CN103982958B - 一种两级预冷式除湿装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两级预冷式除湿装置及其方法。突破传统除湿系统形式，本发明装置包括间接蒸发式圆管表面换热装置、热管换热装置、冷冻除湿系统和冷凝水收集装置，由以上装置和系统依次组成新风一级预冷段、二级预冷段、除湿处理段和回收冷质段。本发明充分利用优质排风、冷凝水冷量用于预冷新风，降低除湿机组蒸发器制冷负荷，使机组在达到相同除湿工作量时，单位输入功率可以更少。从而在机组配件选型上可以有经济性更佳的选择。

Description

一种两级预冷式除湿装置及其方法

技术领域

本发明属于空调设备技术领域，涉及一种两级预冷式除湿机组以及除湿方法。

背景技术

随着国民的生活水平不断提高，人们越来越重视室内空气品质，具体表现为对适宜的空气温度、湿度要求越来越高，尤其在南方，由于其地方湿度大的气候特性，常常让人们有很强的不舒适感。而现有的大多数除湿系统不仅不能满足人们的需求，且耗能巨大。比如，现如今国内的除湿系统多采用全新风形式，这种设计下的机组具有小风量、大焓差的特点，其结构复杂，体积庞大，在市场上的应用价值不高，节能效果不明显，并且在全新风处理过程中持续有冷凝水产生，不但易滋生细菌，更影响美观。同时由于国民素质的进步和国家政策的出台，人们节能减排的意识不断增强，现如今人们更需要经济舒适的除湿系统。因此发展新型节能且高效的除湿系统愈发显得重要，不但是科技进步使然，更是由于人们的切实需求，市场前景巨大。

发明内容

本发明旨在于充分利用优质排风、冷凝水冷量用于预冷新风，降低除湿机组蒸发器制冷负荷，使机组在达到相同除湿工作量时，单位输入功率可以更少。从而在机组配件选型上可以有经济性更佳的选择。具体提出了一种两级预冷式除湿装置及其方法。

本发明装置采用的技术方案是：

一种两级预冷式除湿装置，包括间接蒸发式圆管表面换热装置、热管换热装置、冷冻除湿系统和冷凝水收集装置，所述间接蒸发式圆管表面换热装置，为立式圆管，在圆管的径向方向上开有转向变截面喷嘴，作为一次风道；在圆管内表面开置波状沟槽道，在沟槽中填放网状吸液芯材料；所述一次风道与圆管外表面构成一级预冷段；所述热管换热装置，为两相闭式热虹吸管，包括热管蒸发段、热管冷凝段及两个工质循环通道；其中，热管蒸发段和热管冷凝段分别置于冷冻除湿机系统中的蒸发器前后，作为二级预冷段；所述冷冻除湿系统，包括所述蒸发器、风冷冷凝器、水冷冷凝器、节流阀和压缩机，所述蒸发器联通压缩机低压端，压缩机高压端串联水冷冷凝器后与风冷冷凝器联通；水冷冷凝器与节流阀和蒸发器依次连接；所述风冷冷凝器置于空气调节段，水冷冷凝器置于空气调节段外；所述冷凝水收集装置，包括集水盘、冷凝水箱和冷凝水箱输送管路，所述蒸发器通过集水盘与冷凝水箱连通，所述圆管的近地端插入冷凝水箱。

进一步地，所述圆管近地端的内部填充有多孔性材料。

所述圆管外加装翅片，所述两相闭式热虹吸管上加装有翅片。

本发明一种利用上述装置的两级预冷式除湿方法，具体包括如下步骤：

(1)新风经过所述间接蒸发式圆管表面换热装置，在一次风道处分流，大部分新风继续向前流动待除湿处理，其余部分沿圆管上升横掠过由沟槽道和毛细网作用形成的水膜，强制其完成直接蒸发过程，水膜蒸发吸收管内热量和管外热量，由此完成对经流过管外的新风的预冷作用；完成蒸发过程后圆管内新风表现为湿冷，经由出风口排出；

