高效热泵全热回收溶液式新风机及其能量调节方法

摘要

高效热泵全热回收溶液式新风机及其能量调节方法，包括热泵式冷媒制冷制热系统，溶液再生除湿降温、加湿升温系统以及旁通回路，热泵式冷媒制冷制热系统灌装制冷工质，溶液再生除湿降温、加湿升温系统灌装降温除湿作用的溶液；本发明其工作过程在满足送风室内空气温湿度工况的条件下，其能量调节级别可以达到六级调节，可作全热回收溶液式新风机，又可做溶液除湿降温、加湿升温新风空调机，使全热回收，溶液再生，除湿降温的功能结合在一起，使设备工作效率更高，更能适应于新风空调机的送风工况经济节能的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效热泵全热回收溶液式新风机，属于节能领域。

背景技术

热泵溶液式热回收新风机已有相关的产品说明，说明了溶液再生，除湿、热回收的结构，热泵系统、溶液系统的结构。对实际产品的风系统，冷媒系统，溶液系统的实际循环没有切实可行的方案。在实际使用上，就算可以回收70％以上的排风焓，尚有30％的新风冷负荷要由其他的空调设备来解决，没有达到送风温湿度的解决方案，不然就会增加末端降温设备的负荷，给设计、安装，设备运行控制增加了不确定性。

此外，相关资料的热泵溶液式热回收新风机均基于有独立机房的空调器来考虑，体积大；若对于吊顶式新风机其结构形式在设备高度上根本就无法安装。热泵系统从制冷回路来说控制考虑不够，所以，在设备结构设计上，将设备结构固化成一种大体积的结构，热泵系统压缩机选择也是一种固化的观念，没有采用新式适合于高温变工况变容量的压缩机。

专利号为CN201010175679.X提供的《一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组》专利,用制冷工质直接蒸发冷凝，冷却除湿与溶液除湿降温同时进行，溶液没有汽液直接接触填料层分布而降低溶液的再生与除湿效果，此外，蒸发冷却模块工作时只是为了制冷工质的降温，而不起再生除湿降温的作用，经济性不好。

专利号为CN 201010175863.4提供的《一种利用室内排风蒸发冷却的溶液除湿新风机组》专利中再生模块，除湿模块溶液泵自循环，溶液间通过级间循环，多增加了收集器的换热，为了满足制冷工质的散热而加湿，降低了溶液再生的效果。

专利号为CN201010175940.6提供的《一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组》中溶液间通过级间循环，多增加了收集器的换热，而且，再生与除湿模块只能上下布置，限制了在水平方向上的使用。此外，蒸发冷却漂水过多也不太适于新风机的安装部位。

专利号为CN201010175918.1提供的《一种热回收型溶液除湿新风机组》专利，同以上均有相同的地方，全热溶液式回收装置也是排热降温、再生除湿的过程，没有热泵式效率高，过多布置使设备体积过大。

目前，溶液式全热回收的新风机制冷热工效率已经能达到5.0COP，达到或超过了中央空调系统（主机，水泵）综合能效比COP值，另外，可以大大减少管网的安装成本，大大减少水泵的运行成本，相应减少机房空调主机的能耗．若能实用化批量生产，对中央空调节能意义是有益的。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效热泵全热回收溶液式新风机，替代现有中央空调水冷降温除湿新风机，不用接原中央空调系统水管的独立热泵驱动溶液式新风机。可作全热回收溶液式新风机，又可做溶液除湿降温、加湿升温新风空调机。

本发明的目的是这样实现的：一种高效热泵全热回收溶液式新风机，包括热泵式冷媒制冷制热系统，溶液再生除湿降温、加湿升温系统以及旁通回路， 热泵式冷媒制冷制热系统灌装制冷工质，溶液再生除湿降温、加湿升温系统灌装降温除湿作用的溶液；

