CN101653689A - 空气预处理溶液除湿装置 - Google Patents

Abstract

一种空气预处理溶液除湿装置，包括：底部带有液囊(18)的除湿器(9)，除湿器(9)中装有填料(11)，设有第一溶液喷淋装置(19)和第三水冷装置(20)，除湿器(9)一端设有进风口、另一端接除湿空间；进风口端设置有带第二水冷装置(21)的空气预处理箱(7)；带换热器(13)的溶液再生器(3)；内装第一水冷装置(22)的分液器(6)；其中：溶液再生器(3)与第一溶液喷淋装置(19)和液囊(18)连通；供水管道分别通过第一水冷装置(22)、第二水冷装置(21)、第三水冷装置(20)后接回水管；空气预处理箱(7)一端连通室外新风，另一端接除湿器(9)进风口。

Description

空气预处理溶液除湿装置

技术领域

本发明涉及一种采用高温冷源对新风冷却减湿预处理，采用室内回(排)风【以下简称回风】对锂化物吸湿溶液再生的溶液除湿装置。

背景技术

在我国，能源资源人均占有量低，生态环境脆弱，资源浪费和环境污染严重，能源问题显得尤为突出。因地制宜地合理配置与利用可再生替代能源，减少高品位能源的消耗，符合我国实行可持续发展战略，解决能源消耗制约的技术瓶颈。

在溶液除湿系统中，具有吸湿功能的盐(如锂化物)浓溶液吸收空气中的水蒸气后变为稀溶液，吸湿能力下降，必须对稀溶液进行浓缩再生，达到溶液循环除湿的目的。中国专利申请200710020630.5号公开了一种在高湿天气采用的溶液除湿技术，使用太阳能集热器和再生器进行集成，优化了系统功能，再生用空气在进入集热/再生器前进行除湿处理，以提高溶液的再生效率。但是该装置的溶液与集热/再生器直接接触，溶液浓度难以控制，易产生溶液结晶现象，且锂化物溶液具有腐蚀性，容易对集热/再生器产生腐蚀，影响集热/再生器的集热效率和使用寿命，同时，再生用新风进行预处理需要消耗高品位能源，不利于节能。中国专利申请200610050602.3号公开了一种利用热泵排热和室内回风来提高溶液再生效率的技术，使用热泵排热加热溶液，利用低水蒸气分压力的室内回风吹掠加热后的稀溶液，使溶液再生，该专利可以有效提高溶液的再生效率，并利用了热泵排热进行热回收，具有一定的节能效果，但是该专利对热泵的换热器具有腐蚀作用，对换热器的材料要求较高；该专利没有对新风进行预处理，增加了溶液除湿负担，不利于节约运行能耗，同时该专利需要一直开启热泵来加热稀溶液，消耗高品位的电能。

发明内容

针对现有的溶液除湿技术在高温高湿地区存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种能源消耗低，环境污染小甚至无环境污染的空气预处理溶液除湿装置。

本发明的基本思路是：在除湿器前设置带水冷装置的空气预处理箱，利用天然冷水对新风进行冷却减湿预处理；在除湿器中设置水冷装置，水冷装置中流动天然冷水，带走溶液吸湿过程中产生的混合热；在溶液的再生过程中，可以利用太阳能集热器加热稀溶液，并利用低水蒸气分压力的室内回风与加热后的高温溶液进行热湿交换，提高溶液的再生率；在高温浓溶液和低温稀溶液之间可以设置回热器，进一步提高热量的利用率；分液器中设置水冷装置，对浓溶液进行再冷却，提高溶液的吸湿效率。

本发明采用的技术方案是：一种空气预处理溶液除湿装置，其特征在于该装置包括：

底部带有液囊的除湿器，除湿器中装有填料，除湿器中设有第一溶液喷淋装置和第三水冷装置，除湿器一端设有进风口、另一端设有出风口接除湿空间；

除湿器进风口端设置有空气预处理箱，空气预处理箱中设置有第二水冷装置；

设置有带换热器的溶液再生器；

内装第一水冷装置的分液器；

其中：

A、溶液再生器通过浓溶液管道与分液器连通，分液器通过浓溶液管道与第一溶液喷淋装置连通，溶液再生器通过稀溶液管道与液囊连通，在浓溶液管道和/或稀溶液管道上装有溶液泵；

