CN104279666B - 一种热泵式溶液调温调湿机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热泵式溶液调温调湿机组，包括热泵单元、除湿单元和再生单元，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器；还包括浓度调节单元，浓度调节单元包括换热器、水分布器、湿帘、溶液箱和水泵；所述湿帘设置于再生单元的进风口，所述水分布器设置于湿帘的上方，溶液箱设置于所述湿帘的下方；所述换热器的第一换热管的两端通过铜管串联于所述蒸发器与冷凝器之间，所述第一换热器的第二换热管的一端通过水管连接于第一溶液箱，所述第二换热管的另一端通过水管连接于所述水分布器，所述水泵设置于溶液箱和第二换热管之间。本调温调湿机可使用自来水调节盐溶液的浓度。

Description

一种热泵式溶液调温调湿机组

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别是涉及一种热泵式溶液调温调湿机组。

背景技术

热泵式溶液调温调湿机是一种热泵驱动型、以高浓度盐溶液为工质的调温调湿设备，请参阅图3，热泵式溶液调温调湿机包括热泵系统、再生单元和除湿单元，在夏季工况，所述热泵系统产生的冷气用于给除湿单元内的盐溶液降温，潮湿的新风或室内回风进入除湿单元降温除湿后，到达送风状态点向室内送风，热泵系统产生的热气用于给再生单元中的盐溶液加热，新风或回风进入再生单元与其内部的盐溶液充分接触，形成高温高湿的排风送至室外；在冬季工况时，只需通过四通阀切热泵系统中制冷剂的循环方向，即可实现空气加热加湿功能。盐溶液在除湿单元中吸收进入的新风或回风的水蒸气后，浓度变稀，吸收能力下降，为重新具有吸收能力，盐溶液被送入再生单元进行蒸发浓缩，从而实现盐溶液重复循环使用。

现有市场上所销售的热泵式调温调湿新风机组，在夏季新风做降温除湿时，因热泵系统除湿侧制冷量和再生侧的再热量不相等，因此在使用一段时间后会导致盐溶液溶度太浓，溶液结晶或空气湿度无法控制；而冬季工况中也存在同样的问题；现有的做法是往盐溶液加软化水调节盐溶液的浓度，然而软化水设备造价昂贵，影响了这一节能设备的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种热泵式溶液调温调湿机组，所述热泵式溶液调温调湿机组可直接使用自来水来调节盐溶液的浓度，便于产品推广。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种热泵式溶液调温调湿机组，包括热泵单元、除湿单元和再生单元，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次使用铜管串联成一闭环回路；所述冷凝器用于与所述再生单元中的盐溶液进行热交换，所述蒸发器用于与所述除湿单元中的盐溶液进行热交换；所述热泵式溶液调温调湿机组还包括浓度调节单元，所述浓度调节单元包括第一换热器、第一水分布器、第一湿帘、第一溶液箱和第一水泵；所述第一湿帘设置于再生单元的进风口，所述第一水分布器设置于第一湿帘的上方，第一溶液箱设置于所述第一湿帘的下方；所述第一换热器的第一换热管的两端通过铜管串联于所述蒸发器与冷凝器之间，所述第一换热器的第二换热管的一端通过水管连接于第一溶液箱，所述第二换热管的另一端通过水管连接于所述水分布器，所述第一水泵设置于第一溶液箱和第二换热管之间用于将第一溶液箱内的盐溶液泵入所述第二换热管内。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术中热泵式溶液调温调湿机组需要使用软化水调节其内部盐溶液的浓度，本发明热泵式溶液调温调湿机组增设了浓度调节单元，浓度调节单元的第一换热器将热泵单元的部分热能用于加热第一溶液箱中的自来水，所述自来水经所述第一湿帘蒸发形成水汽，所述水汽即为软化水，因所述第一湿帘设置于所述再生单元的进水口处，所以所述产生的水汽便进入再生单元并溶入再生单元的盐溶液中，从而降低了盐溶液的浓度；进一步的，通过所述第一换热器将热泵单元的部分热能用于加热浓度调节单元中自来水从而控制自来水的蒸发速率，使浓度调节单元产生的水汽量与热泵单元所做的功成正比，从而补入的水汽量与盐溶液的蒸发量成正比，使机组内的盐溶液长期保持平衡。

