CN101979927A - 一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统及其空气调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统及其空气调节方法，该装置包括转轮除湿部分和冷板辐射供冷部分；利用除湿转轮去除送入房间中新风的湿负荷，然后采取置换通风的方式将干燥新风送入空调房间；利用制冷机组产生的冷媒水作为房间中冷板辐射供冷的冷媒介质，辐射冷量用于除去房间的显热负荷。新风采用置换通风的方式送入空调房间，保证室内空气的新鲜，同时室内空气流速低，人体没有吹风感，冷负荷大部分由辐射换热承担，室内温度分布均匀，从而使室内舒适度明显改善；该系统将室内环境的除湿与降温解耦，既可以对室内进行精确的温度、湿度控制，同时又改善了室内空气品质，同时，由于湿度独立控制，制冷机组的效率提高，达到了节能的目的。

Description

一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统及其空气调节方法

技术领域：

本发明属于能源利用和节能技术领域，涉及空气除湿、辐射供冷技术，特别涉及一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统。

背景技术：

随着建筑总量的不断增加和人们生活水平的提高，建筑用能在总能耗中的比例不断增加，已与工业能耗、交通能耗成为我国能源消耗的三大领域，而随着人们对住宅舒适度的要求不断提高，空调系统应用日趋普遍，空气调节的能耗占建筑能耗的比例越来越大。因此，为实现节能减排，提出舒适性好、室内空气品质优良、节能的制冷空调方法是空调领域的迫切要求。

温湿度独立控制技术是一种节能高效的空气调节技术，其做法是将温度的调节与湿度的调节相互独立开来，这样，一方面由于制冷机组蒸发温度的提高使得制冷系统的效率得到大大提高，另一方面可以灵活的调节室内的湿度条件，增加舒适性。温湿度独立控制技术中湿度调节的常用技术是转轮除湿技术，转轮除湿技术中，吸附剂将室外新鲜空气中的水蒸气和杂质等进行吸附，将符合参数要求的洁净干燥新风送至蒸发器内，在蒸发器内干燥新风与室内回风一起被冷却达到适合的温度送至室内，实现温湿度的独立控制。

从室内舒适度上看，常用的冷风吹出方法使得室内空气得到快速混合，达到降温和调节温度的目的，但是对室内人员而言，仍然能感觉到明显的吹风感，长时间的吹冷风会使人感到头疼等不适感觉。而冷板辐射供冷技术是克服这种技术缺点的一种新技术，依靠冷板的冷辐射与室内空气进行主要的热量交换，室内空气的自然对流与冷板进行次要的自然对流热量交换，室内空气的温度比较均匀，室内人员无明显的吹风感。

经过对现有技术文献的检索发现，专利《带通风的空气源辐射供冷/供热吊顶板》(申请号：02129520.4)公布了一种空气式冷板辐射对流型空调系统，该系统在顶板表面布置了0.1～5mm的微孔，送风气体从顶板微孔中流出与室内空气进行热量交换，达到调节室内空气舒适度的目的。这种技术虽然能调节室内空气舒适度，但冷空气从顶部流入依然具有吹风感，而且，对于室内人员有效的活动高度而言，清洁空气位于顶部，底部空气的清洁度不宜及时调节。

发明内容：

本发明的目的是提供一种转轮除湿与冷却顶板辐射供冷的复合式空调装置及辐射供冷方法，新风采用置换通风的方式送入房间底部，空气湿度由转轮除湿装置独立控制，室内空气温度采用冷却顶板辐射供冷独立控制。可以大大提高制冷系统性能系数，节约电能，而且能实现室内空气品质的优良舒适性。

本发明提供了一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统：

包括除湿转轮、再生热源、转轮排气风机、气-气换热器、气-气换热器风机、转轮干燥送风机、表冷器、冷却塔、第一换向阀、第二换向阀、制冷机组、冷媒水输送泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、空调房间和顶部冷却板；

