CN102865633A - 双级除湿能量交换机 - Google Patents

Abstract

双级除湿能量交换机，属于空气调节技术领域，适用于需要除湿和回收能量的空调系统，尤其是辐射空调系统。它是一种集制冷、除湿、能量交换于一体的设备，由板式换热器、R22制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、转轮除湿机、进风机、排风机、湿度控制器等组成。利用转轮除湿机的活性碳吸附盘吸附新风中的水分称为一级除湿，一级除湿并与排风进行能量交换进一步降低温度后的新风进入蒸发器被再度除湿称为二级除湿；双级除湿系统可以减少除湿时显热和潜热损失。本机还设计了由室内湿度控制的全新风除湿、全室内空气除湿、新风和室内空气同时除湿等三种除湿工况，以满足辐射空调系统对湿度控制的特殊要求。

Description

双级除湿能量交换机

技术领域

本发明创造属于空气调节技术领域，适用于需要同时除湿和回收能量的空调系统，尤其是辐射空调系统。

背景技术

随着经济的高速发展和人民生活水平日益提高，人们对建筑的舒适度提出了更高的要求。空调系统日渐成为工业与民用建筑中不可缺少的组成部分。随着空调系统的大量使用，建筑能耗进一步增加。目前，我国建筑能耗约占社会总能耗的20.7%，这一比例还在不断攀升。据估计到2050年，我国建筑能耗约将占总能耗的30%～35%，而空调系统能耗又占建筑能耗的大部分。因此，空调系统节能迫在眉睫。

目前，采取的节能技术措施主要有：（1）加大可再生能源如太阳能、风能、生物能的利用。尽管国家目前在推广应用这项技术，但由于前期投资大，大多数业主的积极性不高。（2）对设备本身的能量调控和对末端设备能耗控制；如对主要设备采用变频控制和对末端设备采取温控阀控制等，这属于自动控制范畴。（3）采用新的空调技术：a）加强能量回收利用，主要是采用热交换机，对空调场所的新风和排风进行能量交换，达到能量回收利用；b）采用辐射空调技术，改变传统的对流换热的空调方式，达到节能目的……

辐射空调是一种降低建筑能耗的空调系统，与传统的空调相比,可降低空调能耗20%左右；它除了具有传统空调的换热方式外，还主要通过辐射吊顶以辐射的方式与室内环境换热，为人们提供健康舒适的环境。但辐射供冷中存在结露问题。为消除室内结露,一般是通过热湿分别处理来控制结露的。若采用7℃的冷冻水来除湿，比用冷冻机制冷剂直接除湿要多消耗冷量，尽管这些多耗的冷量进入了室内用于除去热负荷，但辐射除去热负荷部分将变小，从而降低了辐射空调的节能效率。要提高辐射空调的节能效率，发明一种既能进行新风和排风的能量交换，又能除湿，还把制冷机压缩热用于除湿，达到废热利用，进一步提高辐射空调的节能效率。双级除湿能量交换机就是基于此项应用技术而诞生的一种新型高效节能设备。

发明内容

本发明创造是要发明创造一种既能除湿又能回收能量，能提高空调系统效率的高效节能新型设备----双级除湿能量交换机。

双级除湿能量交换机由以下几部分组成：板式换热器1、R22制冷压缩机2、燕尾冷凝器3、 蒸发器4、可调膨胀节流阀5、转轮除湿机6、活性碳吸附盘7、进风机8、排风机9、电控室内回风阀10、电控进风阀11、湿度控制装置12、凝结水盘13、机器外壳14、机器外壳盖板15。

双级除湿能量交换机具有以下几项功能：

（1）    换气功能；

（2）    能量交换功能；

（3）    双级除湿功能：

（4）    提供冷量功能；

（5）    由室内湿度控制的三种除湿工况功能。

双级除湿能量交换机的工作原理：

（1）    换气原理：室外新风在进风机8的作用下，经电控进风阀11、转轮除湿机6、板式换热器1、蒸发器4进入室内；室内空气在排风机9的作用下，经板式换热器1、燕尾冷凝器3、活性碳吸附盘7排出室外；

