專利名稱：一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溶液式空氣處理裝置，尤其是涉及一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)裝置，屬于空調(diào)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于在可利用低品位能源、節(jié)約能源消耗、保護(hù)環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)，近年來，溶液式除濕空調(diào)系統(tǒng)得到了較為廣泛的關(guān)注。溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)可以使用低溫?zé)嵩?60～90℃)驅(qū)動(dòng)，節(jié)約了大量空調(diào)電能消耗；基于溶液除濕的空調(diào)系統(tǒng)，可以使顯熱處理的效率提高30％，從而顯著降低空氣處理的能源消耗；溶液還具有很強(qiáng)的蓄能特性，單位體積溶液的蓄能能力是冰蓄冷的3倍，這使得空調(diào)系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化的調(diào)節(jié)能力顯著增強(qiáng)；使用鹽溶液作為工質(zhì)，避免使用CFCs和HCFCs等對(duì)臭氧層有破壞作用的工質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞；由于不必使用會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)水的盤管，因此也就不會(huì)產(chǎn)生霉菌等有害污染物，而且通過溶液的噴灑可以除去空氣中的塵埃、細(xì)菌、霉菌及其它有害物，從而有利于提高室內(nèi)空氣品質(zhì)?？傊?，溶液式空氣處理方式對(duì)提高空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行性能、降低能源消耗、提高室內(nèi)空氣品質(zhì)、優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)等均有重要意義。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)組能效比(COP)高的熱泵驅(qū)動(dòng)的、基于多級(jí)溶液除濕單元和多級(jí)溶液再生單元的新風(fēng)處理裝置。
本實(shí)用新型提出的一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)裝置，其特征在于所述裝置主要含有氣液直接接觸全熱交換模塊(1)、壓縮機(jī)(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸發(fā)器(5)、右蒸發(fā)器(6)、左板式換熱器(7)、右板式換熱器(8)、溶液循環(huán)水泵(9)、膨脹閥(10)、左補(bǔ)水閥(11)和右補(bǔ)水閥(12)；所述回風(fēng)和新風(fēng)分別經(jīng)過氣液直接接觸全熱交換模塊(A)、(B)、(E)、(F)進(jìn)行全熱回收，其中模塊(A)與(F)、(B)與(E)對(duì)應(yīng)，溶液先后與新風(fēng)和回風(fēng)直接接觸，經(jīng)過熱回收后的回風(fēng)分別與再生模塊(C)、(D)中溫度較高的稀溶液換熱，后排到室外；預(yù)處理后的新風(fēng)則進(jìn)入下層除濕模塊(G)、(H)中，與溫度較低的濃溶液換熱后送到室內(nèi)，其中，除濕模塊(G)、(H)分別與再生模塊(D)、(C)對(duì)應(yīng)為一組，從模塊(D)流出的溫度較高的濃溶液與從模塊(G)流出的溫度較低的稀溶液之間設(shè)置板式換熱器(7)回收熱量，模塊(C)與(H)之間循環(huán)的溶液使用板式換熱器(8)回收熱量；模塊(H)出口的稀溶液與模塊(C)底部溶液槽內(nèi)的溶液混和后，與右冷凝器(4)中從壓縮機(jī)(2)流出的高溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被加熱后由溶液循環(huán)泵(9)送至模塊頂部噴淋再生，再生后的濃溶液流回除濕模塊(H)，與(H)底部溶液槽的溶液混和后，再與右蒸發(fā)器(4)中從膨脹閥(10)流出的低溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被冷卻后由溶液循環(huán)泵(9)送至模塊頂部噴淋除濕，吸收空氣中的水分后溶液濃度變稀，再送到再生模塊(C)中濃縮，如此循環(huán)。
