CN104676782B - 一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置 - Google Patents

一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括多级空气处理单元，每一级空气处理单元均包括除湿模块、第一溶液泵、第一溶液换热器、溶液‑溶液热回收器、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵和半导体制冷单元；半导体制冷单元固定设置在第一溶液换热器和第二溶液换热器之间；每一级空气处理单元中的除湿模块中部还通过管路依次串接，形成待处理空气通道，其中，第一级和最后一级空气处理单元中的除湿模块中部外侧分别连通外界；每一级空气处理单元中的再生模块的中部还通过管路依次串接，形成再生空气通道；其中，第一级和最后一级空气处理单元中的再生模块中部外侧分别连通外界。

Description

一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置
技术领域
本发明涉及暖通空调领域，特别是关于一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置。
背景技术
夏季空调的主要任务是降温除湿，与降温过程相比，空气除湿是更困难的任务。目前，冷凝除湿方式仍是主要采用的一种除湿方式，其工作原理是采用低温冷水、制冷剂等冷媒来将空气降温到露点以下，进而使得空气中的水蒸气凝结为冷凝水来实现对空气的除湿，满足湿度处理需求。冷凝除湿方式存在诸多不足，例如，除湿过程中由于需要再热而导致能源浪费，由于存在冷凝水而导致容易滋生霉菌等。因而，如何更好地满足空气湿度处理需求、构建高效地空气除湿处理流程已成为当前暖通空调领域需要解决的重要课题。
另一方面，与传统的机械压缩式制冷方式相比，半导体制冷方式具有无振动、无制冷剂、工作简单可靠等特点，在小制冷量范围内显示出一定优势。现阶段已有利用半导体制冷方式设计的除湿机，但其原理就是借助半导体制冷实现对空气的冷凝除湿，未能突破冷凝除湿方式的局限。溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为工作介质，利用其与空气间的热湿处理过程来满足空气的湿度处理需求，在节约能源、改善室内空气品质等方面具有一定优势。现阶段，已经存在的溶液除湿方式与热泵循环有效结合的空气处理装置，由于在尺寸、容量等方面受到限制，因此多适用于较大规模的建筑，目前仍缺少小型化的高效溶液除湿空气处理装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够满足空气湿度处理需求、且实现小型化的多级叉流的溶液调湿空气处理装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括多级空气处理单元；每一级所述空气处理单元均包括除湿模块、第一溶液泵、第一溶液换热器、溶液-溶液热回收器、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵和半导体制冷单元；所述半导体制冷单元固定设置在所述第一溶液换热器和所述第二溶液换热器之间，所述除湿模块的底部管路并联连接所述第一溶液泵的进口和所述溶液-溶液热回收器的第一入口，所述第一溶液泵的出口连接所述第一溶液换热器的进口，所述第一溶液换热器的出口连接所述除湿模块的顶部管路，形成一个环路；所述再生模块的底部管路并联连接所述第二溶液换热器的进口和所述溶液-溶液热回收器的第二入口，所述第二溶液换热器的出口连接所述第二溶液泵的进口，所述第二溶液泵的出口连接所述再生模块的顶部管路，形成另一个环路；所述溶液-溶液热回收器第一出口连接所述再生模块的底部管路，所述溶液-溶液热回收器的第二出口连接所述除湿模块的底部管路；每一级所述空气处理单元中的所述除湿模块中部还通过管路依次串接，形成待处理空气通道，其中，第一级和最后一级所述空气处理单元中的所述除湿模块中部外侧分别连通外界；每一级所述空气处理单元中的所述再生模块的中部还通过管路依次串接，形成再生空气通道；其中，第一级和最后一级所述空气处理单元中的再生模块中部外侧分别连通外界。
当夏季需要对空气进行除湿时，调整所述半导体制冷单元的电流方向，使所述第一溶液换热器为溶液冷却器，所述第二溶液换热器为溶液加热器；当所述半导体制冷单元通电后一侧的冷端用于为所述溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为所述溶液加热器提供热量。
