一种双源耦合高效热回收空调系统的制作方法

本发明涉及到暖通空调系统热回收，尤其涉及一种双源耦合高效热回收空调系统。

背景技术：

1、在国家“双碳”战略背景下，建筑领域节能降碳是实现碳达峰、碳中和的关键。空调系统新风处理能耗在建筑总能耗中占比显著，普通公共建筑中约占25%～40%，是建筑节能的核心环节。对于医院、生物安全实验室、动物实验室等高耗能特殊建筑，新风处理能耗的重要性更为突出。此类场所需严格保障空气洁净度、防止交叉感染及排除有害废气，普遍采用全新风直流式系统，导致新风负荷占空调总负荷的比例高达80%～90%以上，且通风空调系统能耗占建筑总能耗的50%以上。目前，此类建筑大量应用传统乙二醇热回收技术，热回收效率相对较低，排风能量回收不彻底。因此，针对这些高耗能建筑，提高排风能量回收效率及热回收能量，大幅降低新风处理能耗，不仅是降低其高昂运行成本的迫切需求，更是实现建筑领域深度减排、推动绿色低碳高质量发展的必由之路。

2、现有的建筑空调系统热回收技术主要采用板式换热器、热管式换热器或乙二醇循环式热回收装置，上述技术方案在实际应用中存在以下技术问题：

3、一、传统板式和热管式热回收方式中，新风与排风必须在同一换热器内进行间接换热，新排风系统布置受限于排风井道位置，且无法实现完全物理隔离，存在交叉污染隐患，无法适用于医院、生物安全实验室等对卫生防疫要求高的场所。

4、二、上述方式夏季无法对新风进行深度除湿，仍需依赖7℃/12℃高品位冷冻水进行后续冷却除湿，导致冷源系统综合能效偏低。乙二醇热回收技术虽可实现新排风系统的物理分离，但需通过载冷剂循环实现能量传递，系统中需设置中间换热器及循环泵，能量经多次转换后损失较大，热回收效率通常仅为40%~50%，排风能量回收不彻底，且乙二醇溶液在低温工况下存在泄漏和安全隐患。

5、三、现有热泵式热回收系统多采用集中式热泵机组，通过载冷剂管网连接排风侧和新风侧，热泵机组需独立设置机房，与新、排风井道之间需长距离风管输送，系统复杂、初投资高，且无法根据排风井道就近布置设置热回收单元，导致风管路由过长，能量输送损失大；

6、四、现有热泵热回收系统未设置混风结构，冬季低温工况下蒸发器易结霜，无法保证严寒地区的稳定运行。对于冬季严寒地区，现有新风空调箱多采用60℃以上高温热水预热盘管，新风预热对热源品位要求高，不利于热源综合能效提升。

7、五、现有新风处理系统多采用单一冷源或热源处理新风，夏季除湿与冬季预热均需高品位能源，无法实现不同品位能源的梯级耦合利用，冷热源系统整体能效难以提升。因此，亟需一种新排风完全物理隔离、能量传输效率高、可就近灵活布置、低温稳定高效制热，且能实现冬夏季双源耦合梯级利用的热回收空调系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双源耦合高效热回收空调系统，用于解决上述技术问题。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种双源耦合高效热回收空调系统，包括排风热泵热回收模块、新风处理模块、冷媒液管和冷媒气管，所述排风热泵热回收模块与所述新风处理模块相互独立布置并通过所述冷媒液管和所述冷媒气管连接；所述排风热泵热回收模块包括排风混合段、压缩机和风冷冷凝/蒸发器，所述压缩机与所述风冷冷凝/蒸发器通过冷媒管路连接形成热泵回路，所述排风混合段连接有新风管，所述新风管连接有回风管，所述新风管与室外连通，所述回风管与所述排风热泵热回收模块的排风出口段连通；所述新风处理模块包括依次设置的中温水冷预冷段、风冷蒸发/冷凝器和低温热水加热段，所述风冷蒸发/冷凝器通过所述冷媒液管和所述冷媒气管与所述热泵回路连接。

4、作为优选，所述排风热泵热回收模块还包括沿排风气流方向依次设置的排风初效过滤段、排风风机和所述排风出口段，所述排风初效过滤段、所述排风混合段、所述压缩机、所述风冷冷凝/蒸发器、所述排风风机和所述排风出口段沿排风气流方向依次设置，所述回风管与所述排风出口段连通；所述新风处理模块还包括沿新风气流方向依次设置的新风初效过滤段、加湿段和送风段，所述新风初效过滤段、所述中温水冷预冷段、所述风冷蒸发/冷凝器、所述低温热水加热段、所述加湿段和所述送风段沿新风气流方向依次设置。

