CN101886835B - 太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，该装置包括空气循环回路和溶液循环回路，本发明的技术效果是：1、利用一级集热/再生器高效率再生对二级集热/再生器低效率再生进行补偿；2、利用室外空气对低浓度溶液进行一级再生，然后用一级再生后的低浓度溶液对室外空气进行预除湿，预除湿后的干燥空气能实现高浓度溶液在二级集热/再生器内的有效再生，提高了高浓度溶液的蓄能能力；3、本发明的太阳能空气预处理分级溶液集热/再生装置的突出优势是在高湿、低太阳辐射条件下牺牲低浓度溶液再生的水蒸发率，达到提高高浓度溶液水蒸发率的效果，特别适合我国南方高湿天气地区。

Description

太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置

技术领域

本发明涉及一种新型太阳能除湿溶液再生装置，尤其涉及一种太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置。

背景技术

在歌本哈根气候大会上，我国政府提出到2020年单位国内生产总值比2005年下降40％-45％，建筑节能技术将是未来我国科学技术研发的重点。太阳能溶液除湿制冷技术由于可以利用太阳能、工业废热等低温热源进行溶液再生，并具备蓄能特性，将是替代传统压缩式制冷的重要技术。它的推广应用将极大降低现有建筑能耗水平，减少碳排放、缓解大气温室效应。

太阳能作为一种完全清洁的可再生能源非常适合于在溶液除湿冷却空调系统中对溶液进行再生，以便抵消溶液除湿过程增加水分，维持除湿溶液的循环运行。在利用太阳能对溶液进行再生的过程中涉及太阳能集热和溶液再生两个技术问题，国内外学者将太阳能集热和溶液再生功能集于一体构建太阳能集热/再生器，实验和理论验证这是一种高效溶液再生装置。但是我国南方高湿、低辐射天气对太阳能溶液集热/再生性能会产生很大不利影响，因为在这种天气中高浓度溶液再生的温度必须保持在较高水平，这样会降低太阳能溶液再生效率。因此，在高湿地、低辐射地区，为保证太阳能溶液再生效率有必要对传统太阳能溶液直接集热/再生装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，传统太阳溶液集热/再生装置随室外环境湿度和再生溶液浓度增加，其再生性能(水蒸发率)会极大减弱，甚至出现再生功能失效现象。本方法提出一种在高湿、低太阳辐射天气下，能实现对高浓度溶液进行有效再生。

本发明是这样来实现的，该装置包括空气循环回路和溶液循环回路，其特征是空气循环回路由风机、空气预处理器、一级集热/再生器、二级集热/再生器、第一风阀、第二风阀组成，空气循环回路分为一级再生空气回路和二级再生空气回路，其中一级再生空气回路连接方式如下：一级集热/再生器的上下端分别开有空气输入端a和空气出口端b，一级集热/再生器的空气出口端b通过空气风管与风机连接；二级再生空气回路连接方式如下：空气预处理器的空气出口端d通过空气风管和第二风阀与第一风阀并联后串联连接二级集热/再生器的空气输入端f，二级集热/再生器的空气出口端g通过空气风管与风机连接；溶液循环回路由一级集热/再生器、二级集热/再生器、空气预处理器、一级溶液热交换器、二级溶液热交换器、溶液-水热交换器、第一防腐溶液泵、第二防腐溶液泵、第三防腐溶液泵、第四防腐溶液泵组成，溶液循环回路分为一级再生溶液回路、二级再生溶液回路和预除湿溶液回路，一级再生溶液回路连接方式如下：空气预处理器的溶液出口端s通过一级再生溶液管路和第二防腐溶液泵与一级溶液热交换器的溶液入口端k1连接，一级溶液热交换器的溶液出口端k2与一级集热/再生器的溶液入口端o连接，一级集热/再生器的溶液出口端r与一级溶液热交换器的溶液入口端k3连接，一级溶液热交换器的溶液出口端k4通过一级再生溶液管路和第一防腐溶液泵与空气预处理器的溶液入口端t连接；二级再生溶液回路连接方式如下：再生溶液槽通过二级再生溶液管路与二级溶液热交换器的溶液入口端h1连接，二级溶液热交换器的溶液出口端h2通过二级再生溶液管路与二级集热/再生器的溶液入口端i连接，二级集热/再生器的溶液出口端q通过二级再生溶液管路和第三防腐溶液泵与二级溶液热交换器的溶液入口端h3连接，二级溶液热交换器的溶液出口端h4通过二级再生溶液管路连接除湿溶液槽；预除湿溶液回路连接方式如下：空气预处理器的溶液出口端u通过预除湿溶液管路和第四防腐溶液泵与溶液-水热交换器的溶液入口端j1连接，溶液-水热交换器的溶液出口端j2通过预除湿溶液管路的溶液输出端w与空气预处理器连接；冷却水管路的入口端j3连接溶液-水热交换器，溶液-水热交换器再连接冷却水管路的出口端j4。

