CN104676760A - 一种无露点控制的空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无露点控制的空调系统，包括压缩式制冷单元、溶液除湿单元和空调末端单元，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元相连接，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元分别与所述空调末端单元相连接。空调系统利用溶液除湿系统消除新风湿负荷，减少了压缩式制冷系统装机容量，提高了运行效率；并利用低品位的冷凝热作为内置热源再生除湿溶液，无需设置其他热源，减少系统耗电量。

Description

一种无露点控制的空调系统
技术领域
本发明涉及冷凝热回收技术，具体涉及一种无露点控制的空调系统。
背景技术
常规的压缩式空调系统为了实现除湿功能，通常采用冷凝除湿方式，其除湿制冷原理是依靠蒸发温度的降低，使空气温度降低为露点温度以下，从而实现空气的冷凝除湿。然而，实际上除掉显热负荷并不需要把温度降低到露点温度以下，如采取这样的除湿，不仅会使压缩制冷系统由于蒸发温度的降低性能系数降低，而且还会因再热的补偿使能耗进一步加大，产生再生溶液能耗的成本较高，而且冷凝器将排放大量冷凝热，此部分热量会使建筑周围环境温度升高，不仅导致了建筑冷负荷的增加，也降低了空调机组的运行效率。发明内容
有鉴于此，本发明提供一种无露点控制的空调系统，旨在使得系统兼备空调系统的压缩式制冷和溶液除湿功能。
本发明采用的技术方案具体为：
一种无露点控制的空调系统，包括压缩式制冷单元、溶液除湿单元和空调末端单元，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元相连接，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元分别与所述空调末端单元相连接。
在上述无露点控制的空调系统中，所述压缩式制冷单元包括再生器、蒸发器和压缩机，所述再生器、所述蒸发器和所述压缩机依次连接形成闭环；还包括膨胀阀，所述膨胀阀设于所述再生器和所述蒸发器之间。
在上述无露点控制的空调系统中，所述溶液除湿单元包括再生器、除湿器、溶液换热器和冷却器，所述再生器经所述溶液换热器与所述除湿器双向连接。
在上述无露点控制的空调系统中，还包括第一溶液罐和第二溶液罐，所述第一溶液罐设于所述再生器和所述溶液换热器之间，所述第二溶液罐设于所述除湿器和所述溶液换热器之间。
在上述无露点控制的空调系统中，
所述再生器经所述第一溶液罐与所述溶液换热器的第一进口相连接，所述溶液换热器的第一出口与所述除湿器相连接；
所述除湿器经所述第二溶液罐与所述溶液换热器的第二进口相连接，所述溶液换热器的第二出口与所述再生器相连接。
在上述无露点控制的空调系统中，
所述溶液换热器和所述冷却器之间设有第二调节阀所述溶液换热器的第一出口依次经所述冷却器、所述第二调节阀连接至所述冷却器内的第一溶液喷淋管；
所述除湿器的溶液出口与第二溶液罐的第一端相连接，所述第二溶液罐的第二端经第二溶液泵连接至所述溶液换热器的第二进口，所述溶液换热器的第二出口经第一调节阀连接至所述再生器内的第二溶液喷淋管。
在上述无露点控制的空调系统中，所述空调末端单元为风机盘管，所述风机盘管的第一端通过冷冻水管与所述蒸发器的冷端进水口相连接，所述蒸发器的冷端出水口通过冷冻水管与所述风机盘管的第二端相连接。
在上述无露点控制的空调系统中，所述蒸发器的冷端出水口与所述风机盘管的第二端之间设有冷冻水泵。
在上述无露点控制的空调系统中，所述空调末端单元为风机盘管，所述风机盘管的第一端通过冷冻水管与所述冷却器的冷却液出口相连接，所述蒸发器的冷却液进口通过冷冻水管与所述风机盘管的第二端相连接。
在上述无露点控制的空调系统中，所述蒸发器的冷端进水口与所述风机盘管的第二端之间设有第三调节阀。
本发明产生的有益效果是：
本发明的空调系统通过采用冷凝器中低品位的冷凝热作为内置热源，将喷淋在盘管外侧的循环水改为喷淋除湿后需要再生的溶液，既达到了冷却冷凝盘管内制冷剂气体的目的，同时也实现了除湿溶液的再生；同时内置热源的存在抑制了溶液再生过程中由于水分蒸发而导致的溶液温度降低的问题，增强了溶液的再生过程；
本发明的空调系统利用溶液除湿单元部分或者全部消除新风湿负荷，利用压缩式制冷循环单元供冷消除热负荷，使除湿循环单元为制冷循环单元补充了部分冷量，在相同冷量需求的条件下减少了压缩式制冷系统装机容量，提高了系统的运行效率，且空调系统通过储液罐将系统中多余的热量以化学能方式进行储存，减小了系统容量相关的投资。
本发明的空调系统在环境温度较高的情况下(如夏季)可以实现空气除湿的处理，在环境温度较低的情况下(如冬季)作为空气源热泵运行从而实现空气加湿的处理，并且避免了由于室外机结霜而导致的供热不稳定的问题。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种无露点控制的空调系统的结构示意图。
