CN109812951A - 直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，包括与直流式空调的排风总管连接的空气源热泵、解耦式进风装置、防风罩和排风机构。解耦式进风装置包括与排风总管连接的进风总管和若干与进风总管连接的进风支管，各个进风支管的出风气流对准空气源热泵的换热器的表面；防风罩安装在空气源热泵的两侧和各个进风支管的出风口；排风机构包括安装在空气源热泵的排风孔上的排风扇和以及按照排风要求安装在排风孔上的排风筒，该排风筒的高度为0.5米～1.5米。本发明的增效系统装置，能有效回收直流式空调含有害介质的排风中低品位热量，提高热泵机组运行效率，也降低了直流式空调的能耗。

Description

直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置

技术领域

本发明涉及一种直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置。

背景技术

有一类工艺用房的室内存在着大量有害介质的发生源，如产生大量有害粉尘、挥发性气体、有机溶媒、氨等酸碱无机有害气体，为避免交叉污染，规范或标准规定室内空气不允许用作回风。应采用全新风全排风直流式空调系统，虽然可有效控制室内环境，但能耗极大。

如高级别生物安全实验室内操作经空气传播的致病性生物因子，这些致病性生物因子对人体、动植物或对环境具有高度危险性，主要通过气溶胶使人传染上严重的甚至是致命疾病，或对动植物和环境具有高度危害的因子。有的甚至没有预防和治疗措施。

如负压隔离病房内有经空气传播并比较容易直接或间接在人与人之间传播、甚至在我国尚未发现或已宣布消灭的微生物传播的严重空气传染疾病(如非典型肺炎、开放型肺结核、耐药性肺结核、麻疹、水痘以及特别严重或具有一种以上传播途径或未知病因的疑似空气传播疾病等)的患者用的病房以及该类患者的专用手术室与诊疗室，综合医院中感染性疾病科用于接受排查疑似空气传染病人的观察室与紧急处治室。

如实验动物房内饲养各种实验动物，实验动物在繁育、生产及实验过程中会发生大量氨等代谢物，污染室内环境，影响着实验动物的繁育、生产和实验过程。

如各个领域中大量的实验室，当实验室排风柜内操作有害、有毒的化学溶媒、感染性材料、发生高浓度酸碱有害气体等实验对象。

上述这类用房由于室内空气含有大量有害物质，或有害物处理成本远远高于新风空调处理的成本，其空调系统的不允许回风，只能采用全新风全排风的直流系统，排走的是室内空调的空气。但直接排放会严重污染或危害周围环境与居民。有的要求采取合适的排风处理装置无害处理后再排放，有的要求高出屋顶一定高度或以一定的风速引射大量周围空气稀释后再高空排放。

这类用房为防止有害物渗出，常保持一定负压。有害物危害因素越大、负压越高，排风量越大于新风量。有的用房采用直流式变风量空调系统，排风量相应也会随之变化。又考虑到全热回收装置在新风与排风作全热回收过程中总存在一些渗漏，一般在这类排风中不采用全热回收装置。有的虽然允许采用如图1的中间媒介热回收盘管的热回收装置(图1中：预过滤器11，终过滤器12，冷却盘管13，中间媒介热回收盘管14，送风机14，送风管20，房间100，回风机21)或如图2的热管的热回收装置等进行显热回收，但回收效率不高，特别是南方地区回收效率更低。有的用房被标准或规范中明文规定排风不准采用任何热回收装置。因此这类用房的空调能耗极大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，它能有效回收含有害介质空调排风中低品位热量，提高热泵机组运行效率，间接降低了直流式空调系统的能耗。

本发明的目的是这样实现的：一种直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，包括与直流式空调的排风总管连接的空气源热泵、解耦式进风装置、防风罩和排风机构；所述空气源热泵包括热泵箱体和以倾斜方式安装在热泵箱体内的换热器；热泵箱体上相对换热器的表面和换热器的侧面均设置进风口；其中，

所述解耦式进风装置安装在所述热泵箱体的底座上并包括与所述排风总管连接的进风总管和若干与进风总管连接的进风支管，各个进风支管的出风气流对准位于热泵箱体内的换热器的表面；