所述除湿转轮设置有除湿部分和再生部分，除湿部分两端分别连接气-气换热器和转轮干燥送风机，再生部分的两端分别连接再生热源和转轮排气风机；

所述气-气换热器两端分别连接气-气换热器风机和设置在空调房间顶部的回风口连接；

所述空调房间内设置顶部辐射冷却板，该顶部辐射冷却板分别与制冷机组和表冷器连接；

所述制冷机组上连接有冷却塔，冷却塔的出口通过第一换向阀与制冷机组连接，冷却塔的入口通过第二换向阀与制冷机组连接；

所述第一换向阀还分别与制冷机组的出口和入口连接，所述第二换向阀还分别与制冷机组的出口和入口连接；

所述制冷机组的出口分别通过第一三通阀和第二三通阀与表冷器相连，在制冷机组的出口与第一三通阀之间设置有冷媒水输送泵，第一三通阀经过第三三通阀与空调房间内的顶部辐射冷却板入口相连，第二三通阀与空调房间内的顶部辐射冷却板的出口相连；

所述表冷器的干燥冷风出口与空调房间的底部连接实现底部送风；

所述空调房间顶部的回风口与气-气换热器底部连接，气-气换热器还与气-气换热器风机连接。

基于所述复合式空调系统的空气调节方法，室外新风经过气-气换热器与温度较低的室内排风进行热交换，进行初步的降温、除湿，然后新风通过除湿转轮的除湿区进行吸附除湿，转轮出口的新风含湿量降低，温度升高，新风再经过表冷器等湿冷却，使温度达到设计要求，表冷器出口的新风以置换通风的方式送入空调房间底部。随着除湿转轮的旋转，除湿区吸湿量逐渐达到饱和，当这些吸湿后的区域旋转到再生区时，被再生能源加热后的热空气经过该区域带走转轮所吸收的水份，转轮又重新恢复吸湿能力，又被旋转到除湿区，这样周而复始，除湿连续进行。

在夏季，该复合式空调系统的制冷机组制取的冷媒水向辐射冷板直接供冷；在春季和秋季时，该复合式空调系统通过第一换向阀和第二换向阀打开旁通管路，同时关闭制冷机组，转入冷却塔供冷模式，直接由冷却塔提供冷量。

所述转轮除湿调节新风的湿度和水蒸气的潜热负荷，冷板辐射供冷调节室内空气的温度和室内空气的显热负荷。

经过除湿后的新风采用置换通风的方式送入空调房间底部，空调房间内的回风在顶部排出与新风实现热交换。

所述制冷机组采用冷却塔来提供冷却冷凝器所用的冷却水。

本发明的转轮除湿与冷却顶板辐射供冷复合式空调装置包括除湿转轮及其再生部分和制冷机组及辐射供冷部分组成：在转轮除湿及再生装置中，除湿转轮再生部分的两端分别与再生热源和转轮排气风机连接；除湿转轮除湿部分的两端分别与气-气换热器和转轮干燥送风机相连；在制冷机组及辐射供冷部分中，冷却塔的出、入口分别通过第一换向阀、第二换向阀与制冷机组相连，制冷机组出、入口分别通过冷媒水输送泵、第一三通阀和第二三通阀与表冷器相连，第一三通阀经过第三三通阀与空调房间内的顶部冷却板入口相连，第二三通阀与空调房间内的顶部冷却板的出口相连。第一换向阀、第二换向阀的另一接口分别与制冷机组出、入口之间通过旁路管道相连。表冷器的干燥冷风出口与空调房间的底部连接实现底部送风。空调房间顶部的回风口与气-气换热器底部连接，气-气换热器还与气-气换热器风机连接。

