CN102563770A - 一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组及其空气处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，包括用于对新风除湿降温的第一除湿降温模块、用于对新风等湿降温的等湿降温模块、用于使新风和水进行充分热湿交换的蒸发冷却模块、溶液再生模块、热源换热器、溶液再生循环泵和冷源换热器。本发明另一目的公开了一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法。本发明克服了现有技术中机组性能系数不高、室内空气品质低、具有较大的噪声和较强的吹风感以及风机能耗大等问题，具有能大幅度提高机组性能系数、能适用于广大高温高湿地区、能避免过大的噪声和吹风感、能降低风机能耗、能对空气进行杀菌除尘处理以及能提高能源利用效率等特点。

Description

一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组及其空气处理方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体来说是一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组及其空气处理方法。

背景技术

能源问题日益成为当今经济社会最为关键而又最为紧迫的问题，我国建筑能耗占总能耗的约1/3，而其中空调能耗占建筑总能耗的50％以上，因此，空调节能无疑成为我国经济社会不容回避的问题。

传统空调大多采用温湿度联合控制的空气处理方式，为把空气温度降低到露点以下以实现对新风的除湿处理，不得不采用低于空气露点温度的低温冷水(7℃)，由于蒸发温度低而严重影响了机组的性能系数，由于送风温差一般不能过大，往往还需要对处理到机器露点的新风进行再热才能满足送风状态要求，这无疑造成了进一步的能源浪费。再者，由于机组性能系数不高，为了降低空调能耗，传统空调系统大多采用回风和新风混合的模式运行，并把新风比控制在较低水平，这又无疑地导致了较差的室内空气品质，危害人体健康。

鉴于传统空调的上述弊端，近年来空调技术领域出现了一些替代形式的新风机组，其中比较典型的有以下两种：

其一，采取带溶液除湿的温湿度独立控制新风机组，利用溶液的吸水性能对新风进行除湿处理，由于不再需要通过露点来控制空气湿度，新风的显热负荷可以通过温度高于传统空调的冷水(14℃)进行处理，蒸发温度有所提高从而使得机组性能系数有所提高。然而，14℃的冷水仍然需要较低的蒸发温度才能得以实现，机组性能系数仍然不理想，空调能耗仍然较高；

其二，采取蒸发式冷风机，依靠风机让新风通过水帘填料和水进行充分热湿交换，利用水蒸发吸热的性质对新风进行冷却然后把新风送进室内，由于省去了制冷机组从而省去了制冷能耗。当所应用的地区越干燥，新风的干湿球温度差越大，新风的降温幅度就越大，因此这种冷风机在我国西北夏季炎热干燥的新疆地区有较好的应用。然而，我国南方广大地区特别是东部沿海地区，夏季室外空气高温高湿，新风干湿球温度差很小，使得这种冷风机冷却效果不理想、舒适度较低且必须采取大风量运行，进而导致较大的噪声和较强的吹风感，并使得风机能耗显著增加，同时由于没有对新风进行除湿处理导致室内空气湿度过高而进一步影响热湿环境舒适度，甚至往往由于新风焓值高于设计室内空气状态点的焓值而无法排除室内热负荷从而无法满足室内空气状态要求，使得其无法满足我国广大高温高湿地区的空调需求，而这些广大地区却恰恰是我国经济发达、人口稠密、夏季对空调使用的需求量最高的地区。

倘若能在广大高温高湿地区创造出和西北干燥地区相似的空气湿度条件，并在这种条件下通过水蒸发冷却制取接近空气湿球温度的冷水，然后通过表面式换热和直接接触式换热冷却新风，将会显著地降低空调能耗，实现高效的建筑节能。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种能大幅度提高机组性能系数、能适用于广大高温高湿地区、能对空气进行杀菌除尘处理以及能提高能源利用效率的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组。

本发明的另一目的在于提供一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：包括用于对新风除湿降温的第一除湿降温模块、用于对新风等湿降温的等湿降温模块、用于使新风和水进行充分热湿交换的蒸发冷却模块、溶液再生模块、热源换热器、溶液再生循环泵和冷源换热器；新风首先进入第一除湿降温模块，第一除湿降温模块中的浓溶液经冷源换热器被冷源冷却，对新风进行除湿降温，使得新风焓值、含湿量和相对湿度都降低，处理过新风后第一除湿降温模块中的浓溶液变为稀溶液；新风经过第一除湿降温模块后进入等湿降温模块，新风经等湿降温模块中的表面式换热器与经过蒸发冷却得到的冷水进行热交换，实现新风的等湿降温，新风焓值进一步降低，并为蒸发冷却获得温度较低的冷水和冷风提供条件；经过等湿降温的新风进入蒸发冷却模块，新风和蒸发冷却模块中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点送入室内；第一除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵的作用进入溶液再生模块，热源通过热源换热器对溶液再生模块中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第一除湿降温模块；蒸发冷却模块中经过蒸发冷却得到的冷水进入等湿降温模块中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块，完成循环。

