CN104896622A - 利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调技术领域，特别是一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置；溶液除湿单元利用外接冷却水进行降温除湿；溶液再生单元利用外接工业热水进行加热再生；所述除湿单元芯体与所述再生单元芯体之间有一套溶液循环管路使得除湿单元盐溶液保持高浓度，新风依次通过溶液除湿单元及两级间接蒸发冷却装置经过除湿和两级蒸发送入室内。本发明利用了目前过剩的工业余热，解决了工业余热不能有效被利用的问题，并且溶液除湿技术可在非干燥地区制造干燥新风，具有显著节能效果。

Description

利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别是一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置。

背景技术

节能减排、建设资源节约型社会已经成为当前一项非常重要的工作。由于集中空调系统的能耗已占建筑总能耗的40％～60％，所以，降低中央空调系统能耗已经成为全社会节能减排的一个重要方向。在空调负荷大的同时，夏季又有大量的工业余热无法利用，这是一个很大的矛盾，能源利用极大的不匹配造成巨大的能源浪费。蒸发冷却的方法是一个不需电制冷系统的利用自然冷源的方法，然而蒸发冷却只适合在例如我国西部等干燥地区。然而在我国东部地区工业发达、人口密集、气候潮湿，因此空调负荷极大，但这恰恰和蒸发冷却制冷所需的环境条件相矛盾。空调负荷大，耗能大，却偏偏大量的工业产生的大量余热不能被利用，这个矛盾急需解决。综合以上问题，利用外界余热结合除湿盐溶液处理新风后再利用蒸发冷却是一个有效的措施，这种空调装置可以在东部地区有效地利用自然冷源去制取干燥低温的新风而无须再用压缩制冷系统制取新风，从而节去一大部分能量，并且有效地利用了工业余热，避免了工业废热的浪费，因此节能效果相当明显。

目前常用的蒸发冷却制取干燥新风的系统大部分都是用在西部干燥地区的，工作性能受天气影响很大，且仅仅限制于西部，对于工业发达的东部却极不适合。利用溶液除湿技术和蒸发冷却相结合能够有效地在东部地区使用蒸发冷却制取干燥低温新风，大大减少了为解决空调负荷而消耗的能源。溶液除湿确实效率很高，但溶液除湿后再浓缩等问题需妥善解决。

有些专利提到利用溶液除湿结合蒸发冷却装置，但却没有解决再生热源的问题，装置需要消耗大量的热，制热又要消耗电能或其他能，整个装置同样会消耗大量能量。节能效果不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，这种装置具有制冷效果好、节能效率高、缓解大量工业余热无法利用的问题、运行稳定的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置、板式换热器、补水阀、循环水泵及溶液循环管路；溶液除湿单元利用外接冷却水进行降温除湿，冷却水是由冷却塔出来的冷却水，用来对除湿模块降温来提高除湿效率；溶液再生单元利用外接的价格低廉的或免费的工业热水进行加热再生；溶液除湿单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；溶液再生单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接，并在再生单元设置补水阀，用于调节溶液再生单元溶液浓度；每一个溶液除湿单元芯体与溶液再生单元芯体之间有一套溶液循环管路，用于在溶液除湿单元与溶液再生单元之间交换水分，以控制除湿溶液的浓度；间接蒸发冷却装置由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接，间接蒸发冷却装置中设置补水阀，用以补充各级蒸发冷却模块由于蒸发损失的水分；间接蒸发冷却装置中通入干燥的新风，一部分干燥新风与换热芯体中循环的水之间发生蒸发换热，然后低温的水分间接冷却另一部分干燥新风，从而制得温度低的新风。

本发明在采用上述技术方案后，与传统热泵制冷新风制取装置相比，具有以下显著优势：

1)节能效果好。由于利用溶液除湿技术结合蒸发冷却装置，可以应用在东部地区，并取得很好的效果。有效地利用了工业余热，做到了空调制冷耗能和工业余热利用的有效结合，避免了大量工业热能的浪费，节能效果好。

2)机组运行更加稳定、可靠。传统的蒸发冷却制取干燥新风的装置运行过程中出现天气闷热潮湿时，蒸发冷却装置的制冷效果会很差，通过利用溶液除湿技术控制新风的含湿量来保证新风的湿度在一个范围内，从而确保装置稳定地运行在一个范围内。

3)有效地解决大量工业余热不能被利用的问题。溶液的再生过程有效地利用了工业余热，为新风装置自身的节能做了贡献，并使得工厂顺利工作，使得热电联产的热电厂能够开机工作，进一步解决了夏季耗电高和热电联产效率低的矛盾。同时对城市热岛效应的减缓起到了很大的作用。

