CN201074881Y - 独立新风空调系统及作为新风机组的水环热泵 - Google Patents
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Abstract
一种独立新风空调系统及作为新风机组的水环热泵，独立新风空调系统包括全热交换器、水环热泵新风机组、诱导风口，由管路连接；作为新风机组的水环热泵包括翅片管式蒸发器、压缩机、板式水冷冷凝器(或套管式水冷冷凝器)、电子膨胀阀、离心式风机和自控元件；将系统中的多台水环热泵的冷却水回路并联形成水环，将翅片管式蒸发器重新设计使之适合独立新风空调系统低温大焓差新风处理，使用电子膨胀阀加自控元器件将新风出风控制在7℃左右。本实用新型为独立新风空调系统提供了一种安装与使用灵活方便的新风机组，并使整个空调系统具有显著的节能降耗特性，而且室内空气品质高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种独立新风空调系统，尤其是指其新风机组采用水环热泵的空调系统。
背景技术
独立新风空调系统指的是一种全新风空调系统，新风机组采用低温送风机组，除了承担新风负荷外，还承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷或全部显热负荷，实现了空调区域内显热负荷和潜热负荷分开处理，空调区域内没有冷凝水产生，实现了空调末端装置干工况运行，因此有时独立新风系统又被称为“干盘管系统”。
独立新风空调系统与常规带回风的全空气系统相比，取消了回风，但空调末端(如图1的风机盘管3)处理的空气仍然是室内的回风，只是各房间的回风不会交叉混合，避免了污染和传染性疾病传播。排风的能量通过全热交换器5回收，具有节能意义；而全空气系统的排风通常直接排出室外，不加以回收。另外，由于新风量远少于全空气系统的送风量，风管送风能耗小，所以独立新风空调系统既具有提供优良空气品质的特征，又具有显著的节能降耗特性。
建筑节能是建筑技术进步的重大标志之一，而在建筑空调全年总能耗中，新风能耗占15％～24％，即空调全年能耗的1/6至1/5要用于处理新风。随着人们对室内空气品质要求越来越高，美国供暖制冷空调工程师学会标准已将设计新风量增大到原来的2～4倍，我国国家标准对通风量也进行了修改，新风量增大将进一步增大建筑能耗。
独立新风空调系统具有显著的节能降耗特性，被美国能源部列为21世纪商业建筑最有前途、最先进的15项空调节能技术之一，它的技术上的节能潜力指标在这15项空调节能技术中排名第三。
水环热泵空调机组是指水/空气热泵型机组的一种应用形式，即用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套以回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、制冷的空调系统。它的最大优点是：对内区需要供冷，外区同时又需要供热的大面积建筑可以同时实现制冷和制热，有热回收功能。
目前实施的独立新风空调系统其新风机组大都需要额外的冷源供冷，比如采用冷水机组加新风风柜的形式处理新风，这就要求冷水机组提供不高于5℃的冷水，才能使新风送风温度保持在7℃以下，因此容易引起冷水机组低温保护。而且冷水机组占地大，使用不方便。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：为独立新风空调系统提供自带冷源的新风机组，使新风机组的安装与运行灵活方便，使独立新风空调系统兼具节能环保的特性和室内空气品质高的优点。
为达到此目的，提供如下的技术方案。
独立新风空调系统，包括全热交换器、新风机组、诱导风口，由管路按顺序连接，采用水环热泵作为新风机组。新风机组负担全部的新风负荷，还承担室内全部潜热负荷，以及部分显热负荷。空调房间内的其他显热负荷仍然由常规的冷水机加末端设备负担，但是其回风仅在同一个空调房间内循环，不会与其他房间的回风交叉混合。室外新风进入独立新风空调系统，首先经过全热交换器，吸收排风的冷量，然后进入水环热泵新风机组被冷却到所需的温度，最终经过诱导风口送风到空调房间。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀、离心式风机和自控元件，蒸发器采用铜管套铝箔的翅片管式换热器，迎风面积为0.234～0.324m2，蒸发器管排数为8～10排，管程数为4～5程，传热面积35.6～46.1m2，离心式风机送风量1500～1700m3/h。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，冷凝器采用板式水冷冷凝器。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，冷凝器采用套管式水冷冷凝器。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，节流阀采用电子膨胀阀。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，压缩机采用变频压缩机。
作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，在蒸发器和新风送风口处分别设置两只热敏电阻，监控蒸发温度和蒸发器出风温度，获取过热度信号。
由于新风来自于外界环境中，所以新风进风温度上下波动不稳定，而经过新风机组处理之后的新风温度要保持在约7℃的，这就要求水环热泵新风处理机组具备自动控制能力。现有的水环热泵空调机组采用毛细管作为节流元件，压缩机为定频压缩机，冷量调节采用开、停压缩机的双位调节方式。而本实用新型则采用电子膨胀阀和变频压缩机，结合温度传感器和微处理器以及控制电路，根据出风温度的变化，调解压缩机频率，根据蒸发器出口过热度，调解电子膨胀阀开度，保证了新风出风温度的恒定。
