CN103075770B - 一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置及其使用方法，其装置包括预冷处理单元、固体吸湿剂转轮、加热/冷却单元和蒸发冷却单元；预冷处理单元具有换热管，换热管内的制冷剂来源于温湿度独立控制空调系统的高温冷媒；固体吸湿剂转轮包括间隔设置的两级，每一级转轮包括位于送风路径上的除湿区和位于排风路径上再生区；加热/冷却单元包括一冷却装置和并联设置的两个加热装置；冷却装置设置在两级转轮除湿区之间的送风路径上，两加热装置分别设置在每一级转轮再生区排风路径的入口端；蒸发冷却单元包括一直接蒸发冷却装置、一循环水泵和一空气-水表冷器。本发明可以广泛适用于温湿度独立控制空调系统对于湿度的调节需求，可以更好地实现空调系统的高效运行。

Description

一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种转轮除湿装置及其使用方法，特别是关于一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置及其使用方法。

背景技术

作为一种新型的空调系统形式，温湿度独立控制空调系统通过送入干燥的空气来承担室内湿负荷、调节湿度，通过高温（16～18℃）冷媒（冷水或制冷剂）等来调节室内温度，因此可以更好地实现对室内温度、湿度的调节，其不仅能有效地实现建筑室内热湿环境调控，还能实现很好的节能效果。在温湿度独立控制空调系统中，承担温度控制任务所需的高温冷水或冷媒温度一般在16～18℃左右；新风通常被处理到较为干燥的状态以满足排除室内湿负荷的需求。选取合适的湿度处理方式、通过各种途径改善新风处理过程的能效，对于提高整个空调系统的能效具有重要意义。

与通常的冷凝除湿方法相比，固体吸湿剂方法处理空气湿度的过程由于具有不需再热、可利用多种品位能源等方面的优势，已经越来越受到科研和工程领域的关注。转轮处理方法就是利用固体吸湿剂对空气进行湿度处理的一种形式，近年来，利用转轮对空气进行湿度处理的装置已经得到了初步研发和应用。另一方面，由于固体吸湿剂转轮对空气的处理是一个等焓升温过程，当空气除湿处理到满足需求的状态时，通常会带来较大的温升。利用排风热回收方式来降低固体转轮处理过程的负荷或对处理后的空气进行降温，都是可有效改善转轮处理装置匹配性的措施。例如中国专利申请201210187054.4、201210146800.5等就公开了室内排风热回收与转轮除湿结合的空气处理装置，实现了较好地处理效果。

此外，为了降低转轮除湿处理过程的温升，利用分级设置的转轮来降低单级除湿需求也是一种有效的解决途径。分级设置转轮还可以降低吸湿剂再生温度需求，有助于利用多种形式的热源如热泵循环冷凝热、热水等实现固体吸湿剂的再生处理等。例如中国专利200710045901.2（可利用低品位热源的两级转轮除湿空调装置）公开了一种双级转轮空气处理机组。如图3所示，待处理空气依次流经第一级转轮101的除湿区、第一级冷却器102、第二级转轮103除湿区、第二级冷却器104，除湿后空气继续流经蒸发冷却器105降温。尽管该处理流程通过设置两级除湿转轮101、103降低了再生温度需求，但却利用蒸发冷却器105对除湿后空气进行等焓加湿处理，造成了除湿与加湿的抵消，限制了装置的性能水平。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置，其特征在于：它包括预冷处理单元、固体吸湿剂转轮、冷却/加热单元和蒸发冷却单元；所述预冷处理单元为一具有换热管的换热器，所述换热管内的制冷剂或冷水为温湿度独立控制空调系统的高温冷媒；所述固体吸湿剂转轮包括间隔设置的两级，每一级转轮包括位于送风路径上的除湿区和位于排风路径上再生区；所述冷却/加热单元包括一冷却装置和并联设置的两个加热装置；所述冷却装置设置在所述两级转轮除湿区之间的送风路径上，两所述加热装置分别设置在每一级所述转轮再生区排风路径的入口端；所述冷却装置对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行降温，两所述加热装置对欲进入两级所述转轮再生区的室内排风进行加热；所述蒸发冷却单元包括一直接蒸发冷却装置、一循环水泵和一空气-水表冷器；所述直接蒸发冷却装置设置在第二级所述转轮再生区的排风路径的入口端；所述空气-水表冷器设置在第二级所述转轮再生区的送风路径的出口端；室内排风流经所述直接蒸发冷却装置制得的冷却水，经所述循环水泵进入所述空气-水表冷器的换热管，对除湿后欲送入室内的空气进行降温后，再流回所述直接蒸发冷却装置。

