具有热回收功能的空调系统

技术领域

本发明属于空调设备领域，具体涉及一种具有热回收功能的空调系统。

背景技术

医院的病房及手术室等对室内空气环境要求比较高，需保持对室内送入大量的新风，而且新风还需具有合适的温度及湿度。

现有的空调系统在夏季运行时，室外高温高湿的新风需要进行除湿后才能送入室内，在冬季运行时，需要对新风进行加热；目前通常采用风冷式直膨式室外机与新风风道内的除湿换热器配合的方案，对实现对新风进行深度除湿及升温。

然而，当室外机发生故障时，则无法正常制热或者制冷，导致新风温度、湿度不符合要求；或者空调系统冬季运行时，室外机需要化霜，化霜期间室外机无法制热，新风温度较低，无法满足室内温度需求。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本申请提供了一种具有热回收功能的空调系统，其能够解决现有空调系统中室外机出现故障或者结霜时，导致新风温度不符合室内温度需求。

本申请提供了一种具有热回收功能的空调系统，包括：

壳体，具有新风通道及排风通道；

热回收机组，包括第一换热器、第二换热器以及循环泵，所述第一换热器设置在所述新风通道内，所述第二换热器设置在所述排风通道内；

所述第一换热器与所述第二换热器连通，所述循环泵能够对载冷剂抽吸，以使所述载冷剂在所述第一换热器及所述第二换热器之间流动；

表冷器组，设置于所述新风通道内，所述表冷器组包括至少一个表冷器，所述表冷器位于所述第一换热器远离新风入口的一侧；所述表冷器与热源或冷源连通，用于对新风进行除湿或加热。

在上述的优选技术方案中，所述热回收机组还包括连通设置的预冷换热器及再热换热器；

所述预冷换热器及所述再热换热器设置于所述新风通道内，并且所述预冷换热器及所述再热换热器分别位于所述表冷器的两侧。

在上述的优选技术方案中，所述预冷换热器位于所述第一换热器靠近所述新风入口的一侧；或者所述预冷换热器位于所述第一换热器与所述表冷器之间。

在上述的优选技术方案中，所述表冷器组包括独立工作的第一表冷器和第二表冷器，所述第一表冷器、第二表冷器分别与所述冷源或热源连通。

在上述的优选技术方案中，所述空调系统还包括辅助加热器；

所述辅助加热器设置在所述新风通道内，且所述辅助加热器位于所述表冷器远离所述新风入口的一侧。

在上述的优选技术方案中，所述空调系统还包括等温加湿器；

所述等温加湿器设置在所述新风通道内，且所述等温加湿器位于所述辅助加热器远离所述新风入口的一侧。

在上述的优选技术方案中，所述空调系统包括第一风机墙和第二风机墙，所述第一风机墙设置在所述新风通道内，且所述第一风机墙至少具有两个第一风机；

所述第二风机墙设置在所述排风通道内，且所述第二风机墙至少具有两个第二风机。

在上述的优选技术方案中，所述空调系统包括第一净化机组和第二净化机组；

所述第一净化机组设置在所述新风通道内，沿进风方向，所述第一净化机组至少包括依次设置的第一粗效过滤器、第一中效过滤器以及亚高效过滤器；

所述第二净化机组设置在所述排风通道内，沿排风方向，所述第二净化机组至少包括依次设置的第二粗效过滤器、第二中效过滤器及高效过滤器。

在上述的优选技术方案中，所述第一风机位于所述第一粗效过滤器与所述第一中效过滤器之间，所述第一中效过滤器位于所述热回收机组靠近所述新风入口的一侧；

所述第二换热器位于所述高效过滤器与所述第二风机之间。

在上述的优选技术方案中，还包括多个杀菌灯，多个所述杀菌灯间隔布置在所述新风通道及所述排风通道内。

与相关技术相比，本申请提供的具有热回收功能的空调系统具有以下优点：

本申请提供的具有热回收功能的空调系统，其包括热回收机组以及表冷器组；热回收机组的第一换热器设置在新风通道内，流动至第一换热器的载冷剂可与新风进行热交换；热回收机组的第二换热器设置在排风通道内，流动至第二换热器的载冷剂可与室内排风进行热交换。表冷器组位于新风通道内且与外界冷源或热源连通，用于对新风进行除湿及升温。

