一种适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统的制作方法

本发明属于暖通空调技术领域，特别涉及一种适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统。

背景技术：

随着生活水平的提高，人们对于人居环境的舒适性和健康性的要求随之提高。在住宅、别墅、独立办公室等的室内环境控制中，分体式空调和多联机空调的应用仍占较大的份额。其在应用过程中出现了许多问题，不能完全满足用户对室内空气品质和环境舒适度的要求，室内环境的集中调节应运而生。

首先，由于近年来室外空气质量的恶化，人们渴望创建健康、洁净的室内环境。但是目前常用的分体式空调和多联机空调仅能处理温度和湿度，对于pm2.5浓度、co2浓度、tvoc浓度等参数的监测和控制无能为力。所以用户只能寄希望于外加设备或开窗通风解决这样的问题。可是外加设备和通入未处理的新风通常不能很好的解决这些问题。而且，室内环境的控制采用一套设备进行往往是最为便捷的。人们希望通过一套设备达到温度、湿度、空气新鲜度与洁净度的多参数精准调节。

其次，根据气象资料，空气源热泵必须在-15℃的大气环境中高效、可靠地长期运转，才可以满足我国寒冷地区的冬季采暖需求。目前南方市场上的普通空气源热泵热水机组无法在我国寒冷地区应用的根源在于：(1)环境温度的降低，制冷剂吸气比容增大，制冷剂质量流量下降，制热量也就相应的按比例下降。相同匹数的系统，在低温环境下工作，表现出更小的制热量；(2)水最终加热温度的提高，gb/t21362-2008《商业或工业及类似用途的热泵热水机》国家标准中规定热水最终加热温度为55℃。然而在欧洲等地区，考虑到军团病菌的影响，要求出水温度为65℃。因此，随着人们对健康意识的不断提升，热水最终加热温度有可能还会进一步提高。

再次，目前家用的分体式空调和多联机空调在过渡季往往是不运行的，但室内环境中pm2.5浓度增加与co2浓度增加的问题依然存在，这对室内人员的健康与舒适非常不利。采用能够引入新风和循环风进行净化处理的中央空调可以较好的解决该问题。中央空调在小型室内环境的应用优势明显。因此一种新型的住宅、轻商空调系统——适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统能在满足健康、舒适、美观及技术性能要求的同时，很好地解决这个问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统，通过将回风co2浓度与其设定值比对，控制新风量以及回风量的大小以及送风机的转速；通过对回风温度与其设定值的比对，控制水阀开度。此系统通过使用喷气增焓压缩机可以在蒸发器循环工质相同的情况下，与普通单级压缩机相比，蒸发器吸热量增加、冷凝器放热量增加，制热能力更强，更适用于寒冷地区；其次，此系统可以对空调系统各项技术参数(室内温湿度变化、pm2.5、co2浓度)进行控制，同时可对各项参数进行区域化设定与修改，实现了大型高端中央空调系统的小型化、精致化应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统，主要包括新风净化处理器1和风冷冷/热水机，所述新风净化处理器1包含带有新风口2和回风口3的管路，新风口2送入的新风和回风口3送入的回风在管路的混合段混合，经过粗效过滤器4过滤，进入表面式换热器5与冷冻水或冷却水进行换热除湿，经表面式换热器5处理过的空气在送风机6驱动下进入高效过滤器7再次过滤，之后由送风口8送入室内，其特征在于：

所述风冷冷/热水机包含喷气增焓压缩机9，喷气增焓压缩机9接四通换向阀10的管口a且在连接管路上设置有截止阀二18，四通换向阀10的管口b接水冷换热器11，水冷换热器11接闪发气液分离器13入口且在连接管路上依次设置有电子膨胀阀一12和阀门一32，四通换向阀10的管口c接气液分离器17，气液分离器17的气体出口回接喷气增焓压缩机9，四通换向阀10的管口d接风冷换热器16，风冷换热器16接电子膨胀阀一12且在连接管路上依次设置有电子膨胀阀二15和阀门二33，闪发气液分离器13还接在电子膨胀阀二15和阀门二33之间的管路上，气体出口回接喷气增焓压缩机9且在连接管路上设置有截止阀一14，所述表面式换热器5与水冷换热器11的冷却水环路连通。

所述表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路入口的连接管路上设置有蓄能水箱29，且该连接管路同表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路出口的连接管路之间设置有旁通管路，旁通管路通过三通阀19同表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路出口的连接管路连接。

所述三通阀19的开度受回风温度与设定温度比对控制，当回风温度接近设定温度时，调节水阀主管路开度减小，旁通支路开度增大；反之，若回风温度偏离设定温度，三通阀主管路开度增加，旁通阀开度也随之减小，使得通过水冷换热器11的水量保持不变。

