本发明涉及一种循环风空调热泵节能系统。
背景技术：
目前，在许多相对封闭中工作环境中，为了保持相对封闭的环境内的空气的温度、湿度，以及提高能源的有效利用率，常常是通过循环风空调来进行环境内的空气的内循环，并通过循环风空调对循环空气进行降温除湿以及通过独立热源对循环空气再进行加热升温以满足工作环境的需求。
比如，现有的汽车涂装自动喷漆室就是上述的一种使用循环风的工作环境。一般汽车涂装喷漆室属于内区房间其中均设有循环风空调，所以认为涂装喷漆室空气负荷为零。空气在涂装喷漆室内的空气循环工作后，空气中漆雾、颗粒物、有机溶剂气体等污染物浓度参数逐渐增大，为了满足涂装车间内洁净度的要求，循环风需要经过湿式漆雾捕集装置处理将空气中的漆雾、颗粒物、有机溶剂气体去除或降低浓度。同时，为了满足喷涂的要求，汽车涂装喷漆室中经过循环风空调送风温度、回风温度以及送风湿度需要保持不变，理论上来说，室内环境内的空气温度为23℃；湿度为：65%。
然而经过湿式漆雾捕集装置处理后的空气中的漆雾、颗粒物、有机溶剂气体等污染物被去除，但空气的湿度大大上升，无法满足工作需求，这就需要对湿式漆雾捕集装置处理后的空气进行降温除湿。现有的方式是通过循环风空调内的空调表冷盘管对空气进行降温除湿，为了满足空气温度工作要求，还需要对除湿后的空气进行加热升温，现有的方式是通过独立的热源，比如通过市政管网蒸汽或锅炉热水系统供热，这种热源利用能效低，且向大气环境释放大量温室气体，破坏室外环境。而且传统的循环风空调仅使用了制冷主机在制冷逆循环中的冷量，通过蒸发器为空调表冷盘管提供冷量，而其冷凝器侧的热量却通过冷却塔释放至大气环境中，既浪费能源又造成室外环境的温升。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种既能提供热源又能提供冷源的循环风空调热泵节能系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种循环风空调热泵节能系统，用于给循环流通的空气降温除湿和加热。所述循环风空调热泵节能系统包括热泵机组、循环风空调机组、冷冻水泵、冷却水泵和闭式冷却塔。
所述热泵机组包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器还与压缩机连接，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器构成制冷剂回路。
所述循环风空调机组包括空调表冷盘管和空调加热盘管，所述空调表冷盘管分别与蒸发器的供水口以及冷冻水泵连接，所述冷冻水泵与蒸发器的回水口连接，所述空调表冷盘管、冷冻水泵和蒸发器构成冷冻水回路。
所述空调加热盘管、闭式冷却塔和冷却水泵依次连接，所述空调加热盘管还与冷凝器的供水口连接，所述冷却水泵与冷凝器的回水口连接，所述空调加热盘管、闭式冷却塔、冷却水泵和冷凝器构成冷却水回路。
制冷剂、冷冻水、冷却水依次在制冷剂回路、冷冻水回路和冷却水回路中流转，所述压缩机工作将制冷剂绝热压缩为制冷剂蒸汽并进入冷凝器并与经过冷凝器的冷却水换热，所述制冷剂液化放热，制冷剂经膨胀阀通过蒸发器，制冷剂在蒸发器中与经过蒸发器的冷冻水换热，所述制冷剂蒸发吸热后被压缩机吸入，周而复始形成制冷剂的流转循环。
经过冷凝器的冷却水被加热升温后流入空调加热盘管，所述冷却水与流经空调加热盘管的空气换热，所述冷却水给空气加热，流出空调加热盘管的冷却水经闭式冷却塔放热降温后流回冷凝器，周而复始形成冷却水的循环。
经过蒸发器的冷冻水被降温后流入空调表冷盘管，所述冷冻水与流经空调表冷盘管的空气换热，所述冷冻水给空气降温，流出空调表冷盘管的冷冻水流回蒸发器，周而复始形成冷冻水的循环。
优选的，所述冷却水回路还包括辅助电加热装置和温度传感器，所述辅助电加热装置设置在冷却水泵和冷凝器之间，所述冷却水能够流经辅助电加热装置，所述温度传感器设置在辅助电加热装置的出水口处并能检测流出辅助电加热装置的冷却水水温，所述辅助电加热装置能够给冷却水加热进而调节流入冷凝器的冷却水水温。
优选的，所述循环风空调热泵节能系统还包括冷却水定压补水装置，所述冷却水定压补水装置接入在冷却水泵的进水端，所述冷却水定压补水装置能够保持冷却水回路中的水压和水量。