空调系统夏季运行时，第二换热器中的载冷剂与室内排风热交换，载冷剂的温度下降；在循环泵的作用下可移动至第一换热器，载冷剂与新风热交换，可降低新风温度，实现对新风的预冷。预冷后的新风经过表冷器组进行深度除湿。此时，表冷器与外部冷源连通。

空调系统冬季运行时，第二换热器中的载冷剂与室内排风交换，载冷剂吸收排风中的热量，且载冷剂的温度升高；在循环泵的作用下可移动至第一换热器，载冷剂与新风热交换，以升高新风温度，实现对新风的预热；预热后的新风经过表冷器进行进一步升温，此时表冷器与外部热源连通。

本申请提供的具有热回收功能的空调系统，借助第一换热器、第二换热器可回收利用室内排风中的热量或冷量；搭配表冷器组对新风进行除湿及加热，实现新风的除湿及升温需求；无需设置有室外机，从而可避免因室外机故障及结霜，而导致新风温度、湿度不符合室内温度需求的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的空调系统的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的空调系统的结构示意图二；

图3为本申请实施例提供的第一风机墙的结构示意图。

附图标记说明：

10-第一壳体；11-新风通道；12-新风入口；13-新风出口；

20-第二壳体；21-排风通道；22-回风口；23-排风口；

31-第一换热器；32-第二换热器；33-预冷换热器；34-再热换热器；

41-第一表冷器；42-第二表冷器；

50-第一风机墙；51-第一风机；

60-第二风机墙；61-第二风机；

71-第一粗效过滤器；72-第一中效过滤器；73-亚高效过滤器；74-第二粗效过滤器；75-第二中效过滤器；76-高效过滤器；

81-辅助加热器；82-等温加湿器；

90-杀菌灯。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

如图1所示，本申请实施例提供的空调系统，包括：

壳体，包括连接在一起的第一壳体10和第二壳体20，第一壳体10和第二壳体20均呈筒状结构，第一壳体10可设置在第二壳体20的下方，第一壳体10具有腔体以形成新风通道11，新风通道11的一端与室内连通，另一端与室外连通。新风通道11内设置有第一风机51，在第一风机51的作用下，可将外界新风输送至室内。

进一步地，第一壳体10设置具有新风段和出风段，新风段和出风段分别属于新风通道11的组成部分。新风段设置有新风入口12，新风入口12与新风通道11连通；出风段设置有新风出口13，新风出口13可与新风入口12相对设置，且新风出口13与新风通道11连通。

第二壳体20具有腔体以形成排风通道21，排风通道21的一端与室内连通，排风通道21的另一端与室外连通。排风通道21内设置有第二风机61，在第二风机61的作用下，可将室内空气排至室外，以改善室内空气质量。

同样的，第二壳体20具有进风段和排风段，且进风段、排风段分别属于排风通道21的组成部分。进风段设置有回风口22，回风口22与排风通道21连通；排风段设置有排风口23，排风口23可与回风口22相对设置，且排风口23与排风通道21连通。

可理解的是，第一壳体10与第二壳体20可集成设置，以便于将热回收机组中的换热器安装在新风通道11、排风通道21内，同时也缩小整个空调系统的安装空间以及占地面积。

热回收机组，用于对室内排风中的热量或冷量进行回收利用，以降低整个空调系统的能耗，降低运行成本。热回收机组不仅包括第一换热器31及第二换热器32，还包括连接第一换热器31、第二换热器32的载冷剂循环管路；载冷剂循环管路中设置有循环泵，在循环泵的抽吸作用下，载冷剂可以在载冷剂循环管路中流动。

