專利名稱：一種空氣調(diào)節(jié)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)的方法及用此方法制成的空調(diào)裝置。
現(xiàn)有的室內(nèi)空調(diào)裝置主要有壓縮式和吸收式空調(diào)器兩大類，它們共同的缺點(diǎn)是室內(nèi)外空氣分隔，容易引起空調(diào)病結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高；功能單一，僅能致冷和除濕；使用時(shí)能量消耗高。由于這些缺點(diǎn)，限制了它們的應(yīng)用。為降低成本而出現(xiàn)的用水蒸發(fā)制冷的冷風(fēng)機(jī)，制冷時(shí)不斷增加室內(nèi)濕度，且降溫能力有限，很少應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種新的空氣調(diào)節(jié)方法和裝置，用低得多的制造成本和使用成本實(shí)現(xiàn)制冷，并在制冷的過程中更新室內(nèi)空氣，必要時(shí)還可除濕或加濕，也可進(jìn)行保溫?fù)Q氣，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的用一種新的空氣調(diào)節(jié)方法，以水蒸發(fā)制冷和氣體熱交換為基礎(chǔ)，通過一種新的工作循環(huán)，達(dá)到降溫和換氣的目的。其原理是當(dāng)空調(diào)器工作時(shí)，室內(nèi)外的空氣不斷地在空調(diào)器中互相交換，室內(nèi)空氣在排出室外的過程中首先加濕降溫，然后一邊加濕一邊與進(jìn)入室內(nèi)的室外空氣進(jìn)行熱交換，而室外的空氣在進(jìn)入室內(nèi)的過程中與排出室外的室內(nèi)空氣進(jìn)行隔濕熱交換而降溫，從而達(dá)到制冷并換氣的目的。若室外空氣濕度較高，在進(jìn)行隔濕熱交換前先進(jìn)行除濕。其工作過程如

圖1所示。圖1為濕空氣的焓-濕圖。圖1中橫坐標(biāo)為每千克空氣的含水量(g／kg)，縱坐標(biāo)為攝氏溫度(℃)，橫向直線束為等溫線，斜向直線束為等焓線(單位為kcal／kg)，豎向直線束為等絕對濕度線，曲線束為等相對濕度線(單位為％)；A點(diǎn)為室內(nèi)空氣的狀態(tài)(假定是空調(diào)室內(nèi)舒適的溫度和濕度點(diǎn))，B點(diǎn)為室內(nèi)空氣在空調(diào)器內(nèi)絕熱加濕后的狀態(tài)，C點(diǎn)為換熱加濕后排出室外的狀態(tài)；a點(diǎn)為室外空氣的狀態(tài)，b點(diǎn)為室外空氣與排出室外的室內(nèi)空氣進(jìn)行隔濕換熱后進(jìn)入室內(nèi)的狀態(tài)，在室內(nèi)“冷量”散失后升溫再回到狀態(tài)A。本空調(diào)器的工作循環(huán)如下室外空氣進(jìn)入空調(diào)器后與排出室外的室內(nèi)空氣進(jìn)行隔濕換熱，從狀態(tài)a降溫到狀態(tài)b，然后進(jìn)入室內(nèi)，在室內(nèi)“冷量”散失而升溫到達(dá)狀態(tài)A。室內(nèi)空氣進(jìn)入空調(diào)器后從狀態(tài)A絕熱加濕降溫到狀態(tài)B，然后與進(jìn)入空調(diào)器的室外空氣換熱升溫，同時(shí)不斷充分加濕，達(dá)到狀態(tài)C時(shí)排出室外。若在濕熱地區(qū)，室外空氣的濕度較高，例如狀態(tài)為d點(diǎn)，在進(jìn)入空調(diào)器后，需先進(jìn)行除濕使之達(dá)到狀態(tài)c，然后進(jìn)行上述循環(huán)。圖2是本發(fā)明的工作流程圖。換熱的必要條件是b點(diǎn)的溫度高于B點(diǎn)的溫度，若換熱器的效率足夠高，b點(diǎn)的溫度就能很接近B點(diǎn)，而室內(nèi)保溫效果越好，A點(diǎn)也越接近b點(diǎn)。當(dāng)這三點(diǎn)十分接近時(shí)，它們也都接近L點(diǎn)，L點(diǎn)是狀態(tài)b及其同一豎線上的各狀態(tài)的空氣的露點(diǎn)，所以說b點(diǎn)只能接近露點(diǎn)而不能低于露點(diǎn)，也就是說在不除濕時(shí)，這種空調(diào)的降溫的極限是露點(diǎn)，當(dāng)露點(diǎn)較高時(shí)，需有d-c除濕環(huán)節(jié)。用這種原理制成的空調(diào)器除了可以制冷換氣外，還可以有多種功能排氣過程不加濕可以實(shí)現(xiàn)保溫?fù)Q氣或除濕換氣，排氣過程不加濕、進(jìn)氣過程加濕可以實(shí)現(xiàn)保溫加濕換氣。
