專利名稱：一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種熱濕獨(dú)立處理空氣的裝置，具體說(shuō)是一種冷凝熱分段利用， 太陽(yáng)能集熱/蓄能和溶液蓄能結(jié)合的熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，屬于太陽(yáng)能利用、制冷與空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)能源需求迅速增長(zhǎng)。能源的短缺以及由此產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題，正成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。目前，我國(guó)建筑能耗占能源消耗總量的1/3以上，其中70%用于建筑供冷暖。建筑節(jié)能，特別是建筑供冷暖節(jié)能， 減少化石能源消耗，發(fā)展低碳技術(shù)，推廣可再生能源利用，提高用能效率已成為我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。熱濕獨(dú)立處理空調(diào)是將空調(diào)空間內(nèi)的顯熱負(fù)荷和濕負(fù)荷分開(kāi)進(jìn)行處理，通過(guò)專門的除濕技術(shù)處理濕負(fù)荷，經(jīng)過(guò)除濕后的空氣再經(jīng)過(guò)冷卻即可達(dá)到空氣調(diào)節(jié)的目的。系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度提高，從而提高制冷系數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。溶液除濕技術(shù)被認(rèn)為是一種處理空氣濕負(fù)荷的有效途徑，溶液再生過(guò)程能夠采用60-80°C的低品位熱能(特別是中低溫太陽(yáng)能、 廢熱等)實(shí)現(xiàn)，使得溶液相對(duì)于其他熱能驅(qū)動(dòng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)更具吸引力，最近幾年溶液除濕技術(shù)受到了相當(dāng)多研究學(xué)者的關(guān)注。但是這些研究主要是采用太陽(yáng)能作為驅(qū)動(dòng)熱源，沒(méi)有涉及到蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)中冷凝熱的分級(jí)利用和太陽(yáng)能蓄能的綜合利用問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有溶液獨(dú)立除濕技術(shù)中驅(qū)動(dòng)熱源的利用缺陷及冬季室外機(jī)易結(jié)霜的現(xiàn)狀，基于溶液除濕循環(huán)與熱泵循環(huán)，提供一種新型高效熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，目的在于綜合利用太陽(yáng)能和溶液蓄能，利用蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)冷凝熱作為輔助熱源，全面提升冬夏兩季空調(diào)能效。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，包括溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路，溶液循環(huán)回路包括太陽(yáng)能集熱/蓄能器、溶液處理器B、第二溶液泵、溶液熱交換器、溶液處理器A、第一溶液泵和殼管式熱交換器，太陽(yáng)能集熱/蓄能器中設(shè)有溶液管路，溶液管路和所述殼管式熱交換器的殼內(nèi)管外部分連接成一個(gè)回路，并利用四通閥A和四通閥B進(jìn)行管路的切換，以改變?nèi)芤旱牧鲃?dòng)方向；制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、室內(nèi)換熱器、節(jié)流閥、 室外換熱器、所述殼管式熱交換器、室內(nèi)風(fēng)機(jī)和室外風(fēng)機(jī)，制冷劑管道和所述殼管式熱交換器的管內(nèi)部分串聯(lián)成一個(gè)回路，整個(gè)制冷循環(huán)回路由四通閥C進(jìn)行管路的切換，以轉(zhuǎn)變制冷劑的流向。所述溶液循環(huán)再生溶液先經(jīng)太陽(yáng)能集熱/蓄能器溫度升高后，然后在殼管式換熱器中吸收壓縮機(jī)排出的高溫制冷劑蒸汽放出的部分冷凝熱進(jìn)行預(yù)熱，綜合利用太陽(yáng)能和制冷系統(tǒng)冷凝熱作為溶液再生輔助熱源。[0008]所述制冷劑循環(huán)夏季時(shí)室內(nèi)換熱器用作制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器，室外換熱器用作制冷系統(tǒng)冷凝器，制冷劑先在殼管式換熱器中放出一部分冷凝熱量給溶液，然后在室外換熱器里繼續(xù)放出冷凝熱給室外空氣。吸收了冷凝熱后的室外空氣在溶液再生器中將這部分冷凝熱放出給溶液。冷凝廢熱被分級(jí)的充分的利用。室內(nèi)換熱器中的制冷劑由于室內(nèi)側(cè)空氣已先經(jīng)過(guò)溶液除濕器除濕后提高了溫度，制冷劑的蒸發(fā)器溫度被提高，有效提升系統(tǒng)了制冷系數(shù)。所述一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置冬季時(shí)，溶液處理器A工作模式為溶液除濕器，溶液處理器B工作模式為溶液再生器，室內(nèi)換熱器用作熱泵系統(tǒng)冷凝器，室外換熱器用作熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器。室外空氣先經(jīng)過(guò)溶液除濕器降低含濕量，濕空氣中的潛熱將釋放轉(zhuǎn)化為溶液和空氣的顯熱，利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫?zé)嵩?