CN103615916A

CN103615916A - 一种空气高效除湿无级调温装置

Info

Publication number: CN103615916A
Application number: CN201310668775.1A
Authority: CN
Inventors: 林建东; 杨公明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明公开了一种空气高效除湿无级调温装置，其技术方案是:换热器为多层平行迂回的导热管穿入竖向排列的换热翅片孔内并紧密配合；导热管内注有冷媒，相邻换热翅片之间留有间隙作为过风通道；换热器的下方设有接水盘，接水盘下面设有排水口，换热器最外层的导热管上设有导热管出口与冷媒控制器。解决了传统空调器除湿后空气过冷和冷凝除湿机除湿后空气不降温的问题，使湿球温度始终保持稳定在较低的数值，解决了空气除湿所需的冷凝温度与出风温度之间的捆绑关系；可对高速大流量通过的空气进行高效除湿并防止冷凝水随出风带出；本发明可用于热泵热风干燥装置中的除湿部件，降低了热泵压缩机的显热功耗而降低热泵装机容量及能耗。

Description

一种空气高效除湿无级调温装置

技术领域

本发明涉及一种空气除湿调温装置，具体是一种对潮湿空气进行高效除湿无级调温装置，属于空气温湿调节技术领域。

背景技术

对于人的活动居所或物料干燥存放空间的空气调节，都需要对其相对封闭空间空气的温湿度进行调节，传统的方法是采用制冷系统的蒸发器或冷凝器直接或间接对空气进行降温、除湿和加热，但是在出风干球温度变化的情况下维持其低数值的湿球温度，无论普通空调器或冷凝除湿机都无法实现。如利用空调的蒸发器可以对空气进行除湿，但除湿后的空气温度会大幅降低，在湿冷季节时过低的出风温度会令人不适并影响健康，所以普通空调很少作为干燥设备，因为低温干燥的空气不能使物料中的水分快速挥发。冷凝除湿机是使空气连续通过蒸发器和冷凝器，让空气先降温除湿再升温，因最后的出风温度不能降低，所以不适用于夏季空调，由于冷凝除湿机的出风温度只轻微高于进风温度，而且不适用于40℃以上的环境，用在物料干燥方面受到限制，所以冷凝除湿机无论作为普通空调或物料干燥设备都不理想。

目前有采用热泵热风装置用于物料的干燥，它是通过内置蒸发器、外置蒸发器和内外蒸发器配合冷凝器分别对空气进行单独除湿、单独升温和除湿升温。内置蒸发器跟冷凝除湿机一样，出风温度不高，干燥效率较低，而外置蒸发器则不具备冷凝除湿功能，只能通过换气排湿的方式降低室内湿度，但排湿会导致大量热能散失。内外蒸发器虽然可以兼顾对空气冷凝除湿和升温，但这个过程空气的干球温度起落幅度较大，其每一阶段的显热变化全部来自压缩机做功，使设备的装机容量和运行功耗偏高，增加了投资成本和运行成本。另外传统的除湿装置对空气进行冷凝除湿时风速不能过高，否则因空气与冷表面换热时间过短而造成除湿不足，或者造成冷凝水滴重新蒸发成水蒸气随风带出，大大影响除湿效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服传统除湿装置所存在的缺陷，提供一种空气高效除湿无级调温装置。

本发明是采取以下技术方案实现:

A换热器和B换热器分别由导热管和换热翅片组成；换热翅片由多片竖向排列的铝片组成；导热管为多层平行迂回的铜管且穿入换热翅片孔内并紧密配合；多层导热管端头通过连通管连通，导热管内注有冷媒，相邻换热翅片之间留有间隙作为过风通道；A换热器的过风截面大于B换热器的过风截面，A换热器与B换热器竖直排列成台阶状且上下过风通道连通；A换热器与B换热器相邻的导热管通过连接管连通；A换热器上部设有分隔板，分隔板一侧的过风通道上端设有进风口，下端设有内出风口，分隔板另一侧的过风通道上端设有出风口，下端设有内进风口；内出风口和内进风口处于同一个连通的密封空间，A换热器与B换热器的下方设有接水盘，接水盘下面设有排水管，A换热器最外层的导热管上设有导热管出口，B换热器最外层的导热管上连接冷媒控制器，A换热器、B换热器与接水盘设置于风柜壳体内。

