本发明涉及暖通空调技术领域，具体涉及一种制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组。
背景技术：
随着社会生活质量的不断改善，人们对室内环境舒适度要求越来越高，空气调节系统对空气的温度、湿度等进行处理以满足人们的需求。对于夏季舒适性空调，空调送风温度和室内温度差不宜大于10℃。一次回风式机组将空气处理至露点温度，为满足送风温差的要求，通常还要采用电加热方式再热空气，存在明显的冷热抵消现象。二次回风式机组利用二次回风再热低温空气，但存在操作运行管理复杂，露点降低，机组运行效率较低等问题。
空气处理机组在冬季工况下运行，在冬季室外空气温度较低时，室内回风与室外空气直接混合，混合空气达到饱和状态将产生凝结水；当室外空气焓值低于一定值时，室内回风和新风混合后的空气无法处理到送风状态点，因此需要对室外温度较低新风进行预热处理。
技术实现要素：
本发明提供的一种制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组，利用制冷剂过冷热量对夏季低温空气再热和冬季室外空气预热，并回收室内排风热量，以较高效率运行，实现节能减排的目的。
本发明提供的一种制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组，包括新风箱、排风箱以及热泵机组，所述的新风箱与排风箱相邻设置，所述的热泵机组设置在新风箱以及排风箱内部；
所述的热泵机组包括压缩机、四通换向阀、排风热回收段换热器、新风预热段换热器、混合空气处理段换热器、混合空气再热段换热器、电子膨胀阀，其中，所述的混合空气处理段换热器第一端口、排风热回收段换热器第一端口和压缩机的两个端口分别连接所述的四通换向阀的四个端口；所述排风热回收段换热器的第二端口连接第一电子三通调节阀的第一端口，第一电子三通调节阀的第二端口连接混合空气再热段换热器的第一端口，混合空气再热段换热器第二端口连接第一电磁阀的第一端口，第一电磁阀的第二端口分两路，一路连接第一电子三通调节阀的第三端口，另一路连接电子膨胀阀的第一端口；电子膨胀阀的第二端口分两路，一路连接第二电磁阀的第一端口，另一路连接第二电子三通调节阀的第三端口；第二电磁阀的第二端口连接新风预热换热器的第二端口，新风预热换热器的第一端口连接第二电子三通调节阀的第二端口，第二电子三通调节阀的第一端口连接混合空气处理段换热器的第二端口。
所述的新风箱在风的输送方向依次设置有第一新风入口，新风预热段换热器，混合空气处理段换热器，混合空气再热段换热器，加湿器，送风机，之后到达送风口；所述的新风预热段换热器，混合空气处理段换热器之间的管道壁上设置有回风口；
所述的排风箱在风的排出方向上依次设置有排风入口，排风热回收段换热器，排风机，之后到达排风出口；所述的排风入口，排风热回收段换热器之间的管道壁上设置有第二新风入口。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的夏季空气处理方法：
新风经第一新风入口进入新风预热段换热器，新风在新风预热段换热器中不作处理，之后与回风口进入的室内回风混合。混合空气进入混合空气处理段换热器，混合空气在混合空气处理段换热器中与低温低压制冷剂液体换热，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发吸热，混合空气被处理至露点温度，混合空气温度、湿度降低，之后进入混合空气再热段换热器，空气在混合空气再热段换热器中与高温高压制冷剂液体换热，高温高压制冷剂进一步冷却过冷，混合空气温度升高至合适的送风状态点，最后的混合空气由送风机经送风出口送入室内吸收室内的余热和余湿。
排风经排风入口进入排风热回收段换热器，室内温度较低排风在排风热回收换热器中与高温高压制冷剂气体换热，制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，排风被加热升温，空气处理机组利用热泵机组回收室内温度较低排风空气冷量，同时提高了热泵机组夏季的工作效率；当室内低温排风与排风热回收段换热器中制冷剂换热量不足时，可调节新风引入比例来满足排风热回收段换热器的换热量；新风经第二新风入口进入空气处理机组，与室内排风混合，增大排风热回收换热器中空气流量，使排风热回收段换热器稳定运行。室内排风或室内排风、新风混合空气在排风热回收段换热器中被加热升温，最后由排风机经排风出口送入室外环境。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的冬季空气处理方法：