所述防风罩安装在热泵箱体上与换热器的侧面相对的进风口以及各个进风支管的出风口，使各个进风支管送出的风量不会受机组外阵风的干扰而逸出热泵箱体，让各个进风支管送出的风量和从热泵箱体上与换热器的表面相对的进风口进入热泵箱体的外部空气共同构成空气源热泵所需的通风量；

所述排风机构包括安装在所述空气源热泵的热泵箱体顶板上开设的排风孔上的排风扇以及按照排风要求安装在所述排风孔上的排风筒，该排风筒的高度为0.5米～1.5米且形状呈直圆筒或呈上小下大的圆锥筒。

上述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其中，所述空气源热泵中的换热器采用翅片式换热器，且为波纹开窗式翅片结构，换热器的换热管采用内螺纹式铜管；该换热器的表面设有厚度为20～30μm的与有害介质的腐蚀性相对应的防腐层。

上述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其中，所述解耦式进风装置的各个进风支管均设置若干个出风口，每个出风口均设出风格栅。

上述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其中，所述排风机构还包括设在排风筒的顶部的网格罩，该网格罩的网格口径为20mm。

上述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其中，所述排风扇的风量为18500m³/h～20000m³/h，风压为100Pa～120Pa。

本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置,结构简单，构思新颖，成本低廉，提高了热泵机组的运行效率，解决了直流式空调系统的排风量与空气源热泵机组运行风量的不匹配的问题，简化了直流式空调排风系统，减少了直流式空调的排风机功率，降低整个系统的运行能耗与热排放，更有利于直流式空调排风中有害物扩散与稀释，加大了排风无害化。本发明具有以下特点：

1、本发明在空气源热泵的进风口与直流式空调的排风总管之间设置解耦式进风装置，并在空气源热泵的侧面以及解耦式进风装置的出风口设置防风罩，不仅保证直流式空调的排风量不外逸，还可不受阵风的干扰。由于解耦式进风装置仅将进风支管插入空气源热泵的换热器之间，与空气源热泵之间非管道直接连接，不但解决了直流式空调系统的排风量与空气源热泵所需的通风量不匹配的问题，还能通过大气补风以最低阻力满足空气源热泵正常运行所需的通风量，又能稀释直流式空调的排风中的有害物；

2、针对排风中有害物腐蚀性对换热器的换热管与翅片作相应的防护处理，并相应优化换热器的结构，以弥补因防护处理而衰减的换热量。另外，为了满足增效系统装置整体性能不降低，对换热器的结构进行优化，以增加换热器的换热效率。

3、针对直流式空调的排风高度或出口风速度的要求，在空气源热泵的排风孔上增加直筒式或锥筒式排风筒，以满足法规要求的排风高度或排风速度。

4、还采用高风压的排风扇，克服了因换热器的结构或部件改变而导致流经换热器的气流阻力的增大。

附图说明

图1是现有技术的中间媒介热回收盘管的热回收装置的结构示意图

图2是现有技术的热管的热回收装置的结构示意图；

图3是本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置的一种实施例的结构示意图(圆锥形排风筒)；

图4是图3的侧视图；

图5是本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置的另一种实施例的结构示意图(直圆形排风筒)；

图6a是本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置中的换热器的结构示意图；

图6b是图6a的左侧视图；

图6c是图6a的右侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图3至图5，本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，包括与直流式空调系统的排风总管非管道硬连接的空气源热泵3、解耦式进风装置、防风罩4和排风机构。

空气源热泵3包括热泵箱体和安装在热泵箱体内的换热器30，换热器30是以与热泵箱体的底座成一个小于90°夹角的倾斜方式安装在热泵箱体内；换热器30采用翅片式换热器，且翅片32为波纹开窗式结构，换热器30的换热管33采用内螺纹式铜管；该换热器30的表面设有厚度为20～30μm的防腐层；该防腐层是经过电泳处理后形成的；热泵箱体的前后侧板和左右侧板上均相对换热器30开设进风口；本实施例的热泵箱体的前后侧板上的进风口与换热器30的侧面相对，热泵箱体的左右侧板上的进风口与换热器30的表面相对。

