CN105115069A - 除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调 - Google Patents
除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调 Download PDFInfo
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Abstract
一种除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，属于空调设备与节能技术领域。机组由热泵系统、除湿转轮、间接蒸发式冷凝器、排风机和新风机组成。利用了热泵系统冷凝热量为除湿转轮提供再生热量，同时回收室内排风的能量，与间接蒸发冷却技术有机结合后,对新风进行降温除湿处理的同时提高了热泵系统效率，减小了新风处理能耗，改善了室内空气品质。此发明结构简单合理、运行平稳，使间接蒸发冷却技术、热泵技术及固体除湿技术相结合，也克服了蒸发冷却技术在华南地区应用的局限性，改进现有技术中的不足之处。
Description
技术领域
本发明属于空调设备与节能技术领域，涉及一种蒸发式热回收新风空调，特别涉及一种除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调。
背景技术
蒸发冷却技术作为一种高效的冷却技术，是目前利用干空气势能利用率最高方式，它是利用干燥空气处在不饱和状态对外做功而进行制冷。蒸发冷却技术在我国西北部已经先行一步，进行了一定程度的应用。热泵技术作为一种高效节能技术，能够把空气中低品位热量转化无高品位热量，目前已经得到广泛应用。我国民用建筑空调系统大都采用新回风混合模式，由于有一定比例新风量，同时将室内的有害物质稀释并排出室外，以满足排湿、排CO2、排味和提供新鲜空气的需求，有助于提高室内空气品质；在我国南方大部分地区夏季是高温高湿气候为主，使得新风进行除湿降温处理显得尤为重要。但新风使得新风处理能耗大大增加，而排风又浪费了大量冷量。如何适应南方地区气候特点及利用排风大量浪费的冷量是我们进行节能技术应用的研究方向。
此除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，正是利用热泵系统冷凝排热及回收排风浪费的冷量，通过固体除湿技术、热泵技术与间接蒸发冷却技术对新风进行降温除湿处理。除湿转轮是用硅胶、分子筛等吸湿材料附着于轻质骨料制作的转轮表面，对高温高湿新风进行等焓除湿，吸附了新风大量水分的转轮为不可逆损失，必须进行再生，这时候我们利用热泵冷凝热量对转轮进行再生；间接蒸发冷却主要利用了室内低温低湿排风（即二次空气，其干球温度27℃，湿球温度19.5℃）与水直接接触进行蒸发冷却，吸收经过转轮处理后的新风（一次空气，与水不接触）的热量，进行等湿降温，由于蒸发温度是室内低温低湿排风（二次空气）的湿球温度19.5℃，这就使得经过间接蒸发冷却处理后的新风换热效率比任何一种板翅式热交换器效率高得多；经过间接蒸发冷却预处理后的新风远未达到室内环境对新风的要求，这时新风再经过热泵系统蒸发器，以获得更低的露点蒸发温度，进一步除湿降温后得以满足；室内低温排风有助于提高热泵系统效率，同时冷凝热能为除湿转轮提供再生热量，回收了室内排风的能量，大大提高了对新风进行降温除湿处理效率,减小了新风处理能耗，改善了室内空气品质；同时使低品味热源得以利用，有助于节能和改善因燃煤、燃油造成的环境污染状况。
发明内容