图中：1、(蒸发式冷凝)再生器  2、膨胀阀  3、蒸发器  4、压缩机  5、风机盘管  6、除湿器  7、第一溶液罐(浓溶液)  8、第二溶液罐(稀溶液)  9、溶液换热器  10、冷却器  11、第一溶液泵12、第二溶液泵  13、冷冻水泵  (14、15、16)(第一、第二、第三)调节阀  17、第一溶液喷淋管  18、第二溶液喷淋管  19、冷凝盘管20、风扇  21、进风格栅  22、滤气网  23、风机。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
与传统的空调系统相比，本发明兼具集成蒸汽压缩式制冷和溶液除湿技术，实现了一种无露点控制空调系统。利用溶液除湿，无需将空气温度降低至露点温度以下，同时采用蒸发式冷凝再生器作为两个系统的结合部件。蒸发式冷凝再生器既是压缩式制冷系统中制冷剂的放热部件，同时也是溶液除湿空调系统中除湿溶液的再生部件。相比传统露点控制空调系统，该系统性能可望得到显著提高。
如图1所示的一种无露点控制的空调系统，包括压缩式制冷单元、溶液除湿单元和空调末端单元，压缩式制冷单元和溶液除湿单元相连接，压缩式制冷单元和溶液除湿单元分别与空调末端单元相连接；其中：
压缩式制冷单元包括外壳内的冷凝盘管上方设有喷淋单元的蒸发式冷凝再生器1、蒸发器3和压缩机4，再生器1、蒸发器3和压缩机4依次连接形成闭环；还包括膨胀阀2，膨胀阀2设于再生器1和蒸发器3之间；
溶液除湿单元包括蒸发式冷凝再生器1、除湿器6、溶液换热器9和冷却器10，再生器1经溶液换热器9与除湿器6双向连接；
空调末端单元为风机盘管5，风机盘管5的第一端通过冷冻水管与蒸发器3的冷端进水口相连接，蒸发器3的冷端出水口通过冷冻水管经冷冻水泵13与风机盘管5的第二端相连接。
空调末端单元为风机盘管5，风机盘管5的第一端通过冷冻水管与冷却器10的冷却液出口相连接，蒸发器3的冷却液进口通过冷冻水管经第三调节阀16与风机盘管5的第二端相连接。
进一步地，溶液除湿单元还包括第一溶液罐7和第二溶液罐8，第一溶液罐7设于再生器1和溶液换热器9之间，第二溶液罐8设于除湿器6和溶液换热器9之间；其中：
再生器1经第一溶液罐7与溶液换热器9的第一(浓溶液)进口相连接，溶液换热器9的第一(浓溶液)出口与除湿器6相连接；
除湿器6经第二溶液罐8与溶液换热器9的第二(稀溶液)进口相连接，溶液换热器9的第二(稀溶液)出口与再生器1相连接。
进一步地：
溶液换热器9和冷却器10之间设有第二调节阀15溶液换热器9的第一(浓溶液)出口依次经冷却器10、第二调节阀15连接至冷却器10内的第一溶液喷淋管17；
除湿器6的溶液出口与第二溶液罐8的第一端相连接，第二溶液罐8的第二端经第二溶液泵12连接至溶液换热器9的第二(稀溶液)进口，溶液换热器9的第二(稀溶液)出口经第一调节阀14连接至再生器1内的第二溶液喷淋管18。
上述空调系统的循环运行方式分为压缩式制冷循环和溶液除湿循环两部分；其中：
压缩式制冷循环的具体运行方式为：
制冷剂与蒸发器3内的冷冻水进行换热，经蒸发吸热后变为气态制冷剂，气态制冷剂进入压缩机4被压缩，气态制冷剂进一步变为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂进入再生器1，与除湿溶液和室外空气进行换热后，高温高压的气态制冷剂变为液态制冷剂后进入膨胀阀2，经膨胀阀2节流降温降压后变为低温低压的液态制冷剂再进入蒸发器3。
溶液除湿循环的具体运行方式为：
稀溶液罐8中的低温稀溶液经第二溶液泵12被泵送至溶液换热器9，与溶液换热器9内的高温浓溶液换热后，流入蒸发式冷凝再生器1中进行浓缩再生，再生后的浓溶液经进入浓溶液罐7储存；浓溶液罐7中的高温浓溶液经第一溶液泵11与溶液换热器9内的低温稀溶液进行换热后，再经过冷却器10与来自蒸发器的冷冻水换热降温后，进入除湿器6内进行除湿，并经第一溶液喷淋管17稀释后的稀溶液留回稀溶液罐8中。
在上述两种循环过程中：
在蒸发式冷凝再生器1内，需要再生的除湿溶液通过第二溶液喷淋管18喷淋在冷凝盘管19的外表面，吸收来自冷凝盘管19的热量最终变为浓溶液；
除去用来再生除湿溶液以外的热量，进一步由设于冷凝盘管19上部的风扇20带动室外空气进行冷却，具体为：室外空气通过再生器1两侧的进风格栅21吸入再生器1，吸入的气流通过冷凝盘管19与盘管内的制冷剂以及管外的再生溶液进行传热传质交换，经过滤气网22后，气流在设于滤气网22上的风扇20的扰动下排出室外。
除湿器6内的稀释和换热过程具体为：
在除湿器6内，除湿溶液由填料上方的溶液喷淋管17向下喷淋，与空气在填料表面接触并进行热湿交换，吸湿后的浓溶液变为稀溶液储存进稀溶液罐8；
新风在除湿器6内横向流动，先经过填料被除湿溶液除湿后，再与在风机盘管5中被冷却器内的冷冻水降温后的空气一并被风机23作为新风排出。