B、设有三路供水管道：一路通过第一水冷装置后接回水管，另一路通过第二水冷装置后接回水管，再一路通过第三水冷装置后接回水管；水源可以是江河湖海水或地下水。

C、空气预处理箱一端连通室外新风，另一端接除湿器进风口。

进一步的方案是：换热器为换热盘管，设有太阳能集热器，太阳能集热器的进液端和出液端连接于换热盘管两端。在阴冷天气可以采用热泵等其它热源进行辅助加热，或太阳能与热泵等其它热源相结合。

进一步的方案是：第三水冷装置包括冷却竖管，与冷却竖管连通的分水管，与冷却竖管连通的集水管，供水管道接分水管，回水管接集水管。第三水冷装置也可以是盘管等其它方式。

进一步的方案是：除湿器底部具有一定坡度，以便于盐溶液聚积。

进一步的方案是：在溶液再生器的溶液入口处设有第二溶液喷淋装置。

进一步的方案是：在溶液再生器上设有布风装置，布风装置通过回风管路接除湿空间。

进一步的方案是：在浓溶液管道和稀溶液管道之间设有回热器。

进一步的方案是：第一水冷装置和第二水冷装置为冷却盘管。

本发明的优点是：

在新风进行溶液除湿前设置预处理箱，对新风进行冷却减湿预处理，可以减少除湿器的尺寸和溶液循环的流量，从而减少输配费用和对太阳能等热源的依赖程度；在除湿器中设置水冷装置，可以带走溶液产生的混合热，提高溶液的吸湿效率。

本发明结合高温高湿地区的气候特点，利用太阳能对稀溶液加热，低水蒸气分压力的室内回风与高温稀溶液进行热质交换，提高了溶液的再生效率，同时也用太阳能替代了高品位的电能加热稀溶液。

本发明在高温高湿地区的空调除湿中具有明显优势：1)无环境污染，利用多种可再生自然资源替代高品位能源的溶液除湿系统，减少能源消耗；2)根据高温高湿地区的气候特点，因地制宜地在除湿器前设置新风预处理箱，并利用低水蒸气分压力的室内回风对稀溶液进行再生，在降低除湿器负担的同时提高溶液的再生率。

附图说明

图1是一种空气预处理溶液除湿装置的系统流程图。

图2是一种回风式空气预处理溶液除湿装置回风流程图。

图3是本发明的空气处理过程焓湿图。

图中：1、太阳能集热器，2、循环水泵，3、溶液再生器，401、溶液泵，402、溶液泵，5、集水管，6、分液器，7、空气预处理箱，8、分水管，9、除湿器，10、冷却竖管，11、填料，12、回热器，13、换热器，14、回风管，15、风机箱，16、排风竖井，17、回风水平管，18、液囊，19、第一溶液喷淋装置，20、第三水冷装置，21、第二水冷装置，22、第一水冷装置，23、第二溶液喷淋装置，W、室外新风状态点，L、新风预处理后的机器露点，I、溶液除湿后的新风状态点，II、室内回风干冷却后的状态点，O、新回风混合状态点(送风状态点)，N、室内设计状态点，ε、热湿比线，a、回风水平管内空气状态点。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步的描述：

如图1和图2，一种回风式空气预处理溶液除湿装置，其特征在于该装置包括：

底部带有液囊18的具有一定坡度的除湿器9，除湿器9中装有填料11，除湿器9中设有第一溶液喷淋装置19和第三水冷装置20，除湿器9一端设有进风口、另一端设有出风口接除湿空间；除湿器9进风口端设置有空气预处理箱7，空气预处理箱7中设置有第二水冷装置21；设置带有换热器13的溶液再生器3；内装第一水冷装置22的分液器6；

其中：

A、溶液再生器3通过浓溶液管道与分液器6连通，分液器6通过浓溶液管道与第一溶液喷淋装置19连通，溶液再生器3通过稀溶液管道与液囊18连通，在浓溶液管道上装有溶液泵401，稀溶液管道上装有溶液泵402；

