CN104501321B - 一种内冷式溶液除湿机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内冷式溶液除湿机组，包括至少一组溶液除湿单元、至少一组溶液再生单元、至少一组溶液热回收单元，溶液除湿单元由上至下依次设有第一溶液喷淋装置、第一换热装置、第一溶液箱，溶液再生单元由上至下依次设有第二溶液喷淋装置、第二换热装置、第二溶液箱，溶液热回收单元包括结构相同的上部热回收器和下部热回收器。溶液除湿单元和溶液再生单元之间设有溶液除湿再生循环回路，上部热回收器和下部热回收器之间设有溶液热回收循环回路，第一换热装置和第二换热装置采用内冷式或内热式的换热方式。本发明具有系统稳定、制造和运营成本低、能效比高、控制精确的优点。

Description

一种内冷式溶液除湿机组
技术领域
本发明涉及空调领域的除湿设备，尤其是涉及一种内冷式溶液除湿机组。
背景技术
在空气调节领域，夏季通常需要对室外进来的空气进行降温除湿处理，冬季通常需要对室外进来的空气进行加热加湿处理。传统的空调系统中大多采用冷凝除湿处理方式，即采用制冷机制备出低温的冷冻水，通过冷冻水在表冷器的盘管中循环并与空气进行热量交换，将空气温度降低到露点以下，从而使空气凝结出水分实现对于新风的除湿处理。这种处理方式的除湿和降温过程为一体控制且同时进行，由于除湿要求的冷冻水温度远低于降温所需的冷冻水温度，通常为7～12℃，一方面，使制冷机工作在低蒸发温度情况下，导致制冷机的性能系数较低，另一方面，冷凝除湿后的空气湿度虽满足要求但温度过低，一般还需要再热才能达到送风温度要求，造成了能源的二次浪费。另外，由于凝结水的存在使表冷器盘管等处很容易滋生细菌、霉变，从而降低送风品质，严重影响室内空气的质量。
为克服传统空调系统冷凝除湿方式存在的缺陷，本领域的技术人员研究开发了溶液调湿方式，即采用具有调湿性质的盐溶液作为工作介质，通过与新风直接接触并进行热湿交换，当空气中的水蒸汽分压力高于盐溶液的表面蒸汽压时，盐溶液就会吸收空气中的水分；而当空气中的水蒸汽分压力低于盐溶液的表面蒸汽压时，盐溶液中的部分液态水就会变为气态进入空气中，从而实现对空气湿度的调节目的。溶液除湿方式和传统系统的冷凝除湿方式相比，不需要过低温度(7～12℃)的冷源，为利用资源广泛的低品位能源创造了条件；且溶液除湿方式中的盐溶液是与空气直接接触进行传热传质的，通过盐溶液的过滤、杀菌功能，能除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其他一些有害物质，可有效提高送风质量和室内空气的品质。采用溶液除湿方式的空调系统实现了温度和湿度的独立控制，因其具有节约能源和提高室内空气品质的优势，得到了广泛关注和推广应用。
溶液除湿装置与溶液再生装置是溶液除湿空调系统的核心部件，其热湿交换过程直接影响整个空调系统的性能。目前的溶液除湿装置和溶液再生装置主要采用绝热式换热方式，在 这种换热方式中，盐溶液从上部的喷淋部件喷淋到中部设置的填料塔式的换热器上，并在下部设置盐溶液回收箱，在这一种过程中，空气与盐溶液直接接触并进行传热传质，实现盐溶液对空气的除湿(加湿)处理，同时盐溶液通过循环回路再生，并以此种方式反复循环运行。但采用绝热式溶液除湿装置和溶液再生装置的空调系统普遍存在COP(能效比)低、制造和运营成本高、系统运行参数和精度不易控制的问题。
众所周知，盐溶液只有在低温和高浓度的情况下才具有较好的除湿能力，一旦盐溶液的温度升高或浓度降低都会影响除湿效果和除湿效率；同样地，盐溶液在高温低浓度的情况下，通过与空气直接接触才能有效地再生成高浓度的盐溶液，否则会影响盐溶液再生效果和效率。在溶液除湿或加湿的过程，空气与盐溶液进行传热传质的同时会存在相变潜热的释放或吸收过程，使空气和溶液的温度同时发生快速变化，而这一变化恰恰抑制或降低了传质推动力，如不能及时将相变潜热传递出去，会很大程度上影响溶液除湿和溶液再生的效果和效率。采用绝热式的盐溶液除湿装置和溶液再生装置由于自身结构的缺陷，恰恰不能快速将相变潜热转走，目前该领域解决这一问题的主要办法是增加盐溶液的循环流量，以便抑制或稀释空气与盐溶液进行传热传质过程中产生的相变潜热，这种处理方式虽然在一定程上缓解了相变潜热的不利影响，但没有从根本上解决问题，一方面由于吸湿性较好的盐溶液其价格都比较高昂，无形中加大了运营成本，且使整体系统的运行参数和精度不易控制，另一方面由于盐溶液的使用量较大，不仅会造成整体机组增大，增加制造成本，也会消耗更多的能源，从而使整体系统的COP降低。同时这种绝热式的盐溶液除湿装置和溶液再生装置的换热器主要采用铜、合金钢等较贵金属材质制造，其制造成本也会相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种内冷式溶液除湿机组，其具有系统稳定、制造和运营成本低、效率高、能效比高、控制精确的特点。
