CN102322675B - 压缩制冷与转轮除湿耦合运行的空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩制冷与转轮除湿耦合运行的空调装置。其包括具有处理区和再生区的除湿转轮和与之耦合的压缩式制冷系统,压缩式制冷系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及制冷剂,冷凝器位于除湿转轮再生区进风的一侧,蒸发器位于除湿转轮处理区出风的一侧,冷凝器由前级冷凝器和后级冷凝器连接组成,在前级冷凝器和后级冷凝器之间具有排风口,前级冷凝器前设置有前级再生风机,后级冷凝器后设置有后级再生风机。本发明一方面可保证再生空气温度尽可能地高,以满足转轮的再生,从而降低系统的能耗。另一方面由于冷凝器被充分冷却,制冷系统的制冷效率高,可使经过转轮除湿处理后的空气的温度升高值尽可能地低。

Description

压缩制冷与转轮除湿耦合运行的空调装置
技术领域
[0001] 本发明涉及对空气进行处理的空调装置。
背景技术
[0002] 压缩式制冷空调系统一般包括蒸发器、冷凝器、制冷压缩机、膨胀阀和制冷剂,压缩式制冷空调系统正常工作时,冷凝器会散发出热量,同时需要降温的空气通过蒸发器时空气中的水分会出现冷凝现象。空气中水分从气态变成液态的时候需要释放热量,制冷过程每产生I公斤的冷凝水需要消耗大约600大卡的制冷冷量,由此,普通空调在正常工作时有相当比例的制冷量被消耗在空气中的水分冷凝。因此,减少水分冷凝而导致的制冷冷量消耗就是提高普通制冷空调装置能源利用率的有效途径之一。
[0003] 现有技术中,使用除湿转轮来对潮湿空气除湿为本领域技术人员所熟知。转轮除湿的原理是:由具备吸水性的材料制造而成的圆盘状的除湿转轮被分割成再生区与处理区,当含水分的空气从处理区流过后,空气变成干燥空气,而热空气流过再生区后,吸附在干燥转轮上的水分被带走,转轮恢复吸水能力。为了保证空气处理过程的连续,转轮在旋转电机带动下旋转,转轮材料连续在吸附与再生状态下工作。
[0004] 为了提高制冷空调的能源效率,近些年,国内外相关研究人员提出了压缩制冷与转轮吸附耦合运行的空调装置,其核心是,利用转轮预先将需要处理的空气进行除湿处理,而转轮除湿正常工作时的再生热量来源于压缩制冷的冷凝热。例如,CN101231047A的中国专利文献就公开过这样一种空调系统。
[0005] 然而,转轮除湿机正常工作时的再生温度通常在110-180°C,使用经验表明,再生温度越高,转轮除湿的效率越高。而目前普通制冷过程冷凝过程散发的热空气温度通常在54°C左右,所以,如何改进现有的制冷系统以便获得高温的冷凝空气,是最大限度发挥压缩制冷-转轮吸附耦合运行的空调装置特点的关键。
[0006] 另外,转轮除湿的缺陷之一是,经过转轮除湿处理后的空气虽然含水量会降低,但是,在经过转轮除湿机后,空气的温度会明显升高,所以,最大限度发挥压缩制冷与转轮吸附耦合运行的空调装置特点的另外一个关键点是:在转轮除湿过程中,在保证转轮除湿能力的前提下,尽可能地提高制冷系统的制冷效果,以减少经处理空气的温度升高值。
发明内容
[0007] 本发明要解决的技术问题是提供一种转轮除湿和压缩制冷耦合的空调装置,其能够利用自身冷凝器获得高温的再生空气,以满足转轮的再生,从而降低系统的能耗,同时能够在转轮的除湿能力的前提下,保证经过转轮除湿处理后的空气的温度升高值尽可能地低。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0009] 一种压缩制冷与转轮除湿耦合运行的空调装置,包括具有处理区和再生区的除湿转轮和与之耦合的压缩式制冷系统,所述压缩式制冷系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及制冷剂,所述冷凝器位于除湿转轮再生区进风的一侧,所述蒸发器位于除湿转轮处理区出风的一侧,所述冷凝器由前级冷凝器和后级冷凝器连接组成,在前级冷凝器和后级冷凝器之间具有排风口,所述前级冷凝器前设置有前级再生风机,所述后级冷凝器后设置有后级再生风机。
[0010] 根据经验,为了尽可能地提高转轮的能源效率,转轮除湿的再生空气的风量通常只有待处理空气风量的1/3,实际上,为达到上述提高转轮能源效率的目的,应当使经过除湿转轮再生区的再生风量远小于经过转轮处理区的待处理空气风量,然而,对于压缩式制冷系统来说,经过冷凝器的风(其在本耦合装置中同时作为再生风)量越大,则制冷效率越高。由此,从再生风量的角度分析,提高转轮的能源效率与提高压缩式制冷效率是相互矛盾的。