，提高了能源利用率。同時(shí)，除濕后的空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器，可有效改善室外機(jī)冬季結(jié)霜問(wèn)題。室內(nèi)空氣先經(jīng)過(guò)冷凝器溫度升高，再經(jīng)過(guò)溶液再生器被加濕，滿足冬季室內(nèi)濕度要求。所述集熱/蓄能器中溶液管路以U形管的形式布置于太陽(yáng)能真空集熱管中，每根U 形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充，利用相變材料隨溫度的相變過(guò)程吸收或放出熱量，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的移峰填谷。溶液除濕潛蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，將需要儲(chǔ)存的能量用于濃溶液再生從而獲得除濕潛能，再通過(guò)濃溶液除濕的方式將除濕潛能釋放出來(lái)，通過(guò)儲(chǔ)存溶液的除濕潛熱而達(dá)到蓄能的目的。所述室內(nèi)風(fēng)機(jī)和室外風(fēng)機(jī)均采用雙向風(fēng)機(jī)，根據(jù)季節(jié)不同改變空氣的流向。本實(shí)用新型的主要有益效果有1.綜合利用太陽(yáng)能和蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)冷凝熱，合理解決熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)中溶液循環(huán)再生熱能的高效補(bǔ)償問(wèn)題；2.太陽(yáng)能蓄能和溶液蓄能結(jié)合，有效地利用潛熱蓄能來(lái)提高能源利用率和系統(tǒng)穩(wěn)定性；3.夏季時(shí)采用冷凝廢熱分級(jí)利用，同時(shí)提高蒸發(fā)溫度，從而有效提升系統(tǒng)的性能系數(shù)；4、冬季時(shí)充分利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫?zé)嵩?，提高了能源利用率，同時(shí)有效改善室外機(jī)冬季結(jié)霜問(wèn)題。

圖1是本實(shí)用新型一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置示意圖。其中壓縮機(jī)1，室內(nèi)風(fēng)機(jī)2，室內(nèi)換熱器3，溶液處理器A 4，第一溶液泵5，節(jié)流閥6，室外風(fēng)機(jī)7，室外換熱器8，第二溶液泵9，溶液熱交換器10，四通閥A 11，四通閥B 12，溶液處理器B 13， 太陽(yáng)能集熱/蓄能器14，四通閥C 15，殼管式換熱器16。圖2是圖1的裝置夏季運(yùn)行模式示意圖。圖3是圖1的裝置冬季運(yùn)行模式示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型的冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，由溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路組成。太陽(yáng)能集熱/蓄能器14中溶液管路以U形管的形式布置于太陽(yáng)能真空集熱管中，每根U形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充。該裝置可以以下兩種模式運(yùn)行 夏季運(yùn)行時(shí)如圖2所示，溶液處理器B13工作模式為溶液再生器，溶液處理器A4 工作模式為溶液除濕器，室內(nèi)換熱器3工作模式為制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器，室外換熱器8工作模式為制冷系統(tǒng)冷凝器。制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)1高壓送出后在殼管式換熱器16中放出一部分冷凝熱量給溶液，經(jīng)四通閥C15后進(jìn)入室外換熱器8繼續(xù)放出冷凝熱量給室外空氣，制冷劑冷卻凝結(jié)后經(jīng)節(jié)流閥6節(jié)流降壓后進(jìn)入室內(nèi)換熱器3，吸收室內(nèi)空氣熱量從而汽化后經(jīng)四通閥 C15后被壓縮機(jī)1吸入。溶液循環(huán)過(guò)程采用溶液在太陽(yáng)能集熱/蓄能器14中吸收熱量，溫度升高后與壓縮機(jī)1排出的高溫制冷劑蒸汽在殼管式熱交換器16中進(jìn)行顯熱交換，在進(jìn)入溶液再生器前再次被預(yù)熱，然后進(jìn)入溶液處理器B13再生。再生過(guò)程需要的空氣為經(jīng)過(guò)冷凝器后升溫的熱空氣。再生后的濃溶液經(jīng)第二溶液泵9在溶液熱交換器10中發(fā)出熱量，進(jìn)入溶液處理器A4除濕。溶液吸收室內(nèi)空氣中的水份后變成稀溶液，經(jīng)溶液熱交換器10吸收來(lái)自濃溶液的熱量，溫度升高后，進(jìn)入太陽(yáng)能集熱/蓄能器14。室內(nèi)側(cè)空氣先經(jīng)過(guò)溶液除濕器除濕后溫度升高，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器降低溫度，實(shí)現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)。冬季運(yùn)行時(shí)如圖3所示，溶液處理器B13工作模式為溶液除濕器，溶液處理器A4 工作模式為溶液再生器，室內(nèi)換熱器3工作模式為熱泵系統(tǒng)冷凝器，室外換熱器8工作模式為熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器。