CN104566734A - 一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，它包括呈多级设置的新风处理单元，每一级新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器、一内热型溶液再生器、一辅助绝热型溶液除湿器、一压缩机和一膨胀阀；其中，内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，内热型溶液再生器内置有一冷凝器；压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、膨胀阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；辅助绝热型溶液除湿器与一溶液循环泵连接组成除湿器内溶液循环回路；内热型溶液再生器分别通过一溶液循环泵与内冷型溶液除湿器、辅助绝热型溶液除湿器连接组成溶液循环回路；在内冷型溶液除湿器与内热型溶液再生器之间的溶液循环回路上设置一溶液-溶液换热器。

Description

一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组
技术领域
本发明涉及一种新风机组，特别是关于一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组。
背景技术
民用建筑空调系统的主要任务是满足室内适宜的温湿度参数需求，而空气除湿过程是其重要组成环节。现有除湿方式多以冷凝除湿为主，即采用低温冷水、制冷剂等冷媒来将空气降温到露点温度以下，使得空气中水分凝结来完成除湿过程。由于需要的冷源温度较低(低于空气的露点温度)，造成制冷机的蒸发温度降低，从而严重影响了制冷机的性能系数。此外，传统的冷凝除湿方式存在送风温度偏低、部分情况下需再热导致能源浪费以及存在冷凝水、影响空气品质等问题，因此寻求新的高效空气湿度处理方式已成为当前暖通空调领域的研究热点。
溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为介质，通过溶液与新风进行传热传质来实现对新风的除湿处理过程。作为一种有效的空气湿度处理途径，溶液除湿方式能够高效地满足空气湿度处理需求，并具有不需要再热、可利用多种能源等优势，近年来在我国已得到越来越广泛的应用。已有溶液除湿方式与热泵循环有效结合的空气处理装置，例如ZL03134688.X、ZL200610012259.3公开了使用溶液为媒介的热泵驱动式溶液除湿新风机组处理流程，通过设置热泵循环，利用其中蒸发器的冷量来降低溶液温度、增强溶液的吸湿性能，冷凝器的热量用于吸湿溶液的浓缩再生。
对于这类采用热泵循环的溶液除湿处理装置，当溶液除湿过程全部利用蒸发器侧冷量时，由于热泵循环中冷凝器的排热量等于蒸发器冷量与压缩机功耗之和即冷凝器侧热量大于蒸发器侧冷量，冷凝器的排热量大于系统中溶液浓缩再生所需的热量。这种冷热量间的不匹配会影响机组的性能，已有专利从排除冷凝器侧多余热量的角度给出了解决方案。例如在专利ZL03134688.X中，通过设置辅助冷凝器(采用空气冷却)带走多余的冷凝器排热量，但由于辅助冷凝器是对空气加热(含湿量不发生变化)使得空气带走热量的能力有限，冷凝温度仍然比较高。ZL201010175940.6公开了一种利用再生过程排风蒸发冷却来带走冷凝器多余热量的溶液除湿新风机组。在专利ZL200610012259.3中，通过在溶液再生模块中设置补水装置，通过增加与空气接触的溶液中的水分含量提高空气的出口湿度，来带走冷凝器多余的排热量，使得冷凝温度维持在较低的温度水平。但再生模块本身的作用在于提高溶液浓度、实现对于溶液的浓缩再生作用，而补水则直接导致溶液的浓度降低，二者之间存在着显著矛盾。而从溶液再生的角度出发，冷凝器侧热量均是可以得到有效利用的，上述设置辅助冷凝器排出冷凝热量的方案均未能充分利用冷凝器侧热量来对溶液进行再生。
因此，从现有技术来看，尚缺少能够利用冷凝器侧全部热量进行溶液再生的热泵驱动型溶液除湿装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够使热泵循环的冷凝器侧的热量全部得到有效利用的热泵驱动的多级溶液除湿新风处理机组。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括呈多级设置的新风处理单元，每一级所述新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器、一内热型溶液再生器、一辅助绝热型溶液除湿器、一压缩机和一膨胀阀；其中，所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、膨胀阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述辅助绝热型溶液除湿器与一溶液循环泵连接组成除湿器内溶液循环回路；所述内热型溶液再生器分别通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器、辅助绝热型溶液除湿器连接组成溶液循环回路；在所述内冷型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的所述溶液循环回路上设置一溶液-溶液换热器。
多级所述新风处理单元之间采用串联的方式布置。
所述新风处理单元的数量为两个。
在最后一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的后方设置一表冷器。
