[發明專利]一種多級熱泵熱回收的全工況高效新風機

有效

• 申請號: 202011371435.9
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112503680B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 曹祥;成家豪;張春路
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F24F7/08
• 分類號: F24F7/08;F24F5/00;F24F11/65;F24F11/89;F25B13/00;F25B41/20;F25B49/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發明涉及一種多級熱泵熱回收的全工況高效新風機，包括第一風道、第二風道，所述全工況高效新風機還包括多級嵌套的制冷劑環路；多級嵌套的制冷劑環路在蒸發側形成溫度梯度，較高蒸發溫度處承擔較多新風熱負荷，較低蒸發溫度處承擔較多新風濕負荷，以此形成負荷梯度變化分布；多級嵌套的制冷劑環路在冷凝側形成溫度梯度，梯級冷凝溫度與回風溫度的滑移相匹配，使得各級制冷劑蒸汽壓縮循環的壓比降低。與現有技術相比，本發明設置了多級熱泵熱回收循環，使得各級制冷劑蒸汽壓縮循環的壓比降低，壓縮機功耗減小，可以有效提高系統能效；能夠對全年工況進行針對性、全面性地匹配，能夠實現夏季制冷除濕、冬季制熱、過渡季內循環的多種模式。

技術領域

本發明涉及一種整體式新風機，尤其是涉及一種多級熱泵熱回收的全工況高效新風機。

背景技術

現代許多商用及住宅建筑，開始引入新風空調系統改善室內空氣品質。新風除濕機承擔室內所有的濕負荷和部分熱負荷，常與室內顯熱處理設備(如輻射空調系統)配合使用。傳統的新風除濕機采用單級的熱泵熱回收循環(系統結構參閱圖1)，制冷劑在蒸發器中蒸發吸熱，使流經的新風降溫至露點、進而使其中的水蒸氣凝結，達到除濕目的，此時制冷劑的蒸發溫度低至新風露點溫度以下，導致除濕機耗能巨大，能效很低。

此外，現有技術普遍存在以下不足：(1)適用工況有限，大多提供簡單的新風和除濕模式，難以實現新風制冷、制熱、除濕以及內循環等跨越不同季節的工況全覆蓋。專利CN201911412579.1公開了一種整體式新風除濕機，通過流道切換可實現新風模式和除濕模式，但是在過渡季以及冬季沒有相應的工作模式，不適合全年新風供給。(2)舒適度欠佳，夏季送風溫度不穩定，未對不同負荷加以區分。針對高負荷設計的機組，在低負荷情況下送風溫度會過低。若采用輔助電加熱，又會導致結構復雜、成本增加和能效下降。

專利CN202010522451.7、CN109000312A及CN201910949050.7通過引入盤管和流道切換，具有制冷除濕、制熱以及內循環模式，但均沒有在夏季除濕工況下對負荷高低進行區分，不能始終保證新風送風溫度。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種多級熱泵熱回收的全工況高效新風機，滿足夏季制冷除濕、冬季制熱、過渡季內循環的不同季節新風供給，覆蓋全年各種工況。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明中多級熱泵熱回收的全工況高效新風機，包括第一風道、第二風道，所述第一風道的排風風口和第二風道的送風風口處分別設有排風風機和送風風機，所述全工況高效新風機還包括多級嵌套的制冷劑環路；

所述多級嵌套的制冷劑環路在蒸發側形成溫度梯度，其中較高蒸發溫度處承擔較多新風熱負荷，較低蒸發溫度處承擔較多新風濕負荷，以此形成負荷梯度變化分布；

所述多級嵌套的制冷劑環路在冷凝側形成溫度梯度，梯級冷凝溫度與回風溫度的滑移相匹配，使得各級制冷劑蒸汽壓縮循環的壓比降低。

作為本發明的核心，采用多級熱泵循環，在蒸發側形成溫度梯度，高蒸發溫度處主要處理新風顯熱負荷，低蒸發溫度處主要處理新風潛熱負荷；在冷凝側也形成溫度梯度以降低平均冷凝溫度值。從而降低了各級蒸汽壓縮循環的壓比，減小壓縮機功耗，提升機組能效比。

進一步地，所述多級嵌套的制冷劑環路中，不同層級的部分換熱器可選擇性地合并以簡化系統構造，具體可參見實施例部分。

進一步地，每一級制冷劑環路包括依次連接的壓縮機、四通換向閥、排風盤管、過冷盤管、第一節流裝置、再熱盤管、第二節流裝置、送風盤管。

進一步地，多級嵌套的制冷劑環路中的送風盤管按照蒸發溫度梯度依次排列構成蒸發側結構；

多級嵌套的制冷劑環路中的排風盤管按照冷凝溫度梯度依次排列構成冷凝側結構。