CN104697084B - 一种逆流的溶液调湿空气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种逆流的溶液调湿空气处理装置，它包括除湿模块、第一溶液换热器、第一溶液泵、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵和半导体制冷单元；除湿模块的底部管路连接第一溶液换热器的一端；第一溶液换热器的另一端通过第一溶液泵连接再生模块的顶部；再生模块底部管路连接第二溶液换热器的一端，第二溶液换热器的另一端通过第二溶液泵连接除湿模块的顶部，使得除湿模块、第一溶液换热器、再生模块和第二溶液换热器形成一个环路；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；第一溶液换热器和第二溶液换热器中均可以设置扩展翅片；本发明不仅能够满足空气湿度处理需求，而且可以实现小型化。

Description

一种逆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，特别是关于一种逆流的溶液调湿空气处理装置。
背景技术
民用建筑中夏季空调的主要任务是降温除湿，而空气除湿是满足室内适宜的湿度水平、改善室内环境舒适性的重要环节。现有的除湿方式多以冷凝除湿方式为主，即采用低温冷水、制冷剂等冷媒来将空气降温到露点以下，使得空气中水分凝结来完成除湿过程。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。
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。作为一种有效的空气湿度处理途径，溶液调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。目前已有溶液除湿方式与热泵循环有效结合的空气处理装置，但此类装置由于在尺寸、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不仅能够满足空气湿度处理需求，而且实现小型化的逆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：一种逆流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括除湿模块、第一溶液换热器、第一溶液泵、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵和半导体制冷单元；所述除湿模块的底部管路连接所述第一溶液换热器的一端，所述第一溶液换热器的另一端通过所述第一溶液泵连接所述再生模块的顶部；所述再生模块底部管路连接所述第二溶液换热器的一端，所述第二溶液换热器的另一端通过所述第二溶液泵连接所述除湿模块的顶部，使得所述除湿模块、第一溶液换热器、再生模块和第二溶液换热器形成一个环路，即溶液在所述除湿模块与所述再生模块之间循环流动；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。
当夏季需要对空气进行除湿时，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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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，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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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。
一种逆流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括除湿模块、第一溶液换热器、第一溶液泵、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵、半导体制冷单元和溶液热回收器；所述除湿模块的底部管路并联连接所述第二溶液泵的进口和所述溶液热回收器的第一入口，所述第二溶液泵的出口连接所述第二溶液换热器的一端，所述第二溶液换热器的另一端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一溶液泵的进口和所述溶液热回收器的第二入口，所述第一溶液泵的出口连接所述第一溶液换热器的一端，所述第一溶液换热器的另一端连接所述再生模块的顶部管路，形成另一个环路；所述溶液热回收器的第一出口连接所述第一溶液泵的进口，所述溶液热回收器第二出口连接所述第二溶液泵的进口；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。