本发明的转轮除湿与冷却顶板辐射供冷复合式空调装置包括除湿转轮及其再生部分和制冷机组及辐射供冷部分组成。该系统利用除湿转轮去除要送入房间中新风的水蒸气及其湿负荷，这部分风量可能全部来自于户外新风，也可能来自于房间的回风与新风的混合风，取决于房间湿负荷的变化情况和季节气候的变化，然后采取置换通风的方式送入空调房间底部空间；制冷机组产生的冷媒水输送至空调房间中的冷却顶板辐射供冷的冷媒介质，辐射冷量用于除去房间的显热负荷。这样可以实现空调房间的温湿度独立控制，同时，房间底部输送的置换新风能保证房间空气的清洁。

工作过程：

除湿转轮及其再生部分：室外新风经过气-气换热器与温度较低的室内排风进行热交换，进行初步的降温、除湿，然后新风通过除湿转轮的除湿区进行吸附除湿，转轮出口的新风含湿量降低，温度升高，新风再经过表冷器等湿冷却，使温度达到设计要求，表冷器出口的新风以置换通风的方式送入空调房间底部。随着除湿转轮的旋转，除湿区吸湿量逐渐达到饱和，当这些吸湿后的区域旋转到再生区时，被再生能源加热后的热空气经过该区域带走转轮所吸收的水份，转轮又重新恢复吸湿能力，又被旋转到除湿区，这样周而复始，除湿连续进行。

制冷机组及辐射供冷部分：在夏季设计条件下，冷却塔提供冷却制冷机组中的冷凝器所需的冷却水，制冷机组产生的一部分冷媒水经过冷媒水输送泵和第一三通阀进入表冷器，剩余部分冷媒水再通过第三三通阀与部分顶部冷却板的回水混合后进入顶部冷却板进行辐射供冷；在春秋季等过度季节，当室外湿球温度下降到某值时，就通过第一换向阀、第二换向阀打开旁通管路，同时关闭制冷机组，转入冷却塔供冷模式，直接由冷却塔提供冷却水，冷却水经过冷媒水输送泵和第一三通阀一部分进入表冷器，剩余部分冷却水再通过第三三通阀与部分顶部冷却板的回水混合后进入冷却顶板辐射供冷。

有益效果：

本发明的有益效果有：

1.利用顶板冷却辐射供冷方式，减少室内人员的吹风感，同时可以减少房间的垂直温度梯度，提高舒适性。

2.通过除湿转轮除湿，顶板辐射供冷，实现室内温湿度的独立控制。

3.采用置换通风方式，具有较高的空气品质，可以有效防止空调病。

4.在过度季节可以利用冷却塔进行自然冷却来直接供冷，使得空调系统运行费用进一步降低，且不污染环境；

附图说明：

图1是本发明的总体结构示意图。

其中：1为除湿转轮；2为再生热源；3为转轮排气风机；4为气-气换热器；5为气-气换热器风机；6为转轮干燥送风机；7为表冷器；8为冷却塔；9为第一换向阀；10为第二换向阀；11为制冷机组；12为冷媒水输送泵；13为第一三通阀；14为第二三通阀；15为第三三通阀；16为空调房间；17为顶部冷却板。

具体实施方式：

结合附图1对本发明的技术方案作进一步的描述，该装置包括两个子部分，即除湿转轮及其再生部分和制冷机组及辐射供冷部分组成。具体连接方式如下：除湿转轮及其再生部分：室外新风在气-气换热器4中与空调房间出来的温度较低的排风进行热交换，进行初步的降温、除湿，然后进入除湿转轮1进一步除湿，达到设计的湿度要求，同时出来的温度较高的新风进入表冷器7进行等湿降温，达到设计的温度要求后进入房间进行置换通风。随着除湿转轮1的旋转，除湿区吸湿量逐渐达到饱和，当这些吸湿后的区域旋转到再生区时，由再生加热器加热后的高温热空气通过该区域带走转轮所吸收的水分，转轮1又重新恢复吸湿能力，又被旋转到除湿区，这样周而复始，除湿连续进行。

