热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机及其控制方法

1.本发明涉及一种新风除湿机，尤其是涉及一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机及其控制方法。


背景技术：

2.转轮有热回收转轮和除湿转轮两种。热回收转轮在一般情况下一半通过新风，另一半通过室内排风。两股空气存在温差和湿差，利用转芯材料的水分吸附和热量蓄积能力，通过转轮的转动实现两侧空气的热湿交换，实现热回收。除湿转轮也分为两部分，一部分对空气进行吸附除湿，另一部分由高温再生风进行脱附再生。相比于除湿转轮，热回收转轮的转动速度更快。一般来说两种转轮的材料并不相同。
3.热泵热回收技术利用室内排风对换热器中的制冷剂进行冷凝或蒸发，从而实现对排风中能量的回收，已经成为现代建筑节能的重要技术之一。采用该技术的热泵热回收型新风除湿机既可以减少机组压缩机的能耗，又能避免传统排风热回收方式引起的交叉感染，在节能的同时提升了室内空气品质。
4.随着新风除湿机的不断推广使用，为了进一步规范产品能效、提高用户舒适度，新国标对户式新风除湿机的过滤、制冷(热)以及除湿等方面提出了更高的要求，这无疑给新风除湿机的设计带来了更多的挑战。
5.申请号为201810585463.7的中国专利提出了一种带内循环模式的整体式热泵热回收型新风除湿机，通过控制设计实现内循环、制冷除湿以及制热三种模式。但该专利中新风经蒸发器降温除湿后直接送入室内，使得夏季送风温度偏低，难以达到新国标中规定夏季送风温度不低于22℃的标准，用户舒适度欠佳。
6.对此，申请号为202111233521.8的中国专利提出了一种整体式热泵热回收型新风除湿机，该专利除了进风盘管、排风盘管与过冷盘管外，还特别增设了送风盘管及相应的旁通管路，可以通过风门开闭及流路变化选用过冷再热或冷凝再热的再热方式，使得送风温度能够达到或高于新国标中规定的最小送风温度22℃。由于送风盘管处旁通管路的设置，制热与内循环模式下经进风盘管流出的制冷剂并不流经送风盘管，有效避免了送风中热量的损失。但是该发明在不同工况下均依靠空气在蒸发器处降低温度析出水分进行冷却除湿，在大风量环境下，蒸发器冷却除湿负荷大，热泵机组除湿能耗高，压缩机功耗大，导致机组能效降低，不适宜在大风量工况下使用；在内循环模式下，室内回风含湿量较低，冷却除湿前后空气焓差大，直接利用冷却除湿达到目标空气含湿量，会增加压缩机的功耗。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机及其控制方法，利用转轮进行热回收，既能回收室内能量，对新风温度湿度进行调节，又能减少热泵循环冷却除湿的除湿量，降低热泵机组的除湿能耗，进一步提升能效。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
9.本发明第一方面提供一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，包括空气流路、转轮、制冷剂环路；
10.所述空气流路包括相互间隔的排风风道和送风风道；
11.所述排风风道两端分别设有回风风口和排风风口；
12.所述送风风道两端分别设有送风风口和新风风口；
13.所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、第一截止阀、可调节三通阀、排风盘管、第五截止阀、第一节流装置、第二单向阀、送风盘管、第三截止阀；
14.所述转轮垂直设置于排风风道和送风风道之间，使得转轮一部分处于送风风道内，另一部分处于排风风道内。
15.进一步地，转轮上半部分在送风风道内，下半部分在排风风道内。
16.进一步地，所述制冷剂环路还包括第一旁通回路、第二旁通回路和第三旁通回路；
17.所述第一旁通回路上设有再热盘管，所述第一旁通回路的一端与所述可调节三通阀连接，另一端连接于所述第五截止阀和第一节流装置之间的连接管上；
18.所述第二旁通回路上依次设有第四截止阀、第二节流装置、第三单向阀，所述第二旁通回路的一端连接于所述送风盘管上，另一端连接于排风盘管和第五截止阀之间的连接管上；
19.所述第三旁通回路上依次设有第二截止阀、回风盘管、第三节流装置、进风盘管、第一单向阀，所述第三旁通回路一端连接于所述四通换向阀和第一截止阀之间的连接管上，另一端连接于第三截止阀和四通换向阀之间的连接管上。
20.进一步地，所述排风风道和送风风道之间设有能够将两者连通的水平风门；
21.所述排风风口处设有排风风机；
22.所述送风风口处设有送风风机。
23.进一步地，所述压缩机、四通换向阀、第一截止阀、可调节三通阀、排风盘管、第五截止阀、第三截止阀、第二截止阀、回风盘管、第三节流装置、第一单向阀设于所述排风风道中；