B、设有三路供水管道：一路通过第一水冷装置22后接回水管，另一路通过第二水冷装置21后接回水管，再一路通过第三水冷装置20后接回水管；

C、空气预处理箱7一端连通室外新风，另一端接除湿器9进风口。

换热器13为换热盘管，设有太阳能集热器1，太阳能集热器1的进液端和出液端连接于换热盘管两端。

第三水冷装置20包括冷却竖管10，与冷却竖管10连通的分水管8，与冷却竖管10连通的集水管5，供水管道接分水管8，回水管接集水管5。

在溶液再生器3的溶液入口处设有第二溶液喷淋装置23。

在溶液再生器3上设有布风装置，布风装置通过回风管路(包括回风管14、风机箱15、排风竖井16、回风水平管17)接除湿空间。回风水平管17是由太阳直射加热，不用保温，其目的是提高回风的相对湿度，增加回风与高温稀溶液进行热质交换的剧烈程度。

在浓溶液管道和稀溶液管道之间设有回热器12。

第一水冷装置22和第二水冷装置21为冷却盘管。

太阳能集热器1的管路中设置循环水泵2。

供水管道流动天然冷水，供水温度为在18℃左右，出水温度在21℃左右，天然冷水将室外高温高湿的新风进行冷却减湿预处理到机器露点，其温度为23℃左右，可大幅度降低室外新风的焓值，从而减小锂化物等吸湿溶液的流量和除湿装置的尺寸。

冷却竖管10中流动18℃左右的天然冷水，带走溶液吸收空气中水蒸气产生混和潜热，保持锂化物溶液较低的温度(约为25℃左右)，提高吸湿效果。除湿器9设计成底部具有一定的坡度并设有稀溶液液囊18，有利于溶液的聚积。

太阳能集热器1热媒出口设置溶液再生器3，溶液再生器3中设置换热器13对稀溶液进行加热，升温后的稀溶液在溶液再生器3中与室内回风形成叉流，由于室内回风和高温稀溶液之间具有较大的水蒸气分压力差及相对湿度差，能有效加剧湿交换的强度，大大提高溶液的再生效率。

在浓、稀溶液管道之间设置回热器12，由于浓、稀溶液之间存在较大的温差，浓、稀溶液之间进行显热交换，提高热量的利用率，通过回热器12后的稀溶液温度升高，在溶液再生器3中再加热喷淋，并与室内回风进行热湿交换；在回热器12中，浓溶液的温度降低，并通过溶液泵401输配到分液器6中进行再冷却，溶液温度降低到25℃左右。

在分液器6中设置冷却盘管22，对浓溶液进行再冷却。冷却盘管22中流动天然冷水，进水18℃左右，回水21℃左右，将浓溶液再冷却到25℃左右，再冷却后的浓溶液通过溶液管输配到除湿器9中喷淋，对新风进行溶液除湿。

冷却竖管10外流动锂化物浓溶液，冷却竖管10中流动18℃左右的冷水，带走溶液吸湿过程中产生的混合热。由于溶液的温度会对除湿效果产生很大的影响，在溶液不结晶的情况下，温度越低，吸湿能力越强。冷却竖管10中的冷水可迅速带走混和潜热，保持溶液较低的温度，提高吸湿效果。冷却竖管10的上下的集水管5，分水管8，可对冷却水流量进行合理分配。

空气预处理箱7里的冷却盘管21供水采用18℃左右的天然冷水，出水温度设置在21℃，冷却盘管21将室外高温高湿的新风W进行冷却减湿预处理到23℃左右，相对湿度在95％左右，在进入除湿器9之前大幅度降低室外新风的焓值，有利于减小溶液的流量和除湿装置的尺寸。

太阳能集热器1加热循环水到75℃以上，经太阳能集热器1加热后的循环水在溶液再生器3中对稀溶液进行加热，加热后的稀溶液在溶液再生器3中喷淋，与低水蒸气分压力的室内回风a在溶液再生器3中形成叉流，进行热湿交换，形成高温浓溶液。高温浓溶液通过溶液泵401进行动力输配。在回热器12中，由于浓、稀溶液之间存在较大的温差，浓、稀溶液之间进行显热交换，可对稀溶液进行预热，对浓溶液进行预冷，其换热效率可达到60％左右，较大地提高热量的利用率，在分液器6中设置冷却盘管20，冷却盘管20内流动18℃左右的冷水，将浓溶液再冷却到25℃左右，此温度下的浓溶液饱和水蒸气分压力很低，具有很强的吸湿性，25℃的浓溶液通过溶液管输配到第一溶液喷淋装置19对预处理后的新风进行溶液除湿，将新风的含湿量降低到7-9g/kg干空气左右，干燥后的新风直接送入除湿空间进行除湿。