当夏季需要对空气进行除湿时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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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，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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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，将溶液除湿方式与半导体制冷方式有效结合，并充分发挥各自的优势；利用溶液除湿方式对空气进行湿度处理，处理后的空气不需要再热，因此不会导致能源浪费，处理过程中也不会产生冷凝水；利用半导体制冷单元的冷端冷量对溶液进行降温，满足溶液除湿模块的冷量需求，利用半导体制冷单元的热端满足溶液再生过程的热量需求，半导体制冷单元的冷端冷量和热端热量均得到了有效利用，且半导体制冷方式与传统的机械压缩式制冷方式相比，具有无振动、无制冷剂、工作简单可靠等特点，在较小制冷量范围内具有一定优势，因此本发明可以构建出高效的小型空气湿度处理装置，从而实现对空气的湿度处理，满足建筑湿度调节需求。2、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。3、本发明在对空气处理过程中，空气与溶液之间为逆流接触，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系统的空气湿度控制过程中。
附图说明
图1是本发明实施例1的工作原理示意图；
图2是本发明实施例2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。
实施例1：
如图1所示，本发明逆流的溶液调湿空气处理装置，包括一除湿模块1、一第一溶液换热器2、一第一溶液泵3、一再生模块4、一第二溶液换热器5、一第二溶液泵6和一半导体制冷单元7；除湿模块1的底部管路连接第一溶液换热器2的一端，第一溶液换热器2的另一端通过第一溶液泵3连接再生模块4的顶部；再生模块4底部管路连接第二溶液换热器5的一端，第二溶液换热器5的另一端通过第二溶液泵6连接除湿模块1的顶部，使得除湿模块1、第一溶液换热器2、再生模块4和第二溶液换热器6形成一个环路，即溶液在除湿模块1与再生模块4之间循环流动；半导体制冷单元7固定设置在第一溶液换热器2和第二溶液换热器5之间；其中，第一溶液泵3和第二溶液泵6用于实现吸湿溶液的循环流动。
在一个优选的实施例中，第一溶液换热器2和第二溶液换热器5中均可以设置有扩展翅片8，用于加大换热面积，充分利用半导体制冷单元7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，第一溶液换热器2为溶液加热器，第二溶液换热器5为溶液冷却器；溶液冷却器用于对溶液进行冷却，使除湿模块1实现对空气制冷除湿，满足夏季的空气处理需求；溶液加热器对溶液进行加热，满足溶液再生过程的热量需求；调整半导体制冷单元7的电流方向，使半导体制冷单元7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，第一溶液换热器2为溶液冷却器，第二溶液换热器5为溶液加热器，使除湿模块1实现对空气加热加湿，从而使整个装置工作在加热加湿的工作模式下，满足冬季的处理需求；调整半导体制冷单元7的电流方向，使半导体制冷单元7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。
本实施例1逆流的溶液调湿空气处理装置，夏季对空气进行除湿的工作原理的具体工作过程为：
待处理空气由除湿模块1的底部进入除湿模块1，从再生模块4中流出的再生后的溶液经过溶液冷却器的冷却后，温度降低，除湿能力提高；除湿能力提高后的溶液借助第二溶液泵6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逆流接触，溶液吸收待处理空气中的水分，实现空气除湿，除湿后的空气形成送风并被送入室内；对空气除湿后的溶液进入溶液加热器进行加热，溶液加热器中设置有扩展翅片8，以便加大换热面积，更好地利用半导体制冷单元7热端的热量来加热溶液，加热后的溶液借助第一溶液泵3，进入再生模块4的顶部，从顶部喷淋而下；
与此同时，再生空气由再生模块4的底部进入再生模块4，与再生模块4顶部喷淋而下的溶液逆流接触，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；逆流接触后的再生空气流出再生模块4并作为排风被排走；逆流接触后的溶液由再生模块4底部流出进入溶液冷却器，溶液冷却器中设置有扩展翅片8，以便加大换热面积，更好地利用半导体制冷单元7冷端的冷量来冷却从再生模块4中流出的溶液，冷却后的溶液借助第二溶液泵6，进入除湿模块1顶部，完成整个循环过程。在整个循环过程中，全部的溶液均在除湿模块1与再生模块4之间循环流动。
实施例2：
如图2所示，本发明逆流的溶液调湿空气处理装置，包括一除湿模块1、一第一溶液换热器2、一第一溶液泵3、一再生模块4、一第二溶液换热器5、一第二溶液泵6、一半导体制冷单元7和一溶液热回收器9；除湿模块1的底部管路并联连接第二溶液泵6的进口和溶液热回收器9的第一入口，第二溶液泵6的出口连接第二溶液换热器5的一端，第二溶液换热器5的另一端连接除湿模块1的顶部管路，形成一个环路；再生模块4的底部管路并联连接第一溶液泵3的进口和溶液热回收器9的第二入口，第一溶液泵3的出口连接第一溶液换热器2的一端，第一溶液换热器2的另一端连接再生模块4的顶部管路，形成另一个环路；溶液热回收器9的第一出口连接第一溶液泵3的进口，溶液热回收器9的第二出口连接第二溶液泵6的进口；半导体制冷单元7固定设置在第一溶液换热器2和第二溶液换热器5之间；其中，第一溶液泵3和第二溶液泵6用于实现吸湿溶液的循环流动；溶液热回收器9用于对除湿模块1和再生模块4之间循环的溶液进行热回收。