为解决现有技术中绝热式溶液除湿系统存在的能效比低、效率低、成本高、系统运行参数不易控制的问题，本发明一种内冷式溶液除湿机组包括至少一组溶液除湿单元、至少一组溶液再生单元、至少一组溶液热回收单元，溶液除湿单元由上至下依次设有第一溶液喷淋装置、第一换热装置、第一溶液箱；溶液再生单元由上至下依次设有第二溶液喷淋装置、第二换热装置、第二溶液箱；溶液热回收单元包括结构相同的上部热回收器和下部热回收器；
在溶液除湿单元和溶液再生单元之间通过管道设置溶液除湿再生循环回路，使第一溶液喷淋装置和第二溶液箱连通，且使第一溶液箱和第二溶液喷淋装置连通，溶液除湿再生循环 回路上设有换热器和循环泵；上部热回收器和下部热回收器之间设有溶液热回收循环回路，溶液热回收循环回路上设有循环泵；
第一换热装置和第二换热装置采用内冷式或内热式的换热方式，第一换热装置的进液口和出液口通过管道与冷源或热源连通或耦合形成第一热交换循环回路，第二换热装置的进液口和出液口通过管道与热源或冷源连通或耦合形成第二热交换循环回路；第一热交换循环回路和第二热交换循环回路中均设有循环泵；
下部热回收器、溶液除湿单元从左至右依次排列形成新风——送风通道；上部热回收器、溶液再生单元从右至左依次排列形成回风——排风通道。
优选地，第一换热装置和第二换热装置为多层塑料排管结构，多层排管的一端均与和进液口相通的进液通道连通，多层排管的另一端均与和出液口相通的出液通道连通，相邻管之间设有间隙。
优选地，新风——送风通道左端设有新风过滤器，新风过滤器中设有过滤和静电除尘装置，新风——送风通道右端设有送风风机；回风——排风通道右端从右至左依次设有回风过滤器和排风风机；送风风机主排风风机均采用变频风机。
优选地，还包括电气控制单元和补水阀，电气控制单元用于对机组中各部件的动力配电与运行参数进行控制调节，补水阀设在第二溶液箱上或者设在与第二溶液箱连通的管道上。
可选地，第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵或冷却塔提供，第二热交换循环回路中的热源由外部热源提供；地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市热网的热水或废热。
可选地，第一热交换循环回路中的热源由地源热泵提供，第二热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供；地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部冷源为冷冻水。
可选地，第一热交换循环回路中的冷源或热源和第二热交换循环回路中的热源或冷源均由热泵单元提供；热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元中的制冷工质流向使蒸发器和冷凝器的功能互换。
优选地，还包括至少一组表冷器，表冷器设在溶液除湿单元和下部热回收器之间或者设在溶液除湿单元和送风风机之间；表冷器的进液口和出液口通过管道与冷源或热源连通或耦合形成第三热交换循环回路，第三热交换循环回路中设有循环泵。
可选地，第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵或冷却塔提供，第二热交换循环回路中的热源和第三热交换循环回路中的冷源均由热泵单元提供；热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元中的制冷工质流向使蒸发器和 冷凝器的功能互换，地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵。
可选地，第一热交换循环回路中的热源由地源热泵提供，第二热交换循环回路中的冷源和第三热交换循环回路中的热源均由热泵单元提供；热泵单元包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元中的制冷工质流向使蒸发器和冷凝器的功能互换，地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵。
可选地，第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵或冷却塔提供，第二热交换循环回路中的热源由外部热源提供，第三热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供；地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市废热，外部冷源为冷冻水。
