CN102705921A - 一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组 - Google Patents

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Abstract

一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,属能源利用技术和空气调节领域。由空气-空气热回收装置、排风部分、新风处理部分和空气处理部分组成。新风处理部分有除湿转轮、热泵系统和新风加湿器组成;空气处理部分由冷热水盘管及回风加湿器组成。热泵系统包括压缩机、冷凝器、四通换向阀、蒸发器和节流部件。利用空气-空气热回收装置对新排风进行初步全热回收;利用热泵系统冷凝热量对除湿转轮进行再生,通过排风机带走除湿转轮吸附的水分;利用热泵系统的蒸发器的低露点温度对新风进行预冷除湿后再通过除湿转轮对新风进一步吸附式除湿,以达到室内空气所需的含湿量后与室内回风混合,通过冷水盘管降温后送入室内;对于干燥空气,则利用新风加湿器与回风加湿器对干燥空气进行二级加湿;热泵系统为除湿系统及除湿转轮提供所需的冷量和再生热量。

Description

一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组
技术领域
本发明涉及一种空气处理机组,特别是一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组。
背景技术
我国民用建筑空调系统大都采用新回风混合模式,由于大部分空气在室内循环,使得污染物不能很快的排到室外,危害人类健康。加大新风量(或采用全新风的运行方式),可以将室内的有害物质稀释并排出室外,明显提高室内空气品质。但另一方面,新风量的增加使得新风处理能耗大大增加,新风负荷约占空调总负荷的30%-40%。另外对新风的处理方式目前多采用冷冻水或直接蒸发的除湿方式,这种空调方式存在以下几个方面的弊端:一、风冷式制冷机的冷凝温度较高,能效比低;二、为了提供较低的冷冻水温度,需要较低的蒸发温度, 使冷水机的效率也随之降低;三、难以适应热湿比的变化。只通过蒸发方式对空气进行冷却和除湿,其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化,而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制,通过仅满足室内温度的要求来妥协,造成室内相对湿度过高或过低的现象;四、因出风温度过低导致冷凝水的存在,盘管的表面形成了滋生各种霉菌的温床,恶化了室内空气品质, 引发多种病态建筑综合症。
此热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其基本功能为:机组的新风与回风混合后经过空气处理,送入室内;新风处理部分则是由新风与排风先经过空气-空气热回收装置进行初步全热回收,然后通过热泵系统的蒸发器对新风进行预冷除湿处理新风的潜热及部分显热,再通过除湿转轮对新风进一步吸附式除湿来处理新风的潜热,接近等温的吸湿过程,因而不存在新风处理部分温度过低而结露的危险;同时利用热泵系统的冷凝热量对除湿转轮进行再生,通过排风机带走除湿转轮吸附的水分。新风处理部分还同时承担去除室内CO2、异味,以保证室内空气质量的任务。
在中央空调系统中,需要新风处理机组提供干燥的室外新风,以满足排湿、排CO2、排味和提供新鲜空气的需求。传统的转轮除湿方式,是以蒸汽、高温热水及电热为再生能源,热能利用效率低,其实质是除湿与再生这两个过程都是等焓过程而非等温过程,造成很大的不可逆损失。把再生能源改用热泵系统则解决了这个问题,从而实现接近等温的吸湿过程,从而大大提高了机组的能效比。
本发明以室内低湿排风作为再生风,利用除湿转轮的除湿与再生功能同时利用热泵冷凝热作为再生热量,使低品味热源得以利用,由于热泵可获得比驱动能源多的热量,有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况;同时,空气处理部分的盘管接近干盘管,无冷凝水,杜绝了盘管的表面形成了滋生各种霉菌的温床,优化了室内空气品质。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、能耗低的热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,由空气-空气热回收装置、排风部分、新风处理部分和空气处理部分组成。新风处理部分有除湿转轮、热泵系统和新风加湿器组成;空气处理部分由冷热水盘管及回风加湿器组成。图中实线表示制冷工质流动管道。系统的排风处理通道由下层进入空气-空气热回收装置进行初步全热回收后到达上层通道,依次通过热泵系统的冷凝器及除湿转轮的再生部分后排出室外;新风处理通道由上层进入空气-空气热回收装置进行初步全热回收后到达下层通道,通过热泵系统的蒸发器、除湿转轮的吸湿部分后与回风混合,再经过空气处理部分的冷水盘管及回风加湿器(仅加湿时使用)进入室内。
所述的热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述空气-空气热回收装置为有着多种型式和材质(如:1.菱形或六边形特殊纸芯全热回收式,2. 菱形或六边形铝芯显热回收式,3.全热交换转轮式,4.热棒式)的一种热回收装置。
所述除湿转轮分为吸湿部分及再生部分,新风通过空气-空气热回收装置后分别通过热泵系统的蒸发器、除湿转轮的吸湿部分及新风加湿器,新风加湿器为湿膜式,但也可为其他型式;排风通过空气-空气热回收装置后分别通过热泵系统的冷凝器及除湿转轮的再生部分。
所述热泵系统中四通换向阀的c接口与冷凝器的一端连接,a接口与压缩机的排气口连接,b接口与压缩机的吸气口连接,d接口与蒸发器的一端连接,冷凝器的另一端通过节流部件与蒸发器的另一端连接。
所述新风处理部分通过空气-空气热回收装置与新风入口处连接;排风部分通过空气-空气热回收装置与室内排风口处连接,回收室内排风的能量,进一步提高热回收效率;