附图说明

图1为本发明一实施方式热泵式溶液调温调湿机组的结构示意图；

图2为本发明另一实施方式热泵式溶液调温调湿机组的结构示意图；

图3为现有技术中热泵式溶液调温调湿机的结构示意图；

标号说明：

1、热泵单元； 2、再生单元； 3、除湿单元； 4、浓度调节单元；

11、压缩机； 12、冷凝器； 13、蒸发器； 14、膨胀阀；

21、第二溶液箱； 22、第二水分布器； 23、蒸发湿帘； 24、第二水泵；

31、第三溶液箱； 32、第三水分布器； 33、除湿湿帘； 34、第三水泵；

41、第一换热器； 42、第一水分布器； 43、第一湿帘； 44、第一水泵；

45、第一溶液箱； 25、第二换热器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过增加浓度调节单元4生成软化水来稀释再生单元2中的盐溶液，并通过换热器来控制浓度调节单元4的软化水转化速率，使盐溶液的浓度保持平衡。

软水(soft water)指的是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。软水不易与肥皂产生浮渣，而硬水相反。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为1.0～50毫克/升后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水，但在工业上若采用此法来处理大量用水，则是极不经济的。

请参照图1，一种热泵式溶液调温调湿机组，包括热泵单元1、除湿单元3和再生单元2，所述热泵单元1包括压缩机11、冷凝器12、膨胀阀14和蒸发器13，所述压缩机11、冷凝器12、膨胀阀14和蒸发器13依次使用铜管串联成一闭环回路；

所述冷凝器12用于与所述再生单元2中的盐溶液进行热交换，所述蒸发器13用于与所述除湿单元3中的盐溶液进行热交换；

其特征在于，还包括浓度调节单元4，所述浓度调节单元4包括第一换热器41、第一水分布器42、第一湿帘43、第一溶液箱45和第一水泵44；

所述第一湿帘43设置于再生单元2的进风口，所述第一水分布器42设置于第一湿帘43的上方，第一溶液箱45设置于所述第一湿帘43的下方；

所述第一换热器41的第一换热管的两端通过铜管串联于所述蒸发器13与冷凝器12之间，所述第一换热器41的第二换热管的一端通过水管连接于第一溶液箱45，所述第二换热管的另一端通过水管连接于所述水分布器，所述第一水泵44设置于第一溶液箱45和第二换热管之间用于将第一溶液箱45内的盐溶液泵入所述第二换热管内。

本发明热泵式溶液调温调湿机组的工作原理为，浓度调节单元4内循环的是自来水，自来水被第一水泵44抽送至第一换热器41的第二换热管内，在第一换热器41内与热泵单元1进行热交换，再通过第一水分布器42流经所述第一湿帘43，在第一湿帘43内进行蒸发产生水汽，水汽即为软化水，产生的水汽与新风或回风一同进入再生单元2在再生单元2内与盐溶液充分接触并溶入到所述盐溶液中，从而实现往再生单元2中补充软化水，使再生单元2中的盐溶液浓度保持平衡。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明热泵式溶液调温调湿机组增加了浓度调节单元4，浓度调节单元4的第一换热器41将热泵单元1的部分热能用于加热第一溶液箱45中的自来水，所述自来水经所述第一湿帘43蒸发形成水汽，所述水汽即为软化水，因所述第一湿帘43设置于所述再生单元2的进水口处，所以所述产生的水汽便进入再生单元2并溶入再生单元2的盐溶液中，从而降低了盐溶液的浓度，本发明热泵式溶液调温调湿机无需专门的软化水设备即可实现补充软化水，降低了设备的使用费用，大大方便了产品推广。进一步的，通过所述第一换热器41将热泵单元1的部分热能用于加热浓度调节单元4中自来水从而控制自来水的蒸发速率，使浓度调节单元4产生的水汽量与热泵单元1所做的功成正比，从而补入的水汽量与盐溶液的蒸发量趋于平衡，使机组内的盐溶液长期保持平衡。

