CN201096388Y - 一种多功能空调装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能空调装置，集热泵空调冷凝热回收技术和含混合除湿剂多孔吸湿转轮于一体。由热泵空调制冷剂循环和地板辐射水循环形成室内空气的温度控制部分。通过在热泵制冷剂循环冷凝器前增设一台换热器作为风冷凝器，对室外空气加热用于除湿剂再生，在蒸发器后增设一台换热器作为预冷器，用于室外空气预冷后除湿。增设一台含混合除湿剂的除湿转轮，通过风管连通。除湿和再生循环构成湿度控制部分。温度控制部分和湿度控制部分相互配合，也可独立控制，实现热泵空调的一机两用。

Description

一种多功能空调装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于居住建筑等使用面积有限，除湿量不大的场合空气温湿度调节的多功能空调装置，尤其能利用热泵冷凝热进行混合除湿剂再生的除湿转轮，实现冷凝热回收和温湿度独立控制。可使热泵空调一机两用。

背景技术

随着国家节能政策与技术的推广，以重庆、武汉为代表的长江流域地区开始推广采用地板辐射供冷/暖技术，夏季除湿与防止地板结露便成了首要的技术难题。在居住建筑等建筑使用面积有限，除湿量不大的场合，为了满足人体舒适度要求，通常是采用热泵空调机结合地盘管对房间温度进行控制，再单独增设一台冷冻除湿机进行湿度控制，然而这种方法暴露出了两大缺点：能耗大与制冷工质对环境不友好。传统的转轮除湿机主要针对商业建筑与工艺厂房等场合，除湿量大，湿度控制精度要求较高，处理的风量和设备体积较大，除湿剂的再生温度高，使得热泵空调机的冷凝热得不到综合利用，不适合居住建筑使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对上述现有技术的不足，提供一种多功能空调装置。它不仅可以实现地板辐射用中央空调的基本功能，而且可以将空调的冷凝热进行回收，提高能源利用率。另外，装置还提供了一台含混合除湿剂的转轮，取代了原来含单一除湿剂的除湿转轮，降低了除湿剂再生温度，造价比单一的LiCl转轮更低。装置将热泵空调和除湿系统整合为一个整体，缩小了设备体积，实现温湿度独立控制的同时，实现了热泵空调的一机两用，适合居住建筑等建筑面积有限，除湿量不大的场合。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：地板辐射空调系统的热泵主机制冷剂循环包括了压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流阀及蒸发器，通过铜管连通。水泵、蒸发器水侧与地盘管通过塑料管连接形成水循环，该实用新型在制冷剂循环冷凝器前和蒸发器后各用铜管连通一个换热器，分别作为风冷凝器和预冷器，其换热量与原对应部件的换热量相同。再通过风管将风冷凝器出风侧和风机进、出口及除湿转轮的再生区连通，室外空气通过这个风道完成对除湿剂的再生，再被吹出室外，形成除湿剂再生循环，风机的风量应满足除湿剂再生所需风量，压头应能满足循环各阻力；通过风管将预冷器出风侧和除湿转轮的除湿区、风机进、出口及室内连通，室外空气通过这个风道，先由预冷器预冷，再除湿，最后送到室内，形成除湿循环，风机的风量应满足室内对新风的需求量，压头应能满足循环各阻力；除湿转轮的多孔材料微孔中附着有按质量比为1∶1混合的LiCl与CaCl₂的混合除湿剂，转轮被分为两个区域，这两个区域被除湿和再生循环风道划分开，其中的1/4扇形区域为再生区，另3/4扇形区域为除湿区，除湿转轮通过固定于中心轴位置的电机驱动转轴匀速旋转，一般速率控制在5～10r/h，使得混合除湿剂不断除湿和再生。此时，整个空调系统被分为两个部分：温度控制部分与湿度控制部分，温度控制部分由热泵机制冷循环和地板辐射水循环完成，湿度控制部分则由热泵制冷剂循环和除湿及再生循环完成。两部分的配合与相互独立控制是通过铜管上的电磁阀及风管上的风阀来实现的，通过对应阀门的开闭控制，可实现不同季节模式的转换。