所述冷却/加热单元中的所述冷却装置为一蒸发器，两所述加热装置为两冷凝器，所述冷却/加热单元中还包括一压缩机和一节流阀；所述蒸发器设置在两级所述转轮除湿区之间的送风路径上，两所述冷凝器分别设置在每一所述转轮再生区排风路径的入口端；流经所述蒸发器的制冷剂对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行吸热后，进入所述压缩机被压缩，由所述压缩机流出的制冷剂分别进入两所述冷凝器，对欲进入两级所述转轮再生区的室内排风进行加热后，经过所述节流阀回到蒸发器。

所述冷却/加热单元中的所述冷却装置为一冷却水-空气换热器，两所述加热装置为两热水-空气换热器；所述冷却水-空气换热器设置在两所述转轮除湿区之间的送风路径上；两所述热水-空气换热器分别设置在每一所述转轮再生区排风路径的入口端；从第一级所述转轮除湿区流出的空气，经所述冷却水-空气换热器制冷后流入第二级所述转轮除湿区；室内排风经一所述热水-空气换热器加热后，进入第二级所述转轮再生区，再经过另一所述热水-空气换热器加热后，进入第一级所述转轮再生区，从而实现两级固体吸湿剂转轮的再生。

一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置的使用方法，包括以下步骤：1）在所述预冷处理单元中利用高温冷媒对待除湿空气进行预冷；2）在第一级所述转轮中，利用除湿区的固体吸湿剂对预冷后的空气进行除湿；3）在所述冷却/加热单元中，利用所述冷却装置对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行冷却；4）在第二级所述转轮中，利用除湿区的固体吸湿剂对冷却后的空气进行除湿；5）在所述蒸发冷却单元中，利用所述空气-水表冷器对进入室内的空气进行最后的冷却；6）在所述蒸发冷却单元中，利用所述直接蒸发冷却装置回收室内排风冷量并制备冷却水；7）在所述冷却/加热单元中，利用并联设置的两所述加热装置分别对流经的室内排风进行加热，满足每一级所述转轮中固体吸湿剂的再生需求；同时，在两级所述转轮的再生区中的固体吸湿剂与加热后的空气进行热湿交换，实现对固体吸湿剂的再生。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置了一个预冷处理单元，利用温湿度独立控制空调系统的高温冷媒对待处理的新风进行预冷，因此不但可以有效地分担新风湿度处理过程的负荷，减少除湿过程的不匹配损失，还可以通过利用高温冷媒来提供冷量，提高整个空调系统的能效水平。2、本发明由于利用固体吸湿剂转轮对新风进行除湿时设置了两级转轮，且在级间设置了一冷却装置对转轮除湿后的空气进行降温，在两级转轮再生区后设置了一加热装置对室内排风进行加热，因此降低了固体吸湿剂转轮再生温度的需求，实现了更匹配的转轮热湿处理过程。3、本发明的加热/冷却单元采用热泵循环系统时，可以利用蒸发器的冷量对转轮除湿后的空气降温；利用冷凝器的热量加热室内排风，从而满足转轮中固体吸湿剂的再生需求；而采用冷却水/热水-空气换热器时，可以利用冷却水-空气换热器对分级转轮除湿区的级间空气进行冷却，降低吸湿过程的空气温升，利用热水-空气换热器加热室内排风温度，满足转轮再生需求时，因此，本发明具有设计和使用非常灵活、方便的优点。4、本发明由于在蒸发冷却单元设置了直接蒸发冷却装置和空气-水表冷器，因此既可以通过室内排风制取冷却水，又可以通过冷却水对除湿后的空气进行降温后再送入室内，有效地回收了室内排风的冷量，降低了除湿后空气的温升，更好地满足了室内热湿调节需求。本发明可以广泛适用于温湿度独立控制空调系统对于湿度的调节需求，可以更好地实现空调系统的高效运行。