优选的，所述循环风空调热泵节能系统还包括冷冻水定压补水装置，所述冷冻水定压补水装置接入在冷冻水泵的进水端，所述冷冻水定压补水装置能够保持冷冻水回路中的水压和水量。
优选的，所述冷冻水回路中还设置有第一电动三通阀，所述第一电动三通阀分别与空调表冷盘管的进水端、出水端以及冷冻水泵的进水端连接，所述第一电动三通阀能够调节流经空调表冷盘管的冷冻水水量。
优选的，所述冷却水回路中还设置有第二电动三通阀和第三电动三通阀，所述第二电动三通阀分别与空调加热盘管的进水端、出水端以及闭式冷却塔的进水端连接，所述第二电动三通阀能够调节流经空调加热盘管的冷却水水量，所述第三电动三通阀分别与闭式冷却塔的进水端、出水端以及冷却水泵的进水端连接，所述第三电动三通阀能够调节流经闭式冷却塔的冷却水水量。
本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：利用热泵机组的蒸发器与空调表冷盘管进行冷冻水循环以及冷凝器与空调加热盘管进行冷却水循环，通过热泵机组不仅给循环风空调提供了冷量，还提供了热量，不仅解决了循环风空调冷热源需求的供应，还省去了独立热源的设置，提升了能源的利用率，节约了能源，降低了能耗，减少了对大气环境中排放的温室气体的总量，保护了环境。
附图说明
图1为本发明循环风空调热泵节能系统的原理示意图；
其中：1、热泵机组；2、空调表冷盘管；3、空调加热盘管；4、冷冻水泵；5、冷去水泵；6、闭式冷却塔；7、辅助电加热装置；8、温度传感器；9、冷却水定压补水装置；10、冷冻水压补水装置；11、压缩机；12、冷凝器；13、膨胀阀；14、蒸发器；101、第一电动三通阀；102、第二电动三通阀；103、第三电动三通阀。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种循环风空调热泵节能系统，用于给循环流通的空气降温除湿和加热。所述循环风空调热泵节能系统包括热泵机组1、循环风空调机组、冷冻水泵4、冷却水泵5、闭式冷却塔6、辅助电加热装置7和温度传感器8、冷却水定压补水装置9和冷冻水定压补水装置10。
所述热泵机组1包括依次连接的压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13和蒸发器14。所述蒸发器14还与压缩机11连接，所述压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13和蒸发器14构成制冷剂回路。制冷剂在制冷剂回路中流转。
所述循环风空调机组包括空调表冷盘管2和空调加热盘管3。所述空调表冷盘管2分别与蒸发器14的供水口以及冷冻水泵4连接，所述冷冻水泵4与蒸发器14的回水口连接。所述空调表冷盘管2、冷冻水泵4和蒸发器14构成冷冻水回路。冷冻水在冷冻水回路中流转。冷冻水泵4能够消除整个冷冻水回路中的局部阻力及沿程阻力，使冷冻水回路稳定运行。所述冷冻水定压补水装置10接入在冷冻水泵4的进水端，由于冷冻水回路为闭式回路，在运行时需要对回路内压力进行控制。所述冷冻水定压补水装置10能够确保进入冷冻水泵4的冷冻水水压在限定的范围内以及补充损耗的冷冻水，进而保持冷冻水回路中的水压和水量。
所述冷冻水回路中还设置有第一电动三通阀101。所述第一电动三通阀101分别与空调表冷盘管2的进水端、出水端以及冷冻水泵4的进水端连接，所述第一电动三通阀101能够调节流经空调表冷盘管2的冷冻水水量。
所述空调加热盘管3、闭式冷却塔6、冷却水泵5和辅助电加热装置7依次连接，所述空调加热盘管3还与冷凝器12的供水口连接，所述辅助电加热装置7与冷凝器12的回水口连接，所述空调加热盘管3、闭式冷却塔6、冷却水泵5、辅助电加热装置7和冷凝器12构成冷却水回路。冷却水在冷却水回路中流转。冷却水泵5能够消除整个冷却水回路中的局部阻力及沿程阻力，使冷却水回路稳定运行。所述冷却水定压补水装置9接入在冷却水泵5的进水端，由于冷却水回路为闭式回路，在运行时需要对回路内压力进行控制。所述冷却水定压补水装置9能够确保进入冷却水泵5的冷却水水压在限定的范围内以及补充损耗的冷却水，进而能够保持冷却水回路中的水压和水量。
