一种中温水空调的温湿度控制系统、空调及控制方法与流程

1.本发明涉及空调技术领域，尤其是涉及一种中温水空调的温湿度控制系统、空调及控制方法。


背景技术：

2.随着“近零能耗”、“碳中和”等绿色节能目标的提出，空调系统的发展也迎来了巨大的动力与创新。相较于传统冷冻水7℃的供水温度、12℃的回水温度，5℃的供回水温差，将冷冻水供水温度设定值提高到7℃以上(一般是10～12℃)，供回水温差提高到6到8℃，能显著提高制冷主机的能效，但由此带来的是空调末端除湿能力的下降。
3.传统的温湿度控制系统是通过增加热泵的形式，通过冷却塔对热泵系统的蒸发换热器进行冷却。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种中温水空调的温湿度控制系统、空调及控制方法，至少解决现有技术中存在的中温水空调系统末端除湿能力较差的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
6.本发明提供的一种中温水空调的温湿度控制系统，包括冷热源、新风系统和末端建筑，其中：
7.所述末端建筑内设置有末端换热器；
8.所述新风系统的流体通道中设置有第一换热器和热泵单元，新风能够依次流经所述第一换热器以及所述热泵单元的换热器进行换热后进入所述末端建筑；
9.所述冷热源的出口和进口之间并联设置有至少两条水循环支路，所述第一换热器和所述热泵单元的换热器位于第一循环支路中，所述末端换热器位于第二循环支路中。
10.可选地，所述热泵单元包括压缩机、第二换热器、第三换热器和四通阀，所述第一换热器与所述第三换热器串联设置于所述第一循环支路中。
11.可选地，所述冷热源、所述末端换热器及连接管路构成了控温回路。
12.可选地，所述冷热源包括离心机、螺杆机、热泵机组或锅炉。
13.可选地，所述末端换热器为风机盘管、地暖盘管或毛细管网。
14.可选地，所述新风系统的进风口处设置有过滤器。
15.本发明提供的一种空调，包括以上任一所述的中温水空调的温湿度控制系统。
16.本发明提供的一种控制方法，用于以上任一所述的中温水空调的温湿度控制系统的控制，包括循环水的多级利用。
17.可选地，所述控制方法包括以下步骤：
18.夏季运行模式时，开启所述热泵单元的制冷模式，开启所述冷热源的冷源，循环水分别流经第一循环支路和第二循环支路换热后回到冷源；
19.冬季运行模式时，开启所述热泵单元的制热模式，开启所述冷热源的热源；循环水分别流经第一循环支路和第二循环支路换热后回到热源；
20.过渡季运行模式时，关闭所述热泵单元，所述新风系统直接向所述末端建筑送风。
21.本发明提供的一种中温水空调的温湿度控制系统，通过对冷热源中温水的多级利用，提高了中温水空调的除湿能力；将冷源循环水用于冷却热泵系统的蒸发换热器，无需增加额外冷源，从而节省了系统投入；而且循环水的多级利用，使得冷热源的设备性能得到充分发挥，提高了空调系统的能效；新风系统中的热泵单元和第一循环支路实现了有效除湿，第二循环支路实现了控温，从而实现了温湿度的独立控制，能够满足不同场景下末端的温度以及湿度的需求。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明一种中温水空调的温湿度控制系统的原理图，图中空心箭头示出了气流流动方向，图中线条箭头示出了中温水的流动方向。
24.图中1、冷热源；2、过滤器；3、第一换热器；4、第二换热器；5、第三换热器；6、四通阀；7、压缩机；8、风机；9、末端换热器；10、末端建筑。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
26.如图1所示，本发明提供了一种中温水空调的温湿度控制系统，包括冷热源1、新风系统和末端建筑，其中：
27.末端建筑内设置有末端换热器9；
28.新风系统的流体通道中设置有第一换热器3和热泵单元，新风能够依次流经第一换热器3以及热泵单元的换热器进行换热后进入末端建筑(如房间10)；
29.冷热源1的出口和进口之间并联设置有至少两条水循环支路，第一换热器3和热泵单元的换热器位于第一循环支路中，末端换热器9位于第二循环支路中。
30.通过对冷热源1循环水的多级利用，提高了中温水空调的除湿能力；将冷源循环水用于冷却热泵单元的蒸发换热器，无需增加额外冷源(冷却塔)，从而节省了系统投入；而且循环水的多级利用，使得冷热源1的设备性能得到充分发挥，提高了空调系统的能效；新风系统中的热泵单元和第一循环支路实现了有效除湿，第二循环支路实现了控温，从而实现了温湿度的独立控制，能够满足不同场景下末端的温度以及湿度的需求。
31.对于本发明的节能性，现通过一个案例具体说明：
32.对于一个室外干球温度为5℃、室内热负荷akw、空调室内干球温度22℃的房间(末
端建筑)，其不同方案下的耗电量如下。
33.方案一：不启用新风系统，热负荷全部由末端换热器9承担，则主机供水温度为55℃，主机能效为cop为3，此时方案一系统耗电量为：
