[發明專利]一種用于溫濕度獨立控制系統的直膨蒸發地源熱泵機組

無效

• 申請號: 201110429817.7
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102519100A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張淑勇;孫生根;李明娜
• 申請（專利權）人: 上海克絡蒂新能源科技有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F25B30/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 俞宗耀

技術領域

本發明涉及一種地源熱泵機組，尤其涉及一種用于溫濕度獨立控制系統的直膨蒸發地源熱泵機組。

背景技術

目前空調方式的排熱排濕都是通過空氣冷卻器對空氣進行冷卻和冷凝除濕，再將冷卻干燥的空氣送入室內，實現排熱排濕的目的。常規溫濕度混合處理的空調方式存在如下問題：

1）能源浪費。使用一套系統同時制冷和除濕，為了滿足用冷凝方法排除室內余濕，冷源的溫度需要低于室內空氣的露點溫度，考慮傳熱溫差與介質輸送溫差，實現16.6℃的露點溫度需要約7℃的冷源溫度，這是現有空調系統采用5～7℃的冷凍水、房間空調器中直接蒸發器的冷媒蒸發溫度也多在5℃的原因。在空調系統中，占總負荷一半以上的顯熱負荷部分，本可以采用高溫冷源排走的熱量卻與除濕一起共用5～7℃的低溫冷源進行處理，造成能量利用品位上的浪費。而且，經過冷凝除濕后的空氣雖然濕度（含濕量）滿足要求，但溫度過低，有時還需要再熱，造成了能源的進一步浪費與損失。

2）難以適應熱濕比的變化。通過冷凝方式對空氣進行冷卻和除濕，其吸收的顯熱與潛熱比只能在一定的范圍內變化，而建筑物實際需要的熱濕比卻在較大的范圍內變化。一般是犧牲對濕度的控制，通過僅滿足室內溫度的要求來妥協，造成室內相對濕度過高或過低的現象。過高的結果是不舒適，進而降低室溫設定值，通過降低室溫來改善熱舒適，造成能耗不必要的增加；相對濕度過低也將導致由于與室外的焓差增加，使處理室外新風的能耗增加。

3）造成室內空氣品質下降，滋生和傳播霉菌等污染。大多數空調依靠空氣通過冷表面對空氣進行降溫除濕，這就導致冷表面成為潮濕表面甚至產生積水，空調停機后這樣的潮濕表面就成為霉菌繁殖的理想場所。空調系統繁殖和傳播霉菌成為空調可能引起健康問題的主要原因。另外，目前我國大多數城市的主要污染物仍是可吸入顆粒物，因此有效過濾空調系統引入的室外空氣是維持室內健康環境的重要問題。然而過濾器內必然是粉塵聚集處，如果再漂濺過一些冷凝水，則也成為各種微生物繁殖的理想場所。頻繁清洗過濾器既不現實，也不是根本的解決方案。

4）傳統的室內末端裝置有局限性，強風、噪聲、占空間，一般要投資空調和采暖兩套系統。為排除足夠的余熱余濕同時又不使送風溫度過低，就要求有較大的循環通風量。例如每平方米建筑面積如果有80?W/m²顯熱需要排除，房間設定溫度為25℃，當送風溫度為15℃時，所要求循環風量為24?m³/hr/m²，這就往往造成室內很大的空氣流動，使居住者產生不適的吹風感。為減少這種吹風感，就要通過改進送風口的位置和形式來改善室內氣流組織。這往往要在室內布置風道，從而降低室內凈高或加大樓層間距。很大的通風量還極容易引起空氣噪聲，并且很難有效消除。在冬季，為了避免吹風感，即使安裝了空調系統，也往往不使用熱風，而是通過另一套的暖氣系統（如采暖散熱器）供熱。這樣就導致室內重復安裝兩套環境控制空調系統，分別供冬夏使用。

5）輸配能耗的問題。為了完成室內環境控制的任務就需要有輸配系統，帶走余熱、余濕、CO²、氣味等。在中央空調系統中，風機、水泵消耗了40%～70%的整個空調系統的電耗。在常規中央空調系統中，多采用全空氣系統的形式。所有的冷量全部用空氣來傳送，導致輸配效率很低。相對而言，1m³水所輸送的熱量和3840?m3空氣所輸送的熱量是相當的。

此外，隨著能源問題的日益嚴重，以低品位熱能作為夏季空調動力成為迫切需要。目前北方地區大量的熱電聯產集中供熱系統在夏季由于無熱負荷而無法運行，使得電力負荷出現高峰的夏季熱電聯產發電設施反而停機，或者按純發電模式低效運行。如果可以利用這部分熱量驅動空調，既省下空調電耗，又可使熱電聯產電廠正常運行，增加發電能力。這樣即可減緩夏季供電壓力，又提高能源利用率，是熱電聯產系統繼續發展的關鍵。由于空調負荷在一天內變化顯著，與熱電聯產電廠提供熱能并不是很好匹配，如何實現有效的蓄能，以協調二者的矛盾也是熱能使用當中存在的問題。

綜上所述，空調的廣泛需求、人居環境健康的需要和能源系統平衡的要求，對目前空調方式提出了挑戰。新的空調應該具備的特點為：減少室內送風量、高效換熱末端、采用低品位能源、設置冷熱蓄能系統。從如上要求出發，目前普遍認為溫濕度獨立控制空調技術是一個有效的解決途徑。