CN104235973A - 一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统。包括：热泵制冷循环系统、溶液除湿再生系统、风系统及转轮能量回收装置；所述溶液除湿再生系统包括溶液除湿单元、溶液再生单元和设置在溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上的溶液泵；所述风系统包括设置在所述溶液除湿单元内侧的送风风机及设置在所述溶液再生单元内侧的再生风机；转轮热回收安装于风管道中，在机组的新风和排风之间进行能量回收。溶液除湿空调系统充分利用热回收转轮的特性，有效的降低了空调运行中冷负荷和耗电量，显著的提高整机的能效比。

Description

一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统

技术领域

本发明涉及溶液除湿空调系统，特别与转轮能量回收型的能量回收有关。

背景技术

节能减排，建设资源节约型社会已经成为当前一项非常重要的工作，由于中央空调的能耗已占建筑总能耗的40~60%。所以，降低中央空调系统能耗成为全社会节能减排的一个重要方向。随着温湿度分控概念的提出、溶液除湿系统的开发应用，溶液系统改进和进一步节能也成为当下课题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，在温湿度分控的溶液空调系统中增加转轮能量回收功能段，能充分回收排风中的能量，减少新风负荷，最大限度的节约能源和降低使用费用。

    本发明的具体技术方案是：

一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，包括：热泵制冷循环系统、溶液除湿再生系统、风系统及转轮能量回收装置；

所述热泵制冷循环系统包括由压缩机、一级冷凝器、二级冷凝器、储液器、过滤器、第一膨胀阀和蒸发器依次连接构成的制冷循环回路；

所述溶液除湿再生系统包括溶液除湿单元、溶液再生单元和设置在溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上的溶液泵；

所述风系统包括设置在所述溶液除湿单元内侧的送风风机及设置在所述溶液再生单元内侧的再生风机；所述送风风机连接风管道形成室外新风通道；所述再生风机连接风管道形成室内排风通道；所述转轮能量回收装置的下半部分设置在所述室外新风通道的进口处，转轮能量回收装置的上半部分设置在所述室内排风通道的进口处。

所述的转轮能量回收装置为全热回收转轮。

所述的蒸发器为壳管式蒸发器。

所述一级冷凝器为壳管冷凝器，所述二级冷凝器为翅片冷凝器，所述壳管冷凝器位于所述压缩机一侧，其进气口与所述压缩机的出气口连接，所述翅片冷凝器位于所述溶液再生单元与再生风机之间，其进气口与壳管冷凝器出气口相连。