可选地，第一热交换循环回路中的热源由地源热泵提供，第二热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供，第三热交换循环回路中的热源由外部热源提供；地源热泵为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市废热，外部冷源为冷冻水。
为帮助本领域技术人员理解本发明，下面结合夏季除湿工况和冬季加湿工况分别对本发明中的新风和回风处理过程，以及溶液除湿再生循环回路、溶液热回收循环回路和热交换循环回路的运行过程分别作进一步详细说明。
新风和回风处理过程：
夏季除湿工况下，室外新风从新风——送风通道左端进入，经新风过滤器进行过滤和静电除尘处理，再通过下部热回收器并与其中的盐溶液直接接触进行热湿交换，使其中的盐溶液吸收新风的热量以冷却新风，此过程可降低新风处理的能耗≥50％。然后对新风进行溶液除湿和冷冻除湿处理，可以使新风先经表冷器进行冷冻除湿(夏季表冷器中可通入12～14℃的冷冻水)，再让新风通过溶液除湿单元进行溶液除湿，也可以使新风先通过溶液除湿单元进行溶液除湿，再经表冷器进行冷冻除湿。在溶液除湿过程中新风与溶液除湿单元中的低温高浓度盐溶液直接接触并进行热湿交换，此时新风中的水蒸汽分压力高于盐溶液的表面蒸汽压，盐溶液会吸收新风中的水分从而实现对新风的除湿。经过以上步骤处理后的新风为含湿量达7.6～8.0g/kg的新风。最后新风经送风风机输送到室内。室内回风从右端进入回风——排风通道，经回风过滤器进行过滤除尘处理，过滤除尘后的回风经排风风机输送到上部热回收器，与其中的盐溶液直接接触并进行热湿交换，使回风带走盐溶液的热量。然后回风通过溶液再生单元并与其中的盐溶液直接接触进行热湿交换，此时回风中水蒸汽分压力低于盐溶液的表面蒸汽压，低浓度盐溶液中的部分液态水会变为气态进入回风中，从而实现盐溶液的高浓度再生。最后回风排出室外。本发明采用的送风风机和排风风机均为变频风机，可根据室内外参数进行变频调节，以节约能源和增强机组的运行稳定性。排风量以不小于送风量的70％为 宜，理想状态下，排风量等于送风量的80％时机组整体性能和效果最好。
冬季加湿工况下，新风与下部热回收器、表冷器、溶液除湿单元的热湿交换方向，以及回风与上部热回收器、溶液再生单元的热湿交换方向，均与夏季除湿工况相反。新风从新风——送风通道左端进入，经新风过滤器进行过滤和静电除尘处理，然后新风通过下部热回收器并与其中的盐溶液直接接触进行热湿交换，新风吸收盐溶液的热量以加热新风。随后对新风进行加湿和加热处理，可以先经表冷器对新风进行加热(冬季表冷器中可通入40～45℃的热水)，再经溶液除湿单元对风进行加湿，也可以先加湿再加热。加湿过程中新风通过溶液除湿单元并与其中的高温低浓度盐溶液直接接触进行热湿交换，此时，新风中的水蒸汽分压力低于盐溶液的表面蒸汽压时，盐溶液中的部分液态水会变为气态进入新风中，从而实现新风的加湿处理。经以上步骤处理后的新风为含湿量达8.0～9.0g/kg的新风。最后新风经送风风机输送到室内。室内回风从右端进入回风——排风通道，经回风过滤器进行过滤除尘处理后，回风由排风风机输送到上部热回收器并与其中的盐溶液直接接触进行热湿交换，盐溶液吸收回风中的热量。然后回风通过溶液再生单元并与其中的盐溶液直接接触进行热湿交换，此时回风中的水蒸汽分压力高于盐溶液的表面蒸汽压，盐溶液会吸收回风中的水分浓度变低从而实现低浓度再生。最后回风排出室外。
溶液除湿再生循环回路、溶液热回收循环回路和热交换循环回路的运行过程：
上述夏季除湿工况和冬季加湿工况下新风和回风的处理过程，由盐溶液循环回路和热交换循环回路提供驱动支持。盐溶液循环回路中循环流动有盐溶液，热交换循环回路中循环流动有传热工质。本发明包括两种盐溶液循环回路和三种热交换循环回路，两种盐溶液循环回路中，一种是溶液除湿单元与溶液再生单元之间的溶液除湿再生循环回路；另一种是上部热回收器与下部热回收器之间的溶液热回收循环回路；三种热交换循环回路中，一种是向第一换热装置提供驱动支持的第一热交换循环回路，另一种是向第二换热装置提供驱动支持的第二热交换循环回路，还有一种是向表冷器提供驱动支持的第三热交换循环回路。
夏季除湿工况下，溶液除湿再生循环回路在运行过程中，低温高浓度的盐溶液在溶液除湿单元中进行喷淋过程中，与通过其中的新风直接接触并进行热湿交换，此时新风中的水蒸汽分压力高于盐溶液的表面蒸汽压，盐溶液会吸收新风中的水分从实现对新风进行除湿处理，而高浓度的盐溶液由于吸收了新风中的水分从而浓度降低。然后通过循环泵从溶液除湿单元中的第一溶液箱输送到溶液再生单元中的第二溶液喷淋装置，在溶液再生单元中进行喷淋过程中，与通过其中的回风直接接触并进行热湿交换，此时回风中的水蒸汽分压力低于盐溶液的表面蒸汽压时，低浓度盐溶液中的部分液态水会变为气态进入回风中，同时通过第二换热 装置进行加热，使盐溶液再生成高温高浓度的盐溶液，然后通过该循环回路上的换热器使高温高浓度的盐溶液变成低温高浓度的盐溶液，最后通过另一循环泵将低温高浓度的盐溶液输送到溶液除湿单元的第一溶液喷淋装置进行喷淋。如此反复循环运行。
