專利名稱：一種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，屬于獨立除濕空調
和地源熱泵技術領域。
背景技術：
空調系統(tǒng)能耗在建筑能耗中占有很大比例，有效降低空調系統(tǒng)能耗的技術和應用 是目前行業(yè)發(fā)展的最為重大的課題。就空調方式及其系統(tǒng)方案而言，將空氣處理過程中的 降濕和降溫過程的耦合關系分開，首先采用合適的技術措施解決獨立除濕問題，然后采用 廉價高溫冷源解決降溫問題，從而實現(xiàn)空調系統(tǒng)整體能耗及其運行費用的有效節(jié)省，是當 前空調領域處于發(fā)展前沿的技術路線，在技術和應用方面近年來取得了突破性進展。目前 具有代表性的技術成果是清華大學江億院士領銜開發(fā)的溶液調濕空調系統(tǒng)技術，利用溴化 鋰等溶液極強的吸濕效應對空氣進行深度除濕，利用高溫熱泵高效制取高溫冷凍水，利用 60 8(TC左右的低品位熱源對除濕溶液進行再生，熱工過程通過采用分級換熱、熱回收等 有效地降低了整體熱工不可逆損失，獲得了良好的能源綜合利用效益，并已經獲得了許多 成功應用。但是就目前而言，如何更有效地解決廉價的低溫再生熱源問題、提高特殊材料部 件的可靠性并降低成本、開發(fā)成熟高效的高溫冷凍水機組以成分利用該技術的整體節(jié)能優(yōu) 勢、擴展細分市場用戶的適應性等方面，還需經歷一個較長的技術及應用成熟期。目前溶 液調濕空調方式應用最多的熱泵式再生方式由于受限于冷凝側高溫熱泵C0P較低的特點， 雖然是一種實用的解決方式，但并非體現(xiàn)該技術路線能源綜合利用效益優(yōu)勢的最佳利用方 式。 同時，空調舒適性研究方面已出現(xiàn)很多新成果，例如夏季空調室內設計溫濕度可 根據(jù)人體熱感覺在一定范圍內選擇，這為調整設計參數(shù)節(jié)省能耗提供了理論基礎。如我國 舒適性空調設計以前通常按設計干球溫度24 28t:、相對濕度按45 65%選取，但是基 于節(jié)能降耗的需要，建設部規(guī)定公共建筑夏季空調溫度不得低于26°C 。從人體熱感覺來看， 干球26 28。C、相對濕度60%的環(huán)境空氣與干球28 3(TC、相對濕度30 40%基本相 當，為此，如果能夠實現(xiàn)室內溫度很好的除濕效果，則把室內干球溫度提高到28 3(TC，人 體的感覺仍是舒適的，而由此帶來了降低維護結構顯熱負荷等的效益，可有效降低空調冷 負荷10 15%。同理，如冬季采用輻射末端采暖，并將室內溫度降低2t:，則可有效降低采 暖熱負荷10 15%。 另一方面，目前地水源熱泵空調系統(tǒng)的應用已很廣泛，技術、產品和市場均已走向 成熟，但受地質和水資源條件限制，特別是在按規(guī)范實施的前提下，與其它空調/采暖方式 相比時在節(jié)能性、經濟性方面并沒有體現(xiàn)出宣傳中的優(yōu)勢，這將影響到該細分行業(yè)的發(fā)展 速度和實效。 如果既能利用獨立除濕空調技術的能源綜合利用優(yōu)勢以避免成功空調方式的能 耗高、費用高，又能避免過多地受限于用戶的具體資源條件和某些關鍵設備的開發(fā)成熟周 期問題，并結合地水源熱泵的良好的低溫冷熱源條件，是一種可能的和實用的技術路線，對迅速推廣落實并實現(xiàn)節(jié)能減排效益，將具有重要價值。
發(fā)明內容本實用新型的目的和任務是，研制一種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置， 采用既有的低溫冷凍除濕、低溫送風、廉價地源冷水承擔顯熱負荷，實現(xiàn)獨立除濕、高溫冷 凍水降溫的空調方式，有效利用自然界的能量、降低熱工冷熱源的容量及其運行成本，并將 所需設備部件集成為一個整體，形成一整套應用成果，以在保證空調效果的前提下有效落 實技術方案與節(jié)能效果，實現(xiàn)便于設計選型、運行安全可靠、維修簡便、降低運行成本的效 果。 本實用新型的具體描述是 —種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，由獨立除濕新風機組、干式空調末 端、熱泵主機和地源水力模塊等組成，空氣處理過程的除濕和降溫互相獨立，其中地源井水 首先送入干式空調末端承擔室內顯熱冷負荷，并送入新風機組預冷換熱器承擔新風預冷負 荷，再通入熱泵主機冷凝器并返回地源井，熱泵主機產生的低溫冷凍水送入新風機組獨立 除濕換熱器，深度除濕后的新風以低溫送風方式進入空調區(qū)域承擔全部濕負荷與部分顯冷 負荷。