(2)待除湿处理的新风通过所述冷冻除湿系统中的蒸发器后，通过两相闭式热虹吸管的冷凝段实现一级升温过程，经除湿处理后的冷量回收用于蒸发段新风预冷，然后通过风冷冷凝器实现二级升温过程；制冷工质在冷冻除湿系统内依次经过压缩机、水冷冷凝器、风冷冷凝器、节流阀和蒸发器；所述蒸发器下设置的集水装置，冷凝水经由管路配送引至冷凝水箱，供间接蒸发式圆管表面换热装置待用。

装置外设冷水机组给水冷冷凝器配水，分配其和风冷冷凝器的冷凝负荷，进而改变经二级升温后新风的温度。根据实际需要外设冷水机组，通过控制冷水量改变水冷冷凝器负荷和风冷冷凝器负荷份额，间接控制空气调节段温度变化，实现温湿度粗调。

本发明与现有技术相比，具有以下特点；

1)采用环形两相闭式热虹吸管，充分回收新风除湿处理的冷量，用于预冷过程，降低表冷器制冷负荷，提高单位输入功率除湿量，提高整机能效。

2)构置了间接蒸发冷却圆管换热器，充分利用低温冷凝水冷量，回收其数值较为可观的潜热，内置毛细管网，运行不需额外动力。结构简单，成本较低。

3)通过间接蒸发冷却圆管的制得的冷湿空气可在回收利用，就其具体应用场合，混风处理。给予室内湿度较为自由的调控手段。可相应减少加湿器等多余装置。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明间接蒸发式圆管表面换热器俯视截面示意图。

具体实施方式

图中所示，1为制冷系统节流装置，2为制冷系统风冷冷凝器，3为水冷冷凝器，4为压缩机，5为翅片，6为两相闭式热虹吸管冷凝段，7为制冷系统蒸发器(表冷器)，8两相闭式热虹吸管蒸发段，9为出风口，10为间接蒸发式圆管表面式换热器，11为变截面喷嘴，12为引风机，13为圆管近地端(内填充多孔性材料)，14为冷凝水箱。热管装置采用两相闭式热虹吸管，包含热管蒸发段和冷凝段及两个工质循环通道。利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，且不需要外加动力而工质自动循环。

如图1,2所示，一种两级预冷式全新风除湿机，一级预冷装置包括出风口9，间接蒸发式圆管表面式换热器10,变截面喷嘴11,圆管近地端13；二级预冷装置包括翅片5,两相闭式热虹吸管冷凝段6,两相闭式热虹吸管蒸发段8；冷冻除湿系统包含制冷系统节流装置1,风冷冷凝器2,水冷冷凝器3,压缩机4,制冷系统蒸发器7,冷凝水箱14。由以上装置整体完成机组新风预冷，除湿，升温过程。

所述冷冻除湿系统，新风通过蒸发器(表冷器)7后通过两相闭式热虹吸管冷凝段6实现一级升温过程，在通过风冷冷凝器2实现二级升温过程。制冷工质在冷冻除湿系统内表现为依次经过压缩机4，水冷冷凝器3，风冷冷凝器2，节流装置1，蒸发器(表冷器)7。由此形成以蒸发器7表冷行为为核心的，由水冷冷凝器3负责调温的冷冻除湿系统。特将风冷冷凝器2置于空气调节段，用于回收冷凝热，水冷冷凝器2置于空气调节段外。通过外设的冷水机组给水冷冷凝器3配水，分配其和风冷冷凝器2的冷凝负荷，进而改变处理后新风的温度，提升排风品质。作为优选，冷冻除湿系统为单级压缩式制冷回路，或根据实际需要，设为双级压缩制冷回路。

所述两相闭式热虹吸管换热装置，热虹吸管蒸发段8为二级预冷段，热虹吸管冷凝段6为一级升温段，换热装置将蒸发段(吸热部分)、冷凝段(放热部分)分别置于冷冻除湿系统表冷器前后，即将蒸发段置于新风二级预冷段，将冷凝段置于除湿处理段后，充分利用热管高效的传热特性将新风经除湿处理后的冷量经由冷凝段6回收用于蒸发段8新风预冷，从一定程度上减少蒸发器制冷负荷。同时，将新风热量传至冷凝段6用于处理后新风升温。由此，热虹吸管在除湿系统中起到预冷和再热双重功效。两相闭式热虹吸管加装翅片5用于加强换热过程；整体布置为环路结构，使其结构紧凑。

