发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种具有制冷、制热、除湿+无热回收、除湿+部分热回收、除湿+全热回收五种工作模式,在提升热回收效率的同时能够降低空气流通通道阻力的热泵新风系统,以及该热泵新风系统的控制方法。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种热泵新风系统,其特征在于,包括:外壳以及设置在外壳内的热泵系统、室外新风引入系统、室内空气排出系统和控制系统,其中,
前述外壳被带有第三风阀的中间隔板分隔出室外新风流通通道和室内空气排风通道,室外新风流通通道对称的两端分别设置有室外新风引入口、新风出口,室内空气排风通道对称的两端分别设置有室外出风口、室内排风口;
前述室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内,室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内,热泵系统的压缩机、四通阀和部分换热器设置在室内空气排风通道内,并且位于室内空气排出系统的第二风机与室外出风口之间,热泵系统的另外一部分换热器设置在室外新风流通通道内,并且位于室外新风引入系统的第一风机与室外新风引入口之间;
前述控制系统通过采集和处理室外新风引入口处的温度数据和室内排风口处的湿度数据、CO2浓度数据对中间隔板上的第三风阀、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统进行控制。
前述的热泵新风系统,其特征在于,前述热泵系统包括:压缩机、四通阀、电磁阀、换热器、节流阀、若干连接管和回气管,其中,四通阀的d口通过连接管与压缩机连接,s口通过回气管与压缩机连接,c口与一根连接管连接,该根连接管在末端分成两个支路,每个支路上都依次设置有电磁阀、换热器和节流阀,第一个支路设置在室内空气排风通道中,第二个支路的电磁阀设置在室内空气排风通道中、换热器和节流阀设置在室外新风流通通道中,两个支路汇合后与位于第二个支路换热器上游的第三个换热器连接,第三个换热器通过连接管与四通阀的e口连接。
前述的热泵新风系统,其特征在于,前述室外新风引入系统包括:第一风阀、第一过滤网、第一风机和净化组合单元,其中,第一风阀和第一过滤网设置在室外新风引入口处,并且第一过滤网位于里侧,第一风机和净化组合单元设置在新风出口处,并且第一风机位于里侧。
前述的热泵新风系统,其特征在于,前述室内空气排出系统包括:第二风阀、第二风机和第二过滤网,其中,第二风阀设置在室外出风口处,第二风机和第二过滤网设置在室内排风口处,并且第二风机位于里侧。
前述的热泵新风系统,其特征在于,前述控制系统包括:控制器、温度传感器、CO2传感器和湿度传感器,其中,温度传感器设置在室外新风引入口处,CO2传感器和湿度传感器设置在室内排风口处,温度传感器、CO2传感器和湿度传感器均与控制器信号连接。
前述的热泵新风系统,其特征在于,前述控制器布置在室内空气排风通道内。
前述的热泵新风系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
Step1:开机;
Step2:通过室内排风口处的湿度传感器检测室内相对湿度RH_Test,如果RH_Test>RH_Set,则转Step10;如果RH_Test≤RH_Set,则转Step3;
Step3:通过室内排风口处的CO2传感器检测室内CO2的浓度CO2_Test,如果CO2_Test>CO2_Set,则转Step5;如果CO2_Test≤CO2_Set,则转Step4;
Step4:热泵系统不工作,整个热泵新风系统工作在内循环空气净化模式,之后转Step9;
Step5:通过室外新风引入口处的温度传感器检测室外新风温度Tfa_Test,如果Tfa_Test>Tfa_SetH,则转Step6;如果Tfa_SetL<Tfa_Test≤Tfa_SetH,则转Step7;如果Tfa_Test≤Tfa_SetL,则转Step8;
Step6:热泵系统按照新风侧制冷模式工作,之后转Step9;
Step7:热泵系统不工作,整个热泵新风系统工作在纯新风模式,之后转Step9;
Step8:热泵系统按照新风侧制热模式工作,之后转Step9;
Step9:控制系统的控制器接收热泵新风系统的开停机指令,如果没有接到停机指令,则转Step2;如果接到停机指令,则热泵新风系统停机;
Step10:通过室内排风口处的CO2传感器检测室内CO2的浓度CO2_Test,如果CO2_Test>CO2_Set,则转Step12;如果CO2_Test≤CO2_Set,则转Step11;
Step11:热泵系统按照新风侧内循环除湿模式工作,之后转Step9;
Step12:通过室外新风引入口处的温度传感器检测室外新风温度Tfa_Test,如果Tfa_Test>Tfa_SetH,则转Step13;如果Tfa_SetL<Tfa_Test≤Tfa_SetH,则转Step14;如果Tfa_Test≤Tfa_SetL,则转Step15;
Step13:热泵系统按照新风侧除湿模式工作,之后转Step9;
Step14:热泵系统按照新风侧除湿+部分热回收模式工作,之后转Step9;
Step15:热泵系统按照新风侧除湿+全热回收模式工作,之后转Step9。
