CN105698363A - 一种基于co2热泵的高效除湿供冷空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，包括除湿系统、制冷系统、PLC控制系统，其中，所述除湿系统包括转轮除湿机、新风风机和再生风风机，所述转轮除湿机分由再生区和处理区构成；待处理的新风由新风风机进入处理风风道后送入转轮除湿机处理区；由空调区域产生的再生空气由再生风风机进入再生风风道后送入转轮除湿机再生区；所述制冷系统包括CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器，CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器依次连通。

Description

一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置
技术领域
本发明涉及一种除湿供冷空调装置，具体应用了CO2热泵技术、高效的吸附除湿技术和冷凝热利用技术。
背景技术
目前，吸附除湿供冷技术用于空调系统是一项新技术，除湿供冷空调系统先将空气等焓除湿，然后结合常规的供冷或“免费供冷”技术使空气被处理到所需要的送风状态点。这种空调系统既可以避开传统空调系统低露点要求下空调冷媒的选择和表冷器结霜问题，又能够避免制冷机组在低蒸发温度下效率低的问题，并且其过程实现了空气调节的热、湿处理过程解耦，易于控制。尤其适用于要求低湿的空调系统和对于有温、湿度精度控制要求的空调系统。这种空气处理过程不需要再进行空气的再热，既可以节省再热能源，又能节省被热量所抵消的冷量，从而使空调系统效率得到提升。
但是吸湿材料的再生需要提供大量的热量，一般吸附除湿供冷技术的应用主要受制于再生热量的提供。如果完全由电加热器提供再生热量，则再生能耗巨大，也会大大降低空调系统的能源利用效率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，该装置将冷凝热回收与吸附除湿相结合，利用经压缩机压缩后提高的冷媒的温度，并且通过冷凝器冷媒放出热量加热再生空气，充分利用CO2热泵制冷系统的排气温度高的特点，将空调冷凝热作为除湿系统的再生热源，从而使得空气的除湿过程能够连续运行。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，包括除湿系统、制冷系统、PLC控制系统，其中，
所述除湿系统包括转轮除湿机、新风风机和再生风风机，所述转轮除湿机分由再生区和处理区构成；待处理的新风由新风风机进入处理风风道后送入转轮除湿机处理区；由空调区域产生的再生空气由再生风风机进入再生风风道后送入转轮除湿机再生区；
所述制冷系统包括CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器，CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器依次连通；所述CO2热泵蒸发器设置于转轮除湿机处理区的下游、以及空调区域的上游，所述送风风机、处理风初效过滤器、转轮除湿机处理区、制冷系统的CO2热泵蒸发器依次连通形成处理风通道；所述冷凝器设置于转轮除湿机再生区的上游、以及再生风初效过滤器的下游，所述再生风风机、再生风初效过滤器、冷凝器、转轮除湿机的再生区依次连通形成再生风通道。
优选的，所述转轮除湿机处理区上游设置有处理风初效过滤器。用于净化由新风风机导入的空气。
优选的，所述冷凝器上游还设置有再生风初效过滤器。用于净化由再风风机导入的再生空气。
优选的，所述转轮除湿机再生区与冷凝器之间还设置有电加热器。用于辅助加热由冷凝器虽热后的再生空气。再生风在冷凝器中被CO2工质放出的热量加热至一定温度用于对转轮除湿机6进行再生，所述电加热器15位于冷凝器11下游，当转轮除湿装置6除湿量较大冷凝热无法满足再生要求时，用于加热再生空气，提高再生温度，当转轮除湿装置6除湿量较小时，冷凝热已能满足再生要求，则电加热器15处于关闭状态。
所述PLC控制系统由PLC控制柜以及设置于风道上的温度传感器、湿度传感器、电磁阀电连接构成，所述电磁阀、温度、湿度传感器均由电路与PLC控制柜连接，传感器采集温湿度数据后，经过PLC控制柜反馈信号调节电磁阀开关开度。
优选的，于处理风风道上，所述处理风初效过滤器的上游设置有电磁阀、温度传感器和湿度传感器。
优选的，于处理风风道上，所述制冷系统的CO2热泵蒸发器的上游设置有温度、湿度传感器，其下游设置有温度传感器。
