CN101368754B - 利用膜式再生器的溶液除湿空调设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用膜式再生器的溶液除湿空调设备，包括溶液除湿器、溶液再生器以及第一储液槽，溶液再生器包括一盛放溶液的腔体，该腔体被至少一对离子交换膜分割成至少三个溶液室，包括至少一个稀溶液室和两个浓溶液室，在第一浓溶液室中设置有正电极，在第二浓溶液室中设置有负电极，在第一浓溶液室与稀溶液室之间的离子交换膜只允许负离子通过，在第二浓溶液室与稀溶液室之间的离子交换膜只允许正离子通过。与现有技术相比，本发明溶液除湿空调设备的溶液再生采用离子交换膜，将稀溶液中的正负离子分开收集后混合形成新的浓溶液，离子交换膜的引入提高了再生的效果，提高了再生的准确性，避免了无谓能量的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种太利用离子交换膜进行溶液再生过程的溶液除湿空调设备。
背景技术
随着能源紧张局面的凸现，制冷空调设备的广泛应用导致的空调系统能耗问题引起了当前社会界的普遍关注，节能成为制冷领域内在新形势下的迫切要求，我国也提出可持续性发展的建国战略。
在空调系统中，新风量是一个很重要的技术参数，也是达到室内卫生标准的保证。但对目前变容量多联空调系统而言，在保证经济合理简单适用的前提下，在新风处理方面存在着诸多的缺陷：未经过处理的新风直接接入室内机，使得室内机负荷加大，噪音也增大；更重要的是，在室外空气湿度较大时，室内机可能会产生结露现象。
溶液除湿空调系统是一种新型的节能环保型的空调系统。该空调系统可以通过溶液除湿吸收空气中水分，降低空气的湿度，从而起到热湿独立处理的功效。
在溶液除湿空调系统中，主要由溶液除湿模块与溶液再生模块两个部分协同工作使得系统得以循环运行。当前溶液除湿空调系统中的溶液再生过程是由溶液首先吸收来自热源的热量，溶液温度升高并使得溶液的水蒸汽分压力高于环境空气的水蒸汽分压力，从而发生了溶液与环境空气间的传质，水分从溶液向环境空气迁移，从而使溶液得到浓缩。该过程有两个弊端，一是由于需要吸收外界的热量，使得浓缩后的溶液温度较高，而必须使用另一冷源对其降温，浪费了能量；二是水分必须通过与环境空气间的传质带走，如果外界环境相对湿度过大，将会导致再生过程无法进行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种降低能耗，提高溶液再生准确性的溶液除湿空调设备。
本解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：利用膜式再生器的溶液除湿空调设备，包括溶液除湿器、溶液再生器以及第一储液槽，所述的溶液再生器的溶液出口与第一储液槽的溶液进口连接，第一溶液储液槽的溶液出口与溶液除湿器的溶液进口连接，所述的溶液再生器包括一盛放溶液的腔体，该腔体被至少一对离子交换膜分割成至少三个溶液室，包括至少一个稀溶液室，在每个稀溶液室的两侧为第一浓溶液室和第二浓溶液室，在第一浓溶液室中设置有正电极，在第二浓溶液室中设置有负电极，在第一浓溶液室与稀溶液室之间的离子交换膜只允许负离子通过，在第二浓溶液室与稀溶液室之间的离子交换膜只允许正离子通过，第一浓溶液室和第二浓溶液室的溶液出口连接至第一储液槽溶液进口，所述的溶液除湿器的稀溶液出口连接至所述的稀溶液室。
所述的溶液除湿空调设备还包括一第二储液槽，所述的稀溶液室的溶液出口与第二储液槽相连，在该第二储液槽底部设有一仅允许水分子透过的半透膜，在重力作用下，纯水透过半透膜进入了该第二储液槽的储水池中并蓄存。
所述的离子交换膜为一对，所述的腔体被所述的一对离子交换膜分成三个溶液室，包括一个稀溶液室，在稀溶液室的两侧各有一个浓溶液室，其中一个浓溶液市中设置有正电极，另一个浓溶液室中设置有负电极，所述的正电极和负电极与一太阳能光伏发电装置的电源输出端连接。
需要再生的除湿溶液被送入溶液再生器的稀溶液室；产生电力的发电装置给正负电极通电，从而使得正电极吸引除湿溶液中溶质的阴离子，负电极吸引除湿溶液中溶质的阳离子；由于两种离子交换膜分别只允许对应的溶质离子通过，从而使得溶质的阴离子在正电极所在的浓溶液室内聚集，形成溶质阴离子的浓溶液，溶质的阳离子在负电极所在的浓溶液室内聚集，形成溶质阳离子的浓溶液，之后将两个浓溶液室中的浓溶液聚在一起，就形成了浓的除湿溶液并被送入储液槽中；稀溶液室中留下的是稀释度很高的水溶液(或纯水)，而这部分水溶液在高度差的作用下被送入另一储液槽中，在该储液槽底部设有一半透膜，该半透膜仅允许水分子透过，在重力作用下，纯水透过半透膜进入了该储液槽下的储水池中并蓄存。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明溶液除湿空调设备的溶液再生采用离子交换膜，将稀溶液中的正负离子分开收集后混合形成新的浓溶液，离子交换膜的引入提高了再生的效果，提高了再生的准确性，避免了无谓能量的消耗。