为了能有更好的除湿降温效果，还包括第二除湿降温模块和第二水-溶液换热器；新风经过第一除湿降温模块后进入第二除湿降温模块，第二除湿降温模块中的浓溶液被蒸发冷却得到的冷水冷却，对新风进一步除湿降温；新风经过第二除湿降温模块后进入等湿降温模块；第二除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵的作用进入溶液再生模块，热源通过热源换热器对溶液再生模块中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第二除湿降温模块；第二除湿降温模块中的溶液经第二水-溶液换热器与经过蒸发冷却得到的冷水换热后回到第二除湿降温模块，蒸发冷却模块中经过蒸发冷却得到的冷水一部分进入等湿降温模块中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块，另一部分进入第二水-溶液换热器和第二除湿降温模块中的溶液换热后回到蒸发冷却模块。其中，第二除湿降温模块、等湿降温模块和蒸发冷却模块三者功能彼此支持，相辅相成：新风经过除湿降温和等湿降温处理后获得较低的温度和含湿量，为蒸发冷却获得温度较低的冷水和冷风提供条件，蒸发冷却得到温度较低的冷水又反过来冷却溶液和新风，增强除湿降温和等湿降温的效果，形成良性循环。

作为一种优选的结构，所述冷源为天然冷源，热源为太阳能或工业废热。

当采用机械制冷方式的时候，还包括压缩机和膨胀阀；所述冷源换热器为蒸发器，热源换热器为冷凝器，所述压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器组成热泵系统，蒸发器中的制冷工质蒸发从而吸收从第一除湿降温模块进入蒸发器的浓溶液的热量，而后制冷工质经压缩机压缩并进入冷凝器，把热量传递给从溶液再生模块进入冷凝器的稀溶液，提高稀溶液温度从而增大稀溶液的表面蒸汽压，为稀溶液的再生做好准备，然后制冷工质经过膨胀阀回到蒸发器，完成制冷循环。热泵系统中，蒸发器侧冷却溶液的同时冷凝器侧所获得的热量用于再生溶液，相当于把冷源和热源集中在同一个系统中，既省去了冷却水系统，又避免了冷凝热的浪费，提高了能源利用效率。

为了提高能源利用效率，还包括浓-稀溶液换热器；流进溶液再生模块的稀溶液及流出溶液再生模块的浓溶液均经过浓-稀溶液换热器，使得稀溶液被预热而浓溶液被预冷。

为了节省能源，还包括新风预处理模块、排风冷量回收模块和第一水-溶液换热器；新风首先进入新风预处理模块中，新风与新风预处理模块中的浓溶液进行充分热湿交换而被预冷预除湿，然后新风进入第一除湿降温模块，新风预处理模块中的浓溶液由于对新风进行了预处理而变为稀溶液，稀溶液由溶液再生循环泵送至溶液再生模块中进行再生，再生完成后，得到的浓溶液回流到新风预处理模块，新风预处理模块中的溶液通过第一水-溶液换热器被回收了排风冷量的水冷却，然后回到新风预处理模块；室内排风先进入排风冷量回收模块，排风与排风冷量回收模块中的水进行充分热湿交换，从而把排风中的冷量传递给水，排风冷量回收模块中的水获得冷量后通过第一水-溶液换热器与新风预处理模块中的溶液进行热交换，排风冷量回收模块中的水把冷量传递给溶液以实现溶液的冷却，冷却溶液后的水回到排风冷量回收模块。

为了更好地工作，还包括溶液再生模块循环泵、溶液再生模块喷淋装置、溶液再生模块换热填料、溶液再生模块补水阀、新风预处理模块循环泵、新风预处理模块喷淋装置、新风预处理模块换热填料、排风冷量回收模块循环泵、排风冷量回收模块喷淋装置、排风冷量回收模块换热填料、排风冷量回收模块补水阀、第一除湿降温模块循环泵、第一除湿降温模块喷淋装置、第一除湿降温模块换热填料、第二除湿降温模块循环泵、第二除湿降温模块喷淋装置、第二除湿降温模块换热填料、蒸发冷却模块循环泵、蒸发冷却模块喷淋装置、蒸发冷却模块换热填料和蒸发冷却模块补水阀；所述溶液再生模块中的稀溶液经溶液再生模块循环泵的作用，通过冷凝器后送至设置在溶液再生模块顶部的溶液再生模块喷淋装置进行喷淋，溶液再生模块换热填料设置在溶液再生模块内，在溶液再生模块换热填料中排风带走稀溶液中的水以实现溶液的再生，溶液再生模块上设置用于控制系统溶液浓度的溶液再生模块补水阀；新风预处理模块中的溶液经新风预处理模块循环泵的作用，通过第一水-溶液换热器后送至设置在新风预处理模块顶部的新风预处理模块喷淋装置进行喷淋，新风预处理模块换热填料设置在新风预处理模块内，在新风预处理模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；排风冷量回收模块中的水经排风冷量回收模块循环泵的作用，通过第一水-溶液换热器后送至设置在排风冷量回收模块顶部的排风冷量回收模块喷淋装置进行喷淋，排风冷量回收模块换热填料设置在排风冷量回收模块内，在排风冷量回收模块换热填料中排风与水进行充分热湿交换，排风冷量回收模块上设置用于补水的排风冷量回收模块补水阀；第一除湿降温模块中的溶液经第一除湿降温模块循环泵的作用，通过蒸发器后送至设置在第一除湿降温模块顶部的第一除湿降温模块喷淋装置进行喷淋，第一除湿降温模块换热填料设置在第一除湿降温模块内，在第一除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；第二除湿降温模块中的溶液经第二除湿降温模块循环泵的作用，通过第二水-溶液换热器后送至设置在第二除湿降温模块顶部的第二除湿降温模块喷淋装置进行喷淋，第二除湿降温模块换热填料设置在第二除湿降温模块内，在第二除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；蒸发冷却模块中的水经蒸发冷却模块循环泵的作用，一部分水进入等湿降温模块冷却新风，另一部分水进入第二水-溶液换热器冷却溶液，然后两部分水回到设置在蒸发冷却模块顶部的蒸发冷却模块喷淋装置进行喷淋，蒸发冷却模块换热填料设置在蒸发冷却模块内，在蒸发冷却模块换热填料中新风与水进行充分热湿交换，蒸发冷却模块上设置用于补水的蒸发冷却模块补水阀。