具體技術方案是獨立除濕新風機組(5)包括由預冷換熱器(9)和獨立除濕換熱器 (8)組成的多級換熱組件，水力模塊(11)包括連接獨立除濕新風機組(5)、熱泵主機和地源 井的水泵、閥門管道部件組件，預冷換熱器(9)的水側進口通過水力模塊(11)與干式空調 末端(7)的水側進口相連后與地源井(10)的出水口相連，預冷換熱器(9)的水側出口通過 水力模塊(11)與干式空調末端(7)的水側出口相連后與熱泵主機(2)的冷凝器(1)的水 側進口相連，冷凝器(1)的水側出口與地源井(10)的進水口相連，熱泵主機(2)的蒸發(fā)器 (4)的水側出口通過水力模塊(11)與獨立除濕換熱器(8)的水側進口相連，與干式空調末 端(7)的水側進口相連或不相連，蒸發(fā)器(4)的水側進口通過水力模塊(11)與獨立除濕換 熱器(8)的水側出口相連，與干式空調末端(7)的水側出口相連或不相連，獨立除濕新風機 組(5)的預冷換熱器(9)的空氣進口與新風(A)進口相連，空氣出口與獨立除濕換熱器(8) 的空氣進口相連，獨立除濕換熱器(8)的空氣出口經新風管與獨立除濕風口 (6)相連。 獨立除濕新風機組(5)包括作為首級換熱的預冷換熱器和作為末級換熱的獨立 除濕換熱器，為多級空氣降溫除濕結構，其中作為首級換熱的預冷換熱器(9)的水側與作 為夏季高溫冷源和/或冬季低溫熱源的地源井(10)相連，作為末級換熱的獨立除濕換熱器 (8)的水側與作為夏季低溫冷源和/或冬季高溫熱源的熱泵主機相連。 熱泵主機(2)冷凍出水3 8t:并且熱水出水35 4(TC的低溫型熱泵機組。 室外新風經過獨立除濕新風機組處理后通過風管并經獨立除濕風口送入室內，實 現(xiàn)低溫送風以減少風管尺寸和材料消耗，獨立除濕風口采用誘導式風口 、散流器等防結露 風口。干式空調末端(7)采用干式風機盤管、網(wǎng)柵式輻射換熱器或安裝于吊頂、墻壁或地板 內的埋藏式輻射換熱器。 地源井(10)采用直接取水的地下水源井或間接式換熱的土壤源換熱器井群，當 采用后者時其井口數(shù)比常規(guī)土壤源熱泵系統(tǒng)的井群多50 100%。 水力模塊(7)為將連接地源水系統(tǒng)和空調水系統(tǒng)相關的水泵、閥門主要管道部件 組件及其智能控制組合為整體的一體化結構。[0014] 冬季采暖時，當室外空氣溫度低于地源井出水溫度時，室外新風首先在預冷換熱 器中由地源井水進行預熱并防止盤管凍結，然后進入下一級換熱器加熱到所需溫度送出， 地源熱泵主機制取的采暖水同時向新風機組和室內空調末端供熱，由于其出水溫度一般不 超過4(TC，可以取得很高的能效比，節(jié)省大量電力，從而大幅改善了地源熱泵實際運行費用。 本實用新型采用新型地源空調方式，針對我國長江流域及其以北地區(qū)的廣大商業(yè) 和居民用戶提供高效實用的空調方式與方案，所采用的主要設備部件均屬目前較為成熟和 大量應用的技術產品，或者只需要作較小地調整即可使用，便于迅速推廣。熱泵主機只需 采用低溫型熱泵機型，由于充分利用地下土壤冷量直接承擔大部分空調負荷，熱泵主機容 量降低60 80%以上，熱工系統(tǒng)設計中充分考慮有效降低系統(tǒng)不可逆損失的需要，節(jié)省電 耗及運行費達50 70%，在空調方式方法方面取得突破性進展。同時重點解決了設備的 高效性、安全性、可靠性、實用性、可維護性、初投資及運行費用等方面的全面平衡設計和落 實，實現(xiàn)了重大技術與應用進展，成為當前利用獨立除濕、高溫冷凍水降溫這一空調技術路 線的具有經濟性和實用性的領先技術和產品方案。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)示意圖。
圖1中各部件編號與名稱如下 冷凝器1、熱泵主機2、壓縮機3、蒸發(fā)器4、獨立除濕新風機組5、獨立除濕風口 6、 干式空調末端7、獨立除濕換熱器8、預冷換熱器9、地源井10、水力模塊11、新風A、室內新 風送風B、干式空調末端出風C
具體實施方式
圖1是本實用新型的系統(tǒng)示意圖。 —種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，由獨立除濕新風機組、干式空調末 端、熱泵主機和地源水力模塊等組成，空氣處理過程的除濕和降溫互相獨立，其中地源井水 首先送入干式空調末端承擔室內顯熱冷負荷，并送入新風機組預冷換熱器承擔新風預冷負 荷，再通入熱泵主機冷凝器并返回地源井，熱泵主機產生的低溫冷凍水送入新風機組獨立 除濕換熱器，深度除濕后的新風以低溫送風方式進入空調區(qū)域承擔全部濕負荷與部分顯冷 負荷。 獨立除濕新風機組包括作為預冷換熱器和獨立除濕換熱器兩級空氣熱濕處理設 備。熱泵主機冷凍水出水4t:。室外新風經過獨立除濕新風機組處理后通過風管并經獨立 除濕風口送入室內，獨立除濕風口采用誘導式防結露風口 。干式空調末端采用網(wǎng)柵式輻射 換熱器。地源井采用地下水源井。水力模塊為將連接地源水系統(tǒng)和空調水系統(tǒng)等相關的水 泵、閥門等主要管道部件組件及其智能控制組合為整體的一體化結構。冬季采暖時，當室外空氣溫度低于5t:時，室外新風首先在預冷換熱器中由地源井