2、避免了传统溶液再生过程中由于对溶液加热带入的有害热量以及由于环境空气湿度过高导致再生过程无法进行的不稳定性。
3、本发明的正负电极可以使用清洁环保的太阳能光伏发电系统(或风能发电等产生电力的系统)，起到了节能减排的效果，有效的利用了各种自然能源。
4.使用半透膜并利用重力势能，同时回收了溶液与纯水，一举多得。
5、改善了传统再生过程中溶液散逸到环境空气造成污染的负面影响。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
其中有：1、太阳能光伏发电系统，2、溶液再生器，21、正电极，22、负电极，23第一浓溶液室，24、第二浓溶液室，25、稀溶液室，26、离子交换膜，3、第一储液槽，4、溶液除湿器，5，第二储液槽，6、半透膜，7、储水池。
具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，如附图1所示：在溶液除湿系统中，浓溶液(如溶质为LiCl、LiBr和CaCl2等单一或混合组分的电解质溶液)进入溶液除湿器4，吸收了外界送入建筑物的空气的水分，对空气进行了湿处理；该部分空气被送入建筑物内的空调系统进行利用，吸收了水分的溶液被稀释为稀溶液。溶液除湿器4的溶液出口与溶液再生器2的稀溶液室25的稀溶液入口相连通，稀溶液从溶液除湿器4中被送入稀溶液室25。
溶液再生器2的腔体被一对(或几对)离子交换膜26隔开，分成两个浓溶液室23、24与稀溶液室25，每对离子交换膜26有两种膜，一种只允许溶质的正离子通过，一种只允许溶质的负离子通过；正电极21、负电极22从太阳能光伏发电系统1中引出，并分别插入溶液再生器2的两个浓溶液室23、24中；太阳能光伏发电系统给正负电极通电，从而使得正电极21吸引稀除湿溶液中溶质的负离子，负电极22吸引稀除湿溶液中溶质的正离子；由于两种离子交换膜26分别只允许对应的溶质离子通过，从而使得溶质的负离子在正电极21所在的浓溶液室内聚集，形成溶质负离子的浓溶液，溶质的正离子在负电极22所在的浓溶液室内聚集，形成溶质正离子的浓溶液。
两个浓溶液室的溶液出口都与第一储液槽3的溶液入口相连通；溶质负离子与正离子的浓溶液被送入到第一储液槽3中并重形成浓的除湿溶液；第一储液槽3的浓溶液出口与溶液除湿器4的浓溶液入口连通；浓除湿溶液被送到溶液除湿器4中重新用于对空气进行湿处理，完成了溶液的循环。
溶质的正负离子分别聚集到浓溶液室23、24后，稀溶液室25内只剩下很稀的溶液(或纯水)，为了进一步利用，稀溶液室25的稀溶液出口与第二储液槽5的稀溶液入口连通；第二储液槽5被设在地势较低处；而在第二储液槽5之下(如地下)设有储水池7；第二储液槽5底部设有与储水池7间隔的半透膜6，该半透膜只允许水分子透过；从稀溶液室25出来的稀溶液在重力的作用下被进一步分离，纯水透过半透膜6被储存在储水池中，可以送回建筑重新利用；纯水被分离后，第二储液槽5中的溶液变浓，并被储存起来，可以回收利用；另外第一储液槽3与第二储液槽5通过阀门相连通，这样可以对溶液浓度进行调节。
Claims (3)
1.一种利用膜式再生器的溶液除湿空调设备，包括溶液除湿器(4)、溶液再生器(2)以及第一储液槽(3)，所述的溶液再生器(2)的溶液出口与第一储液槽(3)的溶液进口连接，第一储液槽(3)的溶液出口与溶液除湿器(4)的溶液进口连接，其特征在于：所述的溶液再生器(2)包括一盛放溶液的腔体，该腔体被至少一对离子交换膜(26)分割成至少三个溶液室，包括至少一个稀溶液室(25)，在每个稀溶液室(25)的两侧为第一浓溶液室(23)和第二浓溶液室(24)，在第一浓溶液室(23)中设置有正电极(21)，在第二浓溶液室(24)中设置有负电极(22)，在第一浓溶液室(23)与稀溶液室(25)之间的离子交换膜(26)只允许负离子通过，在第二浓溶液室(24与稀溶液室(25)之间的离子交换膜(26)只允许正离子通过，第一浓溶液室(23)和第二浓溶液室(24)的溶液出口连接至第一储液槽(3)溶液进口，所述的溶液除湿器(4)的稀溶液出口连接至所述的稀溶液室(25)。
2.根据权利要求1所述的利用膜式再生器的溶液除湿空调设备，其特征在于：所述的溶液除湿空调设备还包括一第二储液槽(5)，所述的稀溶液室(25)的溶液出口与第二储液槽(5)相连，在该第二储液槽(5)底部设有一仅允许水分子透过的半透膜(6)，在重力作用下，纯水透过半透膜(6)进入了该第二储液槽(5)的储水池(7)中并蓄存。
3.根据权利要求1或2所述的利用膜式再生器的溶液除湿空调设备，其特征在于：所述的离子交换膜(26)为一对，所述的腔体被所述的一对离子交换膜分成三个溶液室，包括一个稀溶液室(25)，在稀溶液室(25)的两侧分别设置有一个浓溶液室(23、24)，在第一浓溶液室(23)中设置有正电极(21)，在第二浓溶液室(24)中设置有负电极(22)，所述的正电极(21)和负电极(22)与一太阳能光伏发电装置(1)或风能发电装置的电源输出端连接。
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