优选的，于再生风风道上，所述再生风初效过滤器的上游设置有电磁阀、温度传感器和湿度传感器。
优选的，于再生风风道上，所述冷凝器下游设置有温度、湿度传感器。
优选的，于再生风风道上，所述电加热器下游设置有温度传感器。
本发明原理：
所述制冷系统中的制冷工质为CO2，CO2在蒸发器中处于亚临界状态，吸热后由液体蒸发为气体，同时转轮除湿气处理区的处理空气经CO2热泵蒸发器中放热降温，CO2经变频压缩机增压至超临界状态，在冷凝器中降温放热，同时再生空气在冷凝器中吸收冷凝热温度升高，高湿的CO2与空调区域产生的再生风于冷凝器中进行热效换后，回到CO2热泵蒸发器；所述CO2热泵蒸发器设置于转轮除湿机处理区6-2的下游、以及空调区域的上游，经除湿机处理区除湿后的空气进入CO2热泵蒸发器，亚临界状态的CO2工质于CO2热泵蒸发器中吸收经转轮除湿机处理区处理后的空气的热量，实现对其降温，达到送风要求的低温、低湿的空气，最终送入空调区域；所述冷凝器设置于转轮除湿机再生区的上游、以及再生风初效过滤器的下游，经过再生风初效过滤器过滤后的再生空气进入冷凝器、在冷凝器中被加热后进入转轮除湿机的再生区，带走再生区的湿量后排出系统。
整个系统而言，如图1所示，待处理的温度较高、含湿量较大的新风进入处理风通道，经处理风初效过滤器5过滤后进入转轮除湿机处理区6-2除湿，再经CO2热泵蒸发器9降温后成为达到送风要求的低温、低湿的空气送入空调区域12。同时，再生空气进入再生风通道，经再生风初效过滤器13过滤后，在冷凝器11由CO2放出的冷凝热加热，经过转轮除湿机的再生区6-1吸湿后，排出系统。
普通热泵系统制冷工质在冷凝器放热为相变等温放热，而CO2为制冷工质的热泵中，CO2在冷凝器为超临界状态，为变温放热，可提供更高的再生温度，有利于提高冷凝热的利用效率与空调系统的制冷效率。
本发明有益效果：
本发明基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，通过热泵空调系统与吸附除湿系统相结合，实现空调的温度控制和湿度控制的解耦，实现空气的降温、除湿独立控制，满足舒适性和工艺性空调的控制要求，并采用热回收技术，充分利用CO2热泵制冷系统的排气温度高的特点，将空调冷凝热作为除湿系统的再生热源，从而使得空气的除湿过程能够连续运行。采用优化配置的系统，可以改善低位热源的热量利用状况，大幅提高能源的综合利用效率以及空调系统的能效比，减少对大气环境的污染。
附图说明
图1为本发明基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置结构示意图；
其中，1-新风风机，2-电磁阀，3-温度传感器，4-湿度传感器，5-处理风初效过滤器，6-转轮除湿机，6-1--再生区，6-2-处理区，7-PLC控制柜，8-节流阀，9--CO2热泵蒸发器，10-压缩机，11-冷凝器，12--空调区域，13--再生风初效过滤器，14--再生风风机，15--电加热器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明
实施例1：
一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，如图1所示，包括除湿系统、制冷系统、PLC控制系统。
所述制冷系统用于对经过转轮除湿机6除湿后的处理空气进行降温处理同时对再生空气进行加热。具体地，所述制冷系统的CO2热泵蒸发器9设置于转轮除湿机处理区6-2的下游，CO2工质在CO2热泵蒸发器9吸收经处理区处理后的空气的热量，实现对其降温，以保证送入空调区域12的是达到送风状态的低温、低湿空气，同时，再生空气经过再生风初效过滤器13净化后，在冷凝器11吸收CO2放出的冷凝热温度升高。
此外，所述蒸发器9上游设置有温度传感器3、湿度传感器4，下游设置有温度传感器，采集处理空气的温度、湿度数据，经过PLC控制柜7反馈信号调节。
所述转轮除湿系统包括转轮除湿机6、送风风机1、再生风风机14。所述转轮除湿机分为处理区6-2和再生区6-1。其中，所处转轮除湿机的处理区6-1用于对新风进风进行除湿，转轮除湿机的再生区6-2被再生风通过带走湿量。
所述CO2热泵蒸发器9设置于转轮除湿机处理区6-2的下游、以及空调区域12的上游，所述送风风机1、处理风初效过滤器5、转轮除湿机处理区6-2、制冷系统的CO2热泵蒸发器9依次连通形成处理风通道；所述冷凝器11设置于转轮除湿机再生区61的上游、以及再生风初效过滤器13的下游，所述再生风风机14、再生风初效过滤器13、冷凝器11、转轮除湿机的再生区6-1依次连通形成再生风通道。电磁阀2用于调节进风量。
