CN100504247C - 一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法 - Google Patents

一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其利用热泵系统的吸热进行制冷，同时利用热泵系统的放热进行除湿剂的再生，再利用经再生的除湿剂对空气除湿。本发明利用热泵的吸热制冷，同时利用热泵的放热，一般为低于60℃的热源，来独立除湿制冷，从而大幅度提高热泵系统的制冷系数；将人工制冷与间接蒸发冷却制冷相结合，从而提高空调系统季节能效比；在为空调室内提供新风的同时，增加室内的净制冷量而不增加能耗。

Description

一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法
技术领域
本发明涉及暖通空调领域，特别地，涉及一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法。
背景技术
热泵具有吸热侧和放热侧，放热侧放出的热量等于吸热侧吸收的热量加上热泵的做功，目前将热泵系统的吸热量与放热量都利用的方法概括起来有三种：
一种是对气体先经过吸热侧冷凝除湿，再经过放热侧加热，其目的只是为了对气体除湿。
一种是热泵的吸热用作制冷，而放热利用来制取热水等其他用处。
以上两种都是特殊场所和特定用途的做法。
第三种是美国专利US20040112077(Dehumidifier/air conditioningsystem)和中国专利“同时除湿和降温的空气调节方法和设备”(申请号：01138603.7)公开的一种除湿热泵系统，它是利用吸热冷却除湿液，再利用除湿液对空气同时冷却除湿，并利用溶液来除湿，放出的热量蒸发溶液中的水分来再生溶液，通过提高蒸发温度和增强冷凝能力来提高能效比。
以上方式也并没有使COP值有大的提高，主要的原因是吸热和放热没有独立利用，即放热不能不依赖或不完全依赖吸热而独立制冷。
采用热来驱动的液体除湿制冷如中国专利“空气调节方法及其设备”(申请号：97115278.0)和“空气调节方法(制冷和制热)和设备”(申请号：01141371.9)所涉及的系统，这些系统均要求有较高温度的热源，如高于60℃的热源来驱动。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：除湿系统由除湿剂再生器和除湿器组成；利用热泵系统的吸热进行制冷，同时利用热泵系统的放热在除湿剂再生器中进行除湿剂的再生，经再生的除湿剂循环到除湿器中进行空气的除湿后返回除湿剂再生器中。
本发明具有以下技术效果：本发明利用热泵的吸热制冷，同时利用热泵的放热，一般为低于60℃的热源，来独立除湿制冷，从而大幅度提高热泵系统的制冷系数；将人工制冷与间接蒸发冷却制冷相结合，从而提高空调系统季节能效比；在为空调室内提供新风的同时，增加室内的净制冷量而不增加能耗。
附图说明
图1是热泵与除湿复合系统原理示意图一；
图2是热泵与除湿复合系统原理示意图二；
图3是冷却后除湿方法原理示意图；
图4是多级除湿与多级冷却方法结合原理示意图；
图5是液体除湿与蒸发冷却方法结合原理示意图；
图6是间接蒸发冷却与除湿方法结合原理示意图；
图7是本发明一个实施例的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，利用热泵系统吸收的热量Q进行制冷，同时利用热泵系统所放出的热量Q+W进行除湿剂的再生，其中W为热泵输入的功，再利用经再生的除湿剂a4来进行对气体a1的除湿，气体a1被除湿到a2，除湿剂a4吸收气体a1中的水分后变成a3，返回除湿剂再生器中再生后循环使用。
如图2所示，除湿过程中产生的热量中，至少有一部分热量如Q2不是由热泵系统吸收，而是通过其他方法排至环境。由于除湿后的除湿剂与气体温度都比较高，因此可以利用一些较高温度的冷源来进行冷却。
如图3所示，气体c1先经过冷却器降低温度，变成气体c2，再经过除湿器等焓除湿，变成气体c3。
如图4所示，气体d1先经过除湿器等焓除湿，变成气体d2，然后经过冷却器降低温度，变成气体d3，再经过除湿器等焓除湿，变成气体d4。
如图5所示，将需除湿的气体f1送入除湿器的除湿通道，气体f1与溶液接触被除湿；而气体g1在除湿器的冷却通道中与水接触，水在空气中蒸发吸收除湿通道内气体除湿过程中所产生的热量，除湿器的冷却通道和除湿通道之间的通道壁可以传热，冷却通道中的气体g1状态变化到g2。
如图6所示，气体h经过间接蒸发冷却器，得到一股干冷气体h1和多股湿气体h2、h3，将这些气体送入除湿器中，来冷却j1除湿过程中所产生的热量，j1被除湿并冷却，状态变化到j2。
图7示出了本发明一个具体实施例，室内空气R1和R2通过间接蒸发冷却器得到干冷气体s1和热湿气体e1，将热湿气体e1排出室外，干冷气体s1通过热泵系统中的蒸发器进一步冷却，变成气体s2。室外空气f1和f2送入除湿器中的两个通道，一个通道是水和空气混合的通道，空气被加湿降温，变成气体e2，另一个通道内是溶液和空气混合的通道，空气被除湿，热量通过通道壁传递，则溶液和空气通道内的气体被除湿的同时又被降温，变成气体s3，然后送入室内。而溶液的再生则是利用热泵系统的冷凝器所放出的热量，室外空气f3通过再生器，变成气体e3。下表为各空气的状态参数：
 
