环境控制系统中的回收热交换器技术方案

公开了一种用于对封闭空间(14)内的空气进行热调节的环境控制系统(110)，所述环境控制系统包括：具有压缩机、室内热交换器、膨胀装置和室外热交换器的制冷剂回路(22)。所述系统进一步包括用于将新鲜空气的进气流引导到所述封闭空间(14)的进气流路，其中，所述室内热交换器(32)的热传递区段(414)位于所述进气流路内，以在进入所述封闭空间(14)之前对所述新鲜空气的进气流进行热调节。所述系统进一步包括用于将被热调节的空气的排气流导引导到外部环境(48)的排气流路。提供回收热交换器(432)以在所述进气流路内的在所述室内热交换器(32)的所述热传递区段(414)的上游的位置处在所述排气流和所述进气流之间传递热能。在所述排气流和所述进气流之间传递热能。在所述排气流和所述进气流之间传递热能。

【技术实现步骤摘要】
环境控制系统中的回收热交换器


[0001]本专利技术总体上涉及具有加热和/或冷却模式能力的环境控制系统，例如加热、通风和空气调节(HVAC)系统。特定来说，本专利技术涉及具有改进的能量效率的环境控制系统和方法。

技术介绍

[0002]环境控制系统(例如，HVAC系统)已经被开发来管理封闭空间的环境条件，例如温度。举例来说，HVAC系统通常被用于加热或冷却公共交通车辆(例如，公共汽车或火车)的乘客舱室内的空气。
[0003]环境控制系统通常包括封闭的制冷剂回路，所述封闭的制冷剂回路包括串联连接的压缩机、室内热交换器、膨胀装置和室外热交换器。制冷剂回路通常限定用于制冷剂的流路，所述制冷剂将被用于在内部和室外热交换器之间传递热能，以加热或冷却封闭空间(取决于系统正在加热运行模式中运行还是在冷却运行模式中运行)。
[0004]在加热运行模式中，可以说制冷剂流在压缩机处开始，所述压缩机由原动机驱动以压缩制冷剂来形成过热的制冷剂气体。过热的制冷剂气体然后被输送到室内热交换器，所述室内热交换器与要被加热的封闭空间热连通。封闭空间将比过热的制冷剂气体相对更冷，使得制冷剂内的热能将被传递到封闭空间并且因此加热封闭空间。在加热运行模式期间，室内热交换器可以称为冷凝器或气体冷却器，因为在此时的制冷剂已经要么冷凝成液体要么呈冷却气体的形式(取决于所使用的制冷剂的类型)。然后，制冷剂从室内热交换器被输送到膨胀装置(或一系列用于降低制冷剂压力的装置，包括用于局部制冷剂积聚的膨胀阀和膨胀容器等)。当制冷剂通过膨胀装置时，其在体积上膨胀并且形成处于降低的压力和温度下的部分液体(和部分蒸汽)的混合物。然后，制冷剂通向与独立于封闭空间的外部环境(例如，车辆外部)热连通的室外热交换器。当环境空气在外部热交换器上循环时，制冷剂从环境空气吸收热能并且蒸发。因此，在加热模式中，室外热交换器可以称为蒸发器。为了完成围绕制冷剂回路的加热循环，制冷剂从蒸发器被输送回压缩机。
[0005]在冷却运行模式中，围绕回路的制冷剂流动方向被反向。过热的制冷剂气体从压缩机被引导到室外热交换器。环境空气将比过热的制冷剂气体相对更冷，使得制冷剂内的热能将被传递到环境空气。在这种模式中，室外热交换器可以称为冷凝器或气体冷却器(同样取决于所使用的制冷剂的类型)。然后，制冷剂经由膨胀装置被输送到室内热交换器。在室内热交换器处，与封闭空间的压力和温度相比，制冷剂以降低的压力和温度进入，使得制冷剂从封闭空间吸收热能并且蒸发。因此，在冷却模式中，室内热交换器可以称为蒸发器。为了完成围绕制冷剂回路的冷却循环，制冷剂然后从室内热交换器被输送回到压缩机。
[0006]传统上，环境控制系统通过在封闭空间和室内热交换器之间再循环空气来调节封闭空间内的空气。然而，有时可期望将新鲜空气引入到封闭空间中，例如，同时将一些被热调节的空气排出到外部环境，因为这可以有助于最小化封闭空间内传染病(例如，COVID
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19)的存在。然而，新鲜空气通常处于与封闭空间内的所调节空气不同的温度，并且因此需
要被加热或冷却以满足封闭空间的设定温度条件。为了满足这种额外的加热/冷却需求，系统必须例如通过以更高的速度驱动压缩机更加努力地工作，由此增加其能量消耗和运行成本。必须调节被引入封闭空间中的新鲜空气还增加了封闭空间达到设定温度条件所花费的时间。
[0007]因此，本专利技术尤其寻求改进环境控制系统的加热效率。