为了控制溶液和冷水流量，还包括第一溶液流量调节阀、第二溶液流量调节阀和冷水流量调节阀；第一溶液流量调节阀设置在溶液经溶液再生模块再生后回流到新风预处理模块的回路上，以控制回流到新风预处理模块的溶液比例；第二溶液流量调节阀设置在溶液经溶液再生模块再生后回流到第二除湿降温模块的回路上，以控制回流到第二除湿降温模块的溶液比例；冷水流量调节阀设置在蒸发冷却模块中的水进入第二水-溶液换热器的回路上，以控制进入第二水-溶液换热器的冷水比例。

一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法，包括以下步骤：

(1)在风机的作用下，室外新风进入新风预处理模块，新风被新风预处理模块中回收了排风冷量的浓溶液预冷预除湿；

(2)新风进入第一除湿降温模块，新风被第一除湿降温模块中经冷源冷却的浓溶液除湿降温；

(3)新风进入第二除湿降温模块，新风被第二除湿降温模块中经由蒸发冷却得到的冷水冷却的浓溶液除湿降温；

(4)新风进入等湿降温模块，新风通过等湿降温模块中的表面式换热器被由蒸发冷却得到的冷水等湿降温；

(5)新风进入蒸发冷却模块，新风与蒸发冷却模块中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点，送入室内；

(6)蒸发冷却模块中由蒸发冷却得到冷水，冷水一部分进入第二水-溶液换热器冷却第二除湿降温模块中的溶液，冷水另一部分进入等湿降温模块中的表面式换热器冷却新风，然后两部分经过换热后的水回到蒸发冷却模块，并与新风进行充分的热湿交换，实现蒸发冷却和水的循环；

(7)新风预处理模块、第一除湿降温模块和第二除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液进入溶液再生模块进行浓缩再生，再生后的浓溶液分别回流到新风预处理模块、第一除湿降温模块和第二除湿降温模块，浓溶液和稀溶液通道间设置换热器回收能量；

(8)在风机的作用下，室内排风进入排风冷量回收模块，排风和排风冷量回收模块中的水进行换热，排风把冷量传递给水；

(9)排风进入溶液再生模块，排风带走溶液再生模块中经热源加热的稀溶液中的水，实现溶液的浓缩再生，然后排风排到室外。

为了控制流量，在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块再生后回流到步骤(1)中的新风预处理模块的回路上设置第一溶液流量调节阀，以控制回流到新风预处理模块的溶液比例；在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块再生后回流到步骤(3)中的第二除湿降温模块的回路上设置第二溶液流量调节阀，以控制回流到第二除湿降温模块的溶液比例；在步骤(5)中的蒸发冷却模块中的水进入步骤(6)中的第二水-溶液换热器的回路上设置冷水流量调节阀，以控制进入第二水-溶液换热器进而冷却第二除湿降温模块中的溶液的冷水比例。

新风机组在冬季工况下运行时，制冷工质反向流动，实现热泵系统的反向运行，原蒸发器作为冷凝器对第一除湿降温模块中的溶液进行加热，被加热后的溶液在第一除湿降温模块中对新风进行加湿加热，被加湿加热后的新风经旁通风管绕过第二除湿降温模块、等湿降温模块和蒸发冷却模块，送入室内。

本发明相对于现有技术，具有如下优点及效果：

1、由于利用溶液对新风进行除湿，使得空气湿度下降，空气干湿球温度差拉大，相当于在广大高温高湿地区创造出和西北干燥地区相似的空气湿度条件，从而为蒸发冷却处理新风提供了非常有利的条件。

2、由于除湿降温、等湿降温和蒸发冷却三者功能彼此支持、相辅相成，形成良性循环，系统可获得温度较低的冷水和冷风，因而可以采用高温冷源(20℃以上)驱动，大幅度提高了蒸发温度，从而大幅度提高了机组的性能系数。

3、由于溶液除湿带有高温冷源驱动的内冷系统，使得新风焓值得以有效降低，避免了传统蒸发冷却无法排除室内热负荷的问题以及送风量过大的问题，从而避免了过大的噪声和吹风感、提高了室内热湿环境舒适度，并大幅度降低了风机能耗。

4、由于机组性能系数显著提高，空调系统可以采取全新风的运行模式，显著提高室内空气品质，并且由于溶液能够对空气进行杀菌除尘处理，进一步保障了人体健康。

5、热泵系统中，蒸发器侧冷却溶液的同时冷凝器侧所获得的热量用于再生溶液，相当于把冷源和热源集中在同一个系统中，既省去了冷却水系统，又避免了冷凝热的浪费，提高了能源利用效率。