所述热泵式冷媒制冷制热系统由压缩机连接消音器，消音器连接四通阀，四通阀连接分歧管后分两回路，一路经PWM电动二通阀连接换热器，换热器连接过滤器，过滤器连接电子膨胀阀，电子膨胀阀连接第一板式换热器，第一板式换热器连接四通阀，四通阀连接气液分离器，气液分离器连接压缩机；

另一路经换热器连接过滤器，过滤器连接电子膨胀阀，电子膨胀阀连接第一板式换热器，第一板式换热器连接四通阀，四通阀连接气液分离器，气液分离器连接压缩机；

所述溶液再生除湿降温、加湿升温系统包括排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块，降温除湿模块的溶液泵连接第二板式换热器，第二板式换热器经分歧管连接排热再生模块和冷却再生模块；

所述旁通回路由排热再生模块的旁通结构、降温除湿模块的旁通结构以及排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块三模块间的旁通结构构成，旁通结构由旁通管和设置在旁通管上的PWM电动二通阀组成。

所述排热再生模块、降温除湿模块至少为一组，每组排热再生模块、降温除湿模块对应一旁通回路。

所述排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块分别设有各自独立的溶液泵和气液交换喷淋模块。

所述冷却再生模块的换热器采用翅片管式冷凝换热器，翅片管式冷凝换热器直接气液交换喷淋填料组合。

所述排热再生模块、降温除湿模块可以水平方向、垂直方向组装。

所述降温除湿模块设有一补水阀。

所述压缩机采用双缸变容量的涡旋压缩机。

一种高效热泵全热回收溶液式新风机能量调节方法，能量调节级别可以达到六级调节：

1）、一级：不开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块不运行；

2）、二级：不开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块运行；

3）、三级：不开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块运行，旁通回路运行；

4）、四级：开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块不运行；

5）、五级：开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块运行；

6）、六级：开压缩机，排风机，送风机运行，排热再生模块，降温除湿模块运行，冷却再生模块运行，降温除湿模块内的翅片管式冷凝换热器换降温运行。

所述方法中全热回收过程与溶液再生除湿降温在一个溶液再生除湿降温系统装置内完成。

所述方法中第六级能量调节中，降温除湿模块内翅片管式蒸发换热器用于降温，降温除湿模块内溶液用于除湿。

本发明高效热泵全热回收溶液式新风机及其能量调节方法的有益效果如下：

1、排热再生模块，降温除湿模块可按需求新风量，新风机的断面尺寸，换热填料的测试效率，计算确定用一组还是多组。

2、降温除湿模块设有一补水阀，在冬季低温湿度，可以按照送风温度情况，由控制装置控制加水补湿。

3、冷却再生模块采用翅片管式冷凝换热器，翅片管式冷凝换热器直接气液交换喷淋填料组合，保证了排热交换量效率，又可不用减少通风断面来满足气液接触。

4、压缩机7采用双缸变容量的涡旋压缩机，更适合溶液系统需要适应排汽高温变工况工作的需要,适应制冷回路负荷的变化。

5、排热再生模块，降温除湿模块可以水平，垂直任意组装，方便设备组合装配。

6、排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块均设有各自独立的溶液泵和气液交换喷淋模块，可以再一次浓缩再生溶液，当降温除湿模块达到温湿度要求时，排气温度过高时可以加大再生溶液循环量，加大冷凝降温能力。

7、全热回收过程与溶液再生除湿降温在一个溶液再生除湿降温系统装置内完成，进一步提高再生溶液浓度，并蓄存一定的再生能量。

8、第六级能量调节中，降温除湿模块内翅片管式蒸发换热器用于降温，降温除湿模块内溶液用于除湿，较单纯溶液降温除湿新风机降温除湿能力大。

9、本发明其工作过程在满足送风室内空气温湿度工况的条件下，其能量调节级别可以达到六级调节，可作全热回收溶液式新风机，又可做溶液除湿降温、加湿升温新风空调机，使全热回收，溶液再生，除湿降温的功能结合在一起，使设备工作效率更高，更能适应于新风空调机的送风工况经济节能的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图。