實(shí)現(xiàn)上述方法的空調(diào)裝置非常簡單，它主要由風(fēng)機(jī)和熱交換器組成(在濕熱地區(qū)再增加一個(gè)除濕器)一個(gè)風(fēng)機(jī)把室內(nèi)空氣送入熱交換器的排氣通道，在其中進(jìn)行加濕和換熱(吸熱)，然后排出室外；另一個(gè)風(fēng)機(jī)把室外空氣送入熱交換器的進(jìn)氣通道(用除濕器時(shí)先進(jìn)入除濕器然后再進(jìn)入熱交換器的進(jìn)氣通道)，在其中隔濕降溫然后送入室內(nèi)，從而使進(jìn)入室內(nèi)的空氣即降溫又不增加絕對濕度。本發(fā)明在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一種換熱效率很高的氣體熱交換器，其工作原理是室內(nèi)外兩股氣體間的熱交換是以兩種液體為媒介來實(shí)現(xiàn)的，即一種氣體與一種液體直接接觸而換熱，這種液體又通過固體隔壁與另一種液體換熱，另一種液體則與另一種氣體直接接觸而換熱，從而實(shí)現(xiàn)兩種氣體間的間接的高效換熱。這種氣體熱交換器的結(jié)構(gòu)原理是良導(dǎo)熱固體隔壁把熱交換器分隔成兩組通道，各通道內(nèi)充以表面積率極高的透氣材料，兩種不同的液體不斷地噴淋在透氣材料上，待換熱的氣體分別在兩組通道中相向逆流，與浸飽了液體的透氣材料充分接觸，與之進(jìn)行熱交換，而兩種液體同時(shí)也噴淋在良導(dǎo)熱固體隔壁的兩側(cè)，通過隔壁相互進(jìn)行熱交換，這樣熱量便從一種氣體傳向一種液體，再通過固體隔壁傳到另一種液體，最后傳到另一種氣體。這種氣-液-固-液-氣的換熱方式雖然傳熱路線長，但因氣-液的接觸面積相當(dāng)大，而液-固-液的傳熱系數(shù)也相當(dāng)大，所以總的傳熱效率比傳統(tǒng)的氣-固-氣傳熱方式要高得多。熱交換器中的兩種液體(液媒)根據(jù)空調(diào)器的不同工況按如下方式選擇用于濕熱環(huán)境制冷換氣排氣通道中需不斷加濕，用水做換熱加濕液媒；進(jìn)氣通道中需除濕和隔濕換熱，用液體吸濕劑(如氯化鈣或氯化鋰飽和溶液等)做換熱液媒；用于干熱環(huán)境制冷換氣空氣在進(jìn)氣通道中不一定要隔濕，進(jìn)排氣通道中都可以用水做換熱液媒；用于濕冷環(huán)境的取暖房做保溫?fù)Q氣機(jī)或除濕機(jī)進(jìn)排氣通道均用液體吸濕劑做換熱液媒；用于干冷環(huán)境的取暖房做加濕保溫?fù)Q氣機(jī)排氣通道用液體吸濕劑做換熱液媒，進(jìn)氣通道用水做換熱液媒。
本發(fā)明中的除濕器可用公知的最簡單的液體吸濕劑除濕方法除濕劑在吸收了空氣中的水分后，用電熱方式加熱脫水再生，便可循環(huán)使用。
本發(fā)明用最經(jīng)濟(jì)簡便的方法達(dá)到降溫的目的，這種空調(diào)裝置與現(xiàn)有空調(diào)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、使用時(shí)耗電省、不污染環(huán)境、能不斷更新空調(diào)室內(nèi)的空氣防止空調(diào)病、可一機(jī)多用(制冷降溫?fù)Q氣、保溫?fù)Q氣、保溫加濕換氣、除濕換氣)等一系列優(yōu)點(diǎn)，用途十分廣泛。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1是濕空氣的焓-濕圖。
圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
圖3-7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例(一種空調(diào)器)圖3是空調(diào)器內(nèi)部的俯視圖。