待处理的温度较高、含湿量较大的新风由新风口进入处理风通道，经处理风初效过滤器5过滤后进入转轮除湿机处理区6-2除湿，再经CO2热泵蒸发器9降温后成为达到送风要求的低温、低湿的空气送入空调区域12。同时，再生空气由再生风风口进入再生风通道，经再生风初效过滤器13过滤后，在冷凝器11由CO2放出的冷凝热加热，经过转轮除湿机的再生区6-1吸湿后，排出系统。
此外，作为本实施例的优选方式，所述转轮除湿机再生区61和冷凝器11之前还设置有电加热器15。再生风在冷凝器11中被CO2工质放出的热量加热后用于对转轮除湿机6进行再生，所述电加热器15位于冷凝器11下游，当转轮除湿装置6除湿量较大冷凝热无法满足再生要求时，用于加热再生空气，提高再生温度，当转轮除湿装置6除湿量较小时，冷凝热已能满足再生要求，则电加热器15处于关闭状态。
PLC控制系统由PLC控制柜以及设置于风道上的温度传感器、湿度传感器、电磁阀电连接构成，所述电磁阀、温度、湿度传感器均由电路与PLC控制柜连接。再生风初效过滤器13上游，冷凝器11下游均设置有温度、湿度传感器，电加热器15下游设置温度传感器，用于采集温度、湿度数据，经过PLC控制柜7反馈信号调节，同时，电磁阀由PLC控制柜7集中控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：包括除湿系统、制冷系统、PLC控制系统，其中，
所述除湿系统包括转轮除湿机、新风风机和再生风风机，所述转轮除湿机分由再生区和处理区构成；待处理的新风由新风风机进入处理风风道后送入转轮除湿机处理区；由空调区域产生的再生空气由再生风风机进入再生风风道后送入转轮除湿机再生区；
所述制冷系统包括CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器，CO2热泵蒸发器、压缩机和冷凝器依次连通；所述送风风机、处理风初效过滤器、转轮除湿机处理区、制冷系统的CO2热泵蒸发器依次连通形成处理风通道，将处理得到的低温、低湿的新风送入空调区域，所述CO2热泵蒸发器设置于转轮除湿机处理区的下游、以及空调区域的上游；所述再生风风机、再生风初效过滤器、冷凝器、转轮除湿机的再生区依次连通形成再生风通道，所述冷凝器设置于转轮除湿机再生区的上游、以及再生风初效过滤器的下游。
2.根据权利要求1所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：所述转轮除湿机处理区上游设置有处理风初效过滤器。
3.根据权利要求1所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：所述冷凝器上游还设置有再生风初效过滤器。
4.根据权利要求1所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于，所述转轮除湿机再生区与冷凝器之间还设置有电加热器。
5.根据权利要求1-4所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：所述PLC控制系统由PLC控制柜以及设置于风道上的温度传感器、湿度传感器、电磁阀电连接构成，所述电磁阀、温度、湿度传感器均由电路与PLC控制柜连接，传感器采集温湿度数据后，经过PLC控制柜反馈信号调节电磁阀开关开度。
6.根据权利要求5所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：于处理风风道上，所述处理风初效过滤器的上游设置有电磁阀、温度传感器和湿度传感器。
7.根据权利要求5所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：于处理风风道上，所述制冷系统的CO2热泵蒸发器的上游设置有温度、湿度传感器，其下游设置有温度传感器。
8.根据权利要求5所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：于再生风风道上，所述再生风初效过滤器的上游设置有电磁阀、温度传感器和湿度传感器。
9.根据权利要求5所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：于再生风风道上，所述冷凝器下游设置有温度、湿度传感器。
10.根据权利要求5所述的基于CO2热泵的高效除湿供冷空调装置，其特征在于：所述电加热器下游设置有温度传感器。
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