本实施例提供的载冷剂可以是乙二醇溶液，乙二醇溶液流动至位于排风通道21的第二换热器32时，乙二醇溶液与室内排出的空气发生热交换，乙二醇溶液的温度降低(升高)。在循环泵的作用下，乙二醇溶液流动至位于新风通道11的第一换热器31，乙二醇溶液与进入新风通道11的新风发生热交换，可使新风温度降低(升高)；从而实现对室内排风中的热量(冷量)进行回收利用，以实现对新风的预冷或预热；从而达到降低能耗的目的。

表冷器组，其设置于新风通道内，并位于第一换热器远离新风入口的一侧，即新风经过第一换热器进行预热或预冷后，可再经过表冷器组进行深度除湿或者升温。本实施例中的表冷器组包括至少一个表冷器，且各表冷器分别与外部的冷源或者热源连通。

示例性地，冷源可以是具有一定温度的冷冻水，热源可以是具有一定温度的热水；空调系统夏季运行时，表冷器组接入冷冻水，以对新风进行冷却除湿；空调系统冬季运行时，新风一般不需要除湿，仅需升温即可；表冷器组接入热水，以对新风进行加热升温。

例如，空调系统夏季工作时，室内排风温度24℃，经过第二换热器32并与乙二醇溶液热交换，乙二醇溶液温度降低，排风温度升至30℃。室外新风温度35℃，经过第一换热器31，并与乙二醇溶液热交换，乙二醇溶液温度升高，新风温度可降至28℃，从而实现利用室内排风的冷量对新风进行预冷；预冷后的新风再经过表冷器组进行深度除湿，以使新风的湿度符合室内要求。

空调系统冬季工作时，室内排风温度22℃，经过第二换热器32，并与乙二醇溶液热交换，乙二醇溶液温度上升，排风温度可降至16℃。室外新风温度0℃，经过第一换热器31并与乙二醇溶液热交换，乙二醇溶液温度下降，新风温度可升温至10℃；从而实现利用室内排风中的热量对新风进行预热；预热后的新风再经过表冷器组进行进一步升温加热，以使新风温度符合室内要求。

本实施例提供的具有热回收功能的空调系统，其通过设置在新风通道内的第一换热器31、排风通道内的第二换热器32，对室内排风中的热量或者冷量回收利用，并与表冷器组配合，对新风进行除湿及升温加热。与相关技术中采用风冷式直膨式室外机与新风风道内的除湿换热器的热泵制冷系统相比，本申请实施例中无需设置室外机以及除湿换热器，因此本申请实施例提供的空调系统不受室外机的工况影响，从而可避免因室外机故障及结霜，而导致新风温度、湿度不符合室内温度需求的问题。

在上述实施例的基础上，本申请实施例提供的热回收机组还包括预冷换热器33和再热换热器34，其中，预冷换热器33又称为热管热回收预冷换热器33，再热换热器34又称为热管热回收再热换热器34，即热回收机组还包括具有热管热回收预冷换热器33以及热管热回收再热换热器34的热管热回收装置。

其中，预冷换热器33与再热换热器34连通并形成制冷剂循环系统，制冷剂在制冷剂循环系统中流动，并分别在预冷换热器33和再热换热器34中发生相变，以释放热量或吸收热量。预冷换热器33和再热换热器34设置于新风通道内，并分别位于表冷器组的两侧。

空调系统夏季运行时，制冷剂在预冷换热器33中蒸发并形成气态制冷剂，此过程制冷剂吸收新风中的热量，以对新风进行冷却达到预冷的目的；新风经表冷器组深度除湿后，新风温度较低，可能低于室内新风温度的要求。

当深度除湿后的新风经过再热换热器34时，气态制冷剂在再热换热器34中冷凝释放热量，以对深度除湿后新风进行升温。如此设置，可充分回收并利用新风中的热量，并结合热管热回收装置，对除湿后的新风的温度进行升温，以调节进入室内新风的温度，无需另设加热装置对除湿后的新风进行加热，从而降低空调系统的能源消耗，降低运行成本。