所述冷却水回路中还设置有第二电动三通阀102和第三电动三通阀103，所述第二电动三通阀102分别与空调加热盘管3的进水端、出水端以及闭式冷却塔6的进水端连接，所述第二电动三通阀102能够调节流经空调加热盘管3的冷却水水量，所述第三电动三通阀103分别与闭式冷却塔6的进水端、出水端以及冷却水泵5的进水端连接，所述第三电动三通阀103能够调节流经闭式冷却塔6的冷却水水量。
所述制冷剂回路通过传热介质不断完成冷凝→节流→蒸发→压缩→再冷凝的热力循环过程。所述压缩机11工作加压将制冷剂绝热压缩为制冷剂蒸汽并进入冷凝器12并与经过冷凝器12的冷却水换热。所述制冷剂液化放热，制冷剂经膨胀阀13通过蒸发器14，制冷剂在蒸发器14中与经过蒸发器14的冷冻水换热，所述制冷剂蒸发吸热后被压缩机11吸入，周而复始形成制冷剂的流转循环。
经过冷凝器12的冷却水被加热升温后流入空调加热盘管3。流入空调加热盘管3的冷却水与流经空调加热盘管3的空气换热，所述冷却水给空气加热，流出空调加热盘管3的冷却水再经闭式冷却塔6放热降温后流经辅助电加热装置7，最后流回冷凝器12，周而复始形成冷却水的循环。
经过蒸发器14的冷冻水被降温后流入空调表冷盘管2，所述冷冻水与流经空调表冷盘管2的空气换热，所述冷冻水给空气降温，流出空调表冷盘管2的冷冻水流回蒸发器14，周而复始形成冷冻水的循环。
本实施例中根据使用循环风环境中需要对空气制冷的制冷量来选择设计热泵机组1。本发明所述的循环风空调热泵节能系统即在热泵机组1逆卡诺循环模式情况下既利用制冷剂蒸发吸热时所产生的冷量又利用制冷剂冷凝放热时所产生的热量。根据公式(1)可知:向高温冷却介质的排热量大于从低温被冷却对象的吸热量，其差值等于高位能的驱动功率。
Q热量=Q冷量+P压缩机功率 （1）
又由于使用环境中的循环风空调机组的冷热负荷同时存在且相等这一特殊性，使得热泵机组1产生的热量在被空调加热盘管3吸收后会有剩余。剩余的热量通过闭式冷却塔6排放到室外环境中。
本实施例中，控制蒸发器14供给空调表冷盘管2的冷冻水水温为7℃，流回蒸发器14的冷冻水水温位12℃。在空调表冷盘管2需要较少的冷量时，打开第一电动三通阀101，使仅部分冷冻水流过空调表冷盘管2，剩余的冷冻水直接流回蒸发器14。控制冷凝器12供给空调加热盘管3的冷却水温度为45℃，流回冷凝器12的冷却水水温为40℃。由于空调加热盘管3消耗的热量小于冷凝器12供给的热量。打开第二电动三通阀102，使仅部分冷却水流过空调加热盘管3。从空调加热盘管3流出的冷却水水温为42℃，打开第三电动三通阀103，使仅部分冷却水流过闭式冷却塔6，通过闭式冷却塔6向室外环境排放热量后，从闭式冷却塔6流出的冷却水水温低于40℃，此时从空调加热盘管3流出的冷却水与从闭式冷却塔6流出的冷却水混合，控制混合后的冷却水水温为40℃。
本实施例还通过所述辅助电加热装置7来辅助加热冷却水，保证流回冷凝水的水温能够达到40℃。所述温度传感器8设置在辅助电加热装置7的出水口处并能检测流出辅助电加热装置7的冷却水水温，所述辅助电加热装置7能够给冷却水加热进而调节流入冷凝器12的冷却水水温。
本发明所述的循环风空调热泵节能系统可用在汽车的涂装车间内。汽车的涂装车间内通过循环风空调来进行空气的循环处理。长时间使用后，涂装车间内的空气中的漆雾、颗粒物、有机溶剂气体等污染物浓度上升，需要进行处理将污染物浓度降下来，同时保证空气的温度、湿度保持不变，以满足工作需求。这时候，通过循环风空调送风，然后将车间内的空气回风，在进入循环风空调之前，通过湿式漆雾捕集装置去除污染物，这回导致回风的湿度大大增加。这就需要通过空调表冷盘管2进行降温除湿，除湿后的空气还需要通过空调加热盘管3再升温至可使用的空气温度，最后通过空调送风。在这个过程中，通过热泵机组1给空调表冷盘管2供应冷量同时还给空调加热盘管3供应热量，满足了循环风空调机组的需求。不仅解决了循环风空调冷热源需求的供应，还省去了独立热源的设置，提升了能源的利用率，节约了能源，降低了能耗，减少了对大气环境中排放的温室气体的总量，保护了环境。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。