所述空气处理部分的冷热水盘管在新回风混合处,回风加湿器在送风风机与冷热水盘管之间,回风加湿器有多种型式(如电热式,电极式,蒸汽,湿膜式,红外线等),对干燥新风进一步加湿。
当室外空气为高温潮湿空气时,开启压缩机,室外新风依次经过空气-空气热回收装置及蒸发器,新风经全热回收及被蒸发器预冷除湿,再经过除湿转轮除湿后与室内回风混合,通过冷水盘管降温后送入室内。空气-空气热回收装置的目的是新排风进行初步全热回收,回收排风部分冷量;蒸发器的目的是通过冷媒蒸发的低露点温度,除去高温潮湿的室外新风中的潜热及部分显热。除湿转轮的目的是以吸附式除湿的方式,进一步除去新风中的潜热,达到室内空气所需控制的含湿量;冷水盘管的目的是调节室内空气的显热。室内低温低湿排风依次经过空气-空气热回收装置及冷凝器,利用冷凝热作为再生热量,对除湿转轮进行再生,把除湿转轮吸收的水分排出室外,低温排风同时对热泵系统起着降低耗电量提高能效比的作用。
当室外空气温湿度适合时,关闭压缩机,新风经过空气-空气热回收装置与室内回风混合,通过冷水盘管调节室内空气的显热。
当室外空气为低温干燥空气时,开启压缩机,四通换向阀的a、d接口连通,b、c接口连通,通过四通阀换向实现蒸发器和冷凝器的相互转换,同时除湿转轮的除湿部分与再生部分也相互转换。室外干燥、低温的新风依次经过空气-空气热回收装置、冷凝器、除湿转轮的再生部分及新风加湿器,新风被加热加湿后与室内回风混合,通过热水盘管加热及回风加湿器加湿后送入室内。冷凝器的排热量用于加热新风。室内高温高湿空气通过空气-空气热回收装置、蒸发器及转轮除湿部分,降温除湿后被排出室外,蒸发器的蒸发温度如低于室内排风的露点温度,凝结水则供给新风加湿器使用,通过蒸发器的空气降温的同时相对湿度也接近饱和,有利于提高除湿转轮吸湿部分的吸湿能力,供给新风侧除湿转轮的再生部分释放水分;新风利用热泵系统及除湿转轮回收了室内排风的显热及潜热。  
当室外空气温湿度适合时,关闭压缩机,新风经过空气-空气热回收装置与室内回风混合,通过热水盘管及回风加湿器调节室内空气的温湿度。
本发明采用全热回收技术,热泵技术及除湿转轮相结合回收排风能量,处理空调所需的潜热及部分显热,与室内回风混合后利用冷水盘管处理空调所需的显热,特别适合于温湿度独立处理的空调系统;通过在新风或混风后部分附加过滤及杀菌装置可以除去空气中夹带的灰尘和细菌,起到净化空气的作用,改善了室内空气品质;系统回收室内排风的能量,减小了新风处理能耗;利用热泵产生的冷凝热作为再生热量,使低品味热源得以利用,由于热泵可获得比驱动能源多的热量,有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况。
附图说明
图1为本发明一实施例工作原理示意图—夏季系统运行图。
图2为本发明另一实施例工作原理示意图—冬季系统运行图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1,本热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组由空气-空气热回收装置、排风部分、新风处理部分和空气处理部分组成。
新风处理部分有除湿转轮12、热泵系统和新风加湿器8组成.
除湿转轮12在空气经过热泵系统的蒸发器10与冷凝器3的下一处理位置,除湿转轮分为除湿部分及再生部分。
热泵系统包括压缩机1、四通换向阀2、蒸发器10、冷凝器3及节流部件9;排风部分由排风机4执行,新风处理部分由新风机7执行。
热泵系统中通过四通换向阀2,压缩机1的排气口与冷凝器3的一端连接,压缩机1的吸气口与蒸发器10的一端连接,冷凝器3的另一端通过节流部件9与蒸发器10的另一端连接。
新风处理部分还有新风加湿器8,在新风出风处。
热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组的新风处理部分通过空气-空气热回收装置11与新风入风口处相连,排风部分通过空气-空气热回收装置11与排风入风口处相连,通过热泵系统的蒸发器与冷凝器后再由除湿转轮进行除湿及再生。
空气处理部分由冷热水盘管5及回风加湿器6组成;冷热水盘管5在新回风混合处的下一空气处理位置,回风加湿器6在送风风机7与冷热水盘管5之间。
其工作原理是:
一、夏季运行工况
参见图1,室外新风依次经过空气-空气热回收装置11及蒸发器10,被空气-空气热回收装置11进行初步全热交换及蒸发器10预冷除湿后,再经过除湿转轮12进行除湿后与室内回风混合,通过冷水盘管降温后送入室内,以达到所需的温湿度。空气-空气热回收装置11的目的是新排风进行初步全热回收;蒸发器10的目的是通过冷媒蒸发的低露点温度,除去高温潮湿的室外新风中的水分;除湿转轮12的目的是以吸附式除湿的方式,进一步除去新风中的潜热,达到室内空气所需控制的含湿量,冷水盘管5的目的是调节室内空气的显热。室内低温低湿排风依次经过空气-空气热回收装置11及冷凝器3,利用冷凝热作为再生热量,对除湿转轮12进行再生,把除湿转轮吸收的水分排出室外,低温排风同时对热泵系统起着降低耗电量提高能效比的作用。
当室外空气温湿度适合时,关闭压缩机1,新风经过空气-空气热回收装置11与室内回风混合,通过冷水盘管5调节室内空气的显热。
二、冬季运行工况
参见图2,室外干燥、低温的新风依次经过空气-空气热回收装置11、冷凝器10、除湿转轮12的再生部分及新风加湿器8,新风被加热加湿后与室内回风混合,通过热水盘管5加热及回风加湿器6加湿后送入室内。冷凝器10的排热量用于加热新风。室内高温高湿空气通过空气-空气热回收装置11、蒸发器3及除湿转轮12的除湿部分,降温除湿后被排出室外。蒸发器3的蒸发温度如低于室内排风的露点温度,凝结水则供给新风加湿器8使用,通过蒸发器的空气降温的同时相对湿度也接近饱和,有利于提高除湿转轮12吸湿部分的吸湿能力,供给新风侧除湿转轮的再生部分释放水分;新风利用热泵系统及除湿转轮回收了室内排风的显热及潜热。
当室外空气温湿度适合时,关闭压缩机1,新风经过空气-空气热回收装置11与室内回风混合,通过热水盘管5及回风加湿器6调节室内空气的温湿度。

