一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统的制作方法

本发明涉及温湿度调节，尤其涉及一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统。

背景技术：

1、传统的中央空调系统，夏季普遍采用热湿耦合的空气处理方式。在空气处理机组中，室外新风与室内回风混合后流经表冷器的空气侧。表冷器的水侧送入冷冻水，其温度低于混合空气的露点温度。混合空气被冷却和干燥，形成空调送风，随后在风机的驱动下送入建筑室内，同时去除室内的显热与潜热负荷，从而达到空气调节的目的。

2、基于温湿度独立控制的中央空调系统，由相互独立的温度控制系统和湿度控制系统组成。温度控制系统的主要任务是去除室内的显热负荷，从而维持适宜的室内温度。湿度控制系统的主要任务是去除室内的潜热负荷，从而维持适宜的室内湿度。由于两套系统相互独立、互不干扰，因此可同时控制室内温湿度，进而营造较好的室内热环境。

3、温湿度独立控制系统中，湿度控制系统一般采用溶液除湿方式。利用被处理空气与浓溶液间的水蒸汽分压力差，使水分从空气迁移至溶液中。溶液吸收水蒸汽后，浓度降低，变为稀溶液。为实现重复利用，需对稀溶液进行加热，使吸收的水分重新蒸发，此时溶液被浓缩再生。对于溶液再生，一般采用锅炉、太阳能集热器、水-水热泵作为热源设备。采用锅炉时(一种溶液除湿蒸发冷却制冷机组cn201720428590.7)，将锅炉制备的热水送入换热器中加热稀溶液，使之浓缩。采用太阳能集热器时(一种太阳能驱动的温湿度独立控制空调系统cn201610214397.3)，将太阳能集热器制备的热水作为再生热源。采用水-水热泵时(热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统cn200510029140.2)，热泵机组在电能的驱动下同时制备热水和冷水，热水被送至换热器中加热稀溶液，冷水被送至室内空调末端去除建筑负荷。

4、传统的中央空调系统存在以下问题：

5、(1)传统的中央空调系统无法同时控制室内温湿度。一般以温度作为优先的控制参数，而忽略对湿度的控制，因此造成室内湿度往往偏离设计值，进而影响室内人员的热舒适性。

6、(2)传统的中央空调系统采用机械除湿方式，除湿过程伴随大量冷凝水的产生。冷凝水表面的存在为细菌的滋生提供了温床。在此状况下，空调运行将严重影响室内空气品质，甚至可引发人员健康问题。

7、(3)传统的中央空调系统要求冷冻水供水温度较低，从而导致冷水机组的工作能效低，空调系统运行能耗高。

8、(4)采用锅炉作为热源设备时，锅炉占地面积大、初投资高，且运行中会产生空气污染物或温室气体，进而危害生态环境。

9、(5)采用太阳能集热器作为热源设备时，由于太阳能具有不连续、不稳定的特点，造成所制备热水的温度存在波动，进而影响溶液再生效率。另外，当无太阳辐射时(如夜间)，空调系统无法正常工作，此时需引入辅助加热设备驱动系统运行，因此提高了系统初投资。

10、(6)采用水-水热泵作为热源设备时，存在溶液再生耗热量与建筑需冷量不匹配的问题，因此需加入蓄热设备储存多余的热量，从而增加了系统的复杂性和成本。

11、(7)传统的温湿度独立控制空调系统不具备冬季供热的能力，因此在冬季为了维持适宜的室内温度，需要外加一套专用的供热系统，从而增加了暖通空调系统的复杂程度和初投资。

技术实现思路

1、为解决现有技术的缺点和不足，提供一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统，从而解决背景技术中存在的问题。

2、为实现本发明目的而提供的一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统，包括有间接蒸发冷却子系统、空气源热泵子系统、溶液除湿子系统、冬季供热子系统、控制系统，所述间接蒸发冷却子系统将高温高湿的室外新风变为低温高湿的新风；空气源热泵子系统用以提供溶液再生的热量；被间接蒸发冷却子系统冷却的新风与浓溶液通过所述溶液除湿子系统，形成低温低湿的空调送风送至空调房间内；所述冬季供热子系统用以将低温低湿的空调送风加热，形成的高温新风送至空调房间内；所述控制系统用以检测室内温、湿度，并且用以调控其余系统的工作。

3、作为上述方案的进一步改进，所述间接蒸发冷却子系统由第一风机、第一变频水泵、集水盘、第一布水器、间接蒸发冷却立管、第一填料组成，通过所述夏季运行时，第一变频水泵将集水盘中的水送至第一布水器，经第一填料向间接蒸发冷却立管内均匀淋水，与第一风机引入的空调房间的排风在间接蒸发冷却立管内发生热质交换，形成低温立管表面，夏季高温高湿的室外新风，在第二风机的驱动下流经间接蒸发冷却立管的外表面，温度降低，变为低温高湿的新风。

4、作为上述方案的进一步改进，所述空气源热泵子系统由冷凝器、变频压缩机、蒸发器、节流阀组成，低温低压的两相工质在蒸发器中吸收室外空气中的热量，变为低温低压的纯气态工质，其后进入变频压缩机，被压缩为高温高压的气态工质后进入冷凝器放热，冷凝形成的液态工质经节流阀节流降压后重新进入蒸发器，如此循环往复。

