CN103185379A - 一种新型太阳能液体除湿空调系统及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种液体除湿空调系统，尤其涉及一种新型的利用太阳能驱动的溶液除湿空调系统及其实施方法。所述系统包括太阳能发电装置（1），蓄电池（2），电加热器（3），沸腾式再生装置（4），浓溶液储存罐（5），稀溶液储存罐（6），除湿器（7），稀溶液加热罐（8），太阳能集热装置（9），喷淋式再生装置（10），第一电磁阀(11)，第二电磁阀(12)，第三电磁阀(13)，第四电磁阀(14)，第一溶液泵(15)，第二溶液泵(16)，第三溶液泵(17)，节能换热器(18)及浓溶液降温换热器(19)；其特征在于：所述系统还包括一沸腾式再生装置支路。本发明的有益效果是：与常规太阳能溶液除湿空调相比，其除湿剂的再生驱动能源仍然是只使用太阳能，绿色环保。

Description

一种新型太阳能液体除湿空调系统及实施方法

技术领域

本发明为一种液体除湿空调系统，尤其涉及一种新型的利用太阳能驱动的溶液除湿空调系统及其实施方法。

背景技术

溶液除湿空调利用除湿剂在高浓度时强烈的吸湿能力，直接吸收被处理空气中的水蒸气，达到除湿的目的。溶液除湿空调系统具有可以利用低温热源驱动、盐溶液对空气中具有杀菌净化作用、可以组成温湿度独立控制空调系统、环境友好等一系列优势，应用前景广阔。

除湿剂的有效再生是除湿空调能够维持正常工作的基础。传统溶液再生利用燃气、燃油等进行加热浓缩，不但机组系统复杂，且耗费大量的能源。随着绿色建筑的兴起，利用太阳能驱动的空调系统利用受到关注。专利CN101900437B给出了一种利用太阳能集热器加热稀溶液送入再生器的溶液除湿及同时生产生活热水的负荷系统。借助喷淋式热质交换设备，将经过太阳能加热后的稀溶液中富余的水转移到再生空气中，这是目前空调行业科研、设计中的普遍思路方法。专利CN1506629A就给出了一种基于以上思路的太阳能除湿溶液再生装置。

然而，这种再生方法受再生空气状态影响较大，经过普通太阳能集热器加热的稀溶液一般在60-80℃，当再生空气湿度较大时，喷淋再生的传质驱动力变小，除湿空调无法正常运行。阴雨天时，除湿负荷较大，这种矛盾更为突出。

因此，目前尚缺少一种能够在高湿度不利条件下，高效稳定工作的绿色环保型溶液除湿空调。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有太阳能液体除湿空调系统除湿剂塔式喷淋再生时，受再生空气状态影响较大的弊端，提供一种在高湿度条件下，仍然能够高效稳定工作的新型太阳能驱动溶液除湿空调系统。

本发明的技术方案如下：

一种新型太阳能液体除湿空调系统，所述系统包括太阳能发电装置（1），蓄电池（2），电加热器（3），沸腾式再生装置（4），浓溶液储存罐（5），稀溶液储存罐（6），除湿器（7），稀溶液加热罐（8），太阳能集热装置（9），喷淋式再生装置（10），第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14），第一溶液泵（15），第二溶液泵（16），第三溶液泵（17），节能换热器（18）及浓溶液降温换热器（19）；

所述第一电磁阀（11）、第三溶液泵（17）、喷淋式再生装置（10）及第四电磁阀（14）依次相连，组成喷淋式再生装置支路；

其特征在于:

所述系统还包括一沸腾式再生装置支路，所述沸腾式再生装置支路与喷淋式再生装置支路并联，包括：第二电磁阀（12）、节能换热器（18）、沸腾式溶液再生装置（4）、第三电磁阀（13）、太阳能发电装置1，蓄电池（2），电加热器（3）；

所述第二电磁阀（12）、节能换热器（18）低温盘管、沸腾式溶液再生装置（4）、节能换热器（18）高温盘管、第三电磁阀（13）依次相连；经串联电路将太阳能发电装置（1）与电加热器（3）相连，蓄电池（2）与太阳能发电装置（1）并联连接；电加热器（3）与沸腾式再生装置（4）连接，电加热器（3）加热沸腾式再生装置（4）中的溶液至沸腾状态，溶液迅速蒸发水分，以浓缩再生。

进一步的，沸腾式再生装置（4）外围使用保温材料包裹。

根据上述空调系统的实施方法，其特征在于：所述第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14）控制两套再生装置协同工作，具体工作模式如下：