（2）    能量交换原理：室外新风和室内空气在进风机8与排风机9作用下共同途经板式换热器1，进行能量交换；

（3）    双级除湿原理：室外新风经电控进风阀11、途经处在进风道中的活性碳吸附盘7，活性碳吸附盘吸附室外新风中的水分，被一级除湿。室内排风经燕尾冷凝器3，被加热；吸附水分的活性碳吸附盘7由进风通道缓慢转至排风通道，使吸附的水分脱附，从而完成转活性碳吸附盘的再生。新风经一级除湿后，进入板式换热器1与室内排风进行能量交换，降低温度后再进入蒸发器4被冷冻二级除湿；

（4）    提供冷量原理：机器内部安装了一台R22制冷压缩机组，它由制冷压缩机2、燕尾冷凝器3、蒸发器4和可调膨胀节流阀5等组成，为机器提供冷源。室外新风经蒸发器4被二级除湿后进入室内，它的湿度和温度都得到大幅降低，从而给室内提供了冷量；

（5）    由室内湿度控制的三种除湿工况原理：第一种除湿工况为：室内空气的湿度低于55%，湿度控制装置控制电控进风阀11全开，电控室内回风阀10全闭，进风机低速运转， 进行100%室外新风除湿；第二种除湿工况为：室内空气的湿度大于75%，湿度控制装置控制电控进风阀11全闭，电控室内回风阀10全开，进风机高速运转，进行100%室内空气除湿；第三种除湿工况为：室内空气的湿度介于55%～75%之间，湿度控制装置控制电控进风阀11和电控室内回风阀10部分开启，进风机按设定速度运转，进行室外新风和室内空气同时除湿。除湿产生的冷凝水经凝结水盘13排出室外；

附图说明

 图1、双级除湿能量交换机工作原理图；

图2、双级除湿能量交换机零部件平面布置示意图；

图3、双级除湿能量交换机盖板及盖板设备布置示意图；

图4、双级除湿能量交换机机壳示意图；

图5、双级除湿能量交换机燕尾冷凝器示意图；

图6、双级除湿能量交换机蒸发器示意图；

图7、双级除湿能量交换转轮除湿机活性碳吸附盘示意图；

图1中：1、板式换热器，2、R22制冷剂压缩机，3、燕尾冷凝器，4、蒸发器，5、可调膨胀节流阀，6、转轮除湿机，7、活性碳吸附盘，8、进风机，9、排风机，10、电控室内回风阀，11、电控进风阀，12、湿度控制装置，13、凝结水盘；

图2中：1、板式换热器，2、R22制冷剂压缩机，3、燕尾冷凝器，4、蒸发器，5、可调膨胀节流阀，6、转轮除湿机，7、活性碳吸附盘，8、进风机，9、排风机，11、电控进风阀，12、湿度控制装置，13、凝结水盘，14、机器外壳；