新风经第一新风入口进入空气处理机组的新风预热段换热器。空气处理机组在冬季工况运行时，室外新风温度较低，在新风预热段换热器中与高温高压制冷剂液体换热，制冷剂液体进一步冷却过冷，空气温度升高，避免室内回风直接与室外低温新风混合产生凝结水；室外新风经新风预热段换热器预热升温之后与进入回风口的室内回风混合，混合空气进入混合空气处理段换热器；混合空气在混合空气处理段换热器中与高温高压制冷剂气体换热，制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，空气被加热升温，之后进入混合空气再热段换热器。空气在混合空气再热段换热器中不作处理，之后进入加热器被加湿，空气被处理至送风状态点；最后，空气由送风机经送风出口送入室内。
排风经排风入口进入排风热回收段换热器，室内温度较高的排风在排风热回收换热器中与低温低压制冷剂液体换热，制冷剂液体沸腾蒸发吸热，排风温度降低。空气处理机组利用热泵机组回收室内温度较高排风空气热量，同时提高了热泵机组冬季的工作效率。当室内温度较高排风与排风热回收段换热器中制冷剂换热量不足时，可调节新风引入比例来满足排风热回收段换热器的换热量。新风经第二新风入口进入空气处理机组，与室内排风混合，增大排风热回收换热器中空气流量，使排风热回收段换热器稳定运行。室内排风或室内排风、新风混合空气在排风热回收段换热器中被冷却降温，最后由排风机经排风出口送入室外环境。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的夏季时各部件调节控制方法：
空气处理机组在夏季工况运行时，第一电磁阀打开，第一电子三通调节阀调节进入混合空气再热段换热器制冷剂流量，第二电磁阀关闭，第二电子三通调节阀将制冷剂全部旁通，制冷剂不经过新风预热段换热器，此时，热泵机组处于制冷工况下运行，排风热回收段换热器作为冷凝器使用，混合空气再热段换热器作为制冷剂过冷换热器使用，混合空气处理段换热器作为蒸发器使用。
压缩机第一端口高温高压制冷剂气体经四通换向阀的第一端口和第二端口进入排风热回收段换热器的第一端口与室内低温排风或室内排风、室外新风混合空气换热，高温高压制冷剂气体被冷凝至高温高压制冷剂液体。排风热回收段换热器中制冷剂与温度较低的室内排风或室内排风、室外新风混合空气换热，增大换热温差，增强了排风热回收段换热器换热效果，提高了热泵机组的运行效率。高温高压制冷剂液体由排风热回收段换热器的第二端口流出，进入第一电子三通调节阀第一端口，一部分制冷剂由第一电子三通调节阀的第二端口流出，其余部分制冷剂由第一电子三通调节阀的第三端口流出；在第一电子三通调节阀的第二端口流出的制冷剂进入混合空气再热段换热器的第一端口，高温高压制冷剂液体进一步冷却过冷，放出热量作为低温空气再热热源。第一电子三通调节阀通过调节进入混合空气再热段换热器的制冷剂流量，调节低温空气与制冷剂换热量，使低温空气被加热至合适的送风温度。过冷后制冷剂液体由混合空气再热段换热器的第二端口流出，与第一电子三通调节阀的第三端口流出的制冷剂混合，进入电子膨胀阀节流，高温高压制冷剂液体节流变为低温低压制冷剂液体。低温低压制冷剂液体进入第二电子三通调节阀的第三端口(第二电磁阀关闭)，之后制冷剂液体由第二电子三通调节阀的第一端口流出，进入混合空气处理段换热器的第二端口与混合空气换热。混合空气处理段换热器将空气处理至露点温度，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发变为低温低压制冷剂气体。低温低压制冷剂气体由混合空气处理段换热器第一端口流出，经四通换向阀的第三端口和第四端口回到压缩机第二端口，被压缩机压缩至高温高压制冷剂气体，进入下一个制冷剂循环。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的冬季时各部件调节控制方法：
空气处理机组在冬季工况运行时，第一电磁阀关闭，第一电子三通调节阀将制冷剂全部旁通，制冷剂不经过混合空气再热段换热器，第二电磁阀打开，第二电子三通调节阀调节进入新风预热段换热器制冷剂流量。空气处理机组冬季运行时，热泵机组处于制热工况下运行，排风热回收段换热器作为蒸发器使用，混合空气处理段换热器作为冷凝器使用，新风预热段换热器作为制冷剂过冷换热器使用。