具体实施方式

一种高效热泵全热回收溶液式新风机，包括热泵式冷媒制冷制热系统，溶液再生除湿降温、加湿升温系统以及旁通回路， 热泵式冷媒制冷制热系统灌装制冷工质，溶液再生除湿降温、加湿升温系统灌装降温除湿作用的溶液；

所述热泵式冷媒制冷制热系统由压缩机3连接消音器21，消音器21连接四通阀14，四通阀14连接分歧管16-1后分两回路，一路经PWM电动二通阀8-4连接换热器18，换热器18连接过滤器12，过滤器12连接电子膨胀阀6，电子膨胀阀6连接第一板式换热器5，第一板式换热器5连接四通阀14，四通阀14连接气液分离器11，气液分离器11连接压缩机3；

另一路经换热器4连接过滤器12，过滤器12连接电子膨胀阀6，电子膨胀阀6连接第一板式换热器5，第一板式换热器5连接四通阀14，四通阀14连接气液分离器11，气液分离器11连接压缩机3；

所述溶液再生除湿降温、加湿升温系统包括排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块，降温除湿模块的溶液泵2-3连接第二板式换热器17，第二板式换热器17经分歧管16-2连接排热再生模块和冷却再生模块；

所述旁通回路由排热再生模块的旁通结构、降温除湿模块的旁通结构以及排热再生模块、降温除湿模块、冷却再生模块三模块间的旁通结构构成，旁通结构由旁通管和设置在旁通管上的PWM电动二通阀8-1、8-2组成。

排热再生模块，冷却再生模块组合成排风通道；降温除湿模块组成新风送风通道。排热再生模块，降温除湿模块是相对联系的除湿降温再生排热的完整过程，相互联系，相互影响的过程。

冷却再生模块：是调节排热再生模块排热不够时，作为备用调节用；由布液装置19，翅片冷凝管式换热器18，集液装置20，液位限位开关，直接气液交换喷淋填料1，中效空气过滤器组成。由于新风排风的风量相近，蒸发冷凝焓相差不太大，所为备用调节用翅片冷凝管式换热器18的换热面积不大；翅片冷凝管式换热器18与直接气液交换喷淋填料1的结合保证了排热交换量效率，又可不用减少通风断面来满足气液接触。

排热再生模块由布液装置19，直接气液交换喷淋填料1，集液装置20，液位限位开关，套管式冷凝换热器4，三通阀，溶液泵2-2，第一溶液储液器13组成。第一溶液储液器13，用来贮存再生浓溶液，调节降温除湿的均匀与能力。

降温除湿模块由布液装置，直接气液交换喷淋填料1，集液装置20，中效空气过滤器，液位限位开关，第一板式换热器5，翅片管式蒸发换热器18，三通阀，溶液泵2-3，补水阀9, PWM电动二通调节阀8-2,8-3组成。所述补水阀9，在冬季低温湿度，可以按照送风温度情况，由控制装置控制加水补湿。

本发明装置每一组排热再生模块，降温除湿模块对应一旁通回路，可以再一次浓缩再生溶液，当降温除湿模块达到温湿度要求时，排气温度过高时可以加大再生溶液循环量，加大冷凝降温能力。

本发明装置其工作过程在满足送风室内空气温湿度工况的条件下，其能量调节级别可以达到六级调节。

全热回收过程与溶液再生除湿降温在一个溶液再生除湿降温系统装置内完成，进一步提高再生溶液浓度，并蓄存一定的再生能量．

实施例1：

所述溶液再生除湿降温系统由：排热再生模块，降温除湿模块，冷却再生模块组成。

连接回路：第二储液器15接至溶液泵6-1，溶液泵6-1连接第二板式换热器17，第二板式换热器17接至PWM电动二通阀8-3，PWM电动二通阀8-3连接第一板式换热器5，第一板式换热器5连接电磁三通阀7-3，电磁三通阀7-3接至降温除湿模块，降温除湿模块连接溶液泵6-3，溶液泵6-3连接电磁三通阀7-4，电磁三通阀7-4连接第二板式换热器17，第二板式换热器17连接分岐管16-2，分岐管16-2连接PWM电动二通阀8-1，PWM电动二通阀8-1连接换热器4，换热器4连接排热再生模块，排热再生模块出溶液连接第二溶液储液器15。