冬季制热工况时，四通换向阀10的管口a和管口b在阀内部连通，管口c和管口d在阀内部连通，喷气增焓压缩机9的制冷剂经水冷换热器11换热，阀门32打开，阀门33关闭，换热后制冷剂经闪发气液分离器13分离后回送喷气增焓压缩机9；水冷换热器11中换热后的冷却水流经三通阀19后送至表面式换热器5与空气换热，表面式换热器5换热后的冷却水再返回水冷换热器11循环吸热；

夏季制冷工况或者冬季除霜时，四通换向阀10的管口a和管口d在阀内部连通，管口b和管口c在阀内部连通，喷气增焓压缩机9的制冷剂经风冷换热器16换热，阀门32关闭，阀门33打开，制冷剂不流经闪发气液分离器13，而是经由水冷换热器11进入气液分离器17分离后回送喷气增焓压缩机9；电子膨胀阀二15对制冷剂深度节流，制冷剂在风冷换热器16中换热后经气液分离器17流回喷气增焓压缩机9，电子膨胀阀一12和电子膨胀阀二15的开度根据室外气温和供、回水温差联合控制，实现热泵机组供冷/供热能力的调节；

除霜工况时，蓄能水箱29中储存一定量已加热的热水，一方面保证循环的正常进行，实现对风冷换热器16的快速除霜，另一方面继续保证向新风处理器1提供热水，避免对室内送入冷风。

过渡季节，风冷冷热水机组不运行，室外新风经新风处理机组过滤净化之后送入室内，通风换气，消除余热。

所述回风口3处设置有回风温度传感器20、co2浓度传感器21以及pm2.5浓度传感器22；新风阀23和回风阀24的开度由co2浓度设定值和回风co2浓度的比对来控制和调节，若回风co²浓度超过设定值时，新风阀23开度增加，同时回风阀24的开度减小；若co²浓度低于设定值时，新风阀23开度减小，同时回风阀24开度增大；新风阀23与回风阀24联动调节，即新风阀23开度增大时，回风阀24开度减小，新风阀23开度减小时，回风阀24开度增大，所述送风机6的转速由pm2.5浓度以及co2浓度控制，当pm2.5浓度以及co2浓度控制两者重合时，co2浓度只控制新风阀23是否开启，pm2.5浓度控制送风机6的转速，在高、中、低三挡风速之间转换；风冷冷/热水机与表面式换热器5连接管路上的三通阀19中的开度根据回风温度及其设定值的比对来调节，当回风温度接近其设定值时，比例调节开度减小，在三通阀19全关闭时，仍有基本流量，在冬季起到防冻作用。

所述表面式换热器1的供、回水温度由供水温度传感器25和回水温度传感器26测量，当三通阀19中比例调节水阀开度发生变化时，表面式换热器5的供、回水温差随之变化，喷气增焓压缩机9依据室外气温以及表面式换热器供、回水温差与设定值的对比来控制其开启或停止。

所述新风口2和回风口3的开度分别由安置于内部的新风阀23和回风阀24来调节，新风阀23和回风阀24上均设计有最小风量进风口，以保证在循环风模式下仍有新风量，满足室内最小新风量的需求，同时保证在全新风模式仍有回风量，获得一定的节能效果。

本系统可设置两种控制模式，一种为室内控制，另一种为手机远程控制，室内控制又分为手动模式和自动模式；

采用手动模式时，人为设定送风机6的转速，此时送风机6转速恒定，不再通过回风温度与其设定值的比对而改变，仅根据供、回水温差与其设定值的比对来决定喷气增焓压缩机9的启停，从而保持室内恒温恒压；

采用自动模式时，主要用于过渡季节，由co2浓度控制新风风阀23是否开启以及改变送风机6的转速，当pm2.5浓度与co2浓度对送风机6的控制指令重合时，co2浓度只控制新风风阀23是否开启，回风的pm2.5浓度控制送风机6的转速；

采用手机远程控制时，能够选择运行模式、风速调节以及室内温湿度、co²浓度、pm2.5浓度的历史记录及即时状况的查询。

所述表面式换热器5采用全逆流8排管设计；表面式换热器5下方设置凝水盘30，凝水盘30通过凝水排管31将凝结水排至室外，送风机6采用高效离心风机，配置直流无刷电机，所述送风口8设置在室内高处，选用abs或木质出风口，避免风口结露，送风方向可以调节，以便热风能更有效送入工作区；回风口3设置在距地面50cm-70cm高度的侧壁上，保证人员处于回流区。

