温湿度控制和热量利用的空调系统技术方案

本发明专利技术提供了一种温湿度控制和热量利用的空调系统，该系统在冷却模式下运行，从建筑物排热，该系统包括:一种具有封闭制冷剂回路的冷却器，其主要部件包括压缩机、空气制冷剂热交换器、液体制冷剂热交换器和制冷剂管，其中来自压缩机排放的热蒸汽制冷剂行进到用作冷凝器的空气制冷剂热交换器，用环境空气冷却和液化制冷剂，然后液体制冷剂流到第一膨胀装置，在那里膨胀，然后蒸汽和液体的混合物制冷剂流向作为蒸发器工作的液体制冷剂热交换器。本发明专利技术利用节能、便宜、可靠、通用和便于维护的冷却器消除了上述缺点，提出的系统能够对供应空气进行深度除湿，并对该空气温度进行综合控制，并且非常有效地利用由冷却器冷凝器产生的热量。

【技术实现步骤摘要】
温湿度控制和热量利用的空调系统
本专利技术涉及控制住宅、商业和工业建筑物和结构内部空气的温度和湿度的空调系统，主要是一种温湿度控制和热量利用的空调系统。
技术介绍
在加热模式下，热量通过作为热泵运行的空调系统或通过替代热源(例如气体、电、太阳能等)传递到建筑物。加热器。在冷却模式下，系统吸收来自“室内空气”的热量并将该热量传递给周围环境。空调系统在许多建筑中，特别是多层建筑、商业建筑、医院、学校、超市等。包括供应─通风、液体回路和制冷回路。用作二次制冷剂的液体(主要是水或盐水)在建筑物中循环，从而在加热模式下为风扇盘管热交换器提供来自加热液体的热或在冷却模式下来自冷却液体的冷。反过来，风扇盘管热交换器热或冷空气流过它们，从而使建筑物的不同部分变暖或变冷。在替代设计中，冷却器可提供热的或冷的液体到其它设备，例如局部空调或热泵，其中加热液体在加热模式下将热量传递到蒸发器中的制冷剂，或者冷却液体在冷却模式下从冷凝器中的制冷剂吸收热量。大多数建筑空调和冷水机组都是按照Rankin制冷循环运行的。而调节建筑物中空气的大多数系统在加热和冷却模式中运行，本专利技术主要涉及冷却模式。在冷却模式下，空气在通过蒸发器或风机盘管热交换器的冷表面时被冷却和除湿。在大多数空调中，系统运行时间是唯一由湿度设定或温度设定驱动的受控参数。因此，湿度和温度从不相互独立地控制。空调运行时，在室内空气湿度和温度的任何组合下，专用于降温的冷却能力百分比与用于湿气冷凝的冷却能力百分比之间存在相对刚性的相关性。室外热量主要通过墙壁、屋顶和窗户来加热建筑物，而湿气则来自室外空气。因此，室内湿度在以下情况下主要取决于外部空气流入温度设定是固定的。在单户住宅建筑中，由于漏水、裂缝、开门等原因造成的空气交换率。在0.5-2.0体积/小时之间。然而，在具有供排气通风换气率的建筑物中，空气交换率从最小4到高达。在炎热潮湿的天气里，室外空气大量渗入建筑物，空气流入可能显著增加室内空气相对湿度超过60％的推荐限值，有时甚至超过70％。这种室内环境的居民感到不适；此外，高湿度可能会增加空气管道和墙壁上的霉菌的水分容纳量。为了降低湿度，室内温度一般设置在舒适水平以下以强制空调系统运行时间更长，在湿气冷凝过程中消耗的冷却能力百分比更高。在这种情况下，除了降低居民舒适度之外，空调系统在从安装在房间中的热交换器排放大量冷凝的湿气方面经历了能耗的增加和潜在的额外困难。因此，开发一个独立于温度的室内空气湿度控制系统，对于空调系统的设计者来说是一项重要的任务，特别是具有供排气通风的系统。空调或冷却器操作的另一方面是热利用，例如加热或至少预热用于技术或家用消耗的水和/或用于空调系统本身中的热利用，以将过冷空气再加热至舒适水平。大多数现有系统中的湿度和温度控制仅在调节空间中，其中风扇或鼓风机从与新鲜供应空气以不同比例混合的返回空气的入口源接收未调节或部分调节的空气，以产生新鲜空气和返回空气的混合气流，以输送到一个或多个冷却盘管。这种调节大中型建筑物空气的方法有几个缺点:a)当热的、潮湿的空气流过很长时间时，特别是在多层建筑物中，与热的室外空气相比，管道湿气凝结在相对较冷的表面上，而管道反过来导致霉菌、霉菌和其它生物生长的危险增加。b)调节空间中冷却盘管上的冷凝水的量需要频繁地维修排水管，特别是在湿热气候中，其中藻类和霉菌可能阻塞冷却盘管排水管。c)当室外温度较低，但相对湿度较高(中国和许多亚洲国家经常观察到的情况)时，热量通量不大透过墙壁和窗户，额外的湿度伴随着新鲜空气。为了减少室内空气相对湿度，冷却盘管保持在工作模式。这增加了能耗和过冷的空调空气。