CN100554796C - 太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调 - Google Patents

Abstract

一种太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调，包括两级除湿模块、再生模块、第一蒸发冷却装置、叉流换热器和第二蒸发冷却装置。两级除湿模块、叉流换热器、两个蒸发冷却装置构成太阳能紧凑式两级并联液体除湿空调上层，再生模块则构成液体除湿空调下层。模块间通过溶液管道或风道相连接。本发明与传统的液体除湿空调相比，该空调的分层设计极大的节省了空间，除湿模块的并联布置方便各级的气液流量比调节，大浓度差运行有利于充分发挥溶液的除湿能力，实现蓄能和节能的目的。除湿模块两级间蒸发冷却器以及叉流换热器的引入，充分利用自然冷源冷却处理空气，从而改善了除湿过程中气液混合热所导致的除湿效果的恶化。

Description

太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调

技术领域

本发明涉及一种制冷工程技术领域的除湿空调，具体是一种太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调。

背景技术

液体除湿空调具有能够独立处理空气的温度和湿度、低温热原驱动等优点。与传统的中央空调相比，其运行成本降低40％，控制空气湿度精度更高，避免了室内冷却盘管凝水所带来的污染，具有杀菌效果，保证室内空气质量更好。液体除湿空调更是一种环境友好的空调方式，无CFCS问题和文史效应作用，可以用太阳能、工业废水等低品位热源驱动。

目前的液体除湿空调存在以下不足：1)再生能耗高，2)蓄能效果差，3)与热泵系统等结合，结构复杂。

经对现有技术的文献检索发现，专利(申请)号为02144128.6的中国专利“多级液体除湿方法”，该技术中处理风依次经过多级溶液除湿器，这一技术结构复杂，部件(泵)多，电耗大，不能对各级出口空气温度进行有效的控制，不能保证需要的空气的温度调节范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调，使其利用太阳能，采用两级除湿模块，灵活调节溶液密度，并且在级间有效冷却空气，有效的调节空气的温度和湿度。在结构布置上，在同一箱体的上下层分别实现除湿降温和溶液的再生，结构紧凑，使用方便。

本发明是通过以下技术方案是实现的。本发明包括：两级除湿模块、再生模块、第一蒸发冷却装置、叉流换热器和第二蒸发冷却装置。

所述两级除湿模块包括：处理风风机、第一填料塔模块、第二填料塔模块、溶液冷却换热器、第一三通阀、第一溶液调节泵和第二溶液调节泵。

所述的再生模块包括：再生风风机、第三填料塔模块、辅助电加热模块、太阳能集热器、第二三通阀、第三三通阀、浓溶液储液桶、稀溶液储液桶、主再生泵、辅助再生泵、第一换热器和再生空气换热器。

所述的第一蒸发冷却装置包括：第四填料塔模块和第一水泵。

所述的第二蒸发冷却装置包括：冷却风风机、第五填料塔模块和第二水泵。

上述部件构成了本发明空调的处理风路径结构、再生风路径结构、冷却风路径结构、除湿溶液路径结构、第一水路路径结构和第二水路路径结构。

所述处理风路径结构对应的部件连接方式为：处理风进口管与处理风风机进口侧连接，处理风风机出口侧与第一填料塔模块的空气进口一侧连接，第一填料塔模块的空气出口一侧与叉流换热器连接，叉流换热器又与第二填料塔模块的空气进口一侧连接，第二填料塔模块的空气出口一侧通过风道与第四填料塔模块的空气进口侧连接。

所述再生风路径结构对应的部件连接方式为：再生风进口管与再生风风机进口侧连接，再生风风机出口侧与再生空气换热器连接，再生空气换热器再与第三填料塔模块的空气进口一侧连接，第三填料塔模块的空气出口一侧通过风道与再生空气换热器连接。

所述冷却风路径结构对应的部件连接方式为：冷却风进口管与冷却风风机一侧连接，冷却风风机另一侧与第五填料塔模块的空气进口一侧连接，第五填料塔模块的空气出口一侧与叉流换热器连接。