将集热器和再生器组合构成一级集热/再生器、二级集热/再生器，低浓度溶液在一级集热/再生器内再生，高浓度溶液在二级集热/再生器内再生。

一级集热/再生器再生用空气直接取自室外，二级集热/再生器的再生用空气来自空气预处理器和环境空气的混合气体，其预处理所需的溶液为从一级集热/再生器出来的低浓度溶液经一级溶液热交换器预冷后的溶液。

通过改变第一风阀、第二风阀的开度以适应室外太阳辐射强度及湿度条件的变化，当室外太阳辐射强度较弱、湿度大时关小第一风阀、开大第二风阀的开度以改善溶液再生工况；反之，开大第一风阀、关小第二风阀的开度。

本发明的技术效果是：1、一、二级集热/再生器分别实现了低、高两种浓度溶液的分级再生，利用一级集热/再生器高效率再生对二级集热/再生器低效率再生进行补偿；

2、利用室外空气对低浓度溶液进行一级再生，然后用一级再生后的低浓度溶液对室外空气进行预除湿，预除湿后的干燥空气能实现高浓度溶液在二级集热/再生器内的有效再生，提高了高浓度溶液的蓄能能力；

3、本发明的太阳能空气预处理分级溶液集热/再生装置的突出优势是在高湿、低太阳辐射条件下牺牲低浓度溶液再生的水蒸发率，达到提高高浓度溶液水蒸发率的效果，特别适合我国南方高湿天气地区。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