在一个优选的实施例中，第一溶液换热器2和第二溶液换热器5中均可以设置有扩展翅片8，用于加大换热面积，充分利用半导体制冷单元7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，第一溶液换热器2为溶液加热器，第二溶液换热器5为溶液冷却器；溶液冷却器对溶液进行冷却，使除湿模块1实现对空气制冷除湿，满足夏季的空气处理需求，溶液加热器对溶液进行加热，满足溶液再生过程的热量需求；调整半导体制冷单元7的电流方向，使半导体制冷单元7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，第一溶液换热器2为溶液冷却器，第二溶液换热器5为溶液加热器，整个装置工作在加热加湿的工作模式下，满足冬季的处理需求；调整半导体制冷单元7的电流方向，使半导体制冷单元7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。
本实施例2逆流的溶液调湿空气处理装置，夏季对空气进行除湿的工作原理的具体工作过程为：
除湿侧，待处理空气由除湿模块1的底部进入，从除湿模块1底部流出的大部分溶液借助第二溶液泵6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逆流接触，溶液吸收待处理空气中的水分，实现空气除湿，除湿后的空气形成送风并被送入室内；对空气除湿后的溶液流至除湿模块1底部，其中的大部分溶液在溶液冷却器被冷却后借助第二溶液泵6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)进入溶液热回收器9进行热回收。
再生侧，再生空气由再生模块4的底部进入，从再生模块4底部流出的大部分溶液借助第一溶液泵3进入溶液加热器，溶液加热器用于加热溶液，满足再生过程的热量需求；加热后的溶液进入再生模块4的顶部，从再生模块4的顶部喷淋而下与再生空气逆流接触，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；逆流接触后的再生空气流出再生模块4，并作为排风被排走；再生后的溶液从再生模块4底部流出，其中的大部分溶液在溶液加热器加热后借助第一溶液泵3重新进入再生模块4顶部，形成一个环路；从再生模块4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)进入溶液热回收器9。
从除湿模块1底部流出的小部分溶液和从再生模块4底部流出的小部分溶液在溶液热回收器9进行换热，实现能量回收。从除湿模块1底部流出的小部分溶液流经溶液热回收器9后，与从再生模块4底部流出的大部分溶液混合后被送至溶液加热器进行加热，加热后的溶液被送至再生模块4顶部喷淋而下；从再生模块4底部流出的小部分溶液在流经溶液热回收器9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5进行冷却，冷却后的溶液被送至除湿模块1顶部喷淋，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4的内部循环，小部分溶液在除湿模块1与再生模块4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)

1.一种逆流的溶液调湿空气处理装置，其特征在于：它包括除湿模块、第一溶液换热器、第一溶液泵、再生模块、第二溶液换热器、第二溶液泵、半导体制冷单元和溶液热回收器；所述除湿模块的底部管路并联连接所述第二溶液泵的进口和所述溶液热回收器的第一入口，所述第二溶液泵的出口连接所述第二溶液换热器的一端，所述第二溶液换热器的另一端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一溶液泵的进口和所述溶液热回收器的第二入口，所述第一溶液泵的出口连接所述第一溶液换热器的一端，所述第一溶液换热器的另一端连接所述再生模块的顶部管路，形成另一个环路；所述溶液热回收器的第一出口连接所述第一溶液泵的进口，所述溶液热回收器第二出口连接所述第二溶液泵的进口；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。
2.如权利要求1所述的一种逆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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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所述的一种逆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，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；调整所述半导体制冷单元的电流方向，使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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