圖4是空調(diào)器排氣通道縱剖面圖。
圖5是空調(diào)器進(jìn)氣通道縱剖面圖。
圖6是空調(diào)器橫剖面圖。
圖7是吸濕劑再生器原理圖。
本空調(diào)器由風(fēng)機(jī)(1)、(8)和除濕器(2)、熱交換器(3)組成。熱交換器(3)呈箱形，內(nèi)腔用若干張(圖中示出5張)縱向豎直布置的用良導(dǎo)熱材料制成的隔壁(4)分隔成若干個(gè)(圖中為6個(gè))通道，其中一組通道為進(jìn)氣通道(5)，與之相間的另一組為排氣通道(6)。進(jìn)氣通道(5)與除濕器(2)、風(fēng)機(jī)(1)的出口、空調(diào)器的出口(7)連通，排氣通道(6)與風(fēng)機(jī)(8)的出口、空調(diào)器的出口(9)連通。每個(gè)通道中又用隔板(10)、(11)隔成若干個(gè)換熱室(12)，每個(gè)換熱室的中部用表面積率極高的透氣材料(如纖維、濾網(wǎng)式或百葉窗式織物、蜂窩狀或瓦楞狀吸濕材料等)填充，下部被隔板(11)和隔壁(4)圍成若干個(gè)液池(13)，進(jìn)排氣通道的液池內(nèi)充以不同液媒。在同一橫剖面內(nèi)的一組進(jìn)氣換熱室和排氣換熱室組成一個(gè)換熱單元，如圖6所示。在圖6中可見，同一換熱單元內(nèi)的各進(jìn)氣通道(5)的換熱室下部的液池用管道(14)互相連通，并與泵(15)的進(jìn)口相通，泵(15)的出口用管(16)與進(jìn)氣換熱室的頂部相通；同一換熱單元內(nèi)的各排氣通道(6)的換熱室下部的液池用管道(17)互相連通，并與泵(18)的進(jìn)口相通，泵(18)的出口用管(19)與排氣換熱室的頂部相通?？照{(diào)器工作時(shí)，泵將液池內(nèi)的液媒送到各換熱室的頂部，然后噴淋在透氣材料和隔壁(4)上，與透氣材料中流過的空氣和隔壁換熱后再流到液池內(nèi)，如此不斷循環(huán)，通過兩種液媒和隔壁的傳遞，流到同一換熱單元的兩股空氣進(jìn)行換熱，使之溫差盡可能降低。這樣的幾個(gè)(圖3中不含除濕器為4個(gè))換熱單元串聯(lián)在一起，組成熱交換器(3)，進(jìn)入熱交熱器的兩股氣流依次逆向貫穿而過，在各換熱單元分級進(jìn)行換熱，使熱交換器的進(jìn)氣通道(5)的出口氣溫與排氣通道(6)的入口氣溫相接近。
本空調(diào)器的工作過程如下風(fēng)機(jī)(1)將室外空氣送入除濕器(2)，在(2)中降低濕度后進(jìn)入熱交換器進(jìn)氣通道(5)，在(5)中把熱量傳給排出室外的室內(nèi)空氣而降溫后從出口(7)送入室內(nèi)。室內(nèi)的空氣被風(fēng)機(jī)(8)送入熱交換器的排氣通道(6)，在(6)中加濕降至最低溫度后邊加濕邊換熱(吸熱)，在提高溫度和絕對濕度后從排氣口(9)排出室外。
實(shí)際結(jié)構(gòu)中，除濕器(2)和換熱單元可以做成一樣，與熱交換器(3)成一個(gè)整體，當(dāng)空氣濕度不太高不需除濕時(shí)，除濕器就可以做為一個(gè)換熱單元使用。除濕器和普通換熱單元不同的是泵(15)的出口管(16)不是直接通入換熱室(除濕器)頂部，而是先通入熱交換器上方的吸濕劑再生器(20)(見圖7，其它各圖中未示出)，液體吸濕劑在再生器中被電加熱器(21)加熱脫水再生，然后從管(22)進(jìn)入換熱室(除濕器)的頂部，如圖7所示。吸濕劑在除濕器(2)及再生器(20)中的循環(huán)如下(見圖6、7)泵(15)-管(16)-在再生器(20)中脫水再生-管(22)-在除濕器從空氣吸濕-液池-泵(15)。此外，泵(15)、(18)的軸可以分別串聯(lián)在一起，以簡化結(jié)構(gòu)，如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)方法，以水蒸發(fā)制冷和氣體熱交換為基礎(chǔ)，其特征是當(dāng)空調(diào)器工作時(shí)，室內(nèi)外的空氣不斷地在空調(diào)器中互相交換，室內(nèi)空氣在排出室外的過程中首先加濕降溫，然后一邊加濕一邊與進(jìn)入室內(nèi)的室外空氣進(jìn)行熱交換；而室外的空氣在進(jìn)入室內(nèi)的過程中與排出室外的室內(nèi)空氣進(jìn)行隔濕熱交換而降溫，從而達(dá)到制冷并換氣的目的。