所述转轮能量回收装置中部设有用于将所述上半部分与所述下半部分分隔开的隔离板及密封胶条。

所述溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上设有经济器。

溶液除湿再生系统中所有的管路及溶液箱均采用ABS类防腐材质。

所述溶液泵包括除湿溶液泵和再生溶液泵，所述除湿溶液泵和再生溶液泵均采用磁力泵。

所述室外新风通道的入口和室内排风通道的入口处均安装有空气过滤器。

本发明一种转轮能量回收型溶液空调系统的有益效果是：

 一、新风通道和排风通道之间设置能量回收转轮。在夏天可以将新风预冷及除湿，在冬季可以将新风预热并加湿，热回收效率可达70%以上。

  二、机组内配置转轮能量回收段，溶液系统的配置可减少50%以上，能大幅度减小机组外形尺寸。

 三、机组内配置转轮能量回收段，热泵制冷循环系统配置均可减小，大幅度降低了机组的材料成本和运行能耗，提高能效。

  四、在转轮电机和皮带的带动下，转轮以循环的形式不断的依次通过排风管道和新风管道，使排风和新风的能量交换持续进行。

  五、转轮能量回收段上安装的隔离板、密封胶条有效的降低了室外新风和室内排风之间的混风率。

   六、溶液空调系统中增加转轮能量回收装置可以有效的减小制冷系统的配置，节约成本，降低运行费用。

  七、转轮能量回收不受工况限制，冬季夏季均能使用。

   八、制冷剂通过二次冷凝，有效的降低了冷凝温度，提高了制冷机组的能效比，而温度被升高的再生空气能避免在溶液再生单元中对溶液温度的降低，从而提高了再生效果。

 九、将冷凝热分为两部分，一部分用于再生溶液的升温，一部分用于再生空气的升温，既保证了溶液的再生温度，又解决了再生空气在再生过程中会对溶液再生温度影响的难题。

  十、机组采用直膨式制冷方式，有效的减少了二次热交换系统的水泵和冷水机组干式蒸发器，提高了能源利用率。

  十一、机组采用热泵式，冬夏季转换使用，可以起到夏季降温除湿，冬季升温加湿的效果，满足冬夏季的不同需求。

附图说明

图1为本发明系统原理示意图；

其中：1、压缩机；2、四通换向阀；3、壳管冷凝器；4、翅片冷凝器；5、储液器；6、过滤器；7、电磁阀；8、第一膨胀阀；9、单向阀；10、壳管蒸发器；11、第二膨胀阀；12、除湿溶液泵；14、送风风机；15、再生风机；16、溶液再生单元；17、再生溶液泵；18、经济器；19、溶液除湿单元；20、转轮能量回收装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。

在夏天高温高湿情况下，空调负荷最大：这时，热湿负荷由两个处理段同时负担，首先充分发挥转轮能量回收在温差大的工况下回收效率高的特点，除去50%的新风负荷，降低空气的温度和湿度；再经过溶液除湿，使空气温湿度达到低温低湿的控制要求；这样，系统充分利用了两种除湿方法的优点，起到减少机组成本、降低能耗、提高能效的目的。

如图1所示，一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，包括：热泵制冷循环系统、溶液除湿再生系统和风系统；所述热泵制冷循环系统包括由压缩机1、一级冷凝器3、二级冷凝器4、储液器5、过滤器6、第一膨胀阀8和蒸发器10依次连接构成的制冷循环回路；

所述溶液除湿再生系统包括除湿单元19、溶液再生单元16和设置在除湿单元19与溶液再生单元16之间的溶液回路上的溶液泵12；

所述风系统包括设置在所述溶液除湿单元内侧的送风风机14及设置在所述溶液再生单元内侧的再生风机15；所述送风风机14连接风管道形成室外新风通道；所述再生风机15连接风管道形成室内排风通道；所述转轮能量回收装置20的下半部分设置在所述室外新风通道的进口处，转轮能量回收装置20的上半部分设置在所述室内排风通道的进口处。

整个转轮能量回收型溶液除湿空调系统采用三层结构型式，所述热泵制冷循环系统和溶液箱在最下层，新风送风通道和除湿单元19在中间层，室内排风通道和溶液再生单元16在最上层，转轮能量回收装置20安装在第二层和第三层。

所述的转轮能量回收装置20为全热回收转轮。

所述的蒸发器为壳管蒸发器10。

所述一级冷凝器为壳管冷凝器3，所述二级冷凝器为翅片冷凝器4，所述壳管冷凝器3位于所述压缩机1一侧，其进气口与所述压缩机1的出气口连接，所述翅片冷凝器4位于所述溶液再生单元16与再生风机15之间，其进气口与壳管冷凝器3出气口相连。

所述转轮能量回收装置20的中部设有用于将所述转轮能量回收装置20上半部分与所述转轮能量回收装置20下半部分分隔开的隔离板及密封胶条，有效的降低了室外新风和室内排风之间的混风率。

还包括溶液热回收部件，所述溶液热回收部件为设置在所述溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上的经济器18。