5、作为上述方案的进一步改进，所述溶液除湿子系统由除湿单元、再生单元、热交换器组成，所述除湿单元包括第二变频水泵、第二布水器、第二填料，所述再生单元包括第三布水器和第三填料，夏季运行时，第二布水器将浓溶液均匀喷洒在第二填料上，被间接蒸发冷却子系统冷却的新风与浓溶液在第二填料中直接接触，新风中的水蒸汽迁移至浓溶液，新风被干燥，形成低温低湿的空调送风送至空调房间内，消除建筑室内的余热余湿，从而维持适宜的室内空气温湿度。

6、作为上述方案的进一步改进，所述冬季供热子系统由第一变频水泵、热交换器组成，冬季运行时，开启空气源热泵子系统，关闭溶液除湿子系统，关闭间接蒸发冷却子系统中的第一变频水泵，第一风机将空调房间的排风引入间接蒸发冷却立管内，形成温度较高的立管表面，冬季低温的室外新风在第二风机的驱动下，流经间接蒸发冷却立管的外表面，新风的温度升高被预热，冬季运行时，第一电动三通阀的a、c两端开启，b端关闭，第二电动三通阀的e、f两端开启，d端关闭，溶液在第一变频水泵的驱动下，经第一电动三通阀的a、c端进入冷凝器被加热，其后经第二电动三通阀的e、f端流动至热交换器，进一步加热被预热后的新风，形成的高温新风送至空调房间内，补偿建筑耗热量，从而维持适宜的室内温度，完成放热后，溶液重新由第一变频水泵加压送出，如此循环往复。

7、作为上述方案的进一步改进，所述控制系统由控制器、室内温湿度传感器组成，夏季运行时，控制器控制第一电动三通阀的工作状态，使第一电动三通阀的a、c两端开启，b端关闭，第二电动三通阀的e、d两端开启，f端关闭，当控制器接收到室内温湿度传感器传入的温度值高于(或低于)设定值时，控制器控制第一变频水泵，并提升(或降低)当前转速，当控制器接收到室内温湿度传感器传入的湿度值高于(或低于)设定值时，控制器控制变频压缩机、第二变频水泵，并同时(或单独)提升(或降低)当前转速，冬季运行时，控制器控制第一电动三通阀的工作状态，使第一电动三通阀的a、c两端开启，b端关闭，第二电动三通阀的e、f两端开启，d端关闭，当控制器接收到室内温湿度传感器传入的温度值高于(或低于)设定值时，控制器控制变频压缩机、第一变频水泵，并同时(或单独)降低(或提升)当前转速。

8、本发明的有益效果是：

9、与现有技术相比，本发明提供的一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统，在夏季运行时，第一电动三通阀的a、c两端开启，b端关闭，第二电动三通阀的e、d两端开启，f端关闭，在除湿单元中，吸收空气中的水分后形成的稀溶液在第二变频水泵的驱动下流经热交换器被预热，其后经第一电动三通阀的a、c端流入冷凝器被进一步加热，被加热的稀溶液经第二电动三通阀的e、d端流入再生单元，并由第三布水器均匀喷淋在第三填料上，第三风机将空调房间中的排风引入再生单元，与被加热的稀溶液在第三填料中直接接触，稀溶液中的水分迁移至排风中，溶液被浓缩再生，形成的浓溶液经换热器预冷降温后，进入除湿单元中，如此循环往复。

10、由于夏季室外温度高，空气源热泵运行时具有较高的蒸发温度和蒸发压力，此时仅消耗少量电能即可产生大量热能，利用此热能驱动溶液再生具有高效节能、经济性强的优势，同时，空气源热泵的运行无污染物和温室气体排放，因此该方式还具备环境友好的特点，另外，空气源热泵将室外空气作为低温热源，室外空气获取方便，利用简单、成本低，最后，空气源热泵运行较为稳定，且在夜间也可正常工作，从而提升了室内环境保障率，此时系统中无需其他辅助加热设备，降低了系统的复杂程度和初投资。

11、冬季运行时，采用空气源热泵作为供热的热源设备，一机多用，提高了设备的使用率。

12、具体有如下有益效果：

13、1、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统与传统中央空调系统相比，能够同时控制室内温湿度，从而提高了室内人员的热舒适性。

14、2、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统与传统中央空调系统相比，采用溶液除湿方式处理新风，可有效去除室外空气中的细菌及可吸入颗粒物，有利于提高室内空气品质；系统中无冷凝水表面存在，有利于营造健康的室内环境。

15、3、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统使用空气源热泵作为热源设备，夏季为溶液再生提供热量，冬季为建筑供热，一机多用，使系统兼具供冷和供热的能力。在夏季作为再生热源时，由于室外温度高，空气源热泵具有极高的运行能效。

16、4、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统与现有温湿度独立控制空调系统相比，系统构造简单、初投资低、占地面积小。

17、5、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统与现有温湿度独立控制空调系统相比，使用不受时间、天气的限制，室内环境保障率高且运行成本低。

18、6、本发明一种直膨式空气源热泵驱动的温湿度独立控制空调系统与现有温湿度独立控制空调系统相比，运行中不产生空气污染物或温室气体，环保性强。