6、由于采取了能量回收系统，进一步提高了能源利用效率。

7、在天然冷源可得，并且太阳能、工业废热等廉价热源可被利用的条件下，可以省去热泵系统，从而在保证室内环境舒适度的前提下彻底省去制冷能耗和再生能耗。

附图说明

图1为本发明除湿和蒸发冷却相结合的新风机组采用天然冷源和太阳能作为热源时的单级使用结构示意图；

图2为本发明除湿和蒸发冷却相结合的新风机组采用机械制冷系统时的单级使用整体结构示意图；

图3为本发明除湿和蒸发冷却相结合的新风机组采用机械制冷系统时的双级使用整体结构示意图。

图中标号与名称如下：

1	第一除湿降温模块	2	等湿降温模块
				3	蒸发冷却模块	4	溶液再生模块
5	热源换热器	6	溶液再生循环泵
				7	冷源换热器	8	第二除湿降温模块
9	第二水-溶液换热器	10	压缩机
				11	膨胀阀	12	浓-稀溶液换热器
13	新风预处理模块	14	排风冷量回收模块
				15	第一水-溶液换热器	16	溶液再生模块循环泵
17	溶液再生模块喷淋装置	18	溶液再生模块补水阀
				19	新风预处理模块循环泵	20	新风预处理模块喷淋装置
21	排风冷量回收模块循环泵	22	排风冷量回收模块喷淋装置
				23	排风冷量回收模块补水阀	24	第一除湿降温模块循环泵
25	第一除湿降温模块喷淋装置	26	第二除湿降温模块循环泵
				27	第二除湿降温模块喷淋装置	28	蒸发冷却模块循环泵
29	蒸发冷却模块喷淋装置	30	蒸发冷却模块补水阀
				31	第一溶液流量调节阀	32	第二溶液流量调节阀

33

冷水流量调节阀

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，包括用于对新风除湿降温的第一除湿降温模块1、用于对新风等湿降温的等湿降温模块2、用于使新风和水进行充分热湿交换的蒸发冷却模块3、溶液再生模块4、热源换热器5、溶液再生循环泵6和冷源换热器7；新风首先进入第一除湿降温模块1，第一除湿降温模块1中的浓溶液经冷源换热器7被冷源冷却，对新风进行除湿降温，使得新风焓值、含湿量和相对湿度都降低，处理过新风后第一除湿降温模块1中的浓溶液变为稀溶液；新风经过第一除湿降温模块1后进入等湿降温模块2，新风经等湿降温模块2中的表面式换热器与经过蒸发冷却得到的冷水进行热交换，实现新风的等湿降温，新风焓值进一步降低，并为蒸发冷却获得温度较低的冷水和冷风提供条件；经过等湿降温的新风进入蒸发冷却模块3，新风和蒸发冷却模块3中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点送入室内；第一除湿降温模块1中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵6的作用进入溶液再生模块4，热源通过热源换热器5对溶液再生模块4中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块4中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第一除湿降温模块1；蒸发冷却模块3中经过蒸发冷却得到的冷水进入等湿降温模块2中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块3，完成循环。

本实施例中的冷源为天然冷源，热源为太阳能集热器，天然冷源可以是自来水、地下水、江河湖水和海水等，冷水经进水管进入冷源换热器7冷却溶液，然后经出水管排出，热源采用太阳能集热器制备热水，热水经进水管进入热源换热器5加热溶液，然后经出水管回到太阳能集热器，实现循环。

为了提高能源利用效率，还包括浓-稀溶液换热器12；流进溶液再生模块4的稀溶液及流出溶液再生模块4的浓溶液均经过浓-稀溶液换热器12，使得稀溶液被预热而浓溶液被预冷。

为了更好地工作，还包括溶液再生模块循环泵16、溶液再生模块喷淋装置17、溶液再生模块换热填料、溶液再生模块补水阀18、第一除湿降温模块循环泵24、第一除湿降温模块喷淋装置25、第一除湿降温模块换热填料、蒸发冷却模块循环泵28、蒸发冷却模块喷淋装置29、蒸发冷却模块换热填料和蒸发冷却模块补水阀30；所述溶液再生模块4中的稀溶液经溶液再生模块循环泵16的作用，通过热源换热器5后送至设置在溶液再生模块4顶部的溶液再生模块喷淋装置17进行喷淋，溶液再生模块换热填料设置在溶液再生模块4内，在溶液再生模块换热填料中排风带走稀溶液中的水以实现溶液的再生，溶液再生模块4上设置用于控制系统溶液浓度的溶液再生模块补水阀18，第一除湿降温模块1中的溶液经第一除湿降温模块循环泵24的作用，通过冷源换热器7后送至设置在第一除湿降温模块1顶部的第一除湿降温模块喷淋装置25进行喷淋，第一除湿降温模块换热填料设置在第一除湿降温模块1内，在第一除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换，蒸发冷却模块3中的水经蒸发冷却模块循环泵28的作用，全部进入等湿降温模块2冷却新风，然后水回到设置在蒸发冷却模块3顶部的蒸发冷却模块喷淋装置29进行喷淋，蒸发冷却模块换热填料设置在蒸发冷却模块3内，在蒸发冷却模块换热填料中新风与水进行充分热湿交换，蒸发冷却模块3上设置用于补水的蒸发冷却模块补水阀30。