24.所述第一节流装置、第二单向阀、送风盘管、再热盘管、第四截止阀、第二节流装置、第三单向阀、进风盘管设于所述送风风道中。
25.进一步地，所述压缩机、四通换向阀、第一截止阀、可调节三通阀、第一节流装置、第二单向阀、送风盘管、第三截止阀、再热盘管、第四截止阀、第二截止阀、回风盘管设于所述转轮的一侧；
26.所述排风盘管、第五截止阀、第二节流装置、第三单向阀、第三节流装置、进风盘管设于所述转轮的另一侧。
27.进一步地，所述进风盘管前设有空气过滤器，所述空气过滤器上预留有换修口，所述换修口设于送风风道顶部；
28.所述四通换向阀的四个接口分别与所述送风盘管、压缩机的排气口、可调节三通阀和压缩机的吸气口相连；
29.所述可调节三通换向阀的三个接口分别与所述四通换向阀、排风盘管、再热盘管相连；
30.所述回风风口与送风风口处分别设有回风空气传感器与送风温湿度传感器；
31.所述回风空气传感器对回风中的温度、湿度以及co2浓度进行检测；
32.所述送风温湿度传感器对送风中的温度与湿度进行检测。
33.本技术方案中的第一节流装置、第二节流装置和第三节流装置为毛细管、节流短管或电子膨胀阀中的一种，为了有利于实现自动化控制，本技术方案优选电子膨胀阀。
34.本技术方案中的截止阀优选电磁阀，适用于压缩机排气口的高温高压环境，且有利于新风机实现自动化控制。
35.本技术方案中第一单向阀的导通方向与内循环模式下制冷剂流向一致，即可允许制冷剂由进风盘管流入四通换向阀，反向截止；
36.本技术方案中第二单向阀的导通方向与夏季热回收模式下制冷剂流向一致，即可允许制冷剂由第一节流装置流入送风盘管，反向截止；
37.本技术方案中第三单向阀的导通方向与冬季热回收模式下制冷剂流向一致，即可允许制冷剂由第二节流装置流入排风盘管，反向截止；
38.本技术方案中所述水平风门为伺服驱动风门，所述排风风口、进风风口上均设有伺服驱动的风门。
39.本发明第二方面提供一种如上述热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的控制方法，根据不同的工况要求，通过风门开闭及流路变化实现换热器的不同组合，达到目标送风温度和深度除湿：
40.在夏季除湿模式下，空气经过转轮降温减湿后，在送风盘管深度除湿，最后通过再热盘管达到目标送风温度；
41.在冬季制热模式下，制冷剂流路改变，空气经过转轮升温增湿，在送风盘管进一步加热至目标温度；
42.在内循环模式下，空气经过转轮后富集水分，含湿量增加，在进风盘管进行冷却除湿，降低了冷却除湿前后空气的焓差，在相同除湿量下有效降低了压缩机的功耗。
43.进一步地，在所述夏季除湿模式下：
44.送风风口、回风风口、新风风口、排风风口均开启，水平风门关闭；
45.排风风机、送风风机均开启；
46.转轮开启，以预设高转速档位运行，为热回收模式；
47.四通换向阀的ab接口连通、cd接口连通；
48.可调节三通阀中，abc三口全部接通；
49.第一单向阀处于截止状态，第二单向阀处于导通状态，第三单向阀处于截止状态，第一截止阀开启，第二截止阀关闭，第三截止阀开启，第四截止阀关闭，第五截止阀开启；
50.第一节流装置控制系统过热度，当系统过热度较低时，第一节流装置的开度减小，反之开度增大；
51.压缩机通过频率调节对室内回风湿度进行控制，当室内回风湿度较设定值更大时，压缩机频率增加，当室内回风湿度较设定值更低时，则减小压缩机的频率；
52.送风风机通过调节送风量大小对室内co2浓度进行控制，当室内co2浓度高于预设值时，送风风机转速提高，送风量增加，反之减小转速；
53.排风风机通过调节转速对系统回风风量的大小进行控制，当送风风机送风量增加
时，排风风机通过提高转速增加回风风量，当送风风机送风量减少时，排风风机则需要降低转速以减少回风风量；
54.通过这种方式，保证系统回风风量始终在送风风量的90％与95％之间。
55.进一步地，在所述冬季制热模式下：
56.回风风口、排风风口、送风风口、新风风口均开启，水平风门关闭；
57.排风风机、送风风机均开启；
58.转轮开启，以预设高转速档位运行，为热回收模式；
59.四通换向阀的ad接口连通、bc接口连通；
60.可调节三通阀的ab接口连通，c接口关闭；
61.第一单向阀处于截止状态，第二单向阀处于截止状态，第三单向阀处于导通状态；
62.第一截止阀开启，第二截止阀关闭，第三截止阀开启，第四截止阀开启，第五截止阀关闭；
63.通过压缩机频率调节对送风温度进行控制，当送风温度较低时，压缩机频率增加，当送风温度较高时则减小压缩机频率。
64.进一步地，在所述内循环模式下：
65.排风风口、新风风口关闭，回风风口、送风风口打开，水平风门打开；
66.排风风机关闭，送风风机开启；
67.转轮开启，模式为除湿模式；
68.四通换向阀的ab接口连通，cd接口连通；