冷却再生模块：由布液装置19，翅片管式换热器18，集液装置20，液位限位开关，直接气液交换喷淋填料1，中效空气过滤器，旁路电磁阀10-1、10-2组成。

布液装置19由布液装置壳体，布液管路，过滤孔板，布液喷头组成。

集液装置20由集液装置壳体，过滤孔板组成。

排热再生模块，降温除湿模块循环管路间设置板式换热器。

旁通回路系统由所述排热再生模块，降温除湿模块的旁通结构，以及排热再生模块，降温除湿模块、冷却再生模块间的旁通结构组成；

一路溶液由分岐管16-2接至电磁阀10-1，电磁阀10-1接至冷却再生模块，冷却再生模块出溶液接至溶液泵2-1，溶液泵2-1接至第二溶液储液器15；增加排热再生能力。

一路溶液由溶液泵2-2的出口接至电磁阀10-2，电磁阀10-2接至PWM电动二通阀8-1的进口；进一步浓缩溶液浓度。

一路溶液由电磁三通阀7-2的一端接至电磁三通阀7-3的另一端；组成全热回收与降温除温工作过程转换调节。

一路制冷回路由过滤器12的出口接至PWM电动二通阀8-2，PWM电动二通阀8-2接至翅片管式换热器18，翅片管式换热器18的制冷回路接至第一板式换热器5的出口；增加降温能力。

热泵式冷媒制冷、热系统：双缸变容量的窝旋压缩机3，排气经四通阀14换向后，经分岐管16-1分成二路，一路中再接冷却再生模块的电动二通阀，因电子膨胀阀6的节流作用，冷却再生模块的电动二通阀的气量将会达到管路平衡．加上所述双缸变容量的窝旋压缩机3的负荷跟随性好，回路的安全性高。电子膨胀阀6是以温度传感器的设定温度来确定流量的大小，因此，可以准确的以送风降温除湿的效果来经济合理的节约压缩机的功耗。

排热再生模块，降温除湿模块：浓溶液在降温除湿模块内对新风进行降温除湿后，通过溶液泵2-3送往排热再生模块，输送中与浓溶液经第二板式换热器17加温，需要时打开送往冷却再生模块再生；稀溶液PWM电动二通阀8-1的调节进入套管式冷凝换热器4，稀溶液经套管式冷凝换热器4加热，进入排热再生模块排热再生；稀溶液经冷却再生模块加热，排热再生。

排热再生后的浓溶液进入第二溶液储液罐15，经溶液泵2-2送出，一部分输送中与稀溶液经板式换热器降温，降温后经PWM电动二通阀的调节进入套管式蒸发换热器，浓溶液经套管式蒸发换热器降温，进入降温除湿模块降温除湿；一路需要时打开电动二通阀，浓溶液经PWM电动二通阀的调节进入套管式冷凝换热器4，浓溶液经套管式冷凝换热器4再一次加热，进入排热再生模块排热再次再生。低湿季节，可以控制加湿电动阀加湿。新风送风的降温除湿，加热加湿是反向的过程，制冷与制热也只是一个反向过程，其工作过程在满足送风室内空气温湿度工况的条件下，其能量调节级别可以达到六级调节：

一级：不开压缩机3、排风机，送风机、运行，溶液泵2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2经电磁三通阀7-2的A端经电磁三通阀7-3的B端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17，经分岐管16-2，经PWM电动二通阀8-1，经换热器4,进入排热再生模块，溶液降温，后进入溶液储液罐；完成全热回收过程。