溶液除湿再生系统中所有的管路及溶液箱均采用ABS类防腐材质。

进一步的，再生溶液泵和除湿溶液泵均采用磁力泵，避免了溶液对泵的腐蚀。

进一步的，所述的能量回收转轮装置20的上、下部分分别和新风管道、排风管道之间采用密封连接，有效的避免了新风和排风的混风，有效的保证了送风空气的洁净度。

进一步的，能量回收转轮装置采用独立段安装，前后均留有检修门，可方便定期检修和清洗。转轮四角采用三角型钣金件的加强固定方式，保证转轮的运行稳定性。

机组的新风入口安装温湿度传感器，根据进风温度度控制转轮转速来调节热回收量。

机组新风入口和排风入口均安装有空气过滤器，以保证转轮能量回收装置20的清洁，有效的延长了转轮能量回收装置20的使用寿命。

所述的室外新风通道和室内排风通道均采用聚氨酯发泡面板制作，有效的隔绝了新、排风之间的热传递，避免冷量损失。

本发明的工作原理：

热泵制冷循环系统，压缩机1所排出的高温高压气体首先经过四通换向阀2，之后进入壳管冷凝器3与从除湿单元19中过来的低温稀溶液进行热交换，制冷剂温度初步降低，稀溶液温度升高，达到再生温度要求，被壳管冷凝器3初步冷凝的制冷剂进入翅片式冷凝器4与流经翅片表面的再生空气进行热交换，制冷剂进一步冷却并冷凝为过冷液体，再生空气温度升高，进入溶液再生单元16，过冷制冷剂液体经过储液器5、过滤器6后进入第一膨胀阀8节流降压后进入壳管蒸发器10，吸收溶液中热量后变成过热蒸汽重新被吸入压缩机1中，完成整个制冷循环；

在除湿单元19内侧设有送风风机14，在溶液再生单元16内侧设有再生风机14，低温浓溶液进入所述溶液除湿单元19吸收空气中水分，高温高湿的新风成为低温干燥风通过送风风机14送入室内，低温浓溶液变成温度略高的稀溶液，稀溶液与来自溶液再生单元的高温浓溶液在经济器18中进行热交换，稀溶液温度初步升高后在冷凝器3内吸热成为高温溶液，送入溶液再生单元16再生，再生风机15引入再生风带走稀溶液中的水分，再生后的浓溶液然后通过溶液泵12经过壳管蒸发器10被降温后重新回到除湿单元，完成一个完整的除湿再生循环。所述转轮能量回收装置20安装在机组内部，下半部分接入室外新风通道，用于对室外新风进行预冷和除湿；上半部分接入室内排风通道，用于对室内排风进行有效的能量回收。转轮能量回收装置20作为蓄热芯体，室外新风通过轮转的一个半圆，而同时室内排风逆向通过转轮的另一个半圆，室外新风和室内排风以这种方式交替逆向通过转轮能量回收装置20。室外新风通过转轮能量回收装置20的下半部分，空气所包含的大部分的热量和湿气被转轮吸收，聚集在转轮中，通过转轮的是被初步降温除湿的空气，并连续不断的向室内供给新风。转轮循环转动，当室内低温低湿的排风通过转轮上半部分时，获取转轮中聚集的热量和湿气，排出到室外。

在所述溶液回路上加装经济器18，利用稀溶液和浓溶液的温差，在流经经济器18时进行热交换，分别达到降温和升温的目的，起到节能的效果。

进一步的，所述的制冷系统采用热泵型式，冬夏季可以切换使用，夏季运行制冷循环，对新鲜空气降温除湿送入室内；冬季运行制热循环，对新鲜空气升温加湿送入室内。

所述的再生风先通过翅片式冷凝器4提高温度，再进入溶液再生器16。压缩机1排出的高温制冷剂先在壳管冷凝器3内与溶液换热，然后再通过翅片冷凝器4与空气换热。

制冷系统压缩机1所排出的高温高压气体进入壳管冷凝器3与从除湿单元19中过来的低温稀溶液进行热交换，制冷剂温度初步降低，稀溶液温度升高，达到再生温度要求，被初步冷凝的制冷剂进入翅片式冷凝器4与流经翅片表面的再生空气进行热交换，制冷剂进一步冷却并冷凝为过冷液体，再生空气温度升高，进入溶液再生单元16，过冷液体经过储液器5、过滤器6后进入膨胀阀8节流降压后进入壳管蒸发器10，吸收溶液中热量后变成过热蒸汽重新被吸入压缩机1中，完成整个制冷循环。此循环中，通过壳管冷凝器3和翅片冷凝器4的逐级冷凝，将制冷剂冷凝温度降至40℃，机组制冷量约可提高30%，制冷能效比可提高约35%。