本发明解决了传统空调器除湿后空气过冷和冷凝除湿机除湿后空气不降温的问题，可产生湿度较低而温度适中的出风，可通过控制单一冷媒流量在一定范围内无级调节出风的干球温度，使湿球温度始终保持稳定在较低的数值，解决了空气除湿所需的冷凝温度与出风温度之间的捆绑关系；采用的台阶型换热器对空气进行冷凝和回热，适用于大风量、高风速的空气处理，可对高速大流量通过的空气进行高效除湿并防止冷凝水随出风带出；本发明可用于热泵热风干燥装置中的除湿部件，在保证除湿的情况下减少了除湿前后空气的温差，降低了热泵压缩机的显热功耗而降低热泵装机容量及能耗；本发明结构及外围管路简单、制作容易、操控方便，并且节能效果显著。

附图说明

附图1是本发明实施例的主视结构示意图。

附图2是本发明实施例的左视结构示意图。

图示标记如下：A换热器1，B换热器2，导热管3，导热管出口4，冷媒5，冷媒控制器6，连接管7，连通管8，换热翅片9、过风通道10，分隔板11，进风口12，内出风口13，出风口14，内进风口15，排风机16，接水盘17，排水管18，风柜壳体19。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本发明技术方案进行具体描述：

A换热器（1）和B换热器（2）分别由导热管（3）和换热翅片（9）组成；换热翅片（9）由多片竖向平行排列的铝片组成；导热管（3）为多层平行迂回的铜管且分别穿入换热翅片（9）孔内并紧密配合，多层导热管（3）端头通过连通管（8）连通，导热管（3）内注有冷媒（5），相邻换热翅片（9）之间留有间隙作为过风通道（10）；A换热器（1）的过风截面大于B换热器（2）的过风截面，A换热器（1）与B换热器（2）竖直排列成台阶状且上下过风通道（10）连通，A换热器（1）与B换热器（2）相邻的导热管（3）通过连接管（7）连通，A换热器（1）上部设有分隔板（11），分隔板（11）一侧的过风通道（10）上端设有进风口（12），下端设有内出风口（13），分隔板（11）另一侧的过风通道（10）上端设有出风口（14），下端设有内进风口（15）；出风口(14)外设有排风机(16)，内出风口（13）和内进风口（15）处于同一个连通的密封空间，A换热器（1）和B换热器（2）的下方设有接水盘（17），接水盘（17）下面设有排水管（18），A换热器（1）最外层的导热管（3）上设有导热管出口（4），B换热器（2）最外层的导热管（3）上连接冷媒控制器（6），冷媒控制器（6）为变频水泵，A换热器（1）、B换热器（2）与接水盘（17）设置于风柜壳体（19）内。

本发明解决问题还可以进一步采取以下技术方案：

A换热器（1）与B换热器（2）水平排列成台阶状且过风通道（10）左右连通，接水盘（17）设置于A换热器（1）和B换热器（2）的下方，进风口（12）和出风口（14）设置于风柜壳体（19）的侧面，冷媒控制器（6）为变频水泵或流量比例阀或变频制冷压缩机或数码涡旋制冷压缩机，导热管（3）内循环流动的冷媒（5）是制冷系统制成的循环冷冻液体或者是制冷压缩机直接提供的循环制冷工质。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

工作时，如采用水作为冷媒，低温冷水通过变频水泵由B换热器外层的导热管进入，最后经A换热器外层的导热管的出口流出。外部高温高湿的空气受风机负压驱使，由进风口进入，从A换热器的部分过风通道、B换热器全部过风通道和A换热器的另一部分过风通道相继通过，最后从出风口流出，空气的流动路径呈U型，外部湿热空气进入时分别与A换热器和B换热器内由相向流动的冷水产生热交换，空气温度逐渐降低，当空气温度低于水蒸气的露点时，其中的水分就会析出落入下方的接水盘内。进入空气与冷水相向流动的热交换，形成B换热器外端的空气温度降至最低，而A换热器靠外层的导热管内的水温升至最高。从B换热器冷凝除湿后的低温空气从内出风口折返流经A换热器时会吸收其中的热量，由于A换热器靠近外层的导热管及换热翅片温度较高，形成流出的空气间接吸收相向进入空气的热量使空气恢复部分温度。台阶状组合的换热器防止了折返出去的空气继续在A换热器冷凝析出水分并由高速气流带出，由于冷水先从B换热器再进入A换热器，冷水之后逐步吸收进入空气的热量，使B换热器区域的温度低于A换热器内最冷区域的温度，形成一定的梯度温差，只要这个梯度温差大于B换热器与空气的换热温差，离开B换热器内出风口的空气湿球温度就低于A换热器所有区域的温度，使折返进入A换热器的空气就不会继续析出冷凝水，有效的解决了出风带有水滴的问题。