在图中，1、一级集热/再生器2、二级集热/再生器3、空气预处理器4、一级溶液热交换器5、二级溶液热交换器6、风机7、第一防腐溶液泵8、第二防腐溶液泵9、第三防腐溶液泵10、第四防腐溶液泵11、溶液-水热交换器12、第一风阀13、第二风阀14、空气风管15、一级再生溶液管路16、二级再生溶液管路17、预除湿溶液管路18、冷却水管路19、除湿溶液槽20、再生溶液槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明的技术方案作进一步的描述，本发明的太阳能空气预处理分级溶液集热/再生装置包括空气循环回路与溶液循环回路；空气循环回路由风机6、空气预处理器3、一级集热/再生器1、二级集热/再生器2、第一风阀12、第二风阀13组成，其流程分为一级再生空气回路和二级再生空气回路。一级再生空气回路连接方式如下：室外空气通过第一空气输入端a进入一级集热/再生器1，一级集热/再生器1的空气出口端b通过风管14与风机6连接，风机6从空气输出端p将空气排到环境。二级再生空气回路连接方式如下：室外空气分别从空气输入端c和空气输入端e进入系统，其中空气预处理器3的空气出口端d通过风管14和第二风阀13与从第一风阀12过来的环境空气汇合后进入二级集热/再生器2的空气入口端f，二级集热/再生器2的空气出口端g通过风管14与风机6连接；溶液循环回路由一级集热/再生器1、二级集热/再生器2、空气预处理器3、一级溶液热交换器4、二级溶液热交换器5、溶液-水热交换器11、第一防腐溶液泵7；第二防腐溶液泵8；第三防腐溶液泵9；第四防腐溶液泵10组成，其流程分为一级再生溶液回路、二级再生溶液回路和预除湿溶液回路。一级再生溶液回路连接方式如下：空气预处理生溶液回路和预除湿溶液回路。一级再生溶液回路连接方式如下：空气预处理器3的溶液出口端s通过一级再生溶液管路15和第二防腐溶液泵8与一级溶液热交换器4的溶液入口端k1连接，一级溶液热交换器4的溶液出口端k2与一级集热/再生器1的溶液入口端o连接，一级集热/再生器1的溶液出口端r与一级溶液热交换器4的溶液入口端k3连接，一级溶液热交换器4的溶液出口端k4通过一级再生溶液管路15和第一防腐溶液泵7与空气预处理器3的溶液入口端t连接。二级再生溶液回路连接方式如下：再生溶液槽20通过二级再生溶液管路16与二级溶液热交换器5的溶液入口端h1连接，二级溶液热交换器5的溶液出口端h2通过二级再生溶液管路16与二级集热/再生器2的溶液入口端i连接，二级集热/再生器2的溶液出口端q通过二级再生溶液管路16和第三防腐溶液泵9与二级溶液热交换器5的溶液入口端h3连接，二级溶液热交换器5的溶液出口端h4通过二级再生溶液管路16进入除湿溶液槽19。预除湿溶液回路连接方式如下：空气预处理器3的溶液出口端u通过预除湿溶液管路17和第四防腐溶液泵10与溶液-水热交换器11的溶液入口端j1连接，溶液-水热交换器11的溶液出口端j2通过预除湿溶液管路17的溶液输出端w与空气预处理器3连接；另外，冷却水通过冷却水入口端j3进入溶液-水热交换器11，后经过冷却水出口端j4离开系统。

室外空气直接进入一级集热/再生器1与其中的低浓度溶液(内循环溶液)进行传热传质，吸收稀溶液中水分后排到室外环境，构成一级再生空气回路。二级再生空气分别来自空气预处理器3和室外环境，两者混合后进入二级集热/再生器2吸收其中高浓度溶液(目的溶液)内水分后排到室外，形成二级再生空气回路。一级再生溶液回路是一种装置内循环，其循环的低浓度溶液在一级集热/再生器1、空气预处理器3、一级溶液热交换器4及一级再生溶液管路15之中反复流动。二级再生溶液回路是一个外接管回路，从外部再生溶液槽20出来的需再生的高浓度溶液先经二级溶液热交换器5预热升温后进入二级集热/再生器2中，之后经由二级溶液热交换器5预冷，回到外部除湿溶液槽19中。预除湿溶液回路也是一种装置内循环，它是在空气预处理器3内部循环，从空气预处理器3的下部储液槽中出来的预除湿溶液经过第四防腐溶液泵10加压进入溶液-水热交换器11降温，之后流入预处理器上部的布液槽中，布液槽中溶液靠自身重力下行流动与其中预除湿空气进行接触，吸收预除湿空气中水分。将集热器和再生器组合构成一级集热/再生器1、二级集热/再生器2，低浓度溶液在一级集热/再生器1内再生，高浓度溶液在二级集热/再生器2内再生。一级集热/再生器1再生用空气直接取自室外，二级集热/再生器2的再生用空气来自空气预处理器3和环境空气的混合气体，其预处理所需的溶液为从一级集热/再生器1出来的低浓度溶液经一级溶液热交换器4预冷后的溶液。通过改变第一风阀12、第二风阀13的开度以适应室外太阳辐射强度及湿度条件的变化，当室外太阳辐射强度较弱、湿度大时关小第一风阀12、开大第二风阀13的开度以改善溶液再生工况；反之，开大第一风阀12、关小第二风阀13的开度。