制冷机组及辐射供冷部分：在夏季设计条件下，系统如常规空调水系统一样正常工作，冷却塔8提供冷却水来冷却制冷机组11中的冷凝器，由制冷机组11产生冷媒水，冷媒水经过三通阀13一部分进入表冷器，剩余部分冷媒水再通过三通阀15与冷却顶板17的部分回水混合后，得到符合设计要求温度的冷媒水，进入冷却顶板17辐射供冷；在春秋等过度季节当室外湿球温度下降到某值时，就通过换向阀9、换向阀10打开旁通管路，同时关闭制冷机组11，转入冷却塔供冷模式，直接由冷却塔8提供冷却水，冷却水经过三通阀13一部分进入表冷器，剩余部分冷却水再通过三通阀15与冷却顶板17的部分回水混合后，得到符合设计要求的冷媒水，进入冷却顶板17进行辐射供冷。表冷器7和冷却顶板17的回水经过三通阀14返回制冷机组11。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统，其特征在于：

包括除湿转轮、再生热源、转轮排气风机、气-气换热器、气-气换热器风机、转轮干燥送风机、表冷器、冷却塔、第一换向阀、第二换向阀、制冷机组、冷媒水输送泵、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、空调房间和顶部冷却板；

所述除湿转轮设置有除湿部分和再生部分，除湿部分两端分别连接气-气换热器和转轮干燥送风机，再生部分的两端分别连接再生热源和转轮排气风机；

所述气-气换热器两端分别连接气-气换热器风机和设置在空调房间顶部的回风口连接；

所述空调房间内设置顶部辐射冷却板，该顶部辐射冷却板分别与制冷机组和表冷器连接；

所述制冷机组上连接有冷却塔，冷却塔的出口通过第一换向阀与制冷机组连接，冷却塔的入口通过第二换向阀与制冷机组连接；

所述第一换向阀还分别与制冷机组的出口和入口连接，所述第二换向阀还分别与制冷机组的出口和入口连接；

所述制冷机组的出口分别通过第一三通阀和第二三通阀与表冷器相连，在制冷机组的出口与第一三通阀之间设置有冷媒水输送泵，第一三通阀经过第三三通阀与空调房间内的顶部辐射冷却板入口相连，第二三通阀与空调房间内的顶部辐射冷却板的出口相连；

所述表冷器的干燥冷风出口与空调房间的底部连接实现底部送风；

所述空调房间顶部的回风口与气-气换热器底部连接，气-气换热器还与气-气换热器风机连接。

2.基于权利要求1所述复合式空调系统的空气调节方法，其特征在于：

室外新风经过气-气换热器与温度较低的室内排风进行热交换，进行初步的降温、除湿，新风通过除湿转轮的除湿区进行吸附除湿，转轮出口的新风含湿量降低，温度升高，新风再经过表冷器等湿冷却，使温度达到设计要求，表冷器出口的新风以置换通风的方式送入空调房间底部；随着除湿转轮的旋转，除湿区吸湿量逐渐达到饱和，当这些吸湿后的区域旋转到再生区时，被再生能源加热后的热空气经过该区域带走转轮所吸收的水份，转轮又重新恢复吸湿能力，又被旋转到除湿区，这样周而复始，除湿连续进行；

在夏季，该复合式空调系统的制冷机组制取的冷媒水向辐射冷板直接供冷；在春季和秋季时，该复合式空调系统通过第一换向阀和第二换向阀打开旁通管路，同时关闭制冷机组，转入冷却塔供冷模式，直接由冷却塔提供冷量。

3.如权利要求2所述的空气调节方法，其特征在于：

所述转轮除湿调节新风的湿度和水蒸气的潜热负荷，冷板辐射供冷调节室内空气的温度和室内空气的显热负荷。

4.如权利要求2所述的空气调节方法，其特征在于：经过除湿后的新风采用置换通风的方式送入空调房间底部，空调房间内的回风在顶部排出与新风实现热交换。

5.如权利要求2所述的空气调节方法，其特征在于：所述制冷机组采用冷却塔来提供冷却冷凝器所用的冷却水。

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