附图说明

图1是本发明采用制冷剂作为转轮的再生热源的结构示意图

图2是本发明采用热水作为转轮的再生热源的结构示意图

图3是现有的双级转轮除湿空气处理装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1：

如图1所示，本发明装置包括预冷处理单元1、固体吸湿剂转轮2、加热/冷却单元3和蒸发冷却单元4。

本发明的预冷处理单元1为一具有换热管的换热器，换热管内的制冷剂或冷水为温湿度独立控制空调系统的高温冷媒。

本发明的固体吸湿剂转轮2为已有技术，其包括间隔设置的两级，每一级转轮2分别由驱动装置带动缓慢旋转，位于送风路径上的固体吸湿剂作为除湿区21，实现对空气的除湿过程；位于排风路径上的固体吸湿剂作为再生区22，室内排风流经再生区22来实现对固体吸湿剂的再生。

本发明的加热/冷却单元3采用热泵循环系统，其包括一蒸发器31、一压缩机32、并联设置的两个冷凝器33和一节流阀34。蒸发器31设置在两级转轮2除湿区21之间的送风路径上，两个冷凝器33分别设置在每一级转轮2再生区22排风路径的入口端。流经蒸发器31的制冷剂对流出第一级转轮2除湿区21除湿后的空气进行降温后，进入压缩机32被压缩，由压缩机32流出的制冷剂分别进入两个冷凝器33，对欲进入两级转轮2再生区22的室内排风进行加热后，经过节流阀34回到蒸发器31。

本发明的蒸发冷却单元4包括一直接蒸发冷却装置41、一循环水泵42和一空气-水表冷器43。直接蒸发冷却装置41类似于喷淋塔，设置在第二级转轮2再生区22的排风路径的入口端；空气-水表冷器43位于第二级转轮2除湿区21的送风路径的出口端。较冷的室内排风流经直接蒸发冷却装置41，制得冷却水后经循环水泵42进入空气-水表冷器43的换热管，对进入室内的空气进行最后的降温，再流回直接蒸发冷却装置41。

本发明装置的使用方法，包括以下步骤：

1）在预冷处理单元1中，利用高温冷媒对待除湿空气进行预冷；

2）在第一级转轮2中，利用除湿区21的固体吸湿剂对预冷后的空气进行除湿；

3）在冷却/加热单元3中，利用蒸发器31为流出第一级转轮2的空气进行冷却；

4）在第二级转轮2中，利用除湿区21的固体吸湿剂对冷却后的空气进行除湿；

5）在蒸发冷却单元4中，利用空气-水表冷器43对进入室内的空气进行最后的冷却，之后作为送风满足湿度调节需求；

6）在蒸发冷却单元4中，利用直接蒸发冷却装置41回收室内排风冷量并制备冷却水；

7）在冷却/加热单元3中，利用并联设置的两个冷凝器32分别对流经的室内再生空气进行加热，满足每一级转轮2中固体吸湿剂的再生需求；同时，在两级转轮2的再生区22中的固体吸湿剂与加热后的空气进行热湿交换，实现对固体吸湿剂的再生。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1相同之处在于：均包括预冷处理单元1、固体吸湿剂转轮2和蒸发冷却单元4，本实施例与实施例1的区别在于：冷却/加热单元3不是采用热泵循环系统，而是采用一冷却水-空气换热器5和并联连接的两个热水-空气换热器6。冷却水-空气换热器5设置在两级转轮2除湿区21之间的送风路径上，其中的冷却水来自冷却水塔，从第一级转轮2除湿区21流出的空气，经冷却水-空气换热器5制冷后流入第二级转轮2的除湿区21。两热水-空气换热器6分别设置在每一转轮2再生区22排风路径的入口端，其中的热水来源于热水锅炉，室内排风经一热水-空气换热器6加热后，进入第二级转轮2的再生区22，再经过另一热水-空气换热器6加热后，进入第一级转轮2的再生区22，从而实现两级固体吸湿剂转轮的再生。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置，其特征在于：它包括预冷处理单元、固体吸湿剂转轮、冷却/加热单元和蒸发冷却单元；

