一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统，包括制冷剂环路、室内侧空气环路、室外侧空气环路以及连接室内侧与室外侧的除湿转轮；通过除湿转轮将室外空气的水蒸气送入室内，一方面减小了室外换热器表面空气的湿度，实现无霜空气源热泵；另一方面，对室内空气进行加湿，在抑制结霜的同时，提高了供暖房间的含湿量，一举两得。在夏季时，除湿转轮可将室内的湿度带出，实现室内除湿，利用室外换热器排出的高温空气来对吸湿剂进行再生。新型循环式除霜系统，主要是在除霜的过程中减少表面对流散热的损失，提高除霜效率，缩短除霜时间，减低除霜能耗。同时除湿转轮可以将除霜过程中产生的水蒸气送入室内，提高室内空气品质。

Novel frost free air source heat pump system with rotary wheel dehumidification

The invention discloses a novel with Rotary Dehumidification nonfrosting air source heat pump system, including refrigerant loop, indoor air and outdoor air loop and the outer loop is connected with the indoor side chamber through the desiccant dehumidifier; outdoor air and water vapor to send into the room, the one hand reduces the humidity of outdoor air heat exchanger the surface of the device, to achieve the nonfrosting air source heat pump; on the other hand, of the indoor air humidification, in restraining frost formation at the same time, improve the moisture content of the heating room, shooting two birds with one stone. During the summer, the desiccant wheel can bring out the humidity in the room, so as to realize the indoor dehumidification. The new circulating defrosting system is mainly to reduce the loss of surface convection heat loss in the process of defrosting, to improve the defrosting efficiency, shorten the defrosting time, and reduce the energy consumption of defrosting. At the same time, the desiccant wheel can be used in the defrosting process to produce water vapor into the room to improve indoor air quality.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无霜空气源热泵
，具体是一种带有转轮除湿的无霜空气源热泵装置。
技术介绍
空气源热泵具有兼顾供冷供热、占用空间小、节能环保、方便安装等优点，近年来受到越来越多的青睐。但空气源热泵室外侧换热器在冬季运行时存在结霜问题，导致其运行效果并不理想。并且伴随着室外换热器壁面霜层厚度的增加，导致室外换热器蒸发温度下降、机组制热量降低、风机性能衰减、供热性能系数降低等问题，严重时会出现压缩机停机，从而导致机组不能正常工作。因此，结霜问题成为了影响热泵机组正常制热的首要因素。国内学者研究表明，空气源热泵在-5℃～5℃之间，相对湿度在70％以上的气象条件下运行时其室外换热器表面是最易结霜的；日本学者研究也表明，室外干球温度在-12.8℃～5.8℃之间，相对湿度在65％以上的范围内，室外换热器可能出现结霜，又称结霜区。在空气相对湿度低于65％时，结霜很难发生。因此在温度一定的情况下，湿度对于结霜的影响最大，降低湿度可以有效的避免结霜，若除湿后室外空气露点温度低于制冷剂蒸发温度，则不会发生结露和结霜现象。