[發明專利]排風、空調和熱泵熱水設備能量梯級利用系統與方法

有效

• 申請號: 201710322834.8
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN106969429B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 李念平;王寬;王春磊;牛峰;王蒙;王磊;賈宇豪;何穎東;孫湛
• 申請（專利權）人: 湖南大學;中鐵建設集團有限公司
• 主分類號: F24F1/16
• 分類號: F24F1/16;F24F11/84;F24F13/22;F24H4/02;F24H9/20
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 黃美玲;寧星耀

排風、空調和熱泵熱水設備能量梯級利用系統與方法，該系統包括室外空調設備、空氣源熱泵熱水機組室外設備、排風設備側靜壓箱、室外設備側靜壓箱和能量梯級利用系統控制器、至少一個變頻排風設備和多個風閥。本發明還包括能量梯級利用系統的控制方法。本發明將建筑排風口設在室外空調設備和空氣源熱泵熱水機組室外設備的進風區，根據需要控制風閥開閉、空氣源熱泵熱水機組室外設備雙向軸流風機的正反轉和變頻排風設備的變頻運行，本發明可同時進行冷熱量的梯級利用和氣流動能的梯級利用，強化排風，降低排風能耗，消除排風不暢甚至自然風倒灌的現象，并回收排風中的冷熱量、提高空調室外機和熱泵熱水機組效率，減少系統運行能耗。

技術領域

本發明涉及一種排風、空調和熱泵熱水設備能量梯級利用系統與方法。

背景技術

關于建筑排風系統：建筑排風系統用于排出室內廢氣，其出風口常設于外立面或屋頂，暴露在自然風環境中。由于自然風的作用，易造成排風系統排風不暢甚至自然風倒灌進入排風系統現象。一般規定室內新風量按照不少于30m³/(h?人)確定，還要考慮維持室內正壓和局部排風的新風量，所以對于運行空調系統的建筑，其排風量是很可觀的，并且其夏季的排風溫度可低至24℃，冬季的排風溫度高達20℃，有很大的冷熱回收價值。

關于室外空調設備與空氣源熱泵熱水機組室外設備：各種室外空調設備（分體式空調器室外機、VRV空調室外機、多聯機空調室外機、家用中央空調室外機、風冷熱泵機組）與空氣源熱泵熱水機組室外設備主要由風機和換熱盤管組成，進入換熱器的空氣溫度是影響其運行效率的關鍵因素之一。對于室外空調設備，我們希望在供冷季制冷工況下降低進入換熱器的空氣溫度，在供熱季制熱工況下提高進入換熱器的空氣溫度來增加換熱效率，又能減少或避免出現結霜現象，顯著提高其運行效率。對于空氣源熱泵熱水機組室外設備，我們希望提高進入換熱器的空氣溫度，提高熱泵的運行效率。

關于排風系統與室外空調設備和熱泵熱水機組室外設備結合：在夏季和冬季，建筑物排風具有很高的冷熱回收價值，即使在過渡季節，建筑物排風溫度也高于室外空氣。供冷季將低于室外空氣溫度的排風作為室外空調設備的進風來源，供熱季將高于室外空氣溫度的排風作為室外空調設備或者空氣源熱泵的進風來源，過渡季節將帶有余熱的室內排風作為空氣源熱泵熱水機組室外設備的進風來源，可顯著提高空調與空氣源熱泵熱水機組的運行效率，又可減少或避免設備結霜現象。此外，供冷季空調運行時，室外空調設備吹出的風溫度高于室外溫度，可作為空氣源熱泵熱水機組室外設備的進風，提高空氣源熱泵熱水機組的效率。通過計算，排風風量可以較好地匹配室外空調設備的進風量。如單個房間排風扇風量與小型分體式空調室外機進風量可以匹配，大型建筑如幾萬到幾十萬立方米每小時的排風量可以與相應系統的室外空調設備與空氣源熱泵熱水機組匹配。

關于節能規范的規定：我國各地現行的節能標準，強制規定了排風熱回收的數量及比例。比如某省份《公共建筑節能設計標準》規定，常見的采用風機盤管加新風系統的建筑，當設計新風量不小于30000m³/h時，應有不小于總新風量40%的排風熱回收量。實際工程中由于投資及設備安裝所限，往往取下限40%進行設計。

關于能量梯級利用系統與方法：目前能量梯級利用的方式大量存在于分布式能源供應系統中，不管是一次能源還是其他能源，均按其品位逐級加以利用。高、中溫蒸汽先用來發電（或用于生產工藝），低溫余熱用來向住宅供熱。典型如余熱回收蒸汽及發電，蒸汽余壓回收發電等方式。然而，目前建筑物缺乏有效的能量梯級利用的方法，建筑排風的能量（熱能與動能）回收利用率有限，空調室外機以及熱泵熱水機組室外機排出的能量（包括空調室外機夏季排出的熱風中的熱能等）都是直接排掉，沒有進行利用，造成能源浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種結構簡單、能量利用率高的排風、空調和熱泵熱水設備能量梯級利用系統與方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：