34.w1＝a/3kw
35.方案二：启用本发明的新风系统，末端换热器9与新风系统各承担空调系统50％的热负荷，此时热源主机供水温度可降低至35℃，主机能效cop为4.8，耗电量为：
36.w
2a
＝(0.5
×
a)/4.8kw
37.新风系统部分，35℃热水经过换热器1,25℃出水，再经过换热器3，出水温度变为17℃，新风送风温度50℃，则新风系统理论能效：
38.η＝(50 273.15)/(50
‑
17)＝9.33
39.此时新风系统实际能效：
40.cop＝η
×
热力完善值＝η*0.5＝4.67
41.新风系统耗电量：
42.w
2b
＝0.5
×
a/4.67
43.则方案二系统总耗电量w2为：
44.w2＝w
2a
w
2b
45.综上，方案二相比于方案一节约电量高达(w1‑
w2)/w1＝36.6％，说明，此新风系统开启后，系统节能效益突出。
46.作为可选地实施方式，热泵单元包括压缩机7、第二换热器4、第三换热器5和四通阀6，第一换热器3与第三换热器5串联设置于第一循环支路中。
47.作为可选地实施方式，冷热源1、末端换热器9及连接管路构成了控温回路，该回路能够独立控温。
48.作为可选地实施方式，新风系统的进风口处设置有过滤器2，对新风进行过滤，净化后提高空气质量。
49.本发明还提供了一种空调，包括一种中温水空调的温湿度控制系统。
50.空调的温湿度控制系统包括新风系统、冷热源1(冷源/热源)、末端系统及其所有的连接管道。新风系统由过滤器2、第一换热器3、第二换热器4、第三换热器5、压缩机7、四通阀6、风机8组成，其中第二换热器4、第三换热器5、压缩机7、四通阀6及其连接的管道组成热泵单元；冷热源1包括但不限于离心机、螺杆机、热泵机组以及锅炉等；末端系统包括末端换热器9、以及房间10，其中末端换热器9包括但不限于风机盘管、地暖盘管、毛细管网等多种形式，房间10可以是客房、商场、工业厂房等多种形式。该空调系统的运行模式主要有以下几种：
51.①
夏季运行模式。当系统在夏季运行时，四通阀切换至制冷模式，循环水由压缩机7流向第三换热器5，再流向第二换热器4，最后回到压缩机7；冷热源1开启冷源，冷源的冷水分为两路，一路通过管道与第一换热器3进行换热，之后再次与第三换热器5进行换热，最后回到冷源；另外一路与末端系统中的末端换热器9进行换热，然后回到冷源。
52.②
冬季运行模式。当系统在冬季运行时，四通阀切换至制热模式，循环水由压缩机7流向第二换热器4，再流向第三换热器5，最后回到压缩机7；冷热源1开启热源，热源的热水分为两路，一路通过管道与第一换热器3进行换热，之后再次与第三换热器5进行换热，最后
回到热源；另外一路与末端系统中的末端换热器9进行换热，然后回到热源。
53.③
过渡季运行模式。过渡季的气候特点是空气温度与湿度都不太高，此时，我们关闭新风系统中的热泵单元，直接将室外空气送入室内。如果室内还有制冷需求，则开启冷源，冷水分为两路，一路进入第一换热器3，由第一换热器3完成空气的降温除湿功能，再流向第三换热器5，第三换热器5此时只作为水的通道，最后冷水返回冷源；另外一路与末端系统中的末端换热器9进行换热，然后回到冷源。当室外温度以及新风的送风量达到要求时，则开启全新风模式，由室外新风承担所有的冷负荷。
54.新风系统中，新风首先经过过滤器2进入新风箱体内，经过第一换热器3进行初次冷却，再经过第三换热器5进行深度地降温除湿，然后通过风机8将新风送入房间。
55.该空调系统通过将冷源二级利用，使其满足系统在不同功能段的冷量需求。节省了额外冷源(比如冷却塔)的投入，降低了系统的投入成本。该系统能够实现空调系统温湿度的独立控制，满足不同场景下末端的温度以及湿度的需求。
56.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，
″
多个
″
的含义是两个或两个以上；术语
″
上
″
、
″
下
″
、
″
左
″
、
″
右
″
、
″
内
″
、
″
外
″
、
″
前端
″
、
″
后端
″
、
″
头部
″
、
″
尾部
″
等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语
″
第一
″
、
″
第二
″
、
″
第三
″
等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
57.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语
″
安装
″
、
″
相连
″
、
″
连接
″
应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
58.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。