本实施例中采用天然冷源和太阳能作为冷热源，不需要机械制冷就能达到新风除湿降温和溶液再生的效果，大幅度节省了能源。

实施例2：

如图2所示，一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，包括用于对新风除湿降温的第一除湿降温模块1、用于对新风等湿降温的等湿降温模块2、用于使新风和水进行充分热湿交换的蒸发冷却模块3、溶液再生模块4、热源换热器5、溶液再生循环泵6和冷源换热器7；新风首先进入第一除湿降温模块1，第一除湿降温模块1中的浓溶液经冷源换热器7被冷源冷却，对新风进行除湿降温，使得新风焓值、含湿量和相对湿度都降低，处理过新风后第一除湿降温模块1中的浓溶液变为稀溶液；新风经过第一除湿降温模块1后进入等湿降温模块2，新风经等湿降温模块2中的表面式换热器与经过蒸发冷却得到的冷水进行热交换，实现新风的等湿降温，新风焓值进一步降低，并为蒸发冷却获得温度较低的冷水和冷风提供条件；经过等湿降温的新风进入蒸发冷却模块3，新风和蒸发冷却模块3中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点送入室内；第一除湿降温模块1中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵6的作用进入溶液再生模块4，热源通过热源换热器5对溶液再生模块4中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块4中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第一除湿降温模块1；蒸发冷却模块3中经过蒸发冷却得到的冷水进入等湿降温模块2中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块3，完成循环。

为了能有更好的除湿降温效果，还包括第二除湿降温模块8和第二水-溶液换热器9；新风经过第一除湿降温模块1后进入第二除湿降温模块8，第二除湿降温模块8中的浓溶液被蒸发冷却得到的冷水冷却，对新风进一步除湿降温；新风经过第二除湿降温模块8后进入等湿降温模块2；第二除湿降温模块8中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵6的作用进入溶液再生模块4，热源通过热源换热器5对溶液再生模块4中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块4中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第二除湿降温模块8；第二除湿降温模块8中的溶液经第二水-溶液换热器9与经过蒸发冷却得到的冷水换热后回到第二除湿降温模块8，蒸发冷却模块3中经过蒸发冷却得到的冷水一部分进入等湿降温模块2中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块3，另一部分进入第二水-溶液换热器9和第二除湿降温模块8中的溶液换热后回到蒸发冷却模块3。其中，第二除湿降温模块8、等湿降温模块2和蒸发冷却模块3三者功能彼此支持，相辅相成：新风经过除湿降温和等湿降温处理后获得较低的温度和含湿量，为蒸发冷却获得温度较低的冷水和冷风提供条件，蒸发冷却得到温度较低的冷水又反过来冷却溶液和新风，增强除湿降温和等湿降温的效果，形成良性循环。

本实施例采用机械制冷方式，还包括压缩机10和膨胀阀11；所述冷源换热器7为蒸发器，热源换热器5为冷凝器，所述压缩机10、膨胀阀11、蒸发器和冷凝器组成热泵系统，蒸发器中的制冷工质蒸发从而吸收从第一除湿降温模块1进入蒸发器的浓溶液的热量，而后制冷工质经压缩机10压缩并进入冷凝器，把热量传递给从溶液再生模块4进入冷凝器的稀溶液，提高稀溶液温度从而增大稀溶液的表面蒸汽压，为稀溶液的再生做好准备，然后制冷工质经过膨胀阀11回到蒸发器，完成制冷循环。热泵系统中，蒸发器侧冷却溶液的同时冷凝器侧所获得的热量用于再生溶液，相当于把冷源和热源集中在同一个系统中，既省去了冷却水系统，又避免了冷凝热的浪费，提高了能源利用效率。

为了提高能源利用效率，还包括浓-稀溶液换热器12；流进溶液再生模块4的稀溶液及流出溶液再生模块4的浓溶液均经过浓-稀溶液换热器12，使得稀溶液被预热而浓溶液被预冷。

为了节省能源，还包括新风预处理模块13、排风冷量回收模块14和第一水-溶液换热器15；新风首先进入新风预处理模块13中，新风与新风预处理模块13中的浓溶液进行充分热湿交换而被预冷预除湿，然后新风进入第一除湿降温模块1，新风预处理模块13中的浓溶液由于对新风进行了预处理而变为稀溶液，稀溶液由溶液再生循环泵6送至溶液再生模块4中进行再生，再生完成后，得到的浓溶液回流到新风预处理模块13，新风预处理模块13中的溶液通过第一水-溶液换热器15被回收了排风冷量的水冷却，然后回到新风预处理模块13；室内排风先进入排风冷量回收模块14，排风与排风冷量回收模块14中的水进行充分热湿交换，从而把排风中的冷量传递给水，排风冷量回收模块14中的水获得冷量后通过第一水-溶液换热器15与新风预处理模块13中的溶液进行热交换，排风冷量回收模块14中的水把冷量传递给溶液以实现溶液的冷却，冷却溶液后的水回到排风冷量回收模块14。