所述间接蒸发式圆管表面换热器，其中变截面喷嘴11为一次风入口，起导向和加大风速作用，新风在此处分流，大部分新风继续向前流动待除湿处理，其余部分沿圆管上升横掠过由沟槽道和毛细网作用形成的水膜，强制其完成直接蒸发过程，水膜蒸发吸收管内热量和管外热量，由此完成对经流过管外的新风的预冷作用。圆管近地端13插入冷凝水箱14，其内部填充多孔性吸水材料，增高冷凝水水位，增强圆管换热器内表面蓄液能力，减少其上端毛细网和沟槽道的毛细阻力。完成蒸发过程后管内新风表现为湿冷，经由出风口9排出。作为优选，湿冷新风需远离系统新风进气口，以防造成干扰。或可将湿冷新风另作回收处理。

所述冷凝水收集装置，包含在表冷器7下设置的集水装置，冷凝水经由管路配送引至冷凝水箱14，供间接蒸发式圆管表面换热器待用。

本发明两级预冷式全新风除湿机组既可独立使用，即排出冷水机组，关闭水冷冷凝器，室外新风经过机组处理后直接使用，又可作为温湿度独立控制系统的构件，成为除湿方案。在新风处理后可加设温湿度传感器。

可以指出，对于应用本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构造的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围，本实例中未明确的各组分均可以用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种两级预冷式除湿装置，包括间接蒸发式圆管表面换热装置、热管换热装置、冷冻除湿系统和冷凝水收集装置，其特征在于，

所述间接蒸发式圆管表面换热装置，为立式圆管，在圆管的径向方向上开有转向变截面喷嘴，作为一次风道；在圆管内表面开置波状沟槽道，在沟槽中填放网状吸液芯材料；所述一次风道与圆管外表面构成一级预冷段；

所述热管换热装置，为两相闭式热虹吸管，包括热管蒸发段、热管冷凝段及两个工质循环通道；其中，热管蒸发段和热管冷凝段分别置于冷冻除湿系统中的蒸发器前后，作为二级预冷段；

所述冷冻除湿系统，包括所述蒸发器、风冷冷凝器、水冷冷凝器、节流阀和压缩机，所述蒸发器联通压缩机低压端，压缩机高压端串联水冷冷凝器后与风冷冷凝器联通；水冷冷凝器与节流阀和蒸发器依次连接；所述风冷冷凝器置于空气调节段，水冷冷凝器置于空气调节段外；

所述冷凝水收集装置，包括集水盘、冷凝水箱和冷凝水箱输送管路，所述蒸发器通过集水盘与冷凝水箱连通，所述圆管的近地端插入冷凝水箱。

2.根据权利要求1所述的一种两级预冷式除湿装置，其特征在于，所述圆管近地端的内部填充有多孔性材料。

3.根据权利要求1所述的一种两级预冷式除湿装置，其特征在于，所述圆管外加装翅片，所述两相闭式热虹吸管上加装有翅片。

4.一种利用如权1所述装置的两级预冷式除湿方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)新风经过所述间接蒸发式圆管表面换热装置，在一次风道处分流，大部分新风继续向前流动待除湿处理，其余部分沿圆管上升横掠过由沟槽道和毛细网作用形成的水膜，强制其完成直接蒸发过程，水膜蒸发吸收管内热量和管外热量，由此完成对经流过管外的新风的预冷作用；完成蒸发过程后圆管内新风表现为湿冷，经由出风口排出；

(2)待除湿处理的新风通过所述冷冻除湿系统中的蒸发器后，通过两相闭式热虹吸管的冷凝段实现一级升温过程，经除湿处理后的冷量回收用于蒸发段新风预冷，然后通过风冷冷凝器实现二级升温过程；制冷工质在冷冻除湿系统内依次经过压缩机、水冷冷凝器、风冷冷凝器、节流阀和蒸发器；所述蒸发器下设置的集水装置，冷凝水经由管路配送引至冷凝水箱，供间接蒸发式圆管表面换热装置待用。

5.根据权利要求4所述的一种两级预冷式除湿方法，其特征在于，装置外设冷水机组给水冷冷凝器配水，分配其和风冷冷凝器的冷凝负荷，进而改变经二级升温后新风的温度。