本实用新型的有益效果为，兼具水环热泵简单、灵活、节能的特点和独立新风空调系统室内空气品质(IAQ)高、节能降耗的优点，送风末端设备能够保持干工况运行，不滋生细菌，整个空调系统具有显著的节能降耗特性。
附图说明
图1是本实用新型独立新风空调系统的实施例；
图2是本实用新型作为新风机组的水环热泵的实施例。
具体实施方式
结合附图，说明具体实施方式。
如图1所示，独立新风空调系统包括全热换热器5、水环热泵新风机组1、诱导风口2，由管路按照顺序连接。空调房间4的热负荷与湿负荷由两个系统负担。独立新风空调系统负担了全部的新风负荷，以及空调房间4的全部湿负荷。风机盘管3结合冷水机组(图1未示出)负担空调房间4的部分或者全部热负荷。
空调房间4内的回风自行在室内循环，但是不与其他房间的回风交叉。空调房间排风在排出室外之前经过全热换热器5，将自身的冷量传递给新风51，最终变为排风52排出。
新风51先经过全热换热器5初步被冷却，然后经过水环热泵新风机组1被冷却到很低的温度，约7℃，最终通过诱导风口2进入空调房间4。
由于新风为低温送风，为了防止送风口凝露以及避免低温空气下落导致吹风感发生，采用大诱导比的诱导风口。诱导风口是采用等温自由射流原理。当空气由直径为Do的喷口，以送风速度Vo射入同一温度的空间内扩散，在不受周围界面表面限制的条件下即形成自由射流。由于射流边界与周围介质间的紊流动量交换，周围静止的空气不断被卷入射流，沿射程方向，射流不断扩大，射流流量不断增加，身流轴心速度则逐渐衰减，并沿射程不断变化：随着流量射程方向不断增加，射流直径加大，但各断面的总动量保持不变。诱导风口使送出的低温新风在送风口附近很快被室内空气加热到室内温度，避免了送风口凝露，并使室内空气更加均匀、提高了空调的舒适性。
将水环热泵作为独立新风空调系统的新风机组，还可将多台水环热泵的冷却水管路并联起来，形成水环。将水环路与大面积的建筑区域内其他需要供热的房间连起来，同时完成供冷与供热，因此具有显著的节能效果。
图2所示的水环热泵新风机组，共有三个循环。
制冷剂在水环热泵管路内循环运行，按照常规的压缩制冷机方向，制冷剂在蒸发器11处吸热汽化，经过压缩机12到达冷凝器13，被冷却水冷却后，经过节流阀14回到蒸发器11。
冷却水通过进水管131进入冷凝器13，将制冷剂冷却之后沿出水管132排出。作为大型建筑物的独立新风空调系统的新风机组，单台水环热泵机组提供的新风量有限，因此在实际情况中往往是若干台水环热泵同时运行。可将多台水环热泵的冷却水回路并连起来，将水环路同大型建筑物其他区域内需要供热的系统连接起来，实现了供冷与供热的联产，具有显著的节能降耗效果。
新风在离心风机15的作用下，由新风进风口17进入水环热泵新风机组，在蒸发器11处被冷却到所需要的温度，从新风送风口18排出，沿着管路由诱导风口2进入到空调房间4。
四通阀16在水环热泵实现制热功能时起到转换制冷剂流向的作用。
现有的常规水环热泵是作为自带冷源的空调末端设备使用的，用于处理空调房间的余热、余湿量，其冷风比小，仅在13～24kJ/kg之间，不能用于独立新风空调系统低温大焓差新风的处理。本实用新型对水环热泵做了新颖的设计，使之适合低温大焓差新风处理：采用的蒸发器为铜管套铝箔的翅片管式换热器，迎面风速为1.5～2.5m/s，迎风面积为0.234～0.324m2，蒸发器管排数为8～10排，管程数为4～5程，传热面积35.6～46.1m2，离心式风机送风量1500～1700m3/h。管内流动的氟利昂制冷剂在低温下蒸发，与管外流动的新风进行热交换，使新风处理到干球温度为6～7℃，相对湿度90％～95％的空气状态，冷风比在50～60kJ/kg之间。
在蒸发器11和新风送风口18处分别设置两只热敏电阻，监控蒸发温度和蒸发器出风温度，将过热度(蒸发器出风温度-蒸发温度)与设定值的偏差作为控制量，微电脑设置调节程序，改变电子膨胀阀开度，调节制冷剂流量，改变蒸发器的产冷量。将出风温度与设定值的偏差作为控制量，微电脑设置调节程序，调整压缩机频率，如为正偏差，则增大压缩机频率，提高压缩机产冷量，以降低出风温度；如为负偏差，则减小压缩机频率，降低压缩机产冷量，以提高出风温度。以此达到自动控制新风机组出风温度的目的。
Claims (7)
1.一种独立新风空调系统，包括全热交换器、新风机组和诱导风口，由管路按顺序连接，其特征在于：新风机组为水环热泵，所述的水环热泵的蒸发器为铜管套铝箔的翅片管式换热器，迎风面积为0.234～0.324m2，蒸发器管排数为8～10排，管程数为4～5程，传热面积为35.6～46.1m2，离心式风机送风量为1500～1700m3/h。
2.一种作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀、离心式风机和自控元件，其特征在于：蒸发器为铜管套铝箔的翅片管式换热器，迎风面积为0.234～0.324m2，蒸发器管排数为8～10排，管程数为4～5程，传热面积为35.6～46.1m2，离心式风机送风量为1500～1700m3/h。
3.如权利要求2所述的作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，其特征在于：冷凝器是板式水冷冷凝器。
4.如权利要求2所述的作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，其特征在于：冷凝器是套管式水冷冷凝器。
5.如权利要求2所述的作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，其特征在于：节流阀是电子膨胀阀。
6.如权利要求2所述的作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，其特征在于：压缩机是变频压缩机。
7.如权利要求2所述的作为独立新风空调系统的新风机组的水环热泵，其特征在于：在蒸发器和新风送风口处分别设置两只热敏电阻，监控蒸发温度和蒸发器出风温度。
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