Claims (4)

1.一种太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，该装置包括空气循环回路和溶液循环回路，其特征是空气循环回路由风机、空气预处理器、一级集热/再生器、二级集热/再生器、第一风阀、第二风阀组成，空气循环回路分为一级再生空气回路和二级再生空气回路，其中一级再生空气回路连接方式如下：室外空气通过一级集热/再生器的空气输入端a与一级集热再生器连接，一级集热/再生器的空气出口端b通过空气风管与风机连接；二级再生空气回路连接方式如下：室外空气分别通过空气输入端c、空气输入端e与空气预处理器、第一风阀连接，空气预处理器的空气出口端d通过空气风管、第二风阀与空气输入端e、第一风阀并联连接，之后与二级集热/再生器的空气输入端f连接，二级集热/再生器的空气出口端g通过空气风管与风机连接；溶液循环回路由一级集热/再生器、二级集热/再生器、空气预处理器、一级溶液热交换器、二级溶液热交换器、溶液-水热交换器、第一防腐溶液泵、第二防腐溶液泵、第三防腐溶液泵、第四防腐溶液泵组成，溶液循环回路分为一级再生溶液回路、二级再生溶液回路和预除湿溶液回路，一级再生溶液回路连接方式如下：空气预处理器的溶液出口端s通过一级再生溶液管路和第二防腐溶液泵与一级溶液热交换器的溶液入口端k1连接，一级溶液热交换器的溶液出口端k2与一级集热/再生器的溶液入口端o连接，一级集热/再生器的溶液出口端r与一级溶液热交换器的溶液入口端k3连接，一级溶液热交换器的溶液出口端k4通过一级再生溶液管路和第一防腐溶液泵与空气预处理器的溶液入口端t连接；二级再生溶液回路连接方式如下：再生溶液槽通过二级再生溶液管路与二级溶液热交换器的溶液入口端h1连接，二级溶液热交换器的溶液出口端h2通过二级再生溶液管路与二级集热/再生器的溶液入口端i连接，二级集热/再生器的溶液出口端q通过二级再生溶液管路和第三防腐溶液泵与二级溶液热交换器的溶液入口端h3连接，二级溶液热交换器的溶液出口端h4通过二级再生溶液管路连接除湿溶液槽；预除湿溶液回路连接方式如下：空气预处理器的溶液出口端u通过预除湿溶液管路和第四防腐溶液泵与溶液-水热交换器的溶液入口端j1连接，溶液-水热交换器的溶液出口端j2通过预除湿溶液管路的溶液输出端w与空气预处理器连接；冷却水管路的入口端j3连接溶液-水热交换器，溶液-水热交换器再连接冷却水管路的出口端j4。

2.根据权利要求1所述的太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，其特征是将集热器和再生器组合构成一级集热/再生器(1)、二级集热/再生器(2)，低浓度溶液在一级集热/再生器(1)内再生，高浓度溶液在二级集热/再生器(2)内再生。

3.根据权利要求1所述的太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，其特征是一级集热/再生器(1)再生用空气直接取自室外，二级集热/再生器(2)的再生用空气来自空气预处理器(3)和环境空气的混合气体，其预处理所需的溶液为从一级集热/再生器(1)出来的低浓度溶液经一级溶液热交换器(4)预冷后的溶液。

4.根据权利要求1所述的太阳能空气预处理分级溶液集热再生装置，其特征是通过改变第一风阀(12)、第二风阀(13)的开度以适应室外太阳辐射强度及湿度条件的变化，当室外太阳辐射强度较弱、湿度大时关小第一风阀(12)、开大第二风阀(13)的开度以改善溶液再生工况；反之，开大第一风阀(12)、关小第二风阀(13)的开度。

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