本发明的有益之处在于:
(1)本发明的热泵新风系统,利用热泵原理实现除湿和热回收,热泵系统的不同部件布置在室外新风流通通道和室内空气排风通道,在控制系统的控制下,热泵系统可以按照制冷、制热、除湿+无热回收、除湿+部分热回收、除湿+全热回收这五种模式工作,实现全年的热回收以及高湿度条件下对新风的除湿处理,给室内提供洁净、满足湿度要求的新风;
(2)本发明的热泵新风系统,热泵系统换热器的风阻远远小于热回收滤芯的风阻,而且换热效率远远高于热回收滤芯,所以在提升热回收效率的同时降低了空气流通通道阻力;
(3)本发明的热泵新风系统的控制方法,容易实施。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
第一部分:本发明的热泵新风系统的组成
参照图1,本发明的热泵新风系统包括:外壳401以及设置在外壳401内的热泵系统、室外新风引入系统、室内空气排出系统和控制系统。
1、外壳
参照图1,外壳401的内部设置有中间隔板402,中间隔板402上设置有第三风阀403,外壳401被带有第三风阀403的中间隔板402分隔出室外新风流通通道和室内空气排风通道。
室外新风流通通道对称的两端分别设置有室外新风引入口404、新风出口405。
室内空气排风通道对称的两端分别设置有室外出风口406、室内排风口407。
2、室外新风引入系统
室外新风引入系统设置在室外新风流通通道内。
参照图1,室外新风引入系统包括:第一风阀201、第一过滤网202、第一风机203和净化组合单元204。
第一风阀201和第一过滤网202设置在室外新风引入口404处,并且第一过滤网202位于里侧。
第一风机203和净化组合单元204设置在新风出口405处,并且第一风机203位于里侧。
3、室内空气排出系统
室内空气排出系统设置在室内空气排风通道内。
参照图1,室内空气排出系统包括:第二风阀301、第二风机302和第二过滤网303。
第二风阀301设置在室外出风口406处。
第二风机302和第二过滤网303设置在室内排风口407处,并且第二风机302位于里侧。
第一风阀201、第二风阀301、第三风阀403配合第一风机203、第二风机302的不同开停控制,可以实现内循环和外循环两种空气处理模式。
4、热泵系统
热泵系统一部分设置在室内空气排风通道内,另外一部分设置在室外新风流通通道内。
参照图1,热泵系统包括:压缩机101、四通阀102、电磁阀111、电磁阀121、换热器113、换热器123、换热器131、节流阀114、节流阀125、回气管133和若干连接管(连接管103、连接管110、连接管112、连接管115、连接管120、连接管122、连接管124、连接管126、连接管130、连接管132)。
压缩机101和四通阀102设置在室内空气排风通道内,四通阀102的d口通过连接管与压缩机101连接,s口通过回气管133与压缩机101连接,c口与连接管103连接,该根连接管103在末端分成两个支路,第一个支路上依次设置有电磁阀111、换热器113和节流阀114,第二个支路上依次设置有电磁阀121、换热器123和节流阀125,其中,第一个支路设置在室内空气排风通道中,压缩机101、四通阀102和该支路位于室内空气排出系统的第二风机302与室外出风口406之间;第二个支路的电磁阀121设置在室内空气排风通道中,换热器123和节流阀125设置在室外新风流通通道中,换热器123和节流阀125位于室外新风引入系统的第一风机203与室外新风引入口404之间。两个支路汇合后与第三个换热器131连接,根据空气流向,第三个换热器131位于第二个支路换热器123的上游,最后第三个换热器131通过连接管132与四通阀102的e口连接。
5、控制系统
控制系统通过采集和处理室外新风引入口404处的温度数据和室内排风口407处的湿度数据、CO2浓度数据对中间隔板402上的第三风阀403、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统进行控制。
参照图1,控制系统包括:控制器501、温度传感器502、CO2传感器503和湿度传感器504。
温度传感器502设置在室外新风引入口404处,CO2传感器503和湿度传感器504设置在室内排风口407处,三个传感器均与控制器501信号连接。
控制器501布置在室内空气排风通道内,其与第三风阀403、热泵系统、室外新风引入系统和室内空气排出系统信号连接,对它们的工作进行控制。
按照室外新风引入系统中空气处理内容的不同,热泵系统的工作可以分为:制冷模式;制热模式;除湿+无热回收模式;除湿+部分热回收模式;除湿+全热回收模式。
当设置在室内排风口407处的CO2传感器503和湿度传感器504检测到室内CO2浓度较高、湿度较低时,说明室内需要引入新风:
(1)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度较高,新风需要进行降温处理,热泵系统工作在制冷模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的c口流向电磁阀111、换热器113,经节流阀114节流后的制冷剂经连接管115、连接管130流入换热器131进行蒸发,降低新风的温度,升温后的制冷剂从连接管132、回气管133回到压缩机101。在制冷模式下,电磁阀121关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301打开。