69.第一单向阀处于导通状态，第二单向阀处于截止状态，第三单向阀处于截止状态；
70.第一截止阀关闭，第二截止阀开启，第三截止阀关闭，第四截止阀关闭，第五截止阀关闭；
71.第三节流装置控制系统过热度，通过压缩机频率调节对室内回风湿度进行控制；
72.送风风机维持定速运转；
73.具体地，通过风门开闭和流路切换，本技术方案主要可实现以下3种运行模式：
74.1.夏季除湿模式：回风风口、排风风口、送风风口、新风风口均开启，水平风门关闭。排风风机、送风风机均开启。转轮开启，高转速运行，为热回收模式。四通换向阀中，可调节三通阀和压缩机排气口的流路连通，送风盘管和压缩机吸气口的流路连通。可调节三通阀中，四通换向阀和再热盘管的流路连通，四通换向阀和排风盘管的流路连通。第一单向阀处于截止状态，第二单向阀处于导通状态，第三单向阀处于截止状态。第一截止阀开启，第二截止阀关闭，第三截止阀开启，第四截止阀关闭，第五截止阀开启。在该模式下，第一节流装置控制系统过热度，通过压缩机频率调节对室内回风湿度进行控制，通过可调节三通阀开度调节对送风温度进行控制。通过送风风机调节送风量大小对室内co2浓度进行控制，通过排风风机控制回风风量大小，以此来保证系统回风风量始终在送风风量的90％与95％之间。
75.2.冬季制热模式：回风风口、排风风口、送风风口、新风风口均开启，水平风门关闭。排风风机、送风风机均开启。转轮开启，高转速运行，为热回收模式。四通换向阀中，送风盘管和压缩机排气口的流路连通，可调节三通阀和压缩机吸气口的流路连通。可调节三通阀中，四通换向阀和排风盘管的流路连通。四通换向阀和再热盘管的流路关闭。第一单向阀
处于截止状态，第二单向阀处于截止状态，第三单向阀处于导通状态。第一截止阀开启，第二截止阀关闭，第三截止阀开启，第四截止阀开启，第五截止阀关闭。在该模式下，第二节流装置、送风风机以及排风风机的控制策略与除湿模式下相同。通过压缩机频率调节对送风温度进行控制。
76.3.内循环模式：排风风口、新风风口关闭，回风风口、送风风口打开，水平风门打开。排风风机关闭，送风风机开启。转轮开启，低转速运行，为除湿模式。四通换向阀中，回风盘管和压缩机排气口的流路连通，进风盘管和压缩机吸气口的流路连通。第一单向阀处于导通状态，第二单向阀处于截止状态，第三单向阀处于截止状态。第一截止阀关闭，第二截止阀开启，第三截止阀关闭，第四截止阀关闭，第五截止阀关闭。在该模式下，第三节流装置控制系统过热度，通过压缩机频率调节对室内回风湿度进行控制。送风风机维持定速运转。
77.在本技术方案中，一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机控制方法，在夏季除湿模式下，送风盘管中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，制冷剂再经由四通换向阀，经由可调节三通阀分流，在排风盘管和再热盘管冷凝放热，合流后经过第一节流装置变为气-液两相状态，再经由第二单向阀回到送风盘管。室外新风从新风风口进入送风风道，先由空气过滤器对其进行过滤处理，再经过转轮与室内回风进行热湿交换，温度和湿度均下降，最后再由送风盘管冷却除湿与再热盘管再热后从送风风口进入室内。室内回风从回风风口进入排风风道，先带走压缩机散发的部分热量，经过转轮与新风进行热湿交换，温度和湿度均上升，再经过排风盘管吸收热量，最后经由排风风机从排风风口排出室外。在该模式下，第一节流装置控制系统过热度，当系统过热度较低时，第二节流装置的开度减小，反之开度增大。压缩机通过频率调节对室内回风湿度进行控制，当室内回风湿度较设定值更大时，压缩机频率增加，当室内回风湿度较设定值更低时，则减小压缩机的频率。送风风机通过调节送风量大小对室内co2浓度进行控制，当室内co2浓度较高时，送风风机转速提高，送风量增加，反之减小转速。排风风机通过调节转速对系统回风风量的大小进行控制，当送风风机送风量增加时，排风风机通过提高转速增加回风风量，当送风风机送风量减少时，排风风机则需要降低转速以减少回风风量。通过这种方式，保证系统回风风量始终在送风风量的90％与95％之间。
78.在本技术方案中，一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机控制方法，在冬季制热模式下，排风盘管中的制冷剂蒸发吸热变成制冷气体，经由可调节三通阀和四通换向阀，被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，再经由四通换向阀，在送风盘管中冷凝放热，经过第二节流装置变为气-液两相状态，经由第三单向阀回到排风盘管。室外新风从新风风口进入送风风道，先由空气过滤器对其进行过滤处理，再经过转轮与室内回风进行热湿交换，温度和湿度均上升，再经过送风盘管吸热后从送风风口进入室内。室内回风从回风风口进入排风风道，先带走压缩机散发的部分热量，经过转轮与新风进行热湿交换，温度和湿度均下降，再经过排风盘管降温，最后经过排风风机从排风风口排出室外。在该模式下，第二节流装置、送风风机以及排风风机的控制策略与夏季除湿模式下相同。通过压缩机频率调节对送风温度进行控制，当送风温度较低时，压缩机频率增加，当送风温度较高时则减小压缩机频率。