以100m²左右的空调房间为例，采用本实用新型所涉及的多功能空调装置，主机制冷/热量为10Kw，其冷凝器与风冷凝器尺寸为400mm×500mm×150mm(长×高×厚)，换热量为12Kw；蒸发器换热量为10Kw，预冷器的尺寸为400mm×400mm×150mm(长×高×厚)，换热量与蒸发器相同。两部风机的风量与压头分别为300m³/h和200Pa。除湿转轮采用Proflute公司进口转轮，转轮的多孔材料上的微孔附着按质量比为1∶1混合的LiCl和CaCl₂混合除湿剂，转轮转速为5～10r/h，除湿量2～5Kg/h，尺寸为250mm×200mm(直径×厚)，通过0.18Kw的电机驱动转轴匀速旋转。

本实用新型的运行方式分为夏季工况、冬季及过渡季节制热工况和过渡季节制冷工况，通过制冷剂铜管和风管上的阀门进行转换与控制。夏季工况与过渡季节制冷工况都分为温度控制部分和湿度控制部分，两部分同时进行。两工况的区别在于夏季工况引入室外新风进行除湿，过渡季节制冷工况引入室内空气循环除湿；冬季及过渡季节制热工况下，只有温度循环部分，通过阀门阻断湿度控制部分。

本实用新型的有益效果是：转轮除湿机所消耗的能量中，80％左右是用于除湿剂的再生，此实用新型通过把除湿转轮改为含混合除湿剂转轮，降低再生温度，对热泵空调的冷凝热回收利用，将温度控制和湿度控制整合到一台热泵空调装置中，实现了一机两用。温湿度独立控制的控制方式解决了地板辐射夏季供冷时地板结露的技术难题，为辐射供冷/暖空调方式的推广提供保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是空气源热泵结合地板辐射空调系统原理图。

图2是本实用新型的原理图。

图3是本实用新型夏季工况循环流程图。

图4是本实用新型冬季及过渡季节制热循环流程图。

图5是本实用新型过渡季节制冷工况循环流程图。

图中1.压缩机，2.四通换向阀，3.冷凝器，4.节流阀，5.蒸发器，6.循环水泵，7.辐射盘管，8.I号换热器，9.再生侧风机，10.除湿转轮，11.II号换热器，12.新风机，13.室内，14.转轮电机，15.转轮转轴，16.1号电磁阀，17.2号电磁阀，18.3号电磁阀，19.4号电磁阀，20.1号风阀，21.2号风阀，22.3号风阀，23.4号风阀，24.室外。

具体实施方式

根据设计规范，居住建筑的室内换气次数为1.0次/h，则100m²的空调房间需要新风量约300m³/h，再根据设计用室内外气象参数以及室内散热散湿情况进行计算，得到房间的除湿量约在2-5kg/h。参照现有LiCl除湿转轮的制作工艺，选择一台含混合除湿剂的转轮，其中LiCl与CaCl₂的混合除湿剂质量比为1∶1，转轮尺寸为250mm×200mm(直径×厚)。转轮的除湿与再生区按3∶1的扇形角进行划分，通过0.18Kw的电机带动转轴按5r/h的速率匀速旋转，使除湿剂不断除湿和再生。由于除湿剂的再生需要吸收热量，因此考虑回收地板辐射热泵主机的冷凝废热，即在制冷剂循环冷凝器前，用铜管连通一台与原冷凝器换热量相等的换热器作风冷凝器，尺寸为400mm×500mm×150mm(长×高×厚)，换热量为12Kw，并与风机组成风道，将室外空气加热后吹向转轮的再生区，使除湿剂重新获得除湿能力，之后，空气排除室外。另外，在制冷剂循环蒸发器后用铜管连通一台换热器做预冷器，其换热量与原蒸发器的换热量相同，均为10Kw，尺寸为400mm×400mm×150mm(长×高×厚)，室外新风先通过预冷器预冷，然后吹向除湿转轮的除湿区，之后被风机吹入室内。风机风量为300m³/h，压头为200Pa。具体的运行方式描述如下：