(2)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度较低,新风需要进行升温处理,热泵系统工作在制热模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的e口通过连接管132流向换热器131,经连接管130、连接管115流向节流阀114,经节流阀114节流后进入换热器113进行蒸发,蒸发降温后的制冷剂经过电磁阀111、连接管110、连接管103流向四通阀102并经回气管133回到压缩机101。在制热模式下,电磁阀121关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301打开。
(3)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度适中,新风不需要进行升降温处理,热泵系统不工作,在本工作模式下,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301打开。
当设置在室内排风口407处的CO2传感器503和湿度传感器504检测到室内CO2浓度较低、湿度较高时,说明室内可以不引入新风,这时热泵系统工作在除湿+全热回收模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的c口流向电磁阀121、换热器123,经节流阀125节流后的制冷剂经连接管126、连接管130流入换热器131进行蒸发,对新风进行除湿处理,升温后的制冷剂从连接管132、回气管133回到压缩机101。在除湿模式下,电磁阀111关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301关闭,中间隔板402上的第三风阀403开启,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,新风经换热器131降温除湿后,流向换热器123进行升温加热,热泵系统按照除湿+全热回收模式工作,整个热泵新风系统按照内循环空气净化模式工作。
当设置在室内排风口407处的CO2传感器503和湿度传感器504检测到室内CO2浓度较高、湿度较高时,说明室内需要引入新风:
(1)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度较高,新风需要进行降温除湿处理,热泵系统工作在除湿模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的c口流向电磁阀111、换热器113,经节流阀114节流后的制冷剂经连接管115、连接管130流入换热器131进行蒸发,降低新风的温度和湿度,升温后的制冷剂从连接管132、回气管133回到压缩机101。在除湿模式下,电磁阀121关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301打开,热泵系统工作在除湿+无热回收模式,整个热泵新风系统按照外循环双向流模式工作。
(2)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度较低,新风需要进行除湿处理,并且除湿后的空气需要进行升温热泵系统工作在除湿模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的c口流向电磁阀121、换热器123,经节流阀125节流后的制冷剂经连接管126、连接管130流入换热器131进行蒸发,对新风进行除湿处理,升温后的制冷剂从连接管132、回气管133回到压缩机101。在除湿工作模式下,电磁阀111关闭,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301关闭,中间隔板402上的第三风阀403开启,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,新风经换热器131降温除湿后流向换热器123进行升温加热,热泵系统工作在除湿+全热回收模式,整个热泵新风系统按照外循环双向流模式工作。
(3)如果设置在室外新风引入口404处的温度传感器502检测到温度适中,新风需要进行除湿,并对除湿后的新风适当升温热泵系统工作在除湿模式,即经压缩机101压缩后的高温高压制冷剂气体经四通阀102的c口经连接管103后分成两路,一路流向电磁阀121、换热器123,经节流阀125;另一路流向电磁阀111、换热器113,经节流阀114;通过节流阀125和节流阀114后的制冷剂分别经连接管126和连接管115汇总到连接管130,并流入换热器131进行蒸发,对新风进行除湿处理,升温后的制冷剂从连接管132、回气管133回到压缩机101。在本工作模式下,电磁阀111和电磁阀121打开,室外新风引入系统的第一风阀201和室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,新风经换热器131降温除湿后流向换热器123进行升温加热,热泵系统工作在除湿+部分热回收模式,整个热泵新风系统按照外循环双向流模式工作。
