷除湿器与送风温度调节器之间为并联关系，并联支路上装有第一调节阀、第二调节阀，两支路并联之后，其两端分别连接有低温热泵膨胀阀、四通转换阀的A端口；所述低温热泵热回收器通过管道分别与四通转换阀的C端口、低温热泵膨胀阀相连接；所述低温热泵压缩机连接在四通转换阀的D端口和B端口之间；高温热泵蒸发器、高温热泵压缩机、高温热泵冷凝器、高温热泵膨胀阀依次串联闭合连接。

2.根据权利要求1所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：所述干燥转轮，分为干燥转轮处理区和干燥转轮再生区，其各占180°的扇形区。

3.根据权利要求1所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：显热回收转轮为蜂窝状旋转式热交换器，分为显热回收转轮处理区和显热回收转轮排风区，其各占180°的扇形区。

4.根据权利要求1或2或3所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：在显热回收转轮处理区侧和显热回收转轮排风区侧、在预冷除湿器进口与干燥转轮处理区侧出口之间、在高温热泵冷凝器进口和高温热泵蒸发器出口之间，分别设有旁通风道和旁通阀。

5.根据权利要求1所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：所述送风风机和再生风机为变频调速风机。

6.根据权利要求1所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：所述预冷除湿器为表面式换热器，下部设有凝结水收集装置。

7.根据权利要求1所述的多级热回收复合除湿新风处理机，其特征在于：所述板式热交换器为叉流空气-空气热交换器；蒸发冷却器为能够实现等焓加湿的直接蒸发冷却器或湿膜加湿器。

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