在上述实施方式中，所述热泵单元1设置有电磁阀用于切换热泵单元1内制冷剂的流向，从而切换热泵式溶液调温调湿机组的工况，实现夏季工况和冬季工况之间的切换，切换成原先的除湿单元与再生单元功能对换，请参阅图2，图2为上述实施方式热泵式溶液调温调湿机组冬季工况时的结构示意图。

进一步的，所述除湿单元3包括除湿湿帘33、第三水分布器32、第三水泵34和第三溶液箱31；

所述第三水分布器32设置于除湿湿帘33的上方，第三溶液箱31设置于除湿湿帘33的下方，第三水泵34的入口连接于第三溶液箱31，第三水泵34的出口通过管道连接于第三水分布器32的入口；

所述再生单元2包括蒸发湿帘23、第二水分布器22、第二水泵24和第二溶液箱21；

所述第二水分布器22设置于蒸发湿帘23的上方，第二溶液箱21设置于蒸发湿帘23的下方，第二水泵24的入口连接于第二溶液箱21，第二水泵24的出口通过管道连接于第二水分布器22的入口。

由上述描述可知，所述除湿单元3和再生单元2使用湿帘进行能量交换，一方面节能环保，另一方面扩大了浓度调节单元4产生的水汽与再生单元2中的盐溶液的接触面积，使水汽能完全溶于盐溶液中，提高水汽的利用率。

进一步的，所述除湿单元3和再生单元2通过第二换热器连接；

所述第二换热器的第一换热管的一端连接于第二溶液箱21，第一换热管的另一端连接于第三水分布器32，所述第二换热器的第二换热管的一端连接于第三溶液箱31，第二换热管的另一端连接于第二水分布器22。

由上述描述可知，因再生单元2和除湿单元3中的盐溶液具有较大的温度差，若直接将再生单元2与除湿单元3中的盐溶液进行交换，则会使两个单元中的温度趋于平衡，从而降低了热泵单元1的能量利用效率，通过第二换热器连接再生单元2和除湿单元3可以有效降低再生单元2与除湿单元3中溶液交换所造成的能量损失，提高调温调湿机组的能量转换效率。

进一步的，所述第一湿帘43、蒸发湿帘23和除湿湿帘33为纸质纤维湿帘。

进一步的，所述第二溶液箱21和第三溶液箱31的材质为PP塑料。

由上述描述可知，纸质纤维湿帘成本低，且有提高盐溶液中与新风或回风的能量交换效率；因盐溶液具有较强的腐蚀性，PP塑料的溶液箱可以有效防止溶液箱腐蚀，延长其使用寿命。

进一步的，所述第一换热器41和第二换热器为板式换热器。

进一步的，所述冷凝器12和蒸发器13为钛炮。

请参照图1，本发明的实施例一为：一种热泵式溶液调温调湿机组，包括热泵单元1、除湿单元3、再生单元2和浓度调节单元4；

所述热泵单元1包括通过铜管串联成密封循环回路的压缩机11、冷凝器12、膨胀阀14和蒸发器13，其中冷凝器12和蒸发器13为钛炮，热泵单元1用于产生热气和冷气，热气用于加热再生单元2中的盐溶液，冷气用于冷却除湿单元3内的盐溶液；

所述浓度调节单元4包括纸质纤维湿膜加湿器和第一板式换热器，该加湿器通过水管、水泵和第一板式换热器的第二换热管连接成循环回路，所述第一板式换热器的第一换热管通过铜管串联于所述蒸发器13与冷凝器12之间；

所述除湿单元3包括除湿湿帘33、第三水分布器32、第三水泵34和第三溶液箱31；

所述第三水分布器32设置于除湿湿帘33的上方，第三溶液箱31设置于除湿湿帘33的下方，第三水泵34的入口连接于第三溶液箱31，第三水泵34的出口通过管道连接于第三水分布器32的入口；

所述再生单元2包括蒸发湿帘23、第二水分布器22、第二水泵24和第二溶液箱21；

所述第二水分布器22设置于蒸发湿帘23的上方，第二溶液箱21设置于蒸发湿帘23的下方，第二水泵24的入口连接于第二溶液箱21，第二水泵24的出口通过管道连接于第二水分布器22的入口。