在上述新風(fēng)裝置中，所述新風(fēng)裝置通過設(shè)置于熱泵系統(tǒng)的四通閥切換使制冷劑流向相反，左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作為蒸發(fā)器冷卻模塊(D)、(C)中的溶液對(duì)回風(fēng)除濕冷卻，左蒸發(fā)器(5)、右蒸發(fā)器(6)作為冷凝器加熱(G)、(H)中的溶液對(duì)新風(fēng)進(jìn)行加熱加濕，經(jīng)過加熱加濕后的溫暖濕潤(rùn)的新風(fēng)送到室內(nèi)。
在上述新風(fēng)裝置中，所述新風(fēng)裝置不開啟制冷系統(tǒng)，僅運(yùn)行(A)、(F)和(B)、(E)兩級(jí)全熱回收單元，通過溶液在上下級(jí)之間與空氣的全熱交換，實(shí)現(xiàn)全熱回收工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)供給新風(fēng)。
本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)各個(gè)蒸發(fā)器的冷量，可以調(diào)節(jié)各級(jí)除濕溶液的溫度，同時(shí)通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)水控制各級(jí)除濕溶液的濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)的逐步除濕和降溫，以降低過程的不可逆損失，提高機(jī)組的能效比(COP)。


圖1熱泵驅(qū)動(dòng)的兩級(jí)除濕/再生新風(fēng)機(jī)工作原理圖，兩組蒸發(fā)器和冷凝器共用一個(gè)壓縮機(jī)。
圖2熱泵驅(qū)動(dòng)的兩級(jí)除濕/再生新風(fēng)機(jī)工作原理圖，每組蒸發(fā)器和冷凝器使用單獨(dú)的壓縮機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明請(qǐng)見圖1和圖2。
以兩級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)機(jī)組為例，其夏季運(yùn)行的原理圖如圖1所示，其主要部件包括氣液直接接觸全熱交換模塊1、壓縮機(jī)2、左冷凝器3、右冷凝器4、左蒸發(fā)器5、右蒸發(fā)器6、左換熱板換7、右換熱板換8、溶液循環(huán)水泵9、膨脹閥10、左補(bǔ)水閥11和右補(bǔ)水閥12?；仫L(fēng)和新風(fēng)分別經(jīng)過氣液直接接觸全熱交換模塊A、B、E、F進(jìn)行全熱回收，其中模塊A與F、B與E對(duì)應(yīng)，溶液先后與新風(fēng)和回風(fēng)直接接觸。經(jīng)過熱回收后的回風(fēng)分別與上層模塊C、D中溫度較高的稀溶液換熱，后排到室外；預(yù)處理后的新風(fēng)則進(jìn)入下層模塊G、H中，與溫度較低的濃溶液換熱后送到室內(nèi)。其中，除濕模塊G、H分別與再生模塊D、C對(duì)應(yīng)為一組。從模塊D流出的溫度較高的濃溶液與從模塊G流出的溫度較低的稀溶液之間設(shè)置板式換熱器7回收熱量，模塊C與H之間循環(huán)的溶液使用板式換熱器8回收熱量。模塊H出口的稀溶液與模塊C底部溶液槽內(nèi)的溶液混和后，與右冷凝器4中從壓縮機(jī)2流出的高溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被加熱后由溶液循環(huán)泵9送至模塊頂部噴淋再生，再生后的濃溶液流回除濕模塊H，與H底部溶液槽的溶液混和后，再與右蒸發(fā)器中從膨脹閥10流出的低溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被冷卻后由溶液循環(huán)泵9送至模塊頂部噴淋除濕，吸收空氣中的水分后溶液濃度變稀，再送到再生模塊C中濃縮，如此循環(huán)。模塊G、D之間的工作原理與模塊H、C相同。左補(bǔ)水閥11用于控制模塊D中的溶液濃度，右補(bǔ)水閥12用于控制模塊C中的溶液濃度。新風(fēng)機(jī)一方面利用熱泵的蒸發(fā)器對(duì)除濕濃溶液進(jìn)行冷卻，以增強(qiáng)溶液除濕能力并吸收除濕過程中釋放的潛熱；另一方面利用熱泵的冷凝器對(duì)再生稀溶液進(jìn)行加熱，再與全熱回收后的排風(fēng)進(jìn)行全熱交換，溶液即被濃縮再生。