溶液热回收循环回路在运行过程中，盐溶液在下部热回收器中进行喷淋过程中，与通过其中的新风直接接触并进行热湿交换，盐溶液吸收新风的热量从而温度升高。随后由该循环回路中的循环泵将温度升高的盐溶液从下部热回收器输送到上部热回收器，在上部热回收器中进行喷淋过程中，与通过其中的回风直接接触并进行热湿交换，回风带走盐溶液中的热量，使盐溶液温度降低。然后盐溶液从上部热回收器流到下部热回收器再次进行喷淋。如此反复循环运行。
第一热交换循环回路在运行过程中，冷源循环不断地向第一换热装置提供冷能量支持，及时带走盐溶液在溶液除湿单元中进行喷淋并对新风进行除湿过程中产生的相变潜热(此时新风中的水分因为变成液态会放出热量)，避免盐溶液在除湿过程中温度快速升高，使盐溶液维持较低的温度水平，保持长效的除湿能力。本发明在夏季工况下可以采用地源热泵、冷却塔或者热泵系统中的蒸发器等多种类型的冷源作为第一热交换循环回路的冷源。地源热泵可以为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，土壤热泵用于与土壤进行热量交换，地下水热泵用于与地下水进行热量交换，地表水热泵用于与湖水、河水、海水或城市废水进行热量交换。
第二热交换循环回路在运行过程中，热源循环不断地向第二换热装置提供热能量支持，对在溶液再生单元中进行喷淋的盐溶液进行加热，并补充溶液再生过程中产生的相变潜热(此时盐溶液中的水分因为变成气态会吸收热量)，避免盐溶液再生过程中的温度快速降低，使盐溶液维持较高的温度水平，提高盐溶液的再生效率和效果。本发明在夏季工况下可以采用太阳能、城市热网的热水或废热以及热泵系统中的冷凝器等多种类型的热源作为第二热交换循环回路的热源。
第三热交换循环回路在运行过程中，冷源循环不断地向第三热交换循环回路提供冷能量支持，使表冷器维持一定的低温水平，保持稳定的新风冷冻除湿能力。本发明在夏季工况下可以使用12～14℃的外部冷冻水或者热泵系统中的蒸发器作为第三热交换循环回路的冷源。
冬季加湿工况下，盐溶液循环回路及热交换循环回路在运行过程中的热湿交换方向均与夏季除湿工况相反。
溶液除湿再生循环回路在运行过程中，高温低浓度的盐溶液在溶液除湿单元中进行喷淋过程中，与通过其中的新风直接接触并进行热湿交换，此时新风中的水蒸汽分压力低于盐溶液的表面蒸汽压，高温低浓度盐溶液中的部分液态水会变为气态进入新风中，从而实现对新 风的加湿处理，而盐溶液由于其中的部分液态水变成气态进入新风中从而浓度升高。然后通过循环泵从溶液除湿单元的第一溶液箱将盐溶液输送到溶液再生单元的第二溶液喷淋装置，在溶液再生单元中进行喷淋过程中，与通过其中的回风直接接触并进行热湿交换，此时回风中的水蒸汽分压力高于盐溶液的表面蒸汽压时，盐溶液会吸收回风中的水分从而实现低浓度再生。随后通过该循环回路上的换热器将低温低浓度的盐溶液变成高温低浓度的盐溶液，并通过另一循环泵将高温低浓度的盐溶液输送到溶液除湿单元的第一溶液喷淋装置。如此反复循环运行。需要说明的是，在冬季加湿工况下，往往只靠盐溶液吸收回风中的水分往往不能满足低浓度盐溶液的再生要求，需通过补水阀补充一定量的水方可满足盐溶液的低浓度要求。
溶液热回收循环回路在运行过程中，盐溶液在下部热回收器中进行喷淋过程中，与通过其中的新风直接接触并进行热湿交换，新风吸收盐溶液中的热量，使盐溶液温度降低。随后由该循环回路中的循环泵从下部热回收器将盐溶液输送到上部热回收器，在上部热回收器中进行喷淋过程中，与通过其中的回风直接接触并进行热湿交换，盐溶液吸收回风中的热量而温度升高。然后盐溶液再从上部热回收器流到下部热回收器并进行喷淋。如此反复循环运行。
第一热交换循环回路在运行过程中，热源循环不断地向第一换热装置提供热能量支持，及时补充盐溶液在溶液除湿单元中进行喷淋并对新风进行加湿过程中产生的相变潜热(此时盐溶液中的水分因为变成气态会吸收热量)，避免盐溶液在加湿过程中的温度快速降低，使盐溶液维持较高的温度水平，保持长效的加湿能力。本发明在冬季工况下可以采用地源热泵作为第一热交换循环回路的热源，地源热泵可以为土壤热泵、地下水热泵。冬季的土壤深层、深层地下水可作为免费的天然热量，使本发明有效节约能量，提高机组的能效比。
第二热交换循环回路在运行过程中，冷源循环不断地向第二换热装置提供冷能量支持，及时带走盐溶液再生过程中产生的相变潜热(此时回风中的水分会因为变为液态放出热量)，避免盐溶液再生过程中的温度快速升高，使盐溶液维持较低的温度水平，提高盐溶液再生效率和效果。本发明在冬季工况下可以采用外部冷冻水或热泵系统中的蒸发器作为第二热交换循环回路的冷源。