79.在本技术方案中，一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机控制方法，在内
循环模式下，进风盘管中制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由第一单向阀、四通换向阀被压缩机吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，经由四通换向阀，在送风盘管中冷凝放热，经过第三节流装置变为气-液两相状态回到进风盘管。室内回风从回风风口进入排风风道，先带走压缩机散发的部分热量，经过回风盘管吸热，再经过转轮再生区吸湿放热，通过水平风门进入送风风道，由空气过滤器对其进行过滤处理，经过进风盘管降温除湿，再经过转轮除湿区进一步除湿吸热后从送风风口进入室内。在该模式下，第三节流装置控制系统过热度，通过压缩机频率调节对室内回风湿度进行控制。送风风机维持定速运转。
80.本发明中的转轮结合热泵热回收型新风除湿机及其控制方法，和现有技术相比有以下优点和创新点：
81.1.利用转轮回收室内能量，在夏季热回收模式下降低空气温度和含湿量，减少热泵机组冷却除湿量，降低压缩机功耗；在冬季热回收模式下加热空气，减少热泵机组制热量，降低功耗，同时增加空气含湿量，提升舒适度；在内循环模式下富集水分，降低冷却除湿前后空气的焓差，提升除湿能效。
82.2.本技术方案的转轮为热回收转轮，转轮转速可调节，有高转速和低转速两种运行模式。高转速下，转轮起热回收作用，低转速下，转轮起除湿作用。本技术方案的内循环模式除湿负荷低，可通过调节转轮转速，利用热回收转轮实现除湿转轮的功能。增加了转轮在不同工况的使用率，同时利用一个转轮实现两种功能，降低了机组成本。
83.3.利用热泵机组代替传统转轮除湿机的电加热系统，帮助转轮在内循环模式下进行除湿能力再生，实现转轮下半区的水分富集和上半区的深度除湿。在降低系统耗电量的同时，提升了除湿能效。
84.4.设有第一旁通回路，在夏季热回收模式下，利用可调节三通阀实现再热盘管和排风盘管的并联，通过调节三通阀开度，对再热盘管内制冷剂流量进行控制，进而控制空气再热温度，实现送风温度的精准调节，特别是可以满足新国标中最小送风温度22℃的要求。
85.5.设有第三旁通回路，通过第一单向阀的单向导通作用，使得制冷剂在在冬季热回收模式下不流入第三旁通回路，有效避免室内回风的热量在回风盘管的损失，提升了热回收量。
86.6.本技术方案中制冷剂环路设有三个旁通回路，通过阀件实现了进风盘管、送风盘管、再热盘管、回风盘管和排风盘管的组合连接，利用不同的换热器组合，在不同的运行模式下实现对空气温度和湿度的精准调节。
87.7.本技术方案中机组可调模式多，并且均可通过各部件之间的相互控制使室内的温湿度始终保持设定值，在方便用户使用的同时提升了用户的舒适度。
附图说明
88.图1为本发明中热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的结构示意图；
89.图2为本发明中热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机在夏季除湿模式的流程示意图；
90.图3为本发明中热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机在冬季制热模式的流程示意图；
91.图4为本发明中热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机在内循环模式的流程示
意图。
92.图中：1-送风风道；2-排风风道；3-送风风口；4-回风风口；5-新风风口；6-排风风口；7-水平风门；8～10风阀；11-进风盘管；12-送风盘管；13-再热盘管；14-回风盘管；15-排风盘管；16-空气过滤器；17-压缩机；18-四通换向阀；19-第一单向阀；20-第二单向阀；21-第三单向阀；22-可调节三通阀；23-第一节流装置；24-第二节流装置；25-第三节流装置；26-第一截止阀；27-第二截止阀；28-第三截止阀；29-第四截止阀；30-第五截止阀；31-转轮；32-排风风机；33-送风风机；34～60连接管。
具体实施方式
