CN103712292A - 太阳能制冷转轮除湿空调系统及工作方法 - Google Patents

太阳能制冷转轮除湿空调系统及工作方法 Download PDF

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Abstract

一种太阳能制冷转轮除湿空调系统及其工作方法，属于空气调节领域。主要包括：太阳能集热板（1）、循环泵（2）、发生器（3）、冷凝器（4）、再生段过滤器（5）、再生段辅助电加热器（6）、除湿转轮（7）、再生段风机（8）、吸收器（9）、膨胀阀（10）、蒸发器（11）、除湿段过滤器（12）、除湿段辅助电加热器（13）、除湿段风机（14）。该系统使用太阳能带动溴化锂吸收式制冷系统，溴化锂制冷系统与转轮除湿机相连，其蒸发器为转轮除湿提供冷量，其冷凝器为转轮再生提供热量。与现有的转轮除湿系统相比，本发明具有节能、环保、结构紧凑、温湿度独立控制、季节适应性好等优点。

Description

太阳能制冷转轮除湿空调系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能制冷转轮除湿空调系统及方法，属于空气调节领域。
背景技术
在对建筑维护结构进行隔热保温和室内通风时，过去仅将空气温度作为主要的解决指标，而忽略了空气湿度对热环境的影响。随着经济的发展，人们生活水平的提高，对房间舒适性的要求越来越高，对温度、湿度进行控制的需求越来越强，空调的任务越来越繁重。传统的空调对房间显热负荷和潜热负荷的处理耦合进行，即通过冷水盘管将回风进行冷却处理的同时，实现露点除湿。为了除湿，必须将所有循环空气冷却到露点温度以下，除湿后，在进行加热，然后送往室内。这种先冷却后加热的处理方式造成了能源的极大浪费。
对于空气湿度的处理方法，目前已有很多种，单独的转轮除湿系统就是其一，但其只能控制湿度，无法控制温度。太阳能制冷转轮除湿空调系统，将干燥剂除湿量大和制冷系统传热效果好的优点结合起来，由干燥剂转轮承担潜热负荷，制冷系统承担显热负荷。
虽然近几年转轮除湿系统的研究取得了很大的进展，转轮除湿系统的设计也有相关的技术涌现，如专利ZL201210493803.6提出的基于太阳能热回收的吸收式制冷与固体转轮除湿空调系统、专利ZL201110206159.5提出的一种船用两级转轮除湿空调系统等，这些技术虽然解决了温湿度独立控制问题，但均没有考虑系统的环保性和节能性。船用两级转轮除湿空调系统应用面狭窄且结构较庞大。在保证良好的除湿性能的基础上，如何控制能耗、增加环保性、降低生产成本是转轮除湿空调系统设计必需要解决的问题。
发明内容  
本发明的目的是提供一种温湿度独立控制、节能、环保、结构紧凑的太阳能制冷转轮除湿空调系统。
一种太阳能制冷转轮除湿空调系统，其特征在于：由太阳能制冷系统、转轮除湿系统组成；上述太阳能制冷系统由太阳能集热板、发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、吸收器、循环泵组成；发生器具有两个入口和三个出口，第一入口为热水入口，第一出口为热水出口，第二入口为溴化锂水溶液入口，第二出口为溴化锂水溶液出口，第三出口为水蒸气出口；冷凝器具有两个入口和两个出口，第一入口为水蒸气入口，第一出口为水蒸气出口，第二入口为新风入口，第二出口为新风出口；吸收器具有两个入口和一个出口，第一入口为溴化锂水溶液入口，第一出口为溴化锂水溶液出口，第二入口为水蒸气入口；蒸发器具有两个入口和两个出口，第一入口为水蒸气入口，第一出口为水蒸气出口，第二入口为新风入口，第二出口为新风出口；其中太阳能集热板的出口与发生器的第一入口相连，发生器的第一出口与太阳能集热板的入口相连；吸收器的第一出口经过循环泵与发生器的第二入口相通，发生器的第二出口与吸收器的第一入口相连；发生器的第三出口与冷凝器的第一入口相连，冷凝器的第一出口经过膨胀阀与蒸发器的第一入口相连，蒸发器的第一出口与吸收器的第二入口相连；上述转轮除湿系统包括、再生段过滤器、再生段辅助电加热器、除湿转轮、再生段风机、除湿段过滤器、除湿段辅助电加热器、除湿段风机，还包括上述太阳能制冷系统中所述的冷凝器和蒸发器；其中再生段过滤器的入口与室外大气相通，再生段过滤器的出口与冷凝器的第二入口相连，冷凝器的第二出口依次经过再生段辅助电加热器、除湿转轮的再生区与再生段风机相连；其中除湿段过滤器的入口与室外大气相通，除湿段过滤器的出口与蒸发器的第二入口相连，蒸发器的第二出口依次经过除湿转轮的除湿区、除湿段辅助电加热器与除湿段风机相连。
