一种建筑基本环境保障方法及系统 |
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| 申请号 | CN201610019003.9 | 申请日 | 2016-01-12 | 公开(公告)号 | CN105466076A | 公开(公告)日 | 2016-04-06 |
| 申请人 | 袁一军; 高鹏; | 发明人 | 袁一军; 高鹏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种建筑基本环境保障方法及系统，该方法在建筑基本环境保障系统上实现，利用新 风 的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的 水 进行加热，同时向建筑内输入不饱和的新风；新风的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的水进行加热通过压缩式 热 泵 实现；所述压缩式热泵包括 蒸发 器 和 冷凝器 ； 蒸发器 获取新风的热量、室外空气热量中的一种或两种，将热量传递给冷凝器，通 过冷 凝器对建筑内待加热的水进行加热。该方法可为建筑提供一个全天候的基本环境保障。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种建筑基本环境保障方法，其特征在于，利用新风的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的水进行加热，同时向建筑内输入不饱和的新风；新风的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的水进行加热通过压缩式热泵实现；所述压缩式热泵包括蒸发器和冷凝器；蒸发器获取新风的热量、室外空气热量中的一种或两种，将热量传递给冷凝器，通过冷凝器对建筑内待加热的水进行加热。 |
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| 说明书全文 | 一种建筑基本环境保障方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及一种建筑基本环境保障方法及系统。 背景技术[0002] 对于建筑而言，卫生热水、具有合适湿度和空气质量的空气，是建筑的一个基本环境要求。卫生热水，是人们基本卫生和健康所需，合适湿度和空气质量的空气是人们健康和舒适的基本要求，同时，对于建筑本身和建筑内的器物，如家具、衣物等，合适的湿度也是必须的。对于建筑基本环境，没有对温度进行要求，现有的空调系统也是为了给建筑提供一个人工的环境系统，不过空调系统，需要考虑温湿度，尤其优先考虑温度，主要考虑人的舒适性，且随气候的变化而调节，一般为季节性。 发明内容[0003] 本发明提出了基本环境，不仅考虑人，同时考虑建筑，是一个全天候的保障方法和系统，主要考虑人和建筑的基本要求，对人而言，主要是人的卫生和健康，即热水和合适湿度和空气质量的空气，对建筑而言，主要是合适湿度的空气。 [0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种建筑基本环境保障方法，利用新风的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的水进行加热，同时向建筑内输入不饱和的新风；新风的热量、室外空气热量中的一种或两种对建筑内待加热的水进行加热通过压缩式热泵实现；所述压缩式热泵包括蒸发器和冷凝器；蒸发器获取新风的热量、室外空气热量中的一种或两种，将热量传递给冷凝器，通过冷凝器对建筑内待加热的水进行加热。 [0005] 进一步地，所述的未饱和的新风的获得，在新风空调机组中实现，所述新风空调机组包括气液换热器和空气加热器；气液换热器将绝对含湿量高于室内空气的新风经过冷却除湿后，得到低于室内含湿量的新风，空气加热器将冷却除湿后的新风再热，使其不饱和，送入室内；气液换热器所需冷量由建筑内待加热的水通过压缩式热泵提供。 [0006] 进一步地，当室内环境空气的相对湿度小于30％时，不饱和新风经过加湿后送入室内，使得室内空气的相对湿度在的新风含湿量在30～70％之间。 [0007] 进一步地，所述空气加热器的热量由第一气液换热器提供，或由加热后的热水提供，或同时由第一气液换热器和加热后的热水提供。 [0008] 进一步地，所述建筑内待加热的水由室外空气通过辅助系统提供热量，加热后的热水对辅助系统进行除霜。 [0009] 一种建筑基本环境保障系统，所述系统由压缩式热泵、新风处理器和热水箱组成；所述压缩式热泵包括蒸发器和冷凝器；所述新风处理器包括第一气液换热器和空气加热器；所述蒸发器的热通道与冷凝器的冷通道串联，形成R环路，蒸发器的冷通道与第一气液换热器的热通道串联，形成C环路，所述冷凝器的热通道与热水箱串联，形成W环路。所述R环路、C环路和W环路上均设置有泵和阀。 [0010] 进一步地，所述空气加热器为再热器、或为第二气液换热器、或为再热器和第二气液换热器的组合体，所述再热器的冷通道串联于C环路；所述第二气液换热器的冷通道与热水箱串联，形成W1环路。 [0011] 进一步地，所述系统还含有辅助气液换热器和辅助风机，所述辅助气液换热器的冷通道与辅助风机相连，所述辅助气液换热器的热通道与蒸发器的冷通道串联形成C1环路，所述C1环路上设置有泵和阀。 [0012] 进一步地，所述系统还包括辅助气液换热器、辅助风机和换热器(9)，所述辅助气液换热器的冷通道与辅助风机(402相连，所述换热器(9)的冷通道与热水箱串联，形成W2环路；换热器(9)的热通道与辅助气液换热器的冷通道串联形成C2环路。 [0013] 进一步地，所述的新风处理器还含有加湿器，所述加湿器设置在再热器的下游。 [0015] 图1为本发明的实现方式一； [0016] 图2为本发明的实现方式二； [0017] 图3为本发明的实现方式三； [0018] 图4为本发明的实现方式四； [0019] 图5为本发明的实现方式五； [0020] 图6为本发明的实现方式六； [0021] 图7为本发明的实现方式七； [0022] 图8为本发明的实现方式八； [0023] 图9为本发明的实现方式九； [0024] 图10为本发明的实现方式十； [0025] 图11为本发明的实现方式十一； [0026] 图12为本发明的实现方式十二； [0027] 图13为本发明的实现方式十三； [0028] 图14为本发明的实现方式十四； [0029] 图15为本发明的实现方式十五； [0030] 图16为本发明的实现方式十六； [0031] 图17为本发明的实现方式十七； [0032] 图18为本发明的实现方式十八； [0033] 图19为本发明的实现方式十九； [0035] 200为压缩式热泵；201‐第一蒸发器，202‐第一冷凝器，203‐第一压缩机，204‐第一膨胀阀，205‐第二蒸发器，206‐第二冷凝器，207‐第二压缩机，208‐第二膨胀阀； [0036] 300为热水箱； [0037] 400为辅助系统，401为辅助气液换热器，402为辅助风机； [0038] 1‐第一阀，2‐第一泵，3‐第二泵，4‐第二阀，5‐第三阀，6‐第三泵，7‐第四阀，8‐第五阀，9‐换热器，10‐第六阀，11‐第七阀，12‐第八阀，13‐第九阀，14‐第四泵。 具体实施方式[0039] 图1为新风除湿，并回收新风热量再热，同时制取热水系统； [0040] 热泵200中制冷剂在第一压缩机203、第一冷凝器202、第一蒸发器201、第一膨胀阀204中，即R环路中循环。 [0041] 在第一蒸发器中201被吸热降温的低温冷冻水进入新风空调箱的第一气液换热器101中，吸收室外新风热量后升温，新风被处理至低含湿量的低温饱和湿空气；升温后的高温冷冻水进入再热器102进行再热，将低温饱和湿空气升温后回到第一蒸发器201，冷冻水由泵2驱动在C环路循环。 [0042] 在第一冷凝器202中吸热升温的热水进入热水水箱300中并不断循环，提供生活热水。热水由第二泵3驱动在W环路循环。 [0043] 室外新风经过过滤器104过滤后进入第一气液换热器101，被冷冻水除湿至低温饱和，再进入再热器102，被升温后的冷冻水加热提高温度，含湿量不变，温度升高，相对湿度降低，后经风机105送入室内。 [0044] 图19与图1的区别在于，直接将新风在冷凝器202中与R环路中的液体进行换热。 [0045] 图2在图1的基础上增加了辅助系统400，包括辅助气液换热器401和辅助风机402，辅助气液换热器401与压缩式热泵200的第一蒸发器201通过冷冻水(冷冻液体)管道相连。 [0046] 本系统增加了辅助系统400，以及相应的冷冻水管路，通过第一阀1和第二阀4，及第六阀10与第七阀11的切换，实现辅助系统水管路和新风空调机组水管路的切换。 [0047] 本系统有两种运行模式，如图3，图4所示。 [0048] 图3为新风除湿时，第一阀1、第六阀10开启，第二阀4、第七阀11关闭。 [0049] 图4为当新风不需要除湿时，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启。在第一蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻水进入辅助气液换热器401中，吸收室外空气热量升温后回到第一蒸发器201，辅助风机402驱动室外空气经过辅助气液换热器401，冷冻水在第一泵2驱动下在C1环路循环。 [0050] 在第一冷凝器202中吸热升温的高温热水进入热水箱300中，提供生活热水。 [0051] 本系统较图1系统新增加了辅助系统400，既可保证新风除湿时制取生活热水，又可在新风不需除湿时单独制取生活热水，保证热水全年供应。 [0052] 辅助气液换热器401还可以用来散热，即当热水热量过多时对热水散热，可以通过阀门转换将热水直接通入辅助气液换热器401实现；也可通过如图16所示的间接方式实现，即通过换热器9将热水的热量传递给在辅助气液换热器401与换热器9间循环的液体，实现辅助气液换热器401对热水的散热。 [0053] 图2中的冷冻水也可以改用不结冰的冷冻液体。 [0054] 图5在图1的基础上增加了第二气液换热器103，即可利用热水对经过再热器102的空气进一步加热。 [0055] 即第三阀5开启，第三泵6驱动热水经过第二气液换热器103，在环路W1中循环，利用制取的热水进一步加热新风，以得到合适的送风温度。新风经过过滤器104过滤后，进入第一气液换热器101处理至低温饱和湿空气，进入再热器102吸收热量升温后，进入第二气液换热器103再次吸热，温度提升后经风机105送风。通过第二气液换热器103的第二次加热，新风温度得到提高。 [0056] 图6在图5的基础上增加了辅助系统400，辅助气液换热器401和辅助风机402，辅助气液换热器401与压缩式热泵200的蒸发器201通过冷冻水(冷液体)管道相连。 [0057] 系统通过第一阀1和第二阀4，及第六阀10与第七阀11的切换，实现辅助系统水管路和新风空调机组冷冻水(冷冻液体)管路的切换。 [0058] 系统有3种运行模式，如图7、8、9所示。 [0059] 图7为新风除湿时，新风先除湿，再经过二次再热。 [0060] 图8是新风不除湿时，通过辅助系统400取热制取热水，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启，电动阀5关闭。在第一蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻水(冷冻液体)进入辅助气液换热器401中，吸收室外空气热量升温后回到第一蒸发器201。 [0061] 在第一冷凝器202中吸热升温的高温热水进入热水箱300中储存，提供生活热水。 [0062] 本系统与图5所示系统新相比，增加了辅助系统400，既可保证新风除湿时制取生活热水，又可在新风不需除湿时单独制取生活热水，保证热水全年供应。 [0063] 图9是在新风不除湿时，通过辅助系统400取热制取热水，且同时利用热水加热新风，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启，，电动阀5开启。在蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻水(冷冻液体)进入辅助气液换热器401，吸收室外空气热量升温后回到第一蒸发器201。 [0064] 与图8相比，增加了热水加热新风的功能，在冬季及过渡季节用热水加热新风保证新风的相对湿度，即第三阀5开启，第三泵6驱动热水经过第二气液换热器103，在环路W1中循环，利用制取的热水加热新风。 [0065] 图10是新风除湿后采用热水再热，同时制取热水系统图。 [0066] 较图1不同的是从蒸发器201出来后的冷冻水(冷液体)进入第一气液换热器101，将新风除湿后直接回到蒸发器201，而新风由热水加热。即：电动阀5开启，利用制取的热水加热新风，以得到合适的送风温度和相对湿度。 [0067] 图11是新风除湿后采用热水再热，同时制取热水，并带有辅助系统400。 [0068] 本系统较图10系统增加了400室外机，以及相应的冷冻水管路，通过电动阀与新风空调机组水管路切换。 [0069] 本系统有3种运行模式，如图12、13、14所示。 [0070] 图12为新风除湿时，新风先除湿，再经过热水再热。 [0071] 图13是新风不除湿时，通过辅助系统400取热制取热水，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启，电动阀5关闭。在第一蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻水(冷冻液体)进入辅助气液换热器401中，吸收室外空气热量升温后回到第一蒸发器201。 [0072] 在第一冷凝器202中吸热升温的高温热水进入热水箱300中储存，提供生活热水。 [0073] 图14是在新风不除湿时，通过辅助系统400取热制取热水，且同时利用热水加热新风，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启，，电动阀5开启。在第一蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻水(冷冻液体)进入辅助气液换热器401，吸收室外空气热量升温后回到第一蒸发器201。 [0074] 图15与图2唯一不同是，图15中的热泵系统200采用了两个压缩式系统 [0075] 即增加了一台热泵循环系统，以及相应的冷媒管路，含201、205两台蒸发器串联，202、206两台冷凝器串联。 [0076] 本系统由两个冷媒环路分别运行，冷冻水经两级蒸发器串联降温，冷凝水由两级冷凝器串联升温，系统蒸发温差和冷凝温差增大，制冷效率和制热效率提高，制冷量和制热量也较图2增大。 [0077] 图16在图6的基础上进行了变化，即增加连通管，及第四阀7，并在辅助系统400的环路C2上增加水泵14，当电动阀7开启,电动阀4关闭后，形成闭式环路，由水泵14提供动力。同时增加了换热器9，以及相应的热水管路和阀门12和13。热水侧由热水储水箱出水进入，热交换后降温回到水箱。 [0078] 图16系统除了具备图6系统的功能外，还可以在热水箱300中的热水过量时，利用辅助系统400向外散热。即热水进入换热器9，与辅助系统循环的水进行热交换，将其水温度提高，降温后的热水回到热水箱300。这样，热水多余的热量散热给辅助系统循环水，辅助系统400将热量散失给室外空气。 [0079] 图17是图16的另一种运行模式，即新风空调机组不需要对空气除湿时，如冬季，利用辅助系统400制取热水，同时用热水对辅助气液换热器401进行除霜。 [0080] 当需要除霜时，第一阀1、第六阀10关闭，第二阀4、第七阀11开启，第三阀5关闭，第四阀7关闭，第五阀8开启，第八阀12关闭，第九阀13开启，如图19。热水水箱的热水由第三泵6驱动进入换热器9，加热来自蒸发器201中被吸热降温的低温冷冻液体，进行热交换升温后的冷冻液体再进入辅助气液换热器401，对其进行除霜，经过辅助气液换热器401的冷冻液体再进入第一蒸发器201，如此可以实现热泵连续制取热水，而无需停机。 [0081] 图17中省掉了第四泵14，冷冻液体由第一泵2驱动。 [0082] 当不需要除霜时，第三泵6停止，或者为了防止管道内热水结冰，低速运行。 [0083] 在冷凝器202中吸热升温的高温热水进入热水水箱中储藏，提供生活热水。 [0084] 通过本系统在冬季利用热泵制取生活热水时，使用水箱热水将室外机进水温度提升，可以有效解决室外机结霜问题，避免机组停机，同时热泵效率得到提高，系统运行时间更长，更加稳定。 [0085] 图18在图16的基础上增加了加湿器106，同时开启第三阀5和第五阀8，利用热水对新风进行加热，同时利用加湿器106对新风加湿。 |
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