93.在整体构思上，本发明内部设置了转轮、进风盘管、送风盘管、再热盘管、回风盘管和排风盘管，可以根据不同的工况要求，通过风门开闭及流路变化实现换热器的不同组合，达到目标送风温度和深度除湿。在夏季除湿模式下，空气经过转轮降温减湿后，在送风盘管深度除湿，最后通过再热盘管达到目标送风温度；在冬季制热模式下，制冷剂流路改变，空气经过转轮升温增湿，在送风盘管进一步加热至目标温度；在内循环模式下，空气经过转轮后富集水分，含湿量增加，在进风盘管进行冷却除湿，降低了冷却除湿前后空气的焓差，在相同除湿量下有效降低了压缩机的功耗。
94.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的结构/模块名称、控制模式、算法、工艺过程或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
95.实施例1
96.本实施例中的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其结构如图1所示，主要包括送风风道1，排风风道2，送风风口3，回风风口4，新风风口5，排风风口6，水平风门7，风阀8～10，进风盘管11，送风盘管12，再热盘管13，回风盘管14，排风盘管15，空气过滤器16，压缩机17，四通换向阀18，第一单向阀19，第二单向阀20，第三单向阀21，可调节三通阀22，第一节流装置23，第二节流装置24，第三节流装置25，第一截止阀26，第二截止阀27，第三截止阀28，第四截止阀29，第五截止阀30，转轮31，排风风机32，送风风机33，连接管34～60。
97.本实施例中压缩机17，连接管34，四通换向阀18，连接管40、41，第一截止阀26，连接管44，可调节三通阀22，连接管47，排风盘管15，连接管49、50，第五截止阀30，连接管53、57，第一节流装置23，连接管58，第二单向阀20，连接管59，送风盘管12，连接管39，第三截止阀28，连接管37、36，四通换向阀18，连接管35按顺序依次相连形成制冷剂环路。其中四通换向阀18的接口a和连接管36相连，接口b和连接管35相连，接口c和连接管40相连，接口d和连接管34相连。
98.本实施例中的制冷剂环路中还设置有第一旁通回路，第二旁通回路和第三旁通回路。第一旁通回路由连接管46、再热盘管13、连接管56构成，其一端通过连接管46连接在可调节三通阀22上，另一端通过连接管56与第五截止阀30和第一节流装置23之间的连接管53、57连通。第二旁通回路由连接管60、第四截止阀29、连接管54、第二节流装置24、连接管52、第三单向阀21、连接管51构成，其一端通过连接管60连接在送风盘管12上，另一端通过连接管51与排风盘管15和第五截止阀30之间的连接管49、50连通。第三旁通回路由连接管
42、第二截止阀27、连接管43、回风盘管14、连接管45、第三节流装置25、连接管48、进风盘管11、连接管55、第一单向阀19、连接管38构成，其一端通过连接管42与四通换向阀18和第一截止阀26之间的连接管40、41连通，另一端通过连接管38与第三截止阀28和四通换向阀18之间的连接管36、37连通；
99.本机组通过风门开闭和流路切换，可以实现如下3种运行模式：
100.一、夏季除湿模式(参见图2)
101.本实施例机组在夏季除湿模式下，部件状态为：送风风口3、回风风口4、新风风口5、排风风口6均开启，水平风门7关闭。排风风机32、送风风机33均开启。转轮31开启，高转速运行，为热回收模式。四通换向阀18的ab接口连通、cd接口连通。可调节三通阀22中，abc三口全部接通。第一单向阀19处于截止状态，第二单向阀20处于导通状态，第三单向阀21处于截止状态。第一截止阀26开启，第二截止阀27关闭，第三截止阀28开启，第四截止阀29关闭，第五截止阀30开启。
102.本实施例机组在夏季除湿模式下，制冷剂流路状态为：送风盘管12中的制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由四通换向阀18，被压缩机17吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，制冷剂再经由四通换向阀18，经由可调节三通阀22分流，在排风盘管15和再热盘管13冷凝放热，合流后经过第一节流装置23变为气-液两相状态，再经由第二单向阀20回到送风盘管12。
103.本实施例机组在夏季除湿模式下，空气流路状态为：室外新风从新风风口5进入送风风道1，先由空气过滤器16对其进行过滤处理，再经过转轮31与室内回风进行热湿交换，温度和湿度均下降，最后再由送风盘管12降温除湿与再热盘管13再热后从送风风口3进入室内。室内回风从回风风口4进入排风风道2，先带走压缩机17散发的部分热量，经过转轮31与新风进行热湿交换，温度和湿度均上升，再经过排风盘管15吸收热量，最后经由排风风机32从排风风口6排出室外。