所述除湿溶液路径结构包括溶液除湿路径和溶液再生路径。所述的溶液除湿路径对应的部件连接方式为：除湿溶液泵进口与浓溶液储液罐和第三三通阀的一个出口连接，除湿溶液泵的出口与溶液冷却换热器连接，溶液冷却换热器与第一溶液调节阀和第二溶液调节阀连接。第一溶液调节阀另一侧与第一填料塔溶液模块进口连接，第一填料塔模块的溶液出口与第三三通阀的进口连接。第二溶液调节阀另一侧与第二填料塔溶液模块进口连接，第二填料塔模块的溶液出口与第三三通阀的进口连接。第三三通阀的另一侧出口与稀溶液储液桶连接。所述除湿溶液再生路径对应的部件连接方式为：稀溶液储液桶的出口通过PPR管与主再生泵进口连接，主再生泵的出口与第一换热器连接，第一换热器与第一三通阀的一个出口汇合，再与第二三通阀的进口连接，第二三通阀一个出口与辅助电加热器进口连接，第二三通阀的另一个出口与太阳能集热器进口连接，辅助电加热器出口与太阳能集热器出口汇合，与再生溶液调节阀连接，再生溶液调节阀与第三填料塔模块溶液进口连接，第三填料塔模块的溶液出口与辅助再生泵进口连接，辅助再生泵的出口与第一三通阀进口连接，第一三通阀一个出口与第一换热器连接，第一换热器再与浓溶液储液罐连接。

所述第一水路路径结构对应的部件连接方式为：第四填料塔的溶液出口侧与第一水泵的进水一侧连接，第一水泵的出水一侧与第四填料塔的溶液进口侧连接。

所述第二水路路径结构对应的部件连接方式为：第五填料塔的溶液出口侧与溶液冷却换热器进口连接，溶液冷却换热器的出口侧与第二水泵的进水一侧连接，第二水泵的出水一侧与第五填料塔的溶液进口侧连接。

所述的叉流换热器是空气与空气换热的叉流换热器。

所述的填料塔模块是一种由PV板制成的长方体，外包隔热层，内置喷淋器和蜂窝湿帘填料，空气出口处有滤网。所述的填料塔模块有上下前后各一个接口。所述上下接口为溶液通道，所述前后接口为空气通道。

所述的太阳能集热器是以溶液为传热介质，为平板式集热器、真空管式集热器。

太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调的基本工作原理：处理空气依次经过第一填料塔模块、叉流换热器、第二填料塔模块、第四填料塔模块，分别受到预除湿、降温、除湿、再降温的处理，达到送风状态。除湿溶液在第一填料塔模块和第二填料塔模块对空气进行除湿后既可以再次进入第一填料塔模块和第二填料塔模块对空气进行除湿，也可以进入稀溶液储液桶等候再生。从而实现溶液的大浓度差变化达到蓄能的目的。为保证溶液持续的吸湿能力，稀溶液的加热量主要由太阳能集热器提供，电加热为辅。再生溶液可以反复进入第三填料塔模块接受再生，从而实现大浓度差恢复。同时达到降低再生能耗的目的。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：(1)溶液大浓度差运转，溶液蓄能能力大；(2)通过叉流换热器克服除湿释放热量-温度升高带来的负面影响，除湿效果好。(3)系统上下两层的布置，结构紧凑，泵等易损部件减少。

附图说明

图1是本发明一种紧凑式多级并联液体除湿空调系统结构框图

图2是本发明的填料塔结构示意图

图中：第一填料塔模块1、第二填料塔模块2、第四填料塔模块3、叉流换热器4、第三填料塔模块5、第五填料塔模块6、稀溶液储液桶7、处理风风机8、再生风风机9、冷却风风机10、辅助电加热模块11、太阳能集热器12、第一换热器13、主再生泵14、除湿溶液泵15、处理风道16、第一水泵17、第一溶液调节阀18、第二溶液调节阀19、再生溶液调节阀20、浓溶液储液桶21、第一三通阀22、第二水泵23、隔热层24、喷淋器25、蜂窝湿帘填料26、滤网27、排污口28、再生风道29、再生空气换热器30、第二三通阀31、第三三通阀32、第一水路33、第二水路34、溶液冷却换热器35、除湿溶液通道36、辅助再生泵37、冷却风风道38。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括第一填料塔模块1、第二填料塔模块2、第四填料塔模块3、叉流换热器4、第三填料塔模块5、第五填料塔模块6、稀溶液储液桶7、处理风风机8、再生风风机9、冷却风风机10、辅助电加热模块11、太阳能集热器12、第一换热器13、主再生泵14、除湿溶液泵15、处理风道16、第一水泵17、第一溶液调节阀18、第二溶液调节阀19、再生溶液调节阀20、浓溶液储液桶21、第一三通阀22、第二水泵23、再生风道29、再生空气换热器30、第二三通阀31、第三三通阀32、第一水路33、第二水路34、溶液冷却换热器35、除湿溶液通道36、辅助再生泵37、冷却风风道38。