[0011] 对于转轮除湿来说,再生空气温度越高,则转轮除湿性能就越好,然而,由于转轮再生主要的热量来源于压缩制冷的冷凝热量,而在冷凝器散热量一定的情况下,再生风量越大,再生空气能够加热到的最高温度也有限。由此,再生风可以达到的最高温度与制冷系统的制冷效率也是矛盾的。
[0012] 基于上述问题,应用本发明的技术方案,前级再生风机能够带入大量空气经过前级冷凝器,从而被第一次加热,同时,由于排风口的存在,这些被加热的空气中的一部分经排风口排走,只有部分的热空气经过后级冷凝器再次被加热变成高温空气并在后级再生风机的作用下进入到除湿转轮的再生区,使转轮再生。
[0013] 这样,一方面保证了再生空气温度尽可能地高,以满足转轮的再生,从而降低系统的能耗。另一方面由于冷凝器被充分冷却,制冷系统的制冷效率高,可使经过转轮除湿处理后的空气的温度升高值尽可能地低。
[0014] 作为上述技术方案的改进,所述压缩式制冷系统共有两套,所述两套压缩式制冷系统的冷凝器均由前级冷凝器和后级冷凝器连接组成,且排风口位于靠后的一个前级冷凝器和靠前的一个后级冷凝器之间。通过上述技术方案,可以使得再生空气温度更高,整个系统具有更好的运行效果。
[0015] 作为上述技术方案的进一步改进,所述两套压缩式制冷系统分别为高温制冷系统和常温制冷系统。应用上述技术方案,处理空气经过转轮除湿处理区被除湿处理后先经过高温制冷系统的蒸发器降温,然后通过低温制冷系统的蒸发器降温;大量的再生空气在前级再生风机的作用下,先经过低温制冷系统的前级冷凝器,然后经过高温制冷系统的前级冷凝器,在经过两个制冷系统的前级冷凝器加热后的部分空气直接由排风口排空,剩余的部分在后级再生风机的作用下,先经过低温制冷系统的后级冷凝器,然后经过高温制冷系统的后级冷凝器,最后通过转轮的再生区域,使转轮再生。
[0016] 作为上述技术方案的进一步改进,所述高温制冷系统的制冷剂为高温制冷系统R142B,所述常温制冷系统R22、R407或R134a。
[0017] 作为上述技术方案的进一步改进,所述两套压缩式制冷系统中的其中一个制冷系统的蒸发器位于除湿转轮处理区的进风侧。使得预处理的潮湿空气先经过蒸发器降温后再进入转轮进行除湿处理。
[0018] 作为上述技术方案的进一步改进,其中一个制冷系统是以制冷剂R142B为制冷剂的高温制冷系统,另外一个制冷系统是以常温制冷剂例如R22、R407、R134a为制冷剂的常温制冷系统也可以是以R142B为制冷剂的高温制冷系统。
[0019] 作为上述技术方案的进一步改进,还包括多套压缩式制冷系统。
附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,以下所描述的附图只是本发明的一部分附图,而不是全部附图,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下,根据这些附图还可以获得其它附图。
[0021] 图1是本发明装置实施例一的组成示意图;
[0022] 图2是本发明装置实施例二的组成示意图;
[0023] 图3是本发明装置实施例三的组成示意图。
具体实施方式
[0024] 以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,以下所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
[0025] 应当注意,本发明中所涉及的前、后均仅是附图所示出的相互位置关系,而不应视为对本发明保护范围的限制。
[0026] 参考图1,本发明的空调装置实施例一的组成示意图,图中箭头所示分别为处理空气和再生空气的进入方向,本空调装置包括具有处理区11和再生区12的除湿转轮I和与之耦合的压缩式制冷系统,所述压缩式制冷系统包括蒸发器2、冷凝器、压缩机3、膨胀阀4及制冷剂,所述冷凝器位于除湿转轮I再生区12再生空气进口的一侧,所述蒸发器2位于除湿转轮I处理区11待处理空气出口的一侧,所述冷凝器由前级冷凝器5和后级冷凝器6连接组成,在前级冷凝器5和后级冷凝器6之间具有排风口 7,所述前级冷凝器5前设置有前级再生风机8,所述后级冷凝器6后设置有后级再生风机9。
[0027] 图1中,处理风机13使待处理空气依次经过除湿转轮I制冷系统的蒸发器2,旋转电机14使除湿转轮I以一定速度旋转,待处理空气经过除湿转轮I的处理区11后变成干燥气体并被蒸发器2降温。再生空气经过除湿转轮I的再生区12后,吸附在除湿转轮I上的水分被蒸发,吸附材料恢复吸附能力。图1中的蒸发器2、前级冷凝器5和后级冷凝器6、压缩机3、膨胀阀4构成一个完整的压缩式制冷系统。
[0028] 在正常工作时,由前级再生风机8带入大量的再生空气经过前级冷凝器5被加热,由于排风口的存在,这些被加热的空气中的部分经排风口 7排走,只有部分再生空气经过后级冷凝器6再次被加热从而变成高温空气并在后级再生风机9的作用下进入到除湿转轮的再生区,使转轮再生。