进一步地，本实施例中的预冷换热器33可位于第一换热器31靠近新风入口的一侧；此方案下新风先经过预冷换热器33进行初步预冷，再经过第一换热器31进行二次预冷后，与表冷器组热交换，以完成深度除湿。

或者，预冷换热器33位于第一换热器31远离新风入口的一侧，即预冷换热器33位于第一换热器31与表冷器组之间。此方案下新风先经过第一换热器31进行初步预冷，再经过预冷换热器33进行二次预冷后，与表冷器组热交换，以完成深度除湿。本实施例对预冷换热器33相对于第一换热器31的位置不加以限制，以能够实现对新风能够进行二次预冷，且能够利用再热换热器34对深度除湿后的新风进行加热即可。

在上述实施例的基础上，本申请实施例提供的表冷器组包括两个表冷器，为便于描述本实施例；两个表冷器分别为第一表冷器41和第二表冷器42。第一表冷器41、第二表冷器42可上下设置，即第二表冷器42位于第一表冷器41的上方，第一表冷器41的进水口及第二表冷器42的进水口分别与冷源或者热源的进水管连通，并且第一表冷器41、第二表冷器42的进水口出分别设置有进水阀。同样的，第一表冷器41及第二表冷器42的出水口分别与冷源或者热源的进水管连通。

利用上述各表冷器的进水阀、出水阀可分别控制第一表冷器41、第二表冷器42的工作状态，即第一表冷器41及第二表冷器42的可单独工作。例如，在夏季对室外的高温高湿新风进行除湿时，可分别控制第一表冷器41及第二表冷器42均处于工作状态，以提升对新风的接触面积，从而提高预冷效果。

在冬季对室外的低温空气进行升温时，可控制一个表冷器处于工作状态。例如，第一表冷器41打开，第二表冷器42关闭。若夏季运行时，相关技术中的一个表冷器的制冷量与本申请中的第一表冷器41、第二表冷器42的制冷量相同；但在冬季时，制冷器的制热量的需求降低，因此，流入表冷器的热水的流量少、流速低。尤其在外界新风温度较低时，相关技术中设置有一个表冷器，热水循环流动缓慢，容易造成表冷器内部结冰而出现冻坏的现象。

然而，本实施例中设置有两个并列设置的第一表冷器41和第二表冷器42，在冬季运行时，可关闭第二表冷器42，在相同的热水流量下，可保证第一表冷器41中的热水流速，从而可避免第一表冷器41内结冰而出现冻坏的现象。如此设置，既能满足夏季对外界高温高湿的空气的冷却预冷的效率，也能保证冬季运行时对外界低温空气进行预热的需求，防止表冷器出现冻坏现象，增强空调系统的可靠性。

参阅图1，本实施例提供的空调系统包括第一净化机组和第二净化机组；其中，第一净化机组设置在新风通道11内，第一净化机组至少包括一个过滤器，以用于对引入新风通道11内的空气除尘净化；第二净化机组设置在排风通道21内，第二净化机组至少包括一个过滤器，以用于对室内排风进行净化、杀毒。

进一步地，根据新风净化的需要，第一净化机组可包括第一粗效过滤器71、第一中效过滤器72以及亚高效过滤器73，并且沿新风进风方向，第一粗效过滤器71、第二中效过滤器72及亚高效过滤器73依次设置在新风通道11内。

其中，第一粗效过滤器71位于新风通道11的新风段内，并靠近新风入口12设置，其可对流入新风通道11内的新风进行初步过滤，能够去除空气中的大粒径颗粒物。进一步地，第一粗效过滤器71可布置在第一风机51靠近新风入口12的一侧，以使进入新风通道11后空气可经过第一粗效过滤器71后，再经过第一风机51，以避免外界新风中的大粒径颗粒物污染第一风机51，从而提升第一风机51的可靠性及使用寿命。