如图2所示，填料塔模块包括隔热层24、喷淋器25、蜂窝湿帘填料26、滤网27、排污口28。

所述的太阳能驱动紧凑式两级并联液体除湿空调的结构布置方式为，第一填料塔模块、第二填料塔模块、叉流换热器、第四填料塔模块构成紧凑式两级并联液体除湿空调上层，而第三填料塔模块、稀溶液储液桶、浓溶液储液桶和辅助电加热器构成液体除湿空调下层。

本实施例包括处理风路径结构、再生风路径结构、冷却风路径结构、除湿溶液路径结构、第一水路路径结构和第二水路路径结构。具体连接方式说明如下。

所述的处理风路径结构对应的部件连接方式为：处理风道16与处理风风机8进口侧连接，处理风风机8出口侧与第一填料塔模块1的空气进口一侧连接，第一填料塔模块1的空气出口一侧与叉流换热器4连接，叉流换热器4又与第二填料塔模块2的空气进口一侧连接，第二填料塔模块2的空气出口一侧通过风道与第四填料塔模块3的空气进口侧连接。

所述的再生风路径结构对应的部件连接方式为：再生风风道29与再生风风机9进口侧连接，再生风风机9出口侧与再生空气换热器30连接，再生空气换热器30再与第五填料塔模块5的空气进口一侧连接，第三填料塔模块5的空气出口一侧通过风道与再生空气换热器30连接。

所述的冷却风路径结构对应的部件连接方式为：冷却风风道38与冷却风风机10一侧连接，冷却风风机10另一侧与第五填料塔模块6的空气进口一侧连接，第五填料塔模块6的空气出口一侧与叉流换热器2连接。

所述的除湿溶液路径结构包括溶液除湿路径和溶液再生路径。所述的溶液除湿路径对应的部件连接方式为：除湿溶液泵15进口通过PVC管与浓溶液储液罐和第三三通阀32的一个出口连接，除湿溶液泵15的出口与溶液冷却换热器35连接，溶液冷却换热器35通过PVC管与第一溶液调节阀18和第二溶液调节阀19连接。第一溶液调节阀18另一侧与第一填料塔溶液模块1进口连接，第一填料塔模块1的溶液出口与第三三通阀32的进口连接。第二溶液调节阀19另一侧与第二填料塔溶液模块2进口连接，第二填料塔模块2的溶液出口与第三三通阀32的进口连接。第三三通阀32的另一侧出口与稀溶液储液桶7连接。所述的除湿溶液再生路径对应的部件连接方式为：稀溶液储液桶7的出口通过PPR管与主再生泵14进口连接，主再生泵14的出口与第一换热器13连接，第一换热器13与第一三通阀22的一个出口汇合，再与第二三通阀31的进口连接，第二三通阀31一个出口与辅助电加热器11进口连接，第二三通阀31的另一个出口与太阳能集热器12进口连接，辅助电加热器11出口与太阳能集热器12出口汇合，与再生溶液调节阀20连接，再生溶液调节阀20与第三填料塔模块5溶液进口连接，第三填料塔模块5的溶液出口与辅助再生泵37进口连接，辅助再生泵37的出口与第一三通阀22进口连接，第一三通阀22一个出口与第一换热器13连接，第一换热器13再与浓溶液储液罐21连接。

所述的第一水路路径结构对应的部件连接方式为：通过PVC水管第四填料塔3的溶液出口侧与第一水泵17的进水一侧连接，第一水泵17的出水一侧与第四填料塔3的溶液进口侧连接。

所述的第二水路路径结构对应的部件连接方式为：通过PVC水管第五填料塔6的溶液出口侧与溶液冷却换热器35进口连接，溶液冷却换热器35的出口侧与第二水泵23的进水一侧连接，第二水泵23的出水一侧与第五填料塔6的溶液进口侧连接。

由上述设备实现的两级溶液除湿空调的降温除湿方式为：处理空气(室外空气或者室内外混合风，简称处理空气)由处理风风道16入口进入风机，然后进入第一填料塔模块1，空气中的水分被除湿溶液吸收，释放出热量，空气的温度升高。若继续除湿，则除湿效果将变差。因此该处理空气接着进入叉流换热器2，将热量传给换热器另一侧的冷却空气。然后降了温的空气再进入第二填料塔模块3，空气中的水蒸气为除湿溶液进一步吸收，成为含湿量较低的空气。同样，伴随水分的转移，空气的温度会升高。最后空气进入第四填料塔模块4，部分水分蒸发到空气中，空气温度下降，从而达到舒适的送风湿度工况。