所述的太阳能制冷转轮除湿空调系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：当系统开始工作时，太阳能制冷系统的太阳能集热板中储存的热水输送至发生器，与发生器中的LiBr水溶液进行热交换，溶液中的水被汽化，热水被冷却后送至集热器继续加热；随着发生器中的LiBr水溶液中水的不断汽化，溶液的浓度不断升高，进入吸收器；水蒸汽进入冷凝器，被室外新风冷却后凝结，成为高压低温的液态水，通过膨胀阀进入蒸发器，急速膨胀汽化，汽化过程中吸收室外新风的热量，达到制冷的目的；经过蒸发器后低温水蒸汽进入吸收器，被其内的高浓度LiBr溶液吸收，溶液浓度逐步降低，被循环泵抽送至发生器，完成整个太阳能制冷循环；转轮除湿系统包括两个过程：①除湿过程由除湿段风机从外界抽气，室外空气首先经过除湿段过滤器，除去空气中的杂质，通过蒸发器被冷却，冷却后的空气被吸入除湿转轮进行除湿，若温度较低则开启除湿段辅助电加热器调节空气温度，最后由除湿段风机抽送至室内；②再生加热过程由再生段风机从外界抽气，室外空气首先经过再生段过滤器，除去空气中的杂质，通过冷凝器被加热，若温度较低则开启再生段辅助电加热器调节空气温度，加热后的空气被吸入除湿转轮进行再生，最后由再生段风机抽送至室外；除湿转轮由电动马达带动旋转，这样除湿区与再生区不断替换，构成冷却除湿—加热再生循环；太阳能制冷系统的动力由太阳能集热板中的热水和循环泵提供。
除湿段的冷却采用制冷系统的冷量，再生加热段的热量来自制冷系统的冷凝废热。充分结合固体吸附剂的吸湿特性和制冷系统的控温特点，实现温湿度独立控制，相对于单独冷却除湿具有明显节能效果。
采用太阳能制冷系统，季节适应性好，系统制冷能力随太阳辐射能的增加而增大。代替传统的以氟利昂为介质的压缩式制冷循环，以无毒无害的溴化锂为介质，对环保有利。以热为动力进行循环，降低电能的消耗。
附图说明
附图1为本发明的原理图；
附图1中的标号名称：1太阳能集热板，2循环泵，3发生器,4冷凝器,5再生段过滤器,6再生段辅助电加热器,7除湿转轮,8再生段风机,9吸收器,10膨胀阀,11蒸发器,12除湿段过滤器,13除湿段辅助电加热器,14除湿段风机。
具体实施方式
 如图1所示，本发明所述的一种太阳能制冷转轮除湿空调系统，包括太阳能集热板1、循环泵2、发生器3、冷凝器4、再生段过滤器5、再生段辅助电加热器6、除湿转轮7、再生段风机8、吸收器9、膨胀阀10、蒸发器11、除湿段过滤器12、除湿段辅助电加热器13、除湿段风机14。
当系统开始工作时，太阳能制冷系统的太阳能集热板1中储存的热水输送至发生器3，与发生器3中的LiBr水溶液进行热交换，溶液中的水被汽化，热水被冷却后送至集热器继续加热。随着发生器3中的LiBr水溶液中水的不断汽化，溶液的浓度不断升高，进入吸收器9。水蒸汽进入冷凝器4，被室外新风冷却后凝结，成为高压低温的液态水，通过膨胀阀10进入蒸发器11，急速膨胀汽化，汽化过程中吸收室外新风的热量，达到制冷的目的。经过蒸发器11后低温水蒸汽进入吸收器9，被其内的高浓度LiBr溶液吸收，溶液浓度逐步降低，被循环泵2抽送至发生器3，完成整个太阳能制冷循环。
转轮除湿系统包括两个过程：①除湿过程由除湿段风机14从外界抽气，室外空气首先经过除湿段过滤器12，除去空气中的杂质，通过蒸发器11被冷却，冷却后的空气被吸入除湿转轮7进行除湿，若温度较低则开启除湿段辅助电加热器13调节空气温度，最后由除湿段风机14抽送至室内。②再生加热过程由再生段风机8从外界抽气，室外空气首先经过再生段过滤器5，除去空气中的杂质，通过冷凝器4被加热，若温度较低则开启再生段辅助电加热器6调节空气温度，加热后的空气被吸入除湿转轮7进行再生，最后由再生段风机8抽送至室外。
除湿转轮由电动马达带动旋转，这样除湿区与再生区不断替换，构成冷却除湿—加热再生循环；太阳能制冷系统的动力由太阳能集热板1 中的热水和循环泵2提供。

