一种适用于全年工况的热泵空调系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于全年工况的热泵空调系统及其运行方法。该系统包括压缩机、除湿换热器、补偿换热器、高压储液罐、热力膨胀阀、四通换向阀、三通阀、三通风阀和风机；系统中含有两个除湿换热器分别充当制冷系统中的蒸发器和冷凝器；系统在除湿换热器之后设置补偿换热器，可对空气进行加热或冷却补偿，实现送风温度精确控制。本发明专利技术可通过各阀门状态的切换，实现冷却除湿、冷却加湿、加热除湿和加热加湿功能，适用于全年工况。本发明专利技术具有适用性强、节能环保、部件紧凑等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全年工况的热泵空调系统及其运行方法
本专利技术涉及制冷空调领域，尤其涉及一种适用于全年工况的热泵空调系统及其运行方法。
技术介绍
传统的热泵空调系统采用空气潜热和显热同时处理的方法，在夏季工况下需要将处理空气温度降至露点之后进行再热补偿，导致能耗系统能耗较高且表冷器或蒸发器表面易滋生霉菌；在冬季工况下，无法对室内进行加湿，导致热舒适性较差。同时传统的热泵空调无法适用于过渡季节的高温低湿和低温高湿工况。通过对已有公开技术的检索发现，当前的热泵空调系统无法同时适用于全年工况和实现显热、潜热独立处理。例如中国专利申请号20160428215.2的“除湿空调系统及空调控制方法”通过配置两个室内换热器及对应旁通回路，是系统能够适用于低温高湿环境，但仍无法适用于全年工况且没有对显热、潜热独立处理。例如中国专利申请号200810200429.X的“基于温湿度独立控制的地源热泵空调系统”通过除湿转轮处理潜热负荷，利用冷却盘管处理显热负荷，但仅适用于高温高湿工况。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种能耗较低、送风状态可控的适用于全年工况的的热泵空调系统本专利技术的另一个目的是提出一种适用于全年工况的热泵空调系统的运行方法。本专利技术拟用如下技术方案实现本专利技术的目的：适用于全年工况的热泵空调系统，其包括压缩机、第一除湿换热器、第二除湿换热器、补偿换热器、第一四通换向阀、第二四通换向阀、高压储液罐、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀、第一风道、第二风道、第一三通风阀、第二三通风阀、第三三通风阀、第四三通风阀、第五三通风阀、第一风机和第二风机；热泵空调系统中包含1股制冷剂流程以及被处理空气流程和再生空气流程；制冷剂流程侧的连接方式为：所述压缩机的进出口分别与所述第一四通换向阀的两个接口相连，所述第一四通换向阀的另外两个接口分别与所述第一除湿换热器、第二除湿换热器相连，所述第一除湿换热器、第二除湿换热器的另外两个接口分别与所述第二四通换向阀的两个接口相连，所述第二四通换向阀的另外两个接口分别与所述高压储液罐的入口和所述第三三通阀的出口相连，所述高压储液罐的出口与所述第一三通阀的入口相连，所述第一三通阀的出口与所述第一热力膨胀阀的入口相连，所述第一三通阀的旁通接口与所述第二三通阀的旁通接口相连，所述第一热力膨胀阀的出口与所述第二三通阀的入口相连，所述第二三通阀的出口与所述补偿换热器的入口相连，所述补偿换热器的出口与所述第四三通阀的入口相连，所述第四三通阀的出口与所述第二热力膨胀阀入口相连，所述第四三通阀的旁通接头与所述第三三通阀的旁通接头相连，所述第二热力膨胀阀的出口与所述第三三通阀的入口相连；被处理空气流程侧的连接方式为：被处理空气在第二风道中通过第二三通风阀后与所述第一除湿换热器的空气侧入口相连，经过所述第一除湿换热器后进入所述第五三通风阀，其中一部分被处理空气进入所述补偿换热器空气侧入口，之后进入所述第二风机，最后送入被调房间，另一部分被处理空气直接进入所述第二风机，最后送入被调房间；再生空气流程侧的连接方式为：再生空气在第一风道中通过第一三通风阀后与所述第二除湿换热器的空气侧入口相连，经过所述第二除湿换热器后进入所述第一风机，最后送入室外空间。作为优选，所述补偿换热器位于两个可被旁通的第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀之间，通过切换所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀调节所述第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀的工作状态，进而改变所述补偿换热器的运行工况，对被处理空气进行加热补偿或冷却补偿。