Claims (8)

1.此一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,由空气-空气热回收装置、排风部分、新风处理部分和空气处理部分组成。
2.根据权利要求1所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述新风处理部分有除湿转轮(12)、热泵系统和新风加湿器(8)组成。
3.根据权利要求2所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述除湿转轮(12)在空气经过热泵系统的蒸发器(10)与冷凝器(3)的下一处理位置,除湿转轮分为除湿部分及再生部分。
4.根据权利要求2所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述热泵系统包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、蒸发器(10)、冷凝器(3)及节流部件(9)。
5.根据权利要求4所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述压缩机(1)的排气口与冷凝器(3)的一端连接,压缩机(1)的吸气口与蒸发器(10)的一端连接,冷凝器(3)的另一端通过节流部件(9)与蒸发器(10)的另一端连接。
6.根据权利要求2所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述新风处理部分还有新风加湿器(8),在新风出风处。
7.根据权利要求1所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述空气处理部分由冷热水盘管(5)及回风加湿器(6)组成;冷热水盘管(5)在新回风混合处的下一空气处理位置,回风加湿器(6)在送风风机(7)与冷热水盘管(5)之间。
8.根据权利要求1所述的一种热泵驱动转轮除湿和再生型空气处理机组,其特征是所述新风处理部分通过空气-空气热回收装置(11)与新风入风口处相连,排风部分通过空气-空气热回收装置(11)与排风入风口处相连,排风部分由排风机(4)执行,通过热泵系统的蒸发器(10)与冷凝器(3)对除湿转轮(12)进行除湿及再生。
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