基于此，本专利技术提出一种新型带有转轮除湿的无霜空气源热泵系统。但是，在室外空气除湿后其露点温度仍高于制冷剂蒸发温度的情况下，空气源热泵可能还是会存在结霜问题。为了保证空气源热泵机组的正常运行，结霜后需要进行除霜，目前逆循环除霜是应用最广泛的除霜方法之一。应用逆循环除霜时，室外换热器变为冷凝器，室内换热器变为蒸发器。机组从室内环境取热融化霜层，造成了室内环境的恶化；另一方面，除霜能耗大，除霜能耗占整个供暖季总能耗的10.2％，且除霜效率普遍偏低，一般低于50％。除霜能量损失主要包括散失到环境中的热量和节流损失，为了提高除霜效率，减少除霜时间，降低除霜能耗，本专利技术提出一种新型带有转轮除湿循环式除霜系统。专利CN102384539A提出一种空气源热泵与转轮除湿组合的复合空调系统，该复合空调系统与室内辐射供暖和供冷相结合，除湿转轮用于对夏季室内新风除湿，并未考虑冬季结霜工况，需要对制冷剂环路进行修改，还需要加入热交换转轮，系统形式较为复杂。专利CN103017332A提出一种蓄热除湿耦合型无霜空气源热泵热水器，该系统可以实现无霜空气源热泵，但需要添加固体吸湿和相变蓄热模块，并且需要对制冷剂环路进行修改，系统形式较为复杂，且存在两种运行模式，对于控制精度要求较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统，克服现有技术中先结霜后除霜的思路，原有需对制冷剂管路进行改造、系统运行及控制复杂的问题。本专利技术采用的技术方案是：一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统，包括制冷剂环路、室内侧空气环路、室外侧空气环路以及连接室内侧与室外侧的除湿转轮；所述制冷剂环路包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、电子膨胀阀、冷凝器组成的环路；所述室外侧空气环路包括室外侧风机、除湿转轮、室外引风管、室外送风管、室外机可控风口部分；供热工况时，室外中温高湿空气经室外引风管进入除湿转轮除湿区，经过除湿后变为高温低湿空气，通过室外送风管由室外侧风机送入蒸发器，在其中冷却后，变为低温高湿空气，最后由室外机可控风口送至室外大气；制冷工况时，室外空气环路反向运行，即利用室外换热器加热后的空气对除湿转轮进行再生；所述室内侧空气环路包括室内侧风机、除湿转轮、室内回风口、室内送风口、室内回风管、室内送风管部分；供热工况时，室内低温低湿空气经室内回风口进入冷凝器，在其中加热后，变为高温低湿空气，通过室内侧风机，由室内回风管进入除湿转轮再生区，经过加湿后变为中温中湿空气，再由室内送风管送入室内送风口，最终进入室内；制冷工况时，室内空气在除湿转轮处是被除湿干燥的，利用室外换热器排出的高温空气来对吸湿剂进行再生；所述除湿转轮包括除湿转轮再生区、除湿转轮除湿区；供热工况时，为了避免室外侧换热器结霜，需要降低进入室外侧换热器空气的相对湿度，通过除湿转轮除湿区将室外侧空气除湿，与此同时，利用除湿转轮再生区对室内侧空气加湿，完成吸湿剂的再生；制冷工况时，为了降低室内空气湿度，利用除湿转轮除湿区对室内空气除湿，可实现温湿度独立控制，同时利用室外换热器排出的高温空气来对除湿转轮再生区的吸湿剂进行再生。所述室外引风管与蒸发器之间设置有室外循环管，室外循环管上设有电动阀I，室外引风管上设有电动阀II。所述室外机可控风口与电动阀I、电动阀II联动，实现无霜运行以及循环除霜的切换。所述室内侧空气环路回风由新风代替。本专利技术的有益效果是：本专利技术的新型无霜空气源热泵系统，通过除湿转轮将室外空气的水蒸气送入室内，一方面减小了室外换热器表面空气的湿度，实现无霜空气源热泵；另一方面，对室内空气进行加湿，在抑制结霜的同时，提高了供暖房间的含湿量，一举两得。在夏季时，除湿转轮可将室内的湿度带出，实现室内除湿，利用室外换热器排出的高温空气来对吸湿剂进行再生。新型循环式除霜系统，主要是在除霜的过程中减少表面对流散热的损失，提高除霜效率，缩短除霜时间，减低除霜能耗。同时除湿转轮可以将除霜过程中产生的水蒸气送入室内，提高室内空气品质。附图说明图1为带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵冬季运行原理图；图2为带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵夏季运行原理图；图3为带有转轮除湿的新型循环式除霜系统原理图；图4为无霜空气源热泵冬季空气处理过程详图；图5为无霜空气源热泵冬季空气处理过程焓湿图；其中：1.压缩机；1-1.四通换向阀；2.蒸发器(室外侧换热器)；3.电子膨胀阀；4.冷凝器(室内侧换热器)；5.室内侧风机；6.室外侧风机；7.除湿转轮；7-1.除湿转轮再生区；7-2.