当所述第一热力膨胀阀被旁通，所述第二热力膨胀阀正常工作时，所述补偿换热器内制冷剂处于高温高压状态，可对被处理空气进行加热补偿，调节出口温度；当所述第二热力膨胀阀被旁通，所述第一热力膨胀阀正常工作时，所述补偿换热器内制冷剂处于低温低压状态，可对被处理空气进行冷却补偿，调节出口温度。作为优选，所述第一除湿换热器、第二除湿换热器通过将干燥剂材料涂覆在翅片管式换热器表面制成；所述第一除湿换热器、第二除湿换热器分别充当制冷系统中的蒸发器和冷凝器。通过涂覆在所述除湿换热器表面的干燥剂材料的吸附(解附)作用对空气进行除湿(加湿)处理，并通过所述除湿换热器管内低温(高温)制冷剂的相变作用带走(提供)空气显热，实现空气的除湿(加湿)和冷却(加热)。并根据所述被调空间的负荷状态确定所需的被处理空气。该热泵空调系统可以通过第一三通风阀、第二三通风阀、第三三通风阀、第四三通风阀和第一四通换向阀、第二四通换向阀的状态切换，实现第一除湿换热器、第二除湿换热器的切换过渡，实现系统连续运行；通过第二四通换向阀的状态切换，保证所述高压储液罐一直处于制冷系统高压侧，且保证所述补偿换热器的加热和冷却状态可调。高压储液罐可减缓在第一四通换向阀、第二四通换向阀切换导致制冷系统高低压重新建立过程对系统性能的冲击。本专利技术的另一目的在于提供一种根据上述的适用于全年工况的热泵空调系统的运行方法，其包括除湿换热器的被处理空气温度补偿控制方法、除湿冷却方法和除湿换热器的加热解吸方法；其中所述被处理空气温度补偿控制方法步骤如下：1)被处理空气通过所述第五三通风阀后部分进入所述补偿换热器进行温度补偿，通过调节所述第五三通风阀的开度改变进入所述补偿换热器的风量，进而实现被处理空气的送风温度的精确控制；2)通过切换所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀调整所述第一热力膨胀阀、第二热力膨胀阀的工作状态，进而改变所述补偿换热器的工作模式，对空气进行加热或冷却，实现被处理空气的温度补偿；所述除湿换热器的除湿冷却方法步骤如下：1)空气经过制冷系统蒸发器对应的第一除湿换热器表面，通过涂覆在除湿换热器表面的干燥剂材料的吸附作用对被处理空气进行除湿处理，处理空气潜热，并产生吸附热；2)内部流动的低温低压制冷剂流过第一除湿换热器，发生蒸发相变过程，带走吸附热和空气显热；所述除湿换热器的加热解吸方法步骤如下：1)制冷系统冷凝器对应的第二除湿换热器对应除湿换热器表面涂覆的干燥剂材料由制冷系统的冷凝热的加热作用下进行再生；2)空气流过第二除湿换热器表面后，温度和湿度升高，潜热负荷由除湿换热器表面涂覆的干燥剂中所吸附的水提供，显热负荷及水分脱附所需热量由所述除湿换热器内部流动的高温高压制冷剂冷凝热提供；作为优选，所述的除湿换热器的除湿冷却方法和除湿换热器的加热解吸方法在系统运行时分别在蒸发器侧和冷凝器侧同时运行，并按周期交替；所述的被处理空气温度补偿控制方法根据被调空间的负荷状态及所述除湿换热器出口的空气状态进行状态切换，对空气进行加热或冷却，实现送风温度的精确控制，且可适用于高温高湿、低温低湿、高温低湿和低温高湿的全年工况。与现有技术相比，本专利技术所述的一种适用于全年工况的热泵空调系统具有的优势在于：第一，本专利技术通过在冷凝器和蒸发器之间设置补偿换热器，在不添加其他动力设备的条件下，通过调各阀门的状态，可实现冷却除湿、冷却加湿、加热除湿和加热加湿功能，适用于全年工况。第二，本专利技术通过改变进入补偿换热器的风量，调节被处理空气的温度，精确控制系统的送风温度；通过调整系统在某一工况下不同模式之间的切换时间，精确控制系统的送风湿度；本专利技术能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于全年工况的热泵空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)、补偿换热器(4)、第一四通换向阀(5)、第二四通换向阀(6)、高压储液罐(7)、第一三通阀(8)、第二三通阀(9)、第三三通阀(10)、第四三通阀(11)、第一热力膨胀阀(12)、第二热力膨胀阀(13)、第一风道(14)、第二风道(15)、第一三通风阀(16)、第二三通风阀(17)、第三三通风阀(18)、第四三通风阀(19)、第五三通风阀(20)、第一风机(21)和第二风机(22)；热泵空调系统中包含1股制冷剂流程以及被处理空气流程和再生空气流程；制冷剂流程侧的连接方式为：所述压缩机(1)的进出口分别与所述第一四通换向阀(5)的两个接口相连，所述第一四通换向阀(5)的另外两个接口分别与所述第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)相连，所述第