当冬季需要对空气进行加湿时，调整所述半导体制冷单元的电流方向，使所述第一溶液换热器为溶液加热器，所述第二溶液换热器为溶液冷却器；当所述半导体制冷单元通电后一侧的冷端用于为所述溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为所述溶液加热器提供热量。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括除湿模块、再生模块和半导体制冷单元，利用溶液除湿方式对待处理空气进行湿度处理，并利用半导体制冷单元中的冷/热端来满足循环溶液的降温、加热需求，实现了半导体制冷方式与溶液除湿方式有效结合，使整个除湿过程中不会产生冷凝水；与机械压缩式的常规制冷方式相比，半导体制冷具有无振动、不需制冷剂等特点，并且在小制冷量范围(1kW左右)内具有一定优势，一次本发明可以构建出小型空气深度处理装置。2、本发明工作过程中，半导体制冷单元的工作效率受到其冷热端温差的显著影响，本发明由于采用多级空气处理单元，因此可以有效降低单级半导体制冷单元冷热端的工作温差，有助于提高其效率水平，构建出高效的空气湿度处理装置。3、本发明每一级空气处理单元均包括溶液-溶液热回收器，因此可以实现对除湿模块和再生模块之间部分浓溶液和稀溶液的交换，并实现对级间流动的溶液进行能力回收。4、本发明包括半导体制冷单元，通过切换半导体制冷单元中的电流方向，可以实现半导体制冷单元的冷热端互换，相应的溶液冷却器和溶液加热器即可以实现功能互换，从而可实现空气除湿处理与加湿处理功能间的有效切换，因此本发明空气处理装置可以在夏季除湿与冬季加湿模式间灵活切换，满足全年空气处理需求。5、本发明的除湿模块和再生模块中，空气与溶液间的热湿处理过程均为叉流热湿处理，因此可以使空气与溶液进行充分地接触。本发明可以广泛应用于暖通空调的空气湿度控制过程中。
附图说明
图1是本发明实施例的工作原理示意图。
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。
如图1所示，本发明的多级叉流的溶液调湿空气处理装置，包括多级空气处理单元(本发明实施例以两级为例，但是不限于此)，每一级空气处理单元均包括一除湿模块1、一第一溶液泵2、一第一溶液换热器3、一溶液-溶液热回收器4、一再生模块5、一第二溶液换热器6、一第二溶液泵7和一半导体制冷单元8；半导体制冷单元8固定设置在第一溶液换热器3和第二溶液换热器6之间，除湿模块1的底部管路并联连接第一溶液泵2的进口和溶液-溶液热回收器4的第一入口，第一溶液泵2的出口连接第一溶液换热器3的进口，第一溶液换热器3的出口连接除湿模块1的顶部管路，形成一个环路；再生模块5的底部管路并联连接第二溶液换热器6的进口和溶液-溶液热回收器4的第二入口，第二溶液换热器6的出口连接第二溶液泵7的进口，第二溶液泵7的出口连接再生模块5的顶部管路，形成另一个环路；溶液-溶液热回收器4第一出口连接再生模块5的底部管路，溶液-溶液热回收器4的第二出口连接除湿模块1的底部管路；其中，第一溶液泵2和第二溶液泵7用于实现吸湿溶液的循环流动；溶液-溶液热回收器4用于对除湿模块1和再生模块5之间循环的溶液进行热回收。
每一级空气处理单元中的除湿模块1中部还通过管路依次串接，形成待处理空气通道，其中，第一级和最后一级空气处理单元中的除湿模块1中部外侧分别连通外界；每一级空气处理单元中的再生模块5的中部还通过管路依次串接，形成再生空气通道；其中，第一级和最后一级空气处理单元中的再生模块5中部外侧分别连通外界。
在一个优选的实施例中，第一溶液换热器3和第二溶液换热器6中均设置有扩展翅片9，用于加大换热面积，充分利用半导体制冷单元8的冷端冷量和热端热量。
在一个优选的实施例中，当夏季需要对空气进行除湿时，调整半导体制冷单元8的电流方向，使第一溶液换热器3为溶液冷却器，第二溶液换热器6为溶液加热器；当半导体制冷单元8通电后一侧的冷端用于为溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为溶液加热器提供热量。
在一个优选的实施例中，当冬季需要对空气进行加湿时，调整半导体制冷单元8的电流方向，使第一溶液换热器3为溶液加热器，第二溶液换热器6为溶液冷却器；当半导体制冷单元8通电后一侧的冷端用于为溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为溶液加热器提供热量。
如图1所示，下面通过采用本发明的多级叉流的溶液调湿空气处理装置，对夏季空气进行除湿工作原理进行详细说明，其具体工作过程为；
待处理空气从待处理空气通道进入第一级空气处理单元的除湿模块1，从除湿模块1底部流出的大部分溶液借助第一溶液泵2进入溶液冷却器，溶液冷却器用于冷却溶液，有效降低溶液温度，提高其除湿能力；除湿能力提高后的溶液进入除湿模块1顶部，从除湿模块1的顶部喷淋而下与待处理空气进行叉流热湿处理，溶液吸收待空气中的水分，实现空气除湿，除湿后的空气沿待处理空气通道进入第二级空气处理单元的除湿模块1，被进一步除湿，依次类推经多级空气处理单元除湿处理后的空气形成送风进入室内。