104.本实施例机组在夏季除湿模式下，控制策略为：第一节流装置23控制系统过热度，当系统过热度较低时，第一节流装置23的开度减小，反之开度增大。压缩机17通过频率调节对室内回风湿度进行控制，当室内回风湿度较设定值更大时，压缩机17频率增加，当室内回风湿度较设定值更低时，则减小压缩机17的频率。送风风机33通过调节送风量大小对室内co2浓度进行控制，当室内co2浓度较高时，送风风机33转速提高，送风量增加，反之减小转速。排风风机32通过调节转速对系统回风风量的大小进行控制，当送风风机33送风量增加时，排风风机32通过提高转速增加回风风量，当送风风机33送风量减少时，排风风机32则需要降低转速以减少回风风量。通过这种方式，保证系统回风风量始终在送风风量的90％与95％之间。
105.二、冬季制热模式(参见图3)
106.本实施例机组在冬季制热模式下，部件状态为：回风风口4、排风风口6、送风风口3、新风风口5均开启，水平风门7关闭。排风风机32、送风风机33均开启。转轮31开启，高转速运行，为热回收模式。四通换向阀18的ad接口连通、bc接口连通。可调节三通阀22的ab接口连通，c接口关闭。第一单向阀19处于截止状态，第二单向阀20处于截止状态，第三单向阀21处于导通状态。第一截止阀26开启，第二截止阀27关闭，第三截止阀28开启，第四截止阀29开启，第五截止阀30关闭。
107.本实施例机组在冬季制热模式下，制冷剂流路状态为：排风盘管15中的制冷剂蒸发吸热变成制冷气体，经由可调节三通阀22和四通换向阀18，被压缩机17吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷剂气体，再经由四通换向阀18，在送风盘管12中冷凝放热，经过第二节流装置24变为气-液两相状态，经由第三单向阀21回到排风盘管15。
108.本实施例机组在冬季制热模式下，空气流路状态为：室外新风从新风风口5进入送风风道1，先由空气过滤器16对其进行过滤处理，再经过转轮31与室内回风进行热湿交换，温度和湿度均上升，再经过送风盘管12吸热后从送风风口3进入室内。室内回风从回风风口4进入排风风道2，先带走压缩机17散发的部分热量，经过转轮31与新风进行热湿交换，温度和湿度均下降，再经过排风盘管15降温，最后经过排风风机32从排风风口6排出室外。
109.本实施例机组在冬季制热模式下，控制策略为：在该模式下，第二节流装置24、送风风机33以及排风风机32的控制策略与除湿模式下相同。通过压缩机17频率调节对送风温度进行控制，当送风温度较低时，压缩机17频率增加，当送风温度较高时则减小压缩机17频率。
110.三、内循环模式(参见图4)
111.本实施例机组在内循环模式下，部件状态为：排风风口6、新风风口5关闭，回风风口4、送风风口3打开，水平风门7打开。排风风机32关闭，送风风机33开启。转轮31开启，低转速运行，模式为除湿模式。四通换向阀18的ab接口连通，cd接口连通。第一单向阀19处于导通状态，第二单向阀20处于截止状态，第三单向阀21处于截止状态。第一截止阀26关闭，第二截止阀27开启，第三截止阀28关闭，第四截止阀29关闭，第五截止阀30关闭。在该模式下，第三节流装置25控制系统过热度，通过压缩机17频率调节对室内回风湿度进行控制。送风风机33维持定速运转。
112.本实施例机组在内循环模式下，制冷剂流路状态为：进风盘管11中制冷剂蒸发吸热变成制冷剂气体，经由第一单向阀19、四通换向阀18被压缩机17吸入口吸入并压缩成高温高压的制冷气体，经由四通换向阀18，在送风盘管12中冷凝放热，经过第三节流装置25变为气-液两相状态回到进风盘管11。
113.本实施例机组在内循环模式下，空气流路状态为：室内回风从回风风口4进入排风风道2，先带走压缩机17散发的部分热量，经过回风盘管14吸热，再经过转轮31再生区吸湿放热，通过水平风门7进入送风风道1，由空气过滤器16对其进行过滤处理，经过进风盘管11降温除湿，再经过转轮31除湿区进一步除湿吸热后从送风风口3进入室内。
114.本实施例机组在内循环模式下，控制策略为：在该模式下，第三节流装置25控制系统过热度，通过压缩机17频率调节对室内回风湿度进行控制。送风风机33维持定速运转。
115.需要申明，从本发明原理出发的其余布置结构，也属于本发明的保护范围。
116.本文中使用“第一”、“第二”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”等词语的使用仅仅是为了便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
117.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的
保护范围之内。

技术特征：