所述预冷处理单元为一具有换热管的换热器，所述换热管内的制冷剂或冷水为温湿度独立控制空调系统的高温冷媒；所述预冷处理单元利用高温冷媒对待除湿空气进行预冷；

所述固体吸湿剂转轮包括间隔设置的两级，每一级转轮包括位于送风路径上的除湿区和位于排风路径上再生区；分级设置的所述固体吸湿剂转轮对空气进行除湿；

所述冷却/加热单元包括一冷却装置和并联设置的两个加热装置；所述冷却装置设置在所述两级转轮除湿区之间的送风路径上，两所述加热装置分别设置在每一级所述转轮再生区排风路径的入口端；所述冷却装置对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行降温，两所述加热装置对欲进入两级所述转轮再生区的室内排风进行加热；

所述蒸发冷却单元利用对进入室内的空气进行回收制备冷却水，所述蒸发冷却单元包括一直接蒸发冷却装置、一循环水泵和一空气-水表冷器；所述直接蒸发冷却装置设置在第二级所述转轮再生区的排风路径的入口端；所述空气-水表冷器设置在第二级所述转轮再生区的送风路径的出口端；室内排风流经所述直接蒸发冷却装置制得的冷却水，经所述循环水泵进入所述空气-水表冷器的换热管，对除湿后欲送入室内的空气进行降温后，再流回所述直接蒸发冷却装置。

2.如权利要求1所述的一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置，其特征在于：所述冷却/加热单元中的所述冷却装置为一蒸发器，两所述加热装置为两冷凝器，所述冷却/加热单元中还包括一压缩机和一节流阀；所述蒸发器设置在两级所述转轮除湿区之间的送风路径上，两所述冷凝器分别设置在每一所述转轮再生区排风路径的入口端；流经所述蒸发器的制冷剂对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行吸热后，进入所述压缩机被压缩，由所述压缩机流出的制冷剂分别进入两所述冷凝器，对欲进入两级所述转轮再生区的室内排风进行加热后，经过所述节流阀回到蒸发器。

3.如权利要求1所述的一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置，其特征在于：所述冷却/加热单元中的所述冷却装置为一冷却水-空气换热器，两所述加热装置为两热水-空气换热器；所述冷却水-空气换热器设置在两所述转轮除湿区之间的送风路径上；两所述热水-空气换热器分别设置在每一所述转轮再生区排风路径的入口端；从第一级所述转轮除湿区流出的空气，经所述冷却水-空气换热器制冷后流入第二级所述转轮除湿区；室内排风经一所述热水-空气换热器加热后，进入第二级所述转轮再生区，再经过另一所述热水-空气换热器加热后，进入第一级所述转轮再生区，从而实现两级固体吸湿剂转轮的再生。

4.如权利要求1～3任一项所述的一种利用室内排风蒸发冷却的转轮除湿装置的使用方法，包括以下步骤：

1)在所述预冷处理单元中利用高温冷媒对待除湿空气进行预冷；

2)在第一级所述转轮中，利用除湿区的固体吸湿剂对预冷后的空气进行除湿；

3)在所述冷却/加热单元中，利用所述冷却装置对流出第一级所述转轮除湿区的空气进行冷却；

4)在第二级所述转轮中，利用除湿区的固体吸湿剂对冷却后的空气进行除湿；

5)在所述蒸发冷却单元中，利用所述空气-水表冷器对进入室内的空气进行最后的冷却；

6)在所述蒸发冷却单元中，利用所述直接蒸发冷却装置回收室内排风冷量并制备冷却水；

7)在所述冷却/加热单元中，利用并联设置的两所述加热装置分别对流经的室内排风进行加热，满足每一级所述转轮中固体吸湿剂的再生需求；同时，在两级所述转轮的再生区中的固体吸湿剂与加热后的空气进行热湿交换，实现对固体吸湿剂的再生。