第一种工作模式：当再生空气湿度较低水平、稀溶液通过喷淋式再生装置(10)能够完成再生时，喷淋式再生装置（10）支路开启，沸腾式再生装置（4）支路关闭；开启第一电磁阀（11），第四电磁阀（14）；关闭第二电磁阀（12），第三电磁阀（13）；稀溶液加热罐(8)内的溶液流经第一电磁阀（11）、经第三溶液泵（17）泵入喷淋式再生装置（10），完成再生，成为浓溶液后流经电磁阀第四电磁阀（14），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

第二种工作模式：当再生空气湿度较高水平，稀溶液通过喷淋式再生装置(10)浓度变化较小时，喷淋式再生装置(10)支路关闭，沸腾式再生装置（4）支路开启；此时，开启第二电磁阀（12），第三电磁阀（13）；关闭第一电磁阀（11），第四电磁阀（14）；稀溶液加热罐(8)内的溶液流经第二电磁阀（12），节能换热器（18）低温盘管，进入沸腾式再生装置（4），完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器（18）高温盘管、第三电磁阀（13），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

第三种工作模式：当再生空气湿度处于中等水平，稀溶液通过喷淋式再生装置(10)浓度有一定变化，但浓度尚不能满足空调运行要求，则喷淋式再生装置（10）支路、沸腾式再生装置（4）支路均开启，控制两条支路上溶液流量比，调节得到合适的浓溶液，进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；此时，开启第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14），根据空调实际除湿负荷和喷淋式再生装置(10)的浓缩效果，控制第一电磁阀（11），第二电磁阀（12）开度调节两条支路的溶液流量，第三电磁阀（13），第四电磁阀（14）全开；稀溶液加热罐(8)内的溶液一部分流经第一电磁阀（11），经第三溶液泵（17）泵入喷淋式再生装置(10)，完成喷淋再生，成为浓溶液后流经第四电磁阀（14），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；稀溶液加热罐(8)内的溶液另一部分流经第二电磁阀（12）、节能换热器（18）低温盘管，进入沸腾式再生装置（4），完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器（18）高温盘管，第三电磁阀（13），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

所述浓溶液储存罐（5）内的溶液流经浓溶液降温换热器（19）高温盘管，浓溶液降温换热器（19）低温盘管连接外界冷源，降温后的浓溶液吸湿能力得到提高，由第一溶液泵（15）泵入除湿器（7）喷淋除湿，完成循环。

进一步的，所述第三种工作模式中，控制两条支路上溶液流量比，优先运行喷淋式再生装置(10)，辅助运行沸腾式再生装置（4）做调节，适应负荷变化。

本发明的有益效果是：

（1）与常规太阳能溶液除湿空调相比，其除湿剂的再生驱动能源仍然是只使用太阳能，绿色环保；

（2）新型太阳能液体除湿空调具有并联的喷淋式再生装置支路及沸腾式再生装置支路，两支路可以在电磁阀的控制下协调运作，溶液再生可以不受再生空气状态的影响，尤其在阴雨天等除湿负荷较大的工况下除湿空调仍然能够稳定高效工作。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

其中，各符号标示意义如下：太阳能发电装置（1），蓄电池（2），电加热器（3），沸腾式再生装置（4），浓溶液储存罐（5），稀溶液储存罐（6），除湿器（7），稀溶液加热罐（8），太阳能集热装置（9），喷淋式再生装置（10），第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（3），第四电磁阀（14），第一溶液泵（15），第二溶液泵（16），第三溶液泵（17），节能换热器（18）及浓溶液降温换热器（19）。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步的阐述。

如图1所示，新型太阳能溶液除湿空调系统包括太阳能发电装置1，蓄电池2，电加热器3，沸腾式再生装置4，浓溶液储存罐5，稀溶液储存罐6，除湿器7，稀溶液加热罐8，太阳能集热装置9，喷淋式再生装置10，第一电磁阀11，第二电磁阀12，第三电磁阀3，第四电磁阀14，第一溶液泵15，第二溶液泵16，第三溶液泵17，节能换热器18及浓溶液降温换热器19。

所述系统还包括一沸腾式再生装置支路，所述沸腾式再生装置支路与喷淋式再生装置支路并联，包括：第二电磁阀12、节能换热器18、沸腾式溶液再生装置4、第三电磁阀13、太阳能发电装置1，蓄电池2，电加热器3；

所述第二电磁阀12、节能换热器18低温盘管、沸腾式溶液再生装置4、节能换热器18高温盘管、第三电磁阀13依次相连；经串联电路将太阳能发电装置1与电加热器3相连，蓄电池2与太阳能发电装置1并联连接；电加热器3与沸腾式再生装置4连接，电加热器3加热沸腾式再生装置4中的溶液至沸腾状态，溶液迅速蒸发水分，以浓缩再生。