2.如權(quán)力要求1所述的空氣調(diào)節(jié)方法，其特征是若用于空氣濕度較高的環(huán)境下，室外空氣在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)首先進(jìn)行除濕，然后再與排出室外的空氣進(jìn)行隔濕熱交換。
3.如權(quán)力要求1所述的空氣調(diào)節(jié)方法，其特征是若室內(nèi)空氣在排出室外時(shí)不進(jìn)行加濕，而是與排出室外的空氣進(jìn)行隔濕熱交換，則可實(shí)現(xiàn)保溫?fù)Q氣。
4.一種氣體熱交換方法，通過一定的媒介來進(jìn)行兩股氣體間的熱交換，其特征是兩股氣體間的熱交換以兩種液體為媒介來實(shí)現(xiàn)，即一股氣體與一種液體直接接觸而換熱，這種液體又通過固體隔壁與另一種液體換熱，另一種液體則與另一股氣體直接接觸而換熱，從而實(shí)現(xiàn)傳熱路線為氣-液-固-液-氣的兩股氣體間的間接的高效換熱。
5.一種空氣調(diào)節(jié)裝置，由風(fēng)機(jī)(1)、(8)和熱交換器(3)組成，其特征是熱交換器內(nèi)腔用若干張用良導(dǎo)熱材料制成的隔壁(4)分隔成進(jìn)氣通道(5)和與之相間的排氣通道(6)，進(jìn)氣通道與風(fēng)機(jī)(1)的出口、空調(diào)器的出口(7)連通，排氣通道與風(fēng)機(jī)(8)的出口、空調(diào)器的出口(9)連通；每個(gè)通道分為若干個(gè)換熱室，每個(gè)換熱室的中部的空間用表面積率極高的透氣材料(如纖維、濾網(wǎng)式或百葉窗式織物、蜂窩狀或瓦楞狀吸濕材料等)填充，下部分隔成若干個(gè)液池(13)，進(jìn)排氣通道的液池內(nèi)充以不同液媒；各進(jìn)氣通道中的液池中的液媒為液體吸濕劑，同一橫剖面內(nèi)的進(jìn)氣通道的液池互相連通，并與泵(15)的進(jìn)口相通，泵(15)的出口用管(16)與進(jìn)氣通道中的換熱室的頂部相通；各排氣通道下部的液池內(nèi)的液媒為水，同一橫剖面內(nèi)的排氣通道的液池互相連通，并與泵(18)的進(jìn)口相通，泵(18)的出口用管(19)與排氣通道中的換熱室的頂部相通。
6.如權(quán)力要求5所述的空氣調(diào)節(jié)裝置，其特征是當(dāng)空調(diào)裝置用于濕熱環(huán)境時(shí)，所述的熱交換器的進(jìn)氣通道(5)的前面是除濕器(2)，熱交換器的上方有一個(gè)吸濕劑再生器(20)，再生器內(nèi)有電加熱器(21)，與除濕器下部的液池相連通的泵(15)的出口管(16)通入再生器，再生器的出口用管(22)通到進(jìn)氣通道的除濕器的頂部。
7.如權(quán)力要求5所述的空氣調(diào)節(jié)裝置，其特征是當(dāng)所述的進(jìn)排氣通道的液池內(nèi)都充以液體吸濕劑時(shí)，空調(diào)器可做保溫?fù)Q氣機(jī)或除濕機(jī)使用。
全文摘要
一種空氣調(diào)節(jié)方法及裝置,以很低的成本實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的制冷和換氣。其原理是:室內(nèi)外空氣在空調(diào)器內(nèi)進(jìn)行交換,室內(nèi)空氣在排出室外的過程中不斷加濕,室外空氣在進(jìn)入室內(nèi)的過程中與經(jīng)加濕而降溫的外排室內(nèi)空氣進(jìn)行隔濕熱交換,在不增加絕對濕度的情況下降低溫度進(jìn)入室內(nèi)。本空調(diào)裝置主要由風(fēng)機(jī)和熱交換器組成,熱交換器中有導(dǎo)熱隔壁、透氣填料和兩種液媒,以氣—液—固—液—?dú)獾姆绞綄⑦M(jìn)氣的熱量間接傳給外排空氣。
文檔編號F24F3/147GK1290837SQ9910993
公開日2001年4月11日 申請日期1999年6月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者胡光南 申請人:胡光南