一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括呈多级设置的新风处理单元和一辅助绝热型溶液除湿器，每一级所述新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器、一内热型溶液再生器、一压缩机和一膨胀阀；其中，所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、膨胀阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述辅助绝热型溶液除湿器位于第一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的前方，所述辅助溶液除湿器与一溶液循环泵连接组成除湿器内溶液循环回路；所述辅助溶液除湿器与各级所述新风处理单元的所述内热型溶液再生器连接分别组成溶液循环回路。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明每一级新风处理单元中的冷凝热量全部用于加热溶液再生器中的循环溶液、对溶液进行再生，而热泵循环的蒸发器冷量用来冷却部分溶液除湿过程中的循环溶液，并设置辅助的绝热型溶液除湿器，显著改善由于热泵循环冷热量不匹配导致的溶液除湿过程冷量与再生过程热量间的需求不一致情况，更充分地利用热泵循环的冷量和热量，并有助于提高热泵循环的能效水平。2、本发明所使用的溶液再生器为内热型，即热泵循环的冷凝器与溶液再生器结合在一起，实现内热型溶液再生过程；热泵循环的蒸发器也与溶液除湿器有效结合，从而实现内冷型溶液除湿过程。3、本发明利用多级处理单元来对空气进行湿度处理，可实现更为匹配的处理过程，每级处理单元均包括热泵循环、溶液除湿-再生循环等，空气与溶液间的热湿处理过程均为叉流流型；在每一级处理单元中，再生空气流经内热型溶液再生器并对溶液进行再生，由内热型溶液再生器流出的较高浓度溶液一部分进入内冷型溶液除湿器，一部分进入辅助设置的绝热型溶液除湿器；新风依次流经辅助设置的绝热型溶液除湿器和内冷型溶液除湿器，由内冷型溶液除湿器流出的溶液和由辅助设置的绝热型溶液除湿器流出的溶液被送至内热型溶液再生器；在除湿器与再生器之间循环的浓溶液与稀溶液间设置溶液热回收器，对循环溶液进行能量回收，有助于改善处理过程能效。4、本发明在最后一级新风处理单元的溶液除湿器的后方设置一表冷器，对满足湿度处理需求后的空气进一步降温，使送风能够同时满足湿度与温度的多重需求。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例一：
如图1所示，本实施例的新风机组包括呈多级设置的新风处理单元，每一级新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器D、一内热型溶液再生器R、一辅助绝热型溶液除湿器A、一压缩机1和一膨胀阀2，其中，内冷型溶液除湿器D中内置有一蒸发器，内热型溶液再生器R内置有一冷凝器，且压缩机1、内热型溶液再生器R中的冷凝器、膨胀阀2和内冷型溶液除湿器D中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路。辅助绝热型溶液除湿器A与一溶液循环泵3连接组成除湿器内溶液循环回路；内热型溶液再生器R分别通过一溶液循环泵3与内冷型溶液除湿器D、辅助绝热型溶液除湿器A连接组成溶液循环回路，且在内冷型溶液除湿器D与内热型溶液再生器R之间的溶液循环回路上设置一溶液-溶液换热器4。
上述实施例中，多级新风处理单元之间采用串联的方式布置，即新风(待处理空气)依次通过每一级新风处理单元后成为送风。
上述实施例中，可以在最后一级新风处理单元的内冷型溶液除湿器D的后方设置一表冷器5，用于对经过除湿后的空气进行降温以达到新风处理的湿度、温度双重要求。
上述实施例中，新风处理单元可以设置为两级。
下面以包括两级新风处理单元的新风机组为例说明本实施例的工作原理：
如图1所示，新风(待处理空气)首先进入第一级新风处理单元中的辅助绝热型溶液除湿器A，与从辅助绝热型溶液除湿器A顶部喷淋而下的溶液进行叉流热质交换过程；之后新风继续进入内冷型溶液除湿器D，并与从其顶部喷淋而下的溶液进行叉流热质交换过程；在内冷型溶液除湿器D中，其内置的蒸发器可对从顶部喷淋而下的溶液进行降温，以便带走溶液与空气热质交换过程中的热量，增强溶液的除湿能力。新风由内冷型溶液除湿器D流出后继续依次进入第二级新风处理单元的辅助绝热型溶液除湿器A、内冷型溶液除湿器D，其中内冷型溶液除湿器D内置的蒸发器也对喷淋溶液进行降温。新风在与从内冷型溶液除湿器D顶部喷淋而下的溶液进行热质交换后流出第二级处理单元，满足新风的湿度处理需求。之后，根据被处理后的新风温度情况对温度进行调节，即：当新风温度较高时，可利用表冷器5对新风进行降温，其中表冷器5中的冷源为高温冷水等冷媒。经过表冷器5降温后的新风成为送风，即可送至需求的场所。
与此同时，再生空气(可为新风或室内排风)由第二级新风处理单元的内热型溶液再生器R进入，与从内热型溶液再生器R顶部喷淋而下的溶液进行热质交换，实现对溶液的再生。在内热型溶液再生器R中，其内置的冷凝器可对从顶部喷淋而下的溶液进行加热，以便增大溶液与再生空气间的热质交换驱动力、改善再生效果。再生空气由第二级内热型溶液再生器R流出后继续进入第一级新风处理单元的内热型溶液再生器R，其内置的冷凝器再次对喷淋溶液进行加热。在与从内热型再生器R顶部喷淋而下的溶液进行热质交换后，再生空气流出第一级处理单元，成为排风被排走。
每一级新风处理单元在工作时，辅助绝热型溶液除湿器A底部的溶液通过溶液循环泵3，其大部分作为除湿器内循环溶液被送至其顶部喷淋，与新风进行热质交换；其余部分从辅助绝热型溶液除湿器A底部流出的溶液则与由内冷型溶液除湿器D流出的溶液一起被送至相应的内热型溶液再生器R。
内热型溶液再生器R底部流出的溶液中大部分被分别送回至内冷型溶液除湿器D，并进入内冷型溶液除湿器D顶部喷淋。对于在内热型溶液再生器R与内冷型溶液除湿器D之间循环的溶液，由溶液-溶液换热器4对流入、流出内冷型溶液除湿器D的两股溶液进行热回收。由内热型溶液再生器R底部流出的小部分溶液(比例约为10％)被送至辅助绝热型溶液除湿器A，与从辅助绝热型溶液除湿器A喷淋而下的溶液混合后再被送至辅助绝热型溶液除湿器A顶部喷淋，完成整个溶液循环过程。