所述第一电磁阀11、第三溶液泵17、喷淋式再生装置10及第四电磁阀14依次相连，组成喷淋式再生装置支路。

本系统的改进之处在于：系统还包括一沸腾式再生装置支路，沸腾式再生装置支路与喷淋式再生装置支路并联，该支路包括：第二电磁阀12、节能换热器18、沸腾式溶液再生装置4、第三电磁阀13、太阳能发电装置1，蓄电池2，电加热器3；第二电磁阀12、节能换热器18低温盘管、沸腾式溶液再生装置4、节能换热器18高温盘管、第三电磁阀13依次相连；经串联电路将太阳能发电装置1与电加热器3相连，蓄电池2与太阳能发电装置1并联连接；电加热器3与沸腾式再生装置4连接，电加热器3加热沸腾式再生装置4中的溶液至沸腾状态，溶液迅速蒸发水分，以浓缩再生。

太阳能集热装置9与稀溶液加热罐8连接，使太阳能集热装置得到的热量能够传递给稀溶液加热罐中的溶液。太阳能发电装置1将产生的电能存储在蓄电池2内，当沸腾式再生装置4运行时，蓄电池2为电加热器3供电，电加热器3将稀溶液加热到沸腾温度（前期研究表明：常用除湿剂LiBr、LiCl、CaCl₂溶液沸腾温度均在110℃～150℃之间，容易达到）后，稀溶液中的水发生强烈的蒸发，溶液得到浓缩，完成再生。蓄电池2同时起到蓄能的作用，可以在太阳光丰富时充电，阴天时释放储能，使系统稳定运行。稀溶液加热罐8、沸腾式再生装置4外围使用保温材料包裹，减少热量散失。

除湿系统工作时流程如下：

经过除湿器7吸收湿空气中水蒸气后的稀溶液流入稀溶液储存罐6，稀溶液经第二溶液泵16泵入稀溶液加热罐8，吸收来自太阳能集热装置9的热量，加热到一定温度以上（如≥60℃），选择性开启第一电磁阀11，第二电磁阀12，流出稀溶液加热罐8。第一电磁阀11，第二电磁阀12的启闭有以下三种工作模式。

第一种工作模式：当再生空气湿度较低水平、稀溶液通过喷淋式再生装置10能够完成再生时，喷淋式再生装置10支路开启，沸腾式再生装置4支路关闭；开启第一电磁阀11，第四电磁阀14；关闭第二电磁阀12，第三电磁阀13；稀溶液加热罐8内的溶液流经第一电磁阀11、经第三溶液泵17泵入喷淋式再生装置10，完成再生，成为浓溶液后流经电磁阀第四电磁阀14，进入浓溶液储存罐5以供除湿器7使用；

第二种工作模式：当再生空气湿度较高水平，稀溶液通过喷淋式再生装置10浓度变化较小时，喷淋式再生装置10支路关闭，沸腾式再生装置4支路开启；此时，开启第二电磁阀12，第三电磁阀13；关闭第一电磁阀11，第四电磁阀14；稀溶液加热罐8内的溶液流经第二电磁阀12，节能换热器18低温盘管，进入沸腾式再生装置4，完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器18高温盘管、第三电磁阀13，进入浓溶液储存罐5以供除湿器7使用；

第三种工作模式：当再生空气湿度处于中等水平，稀溶液通过喷淋式再生装置10浓度有一定变化，但浓度尚不能满足空调运行要求，则喷淋式再生装置10支路、沸腾式再生装置4支路均开启，控制两条支路上溶液流量比，调节得到合适的浓溶液，进入浓溶液储存罐5以供除湿器7使用；此时，开启第一电磁阀11，第二电磁阀12，第三电磁阀13，第四电磁阀14，根据空调实际除湿负荷和喷淋式再生装置10的浓缩效果，控制第一电磁阀11，第二电磁阀12开度调节两条支路的溶液流量，第三电磁阀13，第四电磁阀14全开；稀溶液加热罐8内的溶液一部分流经第一电磁阀11，经第三溶液泵17泵入喷淋式再生装置10，完成喷淋再生，成为浓溶液后流经第四电磁阀14，进入浓溶液储存罐5以供除湿器7使用；稀溶液加热罐8内的溶液另一部分流经第二电磁阀12、节能换热器18低温盘管，进入沸腾式再生装置4，完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器18高温盘管，第三电磁阀13，进入浓溶液储存罐5以供除湿器7使用；

所述浓溶液储存罐5内的溶液流经浓溶液降温换热器19高温盘管，浓溶液降温换热器19低温盘管连接外界冷源，降温后的浓溶液吸湿能力得到提高，由第一溶液泵15泵入除湿器7喷淋除湿，完成循环。