为了更好地工作，还包括溶液再生模块循环泵16、溶液再生模块喷淋装置17、溶液再生模块换热填料、溶液再生模块补水阀18、新风预处理模块循环泵19、新风预处理模块喷淋装置20、新风预处理模块换热填料、排风冷量回收模块循环泵21、排风冷量回收模块喷淋装置22、排风冷量回收模块换热填料、排风冷量回收模块补水阀23、第一除湿降温模块循环泵24、第一除湿降温模块喷淋装置25、第一除湿降温模块换热填料、第二除湿降温模块循环泵26、第二除湿降温模块喷淋装置27、第二除湿降温模块换热填料、蒸发冷却模块循环泵28、蒸发冷却模块喷淋装置29、蒸发冷却模块换热填料和蒸发冷却模块补水阀30；所述溶液再生模块4中的稀溶液经溶液再生模块循环泵16的作用，通过热源换热器5后送至设置在溶液再生模块4顶部的溶液再生模块喷淋装置17进行喷淋，溶液再生模块换热填料设置在溶液再生模块内，在溶液再生模块换热填料中排风带走稀溶液中的水以实现溶液的再生，溶液再生模块4上设置用于控制系统溶液浓度的溶液再生模块补水阀18；新风预处理模块13中的溶液经新风预处理模块循环泵19的作用，通过第一水-溶液换热器15后送至设置在新风预处理模块13顶部的新风预处理模块喷淋装置20进行喷淋，新风预处理模块换热填料设置在新风预处理模块13内，在新风预处理模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；排风冷量回收模块14中的水经排风冷量回收模块循环泵21的作用，通过第一水-溶液换热器15后送至设置在排风冷量回收模块14顶部的排风冷量回收模块喷淋装置22进行喷淋，排风冷量回收模块换热填料设置在排风冷量回收模块14内，在排风冷量回收模块换热填料中排风与水进行充分热湿交换，排风冷量回收模块14上设置用于补水的排风冷量回收模块补水阀23；第一除湿降温模块1中的溶液经第一除湿降温模块循环泵24的作用，通过蒸发器后送至设置在第一除湿降温模块1顶部的第一除湿降温模块喷淋装置25进行喷淋，第一除湿降温模块换热填料设置在第一除湿降温模块1内，在第一除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；第二除湿降温模块8中的溶液经第二除湿降温模块循环泵26的作用，通过第二水-溶液换热器9后送至设置在第二除湿降温模块8顶部的第二除湿降温模块喷淋装置27进行喷淋，第二除湿降温模块换热填料设置在第二除湿降温模块内，在第二除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；蒸发冷却模块3中的水经蒸发冷却模块循环泵28的作用，一部分水进入等湿降温模块2冷却新风，另一部分水进入第二水-溶液换热器9冷却溶液，然后两部分水回到设置在蒸发冷却模块3顶部的蒸发冷却模块喷淋装置29进行喷淋，蒸发冷却模块换热填料设置在蒸发冷却模块3内，在蒸发冷却模块换热填料中新风与水进行充分热湿交换，蒸发冷却模块3上设置用于补水的蒸发冷却模块补水阀30。

为了控制溶液和冷水流量，还包括第一溶液流量调节阀31、第二溶液流量调节阀32和冷水流量调节阀33；第一溶液流量调节阀31设置在溶液经溶液再生模块4再生后回流到新风预处理模块13的回路上，以控制回流到新风预处理模块13的溶液比例；第二溶液流量调节阀32设置在溶液经溶液再生模块4再生后回流到第二除湿降温模块8的回路上，以控制回流到第二除湿降温模块8的溶液比例；冷水流量调节阀33设置在蒸发冷却模块3中的水进入第二水-溶液换热器9的回路上，以控制进入第二水-溶液换热器9的冷水比例。

一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法，包括以下步骤：

(1)在风机的作用下，室外新风进入新风预处理模块13，新风被新风预处理模块13中回收了排风冷量的浓溶液预冷预除湿；

(2)新风进入第一除湿降温模块1，新风被第一除湿降温模块1中经冷源冷却的浓溶液除湿降温；

(3)新风进入第二除湿降温模块8，新风被第二除湿降温模块8中经由蒸发冷却得到的冷水冷却的浓溶液除湿降温；

(4)新风进入等湿降温模块2，新风通过等湿降温模块2中的表面式换热器被由蒸发冷却得到的冷水等湿降温；

(5)新风进入蒸发冷却模块3，新风与蒸发冷却模块3中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点，送入室内；

(6)蒸发冷却模块3中由蒸发冷却得到冷水，冷水一部分进入第二水-溶液换热器9冷却第二除湿降温模块8中的溶液，冷水另一部分进入等湿降温模块2中的表面式换热器冷却新风，然后两部分经过换热后的水回到蒸发冷却模块3，并与新风进行充分的热湿交换，实现蒸发冷却和水的循环；

(7)新风预处理模块13、第一除湿降温模块1和第二除湿降温模块8中处理过新风后的稀溶液进入溶液再生模块4进行浓缩再生，再生后的浓溶液分别回流到新风预处理模块13、第一除湿降温模块1和第二除湿降温模块8，浓溶液和稀溶液通道间设置换热器回收能量；

(8)在风机的作用下，室内排风进入排风冷量回收模块14，排风和排风冷量回收模块14中的水进行换热，排风把冷量传递给水；

(9)排风进入溶液再生模块4，排风带走溶液再生模块4中经热源加热的稀溶液中的水，实现溶液的浓缩再生，然后排风排到室外。

为了控制流量，在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块4再生后回流到步骤(1)中的新风预处理模块13的回路上设置第一溶液流量调节阀31，以控制回流到新风预处理模块13的溶液比例；在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块4再生后回流到步骤(3)中的第二除湿降温模块8的回路上设置第二溶液流量调节阀32，以控制回流到第二除湿降温模块8的溶液比例；在步骤(5)中的蒸发冷却模块3中的水进入步骤(6)中的第二水-溶液换热器9的回路上设置冷水流量调节阀33，以控制进入第二水-溶液换热器进而冷却第二除湿降温模块中的溶液的冷水比例。

本实施例中采用热泵循环的机械制冷方式，具有普遍性和广泛的适用性。热泵系统中，蒸发器侧冷却溶液的同时冷凝器侧所获得的热量用于再生溶液，相当于把冷源和热源集中在同一个系统中，既省去了冷却水系统，又避免了冷凝热的浪费，提高了能源利用效率，并由于采用了机械制冷方式，使得对空气温度和湿度的控制更为精确。

