CN106369715A - 一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、一压缩机、一节流阀和一溶液‑溶液换热器；所述溶液除湿装置包括串联连接的一内冷型溶液除湿器和一绝热型溶液除湿器；所述溶液再生装置包括串联连接的一内热型溶液再生器和一绝热型溶液再生器；所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器中内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、节流阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述绝热型溶液除湿器通过一溶液循环泵与所述内热型溶液再生器连接，所述绝热型溶液再生器通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器连接。

Description

一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组
技术领域
本发明涉及一种空调机组，特别是涉及一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组。
背景技术
目前民用建筑空调系统的主要任务是满足室内人员对温湿度参数的舒适性需求，其中空气除湿过程是营造室内热湿环境的重要环节之一。现有空调除湿方式中多采用冷凝除湿处理方式，利用制冷机制备的低温冷冻水将空气温度降至露点以下，使得空气中的水分凝结而实现对空气的除湿处理过程。但由于需要的冷凝温度很低(低于空气的露点温度)，造成制冷机的蒸发温度降低，从而严重影响了制冷机的性能系数。此外，传统冷凝除湿方式还存在送风温度较低、部分情况下需再热导致能源浪费等问题。
溶液除湿方式有别于传统冷凝除湿方式，采用具有吸湿性质的盐溶液作为工作介质，通过除湿空气与溶液的直接接触进行传热传质，从而实现对空气的降温除湿过程。溶液除湿方式能够高效地满足空气湿度处理需求，不再需要再热，且可采用多类低温热源作为溶液浓缩再生的能量来源，由于其在上述节约能源、提高室内空气品质等方面的优势，近年来在我国已得到了越来越广泛的应用。
除湿与再生装置是溶液除湿空调系统的核心部件，其热质交换过程直接影响整个空调系统的性能。根据是否有外界冷(热)量参与溶液与空气的热质交换过程，可将除湿器(再生器)分成绝热型与内冷(热)型两种形式。由于在内冷型除湿装置中，可以利用外界冷源(冷水、制冷剂等)直接带走除湿过程释放的热量，维持溶液处于较低的温度水平，从而保持溶液具体较强的吸湿能力。在内热型再生装置中，可以利用外界热源提供溶液浓缩再生的热量来源。内冷(热)型除湿(再生)装置相对于绝热装置而言，具有更优的传热传质效果与系统性能。Lowenstein在2006年发表在美国ASME国际太阳能会议上的文章(A ZeroCarryover Liquid-Desiccant Air Conditioner for Solar Applications)介绍了一种内冷型除湿装置、内热型再生装置组成的溶液除湿循环系统，采用冷却水冷却除湿装置、热水加热再生装置。目前已有专利对热泵驱动内冷型溶液除湿空调机组进行设计说明，例如专利CN 101846367 A针对无室内排风可供利用的情况下，提出了一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风处理机组，然而相比于绝热型溶液除湿装置，由于内冷介质的存在，除湿(再生)装置出口溶液温度较低(高)，仍具有较大的除湿(再生)潜力，但现有内冷系统流程直接将除湿装置与再生装置出口溶液进行热量交换，导致了较大的冷热量抵消现象。
因此，针对上述性能缺陷，尚缺少能够充分利用内冷(热)型溶液除湿(再生)装置出口溶液除湿(再生)潜力的复合型溶液除湿装置。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能够充分利用溶液除湿，又可以使溶液得到充分再生的热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：它包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、一压缩机、一节流阀和一溶液-溶液换热器；所述溶液除湿装置包括串联连接的一内冷型溶液除湿器和一绝热型溶液除湿器；所述溶液再生装置包括串联连接的一内热型溶液再生器和一绝热型溶液再生器；所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器中内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、节流阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述绝热型溶液除湿器通过一溶液循环泵与所述内热型溶液再生器连接，所述绝热型溶液再生器通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器连接；所述溶液-溶液换热器的一个换热端连接在位于所述绝热型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的溶液通路上，另一个换热端连接在位于所述绝热型溶液再生器与所述内冷型溶液除湿器之间的溶液通路上。