制冷劑循環(huán)經(jīng)壓縮機(jī)1高壓送出后在殼管式換熱器16中放出一部分冷凝熱量給溶液，經(jīng)四通閥C15后進(jìn)入室內(nèi)換熱器3放出冷凝熱量加熱室內(nèi)空氣，制冷劑冷卻凝結(jié)后經(jīng)節(jié)流閥6節(jié)流降壓后進(jìn)入室外換熱器8，吸收室外空氣熱量從而汽化后經(jīng)四通閥C15后被壓縮機(jī)1吸入。溶液循環(huán)過(guò)程采用溶液在太陽(yáng)能集熱/蓄能器14中吸收熱量， 溫度升高后與壓縮機(jī)1排出的高溫氣體在殼管式熱交換器16中進(jìn)行顯熱交換，在進(jìn)入溶液再生器前再次被預(yù)熱，然后進(jìn)入溶液處理器A4再生。再生過(guò)程需要的空氣為經(jīng)過(guò)冷凝器后升溫的室內(nèi)空氣。再生后的濃溶液經(jīng)第一溶液泵5在溶液熱交換器10中發(fā)出熱量，進(jìn)入溶液處理器B13除濕。溶液吸收室外空氣中的水份后變成稀溶液，經(jīng)溶液熱交換器10吸收來(lái)自濃溶液的熱量，溫度升高后，進(jìn)入太陽(yáng)能集熱/蓄能器14。室外空氣先經(jīng)過(guò)溶液除濕器降低含濕量，濕空氣中的潛熱將釋放轉(zhuǎn)化為溶液和空氣的顯熱，將室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫?zé)嵩?，提高了能源利用率。同時(shí)，除濕后的空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器，可有效改善室外機(jī)冬季結(jié)霜問(wèn)題。室內(nèi)空氣先經(jīng)過(guò)冷凝器溫度升高，再經(jīng)過(guò)溶液再生器被加濕，滿足冬季室內(nèi)濕度要求。
權(quán)利要求1.一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，包括溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路，其特征在于，溶液循環(huán)回路包括太陽(yáng)能集熱/蓄能器(14)、溶液處理器B (13)、第二溶液泵(9)、溶液熱交換器(10)、溶液處理器A (4)、第一溶液泵(5)和殼管式熱交換器(16)， 太陽(yáng)能集熱/蓄能器(14)中設(shè)有溶液管路，溶液管路和所述殼管式熱交換器(16)的殼內(nèi)管外部分連接成一個(gè)回路，并利用四通閥A (11)和四通閥B (12)進(jìn)行管路的切換，以改變?nèi)芤旱牧鲃?dòng)方向；制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機(jī)(1)、室內(nèi)換熱器(3)、節(jié)流閥(6)、室外換熱器 (8)、所述殼管式熱交換器(16)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)(2)和室外風(fēng)機(jī)(7)，制冷劑管道和所述殼管式熱交換器(16)的管內(nèi)部分串聯(lián)成一個(gè)回路，整個(gè)制冷循環(huán)回路由四通閥C (15)進(jìn)行管路的切換，以轉(zhuǎn)變制冷劑的流向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，其特征在于 夏季運(yùn)行時(shí)，所述溶液處理器B (13)為溶液再生器，所述溶液處理器A (4)為溶液除濕器， 所述室內(nèi)換熱器(3)為制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器，所述室外換熱器(8)為制冷系統(tǒng)冷凝器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，其特征在于， 冬季運(yùn)行時(shí)，所述溶液處理器B (13)為溶液除濕器，所述溶液處理器A (4)為溶液再生器， 所述室內(nèi)換熱器(3)為熱泵系統(tǒng)冷凝器，所述室外換熱器(8)為熱泵系統(tǒng)蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，其特征在于，所述室內(nèi)風(fēng)機(jī)(2)和室外風(fēng)機(jī)(7)均為雙向風(fēng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)能集熱/蓄能器(14)中溶液管路以U形管的形式布置于太陽(yáng)能真空集熱管中，每根U形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種冷凝熱分段利用熱濕獨(dú)立處理空氣裝置，是一種基于溶液除濕循環(huán)與蒸汽壓縮式制冷循環(huán)結(jié)合、綜合利用太陽(yáng)能蓄能和溶液蓄能、分級(jí)利用蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)冷凝熱作為輔助熱源的新型高效熱濕獨(dú)立處理空調(diào)系統(tǒng)。該裝置由溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路組成，包括壓縮機(jī)、室內(nèi)換熱器、節(jié)流閥、室外換熱器、殼管式換熱器、太陽(yáng)能集熱/蓄能器、溶液處理器A、溶液處理器B、溶液熱交換器、溶液泵、風(fēng)機(jī)、四通閥等。夏季運(yùn)行時(shí)分級(jí)利用冷凝熱量，同時(shí)提高制冷蒸發(fā)溫度，有效提升系統(tǒng)制冷系數(shù)；冬季運(yùn)行時(shí)充分利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫?zé)嵩?，提高了能源利用率，同時(shí)有效改善室外機(jī)冬季結(jié)霜問(wèn)題。
文檔編號(hào)F24F12/00GK202040920SQ20112009938
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者吳薇, 武文彬, 牛寶聯(lián) 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)