由图2可见，室内设置回风管14，回风管14后设置风机箱15，风机箱15后连通排风竖井16，排风竖井16后设置一段回风水平管17，回风水平管17后接布风装置。通过风机箱15提供输配动力，回风N经回风管14、排风竖井16后到达屋顶，在屋顶设置的一段回风水平管17中，管内低水蒸气分压力的室内回风被室外空气预加热，相对湿度提高，增加质交换的剧烈程度，回风由N状态点变成a状态点，a状态点的室内回风在溶液再生器3中与高温稀溶液形成叉流，由于a状态回风的相对湿度和水蒸气分压力远远低于高温高湿地区的室外空气，与高温稀溶液进行湿交换会更加剧烈，同时大幅度提高溶液的再生效率。

结合图3可见，室外新风状态点W在空气预处理箱7中由18℃左右的天然水源进行冷却减湿预处理，采用约5℃的传热温差，处理后的空气达到机器露点L，L点的状态为23℃左右，相对湿度为95％左右，在高温高湿地区，新风的焓值可大幅度的减小。经过冷却减湿预处理后的新风进入除湿器9，进行溶液除湿，空气状态点由L点达到I状态点，新风的含湿量大幅降低，此过程中有冷却竖管10带走浓溶液的混合热，因此溶液温度略有升高。I状态的新风与空调末端进行干冷却后的室内回风II混合，混合状态点为送风状态点O，O状态点的空气直接送入室内，沿热湿比线ε达到室内设计状态点N。由图3可知，除湿空间由人员变化引起的热湿负荷改变，只需调节新风比就能达到要求，避免了传统空调的冷热抵消和变风量空调系统调节过程中出现的不合理现象。

除湿器9出风口连通用户(如会议室、家庭、办公或休闲场所等)。

Claims (8)

1、一种空气预处理溶液除湿装置，其特征在于该装置包括：

底部带有液囊(18)的除湿器(9)，除湿器(9)中装有填料(11)，除湿器(9)中设有第一溶液喷淋装置(19)和第三水冷装置(20)，除湿器(9)一端设有进风口、另一端设有出风口接除湿空间；

除湿器(9)进风口端设置有空气预处理箱(7)，空气预处理箱(7)中设置有第二水冷装置(21)；

设置有带换热器(13)的溶液再生器(3)；

内装第一水冷装置(22)的分液器(6)；

其中：

A、溶液再生器(3)通过浓溶液管道与分液器(6)连通，分液器(6)通过浓溶液管道与第一溶液喷淋装置(19)连通，溶液再生器(3)通过稀溶液管道与液囊(18)连通，在浓溶液管道和/或稀溶液管道上装有溶液泵(401、402)；

B、设有三路供水管道：一路通过第一水冷装置(22)后接回水管，另一路通过第二水冷装置(21)后接回水管，再一路通过第三水冷装置(20)后接回水管；

C、空气预处理箱(7)一端连通室外新风，另一端接除湿器(9)的进风口。

2、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于换热器(13)为换热盘管，设有太阳能集热器(1)，太阳能集热器(1)的进液端和出液端连接于换热盘管两端。

3、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于第三水冷装置(20)包括冷却竖管(10)，与冷却竖管(10)连通的分水管(8)，与冷却竖管(10)连通的集水管(5)，供水管道接分水管(8)，回水管接集水管(5)。

4、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于除湿器(9)底部具有一定坡度。

5、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于在溶液再生器(3)的顶部设有第二溶液喷淋装置(23)。

6、根据权利要求1或5所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于在溶液再生器(3)上设有布风装置，布风装置通过回风管路(14、15、16、17)接除湿空间。

7、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于在浓溶液管道和稀溶液管道之间设有回热器(12)。

8、根据权利要求1所述的空气预处理溶液除湿装置，其特征在于第一水冷装置(22)和第二水冷装置(21)为冷却盘管。

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