第三热交换循环回路在运行过程中，热源循环不断地向第三热交换循环回路提供热能量支持，使表冷器维持一定的高温水平，保持稳定的新风加热能力。本发明在冬季工况下可以使用40～45℃的外部热水或者热泵系统中的冷凝器作为第三热交换循环回路的热源。
需要说明的是，本发明还设有电气控制单元，通过电气控制单元对各设备进行配电及运行参数控制，电气和控制单元包括检测传感器、执行器、DDC或PLC单片机等装置及箱体，设置电气控制单元可实现机组的自动管理，提高机组运行的稳定性和控制精度。
与传统空调除湿系统和绝热式的盐溶液除湿系统相比，本发明一种内冷式溶液除湿机组具有以下优点：
1)本发明采用盐溶液除湿方式，不仅能节约了能源，提高机组的整体能效比，而且可有效避免细菌、霉变的滋生，有利于提高室内空气品质。2)本发明中第一换热装置和第二换热装置采用多层塑料排管结构的内冷或内热换热方式，能最大化发挥内冷或内热换热方式的优势，提高溶液除湿和再生性能和效果，有效避免相变潜热产生的不利影响，使盐溶液维持稳定的温度水平，保持长效的除湿或加湿能力，增强机组的稳定性；同时可有效减少盐溶液的循环使用量，降低运营成本，减小机组体积，降低机组造价。3)本发明采用两级冷源，一级为通过表冷器对新风进行冷冻除湿，另一级为通过溶液除湿单元对新风进行盐溶液除湿，使机组能在不同室外气象条件下保证送风参数的稳定性。4)本发明的优选方案采用地源热泵为溶液除湿单元提供冷源或热源，仅地源热泵消耗少量的电能即能获得充足且稳定的冷热源，能耗低，能效比高；同时采用外部热源或冷源为溶液再生单元提供驱动支持，可利用太阳能、城市热网的热水或废热，实现能源的梯级利用。5)本发明中的溶液除湿单元、溶液再生单元、溶液热回收单元以及表冷器，可根据实际使用需要自由组合，其连接方式也可采用分立布置或组合布置多种不同的方式，以适应不同的空间状况。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种内冷式溶液除湿机组作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明一种内冷式溶液除湿机组第一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明一种内冷式溶液除湿机组第二种实施方式的结构示意图；
图3为本发明一种内冷式溶液除湿机组第三种实施方式的结构示意图；
图4为本发明一种内冷式溶液除湿机组第四种实施方式的结构示意图；
图5为本发明一种内冷式溶液除湿机组第五种实施方式的结构示意图；
图6为本发明一种内冷式溶液除湿机组第六种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第一种实施方式的示意图中，设有两组溶液除湿单元1、两组溶液再生单元2、一组溶液热回收单元3，溶液除湿单元1由上至下依次设有第一溶液喷淋装置101、第一换热装置102、第一溶液箱103；溶液再生单元2由上至下依次设有第二溶液喷淋装置201、第二换热装置202、第二溶液箱203；溶液热回收单元3包括结构相同的上部热回收器31和下部热回收器32。
在两组溶液除湿单元1和两组溶液再生单元2之间通过管道设置混合的溶液除湿再生循环回路，本发明中所述的混合的溶液除湿再生循环回路的连结结构为，使分别连接两个第一溶液喷淋装置101的管道通过一条共用管道和分别连接两个第二溶液箱203的管道连通，并使分别连接两个第一溶液箱103的管道通过另一条共用管道和分别连接两个第二溶液喷淋装置201的管道连通，并在两条共用管道位置设置换热器4，同时在连接第一溶液喷淋装置101管道上和连接第二溶液喷淋装置201的管道上分别设置循环泵5，使盐溶液在混合的溶液除湿再生循环回路中形成有效循环流动，盐溶液首先通过两组溶液除湿单元1中的第一溶液喷淋装置101进行喷淋并与新风直接接触进行热湿交换，然后进入各自的第一溶液箱103，并通过连通各自溶液箱103的管道流入共用管道，从共用管道的另一端通过分别连通第二溶液喷淋装置201的管道进入两个溶液喷淋装置201并在喷淋过程中与回风直接接触进行热湿交换，盐溶液再生后以同样地方式，通过分别连通第二溶液箱203、另一共用管道和分别连通第一溶液喷淋装置101管道再进入第一溶液喷淋装置101，如此反复循环运行。在溶液热回收单元3中的上部热回收器31和下部热回收器32之间设置溶液热回收循环回路，并在溶液热回收循环回路上设置循环泵5，使盐溶液在溶液热回收循环回路中形成有效循环流动。