B换热器的过风行程设计与风速有关，针对高风速的工况可增加其冷表面的过风行程，保证空气与冷表面有足够的热交换时间，保证空气除湿后的湿球温度低于A换热器区域的温度，防止空气在后续行程中再出现结露。另外除湿后的空气通过180°折返的方式，可在折返处设置挡水板将有效防止水滴返回。

一定晗值的湿热空气与冷水产生热交换使冷水的温度上升，冷水最后流出的温度与其流量成反比，冷水的流量越少，其单位质量吸收的空气热量就越多，其行程末段温度就越高，所以控制冷水的流量就可以调节A换热器靠外层区域的冷表面温度，也间接控制了最后流经该区域的出风温度，减少冷水流量可使出风温度升高，加大冷水流量可使出风温度降低。

B换热器外层区域的冷表面温度主要取决于最早段进入的冷水温度，该区域的冷表面温度与空气除湿的冷凝温度密切相关，而A换热器靠外端冷表面温度与冷水的流量有关，冷水流量与出风温度密切相关，所以出风的湿度和温度都可以分别通过设定冷水温度和冷水流量来分别独立控制，从而实现无级调温。

冷水冷量的消耗与进出风的晗值差有直接关系，而其晗值差与进出风的含水率差和温差有直接关系，由于出风温度得到一定程度的恢复，除湿前后的空气温差相对减少，也就是其显热变化的减少相对降低了冷水冷量的消耗而节能。

如果冷媒控制器为数码涡旋制冷压缩机，这样A换热器和B换热器成为一个串联状蒸发器，采用制冷工质作为冷媒，冷媒相继通过B换热器和A换热器，通过调节数码涡旋制冷压缩机的输出量，使冷媒在B换热器段完成蒸发，在A换热器段过热升温，蒸发段区为主要作为除湿冷凝区域，过热段区主要对进入和返回空气进行热交换以提升出风的温度。

本发明不但可以应用在空气温湿调空方面，还可以作为物料干燥设备中对空气除湿的部件，也可以用于空气制水机中收集冷凝水的部件，利用本发明可对加热前的空气进行除湿和余热利用，可广泛应用于农产品、海产品、中药材、烟草等的干燥。

Claims

1.一种空气高效除湿无级调温装置，包括由导热管（3）和换热翅片（9）组成的A换热器（1）和B换热器（2）,其特征在于:换热翅片（9）由多片竖向平行排列的铝片组成；导热管（3）为多层平行迂回的铜管且分别穿入换热翅片（9）孔内并紧密配合，多层导热管（3）端头通过连通管（8）连通，导热管（3）内注有冷媒（5），相邻换热翅片（9）之间留有间隙作为过风通道（10）；A换热器（1）的过风截面大于B换热器（2）的过风截面，A换热器（1）与B换热器（2）竖直排列成台阶状且上下过风通道（10）连通，A换热器（1）与B换热器（2）相邻的导热管（3）通过连接管（7）连通，A换热器（1）上部设有分隔板（11），分隔板（11）一侧的过风通道（10）上端设有进风口（12），下端设有内出风口（13），分隔板（11）另一侧的过风通道（10）上端设有出风口（14），下端设有内进风口（15）；出风口(14)外设有排风机(16)，内出风口（13）和内进风口（15）处于同一个连通的密封空间，A换热器（1）和B换热器（2）的下方设有接水盘（17），接水盘（17）下面设有排水管（18），A换热器（1）最外层的导热管（3）上设有导热管出口（4），B换热器（2）最外层的导热管（3）上连接冷媒控制器（6），A换热器（1）、B换热器（2）与接水盘（17）设置于风柜壳体（19）内。

2.根据权利要求1所述的一种空气高效除湿无级调温装置，其特征在于:出风口(14)外设有排风机(16)。

3.根据权利要求1所述的一种空气高效除湿无级调温装置，其特征在于:A换热器（1）与B换热器（2）水平排列成台阶状且过风通道（10）左右连通，接水盘（17）设置于A换热器（1）和B换热器（2）的下方，进风口（12）和出风口（14）设置于风柜壳体（19）的侧面。

4.根据权利要求1所述的一种空气高效除湿无级调温装置，其特征在于:冷媒控制器（6）为变频水泵或流量比例阀或变频制冷压缩机或数码涡旋制冷压缩机。

5.根据权利要求1所述的一种空气高效除湿无级调温装置，其特征在于:导热管（3）内循环流动的冷媒（5）是制冷系统制成的循环冷冻液体或者是制冷压缩机直接提供的循环制冷工质。