二级：不开压缩机3，排风机，送风机运行，溶液泵2-1，2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2经电磁三通阀7-2的A端经电磁三通阀7-3的B端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17,经分岐管16-2，一支路经PWM电动二通阀8-1，经换热器4,进入排热再生模块，溶液降温，后进入溶液储液罐；一支路经电磁阀10-1进入冷却再生模块，溶液降温，经溶液泵2-2，后进入溶液储液罐，完成全热回收过程。

三级：不开压缩机3，排风机，送风机运行，溶液泵2-1，2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2一回路经电磁三通阀7-2的A端经电磁三通阀7-3的B端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17，经分岐管16-2，一支路经PWM电动二通阀8-1，经换热器4,进入排热再生模块，溶液降温，后进入溶液储液罐；一支路经电磁阀10-1进入冷却再生模块，溶液降温，经溶液泵2-2，后进入溶液储液罐，完成全热回收过程。经溶液泵2-2另一回路，经电磁阀10-1，经PWM电动二通阀8-1，经换热器4,进入排热再生模块循环冷却溶液，增大冷却溶液量。

四级：开压缩机3，排风机，送风机运行，溶液泵2-1，2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2经电磁三通阀7-2的B端，经换热器17，经PWM电动二通阀8-1，经换热器5，经电磁三通阀7-3的A端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17，经分岐管16-2,经PWM电动二通阀16-1，经换热器4，进入排热再生模块，溶液排热再生，后进入溶液储液罐，完成全热回收过程。制冷剂由压缩机，经换向阀，一路经换热器4至电子膨胀阀6，节流后，至换热器5，降温溶液后至换向阀，回压缩机。

五级：开压缩机3，排风机，送风机运行，溶液泵2-1，2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2经电磁三通阀7-2的B端，经换热器17，经PWM电动二通阀，经换热器5，经电磁三通阀7-3的A端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17，经分岐管16-2，一支路经PWM电动二通阀16-1，经换热器4，进入排热再生模块，溶液排热再生，后进入溶液储液罐；一支路经电磁阀10-1进入冷却再生模块，溶液排热再生，经溶液泵2-2，后进入溶液储液罐，完成全热回收过程。制冷剂由压缩机，经换向阀，一路经换热器4至电子膨胀阀6，经PWM电动二通阀，经进入冷却再生模块的翅片入换热器换热后，至电子膨胀阀6，节流后，至换热器5，降温溶液后至换向阀，回压缩机。

六级：开压缩机3，排风机，送风机运行，溶液泵2-1，2-2，2-3运行。溶液由溶液储液罐经溶液泵2-2经电磁三通阀7-2的B端，经换热器17，经PWM电动二通阀8-1，经换热器5，经电磁三通阀7-3的A端进入降温除湿模块对新风进行降温除湿，后经溶液泵2-3，经电磁三通阀7-4的B端，经换热器17，经分岐管16-2，一支路经PWM电动二通阀8-1，经换热器4，进入排热再生模块，溶液排热再生，后进入溶液储液罐；一支路经电磁阀10-1进入冷却再生模块，溶液排热再生，经溶液泵2-2，后进入溶液储液罐，完成全热回收过程。制冷剂由压缩机，经换向阀，一路经换热器4至电子膨胀阀6，PWM电动二通阀，经进入冷却再生模块的翅片入换热器换热后，至电子膨胀阀6；节流后，一路至换热器5，降温溶液后至换向阀，回压缩机3，一路经PWM电动二通阀8-1，经降温除湿模块翅片入换热器换热后，至换向阀，回压缩机3。这样更适用于全年运行的新风机，更节能。

实施例2：

如图2所示，实施例2与实施例1的差别：同实施例1基本相同，只是实施例1适用于6000m³／H以下的小风量，实施例2适用于更大风量的新风空调机，所述溶液再生除湿降温系统二组，所述溶液再生除湿降温系统的换热器按最终再生除湿降温量，在结构上按二级次处理量计算设计尺寸。