本发明与传统的液体除湿空调相比，该空调的分层设计极大的节省了空间，除湿模块的并联布置方便各级的气液流量比调节，大浓度差运行有利于充分发挥溶液的除湿能力，实现蓄能和节能的目的。除湿模块两级间蒸发冷却器以及叉流换热器的引入，充分利用自然冷源冷却处理空气，从而改善了除湿过程中气液混合热所导致的除湿效果的恶化。使用两级除湿填料塔模块，一个再生填料塔模块，结合叉流换热器和蒸发冷却填料塔模块，主要依靠太阳能集热器作为热源。本设备可用于商业建筑、民用建筑等场合的空气调节。

Claims (6)

1、一种太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，包括：两级除湿模块、再生模块、第一蒸发冷却装置、叉流换热器和第二蒸发冷却装置，其特征在于：

所述两级除湿模块包括：处理风风机、第一填料塔模块、第二填料塔模块、溶液冷却换热器、第一三通阀、第一溶液调节阀和第二溶液调节阀；

所述的再生模块包括：再生风风机、第三填料塔模块、辅助电加热模块、太阳能集热器、第二三通阀、第三三通阀、浓溶液储液桶、稀溶液储液桶、主再生泵、辅助再生泵、第一换热器和再生空气换热器；

所述的第一蒸发冷却装置包括：第四填料塔模块和第一水泵；

所述的第二蒸发冷却装置包括：冷却风风机、第五填料塔模块和第二水泵；

上述部件构成了处理风路径结构、再生风路径结构、冷却风路径结构、除湿溶液路径结构、第一水路路径结构和第二水路路径结构，其中：

所述处理风路径结构为：处理风进口管与处理风风机进口侧连接，处理风风机出口侧与第一填料塔模块的空气进口一侧连接，第一填料塔模块的空气出口一侧与叉流换热器连接，叉流换热器又与第二填料塔模块的空气进口一侧连接，第二填料塔模块的空气出口一侧通过风道与第四填料塔模块的空气进口侧连接；

所述再生风路径结构为：再生风进口管与再生风风机进口侧连接，再生风风机出口侧与再生空气换热器连接，再生空气换热器再与第三填料塔模块的空气进口一侧连接，第三填料塔模块的空气出口一侧通过风道与再生空气换热器连接；

所述冷却风路径结构为：冷却风进口管与冷却风风机一侧连接，冷却风风机另一侧与第五填料塔模块的空气进口一侧连接，第五填料塔模块的空气出口一侧与叉流换热器连接；

所述除湿溶液路径结构为：除湿溶液泵进口与浓溶液储液罐和第三三通阀的一个出口连接，除湿溶液泵的出口与溶液冷却换热器连接，溶液冷却换热器与第一溶液调节阀和第二溶液调节阀连接，第一溶液调节阀另一侧与第一填料塔溶液模块进口连接，第一填料塔模块的溶液出口与第三三通阀的进口连接，第二溶液调节阀另一侧与第二填料塔溶液模块进口连接，第二填料塔模块的溶液出口与第三三通阀的进口连接，第三三通阀的另一侧出口与稀溶液储液桶连接；

稀溶液储液桶的出口与主再生泵进口连接，主再生泵的出口与第一换热器连接，第一换热器与第一三通阀的一个出口汇合，再与第二三通阀的进口连接，第二三通阀一个出口与辅助电加热器进口连接，第二三通阀的另一个出口与太阳能集热器进口连接，辅助电加热器出口与太阳能集热器出口汇合，与再生溶液调节阀连接，再生溶液调节阀与第三填料塔模块溶液进口连接，第三填料塔模块的溶液出口与辅助再生泵进口连接，辅助再生泵的出口与第一三通阀进口连接，第一三通阀一个出口与第一换热器连接，第一换热器再与浓溶液储液罐连接；

所述第一水路路径结构为：第四填料塔的溶液出口侧与第一水泵的进水一侧连接，第一水泵的出水一侧与第四填料塔的溶液进口侧连接；

所述第二水路路径结构为：第五填料塔的溶液出口侧与溶液冷却换热器进口连接，溶液冷却换热器的出口侧与第二水泵的进水一侧连接，第二水泵的出水一侧与第五填料塔的溶液进口侧连接。

2、根据权利要求1所述的太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，其特征是，所述的叉流换热器是空气与空气换热的叉流换热器。

3、根据权利要求1所述的太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，其特征是，所述的填料塔模块是一种长方体，外包隔热层，内置喷淋器和蜂窝湿帘填料，空气出口处有滤网。

4、根据权利要求1或3所述的太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，其特征是，所述的填料塔模块有上下前后各一个接口。

5、根据权利要求4所述的太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，其特征是，所述上下接口为溶液通道，所述前后接口为空气通道。

6、根据权利要求1所述的太阳能驱动紧凑式多级并联液体除湿空调，其特征是，所述的太阳能集热器是以溶液为传热介质，为平板式集热器或真空管式集热器。

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