本发明目的旨在提供一种结构简单合理、运行平稳、能耗低的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，通过间接蒸发冷却技术、热泵技术及固体除湿技术相结合，克服了蒸发冷却技术在华南地区应用的局限性，及改进现有技术中的不足之处。
按此目的设计的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，由热泵系统、除湿转轮、间接蒸发式冷凝器、排风机和新风机组成;图中实线表示新风，虚线表示排风。
所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述热泵系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、冷凝热回收器、四通换向阀、膨胀阀；所述四通换向阀的d接口与冷凝器的一端连接，a接口与压缩机的排气口连接，c接口与压缩机的吸气口连接，b接口与蒸发器的一端连接；冷凝器的另一端通过膨胀阀与蒸发器的另一端连接。
所述冷凝器与膨胀阀之间还连接有电磁阀a，电磁阀a两端并联有冷凝热回收器，其中，电磁阀a与冷凝器连接的一端与通过电磁阀b与冷凝热回收器连接；冷凝热回收器设置在新风出风口处。
所述蒸发器位于冷凝热回收器之前，冷凝器处于机组上层排风入口排风风阀之后。
所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，分为上下二个通道，上部为排风通道，入口有排风风阀；下部为新风通道，入口有新风风阀。
所述除湿转轮分为除湿部分及再生部分，除湿部分在机组下部新风通道入口新风风阀之后，再生部分在机组上部排风通道热泵系统的冷凝器之后。
所述间接蒸发式冷凝器处于机组下层新风通道内除湿转轮除湿部分之后。
所述间接蒸发式冷凝器有二个气流通道，由下而上的为二次风通道，水平气流为一次风通道；一次风即为通过除湿转轮除湿部分后的新风，二次风为另一股室内排风；一次风与喷淋水不直接接触，二次风与喷淋水直接接触进行热质交换吸收一次风热量。
所述间接蒸发换热组件由上而下分别是二次风排风风阀，挡水板，布水装置，板式间接蒸发换热器（但不限于板式，还包括管束式，热管式等）；间接蒸发换热组件下方还有集水箱，集水箱通过水管与布水装置连接，水管上有循环水泵；间接蒸发换热组件与集水箱之间还有二次风（室内排风）进风通道，二次风进风入口同时位于机组下层新风通道间接蒸发式冷凝器左右两侧,二次风与一次风相互不进行混合。
所述间接蒸发式冷凝器二次风与喷淋水直接接触进行热质交换后再顺序通过挡水板及二次风排风风阀,与机组上层经过除湿转轮再生部分的排风混合后由排风机排出室外；排风机位于机组排风出口处。
所述蒸发器位于间接蒸发式冷凝器与热泵系统的冷凝热回收器之间，新风依次经过除湿转轮除湿部分、间接蒸发式冷凝器、蒸发器、冷凝热回收器、新风机；新风机位于新风出口处。
高温高湿室外新风经过除湿转轮，转轮对新风进行等焓除湿，吸附了新风大量水分的转轮为不可逆损失，必须进行再生；部分室内低温低湿排风经过热泵系统的冷凝器，一方面有助于冷凝散热，提高热泵系统能效比，另一方面排风经冷凝器加热后成为高温低湿的再生空气，对吸附了新风大量水分的转轮进行再生；经转轮除湿后的新风作为一次风通过间接蒸发式冷凝器而不与循环水直接接触；同时，另一部分室内低温低湿排风作为二次风从机组两侧排风入口进入间接蒸发式冷凝器，与循环水直接接触进行热质交换，吸收一次风热量后，与对转轮进行再生后的高温高湿排风混合后由排风机排出室外；一次风通过间接蒸发式冷凝器对其进行等湿降温后，再通过低露点蒸发器进行除湿降温，当温度过低时，再利用冷凝热回收器对其进行升温除湿，获得合适的温度及相对湿度，最后由新风机送入室内；冬季热泵系统的蒸发器与冷凝器通过四通换向阀进行转换，对新风进行升温处理。