新风机组在冬季工况下运行时，制冷工质反向流动，实现热泵系统的反向运行，原蒸发器作为冷凝器对第一除湿降温模块1中的溶液进行加热，被加热后的溶液在第一除湿降温模块1中对新风进行加湿加热，被加湿加热后的新风经旁通风管绕过第二除湿降温模块8、等湿降温模块2和蒸发冷却模块3，送入室内。

本实施例中除了冷源和热源不同于实施例1而不能改变，其他的结构同样适合实施例1中的技术方案。

实施例3：

如图3所示，本实施例和实施例2的不同之处在于，本实施例采用双级设置，通过调节各级热泵系统的冷量可以调节各级溶液的温度，通过各级溶液再生模块补水阀18控制各级溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，降低过程的不可逆损失，提高机组性能系数。

实际设备采用哪一种模式取决于具体的自然条件和设计条件，并根据不同的模式计算设备的设计尺寸。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其他等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：包括用于对新风除湿降温的第一除湿降温模块、用于对新风等湿降温的等湿降温模块、用于使新风和水进行充分热湿交换的蒸发冷却模块、溶液再生模块、热源换热器、溶液再生循环泵和冷源换热器；新风首先进入第一除湿降温模块，第一除湿降温模块中的浓溶液经冷源换热器被冷源冷却，对新风进行除湿降温，处理过新风后第一除湿降温模块中的浓溶液变为稀溶液；新风经过第一除湿降温模块后进入等湿降温模块，新风经等湿降温模块中的表面式换热器与经过蒸发冷却得到的冷水进行热交换，实现新风的等湿降温；经过等湿降温的新风进入蒸发冷却模块，新风和蒸发冷却模块中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点送入室内；第一除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵的作用进入溶液再生模块，热源通过热源换热器对溶液再生模块中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第一除湿降温模块；蒸发冷却模块中经过蒸发冷却得到的冷水进入等湿降温模块中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块，完成循环。

2.根据权利要求1所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括第二除湿降温模块和第二水-溶液换热器；新风经过第一除湿降温模块后进入第二除湿降温模块，第二除湿降温模块中的浓溶液被蒸发冷却得到的冷水冷却，对新风进一步除湿降温；新风经过第二除湿降温模块后进入等湿降温模块；第二除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液经溶液再生循环泵的作用进入溶液再生模块，热源通过热源换热器对溶液再生模块中的稀溶液进行加热以增大稀溶液的表面蒸汽压，室内排风进入溶液再生模块中，带走被加热后的稀溶液中的水，实现溶液的再生，再生后的浓溶液回流到第二除湿降温模块；第二除湿降温模块中的溶液经第二水-溶液换热器与经过蒸发冷却得到的冷水换热后回到第二除湿降温模块，蒸发冷却模块中经过蒸发冷却得到的冷水一部分进入等湿降温模块中的表面式换热器，对新风进行等湿降温处理后回到蒸发冷却模块，另一部分进入第二水-溶液换热器和第二除湿降温模块中的溶液换热后回到蒸发冷却模块。

3.根据权利要求1或2所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：所述冷源为天然冷源，热源为太阳能或工业废热。

4.根据权利要求1或2所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括压缩机和膨胀阀；所述冷源换热器为蒸发器，热源换热器为冷凝器，所述压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器组成热泵系统，蒸发器中的制冷工质蒸发从而吸收从第一除湿降温模块进入蒸发器的浓溶液的热量，而后制冷工质经压缩机压缩并进入冷凝器，把热量传递给从溶液再生模块进入冷凝器的稀溶液，提高稀溶液温度从而增大稀溶液的表面蒸汽压，为稀溶液的再生做好准备，然后制冷工质经过膨胀阀回到蒸发器，完成制冷循环。

5.根据权利要求4所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括浓-稀溶液换热器；流进溶液再生模块的稀溶液及流出溶液再生模块的浓溶液均经过浓-稀溶液换热器，使得稀溶液被预热而浓溶液被预冷。

6.根据权利要求5所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括新风预处理模块、排风冷量回收模块和第一水-溶液换热器；新风首先进入新风预处理模块中，新风与新风预处理模块中的浓溶液进行充分热湿交换而被预冷预除湿，然后新风进入第一除湿降温模块，新风预处理模块中的浓溶液由于对新风进行了预处理而变为稀溶液，稀溶液由溶液再生循环泵送至溶液再生模块中进行再生，再生完成后，得到的浓溶液回流到新风预处理模块，新风预处理模块中的溶液通过第一水-溶液换热器被回收了排风冷量的水冷却，然后回到新风预处理模块；室内排风先进入排风冷量回收模块，排风与排风冷量回收模块中的水进行充分热湿交换，从而把排风中的冷量传递给水，排风冷量回收模块中的水获得冷量后通过第一水-溶液换热器与新风预处理模块中的溶液进行热交换，排风冷量回收模块中的水把冷量传递给溶液以实现溶液的冷却，冷却溶液后的水回到排风冷量回收模块。