可见,通过控制系统控制热泵系统在不同的工作模式下工作,可以实现除湿、热回收等功能。
在外循环双向流工作模式下,如果室外环境温度较低,通过热泵系统可以把室内排风的热量在制冷剂作用下传递给新风,实现高效热回收,系统风阻小。由于室内温度相对较高,所以热泵系统工作效率也较高。
在外循环双向流工作模式下,如果室外环境温度较高,通过热泵系统可以对室外高温新风进行降温处理。由于室内温度相对室外温度较低,所以热泵系统可以实现较好的冷凝,保证在新风侧的制冷效果,保证输送到室内的新风在较低的温度水平,维持室内的舒适环境,实现对室内排风冷量的回收。
第二部分:本发明的热泵新风系统的控制方法
参照图1和图2,本发明的热泵新风系统的控制方法具体如下:
Step1:开机。
Step2:通过室内排风口407处的湿度传感器504检测室内相对湿度RH_Test,如果RH_Test>RH_Set,则转Step10;如果RH_Test≤RH_Set,则转Step3。
RH_Set为室内相对舒适湿度,一般取值为60%~70%。
Step3:通过室内排风口407处的CO2传感器503检测室内CO2的浓度CO2_Test,如果CO2_Test>CO2_Set,则转Step5;如果CO2_Test≤CO2_Set,则转Step4。
CO2_Set为室内相对舒适的CO2浓度,一般取值为1000ppm。
Step4:热泵系统不工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301关闭,中间隔板402上的第三风阀403开启,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,整个热泵新风系统工作在内循环空气净化模式,之后转Step9。
Step5:通过室外新风引入口404处的温度传感器502检测室外新风温度Tfa_Test,如果Tfa_Test>Tfa_SetH,则转Step6;如果Tfa_SetL<Tfa_Test≤Tfa_SetH,则转Step7;如果Tfa_Test≤Tfa_SetL,则转Step8。
Tfa_SetH为室外新风温度最高设定值,一般取值为24~28℃。
Tfa_SetL为室外新风温度最低设定值,一般取值为14~18℃。
Step6:热泵系统按照新风侧制冷模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,之后转Step9。
Step7:热泵系统不工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启,之后转Step9。
Step8:热泵系统按照新风侧制热模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启,之后转Step9。
Step9:控制系统的控制器501接收热泵新风系统的开停机指令,如果没有接到停机指令,则转Step2;如果接到停机指令,则热泵新风系统停机。
Step10:通过室内排风口407处的CO2传感器503检测室内CO2的浓度CO2_Test,如果CO2_Test>CO2_Set,则转Step12;如果CO2_Test≤CO2_Set,则转Step11。
Step11:热泵系统按照新风侧内循环除湿模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301关闭,中间隔板402上的第三风阀403开启,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,室内空气按照内循环进行工作,经换热器131除湿后的空气经换热器123加热升温,之后转Step9。
Step12:通过室外新风引入口404处的温度传感器502检测室外新风温度Tfa_Test,如果Tfa_Test>Tfa_SetH,则转Step13;如果Tfa_SetL<Tfa_Test≤Tfa_SetH,则转Step14;如果Tfa_Test≤Tfa_SetL,则转Step15。
Step13:热泵系统按照新风侧除湿+无热回收模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,经换热器131除湿降温后的新风经净化后输送到室内,除湿产生的热量通过在室内空气排风通道的换热器113带到室外,之后转Step9。
Step14:热泵系统按照新风侧除湿+部分热回收模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,经换热器131除湿降温后的新风经换热器123加热吸收并经净化后输送到室内,除湿产生的部分热量通过在室内空气排风通道的换热器113带到室外,另一部分热量经过换热器123传递给输送到室内的新风,之后转Step9。
Step15:热泵系统按照新风侧除湿+全热回收模式工作,室外新风引入系统的第一风阀201、室内空气排出系统的第二风阀301打开,中间隔板402上的第三风阀403关闭,室外新风引入系统的第一风机203和室内空气排出系统的第二风机302开启工作,经换热器131除湿降温后的新风经换热器123加热吸收并经净化后输送到室内,除湿产生的热量经过换热器123传递给输送到室内的新风,之后转Step9。
需要说明的是,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。