在冬季热泵运行中，压缩机1所排出的高温高压气体通过四通换向阀2转换方向，进入壳管蒸发器（热泵运行时作为壳管冷凝器）10与从溶液再生单元16(热泵运行时作为溶液除湿器使用）中过来的低温稀溶液进行热交换，制冷剂温度降低，稀溶液温度升高，达到再生温度要求，过冷制冷剂液体经过储液器5、过滤器6后进入第二膨胀阀11节流降压后进入到翅片冷凝器4（热泵运行作为蒸发器使用）吸收再生风中的热量后初步蒸发，然后再进入壳管冷凝器3（热泵运行时作为蒸发器使用）完全蒸发变成过热蒸汽重新被吸入压缩机中，完成整个热泵循环。  

此循环中，机组有效的将室外空气的热能转移到溶液中，将室外空气进行预热和加湿后送入室内。

实施例1：以处理风量为6000m³/h的转轮能量回收型全新风溶液除湿机组为例，夏季制冷工况运行（外界新风干球温度为35℃，湿球温度为25℃；排风入口干球温度为25℃，湿球温度为19℃），转轮蓄热芯体吸收新风中的热(湿)量，当转到排风侧时，由于存在温(湿)差的原因，蓄热芯体就会释放其中的热(湿)量，当再转到新风侧时，又继续吸收新风中的热(湿)量（被吸收后的新风温度可达到干球温度为27℃）。通过转轮的被初步降温除湿的新风进入到除湿单元19进一步降温除湿，达到设定的目标状态点送入室内。排风侧，吸收了转轮释放热（湿）量的相对高温高湿的空气再进入到溶液再生单元16，进一步吸湿吸热后，排出到室外。转轮在转轮电机的带动下，如此往复循环实现能量的回收。

溶液除湿空调系统充分利用能量回收转轮的特性，有效的降低了机组的配置成本、空调运行中冷负荷和耗电量，显著的提高整机的能效比，通过转轮热回收的应用，热回收效率可达到70%以上。同时机组外形尺寸也有效的减小，减少了机组的占地空间。

上述实施例为本发明的一种较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于，包括：热泵制冷循环系统、溶液除湿再生系统、风系统及转轮能量回收装置；

所述热泵制冷循环系统包括由压缩机、一级冷凝器、二级冷凝器、储液器、过滤器、第一膨胀阀和蒸发器依次连接构成的制冷循环回路；

所述溶液除湿再生系统包括溶液除湿单元、溶液再生单元和设置在溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上的溶液泵；

所述风系统包括设置在所述溶液除湿单元内侧的送风风机及设置在所述溶液再生单元内侧的再生风机；所述送风风机连接风管道形成室外新风通道；所述再生风机连接风管道形成室内排风通道；所述转轮能量回收装置的下半部分设置在所述室外新风通道的进口处，转轮能量回收装置的上半部分设置在所述室内排风通道的进口处。

2.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述的转轮能量回收装置为全热回收转轮。

3.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述的蒸发器为壳管式蒸发器。

4.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述一级冷凝器为壳管冷凝器，所述二级冷凝器为翅片冷凝器，所述壳管冷凝器位于所述压缩机一侧，其进气口与所述压缩机的出气口连接，所述翅片冷凝器位于所述溶液再生单元与再生风机之间，其进气口与壳管冷凝器出气口相连。

5.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述转轮能量回收装置中部设有用于将所述转轮能量回收装置上半部分与所述转轮能量回收装置下半部分分隔开的隔离板及密封胶条。

6.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液回路上设有经济器。

7.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：溶液除湿再生系统中所有的管路及溶液箱均采用ABS类防腐材质。

8.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述溶液泵包括除湿溶液泵和再生溶液泵，所述除湿溶液泵和再生溶液泵均采用磁力泵。

9.根据权利要求1所述的一种转轮能量回收型溶液除湿空调系统，其特征在于：所述室外新风通道的入口和室内排风通道的入口处均安装有空气过滤器。