除湿单元3与再生单元2分别构成盐溶液循环回路，在除湿单元3的除湿湿帘33内低温高浓度的盐溶液对新风或回风进行降温除湿后送入室内，在再生单元2的蒸发湿帘23内高温的盐溶液(热泵单元1对其进行加热使其温度升高促进蒸发)中的水汽被蒸发掉，从而盐溶液能够循环利用。

浓度调节单元4内的自来水循环运行于第一板式换热器与纸质纤维湿膜加湿器之间，热泵单元1产生的热能部分通过所述尝试调节单元的第一板式换热器被用于加热溶液调节单元内的自来水，使自来水的温度升高，从而加速自来水在加湿器内蒸发产生水汽，产生的水汽即为软化水，水汽进入再生单元2给其内的盐溶液补充软化水，使盐溶液的浓度保持平衡。

在现有技术中调温调湿机组运行过程中，其内的盐溶液浓度升高的数值与热泵系统所转移的能量成正比，本实施方式中通过第一板式换热器将热泵单元1的部分能量用于加速浓度调节单元4内水汽的产生速率，从而实现根据热泵单元1转移的能量来控制浓度调节单元4软化水的生成量，使软化水的生成量与盐溶液的浓度升高值成正比，从而使盐溶液的浓度长期处于浓度平衡状态。

综上所述，本发明提供的热泵式溶液调温调湿机组不仅可以使用自来来调节盐溶液的浓度，大大降低了使用成本，还能够长期自动保持其内部盐溶液的浓度平衡，无需频繁的人为的去调节盐溶液浓度；进一步的，本发明热泵式溶液调温调湿机组能量转换效率高，使用寿命长。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种热泵式溶液调温调湿机组，包括热泵单元、除湿单元和再生单元，所述热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次使用铜管串联成一闭环回路；

所述冷凝器用于与所述再生单元中的盐溶液进行热交换，所述蒸发器用于与所述除湿单元中的盐溶液进行热交换；

其特征在于，还包括浓度调节单元，所述浓度调节单元包括第一换热器、第一水分布器、第一湿帘、第一溶液箱和第一水泵；

所述第一湿帘设置于再生单元的进风口，所述第一水分布器设置于第一湿帘的上方，第一溶液箱设置于所述第一湿帘的下方；

所述第一换热器的第一换热管的两端通过铜管串联于所述蒸发器与冷凝器之间，所述第一换热器的第二换热管的一端通过水管连接于第一溶液箱，所述第二换热管的另一端通过水管连接于所述水分布器，所述第一水泵设置于第一溶液箱和第二换热管之间用于将第一溶液箱内的盐溶液泵入所述第二换热管内。

2.根据权利要求1所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述除湿单元包括除湿湿帘、第三水分布器、第三水泵和第三溶液箱；

所述第三水分布器设置于除湿湿帘的上方，第三溶液箱设置于除湿湿帘的下方，第三水泵的入口连接于第三溶液箱，第三水泵的出口通过管道连接于第三水分布器的入口；

所述再生单元包括蒸发湿帘、第二水分布器、第二水泵和第二溶液箱；

所述第二水分布器设置于蒸发湿帘的上方，第二溶液箱设置于蒸发湿帘的下方，第二水泵的入口连接于第二溶液箱，第二水泵的出口通过管道连接于第二水分布器的入口。

3.根据权利要求2所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述除湿单元和再生单元通过第二换热器连接；

所述第二换热器的第一换热管的一端连接于第二溶液箱，所述第二换热器的第一换热管的另一端连接于第三水分布器，所述第二换热器的第二换热管的一端连接于第三溶液箱，所述第二换热器的第二换热管的另一端连接于第二水分布器。

4.根据权利要求2所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述第一湿帘、蒸发湿帘和除湿湿帘为纸质纤维湿帘。

5.根据权利要求2所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述第二溶液箱和第三溶液箱的材质为PP塑料。

6.根据权利要求3所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器为板式换热器。

7.根据权利要求1所述的热泵式溶液调温调湿机组，其特征在于，所述冷凝器和蒸发器为钛炮。