在图2和图3中，夏季运行工况下，分为温度控制循环部分和湿度控制循环部分。温度控制循环部分运行情况为：热泵机制冷剂通过压缩机(1)，成为高温高压气体，经过四通换向阀(2)，流向I号换热器(8)(作为风冷凝器)，经由4号电磁阀(19)流向冷凝器(3)进一步降温，通过节流阀(4)到达蒸发器(5)，与辐射盘管(7)中的水换热后流向II号换热器(11)进一步升温，经2号电磁阀(17)及四通换向阀(2)后流回压缩机(1)进入下一次循环。辐射盘管(7)中的水通过循环水泵(6)提供循环动力，承担室内(13)显热负荷；除湿部分运行情况为：除湿转轮(10)通过转轮电机(14)带动转轮转轴(15)按一定速率转动，使除湿剂不停的除湿和再生。室外空气由再生侧风机(9)提供动力，吹向I号换热器(8)，加热后再通过除湿转轮(10)的再生区，使除湿剂获得再生能力，最后空气被排放到室外(24)。同时室外(24)新风由新风机(12)提供动力，经II号换热器(11)进行预冷，再吹向除湿转轮(10)的除湿区，最后进入室内(13)，达到除湿目的。

在夏季工况下，温度控制循环中，2号电磁阀(17)和4号电磁阀(19)为开启状态，与之对应的1号电磁阀(16)和3号电磁阀(18)为关闭状态；湿度控制循环中，1号风阀(20)和3号风阀(22)是开启状态，与之对应的2号风阀(21)和4号风阀(23)是关闭状态。

在图2和图4中，冬季工况及过渡季节制热工况下，由于室内是升温过程，不需要除湿，因此没有湿度控制循环部分。具体运行情况为：制冷剂通过压缩机(1)，成为高温高压气体，经四通换向阀(2)更换方向(此时按图2中虚线表示的路径)和1号电磁阀(16)，流往蒸发器(5)，与辐射盘管(7)中的水换热后，流向节流阀(4)和冷凝器(3)，经过3号电磁阀(18)及四通换向阀(2)(此时按图2中虚线表示的路径)，最后流回压缩机(1)进入下一次循环。

在冬季及过渡季节制热工况下，温度控制循环中，1号电磁阀(16)和3号电磁阀(18)是开启状态，与之对应的2号电磁阀(17)和4号电磁阀(19)为关闭状态。

在图2和图5中，过渡季节制冷工况下，制冷与除湿再生/通风具体运行情况为：温度控制循环部分与夏季工况温度控制循环是一致的。湿度控制循环部分运行情况为：除湿转轮(10)通过转轮电机(14)带动转轮转轴(15)按一定速率转动，使除湿剂不停的除湿和再生。室外(24)空气由再生侧风机(9)提供动力，吹向I号换热器(8)，加热后再通过除湿转轮(10)的再生区，使除湿剂获得再生能力，最后空气被排放到室外(24)。而室内(13)空气由新风机(12)提供动力，经II号换热器(11)，再吹向除湿转轮(10)的除湿区，最后进入室内(13)，达到除湿目的。

在过渡季节制冷工况下，温度控制循环中，2号电磁阀(17)和4号电磁阀(19)为开启状态，与之对应的1号电磁阀(16)和3号电磁阀(18)是关闭状态。湿度控制循环中，2号风阀(21)与3号风阀(22)是开启状态，1号风阀(20)与4号风阀(23)是关闭状态，即利用室内空气循环。

不论夏季除湿或过渡季节除湿，湿度控制循环部分都有一个特点：当室内空气湿度达到要求时，湿度控制循环中的4号风阀(23)会开启，同时与之对应的3号风阀(22)关闭，即空气从除湿转轮(10)旁通，不再除湿。4号风阀(23)开启时，联动3号风阀(22)关闭、再生侧风机(9)关闭、4号电磁阀(19)关闭、2号电磁阀(17)关闭以及1号电磁阀(16)开启，亦即直接引入空气而不除湿。

Claims (2)

1. 一种多功能空调装置，由铜管连通压缩机、四通换向阀、冷凝器、节流阀和蒸发器，形成制冷剂循环；塑料管连通水泵、蒸发器水侧与地盘管，形成水循环，其特征在于制冷剂循环的冷凝器前由铜管连通一台换热器，由风管连通此换热器出风侧与风机进、出口以及除湿转轮再生区，形成除湿剂再生循环；蒸发器后由铜管也连通一台换热器，由风管连通此换热器出风侧与除湿转轮除湿区以及风机进、出口，形成除湿风道；除湿转轮中心轴位置固定一台电机驱动转轮转轴匀速旋转。

2. 根据权利要求1所述的一种多功能空调装置，其特征是：将LiCl与CaCl₂两种除湿剂混合后附着于转轮多孔材料的微孔中制成直径×厚为250mm×200mm的含混合除湿剂除湿转轮。

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