气体 干球温度(℃) 相对湿度(％) 焓值(kJ/kg) 含湿量(g/kg·干) 气量
f1 35 40 71 14 m
f2 35 40 71 14 m
R1 26.7 50 55 11 m
R2 26.7 50 55 11 2m
e1 23 100 67 18 m
e2 28 100 89 24 m
e3 39 38 83 17 m
s1 21 70 49 11 2m
s2 16.5 95 44.5 11 2m
s3 25 55 53 11 m
系统计算：
D除湿量为：(14-11)m＝3m
CT总制冷量为：(71-53)m+(55-44.5)2m＝39m
CN净制冷量为：39m-16m＝23m
CC压缩机提供的制冷量为：(49-44.5)2m＝9m
E压缩机耗电(按COP值为3计算)：9m/3＝3m
HC压缩机提供热量为：(83-71)m＝12m
COPT＝CT/E＝13
COPN＝CN/E＝7.7
COPC＝(CC+CH)/E＝7
由上列数据可以看出，实施例同时利用了热泵系统的吸收的热量和放出的热量来制冷，大大的提高了制冷系数。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：除湿系统由除湿剂再生器和除湿器组成；利用热泵系统的吸热进行制冷，同时利用热泵系统的放热在除湿剂再生器中进行除湿剂的再生，经再生的除湿剂循环到除湿器中进行空气的除湿后返回除湿剂再生器中。
2.根据权利要求1所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：除湿系统的除湿器在除湿的过程中排热，排热所需的冷量至少有一部分不是由热泵系统提供。
3.根据权利要求1或2所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所说的除湿是与冷却过程结合的。
4.根据权利要求3所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：冷却包括除湿前的冷却、除湿过程中的冷却。
5.根据权利要求3所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所述冷却过程采用蒸发冷却的方法，即通过水与空气接触，水分蒸发带走除湿所产生的热量。
6.根据权利要求1或2所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所说的除湿采用液体除湿的方法。
7.根据权利要求6所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所说的液体除湿的方法是将需除湿的空气送入除湿器的除湿通道，空气与除湿剂接触被除湿；而在除湿器的冷却通道中有空气与水接触，水在空气中蒸发吸收除湿通道内气体除湿过程中所产生的热量，除湿器的冷却通道和除湿通道之间的通道壁是传热的。
8.根据权利要求7所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所说的进入除湿器冷却通道的空气先经过热分离，即得到一股干冷气体和一股或多股热湿气体。
9.根据权利要求1所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：所说的热泵为机械压缩式热泵。
10.根据权利要求1或2所述的热泵与除湿复合系统处理空气的方法，其特征在于：室内空气先通过间接蒸发冷却器得到干冷气体和热湿气体，将热湿气体排出室外，干冷气体送入热泵系统中的蒸发器进一步冷却，室外空气送入除湿器中的两个通道，冷却通道内有水与空气接触，气体被加湿降温，除湿通道内有溶液与空气接触，气体被除湿，有热量产生，热量通过通道壁传递给冷却通道，除湿通道内的空气被除湿冷却，然后送入室内；溶液的再生则是利用了热泵系统所放出的热量。
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