本系统与室内地暖系统联合工作，地暖系统承担热负荷，新风净化处理设备1只承担新风负荷，通过手动或自动模式来调节以保证处理后的新风温度不过高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用可自动控制新、回风比及送风风机的新风净化处理器，相对于传统空调有更好的舒适性和室内空气品质。

2)新风净化处理器的新风口和回风口的风阀上均设有最小风量进风口，以保证在全新风模式仍有回风量，达到节能效果，在循环风模式下仍有新风，满足室内最小新风量100m³/h的需求。

3)送风机采用高效离心风机，配置直流无刷电机，相对于传统空调效率高、噪声小。新风净化机组配置两级过滤(g4+h12)，有效过滤pm2.5及大部分细菌霉菌，过滤效率可达95％。

4)采用喷气增焓压缩机和闪发气液分离器，相对于传统空调制热能力强，可以满足我国寒冷地区的冬季采暖需求。

5)新风净化空调机组可在厨房或卫生间吊顶内安装，机组一体化的设计可节省空间。机组双出风口、双回风口设计，能够避免管道交叉，减少夹层厚度，有效利用空间。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2为本发明新风净化处理器的示意图。

图3是本发明表面式换热器下部排水结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明变频户式新风净化全空调系统，所述系统由新风净化处理器1和风冷冷/热水机构成。

参照图2，新风净化处理器1包含一个新风口2和两个回风口3，新风口2送入的新风和回风口3送入的回风在管路的混合段混合，经过粗效过滤器4过滤，进入表面式换热器5中与冷冻水或冷却水进行换热除湿，经表面式换热器5处理过的空气在送风机6驱动下进入高效过滤器7再次过滤，之后由送风口8送入室内。将送风口8设置在室内高处，并选用abs或木质出风口，避免风口结露，送风方向可以调节，以便热风能更有效送入工作区，避免出现上热下冷现象；回风口3设置在距地面50cm-70cm高度的侧壁上，保证人员处于回流区。表面式换热器5采用全逆流8排管设计；参照图3，表面式换热器5下方设置凝水盘30，凝水盘30通过凝水排管31将凝结水排至室外，送风机6采用高效离心风机，配置直流无刷电机。

参照图1，风冷冷/热水机包含喷气增焓压缩机9、四通换向阀10、水冷换热器11、电子膨胀阀一12、闪发气液分离器13、截止阀一14、电子膨胀阀二15、风冷换热器16、气液分离器17、截止阀二18、三通阀19，旁通管路和蓄能水箱29等。

喷气增焓压缩机9接四通换向阀10的管口a且在连接管路上设置有截止阀二18，四通换向阀10的管口b接水冷换热器11，水冷换热器11接闪发气液分离器13入口且在连接管路上依次设置有电子膨胀阀一12和阀门一32，四通换向阀10的管口c接气液分离器17，气液分离器17的气体出口回接喷气增焓压缩机9，四通换向阀10的管口d接风冷换热器16，风冷换热器16接电子膨胀阀一12且在连接管路上依次设置有电子膨胀阀二15和阀门二33，闪发气液分离器13还接在电子膨胀阀二15和阀门二33之间的管路上，气体出口回接喷气增焓压缩机9的中间吸气口且在连接管路上设置有截止阀一14，防止喷气口处的制冷剂会产生回流现象。

表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路入口的连接管路上设置有蓄能水箱29，且该连接管路同表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路出口的连接管路之间设置有旁通管路，旁通管路通过三通阀19同表面式换热器5与水冷换热器11冷却水环路出口的连接管路连接。

冬季制热工况时，四通换向阀10的管口a和管口b在阀内部连通，管口c和管口d在阀内部连通，从而喷气增焓压缩机9的出口与水冷换热器11的物料入口连通，阀门32打开，阀门33关闭；出喷气增焓压缩机9的制冷剂在水冷换热器11中与冷却水换热，换热后的冷却水流经三通阀19送至表面式换热器5与空气换热，表面式换热器5中换热后的冷却水再返回水冷换热器11循环吸热。水冷换热器11中换热后的制冷剂经过电子膨胀阀一12和阀门32进入闪发气液分离器13，分离后，制冷剂回送至喷气增焓压缩机9中间吸气口，增加喷气增焓压缩机9排气量，从而增加水冷换热器11内制冷剂流量，提高制热量；另一方面，电子膨胀阀二15对出闪发气液分离器13的液态制冷剂深度节流，实现低温取热，该部分制冷剂在风冷换热器16中换热后经气液分离器17流回喷气增焓压缩机9；电子膨胀阀一12和电子膨胀阀二15的开度根据室外气温和供、回水温差联合控制，实现热泵机组供冷/供热能力的调节。