本发明的上述具体实施方式只是对本发明专利技术方案的举例说明，而不构成对本发明保护范围的限制。任何依据本发明之发明精神所产生的技术方案的改进、变换、省略、替代等，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型太阳能液体除湿空调系统，所述系统包括太阳能发电装置（1），蓄电池（2），电加热器（3），沸腾式再生装置（4），浓溶液储存罐（5），稀溶液储存罐（6），除湿器（7），稀溶液加热罐（8），太阳能集热装置（9），喷淋式再生装置（10），第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14），第一溶液泵（15），第二溶液泵（16），第三溶液泵（17），节能换热器（18）及浓溶液降温换热器（19）；

所述第一电磁阀（11）、第三溶液泵（17）、喷淋式再生装置（10）及第四电磁阀（14）依次相连，组成喷淋式再生装置支路；

其特征在于:

所述系统还包括一沸腾式再生装置支路，所述沸腾式再生装置支路与喷淋式再生装置支路并联，包括：第二电磁阀（12）、节能换热器（18）、沸腾式溶液再生装置（4）、第三电磁阀（13）、太阳能发电装置（1），蓄电池（2），电加热器（3）；

所述第二电磁阀（12）、节能换热器（18）低温盘管、沸腾式溶液再生装置（4）、节能换热器（18）高温盘管、第三电磁阀（13）依次相连；经串联电路将太阳能发电装置（1）与电加热器（3）相连，蓄电池（2）与太阳能发电装置（1）并联连接；电加热器（3）与沸腾式再生装置（4）连接，电加热器（3）加热沸腾式再生装置（4）中的溶液至沸腾状态，溶液迅速蒸发水分，以浓缩再生。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述沸腾式再生装置（4）外围使用保温材料包裹。

3.根据权利要求1所述空调系统的实施方法，其特征在于：所述第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14）控制两套再生装置协同工作，具体工作模式如下：

第一种工作模式：当再生空气湿度较低水平、稀溶液通过喷淋式再生装置（10）能够完成再生时，喷淋式再生装置（10）支路开启，沸腾式再生装置支路关闭；开启第一电磁阀（11），第四电磁阀（14）；关闭第二电磁阀（12），第三电磁阀（13）；稀溶液加热罐(8)内的溶液流经第一电磁阀（11）、经第三溶液泵（17）泵入喷淋式再生装置（10），完成再生，成为浓溶液后流经电磁阀第四电磁阀（14），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

第二种工作模式：当再生空气湿度较高水平，稀溶液通过喷淋式再生装置(10)浓度变化较小时，喷淋式再生装置(10)支路关闭，沸腾式再生装置（4）支路开启；此时，开启第二电磁阀（12），第三电磁阀（13）；关闭第一电磁阀（11），第四电磁阀（14）；稀溶液加热罐(8)内的溶液流经第二电磁阀（12），节能换热器（18）低温盘管，进入沸腾式再生装置（4），完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器（18）高温盘管、第三电磁阀（13），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

第三种工作模式：当再生空气湿度处于中等水平，稀溶液通过喷淋式再生装置(10)浓度有一定变化，但浓度尚不能满足空调运行要求，则喷淋式再生装置（10）支路、沸腾式再生装置（4）支路均开启，控制两条支路上溶液流量比，调节得到合适的浓溶液，进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；此时，开启第一电磁阀（11），第二电磁阀（12），第三电磁阀（13），第四电磁阀（14），根据空调实际除湿负荷和喷淋式再生装置(10)的浓缩效果，控制第一电磁阀（11），第二电磁阀（12）开度调节两条支路的溶液流量，第三电磁阀（13），第四电磁阀（14）全开；稀溶液加热罐(8)内的溶液一部分流经第一电磁阀（11），经第三溶液泵（17）泵入喷淋式再生装置(10)，完成喷淋再生，成为浓溶液后流经电磁阀第四电磁阀（14），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；稀溶液加热罐(8)内的溶液另一部分流经第二电磁阀（12）、节能换热器（18）低温盘管，进入沸腾式再生装置（4），完成沸腾蒸发再生，成为浓溶液后流经节能换热器（18）高温盘管，第三电磁阀（13），进入浓溶液储存罐（5）以供除湿器（7）使用；

所述浓溶液储存罐（5）内的溶液流经浓溶液降温换热器（19）高温盘管，

浓溶液降温换热器（19）低温盘管连接外界冷源，降温后的浓溶液吸湿能力得到提高，由第一溶液泵（15）泵入除湿器（7）喷淋除湿，完成循环。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第三种工作模式中，控制两条支路上溶液流量比，优先运行喷淋式再生装置(10)，辅助运行沸腾式再生装置（4）做调节，适应负荷变化。