附图说明
图1为本发明一实施例夏季工作原理示意图。
图2为本发明另一实施例冬季工作原理示意图。
图中，1为压缩机，2为四通换向阀，3为冷凝器，4为蒸发器，5为冷凝热回收器，6为膨胀阀，7为电磁阀a，8为电磁阀b，9为除湿转轮，10为排风机，11为新风机，12为排风阀，13为新风阀，14为布水装置，15为集水箱，16为二次风排风风阀，17为挡水板，18为板式间接蒸发换热器，19为循环水泵，20为二次风进风入口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-1，本除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，由热泵系统、除湿转轮9、间接蒸发式冷凝器、排风机10和新风机11组成；热泵系统包括压缩机1、蒸发器4、冷凝器3、冷凝热回收器5、四通换向阀2、膨胀阀6；除湿转轮9包括除湿部分及再生部分；间接蒸发式冷凝器包括间接蒸发换热组件、集水箱15、循环水泵19；图中实线表示新风气流，虚线表示排风气流。
四通换向阀2的d接口与冷凝器3的一端连接，a接口与压缩机1的排气口连接，c接口与压缩机1的吸气口连接，b接口与蒸发器4的一端连接；冷凝器3的另一端通过膨胀阀与蒸发器的另一端连接。
冷凝器3与膨胀阀6之间还连接有电磁阀a7，电磁阀a7两端并联有冷凝热回收器5，其中，电磁阀a7与冷凝器3连接的一端与通过电磁阀b8与冷凝热回收器5连接；冷凝热回收器5设置在新风出风口处;冷凝器3处于机组排风入口排风阀12之后，排风阀12可以对排风进行手动或自动调节。
除湿转轮9分为除湿部分及再生部分，除湿部分在机组下部新风通道，再生部分在机组上部排风通道;除湿转轮9的再生部分在机组上部排风通道冷凝器3之后，除湿部分在机组下部新风通道入口新风阀13之后，新风阀13可以对新风进行手动或自动调节。
间接蒸发式冷凝器处于机组下层新风通道内除湿转轮9除湿部分之后。
间接蒸发式冷凝器有二个气流通道，由下而上的为二次风通道，水平气流为一次风通道；一次风即为通过除湿转轮9除湿部分后的新风，二次风为另一股室内排风;一次风与喷淋水不直接接触，二次风与喷淋水直接接触进行热质交换吸收一次风热量。
间接蒸发式冷凝器包括间接蒸发换热组件、集水箱15、循环水泵19。
间接蒸发换热组件由上而下分别是二次风排风风阀16，挡水板17，布水装置14，板式间接蒸发换热器18（但不限于板式，还包括管束式，热管式等）。
间接蒸发换热组件下方还有集水箱15，集水箱15通过水管与布水装置14连接，水管上有循环水泵19。
参见图1-2，间接蒸发换热组件与集水箱15之间还有二次风（室内排风）进风通道，二次风进风入口20位于机组下层对应间接蒸发式冷凝器位置的左右两侧下部。
二次风排风与喷淋水直接接触进行热质交换后再顺序通过挡水板17及二次风排风风阀16,与机组上层经过除湿转轮再生部分的排风混合后由排风机10排出室外，二次风排风风阀16可以对二次风排风进行手动或自动调节；排风机10位于机组排风出口处。
蒸发器4与冷凝热回收器5顺序位于间接蒸发式冷凝器与新风机11之间，新风机11位于新风出口处。
新风依次经过除湿转轮9除湿部分、间接蒸发式冷凝器、蒸发器4、冷凝热回收器5、新风机11；一部分排风依次经过冷凝器3、除湿转轮9再生部分、排风机10；另一部分排风依次经过间接蒸发式冷凝器二次风通道、挡水板17、二次风排风风阀16、排风机10.