第一换热装置102和第二换热装置202采用内冷式或内热式的换热方式，第一换热装置102和第二换热装置202采用多层塑料排管结构，多层排管的一端均与和进液口相通的进液通道连通，多层排管的另一端均与和出液口相通的出液通道连通，并使相邻管之间留有间隙，便于盐溶液从间隙通过。每组溶液除湿单元1中的第一换热装置102的进液口和出液口均通过管道与地源热泵10连通形成第一热交换循环回路，地源热泵10一方面为第一热交换循环回路提供冷源或热源驱动支持，另一方面还起循环泵的作用，使传热工质在第一热交换循环回路中形成有效循环流动；每组溶液再生单元2中的第二换热装置202的进液口和出液口均通过管道与外部冷热源连通形成第二热交换循环回路，第二热交换循环回路中设有循环泵5，使传热工质在第二热交换循环回路中形成有效循环流动。
通过以上结构设置，下部热回收器32、溶液除湿单元1从左至右依次排列形成新风——送风通道；上部热回收器31、溶液再生单元2从右至左依次排列形成回风——排风通道。
需要说明的是，本实施方式中，地源热泵10可以为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵中的一种。在夏季工况下，深层土壤、深层地下水以及湖、河、海中的深水比地面空气温度低，可以作为第一热交换循环回路的冷源；外部热源可使用太阳能、城市热网的热水或废热以及BCHP系统的废热，并作为第二热交换循环回路的热源。该实施方式可最大限度的节约 能源，提高除湿机组的能效比，增强机组的新风的除湿性能。在冬季工况下，深层土壤、深层地下水以及湖、河、海中的深水比地面空气温度高，同样可作为第一热交换循环回路的热源，并利用外部冷冻水作为第二热交换循环回路的冷源，使机组能在不同室外气象条件下保证送风参数，增强运行稳定性。
本发明通过在新风——送风通道左端设置新风过滤器6，并在新风过滤器6中设置中效或亚高效过滤和静电除尘装置，能有效滤除新风中的灰尘或杂质，提高新风品质，避免新风的灰尘污染盐溶液；通过在新风——送风通道右端设置送风风机7，能有效引导新风走向和风速，增强机组运行的稳定性。同样地，通过在回风——排风通道右端从右至左还依次设置回风粗效过滤器8和排风风机9，能滤除回风中的灰尘或杂质，避免回风中的灰尘污染盐溶液，并利用排风风机9引导回风走向和风速。本发明中的送风风机7和排风风机9均采用变频风机，可根据室内外参数进行变频调节，以节约能源。
本发明还设有电气控制单元(图中未示出)和补水阀(图中未示出)，电气控制单元用于对各部件的动力配电以及运行参数进行控制和调节，电气控制单元包括检测传感器、执行器、DDC或PLC单片机等装置，通过设置电气控制单元能实现机组的自动管理，提高机组运行的稳定性和控制精度。补水阀设在第二溶液箱上或者设在与第二溶液箱连通的管道上，补水阀用于冬季工况下为盐溶液补水，以满足低浓度的盐溶液再生需要。
如图2所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第二种实施方式，与第一种实施方式不同的是，两组溶液除湿单元1与两组溶液再生单元2之间成配对设置，在每对溶液除湿单元1和溶液再生单元2之间分别通过管道设置一条独立的溶液除湿再生循环回路，在每对中使第一溶液喷淋装置101和第二溶液箱203连通，同时使第一溶液箱103和第二溶液喷淋装置201连通。每条独立的溶液除湿再生循环回路中均设有换热器4，并在连接第一溶液喷淋装置101管道上和连接第二溶液喷淋装置201的管道上分别设置循环泵5，使盐溶液在每条独立的溶液除湿再生循环回路中形成有效循环流动。这种结构设置使每对溶液除湿单元1与溶液再生单元2之间的盐溶液循环互不影响，提高了机组的应变能力，当一对溶液除湿单元1与溶液再生单元2失去功效后，另一对可照常运行。
同时，在第二种实施方式中，通过设置冷却塔11替代地源热泵10，让每组溶液除湿单元1中的第一换热装置102的进液口和出液口均通过管道与冷却塔11连通并形成第一热交换循环回路，由冷却塔11为第一热交换循环回路提供冷源驱动支持，并第一热交换循环回路中设置循环泵5，使传热工质在第一热交换循环回路中形成有效循环流动。此种结构设置在夏季工况下，只需循环泵5消耗少量即可为除湿机组提供稳定的冷源驱动支持，能耗低，结构 简单，容易实施。
如图3所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第三种实施方式，与前两种实施方式不同的是，该实施方式设置一组溶液除湿单元1、一组溶液再生单元2、两组溶液热回收单元3和一个表冷器13。并设置了由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀构成的热泵单元12，由热泵单元12为第一换热装置102和第二换热装置202提供冷源或热源，第一换热装置102的进液口和出液口通过管道与热泵单元12的蒸发器耦合构成第一热交换循环回路，第二换热装置202的进液口和出液口通过管道与热泵单元12的冷凝器耦合构成第二热交换循环回路。夏季工况下，制冷工质在蒸发器处吸收热量，为第一换热装置102提供冷源，在冷凝器处释放热量，为第二换热装置202提供热源；冬季工况下，通过热泵单元12中的四通转接阀改变制冷工质的流向，使蒸发器和冷凝器的功能互换，蒸发器起冷凝器作用并为第一换热装置102提供热源，冷凝器起蒸发器作用并为第二换热装置202提供冷源。该实施方式还设置了一个表冷器13，夏季工况下外部冷源与表冷器13通过管道形成第三热交换循环回路，外部冷源可以使用冷冻水；冬季工况下外部热源与表冷器13通过管道形成第三热交换循环回路，外部热源可以使用态阳能或城市废热。通过设置表冷器13，使机组具备了两级除湿能力，增强了除湿能力，同时该实施方式通过使用热泵单元12同时为第一换热装置102和第二换热装置202提供冷源或热源，使机组的结构紧凑，实施方便，更容易控制。