5、作为优选，所述新风管上设有新风电动阀，所述回风管上设有回风电动阀，所述新风电动阀和所述回风电动阀根据室外新风温度与所述排风出口段内的温度的比较结果择一开启。

6、作为进一步的优选，还包括排风温度传感器和新风温度传感器，所述排风温度传感器设置于所述排风出口段内，用于检测热泵排风出口温度，所述新风温度传感器设置于所述新风管内，用于检测室外新风温度；当所述新风温度传感器检测的室外新风温度高于所述排风温度传感器检测的热泵排风出口温度时，所述新风电动阀开启、所述回风电动阀关闭；当所述新风温度传感器检测的室外新风温度低于或等于所述排风温度传感器检测的热泵排风出口温度时，所述新风电动阀关闭、所述回风电动阀开启。

7、作为进一步的优选，所述排风风机的额定风量为室内排风风量的2倍。

8、作为优选，所述新风处理模块还包括风冷蒸发器电子膨胀阀、中温水预冷段后温度传感器、风冷蒸发/冷凝器后温度传感器、低温热水加热段后温度传感器、送风温度传感器和风冷蒸发/冷凝器后湿度传感器，所述风冷蒸发器电子膨胀阀设置于所述风冷蒸发/冷凝器与所述冷媒液管之间的管路上，所述风冷蒸发/冷凝器后湿度传感器设置于所述风冷蒸发/冷凝器与所述冷媒气管之间的管路上，所述中温水预冷段后温度传感器设置于所述中温水冷预冷段与所述风冷蒸发/冷凝器之间的气流通道内，所述风冷蒸发/冷凝器后温度传感器设置于所述风冷蒸发/冷凝器与所述低温热水加热段之间的气流通道内，所述低温热水加热段后温度传感器设置于所述低温热水加热段与所述加湿段之间的气流通道内，所述送风温度传感器设置于所述送风段内。

9、作为优选，所述排风热泵热回收模块设置为若干个，若干个所述排风热泵热回收模块分散布置于屋面排风竖井处，各个所述排风热泵热回收模块的热泵回路通过公共的所述冷媒液管和所述冷媒气管并联连接；所述新风处理模块设置为若干个，若干个所述新风处理模块分散布置于各楼层新风机房，各个所述新风处理模块的所述风冷蒸发/冷凝器通过公共的所述冷媒液管和所述冷媒气管并联连接。

10、作为进一步的优选，所述新风处理模块在所述新风初效过滤段后还设置有回风段。

11、一种双源耦合高效热回收空调系统的混风切换方法，包括以下步骤：

12、s1：实时检测室外新风温度和热泵排风出口温度；

13、s2：比较室外新风温度与热泵排风出口温度；

14、s3：当室外新风温度高于热泵排风出口温度时，开启新风管上的新风电动阀，关闭回风管上的回风电动阀，使室外新风进入排风混合段与室内排风混合；

15、s4：当检测的室外新风温度低于或等于热泵排风出口温度时，关闭新风电动阀、开启回风电动阀，使热泵出口排风进入排风混合段与室内排风混合。

16、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

17、（1）本发明中，通过排风热泵热回收模块与新风处理模块的相互独立布置及冷媒液管和冷媒气管的直接连接，新排风系统实现完全物理隔离，消除交叉污染隐患，系统布置不受排风井道位置与新风机房位置的限制，大幅拓宽热回收系统的应用场景。

18、（2）本发明中，通过排风热泵热回收模块内置压缩机、风冷冷凝/蒸发器和热泵电子膨胀阀形成热泵回路，并通过冷媒管直接与新风处理模块连接，省去载冷剂循环所需的中间换热器及循环泵，减少能量转换环节的损失，同时热泵电子膨胀阀可调节冷媒流量，保证压缩机运行安全，提高能量传输效率和系统可靠性。

19、（3）本发明中，通过精细化混风量控制，将冷凝、蒸发压力控制在合理范围，将流经风冷冷凝/蒸发器气流质量流量增加为排风热泵进出气流流量2倍，显著提高热泵热回收能量。

20、（4）本发明中，通过排风混合段经混风风管连接新风管和回风管，冬季低温工况下可将热泵出口排风引入排风混合段与室内排风混合，提高混合后气流的蒸发温度，有效避免蒸发器结霜，保证热泵在低温工况下的运行稳定性及能量回收的持续性。

21、（5）本发明中，通过新风处理模块采用中温水冷预冷段、风冷蒸发/冷凝器及低温热水加热段的双源耦合结构，夏季利用中温水对新风进行预冷，再由风冷蒸发器深度除湿，冬季先由风冷冷凝器预热新风，再由低温热水加热段再热，实现不同品位冷源与热源的梯级利用，夏季可采用11℃/17℃中温水替代7℃/12℃低温水冷源，冬季可采用45℃/35℃低温热水替代60℃以上高温水热源，显著降低新风处理对冷热源品位的要求，提高冬夏季冷热源系统的综合能效。