新風(fēng)機(jī)冬季運(yùn)行的原理與夏季類似，不同之處在于通過四通閥切換使制冷劑流向與夏季工況相反運(yùn)行，使得夏季作為冷凝器的3、4作為蒸發(fā)器冷卻模塊D、C中的溶液對(duì)回風(fēng)除濕冷卻，而夏季作為蒸發(fā)器的5、6作為冷凝器加熱G、H中的溶液對(duì)新風(fēng)進(jìn)行加熱加濕，經(jīng)過加熱加濕后的溫暖濕潤(rùn)的新風(fēng)送到室內(nèi)。
在過渡季節(jié)，新風(fēng)機(jī)不開啟制冷系統(tǒng)，僅運(yùn)行A、F和B、E兩級(jí)全熱回收單元，通過溶液在上下級(jí)之間與空氣的全熱交換，實(shí)現(xiàn)全熱回收工況運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)供給新風(fēng)。
本實(shí)用新型提出的這種使用熱泵驅(qū)動(dòng)的、基于多級(jí)溶液除濕單元和多級(jí)溶液再生單元的新風(fēng)處理裝置，同時(shí)，該新風(fēng)裝置還包含全熱回收單元，對(duì)回風(fēng)和新風(fēng)進(jìn)行全熱回收，降低新風(fēng)處理所需的能耗。該新風(fēng)機(jī)一方面利用熱泵的蒸發(fā)器對(duì)除濕濃溶液進(jìn)行冷卻，以增強(qiáng)溶液除濕能力并吸收除濕過程中釋放的潛熱；另一方面利用熱泵的冷凝器對(duì)再生稀溶液進(jìn)行加熱，再與全熱回收后的排風(fēng)進(jìn)行全熱交換，溶液即被濃縮再生。為了實(shí)現(xiàn)多級(jí)不同溫度和濃度的除濕過程，增強(qiáng)新風(fēng)機(jī)對(duì)空氣的除濕、降溫能力，蒸發(fā)器和冷凝器均設(shè)置多個(gè)，每一級(jí)除濕模塊和對(duì)應(yīng)的再生模塊設(shè)置一套蒸發(fā)器和冷凝器，并在相應(yīng)模塊之間的溶液循環(huán)回路中設(shè)置板式換熱器以回收熱量。制冷系統(tǒng)有兩種形式可以選擇一種是所有的蒸發(fā)器和冷凝器使用一個(gè)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)后通過并聯(lián)管路分別進(jìn)入各個(gè)冷凝器，與溶液換熱后流出冷凝器匯合，經(jīng)過膨脹閥后，分別進(jìn)入各個(gè)蒸發(fā)器對(duì)溶液進(jìn)行冷卻，從蒸發(fā)器流出的制冷劑再匯合進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮(如圖1所示，以兩級(jí)除濕/再生為例)；另外一種是每一組蒸發(fā)器和冷凝器都對(duì)應(yīng)一個(gè)壓縮機(jī)和膨脹閥，即每一級(jí)的除濕和再生單元使用獨(dú)立的制冷系統(tǒng)(如圖2所示，以兩級(jí)除濕/再生為例)。實(shí)際設(shè)備采用那一種模式，取決于具體的空氣除濕、冷卻量和制冷系統(tǒng)的容量。通過調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)各個(gè)蒸發(fā)器的冷量，可以調(diào)節(jié)各級(jí)除濕溶液的溫度，同時(shí)通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)水控制各級(jí)除濕溶液的濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)的逐步除濕和降溫，以降低過程的不可逆損失，提高機(jī)組的能效比(COP)。