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)的另外两个接口分别与所述第二四通换向阀(6)的两个接口相连，所述第二四通换向阀(6)的另外两个接口分别与所述高压储液罐(7)的入口和所述第三三通阀(10)的出口相连，所述高压储液罐(7)的出口与所述第一三通阀(8)的入口相连，所述第一三通阀(8)的出口与所述第一热力膨胀阀(12)的入口相连，所述第一三通阀(8)的旁通接口与所述第二三通阀(9)的旁通接口相连，所述第一热力膨胀阀(12)的出口与所述第二三通阀(9)的入口相连，所述第二三通阀(9)的出口与所述补偿换热器(4)的入口相连，所述补偿换热器(4)的出口与所述第四三通阀(11)的入口相连，所述第四三通阀(11)的出口与所述第二热力膨胀阀(13)入口相连，所述第四三通阀(11)的旁通接头与所述第三三通阀(10)的旁通接头相连，所述第二热力膨胀阀(13)的出口与所述第三三通阀(10)的入口相连；被处理空气流程侧的连接方式为：被处理空气在第二风道(15)中通过第二三通风阀(17)后与所述第一除湿换热器(2)的空气侧入口相连，经过所述第一除湿换热器(2)后进入所述第五三通风阀(20)，其中一部分被处理空气进入所述补偿换热器(4)空气侧入口，之后进入所述第二风机(22)，最后送入被调房间，另一部分被处理空气直接进入所述第二风机(22)，最后送入被调房间；再生空气流程侧的连接方式为：再生空气在第一风道(14)中通过第一三通风阀(16)后与所述第二除湿换热器(3)的空气侧入口相连，经过所述第二除湿换热器(3)后进入所述第一风机(21)，最后送入室外空间。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于全年工况的热泵空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)、补偿换热器(4)、第一四通换向阀(5)、第二四通换向阀(6)、高压储液罐(7)、第一三通阀(8)、第二三通阀(9)、第三三通阀(10)、第四三通阀(11)、第一热力膨胀阀(12)、第二热力膨胀阀(13)、第一风道(14)、第二风道(15)、第一三通风阀(16)、第二三通风阀(17)、第三三通风阀(18)、第四三通风阀(19)、第五三通风阀(20)、第一风机(21)和第二风机(22)；热泵空调系统中包含1股制冷剂流程以及被处理空气流程和再生空气流程；制冷剂流程侧的连接方式为：所述压缩机(1)的进出口分别与所述第一四通换向阀(5)的两个接口相连，所述第一四通换向阀(5)的另外两个接口分别与所述第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)相连，所述第一除湿换热器(2)、第二除湿换热器(3)的另外两个接口分别与所述第二四通换向阀(6)的两个接口相连，所述第二四通换向阀(6)的另外两个接口分别与所述高压储液罐(7)的入口和所述第三三通阀(10)的出口相连，所述高压储液罐(7)的出口与所述第一三通阀(8)的入口相连，所述第一三通阀(8)的出口与所述第一热力膨胀阀(12)的入口相连，所述第一三通阀(8)的旁通接口与所述第二三通阀(9)的旁通接口相连，所述第一热力膨胀阀(12)的出口与所述第二三通阀(9)的入口相连，所述第二三通阀(9)的出口与所述补偿换热器(4)的入口相连，所述补偿换热器(4)的出口与所述第四三通阀(11)的入口相连，所述第四三通阀(11)的出口与所述第二热力膨胀阀(13)入口相连，所述第四三通阀(11)的旁通接头与所述第三三通阀(10)的旁通接头相连，所述第二热力膨胀阀(13)的出口与所述第三三通阀(10)的入口相连；被处理空气流程侧的连接方式为：被处理空气在第二风道(15)中通过第二三通风阀(17)后与所述第一除湿换热器(2)的空气侧入口相连，经过所述第一除湿换热器(2)后进入所述第五三通风阀(20)，其中一部分被处理空气进入所述补偿换热器(4)空气侧入口，之后进入所述第二风机(22)，最后送入被调房间，另一部分被处理空气直接进入所述第二风机(22)，最后送入被调房间；再生空气流程侧的连接方式为：再生空气在第一风道(14)中通过第一三通风阀(16)后与所述第二除湿换热器(3)的空气侧入口相连，经过所述第二除湿换热器(3)后进入所述第一风机(21)，最后送入室外空间。2.根据权利要求1所述的一种适用于全年工况的热泵空调系统，其特征在于，所述补偿换热器(4)位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：范誉斌，赵阳，张学军，刘庸，余萌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33