图3中：10、电控室内回风阀，15、机器外壳盖板；

图5中：16、甲种120°燕尾冷凝器蛇管，17、乙种120°燕尾冷凝器蛇管，18、工质出口总管，19、工质进口总管，20、甲乙两种冷凝器蛇管的连接管；

图6中：21、甲种蒸发器蛇管，22、乙种蒸发器蛇管，23、工质出口总管，24、工质进口总管，25、甲乙两种蒸发器蛇管连接管；

图7中：26、皮带转轮，27、甲种活性碳吸附盘，28、乙种活性碳吸附盘，29、挡圈，30、螺钉。

具体实施方式

双级除湿能量交换机机器外壳13与机器外壳盖板14及板式换热器1组成进排风通道，进排风通道交汇于板式换热器1。室外新风在进风机7的吸引下，经进气阀10、转轮除湿机6、板式换热器1、蒸发器4进入室内；室内空气在排风机8的作用下，经板式换热器1、燕尾冷凝器3、活性碳吸附盘7排出室外，进行室内换气；室内外空气在途经板式换热器1时，进行能量交换。同时，双级除湿能量交换机在机器内部安装了一台R22制冷压缩机组，它由制冷压缩机2、燕尾冷凝器3、蒸发器4和可调膨胀节流阀5等组成，为双级除湿能量交换机提供冷源。燕尾冷凝器3安装在排风通道中，位于板式换热器1之后、活性碳吸附盘7之前。蒸发器4安装在进风通道中，位于活性碳吸附盘7和板式换热器1之后；活性碳吸附盘，置于排风通道，置于进风通道中。室外新风在途经活性碳吸附盘7时，空气中的部分水分被活性碳吸附盘吸附，随着转轮除湿机6缓慢地转动，使吸附水分的活性碳吸附盘7由进风通道缓慢转至排风通道，室内排风经燕尾冷凝器3得到加热，热空气使活性碳吸附盘吸附的水分脱附，从而完成活性碳吸附盘的再生。新风经一级除湿后，进入板式换热器1与室内排风进行能量交换，降低温度后再进入蒸发器被冷冻二级除湿。温度和湿度都得到大幅降低的室外空气进入室内，也为室内带来了冷量。显然，一级除湿和热交换后的新风温湿度降低了，二级冷冻除湿时，可以减少除湿的显热与潜热损失，达到节能目的。本设备中还设计了由空调房间湿度控制的三种除湿工况，来满足辐射空调对湿度控制的特殊要求：第一种除湿工况为：室内空气的湿度低于55%，湿度控制装置控制电控进风阀11全开，电控室内回风阀10全闭，进风机低速运转，进行100%室外新风除湿；第二种除湿工况为：室内空气的湿度大于75%，湿度控制装置控制电控进风阀11全闭，电控室内回风阀10全开，进风机高速运转，进行100%室内空气除湿；第三种除湿工况为：室内空气的湿度介于55%～75%之间，湿度控制装置控制电控进风阀11和电控室内回风阀10部分开启，进风机按设定速度运转，进行室外新风和室内空气同时除湿。湿度控制装置的控制原理为：湿度传感器将室内湿度的模拟信号传递给模数转换器转换成数字信号输入微电脑，微电脑执行程序将输入的数据与设定数据进行比较，判断进行哪种操作，并将输出的数字信号经模数转换器转换成模拟信号，分别控制进风阀动作和变频控制器动作，使进风阀的开启和进风机转速达到设定值。

Claims (7)

1.双级除湿能量交换机由机器外壳13与机器外壳盖板14及板式换热器1组成进排风通道，其特征在于：进排风通道交汇于板式换热器1，在进风通道中安装R22制冷系统的蒸发器4，且位于转轮除湿机的活性碳吸附盘7和板式换热器1之后，冷凝器下凝水盘经排水管接至机外；在排风通道中安装R22制冷系统的燕尾冷凝器3，且位于板式换热器1之后、活性碳吸附盘7之前；转轮除湿机6安装在进风通道入口及排风道的出口处并于风道垂直，转轮除湿机的活性碳吸附盘，置于排风通道，置于进风通道中。

2.在进风通道入口设置了电控进风阀11，蒸发器前进风道下侧设置了电控室内回风阀10，它们与进风机一起受控于湿度控制装置。

3.根据权利要求1所述的机器外壳与外壳盖板组成进排风通道，其特征为：机器外壳是风道的三面主体，且是受力体，其骨干为角钢制成的刚性受力体，其用于吊顶安装的受力构件焊接在这个受力体上，盖板仅仅是方便机器检修以螺钉固定在机器外壳受力体上的非受力件，其围护材料可以用金属薄板制造，也可以用夹芯为保温材料的复合板制造。

4.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征为：双组蛇管串联结构，制冷剂工质与进风道的新风逆流运动，每组蛇管的传热面积根据设计要求经计算确定。

5.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征为：双组120℃燕尾蛇管串联结构，制冷剂工质与排风道的排风逆流运动，每组蛇管的传热面积根据设计要求经计算确定。

6.根据权利要求1所述的转轮除湿机的特征为：转轮除湿机的吸附盘为活性碳粉末和亲水粘接材料压制而成，为间距5～10毫米、盘面均布3～4毫米圆孔的三层圆盘组成。

7.根据权利要求1所述的湿度控制装置的特征为：湿度传感器+模数转换器+微电脑+变频器等组成。

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