技术实现思路

[0008]根据一方面，提供了一种用于对封闭空间内的空气进行热调节的环境控制系统。所述系统包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路包括压缩机、室内热交换器、膨胀装置和室外热交换器；进气流路，所述进气流路具有用于接收新鲜空气的进气流的第一入口和用于将所述进气流排放到所述封闭空间的出口，其中，所述室内热交换器的热传递区段位于所述进气流路内，以在进入所述封闭空间之前对所述进气流进行热调节；排气流路，所述排气流路具有用于接收来自所述封闭空间的被热调节的空气的排气流的入口和用于将所述排气流排放到外部环境的出口；以及回收热交换器，所述回收热交换器位于所述进气流路和所述排气流路之间，其中，所述回收热交换器用于在所述进气流路内沿着进气流方向在所述室内热交换器的所述热传递区段的上游的位置处在所述排气流和所述进气流之间传递热能。
[0009]所述回收热交换器可以包括：第一流体通道，所述第一流体通道在所述室内热交换器的所述热传递区段的上游的位置处形成所述进气流路的一部分；和第二流体通道，所述第二流体通道形成所述排气流路的一部分；其中，所述第一流体通道和所述第二流体通道彼此热连通。
[0010]所述回收热交换器可以是板式热交换器。
[0011]所述室外热交换器的热传递区段可以位于所述排气流路中并且在所述回收热交换器的下游的位置处。
[0012]所述进气流路可以具有第二入口，所述第二入口用于在沿着所述进气流方向在所述回收热交换器的下游并且在所述室内热交换器的所述热传递区段的上游的位置处接收来自所述封闭空间的被热调节的空气。
[0013]所述环境控制系统可以进一步包括控制器，所述控制器被配置成根据第一流动配置来操作一个或多个阀或风门(damper)，在所述第一流动配置中，所述一个或多个阀或风门同时：允许被热调节的空气的排气流通过所述排气流路；允许新鲜空气的进气流通过所述进气流路；并且防止来自所述封闭空间的被热调节的空气进入所述进气流路。
[0014]所述环境控制系统可以进一步包括控制器(例如，上文提到的相同控制器)，所述控制器被配置成根据第二流动配置来操作一个或多个阀或风门，在所述第二流动配置中，所述一个或多个阀或风门同时：允许被热调节的空气的排气流通过所述排气流路；允许新鲜空气的进气流通过所述进气流路；并且允许来自所述封闭空间的被热调节的空气的进气流通过所述进气流路。
[0015]根据另一方面，提供了一种包括如在任何前述陈述中定义的环境控制系统的车辆。所述环境控制系统可以进一步包括一个或多个或所有如下文描述中所描述的系统的特征。
[0016]所述封闭空间可以是车辆的乘客舱室，并且所述外部环境可以是所述车辆的外部。所述车辆可以是公共交通车辆。
[0017]将了解，所述封闭空间可以仅部分地封闭。举例来说，在所述封闭空间是车辆的乘客舱室的情况下，所述乘客舱室不一定是气密的，并且可以具有可以由所述乘客打开和关闭的窗户或门。
[0018]根据另一方面，提供了一种使用如前述陈述中任一项所定义的环境控制系统对封闭空间进行热调节的方法。所述方法可以包括：引导新鲜空气的进气流穿过进气流路；运行制冷剂回路以促使室内热交换器在所述进气流通过所述室内热交换器的热传递区段时对所述进气流进行热调节；以及引导被热调节的空气的排气流穿过排气流路，使得所述进气流和所述排气流经由回收热交换器交换热能，以在所述室内热交换器的所述热传递区段之前对所述进气流进行预调节。
[0019]所述进气流路可以具有第二入口，所述第二入口用于在沿着所述进气流方向在所述回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于对封闭空间(14)内的空气进行热调节的环境控制系统(110)，包括：制冷剂回路(20)，所述制冷剂回路包括压缩机(30)、室内热交换器(32)、膨胀装置(34)和室外热交换器(36)；进气流路(42)，所述进气流路具有用于接收新鲜空气的进气流的第一入口(46)和用于将所述进气流排放到所述封闭空间(14)的出口(412)，其中，所述室内热交换器(32)的热传递区段(414)位于所述进气流路(42)内，以在所述进气流进入所述封闭空间(14)之前对所述进气流进行热调节；排气流路(44、432)，所述排气流路具有用于接收来自所述封闭空间(14)的被热调节的空气的排气流的入口(428)和用于将所述排气流排放到外部环境(14)的出口(422)；和回收热交换器(432)，所述回收热交换器处于所述进气流路和所述排气流路之间，其中，所述回收热交换器(432)用于在所述进气流路(42)内的沿着进气流方向位于所述室内热交换器(32)的所述热传递区段(414)的上游的位置处、在所述排气流和所述进气流之间传递热能。2.根据权利要求1所述的环境控制系统(110)，其中，所述回收热交换器(432)包括：第一流体通道(434)，所述第一流体通道形成所述进气流路的位于所述室内热交换器(32)的所述热传递区段(414)的上游的位置处的一部分；和第二流体通道(436)，所述第二流体通道形成所述排气流路的一部分；其中，所述第一流体通道(434)和所述第二流体通道(436)彼此热连通。3.根据权利要求2所述的环境控制系统(110)，其中，所述回收热交换器是板式热交换器。4.根据权利要求1、2或3所述的环境控制系统(110)，其中，所述室外热交换器的热传递区段位于所述排气流路中并且位于在所述回收热交换器的下游的位置处。5.根据任一前述权利要求所述的环境控制系统(110)，其中：所述进气流路具有第二入口，所述第二入口用于在沿着所述进气流方向位于所述回收热交换器的下游并且位于所述室内热交换器的所述热传递区段的上游的位置处接收来自所述封闭空间的被热调节的空气。6.根据权利要求5所述的环境控制系统(110)，其中，所述环境控制系统进一步包括控制器，所述控制器被配置成根据第一流动配置来操作一个或多个阀或风门，在所述第一流动配置中，所述一个或多个阀或风门同时：允许被热调节的空气的排气流通过所述排气流路；允许新鲜空气的进气流通过所述进气流路；并且防止来自所述封闭空间的被热调节的空气进入所述进气流路。7.根据权利要求5或6所述的环境控制系统(110)，其中，所述环境控制系统进一步包括控制器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：迭哥，
申请(专利权)人：冷王公司，
类型：发明
国别省市：