作为一种实施例，空调系统的具体运行过程为：
在气温较高的情况下(如夏季)，系统开始运行时，风扇20、除湿器6和溶液再生式蒸发式再生器1全部开启，此时大部分的冷冻水供给空调末端的即风机盘管5，送入房间用于除去显热负荷，小部分的冷冻水送入冷却器10内，对冷却器10内的浓溶液进行冷却降温，通过控制第三调节阀16来维持其内部的浓溶液温度的稳定。随着再生过程的进行，稀溶液罐8中的液位不断下降，直至接近用完时，说明稀溶液的再生过程已经完成；此时关闭第一调节阀14。除湿器6继续使用浓溶液罐7中储存的浓溶液进行除湿，随着除湿过程的进行，稀溶液罐8中的液位不断上升，直至近满时再打开第一调节阀14，直至再生过程完成时关闭，如此反复。
当无需进行除湿处理时，关闭第二调节阀15即可。
同理，在气温较低的情况下(如冬季)，空调系统作为空气源热泵运行时，上述过程中的稀溶液与浓溶液互换，热量和冷量互换，即将除湿过程变换为将空气加湿处理的过程，具体运行过程不再赘述。
本发明的空调系统利用溶液除湿系统消除新风湿负荷，减少了压缩式制冷系统装机容量，提高了运行效率；利用低品位的冷凝热作为内置热源再生除湿溶液，无需设置其他热源，减少了系统的耗电量，同时抑制了溶液再生过程中由于水分蒸发而导致溶液温度降低的问题，增强了溶液的再生过程；并通过将多余的冷凝热以浓溶液的形式存储于溶液罐中，减小了系统容量和相应投资；而且可以实现夏季除湿，冬季加湿的效果，弥补了冬季由于室外机结霜而造成的供热不稳定的影响。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无露点控制的空调系统，其特征在于，包括压缩式制冷单元、溶液除湿单元和空调末端单元，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元相连接，所述压缩式制冷单元和所述溶液除湿单元分别与所述空调末端单元相连接。
2.根据权利要求1所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述压缩式制冷单元包括再生器、蒸发器和压缩机，所述再生器、所述蒸发器和所述压缩机依次连接形成闭环；还包括膨胀阀，所述膨胀阀设于所述再生器和所述蒸发器之间。
3.根据权利要求1所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述溶液除湿单元包括再生器、除湿器、溶液换热器和冷却器，所述再生器经所述溶液换热器与所述除湿器双向连接。
4.根据权利要求3所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，还包括第一溶液罐和第二溶液罐，所述第一溶液罐设于所述再生器和所述溶液换热器之间，所述第二溶液罐设于所述除湿器和所述溶液换热器之间。
5.根据权利要求4所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，
所述再生器经所述第一溶液罐与所述溶液换热器的第一进口相连接，所述溶液换热器的第一出口与所述除湿器相连接；
所述除湿器经所述第二溶液罐与所述溶液换热器的第二进口相连接，所述溶液换热器的第二出口与所述再生器相连接。
6.根据权利要求5所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，
所述溶液换热器和所述冷却器之间设有第二调节阀所述溶液换热器的第一出口依次经所述冷却器、所述第二调节阀连接至所述冷却器内的第一溶液喷淋管；
所述除湿器的溶液出口与第二溶液罐的第一端相连接，所述第二溶液罐的第二端经第二溶液泵连接至所述溶液换热器的第二进口，所述溶液换热器的第二出口经第一调节阀连接至所述再生器内的第二溶液喷淋管。
7.根据权利要求2所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述空调末端单元为风机盘管，所述风机盘管的第一端通过冷冻水管与所述蒸发器的冷端进水口相连接，所述蒸发器的冷端出水口通过冷冻水管与所述风机盘管的第二端相连接。
8.根据权利要求7所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述蒸发器的冷端出水口与所述风机盘管的第二端之间设有冷冻水泵。
9.根据权利要求3所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述空调末端单元为风机盘管，所述风机盘管的第一端通过冷冻水管与所述冷却器的冷却液出口相连接，所述蒸发器的冷却液进口通过冷冻水管与所述风机盘管的第二端相连接。
10.根据权利要求9所述的无露点控制的空调系统，其特征在于，所述蒸发器的冷端进水口与所述风机盘管的第二端之间设有第三调节阀。
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