解耦式进风装置安装在空气源热泵3的热泵箱体的底座上并包括与直流式空调系统的排风总管连接的进风总管6和若干与进风总管6连接的进风支管5，各个进风支管5设置若干个出风口，以对准位于热泵箱体内的换热器30的表面；各个进风支管5的出风口均设置出风格栅7。

防风罩4安装在热泵箱体上与换热器的侧面相对的进风口以及各个进风支管5的出风口，本实施例的防风罩4安装在热泵箱体的前后侧板上的进风口(与换热器30的侧面相对)上，使各个进风支管5送出的风量不逸出热泵箱体，让各个进风支管5送出的风量和从热泵箱体上与换热器的表面相对的进风口进入热泵箱体的外部空气共同构成空气源热泵3所需的通风量；本实施例的室外空气是从热泵箱体的左右侧板上的进风口(与换热器30的表面相对)进入热泵箱体内。

排风机构包括安装在空气源热泵3的热泵箱体顶板上开设的排风孔上的排风扇2、对应空气源热泵3的排风孔安装在空气源热泵3的热泵箱体顶板上的排风筒1以及设在排风筒1的顶部的低密度的网格罩(图中未示)，网格罩的网格口径为20mm；排风扇2采用大风量高余压风扇，该排风扇2的风量为18500m³/h～20000m³/h，风压为100Pa～120Pa；排风筒1的高度为0.5米～1.5米且形状呈上小下大的圆锥状，以提高排风速度，或呈直圆柱状(见图5)；还可在排风筒1的顶部向外翻边(见图3和图4)，不仅能减少气流阻力，也能增强直圆筒的强度。

本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置的工作原理是：由直流式空调的排风经排风处理装置处理后经过解耦式进风装置的进风总管6进入进风支管5，并由进风支管5的出风格栅7送出，然后进入空气源热泵3的换热器30。尽管直流式空调的排风量与空气源热泵3的通风量不匹配，通过解耦式进风装置和外部空气补风可以最低阻力满足空气源热泵3正常运行所需的通风量，又稀释了直流式空调的排风中的有害物。防风罩4保证了直流式空调的排风免受机外阵风的干扰，加上空气源热泵3中的排风扇2的吸力，有效地防止直流式空调的排风外逸，提高了空气源热泵3的运行效率。进入空气源热泵3的排风流经表面作了防护处理的换热器30与排风扇2。由于防护处理的换热器30与排风扇2均加大了相应的容量，保证了空气源热泵3的运行效率与输出量，最后由排风筒1以一定的高度或一定的速度排入大气，达到法规上规定的排放要求。

本发明的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置具有以下特点：

1、由于直流式空调的排风量与空气源热泵3的通风量不匹配，直流式空调的排风量比空气源热泵3的通风量小些，或者直流式空调排风量有变化，如果为了保证直流式空调的排风量全部吸走而不被阵风干扰常采用风管硬连接，不仅不能满足空气源热泵3的通风量，反而影响空气源热泵3的效率。因此本发明在空气源热泵3的进风口与直流式空调的排风总管之间设置解耦式进风装置，使空气源热泵3的进风口与直流式空调的排风总管之间为非管道硬连接，并在解耦式进风装置的出风口设置防风罩4，不仅保证直流式空调的排风不外逸，且不受机外阵风的干扰，还能通过大气补风以最低阻力满足空气源热泵3正常运行所需的通风量，又能稀释直流式空调的排风中的有害物；

2、由于直流式空调的排风中会含有氨、甲醛、酸碱等腐蚀性物质，会腐蚀排风流经空气源热泵3内的部件，如换热器、排风扇、结构件等部件，常用水、酸、碱等液体喷淋来吸收或中和，这样就会降低热量回收效率。本发明针对排风中有害物的特性对换热器30的换热管33与翅片32作相应的防护处理，并相应优化换热器30的结构，以弥补因防护处理而衰减的换热量。本发明对换热器30的外露部位进行了防护处理，即换热管33的外表面和翅片32的外表面采用电泳处理形成防腐层。因为电泳涂层灵活的阳离子环氧聚合物均匀的分布在金属表面，使翅片或开窗间没有喷涂处理会出现的桥接现象。电泳过程确保换热器30的外表面形成厚度为20～30μm的干膜状防腐层。电泳符合ASTM B3359-97标准，达到4B-5B附着等级；耐腐蚀性可通过ASTM G85A2不低于2400小时的盐雾测试；热衰减性能小于2％以内。由于电泳处理采用的是整体浸入的方式，所以换热器30的端板31也进行了整体的电泳处理，具有同等规格的防护能力(见图6a、图6b和图6c)。