压缩机第一端口高温高压制冷剂气体经四通换向阀的第一端口和第四端口进入混合空气处理段换热器的第一端口与室外预热后新风、室内回风混合低温空气换热，高温高压制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，低温空气被加热升温。高温高压饱和制冷剂液体由混合空气处理段换热器第二端口流出，进入第二电子三通调节阀的第一端口，一部分制冷剂由第二电子三通调节阀的第二端口流出，其余部分制冷剂由第二电子三通调节阀的第三端口流出；在第二电子三通调节阀的第二端口流出的制冷剂进入新风预热段换热器的第一端口，高温高压制冷剂液体进一步冷却过冷，放出热量作为室外低温空气预热热源，将室外较低温度新风预热升温，避免室内回风直接与室外新风混合产生凝结水。第二电子三通调节阀通过调节进入新风预热段换热器的制冷剂流量，调节室外低温空气与制冷剂换热量，使低温空气被制冷剂加热至合适的预热温度。过冷后制冷剂液体由新风预热段换热器第二端口流出，与第二电子三通调节阀的第三端口流出的制冷剂混合，进入电子膨胀阀节流，高温高压的制冷剂液体节流变为低温低压制冷剂液体。低温低压制冷剂液体进入第一电子三通调节阀的第三端口(第一电磁阀关闭)，之后制冷剂液体由第一电子三通调节阀的第一端口流出，进入排风热回收段换热器的第二端口与室内温度较高的排风或者室内排风、室外新风混合空气换热，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发变为低温低压制冷剂气体。排风热回收段换热器中制冷剂与温度较高的室内排风或室内排风、室外新风混合空气换热，增大换热温差，增强了排风热回收段换热器换热效果，提高了热泵机组的运行效率。低温低压制冷剂气体由混合排风热回收段换热器的第一端口流出，经四通换向阀的第二端口和第三端口回到压缩机第二端口，被压缩至高温高压制冷剂气体，进入下一个制冷剂循环。
一种制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组，具有以下优点：
(1)空气处理机组在夏季运行工况下利用制冷剂过冷所放热量，使低温空气被加热至合适的送风温度；在冬季运行工况下利用制冷剂过冷所放热量，预热室外低温空气，避免回风直接与室外新风混合产生凝结水，无需设置电加热器浪费高品位能源以及热水、蒸汽加热所需的额外热源。
(2)夏季工况下，热泵机组冷凝器中制冷剂与室内温度较低排风换热，回收室内排风冷量，降低热泵机组冷凝压力和压缩机能耗；冬季工况下，热泵机组蒸发器中制冷剂与室内温度较高排风换热，回收室内排风热量，提高热泵机组蒸发压力，降低压缩机能耗，提高了机组夏季和冬季的工作效率，实现空气处理机组的冬夏季高效运行。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、压缩机；1a、压缩机第一端口；1b、压缩机第二端口；2、四通换向阀；2a、四通换向阀第一端口；2b、四通换向阀第二端口；2c、四通换向阀第三端口；2d、四通换向阀第四端口；3、排风热回收段换热器；3a、排风热回收段换热器第一端口；3b、排风热回收段换热器第二端口；4、第一电子三通调节阀；4a、第一电子三通调节阀第一端口；4b、第一电子三通调节阀第二端口；4c、第一电子三通调节阀第三端口；5、第一电磁阀；5a、第一电磁阀第一端口；5b、第一电磁阀第二端口；6、混合空气再热段换热器；6a、混合空气再热段换热器第一端口；6b、混合空气再热段换热器第二端口；7、电子膨胀阀；7a、电子膨胀阀第一端口；7b、电子膨胀阀第二端口；8、第二电子三通调节阀；8a、第二电子三通调节阀第一端口；8b、第二电子三通调节阀第二端口；8c、第二电子三通调节阀第三端口；9、第二电磁阀；9a、第二电磁阀第一端口；9b、第二电磁阀第二端口；10、新风预热段换热器；10a、新风预热段换热器第一端口；10b、新风预热段换热器第二端口；11、混合空气处理段换热器；11a、混合空气处理段换热器第一端口；11b、混合空气处理段换热器第二端口；12、加湿器；13、送风机；14、排风机；15、第一新风入口；16、回风口；17、送风出口；18、排风入口；19、第二新风入口；20、排风出口；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的一种制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组，包括新风箱、排风箱以及热泵机组，所述的新风箱与排风箱相邻设置，所述的热泵机组设置在新风箱以及排风箱内部；