1.一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，包括空气流路、转轮(31)、制冷剂环路；所述空气流路包括相互间隔的排风风道(2)和送风风道(1)；所述排风风道(2)两端分别设有回风风口(4)和排风风口(6)；所述送风风道(1)两端分别设有送风风口(3)和新风风口(4)；所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机(17)、四通换向阀(18)、第一截止阀(26)、可调节三通阀(22)、排风盘管(15)、第五截止阀(30)、第一节流装置(23)、第二单向阀(20)、送风盘管(12)、第三截止阀(28)；所述转轮(31)垂直设置于排风风道(2)和送风风道(1)之间，使得转轮(31)一部分处于送风风道(1)内，另一部分处于排风风道(2)内，以此利用转轮(31)进行热回收，既回收室内能量，对新风温度湿度进行调节，又减少制冷剂环路冷却除湿的除湿量，降低制冷剂环路的除湿能耗。2.根据权利要求1所述的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，所述制冷剂环路还包括第一旁通回路、第二旁通回路和第三旁通回路；所述第一旁通回路上设有再热盘管(13)，所述第一旁通回路的一端与所述可调节三通阀(22)连接，另一端连接于所述第五截止阀(30)和第一节流装置(23)之间的连接管上；所述第二旁通回路上依次设有第四截止阀(29)、第二节流装置(24)、第三单向阀(21)，所述第二旁通回路的一端连接于所述送风盘管(12)上，另一端连接于排风盘管(15)和第五截止阀(30)之间的连接管上；所述第三旁通回路上依次设有第二截止阀(27)、回风盘管(14)、第三节流装置(25)、进风盘管(11)、第一单向阀(19)，所述第三旁通回路一端连接于所述四通换向阀(18)和第一截止阀(26)之间的连接管上，另一端连接于第三截止阀(28)和四通换向阀(18)之间的连接管上。3.根据权利要求1所述的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，所述排风风道(2)和送风风道(1)之间设有能够将两者连通的水平风门(7)；所述排风风口(6)处设有排风风机(32)；所述送风风口(3)处设有送风风机(33)。4.根据权利要求2所述的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，所述压缩机(17)、四通换向阀(18)、第一截止阀(26)、可调节三通阀(22)、排风盘管(15)、第五截止阀(30)、第三截止阀(28)、第二截止阀(27)、回风盘管(14)、第三节流装置(25)、第一单向阀(19)设于所述排风风道(2)中；所述第一节流装置(23)、第二单向阀(20)、送风盘管(12)、再热盘管(13)、第四截止阀(29)、第二节流装置(24)、第三单向阀(21)、进风盘管(11)设于所述送风风道(1)中。5.根据权利要求2所述的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，所述压缩机(17)、四通换向阀(18)、第一截止阀(26)、可调节三通阀(22)、第一节流装置(23)、第二单向阀(20)、送风盘管(12)、第三截止阀(28)、再热盘管(13)、第四截止阀(29)、第二截止阀(27)、回风盘管(14)设于所述转轮(31)的一侧；所述排风盘管(15)、第五截止阀(30)、第二节流装置(24)、第三单向阀(21)、第三节流装置(25)、进风盘管(11)设于所述转轮(31)的另一侧。
6.根据权利要求2所述的一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机，其特征在于，所述进风盘管(11)前设有空气过滤器(16)，所述空气过滤器(16)上预留有换修口，所述换修口设于送风风道(1)顶部；所述四通换向阀(18)的四个接口分别与所述送风盘管(12)、压缩机(17)的排气口、可调节三通阀(22)和压缩机(17)的吸气口相连；所述可调节三通换向阀(22)的三个接口分别与所述四通换向阀(18)、排风盘管(15)、再热盘管(13)相连；所述回风风口(4)与送风风口(3)处分别设有回风空气传感器与送风温湿度传感器；所述回风空气传感器对回风中的温度、湿度以及co2浓度进行检测；所述送风温湿度传感器对送风中的温度与湿度进行检测。7.