另外，考虑到换热器30经过电泳处理后会使换热量衰减，为了满足增效系统装置整体性能不降低，对换热器30的结构进行优化：1)把常规的波纹翅片改为波纹开窗式翅片结构；2)把常规的光管结构的换热铜管改为内螺纹结构的换热铜管，以增加换热管的换热面积。

3、由于直流式空调的排风会含有高致病微生物，虽然直流式空调已经作了无害处理(如经过高效过滤器进行过滤除菌)，但在法规上规定了排放高度(高出屋面的一定高度)或排放速度，而普通的空气源热泵的排风口的高度与出口风速均达不到排放的要求。本发明针对直流式空调的排风高度与出口风速度要求，在空气源热泵3的排风孔上增加排风机构，即在排风扇2的上部增加排风筒1。排风筒1的高度由法规上要求的排风高度确定。排风筒1按需制成直筒型或圆锥型。圆锥型排风筒1的口部大小依据法规上要求的排风速度确定。增加排风筒1后就可以取消排风扇2上的网罩，而在排风筒1的顶部来增加一个低密度的网格风罩(网格口径为20mm)，甚至采用类似形状的塑料网绳来代替，这样整体的风阻将会有所下降；同时由于此排风筒1的直径较大，对高度为0.5米～1.5米的排风筒1来说产生的压降很小，几乎不会产生额外的压损，因此对整机的性能几乎没有影响。

4.由于普通空气源热泵的换热器的换热量、排风扇的风量与风压和空气源热泵是匹配的，任何一个部件的改动或性能降低会影响空气源热泵的运行效率，不能保证直流式空调所需的冷热水量与水温。本发明不仅在空气源热泵3的排风孔上增加排风筒1，还采用大风量高余压的排风扇2，克服了因换热器30的结构或部件改变而导致流经换热器30的风量阻力的增大的问题。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，包括与直流式空调的排风总管连接的空气源热泵、解耦式进风装置、防风罩和排风机构；所述空气源热泵包括热泵箱体和以倾斜方式安装在热泵箱体内的换热器；热泵箱体上相对换热器的表面和换热器的侧面均设置进风口；其特征在于，

所述解耦式进风装置安装在所述热泵箱体的底座上并包括与所述排风总管连接的进风总管和若干与进风总管连接的进风支管，各个进风支管的出风气流对准位于热泵箱体内的换热器的表面；

所述防风罩安装在热泵箱体上与换热器的侧面相对的进风口以及各个进风支管的出风口，使各个进风支管送出的风量不会受机组外阵风的干扰而逸出热泵箱体，让各个进风支管送出的风量和从热泵箱体上与换热器的表面相对的进风口进入热泵箱体的外部空气共同构成空气源热泵所需的通风量；

所述排风机构包括安装在所述空气源热泵的热泵箱体顶板上开设的排风孔上的排风扇以及按照排风要求安装在所述排风孔上的排风筒，该排风筒的高度为0.5米～1.5米且形状呈直圆筒或呈上小下大的圆锥筒。

2.根据权利要求1所述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效热泵机组装置，其特征在于，所述空气源热泵中的换热器采用翅片式换热器，且为波纹开窗式翅片结构，换热器的换热管采用内螺纹式铜管；该换热器的表面设有厚度为20～30μm的与有害介质的腐蚀性相对应的防腐层。

3.根据权利要求1所述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其特征在于，所述解耦式进风装置的各个进风支管均设置若干个出风口，每个出风口均设出风格栅。

4.根据权利要求1所述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其特征在于，所述排风机构还包括设在排风筒的顶部的网格罩，该网格罩的网格口径为20mm。

5.根据权利要求1所述的直流式空调含有害介质排风中低品位热量的增效系统装置，其特征在于，所述排风扇的风量为18500m³/h～20000m³/h，风压为100Pa～120Pa。