有几种监测和降低供应气流湿度以控制室内空气湿度的方法。在具有单个空调的小型建筑物中，一些设计者在供应气流中放置蒸发盘管。这种方法有优点和缺点。但是，创建几个独立的区域空调参数的控制对于具有多个房间和居民不同舒适度要求的大中型建筑来说是必不可少的。控制这样的建筑物的湿度中，除了主空调或冷却器之外，定制空调安装在建筑物中，其蒸发器设置在供应空气管道内，具体地用于冷却和除湿进入的空气。这种系统的问题包括额外设备的额外安装和维护费用。此外，在冷水机组关闭或停机后，将送风温度提高到舒适水平，除湿太冷，还使用额外的气体或电加热元件。这增加了运营开支。为了降低功耗，一些系统使用来自离开空调的热空气的热量，或者使用空气-空气热交换器，或者将供应空气与离开冷凝器的热空气的一部分混合。与具有气体或电加热器的系统相比，但是，除了上述额外的安装和维护费用之外，这种系统还有几个其他缺点，包括:a)将制冷剂蒸发盘管定位在空气管道内通常需要较长的制冷剂连通，这又增加了能量损失、降低了可靠性并使维护复杂化。b)用于再加热过冷却空气的空气-空气热交换器需要专用管道和鼓风机，以利用冷凝器后的部分热空气，并将其以空气供应流的形式带到热交换器用于传热或与过冷却的供应空气混合；c)具有若干技术楼层用于供应空气管道的高层建筑需要若干空调或若干蒸发器，蒸发器具有较长的制冷剂管线和空气对空气热交换器或混合器。近年来，具有液体干燥剂回路的空调由于其高除湿能力而变得流行。授予Lennox工业的RobertUselton专利US946815提供了一种具有制冷剂和干燥剂回路的空调。在制冷剂回路中，制冷剂在蒸发器上游分成两股流。第一制冷剂，通过第一蒸发盘管进入吸收器，并在吸收器中蒸发吸收空气中水蒸汽的冷却液干燥剂。液体干燥剂位于吸收器壳体内，其周边具有框架，侧面具有可透过蒸汽和抗液体的膜。第二制冷剂流在房间内循环的蒸发器冷却空气中蒸发。蒸发器中冷却的空气到达吸气机吸收水蒸气，然后干燥冷却空气流回房间的吸收器。液体泵将具有吸收的水分的干燥剂移动到解吸器。在第一蒸发盘管中蒸发的蒸汽制冷剂和来自蒸发器的蒸汽制冷剂合并成一条通向压缩机吸入口的管线。压缩机中压缩的热制冷剂蒸汽流向排放管线，在此它分成两个分支:第一分支将制冷剂输送到位于解吸器中且解吸器下游的解吸器冷凝盘管与第二分支汇合，然后来自两个分支的制冷剂流到冷凝器。在解吸器中，由吸收器中的液体干燥剂吸收的水分从干燥剂蒸发，同时干燥剂被从解吸器冷凝盘管接收的热量加热。在冷凝器中，制冷剂被冷凝，将热量排到流经冷凝器的环境空气中。在冷凝器中加热的空气在解吸器周围流动，同时收集穿过解吸器膜的水蒸气并将水蒸气输送到环境中。在专利US9469445中描述的设计没有由于使用额外的空调，特别是用于除湿而引起的许多问题。然而，这种设计具有几个缺点。首先，它既复杂又昂贵。其次，膜可能具有亲油性，从而导致膜表面严重结垢。第三，膜需要维护，至少灰尘清洁。第四，虽然该设计适用于面积和房间数量有限的小型建筑物，但是它不适用于大型多层建筑物，因为这些建筑物经常需要多个供应和排气管道。因此，将用于吸收水分和从干燥剂中解吸水分的制冷剂盘管输送到干燥剂中是极其复杂的。空气湿度控制也存在问题。在春季或秋季，甚至在干燥的夏季，应减少水分去除量。一种解决方案是降低干燥剂泵的速度；然而，在这种情况下，干燥剂冷凝盘管的热量吸收也下降，导致冷凝液体制冷剂的量减少，虽然蒸发器中的液体制冷剂也有所减少，但冷凝制冷剂的减少仍会引发液体制冷剂量的不平衡，进而导致冷却能力的损失和/或运行效率的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：该系统在冷却模式下运行，从建筑物排热，该系统包括:一种具有封闭制冷剂回路的冷却器，其主要部件包括压缩机、空气制冷剂热交换器、液体制冷剂热交换器和制冷剂管，其中来自压缩机排放的热蒸汽制冷剂行进到用作冷凝器的空气制冷剂热交换器，用环境空气冷却和液化制冷剂，然后液体制冷剂流到第一膨胀装置，在那里膨胀，然后蒸汽和液体的混合物制冷剂流向作为蒸发器工作的液体制冷剂热交换器，蒸发液体制冷剂，同时吸收来自水或盐水中的至少一种的二次制冷剂的热量并冷却二次制冷剂，并通过压缩机吸力将制冷剂蒸汽返回压缩机；建筑物通风系统，以在包括供应空气的冷却模式下为建筑物内部空间提供预处理的新鲜空气管道、风扇或鼓风机、用于进气的装置、专用于冷却和除