本发明可以广泛应用于东部有大量廉价或免费的工业余热、空调负荷高的地区。

附图说明

下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：请见图1。

实施方式：

如图1所示，本实施方式的空调装置包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却装置、板式换热器、补水阀、循环水泵及溶液循环管路。溶液除湿单元由换热芯体A、B和其各自溶液循环泵1组成。溶液再生单元由换热芯体E、F、各自溶液循环泵1和补水阀8、9组成，补水阀8、9的作用是向溶液再生单元补水以控制溶液的浓度，此外，溶液除湿单元的换热芯体A、B和分别对应的溶液再生单元的换热芯体F、E之间分别有一套溶液质交换循环管路和热回收板式换热器6、7，用于溶液除湿单元换热芯体A、B和溶液再生单元换热芯体F、E之间溶液浓度的调节；溶液除湿单元、溶液再生单元及其溶液质交换循环管路可以根据除湿量的需要设置一组或多组。本实施方式的再生热源用的是廉价的或免费的工业热水(70℃-60℃)，热水以并联形式与板式换热器2、3连接，再分别与溶液再生单元换热芯体流出的溶液换热，加热盐溶液以增强其再生能力；冷却塔制出的冷却水(32℃-37℃)以并联形式与板式换热器5、4连接，再分别与溶液除湿单元换热芯体流出的溶液换热，冷却盐溶液以增强其除湿能力，新风从溶液除湿单元进入经过除湿后进入简介蒸发冷却单元。

本实施方式中间接蒸发冷却单元以两级蒸发冷却为例。间接蒸发冷却单元由第一级间接蒸发冷却单元C和第二级间接蒸发冷却单元D组成。除湿后的新风首先分为两部分进入第一级间接蒸发冷却单元C中，大部分新风经过第一级间接蒸发冷却单元C后被冷却降温，一部分新风作为排风带走热量，接着新风进入第二级间接蒸发冷却单元D后，一部分新风被抽取作为第二级间接蒸发冷却单元D的排风，另一部分新风经过第二级间接蒸发冷却单元的降温后送入室内承担建筑潜热负荷。这种间接蒸发冷却单元根据蒸发冷却的要求可以设置一级或多级，间接蒸发冷却单元C、D上接有补水阀10、11，补水阀用于补充由于蒸发而损失的水。

下面进一步说明本实施方式的装置在运行时空气和溶液的流程：首先新风进入溶液除湿单元中的换热芯体A中，换热芯体A中流出的浓度较高的盐溶液经过板式换热器4冷却后，在换热芯体A中与新风进行热质交换，新风被初步降温除湿后进入换热芯体B；换热芯体A吸收新风中的水分使盐溶液浓度降低，通过溶液质交换循环管路进入溶液再生单元换热芯体F中，从溶液再生单元中的换热芯体F中流出的浓度较低的盐溶液经过板式换热器2加热后，在换热芯体F中与新风进行热质交换，盐溶液中的水分和热量进入排风中，溶液浓度升高，然后再通过溶液质交换管路流入溶液除湿单元的换热芯体A，温度高的高浓度的溶液从F中流入A中，温度低的低浓度溶液从A中流入F中，并通过热回收板式换热器6进行热量回收。溶液除湿单元换热芯体B和溶液再生单元换热芯体E之间的工作原理与溶液除湿换热芯体A与溶液再生换热芯体F之间的工作原理相同。经过除湿后的新风首先分为两部分进入第一级间接蒸发冷却单元C中，大部分新风经过第一级间接蒸发冷却单元C后被冷却降温，一部分新风作为排风带走热量。冷却后的新风经过第二级间接蒸发冷却单元D后有一部分新风又被抽取作为第二级间接蒸发冷却单元D的排风，另一部分经过第二级间接蒸发冷却单元被冷却后送入室内承担建筑潜热负荷。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于：包括溶液除湿单元、溶液再生单元、间接蒸发冷却单元、板式换热器；

所述溶液除湿单元由换热芯体、板式换热器、溶液循环泵及溶液循环管路组成；

所述溶液再生单元由换热芯体、板式换热器、溶液循环泵、溶液循环管路和补水阀组成，补水阀补充水分用于调节再生单元溶液浓度；

所述间接蒸发接冷却单元由换热芯体、溶液循环泵与溶液循环管路组成，并设置补水阀，用以补充各级蒸发冷却模块由于蒸发损失的水分；

溶液除湿单元与溶液再生单元之间有溶液循环管路，用于在溶液除湿单元与溶液再生单元之间交换水分，以控制溶液除湿单元中溶液的浓度，溶液再生单元中余热以并联形式与板式换热器连接与再生单元换热芯体流出的溶液换热，溶液除湿单元的输出端与间接蒸发冷却单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于溶液除湿单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于溶液再生单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于间接蒸发冷却单元由一个或多个换热芯体组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于溶液除湿单元利用冷却塔提供的冷却水对除湿溶液进行降温。

6.根据权利要求4所述的一种利用余热结合盐溶液间接蒸发冷却制备冷风的空调装置，其特征在于除湿后的新风分为两部分进入间接蒸发冷却装置，一部分新风经过间接蒸发冷却装置被冷却降温，一部分新风作为排风带走热量。