[发明专利]用于在空气处理装置处加热空气的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于供应外部热能量到空气处理装置中的空气流的仪器和方法，首先以能够加热供应到例如一个场所的供应空气至所期望的温度，而不论室外温度。空气处理仪器包括带有热回收装置的控制处理单元以及热泵，均利用来自于从场所排出的排出空气的能量并将该能量传递给供应空气，如果供应空气的加热是必要的。除了通过热回收装置的回收能量和由热泵从排出空气抽取的能量之外，可能需要额外的外部能量以满足设备的所有运行条件，这就是额外的加热器也存在于设施中的原因。

背景技术

在空气处理技术中所熟知的是，以各种方式提供带有某类热回收装备的空气处理装置，以减少用于加热冷的外部空气以使设备中的供应空气变暖的加热成本。常见的变型是基于空气的解决方案，例如，旋转热交换器和交叉流动式热交换器。此外，还存在带有某形式的流体的流体耦合解决方案，该流体在热侧和冷侧之间流经以从排出空气吸收热并将热释放到供应空气。

为了进一步利用排出空气中的能量，热泵解决方案(热泵)被使用，其中，被称为直接膨胀盘管的DX盘管被定位在供应空气中，沿着空气流动方向在热回收之后，且一个DX盘管被定位于抽取空气中，即在热交换器之后的空气中，因此空气被释放进入自由状态。在加热模式下，定位在排出空气中的DX盘管构成蒸发器，同时在供应空气中的DX盘管构成冷凝器。DX盘管通常包括带有铝散热片的多个铜管，其中，制冷剂穿过铜管，且热通过与穿过DX盘管的环境空气交换而被散发或被吸收。铝散热片增加了DX盘管的热传递表面。在此热泵流程没有被详细描述。通过热泵，更多的热能量可从排出空气/抽取空气回收，且通过热泵流程，带有更高的能量含量的热量被传递给供应空气。当然也出现仅仅使用热泵作为“回收器”的解决方案。

虽然现在的热回收通常是非常有效的，例如旋转热交换器达到了85％的温度效率，在许多情况下存在添加外部热能量的需求，以在一年的所有时间中应对供应空气的加热，特别是在冬季、以及秋季和春季的部分时间，当然这取决于热处理设备在地理位置上位于何处。在北欧国家中最常见的是，将例如连接到区域加热系统的加热盘管或流体耦合加热盘管定位在供应空气中的热回收装置之后，以将供应空气温度提高至所期望的水平，以防出现热交换器和/或热泵不能被充分加温的情况。在欧洲，常见的是提供被称为“结冻盘管”的空气处理装置，该“结冻盘管”是用于外部能量的供应以使热交换器解冻的加热盘管。为此目的，沿着空气流动方向，加热盘管被放置在供应侧的热交换器之前，即在该位置中外部热能量被供应给进来的室外/供应空气。

用热泵的已知问题是，当通过蒸发器的空气的温度变得太低时，蒸发器的运行变得低效，且因此在某些情况下热泵构件具有高度磨损。对于北欧气候而言，常见的是建议在-15℃左右的温度时关闭热泵。当不能使用热泵时，热泵对供应空气的整个加热作用须被额外的加热所替代，如上所述，外部加热器通常被放置在供应空气中的热回收装备之后。在热泵处，输入驱动能量和回收热能量之间的关系被描述为COP值，且通常该值在COP2-5之间，意味着所抽取的能量是输入至热泵的电能量的2-5倍大。如果相应的能量应通过电加热盘管被添加到供应空气，成本直接与功率消耗成比例。如果反而使用流体耦合加热盘管，相应的能量必须以某种方式被产生并被供应至加热盘管。安装电加热盘管具有优势，因为它是简单且相对便宜的安装，同时流体耦合解决方案比电加热盘管安装显著地更加昂贵。反过来，如果对于产生且连接至热源而言的适当条件存在，流体耦合解决方案将是更优越的。现有解决方案的进一步的缺点是，在最冷的温度下，当在供应空气中应产生全部额外的热时，辅助加热器的物理尺寸变大，因为它是要管理的高功率部件。此外，如果使用电加热盘管，当设备须应对大的电功率时，即使用于设备的主保险丝也可受影响，这本身增加了安装成本以及随着用于更高的主保险丝的更高费用而增加了运行成本，尽管这些运行条件仅在少数情况中发生或仅在设备的总运行时间的较短时间段中发生，所有这些缺点也是存在的。

发明内容