權(quán)利要求1.一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)裝置，其特征在于所述裝置主要含有氣液直接接觸全熱交換模塊(1)、壓縮機(jī)(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸發(fā)器(5)、右蒸發(fā)器(6)、左板式換熱器(7)、右板式換熱器(8)、溶液循環(huán)水泵(9)、膨脹閥(10)、左補(bǔ)水閥(11)和右補(bǔ)水閥(12)；所述回風(fēng)和新風(fēng)分別經(jīng)過氣液直接接觸全熱交換模塊(A)、(B)、(E)、(F)進(jìn)行全熱回收，其中模塊(A)與(F)、(B)與(E)對(duì)應(yīng)，溶液先后與新風(fēng)和回風(fēng)直接接觸，經(jīng)過熱回收后的回風(fēng)分別與再生模塊(C)、(D)中溫度較高的稀溶液換熱，后排到室外；預(yù)處理后的新風(fēng)則進(jìn)入下層除濕模塊(G)、(H)中，與溫度較低的濃溶液換熱后送到室內(nèi)，其中，除濕模塊(G)、(H)分別與再生模塊(D)、(C)對(duì)應(yīng)為一組，從模塊(D)流出的溫度較高的濃溶液與從模塊(G)流出的溫度較低的稀溶液之間設(shè)置板式換熱器(7)回收熱量，模塊(C)與(H)之間循環(huán)的溶液使用板式換熱器(8)回收熱量；模塊(H)出口的稀溶液與模塊(C)底部溶液槽內(nèi)的溶液混和后，與右冷凝器(4)中從壓縮機(jī)(2)流出的高溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被加熱后由溶液循環(huán)泵(9)送至模塊頂部噴淋再生，再生后的濃溶液流回除濕模塊(H)，與(H)底部溶液槽的溶液混和后，再與右蒸發(fā)器(4)中從膨脹閥(10)流出的低溫制冷工質(zhì)換熱，溶液被冷卻后由溶液循環(huán)泵(9)送至模塊頂部噴淋除濕，吸收空氣中的水分后溶液濃度變稀，再送到再生模塊(C)中濃縮，如此循環(huán)。
2.按照權(quán)利要求1所述的新風(fēng)裝置，其特征在于所述新風(fēng)裝置通過設(shè)置于熱泵系統(tǒng)的四通閥切換使制冷劑流向相反，左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作為蒸發(fā)器冷卻模塊(D)、(C)中的溶液對(duì)回風(fēng)除濕冷卻，左蒸發(fā)器(5)、右蒸發(fā)器(6)作為冷凝器加熱(G)、(H)中的溶液對(duì)新風(fēng)進(jìn)行加熱加濕，經(jīng)過加熱加濕后的溫暖濕潤(rùn)的新風(fēng)送到室內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的新風(fēng)裝置，其特征在于所述新風(fēng)裝置不開啟制冷系統(tǒng)，僅運(yùn)行(A)、(F)和(B)、(E)兩級(jí)全熱回收單元，通過溶液在上下級(jí)之間與空氣的全熱交換，實(shí)現(xiàn)全熱回收工況運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)向室內(nèi)供給新風(fēng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種熱泵驅(qū)動(dòng)的多級(jí)溶液除濕和再生新風(fēng)機(jī)組，屬于空調(diào)領(lǐng)域。所述機(jī)組主要含有氣液直接接觸全熱交換模塊1、壓縮機(jī)2、左冷凝3、右冷凝器4、左蒸發(fā)器5、右蒸發(fā)器6、左板式換熱器7、右板式換熱器8、溶液循環(huán)水泵9、膨脹閥10、左補(bǔ)水閥11和右補(bǔ)水閥12。本實(shí)用新型使用熱泵驅(qū)動(dòng)的、基于多級(jí)溶液除濕單元和多級(jí)溶液再生單元的新風(fēng)處理機(jī)組，同時(shí)，該新風(fēng)機(jī)組還包含全熱回收單元，對(duì)回風(fēng)和新風(fēng)進(jìn)行全熱回收，降低新風(fēng)處理所需的能耗。本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)各個(gè)蒸發(fā)器的冷量，可以調(diào)節(jié)各級(jí)除濕溶液的溫度，通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)水控制各級(jí)除濕溶液的濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)的逐步除濕和降溫，以降低過程的不可逆損失，提高機(jī)組的能效比。
文檔編號(hào)F24F12/00GK2896090SQ20062002308
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者陳曉陽, 劉拴強(qiáng), 劉曉華, 謝曉云, 江億 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 北京華創(chuàng)瑞風(fēng)空調(diào)科技有限公司