Claims (2)

1.一种太阳能制冷转轮除湿空调系统，其特征在于：由太阳能制冷系统、转轮除湿系统组成；
上述太阳能制冷系统由太阳能集热板（1）、发生器（3）、冷凝器（4）、膨胀阀（10）、蒸发器（11）、吸收器（9）、循环泵（2）组成；
发生器（3）具有两个入口和三个出口，第一入口为热水入口，第一出口为热水出口，第二入口为溴化锂水溶液入口，第二出口为溴化锂水溶液出口，第三出口为水蒸气出口；
冷凝器（4）具有两个入口和两个出口，第一入口为水蒸气入口，第一出口为水蒸气出口，第二入口为新风入口，第二出口为新风出口；
吸收器（9）具有两个入口和一个出口，第一入口为溴化锂水溶液入口，第一出口为溴化锂水溶液出口，第二入口为水蒸气入口；
蒸发器（11）具有两个入口和两个出口，第一入口为水蒸气入口，第一出口为水蒸气出口，第二入口为新风入口，第二出口为新风出口；
其中太阳能集热板（1）的出口与发生器（3）的第一入口相连，发生器（3）的第一出口与太阳能集热板（1）的入口相连；吸收器（9）的第一出口经过循环泵（2）与发生器（3）的第二入口相通，发生器（3）的第二出口与吸收器（9）的第一入口相连；发生器（3）的第三出口与冷凝器（4）的第一入口相连，冷凝器（4）的第一出口经过膨胀阀（10）与蒸发器（11）的第一入口相连，蒸发器（11）的第一出口与吸收器（9）的第二入口相连；
上述转轮除湿系统包括、再生段过滤器（5）、再生段辅助电加热器（6）、除湿转轮（7）、再生段风机（8）、除湿段过滤器（12）、除湿段辅助电加热器（13）、除湿段风机（14），还包括上述太阳能制冷系统中所述的冷凝器（4）和蒸发器（11）；
其中再生段过滤器（5）的入口与室外大气相通，再生段过滤器（5）的出口与冷凝器（4）的第二入口相连，冷凝器（4）的第二出口依次经过再生段辅助电加热器（6）、除湿转轮（7）的再生区与再生段风机（8）相连；
其中除湿段过滤器（12）的入口与室外大气相通，除湿段过滤器（12）的出口与蒸发器（11）的第二入口相连，蒸发器（11）的第二出口依次经过除湿转轮（7）的除湿区、除湿段辅助电加热器（13）与除湿段风机（14）相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能制冷转轮除湿空调系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
当系统开始工作时，太阳能制冷系统的太阳能集热板（1）中储存的热水输送至发生器（3），与发生器（3）中的LiBr水溶液进行热交换，溶液中的水被汽化，热水被冷却后送至集热器继续加热；随着发生器（3）中的LiBr水溶液中水的不断汽化，溶液的浓度不断升高，进入吸收器（9）；水蒸汽进入冷凝器（4），被室外新风冷却后凝结，成为高压低温的液态水，通过膨胀阀（10）进入蒸发器（11），急速膨胀汽化，汽化过程中吸收室外新风的热量，达到制冷的目的；经过蒸发器（11）后低温水蒸汽进入吸收器（9），被其内的高浓度LiBr溶液吸收，溶液浓度逐步降低，被循环泵（2）抽送至发生器（3），完成整个太阳能制冷循环；
转轮除湿系统包括两个过程：①除湿过程由除湿段风机（14）从外界抽气，室外空气首先经过除湿段过滤器（12），除去空气中的杂质，通过蒸发器（11）被冷却，冷却后的空气被吸入除湿转轮（7）进行除湿，若温度较低则开启除湿段辅助电加热器（13）调节空气温度，最后由除湿段风机（14）抽送至室内；②再生加热过程由再生段风机（8）从外界抽气，室外空气首先经过再生段过滤器（5），除去空气中的杂质，通过冷凝器（4）被加热，若温度较低则开启再生段辅助电加热器（6）调节空气温度，加热后的空气被吸入除湿转轮（7）进行再生，最后由再生段风机（8）抽送至室外；
除湿转轮由电动马达带动旋转，这样除湿区与再生区不断替换，构成冷却除湿—加热再生循环；太阳能制冷系统的动力由太阳能集热板（1） 中的热水和循环泵（2）提供。
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