第一中效过滤器72可对新风中的小粒径颗粒物进行过滤。第一中效过滤器72可设置热回收机组靠近新风入口的一侧，即当第一换热器31设置在预冷换热器33靠近新风入口的一侧时，第一中效过滤器可设置在第一风机51与第一换热器31之间。当预冷换热器33设置在第一换热器31靠近新风入口的一侧时，第一中效过滤器可设置在第一风机51与预冷换热器33之间。

如此设置，可使进入新风通道11内的新风经过第一粗效过滤器71、第一中效过滤器72后，与预冷换热器33、第一换热器31以及表冷器进行热交换时，可避免空气中的小径颗粒物等粘附在上述换热器的表面而滋生细菌。

亚高效过滤器73设置于新风通道11的出风段，并靠近新风出口13设置，其可对流入新风通道11内的空气的微尘进行进一步过滤，提升新风质量。

根据室内排风净化需要，第二净化机组包括第二粗效过滤器74、第二中效过滤器75以及高效过滤器76。沿出风方向，第二粗效过滤器74、第二中效过滤器75以及高效过滤器76依次布置在排风通道21内。其中，第二粗效过滤器74可靠近排风通道21的回风口22设置，高效过滤器76可靠近排风通道21的排风口23设置。对于第二粗效过滤器74、第二中效过滤器75的作用与上述第一粗效过滤器71及第一中效过滤器72的作用相同，此处不再赘述。

高效过滤器76可对室内排风中的病毒进行消杀，本实施例将高效过滤器76设置在第二换热器32靠近回风口22一侧。如此设置，可防止排风中病毒粘附在第二换热器32的表面。

可以理解的是，上述第一净化机组包括的第一粗效过滤器71、第一中效过滤器72以及亚高效过滤器73，第二净化机组包括第二粗效过滤器74、第二中效过滤器75及高效过滤器76仅为实施方式的一种，并不是对本实施例的限制。

例如，当空调系统应用于清洁区时，新风通道11内仅布置有粗效过滤器、中效过滤器对新风进行两级过滤；而不具有亚高效过滤。此种环境下，排风通道21可仅布置有经粗效过滤器。

当空调系统应用于平疫结合的半污染区、污染区时，新风通道11内可设置有粗效过滤器、中效过滤器和亚高效过滤器的三级过滤；排风通道21内可设置有粗效过滤器、中效过滤器、高效过滤器对室内排风进行三级过滤，此方案为本实施例优选方案，以提升空调系统的适用性，提升新风的净化效果。

参阅图1和图2，在上述实施例的基础上，本实施例提供的空调系统中，其在新风通道11内设置有第一风机墙50，第一风机墙50设置有至少两个第一风机51，并且第一风机墙50可设置在第一粗效过滤器71及第一中效过滤器72之间，以防止新风中的大径颗粒物粘附在第一风机51上。

同样的，排风通道21内设置有第二风机墙60，第二风机墙60设置有至少两个第二风机61，并且第二风机墙60靠近排风通道21的排风口23设置，其可设置在第二换热器32靠近排风口23的一侧。

在相关技术中，新风通道11、排风通道21分别设置有一个风机，风机通常采用变频风机，其可根据送风管压差变送器进行调节频率，确保送风压力。在实际工程调试中风机频率通常运行在-50Hz，运行下限为25Hz。当风机运行频率为25Hz时，送风量降至50％，可满足新风量由6次/h降为3次/h的要求，但送风风压降至25％，风压过低无法保障基本送风压力的需求。因此，相关技术中新风通道11、排风通道21仅设置有一个风机，其风量调节范围窄，无法保证送风压力，达不到平疫模式下新风量的需求。

然而，本实施例中新风通道11内设置有至少两个第一风机51、排风通道21内设置有至少两个第二风机61，可根据不同模式下选择风机的工作数量，可增大风量调节范围，满足不同模式下的送风量需求。

