CN103363702A - 混合制冷及低温除湿方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明通过双系统制冷，并将废热用于除湿材料再生，最大程度的减小电能使用，在使用时，用户可以提供低温水以及中高温水（例如夏季），所产生的冷凝热用作再生热，当再生温度处于45摄氏度至55摄氏度时，本发明的高分子材料转轮具有很高的再生效率。本发明可以根据需要将半自然制冷机和/或普通制冷机的压缩机排出的高温冷媒进行热交换后用于除湿材料再生，因此，使用本发明的及低温再生除湿恒温恒湿系统相比现有技术，具有更高的COP，是低碳节能产品。

Description

混合制冷及低温除湿方法及其系统

技术领域

本发明涉及吸附除湿恒温方法及其系统，尤其涉及一种可以根据需要提供不同温度冰水，同时将冷却塔压缩机工作时冷凝热全部或大部分回收，作为低温吸湿系统的再生热源的制冷控湿系统，同时将高温冰水（ 10C-11C）作外冷却的冷媒。

背景技术

目前，空气除湿主要有四种方式，通风除湿、冷却除湿、液体吸湿剂除湿和固体吸附剂除湿。在空调除湿系统中，冷却除湿和固体吸附剂除湿是主要手段。冷却除湿在环境对湿度要求不是很高（RH≯60-70 % ) 的条件下，效果还是比较好，性能稳定且能耗也比较低，目前应用比较广泛。但在生产环境对湿度要求较高（RH≤45-60 % )，或湿度精度要求较高的地方，采用冷却除湿就明显是不经济的。采用转轮除湿机，将不受空气影响，且除湿量大，特别适用于低湿条件下，但如果全部除湿仅采用固态吸附原理的转轮除湿机进行，由于其再生耗能量也比较大，此种方案也不是最经济的。

针对这个问题，现有一些厂家提出了各自的解决方案，授权公告号为CN 1129753C的专利，提供了一种干燥剂辅助空调设备与吸热式热泵装置相结合以提高工作效率，但其缺点是，为了冷却所需要的温度，需要10-15℃（冷媒蒸发温度更低）的低温冷水。该状态下利用冷水机的排热时，只能根据该低温冷水进行排热，因此COP（coefficient of performance，制冷性能系数）不高。当然假如更高地使冷水高温化、就更能提高COP，但是，按照现行系统冷水温度由于受除湿机需要的温度被固定化了，因此，该技术方案中，COP不能再提高了。

另一个授权公告号为CN101149203B的专利，提供了一种中温（15-30℃）冷水的设备。空冷密封式冷却塔和冷水机直接排列的，靠装入一套机组的供冷水机的话，根据大气温度，设定温度进行各种运转，与普通的空冷冷水机提供冷水时相比，是一种可以减少电力消耗的系统。当大气温度比冷水系统入口温度高时，水通过冷却塔，水温上升产生热损，因此通过旁路冷水机单独运转，这种技术方案的缺陷是，冷水机运转时的排热会白白地排放至大气中，无法回收，造成浪费。

因此，提供一种既保留了现有转轮除湿机和冷却塔的所有特点，又使两种系统的能量互为利用，进而达到最佳的环保、绿色、低碳和节能效果的制冷控湿系统就显得尤为重要了。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术中的制冷系统在温度较高的环境下存在COP降低的缺陷，提供一种能量利用率更高的装置。

本发明提供一种混合制冷及低温除湿系统，其中，包括除湿机，半自然制冷机以及普通制冷机，其中，

所述除湿机包括：

高分子转轮，所述高分子转轮具有除湿区以及再生区，所述再生区一侧设置有第一凝缩器和第二凝缩器；

所述半自然制冷机包括：

水冷却器，连接提供第一温度水的第一循环管路，所述水冷却器上设有第一送风机；

第一压缩机，通过提供冷媒的第二循环管路连接第一膨胀阀以及所述第二凝缩器形成第一冷媒循环单元；

所述第二循环管路通过第一蒸发器和所述第一循环管路进行热交换； 

所述普通制冷机包括：

第三循环管路，提供第二温度水；

第二压缩机，通过提供冷媒的第四循环管路连接第二膨胀阀以及第三凝缩器形成第二冷媒循环单元，所述第三凝缩器上设有第二送风机；

所述第四循环管路通过第二蒸发器和所述第三循环管路进行热交换；

第五循环管路，连接所述第四循环管路，所述第五循环管路连接第四旁路阀、所述第一凝缩器形成第三冷媒循环单元。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述除湿机还包括一旁路挡板，所述旁路挡板设置于所述高分子转轮再生区与除湿机机体之间形成的旁路，所述旁路挡板用于控制所述第一凝缩器、第二凝缩器与外界的导通或隔离。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述第一温度的取值范围为15摄氏度至30摄氏度，所述第二温度至少为5摄氏度且小于15摄氏度。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述冷媒为氟利昂。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述第一循环管路通过第一旁路阀连接至所述第一蒸发器，所述水冷却器通过第二旁路阀连接至所述第一蒸发器。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述第四循环管路包括第三旁路阀，所述第三旁路阀设于所述第五循环管路与第四循环管路的两个连接节点之间。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述第四旁路阀一端连接所述第二压缩机，另一端连接所述第一凝缩器。