所述的热泵机组包括压缩机1、四通换向阀2、排风热回收段换热器3、新风预热段换热器10、混合空气处理段换热器11、混合空气再热段换热器6、电子膨胀阀7，其中，所述的混合空气处理段换热器第一端口11a、排风热回收段换热器第一端口3a和压缩机1的两个端口分别连接四通换向阀2的四个端口；所述排风热回收段换热器第二端口3b连接第一电子三通调节阀第一端口4a，第一电子三通调节阀第二端口4b连接混合空气再热段换热器第一端口6a，混合空气再热段换热器第二端口6b连接第一电磁阀第一端口5a，第一电磁阀第二端口5b分两路，一路连接第一电子三通调节阀第三端口4c，另一路连接电子膨胀阀第一端口7a；电子膨胀阀第二端口7b分两路，一路连接第二电磁阀第一端口9a，另一路连接第二电子三通调节阀第三端口8c；第二电磁阀第二端口9b连接新风预热段换热器第二端口10b，新风预热换热器第一端口10a连接第二电子三通调节阀第二端口8b，第二电子三通调节阀第一端口8a连接混合空气处理段换热器第二端口11b。
所述的新风箱在风的输送方向依次设置有第一新风入口15，新风预热段换热器10，混合空气处理段换热器11，混合空气再热段换热器6，加湿器12，送风机13，之后到达送风出口17；所述的新风预热段换热器10，混合空气处理段换热器11之间的管道壁上设置有回风口16；
所述的排风箱在风的排出方向上依次设置有排风入口18，排风热回收段换热器3，排风机14，之后到达排风出口20；所述的排风入口18，排风热回收段换热器3之间的管道壁上设置有第二新风入口19。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的夏季空气处理方法：
新风经第一新风入口15进入新风预热段换热器10，新风在新风预热段换热器10中不作处理，之后与回风口16进入的室内回风混合。混合空气进入混合空气处理段换热器11，混合空气在混合空气处理段换热器中与低温低压制冷剂液体换热，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发吸热，混合空气被处理至露点温度，混合空气温度、湿度降低，之后进入混合空气再热段换热器6。空气在混合空气再热段换热器6中与高温高压制冷剂液体换热，制冷剂液体进一步冷却过冷，混合空气温度升高至合适的送风状态点，最后的混合空气由送风机13经送风出口17送入室内吸收室内的余热和余湿。
排风经排风入口18进入排风热回收段换热器3，室内温度较低排风在排风热回收段换热器3中与高温高压制冷剂气体换热，制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，排风被加热升温。空气处理机组利用热泵机组回收室内温度较低排风空气冷量，同时提高了热泵机组夏季的工作效率；当室内低温排风与排风热回收段换热器3中制冷剂换热量不足时，可调节新风引入比例来满足排风热回收段换热器3的换热量；新风经第二新风入口19进入空气处理机组，与室内排风混合，增大排风热回收段换热器3中空气流量，使排风热回收段换热器3稳定运行。室内排风或室内排风、新风混合空气在排风热回收段换热器3中被加热升温，最后由排风机14经排风出口20送入室外环境。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的冬季空气处理方法：
新风经第一新风入口15进入新风预热段换热器10，空气处理机组在冬季工况运行时，室外新风温度较低，在新风预热段换热器10中与高温高压制冷剂液体换热，制冷剂液体进一步冷却过冷，空气温度升高，避免室内回风直接与室外低温新风混合产生凝结水；室外新风经新风预热段换热器10预热升温之后与进入回风口16的室内回风混合，混合空气进入混合空气处理段换热器11；混合空气在混合空气处理段换热器11中与高温高压制冷剂气体换热，制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，空气被加热升温，之后进入混合空气再热段换热器6。空气在混合空气再热段换热器6中不作处理，之后进入加热器12被加湿，空气被处理至送风状态点；最后，空气由送风机13经送风出口送入室内。
排风经排风入口18进入排风热回收段换热器3，室内温度较高的排风在排风热回收换热器3中与低温低压制冷剂液体换热，制冷剂液体沸腾蒸发吸热，排风温度降低。空气处理机组利用热泵机组回收室内温度较高排风空气热量，同时提高了热泵机组冬季的工作效率；当室内温度较高排风与排风热回收段换热器3中制冷剂换热量不足时，可调节新风引入比例来满足排风热回收段换热器3的换热量；新风经第二新风入口19进入空气处理机组，与室内排风混合，增大排风热回收段换热器3中空气流量，使排风热回收段换热器3稳定运行。室内排风或室内排风、新风混合空气在排风热回收段换热器3中被冷却降温，最后由排风机14经排风出口20送入室外环境。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的夏季时各部件调节控制方法：