如图4所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第四种实施方式，与第三种实施方式不同的是，该实施方式设置了两组溶液除湿单元1、两组溶液再生单元2、一组溶液热回收单元3和一个表冷器13，并使两组溶液除湿单元1和两组溶液再生单元2共享一个热泵单元12。比起第三种实施方式，本实施方式提高了机组的新风处理能力。
如图5所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第五种实施方式，与第一种实施方式不同的是，第五种实施方式在溶液除湿单元1和下部热回收器32之间增设了两个表冷器13，并设置热泵单元12替代外部热源或冷源为第二换热装置提供驱动支持，同时将热泵单元12产生的对应能量提供给表冷器13以节约能源。需要说明的，在该种实施方式中，两组溶液除湿单元1与两组溶液再生单元2之间成配对设置，在每对溶液除湿单元1和溶液再生单元2之间分别设置一个溶液除湿再生循环回路；同时将两组溶液再生单元2和两个表冷器13也设成配对，并在两对之间分别设置一个热泵单元12。在实际使用中，不限于配对设置，也可以使所有溶液除湿单元1和所有溶液再生单元2之间形成混合的溶液除湿再生循环回路，同时让所有溶液再生单元2和所有表冷器13共用一个热泵单元12。
如图6所示的本发明一种内冷式溶液除湿机组第六种实施方式，与第二种实施方式不同 的是，第六种实施方式在溶液除湿单元1和送风风机7之间增设了一个表冷器13，并设置热泵单元12替代外部热源或冷源为第二换热装置提供驱动支持，同时将热泵单元12产生的对应能量提供给表冷器13以节约能源。该实施方式还将两组溶液除湿单元1和两组溶液再生单元2之间的溶液除湿再生循环回路设置成混合的循环回路，并使两组溶液再生单元2和一个表冷器13共享一个热泵单元12。比起第二种实施方式，该实施方式增加了一组表冷器，增强了除湿能力，同时使用热泵单元为溶液再生单元2提供驱动支持，不受外部能量源的影响，使机组运行参数更易控制，增强了稳定性。
需要说明的是，本发明的溶液除湿单元1、溶液再生单元2、溶液热回收单元3、表冷器13可以根据实际使用需设置更多组，溶液除湿单元1和溶液再生单元2之间的溶液除湿再生循环回路可以根据安装空间灵活选择各自独立的或者混合的溶液除湿再生循环回路。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种内冷式溶液除湿机组，包括至少一组溶液除湿单元(1)、至少一组溶液再生单元(2)、至少一组溶液热回收单元(3)，其特征在于：所述溶液除湿单元(1)由上至下依次设有第一溶液喷淋装置(101)、第一换热装置(102)、第一溶液箱(103)；溶液再生单元(2)由上至下依次设有第二溶液喷淋装置(201)、第二换热装置(202)、第二溶液箱(203)；溶液热回收单元(3)包括结构相同的上部热回收器(31)和下部热回收器(32)；
在溶液除湿单元(1)和溶液再生单元(2)之间通过管道设置溶液除湿再生循环回路，使第一溶液喷淋装置(101)和第二溶液箱(203)连通，且使第一溶液箱(103)和第二溶液喷淋装置(201)连通，溶液除湿再生循环回路上设有换热器(4)和循环泵(5)；上部热回收器(31)和下部热回收器(32)之间设有溶液热回收循环回路，溶液热回收循环回路上设有循环泵(5)；
第一换热装置(102)和第二换热装置(202)采用内冷式或内热式的换热方式，第一换热装置(102)的进液口和出液口通过管道与冷源或热源连通或耦合形成第一热交换循环回路，第二换热装置(202)的进液口和出液口通过管道与热源或冷源连通或耦合形成第二热交换循环回路；第一热交换循环回路和第二热交换循环回路中均设有循环泵(5)；
下部热回收器(32)、溶液除湿单元(1)从左至右依次排列形成新风——送风通道；上部热回收器(31)、溶液再生单元(2)从右至左依次排列形成回风——排风通道，
所述第一换热装置(102)和第二换热装置(202)为多层塑料排管结构，多层排管的一端均与和进液口相通的进液通道连通，多层排管的另一端均与和出液口相通的出液通道连通，相邻管之间设有间隙。