上述的混合制冷及低温除湿系统，其中，所述第一送风机和第二送风机相对设置。

根据本发明的另一个方面，还提供一种利用上述的混合制冷及低温除湿系统进行混合制冷及低温除湿的方法，其中，优先采用半自然制冷机的第二循环管路的排热作为所述除湿机的再生热，若半自然制冷机的第一压缩机停止工作，则打开第四旁路阀导通第五循环管路，使所述普通制冷机中第四循环管路的冷媒通过第五循环管路在所述第一凝缩器中排热。

上述的混合制冷及低温除湿方法，其中，若需要增加再生热，同时采用半自然制冷机的第二循环管路的排热以及第五循环管路在所述第一凝缩器中的排热作为所述除湿机的再生热。

上述的混合制冷及低温除湿方法，其中，当不需要再生热时，打开所述旁路挡板使所述第一凝缩器和/或第二凝缩器的排热从导通的旁路排出。

本发明通过双系统制冷，并将废热用于除湿材料再生，最大程度的减小电能使用，在使用时，用户可以提供低温水以及中高温水（例如夏季），所产生的冷凝热用作再生热，当再生温度处于45摄氏度至55摄氏度时，本发明的高分子材料转轮具有很高的再生效率。本发明可以根据需要将半自然制冷机和/或普通制冷机的压缩机排出的高温冷媒进行热交换后用于除湿材料再生，因此，使用本发明的混合制冷及低温除湿系统相比现有技术，具有更高的COP，是低碳节能产品。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件，对于相同部件，仅标示其中部分，本领域技术人员可以结合具体实施方式部分理解。

图1示出了根据本发明一个具体实施例的，一种混合制冷及低温除湿系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

参考图1所示的混合制冷及低温除湿系统的结构示意图，具体的示出了本发明包括除湿机100，半自然制冷机200以及普通制冷机300三个部分。

其中所述除湿机100包括：高分子转轮101，所述高分子转轮101具有除湿区111以及再生区121，所述再生区121一侧设置有第一凝缩器110和第二凝缩器120。所述第一凝缩器110或第二凝缩器120排出的热量用于烘干位于再生区121的高分子转轮101的高分子除湿材料。本领域技术人员理解，所述高分子转轮101的除湿区111和再生区121隔离，在一个具体实施例中，高分子转轮101以一定速度绕其圆心匀速转动，使其高分子材料周期的通过所述再生区121进行再生，本领域技术人员可以现有技术实现所述高分子转轮101的运动，在此不予赘述。

所述半自然制冷机200包括：水冷却器201，连接提供第一温度水的第一循环管路202，所述水冷却器201上设有第一送风机203；第一压缩机204，通过提供冷媒的第二循环管路205连接第一膨胀阀206以及所述第二凝缩器120形成第一冷媒循环单元；所述第二循环管路205通过第一蒸发器207和所述第一循环管路202进行热交换。所述第二循环管路205中的冷媒在第一蒸发器207中和第一循环管路202中的第一温度的水热交换后，通过第一压缩机204至第二凝缩器120，排热后通过第一膨胀阀206拧紧膨胀后再进行热交换。

所述普通制冷机300包括：第三循环管路302，提供第二温度水；第二压缩机303，通过提供冷媒的第四循环管路304连接第二膨胀阀305以及第三凝缩器306形成第二冷媒循环单元，所述第三凝缩器306上设有第二送风机307；所述第四循环管路304通过第二蒸发器308和所述第三循环管路302进行热交换；第五循环管路309，连接所述第四循环管路304，所述第五循环管路309连接第四旁路阀310、所述第一凝缩器110形成第三冷媒循环单元。本领域技术人员理解，第四旁路阀310用于导通第五循环管路309，使得热量通过第一凝缩器110排除作为再生热，由此可以得到所需的除湿剂的再生温度。

更为具体的，如图1所示，所述水冷却器201和所述第三凝缩器306安装在冷却塔500内。

在一个具体实施例中，还包括旁路挡板130，设置于所述高分子转轮的再生区121和所述除湿机100机体之间形成的旁路（图1中未标示旁路），所述旁路挡板130用于控制所述第一凝缩器110、第二凝缩器120与外界的导通或隔离。