参阅图3，示例性地，第一风机墙50上并排设置有6个第一风机51；同样的，第二风机墙60上并排设置有6个第二风机61。以负压病房为例，平时最小新风量为2次/h，特殊情况下最小新风量为6次/h。在特殊情况下时，可将新风通道11内的第一风机51全开，排风通道21内的第二风机61全开，可将新风量由多个风机承担，以避免风机运行下限过低，导致风压较小无法满足送风要求。平时运行时，可选择部分第一风机51工作，部分第二风机61工作，确保风压、风量的正常输出。

参阅图1，在上述实施例的基础上，本申请实施例提供的空调系统还包括辅助加热器81及等温加湿器82，辅助加热器81和等温加湿器82设置于新风通道11内，并靠近新风出口13设置；即辅助加热器81和等温加湿器82位于新风通道11的出风段。

具体地，辅助加热器81可设置在再热换热器34及等温加湿器82之间，辅助加热器81用于对经过再热换热器34后新风进行进一步调节升温，使输送至室内的新风的温度符合要求。辅助加热器81的加热方式可以是电加热、热水加热或者蒸汽加热中的一者或者组合。

等温加湿器82用于对除湿后的新风的湿度进行调整，或者在冬季运行时，新风空气无需进行深度除湿，需开启等温加湿器82对新风的湿度进行调整。等温加湿器82的加湿方式可以是电极加湿、电热加湿或者干蒸汽加湿的一种或者组合。

进一步地，本申请实施例提供的空调系统还包括多个杀菌灯90，杀菌灯90可以是紫外线杀菌灯，用于对流入新风通道11、排风通道21内的空气进行除菌杀毒。可理解的是，多个杀菌灯90可间隔布置在新风通道11、排风通道21内，以提升除菌杀毒效果。

下面对本申请实施例提供的空调系统在夏季、冬季运行的过程进行说明：

空调系统夏季运行时，新风进入新风通道11内，新风通过第一粗效过滤器71后，能够过滤大粒径尘埃等颗粒物，可初步净化新风；以保护后级的第一风机51、第一换热器31、表冷器组等。然后经第一风机51加压进行送风，根据主送风管的压差变送器进行频率的调整，确保恒风量运行；加压后的新风经过第一中效过滤器72进行精细过滤，滤除小粒径颗粒物，防止颗粒物附着在后级第一换热器31、表冷器组等的表面，影响正常换热；第一中效过滤器72处于第一风机51之后，位于送风正压段，可保障新风洁净度。

然后新风经过预冷换热器33进行新风预冷，可将35℃高温新风预冷至31℃；再经过第一换热器31进行二次预冷至27℃，乙二醇溶液通过循环泵进行循环；经两次预冷后的新风最终经过表冷器组进行深度冷却除湿，新风状态点处理至12℃/95％。除湿后的新风经再热换热器34进行调温至16℃；如热量不足可通过辅助加热器82进行热量补充；热湿处理后的新风经亚高效过滤器73进行第三次过滤，以达到净化要求。出风段装有紫外线杀菌灯对送风进行杀菌后，最终送至室内。

室内排出的空气进入排风通道21后，首先经第二粗效过滤器74、第二中效过滤器75、高效过滤器76三级过滤器后，排风达到净化要求，洁净排风流经第二换热器32对排风冷量进行回收；室内排风温度由22℃升至28℃，乙二醇溶液经过室内排风冷却后，经循环泵重新输送到第一换热器31，以对新风进行预冷。经冷量回收后的室内排风通过第二风机61排出室外。

冬季运行时，空气过滤过程同夏季，此处不再赘述。热湿过程如下：预冷换热器33、再热换热器34停止使用。室外0℃新风经第一换热器31预热至6℃；表冷器组根据室内热负荷确定开启数量，以防止全部启用表冷器组后出现冻坏现象。预热后的新风经表冷器组进一步升温至30℃；再经过等温加湿器82对湿度进行调节后，最终送至室内。室内排风经过第二换热器32对排风热量进行回收，室内排风温度由20℃降至12至16℃。乙二醇溶液吸收室内排风的热量升温后，经循环泵重新输送到第一换热器31，以对新风进行预热；经热量回收后的排风通过第二风机61排放至室外。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。