2.按照权利要求1所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：新风——送风通道左端设有新风过滤器(6)，新风过滤器(6)中设有过滤和静电除尘装置，新风——送风通道右端设有送风风机(7)；回风——排风通道右端从右至左依次设有回风过滤器(8)和排风风机(9)；送风风机(7)主排风风机(9)均采用变频风机。
3.按照权利要求2所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：还包括电气控制单元和补水阀，电气控制单元用于对机组中各部件的动力配电与运行参数进行控制调节，补水阀设在第二溶液箱(203)上或者设在与第二溶液箱(203)连通的管道上。
4.按照权利要求3所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵(10)或冷却塔(11)提供，第二热交换循环回路中的热源由外部热源提供；地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市热网的热水或废热。
5.按照权利要求3所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的热源由地源热泵(10)提供，第二热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供；地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部冷源为冷冻水。
6.按照权利要求3所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的冷源或热源和第二热交换循环回路中的热源或冷源均由热泵单元(12)提供；热泵单元(12)包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元(12)中的制冷工质流向使蒸发器和冷凝器的功能互换。
7.按照权利要求3所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：还包括至少一组表冷器(13)，表冷器(13)设在溶液除湿单元(1)和下部热回收器(32)之间或者设在溶液除湿单元(1)和送风风机(7)之间；表冷器(13)的进液口和出液口通过管道与冷源或热源连通或耦合形成第三热交换循环回路，第三热交换循环回路中设有循环泵(5)。
8.按照权利要求7所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵(10)或冷却塔(11)提供，第二热交换循环回路中的热源和第三热交换循环回路中的冷源均由热泵单元(12)提供；热泵单元(12)包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元(12)中的制冷工质流向使蒸发器和冷凝器的功能互换，地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵。
9.按照权利要求7所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的热源由地源热泵(10)提供，第二热交换循环回路中的冷源和第三热交换循环回路中的热源均由热泵单元(12)提供；热泵单元(12)包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和四通转接阀，四通转接阀用于改变热泵单元(12)中的制冷工质流向使蒸发器和冷凝器的功能互换，地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵。
10.按照权利要求7所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的冷源由地源热泵(10)或冷却塔(11)提供，第二热交换循环回路中的热源由外部热源提供，第三热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供；地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市废热，外部冷源为冷冻水。
11.按照权利要求7所述的一种内冷式溶液除湿机组，其特征在于：第一热交换循环回路中的热源由地源热泵(10)提供，第二热交换循环回路中的冷源由外部冷源提供，第三热交换循环回路中的热源由外部热源提供；地源热泵(10)为土壤热泵、地下水热泵或地表水热泵，外部热源为太阳能或城市废热，外部冷源为冷冻水。
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