进一步地，所述第一温度的取值范围为15摄氏度至30摄氏度，所述第二温度至少为5摄氏度且小于15摄氏度。

更为具体地，所述冷媒为氟利昂，本领域技术人员可以根据实际需要选择氟利昂的种类，在一个变化例中，冷媒也可以是10摄氏度至11摄氏度的高温冰水，在此不予赘述。

在一个优选例中，所述第一循环管路202通过第一旁路阀401连接至所述第一蒸发器207，所述水冷却器201通过第二旁路阀402连接至所述第一蒸发器207。这样的设计，当第一旁路阀401导通，第二旁路阀402关闭时，第一循环管路202中的水不通过水冷却器201，直接在第一蒸发器207中与冷媒进行热交换后排出。

另一方面，当天气较冷时，也可以不打开启动压缩机，直接将第一循环管路202中的水通过水冷却器201，由风吹带走热量。

参考图1，所述第四循环管路304包括第三旁路阀403，所述第三旁路阀403设于所述第五循环管路309与第四循环管路304的两个连接节点之间。关闭第三旁路阀403，使得高温冷媒能够先通过再生用热交换后再由第三凝缩器306返回。

如图1所示的一个实施例中，所述第四旁路阀310一端连接所述第二压缩机303，另一端连接所述第一凝缩器110。

在又一个实施例中，所述第一送风机203和第二送风机307相对设置。

本发明的混合制冷及低温除湿系统进行混合制冷及低温除湿，主要通过将废热回收利用提高COP，优先采用半自然制冷机200的第二循环管路205在所述第二凝缩器120的排热作为所述除湿机100的再生热，若半自然制冷机200的第一压缩机204停止工作，则打开第四旁路阀310导通第五循环管路309，使所述普通制冷机300中第四循环管路304的冷媒通过第五循环管路309在所述第一凝缩器110中排热。

进一步地，本发明的方法若需要增加再生热，同时采用半自然制冷机200的第二循环管路205在所述第二凝缩器120中排热，以及第五循环管路309在所述第一凝缩器中的排热作为所述除湿机的再生热。

本领域技术人员理解，若半自然制冷机200的第一压缩机204仍在工作，且不需要再生热时，打开所述旁路挡板130使所述第一凝缩器110和/或第二凝缩器120的排热从导通的旁路排出。

本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，包括除湿机，半自然制冷机以及普通制冷机，其中，

所述除湿机包括：

高分子转轮，所述高分子转轮具有除湿区以及再生区，所述再生区一侧设置有第一凝缩器和第二凝缩器；

所述半自然制冷机包括：

水冷却器，连接提供第一温度水的第一循环管路，所述水冷却器上设有第一送风机；

第一压缩机，通过提供冷媒的第二循环管路连接所述第二凝缩器形成第一冷媒循环单元；

所述第二循环管路通过第一蒸发器和所述第一循环管路进行热交换； 

所述普通制冷机包括：

第三循环管路，提供第二温度水；

第二压缩机，通过提供冷媒的第四循环管路连接第三凝缩器形成第二冷媒循环单元，所述第三凝缩器上设有第二送风机；

所述第四循环管路通过第二蒸发器和所述第三循环管路进行热交换；

第五循环管路，连接所述第四循环管路，所述第五循环管路连接第四旁路阀、所述第一凝缩器形成第三冷媒循环单元。

2.根据权利要求1所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述除湿机还包括一旁路挡板，所述旁路挡板设置于所述高分子转轮再生区与除湿机机体之间形成的旁路，所述旁路挡板用于控制所述第一凝缩器、第二凝缩器与外界的导通或隔离。

3.根据权利要求1所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述第一温度的取值范围为15摄氏度至30摄氏度，所述第二温度至少为5摄氏度且小于15摄氏度。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述冷媒为氟利昂。

5.根据权利要求1所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述第一循环管路通过第一旁路阀连接至所述第一蒸发器，所述水冷却器通过第二旁路阀连接至所述第一蒸发器。

6.根据权利要求1所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述第四循环管路包括第三旁路阀，所述第三旁路阀设于所述第五循环管路与第四循环管路的两个连接节点之间。

7.根据权利要求1所述的混合制冷及低温除湿系统，其特征在于，所述第四旁路阀一端连接所述第二压缩机，另一端连接所述第一凝缩器。

8.一种利用权利要求1至7中任意一项所述的混合制冷及低温除湿系统进行混合制冷及低温除湿的方法，其特征在于，优先采用半自然制冷机的第二循环管路的排热作为所述除湿机的再生热，若半自然制冷机的第一压缩机停止工作，则打开第四旁路阀导通第五循环管路，使所述普通制冷机中第四循环管路的冷媒通过第五循环管路在所述第一凝缩器中排热。

9.根据权利要求8所述的混合制冷及低温除湿方法，其特征在于，若需要增加再生热，同时采用半自然制冷机的第二循环管路的排热以及第五循环管路在所述第一凝缩器中的排热作为所述除湿机的再生热。

10.根据权利要求8所述的混合制冷及低温除湿方法，其特征在于，当不需要再生热时，打开所述旁路挡板使所述第一凝缩器和/或第二凝缩器的排热从导通的旁路排出。

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