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆仍应属本发明涵盖范围之内。
其工作过程如下：
如图1所述，夏季室外新风进入机组新风通道后首先经过除湿转轮9的除湿部分，对新风进行等焓除湿，吸附了新风大量水分的转轮缓慢旋转到机组上层排风通道；同时，部分室内低温低湿排风经过热泵系统冷凝器3，一方面低温排风有助于降低冷凝温度，提高热泵系统能效比，另一方面排风经过冷凝器3加热后成为高温低湿的空气，对吸附了新风大量水分的除湿转轮9进行再生；经除湿转轮9除湿后的新风作为一次风通过间接蒸发式冷凝器而不与循环水直接接触；同时，另一部分室内低温低湿排风作为二次风从另一排风入口20进入间接蒸发式冷凝器二次风通道，与循环水直接接触进行热质交换，吸收一次风热量后，顺序通过挡水板17及二次风排风风阀16,与对除湿转轮9进行再生后的排风混合后由排风机排出室外；一次风通过间接蒸发式冷凝器对其进行等湿降温后，再通过低露点的蒸发器4进行除湿降温，这时热泵系统电磁阀a7开启，电磁阀b8关闭；当温度过低时，电磁阀b8开启，电磁阀a7关闭，利用冷凝热回收器5对其进行升温除湿，获得合适的温度及相对湿度，由新风机11送入室内；冬季如图2，热泵系统通过四通换向阀2的转换，四通换向阀2的d接口与蒸发器3的一端连接，a接口与压缩机1的排气口连接，c接口与压缩机1的吸气口连接，b接口与冷凝器4的一端连接，冷凝器4的另一端通过膨胀阀与蒸发器3的另一端连接，电磁阀a7开启，电磁阀b8关闭；二次风排风风阀16关闭，新风阀13及排风阀12打开，冷凝器4对新风进行加热，室内高温排风把蒸发器3冷量排出室外。
Claims (6)
1.除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，由热泵系统、除湿转轮9、间接蒸发式冷凝器、排风机10和新风机11组成。
2.根据权利要求1所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述热泵系统包括压缩机1、蒸发器4、冷凝器3、冷凝热回收器5、四通换向阀2、膨胀阀6、电磁阀a7、电磁阀b8；四通换向阀2的d接口与冷凝器3的一端连接，a接口与压缩机1的排气口连接，c接口与压缩机1的吸气口连接，b接口与蒸发器4的一端连接；冷凝器3的另一端通过膨胀阀与蒸发器的另一端连接；冷凝器3与膨胀阀6之间还连接有电磁阀a7，电磁阀a7两端并联有冷凝热回收器5，其中，电磁阀a7与冷凝器3连接的一端与通过电磁阀b8与冷凝热回收器5连接；冷凝热回收器5设置在新风出风口处;冷凝器3处于机组排风入口排风阀12之后，排风阀12可以对排风风量进行手动或自动调节；蒸发器4、冷凝热回收器5顺序位于间接蒸发式冷凝器与新风机11之间，新风机11位于机组新风出风口处。
3.根据权利要求1所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述除湿转轮9的再生部分处于机组上部排风通道冷凝器3之后，除湿部分处于机组下部新风通道入口新风阀13之后，新风阀13可以对新风风量进行手动或自动调节。
4.根据权利要求1所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述间接蒸发式冷凝器包括间接蒸发换热组件、集水箱15、循环水泵19；间接蒸发式冷凝器处于机组下层新风通道内除湿转轮除湿部分之后。
5.根据权利要求4所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述间接蒸发换热组件由上而下分别是二次风排风风阀16，挡水板17，布水装置14，板式间接蒸发换热器18（但不限于板式，还包括管束式，热管式等）；间接蒸发换热组件下方还有集水箱15，集水箱15通过水管与布水装置14连接，水管上有循环水泵19。
6.根据权利要求4所述的除湿转轮与热泵耦合式间接蒸发冷却热回收新风空调，其特征是所述间接蒸发式冷凝器有二个气流通道，由下而上的为二次风（另一股室内排风）通道，水平气流为一次风（新风）通道；一次风与喷淋水不直接接触，二次风与喷淋水直接接触进行热质交换；二次风进风入口20位于机组下层新风通道内间接蒸发式冷凝器位置的左右两侧,二次风与喷淋水直接接触进行热质交换后再顺序通过挡水板17及二次风排风风阀16,与机组上层经过除湿转轮9再生部分的排风混合后由排风机10排出室外，二次风排风风阀16可以对二次风排风风量进行手动或自动调节；排风机10位于机组排风出口处。
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