水進行預熱并防止盤管凍結，然后進入下一級換熱器加熱到所需溫度送出，高于5 l(TC 時關斷預冷換熱器的水路。地源熱泵主機制取的采暖水同時向新風機組和室內空調末端供 熱，熱水出水溫度設置為4(TC，可以取得很高的能效比。
權利要求一種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，由獨立除濕新風機組、干式空調末端、熱泵主機和地源水力模塊組成，其特征在于所述的獨立除濕新風機組(5)包括由預冷換熱器(9)和獨立除濕換熱器(8)組成的多級換熱組件，水力模塊(11)包括連接獨立除濕新風機組(5)、熱泵主機和地源井的水泵、閥門管道部件組件，預冷換熱器(9)的水側進口通過水力模塊(11)與干式空調末端(7)的水側進口相連后與地源井(10)的出水口相連，預冷換熱器(9)的水側出口通過水力模塊(11)與干式空調末端(7)的水側出口相連后與熱泵主機(2)的冷凝器(1)的水側進口相連，冷凝器(1)的水側出口與地源井(10)的進水口相連，熱泵主機(2)的蒸發(fā)器(4)的水側出口通過水力模塊(11)與獨立除濕換熱器(8)的水側進口相連，與干式空調末端(7)的水側進口相連或不相連，蒸發(fā)器(4)的水側進口通過水力模塊(11)與獨立除濕換熱器(8)的水側出口相連，與干式空調末端(7)的水側出口相連或不相連，獨立除濕新風機組(5)的預冷換熱器(9)的空氣進口與新風(A)進口相連，空氣出口與獨立除濕換熱器(8)的空氣進口相連，獨立除濕換熱器(8)的空氣出口經新風管與獨立除濕風口(6)相連。
2. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的獨立除濕新風機組(5)為多級空氣降溫除濕結構，其中作為首級換熱的預冷換熱器(9)的水側與作為夏季高溫冷源和/或冬季低溫熱源的地源井(10)相連，作為末級換熱的獨立除濕換熱器(8)的水側與作為夏季低溫冷源和/或冬季高溫熱源的熱泵主機相連。
3. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的熱泵主機(2)冷凍出水3 8t:并且熱水出水35 4(TC的低溫型熱泵機組。
4. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的干式空調末端(7)采用干式風機盤管、網(wǎng)柵式輻射換熱器或安裝于吊頂、墻壁或地板內的埋藏式輻射換熱器。
5. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的獨立除濕風口 (6)采用誘導式風口、散流器防結露風口。
6. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的地源井(10)采用直接取水的地下水源井或間接式換熱的土壤源換熱器井群，當采用后者時其井口數(shù)比常規(guī)土壤源熱泵系統(tǒng)的井群多50 100%。
7. 如權利要求1所述的低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，其特征在于所述的水力模塊(7)為將連接地源水系統(tǒng)和空調水系統(tǒng)相關的水泵、閥門主要管道部件組件及其智能控制組合為整體的一體化結構。
專利摘要一種低溫冷凍獨立除濕地源水空調集成裝置，由獨立除濕新風機組、干式空調末端、熱泵主機和地源水力模塊等組成，空氣處理過程的除濕和降溫互相獨立，其中地源井水首先送入干式空調末端承擔室內顯熱冷負荷，并送入新風機組預冷換熱器承擔新風預冷負荷，再通入熱泵主機冷凝器并返回地源井，熱泵主機產生的低溫冷凍水送入新風機組獨立除濕換熱器，深度除濕后的新風以低溫送風方式進入空調區(qū)域承擔全部濕負荷與部分顯冷負荷。該新型地源空調只需采用低溫熱泵主機，充分利用地下土壤冷量直接承擔大部分空調負荷，熱泵主機容量降低60～80％以上，并且有效降低熱工系統(tǒng)不可逆損失，節(jié)省電耗及運行費達50～70％，在空調方式方法方面取得突破性進展。
文檔編號F24F5/00GK201488157SQ20092010895
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權日2009年6月15日
發(fā)明者張茂勇 申請人:張茂勇