空气处理机组在夏季工况运行时，第一电磁阀5打开，第一电子三通调节阀4调节进入混合空气再热段换热器6制冷剂流量，第二电磁阀9关闭，第二电子三通调节阀8将制冷剂全部旁通，制冷剂不经过新风预热段换热器10。此时，热泵机组处于制冷工况下运行，排风热回收段换热器3作为冷凝器使用，混合空气再热段换热器6作为制冷剂过冷换热器使用，混合空气处理段换热器11作为蒸发器使用。
压缩机第一端口1a高温高压制冷剂气体经四通换向阀的第一端口2a和第二端口2b进入排风热回收段换热器第一端口3a与室内低温排风或室内排风、室外新风混合空气换热，高温高压制冷剂气体被冷凝至高温高压制冷剂液体。排风热回收段换热器3中制冷剂与温度较低的室内排风或室内排风、室外新风混合空气换热，增大换热温差，增强了排风热回收段换热器换热效果，提高了热泵机组的运行效率。高温高压制冷剂液体由排风热回收段换热器第二端口3b流出，进入第一电子三通调节阀第一端口4a，一部分制冷剂由第一电子三通调节阀第二端口4b流出，其余部分制冷剂由第一电子三通调节阀的第三端口4c流出；在第一电子三通调节阀第二端口4b流出的制冷剂进入混合空气再热段换热器第一端口6a，高温高压制冷剂液体进一步冷却过冷，放出热量作为低温空气再热热源。第一电子三通调节阀4通过调节进入混合空气再热段换热器6的制冷剂流量，调节低温空气与制冷剂换热量，使低温空气被加热至合适的送风温度。过冷后制冷剂液体由混合空气再热段换热器第二端口6b流出，与第一电子三通调节阀第三端口4c流出的制冷剂混合，进入电子膨胀阀7节流，高温高压制冷剂液体节流变为低温低压制冷剂液体。低温低压制冷剂液体进入第二电子三通调节阀第三端口8c(第二电磁阀关闭)，之后制冷剂液体由第二电子三通调节阀第一端口8a流出，进入混合空气处理段换热器第二端口11b与混合空气换热。混合空气处理段换热器11将空气处理至露点温度，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发变为低温低压制冷剂气体。低温低压制冷剂气体由混合空气处理段换热器第一端口11a流出，经四通换向阀2c第三端口和第四端口2d回到压缩机第二端口1b，被压缩机1压缩至高温高压制冷剂气体，进入下一个制冷剂循环。
制冷剂过冷热量再利用热回收空气处理机组的冬季时各部件调节控制方法：
空气处理机组在冬季工况运行时，第一电磁阀关闭5，第一电子三通调节阀4将制冷剂全部旁通，制冷剂不经过混合空气再热段换热器6，第二电磁阀9打开，第二电子三通调节阀8调节进入新风预热段换热器制冷剂流量。空气处理机组冬季运行时，热泵机组处于制热工况下运行，排风热回收段换热器3作为蒸发器使用，混合空气处理段换热器11作为冷凝器使用，新风预热段换热器10作为制冷剂过冷换热器使用。
压缩机第一端口1a高温高压制冷剂气体经四通换向阀的第一端口2a和第四端口2d进入混合空气处理段换热器第一端口11a与室外预热后新风、室内回风混合低温空气换热，高温高压制冷剂气体被冷凝至饱和制冷剂液体，低温空气被加热升温。高温高压饱和制冷剂液体由混合空气处理段换热器第二端口11b流出，进入第二电子三通调节阀第一端口8a，一部分制冷剂由第二电子三通调节阀第二端口8b流出，其余部分制冷剂由第二电子三通调节阀第三端口8c流出；在第二电子三通调节阀第二端口8b流出的制冷剂进入新风预热段换热器第一端口10a，高温高压制冷剂液体进一步冷却过冷，放出热量作为室外低温空气预热热源，将室外较低温度新风预热升温，避免室内回风直接与室外新风混合产生凝结水。第二电子三通调节阀8通过调节进入新风预热段换热器10的制冷剂流量，调节室外低温空气与制冷剂换热量，使低温空气被制冷剂加热至合适的预热温度。过冷后制冷剂液体由新风预热段换热器第二端口10b流出，与第二电子三通调节阀第三端口8c流出的制冷剂混合，进入电子膨胀阀7节流，高温高压的制冷剂液体节流变为低温低压制冷剂液体。低温低压制冷剂液体进入第一电子三通调节阀第三端口4c(第一电磁阀关闭)，之后制冷剂液体由第一电子三通调节阀第一端口4a流出，进入排风热回收段换热器3b第二端口与室内温度较高的排风或者室内排风、室外新风混合空气换热，低温低压制冷剂液体沸腾蒸发变为低温低压制冷剂气体。排风热回收段换热器3中制冷剂与温度较高的室内排风或室内排风、室外新风混合空气换热，增大换热温差，增强了排风热回收段换热器换热效果，提高了热泵机组的运行效率。低温低压制冷剂气体由混合排风热回收段换热器第一端口3a流出，经四通换向阀第二端口2b和第三端口2c回到压缩机第二端口1b，被压缩至高温高压制冷剂气体，进入下一个制冷剂循环。