湿新鲜供应空气的第一供应空气热交换器以及从所述第一供气热交换器排出冷凝物的装置；用于调节建筑物内部空间中的空气的装置；闭合回路装置，用于将冷的二次制冷剂循环并输送到两者:第一供应空气热交换器和用于调节建筑物内部空间的装置；温度和湿度传感器的控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：该系统在冷却模式下运行，从建筑物排热，该系统包括:一种具有封闭制冷剂回路的冷却器，其主要部件包括压缩机、空气制冷剂热交换器、液体制冷剂热交换器和制冷剂管，其中来自压缩机排放的热蒸汽制冷剂行进到用作冷凝器的空气制冷剂热交换器，用环境空气冷却和液化制冷剂，然后液体制冷剂流到第一膨胀装置，在那里膨胀，然后蒸汽和液体的混合物制冷剂流向作为蒸发器工作的液体制冷剂热交换器，蒸发液体制冷剂，同时吸收来自水或盐水中的至少一种的二次制冷剂的热量并冷却二次制冷剂，并通过压缩机吸力将制冷剂蒸汽返回压缩机；建筑物通风系统，以在包括供应空气的冷却模式下为建筑物内部空间提供预处理的新鲜空气管道、风扇或鼓风机、用于进气的装置、专用于冷却和除湿新鲜供应空气的第一供应空气热交换器以及从所述第一供气热交换器排出冷凝物的装置；用于调节建筑物内部空间中的空气的装置；闭合回路装置，用于将冷的二次制冷剂循环并输送到两者:第一供应空气热交换器和用于调节建筑物内部空间的装置；温度和湿度传感器的控制系统。2.根据权利要求1所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述冷却器以冷却和加热模式运行，以分别冷却和加热所述建筑物内的空间，并且其中，所述冷却器配备有换向阀，其将在加热模式下的压缩机排放物与在所述加热模式下操作的液体制冷剂热交换器连接为冷凝器，从而冷却和冷凝热蒸汽制冷剂并将热量排出到次级制冷剂，从而加热所述次级制冷剂，并且连接压缩机吸入空气制冷剂热交换器，该热交换器用作从周围环境吸收热量的蒸发器。3.根据权利要求1所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述建筑物通风系统包括排气管道、排气风扇或鼓风机、用与排气和供气气流发生热交换的换热器并位于第一供应气流热交换器的上游，以在冷却模式下冷却新鲜供应空气，将热量排出到冷却的排气，并在加热模式下加热供应空气，从加热的排气中吸收热量。4.根据权利要求3所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述建筑物通风系统包括位于供应气流中的加湿装置，以在其加热模式下预处理新鲜供应空气，增加所述新鲜供应空气的湿度。5.根据权利要求1所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述建筑物通风系统，包括第二供应空气加热器，在第一供应空气热交换器下游的交换器，以进一步预处理除湿后使其升温的新鲜供应空气；并且冷却器包括节能器，该节能器具有与利用来自所述制冷剂的热量的制冷剂成传热关系的水或盐水；和热液体回路用于循环和输送在节能器中加热的水或盐水的装置，用于在建筑物内调节空间的装置或第二供应空气热交换器中的至少一个之后再加热冷空气。6.根据权利要求5所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述节能器位于压缩机下游和空气制冷剂热交换器上游，使得空气制冷剂热交换器上游的热制冷剂蒸汽部分冷凝或减温中的至少一种。7.根据权利要求5所述的温湿度控制和热量利用的空调系统，其特征在于：所述节能器位于所述空气制冷剂热交换器的下游第一膨胀装置，在冷却模式下作为过冷器工作，以在空气制冷剂热交换器之后过冷液体制冷剂，并利用从制冷剂吸收的热量来加热水或盐水。8.一种在冷却模式下利用热量调节空气的方法，其特征在于：包括以下步骤:(1)、压缩机中制冷剂蒸汽的压缩；(2)、在第一冷凝器中对制冷剂蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵国新，亚历山大拉法洛维奇，弗拉基米尔布吕金，达尼尔诉戈卢贝夫案，戈卢别夫丹尼尔弗拉基米洛维奇，
申请(专利权)人：杭州微光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33