在该两级新风处理单元中，热泵循环中的蒸发器与内冷型溶液除湿器D结合，冷凝器与内热型溶液再生器R结合。蒸发器中的制冷剂等冷媒与内冷型溶液除湿器D中的喷淋溶液换热后，制冷剂发生相变成为气态后流入压缩机1，被压缩机1压缩后再进入冷凝器，并与内热型溶液再生器R中的喷淋溶液换热，气态制冷剂被冷凝。之后制冷剂继续流经膨胀阀2，并最终流回至蒸发器，完成整个热泵循环处理过程。
实施例二：
如图2所示，本实施例与实施例一的差别在于：在各级新风处理单元中均不再设置有辅助绝热型溶液除湿器A，而在整个新风处理机组中仅设置有一个辅助绝热型溶液除湿器A，其设置在第一级新风处理单元的内冷型溶液除湿器D的前方，辅助绝热型溶液除湿器A与一溶液循环泵5连接组成除湿器内溶液循环回路，辅助绝热型溶液除湿器A与各级新风处理单元的内热型溶液再生器R连接组成溶液循环回路。
本实施例的新风处理机组的工作原理(以包括两级新风处理单元I的新风处理机组为例说明本实施例)仅在辅助绝热型溶液除湿器A的设置上存在差异。在图2所示，新风依次流经辅助绝热型溶液除湿器A、两级内冷型溶液除湿器D、表冷器5。由两级内热型溶液再生器R流出的小部分溶液共同流入辅助绝热型溶液除湿器A；由辅助绝热型溶液除湿器A流出的溶液则分为两部分，分别流入两级内热型溶液再生器R。对于溶液在内冷型溶液除湿器D内部、内热型溶液再生器R内部、内冷型溶液除湿器D与内热型溶液再生器R之间的循环过程、热泵循环过程、再生空气的处理过程等，则与实施例一相同。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括呈多级设置的新风处理单元，每一级所述新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器、一内热型溶液再生器、一辅助绝热型溶液除湿器、一压缩机和一膨胀阀；其中，所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器内置有一冷凝器；
所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、膨胀阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述辅助绝热型溶液除湿器与一溶液循环泵连接组成除湿器内溶液循环回路；所述内热型溶液再生器分别通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器、辅助绝热型溶液除湿器连接组成溶液循环回路；在所述内冷型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的所述溶液循环回路上设置一溶液-溶液换热器。
2.如权利要求1所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：多级所述新风处理单元之间采用串联的方式布置。
3.如权利要求1或2所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：所述新风处理单元的数量为两个。
4.如权利要求1或2所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：在最后一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的后方设置一表冷器。
5.如权利要求3所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：在最后一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的后方设置一表冷器。
6.一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括呈多级设置的新风处理单元和一辅助绝热型溶液除湿器，每一级所述新风处理单元均包括一内冷型溶液除湿器、一内热型溶液再生器、一压缩机和一膨胀阀；其中，所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、膨胀阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；
所述辅助绝热型溶液除湿器位于第一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的前方，所述辅助溶液除湿器与一溶液循环泵连接组成除湿器内溶液循环回路；所述辅助溶液除湿器与各级所述新风处理单元的所述内热型溶液再生器连接分别组成溶液循环回路。
7.如权利要求6所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：多级所述新风处理单元之间采用串联的方式布置。
8.如权利要求6或7所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：所述新风处理单元的数量为两个。
9.如权利要求6或7所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：在最后一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的后方设置一表冷器。
10.如权利要求8所述的一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组，其特征在于：在最后一级所述新风处理单元的所述内冷型溶液除湿器的后方设置一表冷器。
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