除湿转轮除湿区；8.室内回风口；9.室内送风口；10.室内回风管；11.室内送风管；12.室外引风管；13.室外送风管；14.室外机可控风口；15.室外循环管；16.电动阀I；17.电动阀II；18.室外引风口。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的无霜空气源热泵系统包括制冷剂环路、室内侧空气环路、室外侧空气环路以及连接室内侧与室外侧的除湿转轮。制冷剂环路包括压缩机1、四通换向阀1-1、蒸发器2、电子膨胀阀3、冷凝器4等部分。供热工况的流向为：1→1-1→4→3→2→20→1；制冷工况的流向为：1→1-1→2→3→4→20→1。室外侧空气环路包括室外侧风机6、除湿转轮7、室外引风管12、室外送风管13、室外机可控风口14等部分。供热工况时，室外中温高湿空气(OA)经室外引风管12进入除湿转轮除湿区7-2，经过除湿后变为高温低湿空气(DA)，通过室外送风管13由室外侧风机6送入蒸发器2，在其中冷却后，变为低温高湿空气(EA)，最后由室外机可控风口14送至室外大气；制冷工况时，室外空气环路反向运行，即利用室外换热器加热后的空气对除湿转轮7进行再生。室内侧空气环路包括室内侧风机5、除湿转轮7、室内回风口8、室内送风口9、室内回风管10、室内送风管11等部分。供热工况时，室内低温低湿空气(IA)经室内回风口8进入冷凝器4，在其中加热后，变为高温低湿空气(HA)，通过室内侧风机5，由室内回风管10进入除湿转轮再生区7-1，经过加湿后变为中温中湿空气(CA)，再由室内送风本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统，其特征在于，包括制冷剂环路、室内侧空气环路、室外侧空气环路以及连接室内侧与室外侧的除湿转轮；所述制冷剂环路包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、电子膨胀阀、冷凝器组成的环路；所述室外侧空气环路包括室外侧风机、除湿转轮、室外引风管、室外送风管、室外机可控风口部分；供热工况时，室外中温高湿空气经室外引风管进入除湿转轮除湿区，经过除湿后变为高温低湿空气，通过室外送风管由室外侧风机送入蒸发器，在其中冷却后，变为低温高湿空气，最后由室外机可控风口送至室外大气；制冷工况时，室外空气环路反向运行，即利用室外换热器加热后的空气对除湿转轮进行再生；所述室内侧空气环路包括室内侧风机、除湿转轮、室内回风口、室内送风口、室内回风管、室内送风管部分；供热工况时，室内低温低湿空气经室内回风口进入冷凝器，在其中加热后，变为高温低湿空气，通过室内侧风机，由室内回风管进入除湿转轮再生区，经过加湿后变为中温中湿空气，再由室内送风管送入室内送风口，最终进入室内；制冷工况时，室内空气在除湿转轮处是被除湿干燥的，利用室外换热器排出的高温空气来对吸湿剂进行再生；所述除湿转轮包括除湿转轮再生区、除湿转轮除湿区；供热工况时，为了避免室外侧换热器结霜，需要降低进入室外侧换热器空气的相对湿度，通过除湿转轮除湿区将室外侧空气除湿，与此同时，利用除湿转轮再生区对室内侧空气加湿，完成吸湿剂的再生；制冷工况时，为了降低室内空气湿度，利用除湿转轮除湿区对室内空气除湿，可实现温湿度独立控制，同时利用室外换热器排出的高温空气来对除湿转轮再生区的吸湿剂进行再生。...

【技术特征摘要】
1.一种带有转轮除湿的新型无霜空气源热泵系统，其特征在于，包括制冷剂环路、室内侧空气环路、室外侧空气环路以及连接室内侧与室外侧的除湿转轮；所述制冷剂环路包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、电子膨胀阀、冷凝器组成的环路；所述室外侧空气环路包括室外侧风机、除湿转轮、室外引风管、室外送风管、室外机可控风口部分；供热工况时，室外中温高湿空气经室外引风管进入除湿转轮除湿区，经过除湿后变为高温低湿空气，通过室外送风管由室外侧风机送入蒸发器，在其中冷却后，变为低温高湿空气，最后由室外机可控风口送至室外大气；制冷工况时，室外空气环路反向运行，即利用室外换热器加热后的空气对除湿转轮进行再生；所述室内侧空气环路包括室内侧风机、除湿转轮、室内回风口、室内送风口、室内回风管、室内送风管部分；供热工况时，室内低温低湿空气经室内回风口进入冷凝器，在其中加热后，变为高温低湿空气，通过室内侧风机，由室内回风管进入除湿转轮再生区，经过加湿后变为中温中湿空气，再由室内送风管送入室内送风口，最终进入室内；制冷工况时，室...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏军宝，由世俊，张欢，郑万冬，范满，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12