一种如权利要求1至6中任意一项所述热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的控制方法，其特征在于，包括：根据不同的工况要求，通过风门开闭及流路变化实现换热器的不同组合，达到目标送风温度和深度除湿：在夏季除湿模式下，空气经过转轮(31)降温减湿后，在送风盘管(12)深度除湿，最后通过再热盘管(13)达到目标送风温度；在冬季制热模式下，制冷剂流路改变，空气经过转轮(31)升温增湿，在送风盘管(12)进一步加热至目标温度；在内循环模式下，空气经过转轮(31)后富集水分，含湿量增加，在进风盘管(11)进行冷却除湿，降低了冷却除湿前后空气的焓差，在相同除湿量下有效降低了压缩机的功耗。8.根据权利要求7所述的热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的控制方法，其特征在于，在所述夏季除湿模式下：送风风口(3)、回风风口(4)、新风风口(5)、排风风口(6)均开启，水平风门(7)关闭；排风风机(32)、送风风机(33)均开启；转轮(31)开启，以预设高转速档位运行，为热回收模式；四通换向阀(18)的ab接口连通、cd接口连通；可调节三通阀(22)中，abc三口全部接通；第一单向阀(19)处于截止状态，第二单向阀(20)处于导通状态，第三单向阀(21)处于截止状态，第一截止阀(26)开启，第二截止阀(27)关闭，第三截止阀(28)开启，第四截止阀(29)关闭，第五截止阀(30)开启；第一节流装置(23)控制系统过热度，当系统过热度较低时，第一节流装置(23)的开度减小，反之开度增大；压缩机(17)通过频率调节对室内回风湿度进行控制，当室内回风湿度较设定值更大时，压缩机(17)频率增加，当室内回风湿度较设定值更低时，则减小压缩机(17)的频率；送风风机(33)通过调节送风量大小对室内co2浓度进行控制，当室内co2浓度高于预设值时，送风风机(33)转速提高，送风量增加，反之减小转速；排风风机(32)通过调节转速对系统回风风量的大小进行控制，当送风风机(33)送风量增加时，排风风机(32)通过提高转速增加回风风量，当送风风机(33)送风量减少时，排风风机(32)则需要降低转速以减少回风风量；通过这种方式，保证系统回风风量始终在送风风量的90％与95％之间。
9.根据权利要求7所述的热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的控制方法，其特征在于，在所述冬季制热模式下：回风风口(4)、排风风口(6)、送风风口(3)、新风风口(5)均开启，水平风门(7)关闭；排风风机(32)、送风风机(33)均开启；转轮(31)开启，以预设高转速档位运行，为热回收模式；四通换向阀(18)的ad接口连通、bc接口连通；可调节三通阀(22)的ab接口连通，c接口关闭；第一单向阀(19)处于截止状态，第二单向阀(20)处于截止状态，第三单向阀(21)处于导通状态；第一截止阀(26)开启，第二截止阀(27)关闭，第三截止阀(28)开启，第四截止阀(29)开启，第五截止阀(30)关闭；通过压缩机(17)频率调节对送风温度进行控制，当送风温度较低时，压缩机(17)频率增加，当送风温度较高时则减小压缩机(17)频率。10.根据权利要求7所述的热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机的控制方法，其特征在于，在所述内循环模式下：排风风口(6)、新风风口(5)关闭，回风风口(4)、送风风口(3)打开，水平风门(7)打开；排风风机(32)关闭，送风风机(33)开启；转轮(31)开启，以预设低转速档位运行，模式为除湿模式；四通换向阀(18)的ab接口连通，cd接口连通；第一单向阀(19)处于导通状态，第二单向阀(20)处于截止状态，第三单向阀(21)处于截止状态；第一截止阀(26)关闭，第二截止阀(27)开启，第三截止阀(28)关闭，第四截止阀(29)关闭，第五截止阀(30)关闭；第三节流装置(25)控制系统过热度，通过压缩机(17)频率调节对室内回风湿度进行控制；送风风机(33)维持定速运转。

技术总结
本发明涉及一种热泵结合转轮的热回收型高效新风除湿机及其控制方法，其中热回收型高效新风除湿机包括空气流路、转轮、制冷剂环路；所述空气流路包括相互间隔的排风风道和送风风道；所述排风风道两端分别设有回风风口和排风风口；所述送风风道两端分别设有送风风口和新风风口；所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、第一截止阀、可调节三通阀、排风盘管、第五截止阀、第一节流装置、第二单向阀、送风盘管、第三截止阀。与现有技术相比，本发明利用转轮进行热回收，既能回收室内能量，对新风温度湿度进行调节，又能减少热泵循环冷却除湿的除湿量，降低热泵机组的除湿能耗，进一步提升能效。一步提升能效。一步提升能效。


技术研发人员：王胜文 夏朝阳 李维正 成家豪 张春路
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/4