夏季制冷工况或者冬季除霜时，四通换向阀10的管口a和管口d在阀内部连通，管口b和管口c在阀内部连通，从而喷气增焓压缩机9的出口与风冷换热器16的入口连通。阀门32关闭，阀门33打开，使制冷剂不流经闪发器13。

除霜工况时，蓄能水箱29中储存一定量已加热的热水，一方面可以保证循环的正常进行，实现对风冷换热器的快速除霜，另一方面也可继续保证向新风处理器提供热水，避免对室内送入冷风。

过渡季节，风冷冷热水机组不运行，室外新风经新风处理机组过滤净化之后送入室内，通风换气，消除余热。

本发明变频户式新风净化全空调系统具体工作时，回风口3处设置有回风温度传感器20、co2浓度传感器21以及pm2.5浓度传感器22；新风阀23和回风阀24的开度由co2浓度设定值和回风co2浓度的比对来控制和调节，比如，co2浓度设定值为500ppm，若回风的co2浓度超过设定值时，新风阀23开度增加，同时回风阀24的开度减小；若co2浓度低于设定值时，新风阀23开度减小，同时回风阀24开度增大；新风阀23与回风阀24联动调节，即新风阀23开度增大时，回风阀24开度减小。配有直流无刷电机的风机6的转速由pm2.5浓度以及co2浓度控制，当pm2.5浓度以及co2浓度控制两者重合时，co2浓度只控制新风风阀23是否开启，pm2.5浓度控制送风机6的转速。

三通阀19的开度受回风温度与设定温度比对控制，当回风温度接近设定温度时，调节水阀主管路开度减小，旁通支路开度增大；反之，若回风温度偏离设定温度，三通阀主管路开度增加，旁通阀开度也随之减小，使得通过水冷换热器11的水量保持不变。在三通阀19全关闭时，仍有基本流量，冬季可起到防冻作用。

表面式换热器的供、回水温度由供水温度传感器25和回水温度传感器26测量，当风冷冷/热水机与表面式换热器5连接管路上的三通阀19中比例调节水阀开度发生变化时，表面式换热器5的供、回水温差随之变化，喷气增焓压缩机9依据表面式换热器供、回水温差与设定值的对比来控制其开启或停止。

新风口2和回风口3的开度分别由安置于内部的新风阀23和回风阀24来调节，新风阀23和回风阀24上均设计有最小风量进风口，以保证在循环风模式下仍有新风量，满足室内最小新风量的需求(约100m³/h)，也可保证在全新风模式仍有回风量，获得一定的节能效果。

本发明系统有两种控制模式，一种为室内控制，另一种为手机远程控制。室内控制又分为手动模式(空调模式)和自动模式。采用手动模式时，人为设定送风机6的转速，此时送风机6转速将不再变化，不再通过回风温度与其设定值的比对而改变，仅根据供、回水温差与其设定值的比对来决定喷气增焓压缩机9的启停，从而保持室内恒温恒压；采用自动模式时，不建议开启风冷冷/热水机，主要用于过渡季节，由co2浓度控制新风风阀23是否开启以及改变送风机6的转速，当pm2.5浓度与co2浓度对送风机6的控制指令重合时，co2浓度只控制新风风阀23是否开启，回风的pm2.5浓度控制送风机6的转速。

采用手机远程控制时，可以选择运行模式、风速调节以及室内温湿度、co2浓度、pm2.5浓度的历史记录及即时状况的查询。

本发明系统也可以与室内采用的地暖系统联合工作，地暖系统承担热负荷(地暖供水温度保持在35～40℃)，那么新风净化处理设备1只承担新风负荷，可以通过手动或自动模式来调节以保证处理后的新风温度不过高而导致热不适即可。

综上，本发明一种适用于寒冷地区的户式新风净化全空调系统，主要由新风净化处理器和风冷冷/热水机组成，新风净化处理器中，新风与回风在混合段混合，经过粗效过滤器过滤，在表面式换热器中与冷冻/却水进行换热，在变频送风机驱动下处理过的空气流经高效过滤器后由两个送风口送入室内，新风阀和回风阀的开度根据回风的co2浓度来调节，送风风机转速根据co2和pm2.5浓度调节，连接风冷冷/热水机与新风处理器中表冷器的水路中的比例三通阀的开度根据回风温度与其设定值的差值来调节，喷气增焓压缩机的启停根据室外温度和冷冻/却水供、回水温差控制。本发明实现了中央空调的小型化应用，通过对温度、湿度、co2浓度、pm2.5浓度调节，最大限度地提供全年健康、舒适的室内环境，改善舒适度，此外，由于采用喷气增焓技术，大大增强了热泵机组在低温环境下的制热能力，可以使空调系统在-15℃低温环境中高效、可靠地长期运转，满足我国寒冷地区的冬季采暖需求，亦可保证全年空调需求。