各级空气处理单元的除湿模块1对待处理空气除湿后的溶液重新进入除湿模块1底部，其中的大部分溶液在溶液冷却器冷却后经第一溶液泵2重新进入除湿模块1顶部，形成一个环路；从除湿模块1底部流出的小部分溶液(本实施例中比例约为10％，但是不限于此)进入溶液-溶液热回收器4进行热回收。
与此同时，再生空气从再生空气通道进入第二级空气处理单元的再生模块5，从再生模块5底部流出的大部分溶液进入溶液加热器，溶液加热器用于加热溶液，使溶液满足再生过程的热量需求；加热后的溶液经第二溶液泵7进入再生模块5的顶部，从再生模块5的顶部喷淋而下与再生空气进行叉流热湿处理，再生空气吸收溶液中的水分，使溶液的浓度上升，从而实现对溶液的再生；叉流热湿处理后的再生空气沿再生空气通道进入第一级空气处理单元的再生模块5，对第一级空气处理单元的再生模块5顶部喷淋而下的溶液进行叉流热湿处理，以此类推经对多级空气处理单元中的溶液叉流热湿处理完成后，再生空气形成排风被排走。各级空气处理单元中再生后的溶液从再生模块5底部流出，其中的大部分溶液在溶液加热器加热后经第二溶液泵7重新进入再生模块5顶部，形成一个环路；从再生模块5底部流出的小部分溶液(本实施例中比例约为10％，但是不限于此)进入溶液-溶液热回收器4。
各级空气处理单元中，从除湿模块1底部流出的小部分溶液和从再生模块5底部流出的小部分溶液在溶液-溶液热回收器4中进行换热，实现能量回收。从再生模块4底部流出的小部分溶液在流经溶液-溶液热回收器4后，与从除湿模块1底部流出的大部分溶液混合后被送至溶液冷却器进行冷却，冷却后的溶液被送至除湿模块1顶部喷淋；从除湿模块1底部流出的小部分溶液在流经溶液-溶液热回收器4后，与从再生模块5底部流出的大部分溶液混合后进入溶液加热器进行加热，加热后的溶液借助第二溶液泵7被送至再生模块4顶部喷淋而下，完成整个循环过程。即在整个循环过程中，大部分溶液在除湿模块1和再生模块5的内部循环，小部分溶液在除湿模块1与再生模块5之间循环流动。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括多级空气处理单元；每一级所述空气处理单元均包括除湿模块、第一溶液泵、第一溶液换热器、溶液-溶液热回收器、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵和半导体制冷单元；所述半导体制冷单元固定设置在所述第一溶液换热器和所述第二溶液换热器之间，所述除湿模块的底部管路并联连接所述第一溶液泵的进口和所述溶液-溶液热回收器的第一入口，所述第一溶液泵的出口连接所述第一溶液换热器的进口，所述第一溶液换热器的出口连接所述除湿模块的顶部管路，形成一个环路；所述再生模块的底部管路并联连接所述第二溶液换热器的进口和所述溶液-溶液热回收器的第二入口，所述第二溶液换热器的出口连接所述第二溶液泵的进口，所述第二溶液泵的出口连接所述再生模块的顶部管路，形成另一个环路；所述溶液-溶液热回收器第一出口连接所述再生模块的底部管路，所述溶液-溶液热回收器的第二出口连接所述除湿模块的底部管路；
每一级所述空气处理单元中的所述除湿模块中部还通过管路依次串接，形成待处理空气通道，其中，第一级和最后一级所述空气处理单元中的所述除湿模块中部外侧分别连通外界；每一级所述空气处理单元中的所述再生模块的中部还通过管路依次串接，形成再生空气通道；其中，第一级和最后一级所述空气处理单元中的所述再生模块中部外侧分别连通外界。
2.如权利要求1所述的一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：当夏季需要对空气进行除湿时，调整所述半导体制冷单元的电流方向，使所述第一溶液换热器为溶液冷却器，所述第二溶液换热器为溶液加热器；当所述半导体制冷单元通电后一侧的冷端用于为所述溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为所述溶液加热器提供热量。
3.如权利要求1所述的一种多级叉流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：当冬季需要对空气进行加湿时，调整所述半导体制冷单元的电流方向，使所述第一溶液换热器为溶液加热器，所述第二溶液换热器为溶液冷却器；当所述半导体制冷单元通电后一侧的冷端用于为所述溶液冷却器提供冷量，另一侧的热端用于为所述溶液加热器提供热量。
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