[0029] 这样,本发明实施例所提供的装置一方面保证了再生空气温度尽可能地高,以满足转轮的再生,从而降低系统的能耗。另一方面由于冷凝器被充分冷却,制冷系统的制冷效率高,可使经过转轮除湿处理后的空气的温度升高值尽可能地低。
[0030] 图2示出了本发明的空调装置第二个实施例,其与实施例一的区别在于,该装置中具有两套制冷系统,以提高处理效果和降低能耗。
[0031] 如图2所示,包括两套制冷系统蒸发器21、22,前级冷凝器51、52、后级冷凝器61、62,压缩机31、32,膨胀阀41、42,排风口 7位于靠后的一个前级冷凝器51和靠前的一个后级冷凝器61之间。其中,蒸发器21、前级冷凝器51、后级冷凝器61、压缩机31、膨胀阀41组成完整的一套制冷系统,蒸发器22、前级冷凝器52、后级冷凝器62、压缩机32和膨胀阀42组成另一套完整的制冷系统。
[0032] 较佳地,这两套压缩式制冷系统分别为高温制冷系统和常温制冷系统,其中,高温制冷系统通过使用高温制冷剂R142B来实现,常温制冷系统通过使用常温制冷剂R22、R407或R134a来实现。
[0033] 在正常工作时,待处理空气经过除湿转轮I的处理区11被除湿处理后先经过高温制冷系统的蒸发器21降温,然后通过低温制冷系统的蒸发器22降温;大量的再生空气在前级再生风机8的作用下,先经过低温制冷系统的前级冷凝器51,然后经过高温制冷系统的前级冷凝器52,在经过两个制冷系统的前级冷凝器51,52加热后的部分空气直接由排风口7排空,剩余的部分在后级再生风机9的作用下,先经过低温制冷系统的后级冷凝器61,然后经过高温制冷系统的后级冷凝器62,最后通过转轮的再生区域,使转轮再生。
[0034]图3示出了本发明的空调装置第三个实施例,其与实施例二的区别在于,其将其中的蒸发器21设置在了除湿转轮I的处理区11的待处理风的进口一侧。此时,其中一个制冷系统可以是以制冷剂R142B为制冷剂的高温制冷系统,另外一个可以是以常温制冷剂例如R22、R407、R134a为制冷剂的常温制冷系统也可以是以R142B为制冷剂的高温制冷系统。
[0035] 工作时,待处理空气经过蒸发器21降温后,再经过转轮除湿处理,最后经另一蒸发器22降温。
[0036] 此外,本发明还可以包括多套的制冷系统。
[0037] 当然,本发明创造并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种压缩制冷与转轮除湿耦合运行的空调装置,包括具有处理区和再生区的除湿转轮和与之耦合的压缩式制冷系统,所述压缩式制冷系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀及制冷剂,所述冷凝器位于除湿转轮再生区进风的一侧,所述蒸发器位于除湿转轮处理区出风的一侧,所述冷凝器由前级冷凝器和后级冷凝器连接组成,所述后级冷凝器后设置有后级再生风机,其特征在于:在前级冷凝器和后级冷凝器之间具有排风口,所述前级冷凝器前设置有前级再生风机,前级再生风机带入大量空气经过前级冷凝器对前级冷凝器充分冷却,并使空气被第一次加热,加热后的空气中的一部分经排风口排走,余下的热空气经过后级冷凝器再次被加热变成高温空气并在后级再生风机的作用下进入到再生区,使转轮再生。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于:所述压缩式制冷系统共有两套,所述两套压缩式制冷系统的冷凝器均由前级冷凝器和后级冷凝器连接组成,且排风口位于靠后的一个前级冷凝器和靠前的一个后级冷凝器之间。
3.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于:所述两套压缩式制冷系统分别为高温制冷系统和常温制冷系统。
4.根据权利要求3所述的空调装置,其特征在于:所述高温制冷系统的制冷剂为高温制冷系统R142B,所述常温制冷系统R22、R407或R134a。
5.根据权利要求2或3所述的空调装置,其特征在于:所述两套压缩式制冷系统中的其中一个制冷系统的蒸发器位于除湿转轮处理区的进风侧。
6.根据权利要求5所述的空调装置,其特征在于:其中一个制冷系统是以制冷剂R142B为制冷剂的高温制冷系统,另外一个制冷系统是以常温制冷剂R22、R407或R134a为制冷剂的常温制冷系统。
7.根据权利要求5所述的空调装置,其特征在于:两套制冷系统均是以制冷剂R142B为制冷剂的高温制冷系统。
8.根据权利要求1或2所述的空调装置,其特征在于:还包括多套压缩式制冷系统。
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