7.根据权利要求6所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括溶液再生模块循环泵、溶液再生模块喷淋装置、溶液再生模块换热填料、溶液再生模块补水阀、新风预处理模块循环泵、新风预处理模块喷淋装置、新风预处理模块换热填料、排风冷量回收模块循环泵、排风冷量回收模块喷淋装置、排风冷量回收模块换热填料、排风冷量回收模块补水阀、第一除湿降温模块循环泵、第一除湿降温模块喷淋装置、第一除湿降温模块换热填料、第二除湿降温模块循环泵、第二除湿降温模块喷淋装置、第二除湿降温模块换热填料、蒸发冷却模块循环泵、蒸发冷却模块喷淋装置、蒸发冷却模块换热填料和蒸发冷却模块补水阀；所述溶液再生模块中的稀溶液经溶液再生模块循环泵的作用，通过冷凝器后送至设置在溶液再生模块顶部的溶液再生模块喷淋装置进行喷淋，溶液再生模块换热填料设置在溶液再生模块内，在溶液再生模块换热填料中排风带走稀溶液中的水以实现溶液的再生，溶液再生模块上设置用于控制系统溶液浓度的溶液再生模块补水阀；新风预处理模块中的溶液经新风预处理模块循环泵的作用，通过第一水-溶液换热器后送至设置在新风预处理模块顶部的新风预处理模块喷淋装置进行喷淋，新风预处理模块换热填料设置在新风预处理模块内，在新风预处理模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；排风冷量回收模块中的水经排风冷量回收模块循环泵的作用，通过第一水-溶液换热器后送至设置在排风冷量回收模块顶部的排风冷量回收模块喷淋装置进行喷淋，排风冷量回收模块换热填料设置在排风冷量回收模块内，在排风冷量回收模块换热填料中排风与水进行充分热湿交换，排风冷量回收模块上设置用于补水的排风冷量回收模块补水阀；第一除湿降温模块中的溶液经第一除湿降温模块循环泵的作用，通过蒸发器后送至设置在第一除湿降温模块顶部的第一除湿降温模块喷淋装置进行喷淋，第一除湿降温模块换热填料设置在第一除湿降温模块内，在第一除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；第二除湿降温模块中的溶液经第二除湿降温模块循环泵的作用，通过第二水-溶液换热器后送至设置在第二除湿降温模块顶部的第二除湿降温模块喷淋装置进行喷淋，第二除湿降温模块换热填料设置在第二除湿降温模块内，在第二除湿降温模块换热填料中新风与溶液进行充分热湿交换；蒸发冷却模块中的水经蒸发冷却模块循环泵的作用，一部分水进入等湿降温模块冷却新风，另一部分水进入第二水-溶液换热器冷却溶液，然后两部分水回到设置在蒸发冷却模块顶部的蒸发冷却模块喷淋装置进行喷淋，蒸发冷却模块换热填料设置在蒸发冷却模块内，在蒸发冷却模块换热填料中新风与水进行充分热湿交换，蒸发冷却模块上设置用于补水的蒸发冷却模块补水阀。

8.根据权利要求7所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组，其特征在于：还包括第一溶液流量调节阀、第二溶液流量调节阀和冷水流量调节阀；第一溶液流量调节阀设置在溶液经溶液再生模块再生后回流到新风预处理模块的回路上，以控制回流到新风预处理模块的溶液比例；第二溶液流量调节阀设置在溶液经溶液再生模块再生后回流到第二除湿降温模块的回路上，以控制回流到第二除湿降温模块的溶液比例；冷水流量调节阀设置在蒸发冷却模块中的水进入第二水-溶液换热器的回路上，以控制进入第二水-溶液换热器的冷水比例。

9.一种除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在风机的作用下，室外新风进入新风预处理模块，新风被新风预处理模块中回收了排风冷量的浓溶液预冷预除湿；

(2)新风进入第一除湿降温模块，新风被第一除湿降温模块中经冷源冷却的浓溶液除湿降温；

(3)新风进入第二除湿降温模块，新风被第二除湿降温模块中经由蒸发冷却得到的冷水冷却的浓溶液除湿降温；

(4)新风进入等湿降温模块，新风通过等湿降温模块中的表面式换热器被由蒸发冷却得到的冷水等湿降温；

(5)新风进入蒸发冷却模块，新风与蒸发冷却模块中的水进行充分的热湿交换，到达送风状态点，送入室内；

(6)蒸发冷却模块中由蒸发冷却得到冷水，冷水一部分进入第二水-溶液换热器冷却第二除湿降温模块中的溶液，冷水另一部分进入等湿降温模块中的表面式换热器冷却新风，然后两部分经过换热后的水回到蒸发冷却模块，并与新风进行充分的热湿交换，实现蒸发冷却和水的循环；

(7)新风预处理模块、第一除湿降温模块和第二除湿降温模块中处理过新风后的稀溶液进入溶液再生模块进行浓缩再生，再生后的浓溶液分别回流到新风预处理模块、第一除湿降温模块和第二除湿降温模块，浓溶液和稀溶液通道间设置换热器回收能量；

(8)在风机的作用下，室内排风进入排风冷量回收模块，排风和排风冷量回收模块中的水进行换热，排风把冷量传递给水；

(9)排风进入溶液再生模块，排风带走溶液再生模块中经热源加热的稀溶液中的水，实现溶液的浓缩再生，然后排风排到室外。

10.根据权利要求9所述的除湿和蒸发冷却相结合的新风机组的空气处理方法，其特征在于：在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块再生后回流到步骤(1)中的新风预处理模块的回路上设置第一溶液流量调节阀，以控制回流到新风预处理模块的溶液比例；在溶液经步骤(7)中的溶液再生模块再生后回流到步骤(3)中的第二除湿降温模块的回路上设置第二溶液流量调节阀，以控制回流到第二除湿降温模块的溶液比例；在步骤(5)中的蒸发冷却模块中的水进入步骤(6)中的第二水-溶液换热器的回路上设置冷水流量调节阀，以控制进入第二水-溶液换热器进而冷却第二除湿降温模块中的溶液的冷水比例。

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