所述内冷型溶液除湿器可以为翅片管形式的内冷型溶液除湿器。
所述内热型溶液再生器可以为翅片管形式的内热型溶液再生器。
一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：它包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、多个压缩机、多个节流阀和一溶液-溶液换热器；所述溶液除湿装置包括多个内冷型溶液除湿器和一绝热型溶液除湿器，各所述内冷型溶液除湿器和绝热型溶液除湿器为串联连接；所述溶液再生装置包括多个内热型溶液再生器和一绝热型溶液再生器，各所述内热型溶液再生器和绝热型溶液再生器为串联连接；每一个所述内冷型溶液除湿器中的蒸发器与一个所述压缩机、一个内热型溶液再生器中的冷凝器、一个节流阀依次连接组成热泵循环回路；所述绝热型溶液除湿器通过一溶液循环泵与所述内热型溶液再生器连接，所述绝热型溶液再生器通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器连接；所述溶液-溶液换热器的一个换热端连接在位于所述绝热型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的溶液通路上，另一个换热端连接在位于所述绝热型溶液再生器与所述内冷型溶液除湿器之间的溶液通路上。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用制冷剂直接进入内冷型溶液除湿器和内热型溶液再生器，用于调节与空气接触的溶液的温度，能够提高溶液的除湿或再生能力。2、本发明通过内冷型溶液除湿器与绝热型溶液除湿器串联连接，在内热型溶液再生器与绝热型溶液再生器串联连接，既能够充分利用内冷型溶液除湿器出口溶液的除湿潜力，又能够充分利用内热型溶液再生器出口溶液的再生潜力。3、本发明中加设绝热型溶液除湿器和绝热型溶液再生器，使热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的热量均能够得到有效的利用，蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而提高其除湿能力，冷凝器的热量全部作为溶液浓缩再生的热源。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图。
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。
实施例一：
如图1所示，本实施例的空调机组包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、一压缩机2、一节流阀4和一溶液-溶液换热器9。溶液除湿装置包括串联连接的一内冷型溶液除湿器1和一绝热型溶液除湿器5，溶液再生装置包括串联连接的一内热型溶液再生器3和一绝热型溶液再生器6。在内冷型溶液除湿器1中内置有一蒸发器，在内热型溶液再生器3中内置有一冷凝器，压缩机2、内热型溶液再生器2中的冷凝器、节流阀4和内冷型溶液除湿器1中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路。绝热型溶液除湿器5通过一溶液循环泵8与内热型溶液再生器3连接，绝热型溶液再生器6通过一溶液循环泵7与内冷型溶液除湿器1连接。溶液-溶液换热器9的一个换热端连接在位于绝热型溶液除湿器5与内热型溶液再生器3之间的溶液通路上，另一个换热端连接在位于绝热型溶液再生器6与内冷型溶液除湿器1之间的溶液通路上。
上述实施例中，内冷型溶液除湿器1可以为翅片管形式的内冷型溶液除湿器。
上述实施例中，内热型溶液再生器3可以为翅片管形式的内热型溶液再生器。
下面说明本实施例的工作原理：
如图1所示，图中直线表示循环喷淋的除湿溶液，虚线表示热泵系统的制冷工质，根据图1分析空气和溶液的流程及其状态变化情况，左侧的除湿空气首先进入绝热型溶液除湿器5与从内冷型溶液除湿器1出口流出的低温溶液进行传热传质，被预处理后的空气继而进入内冷型溶液除湿器1，与喷淋而下的浓溶液直接接触进行传热传质过程，与此同时内冷型溶液除湿器1内置的蒸发器吸热直接冷却该除湿过程，经过降温、除湿处理后的空气直接送入室内，进行送风。
与此同时，右侧的再生空气进入绝热型溶液再生器6与从内热型溶液再生器3出口流出的高温溶液进行传热传质，此后再生空气将进入内热型溶液再生器3与喷淋而下的稀溶液直接接触，内热型溶液再生器3内置的冷凝器排热提供溶液浓缩再生的热量，空气带走溶液中的水分，将带有水分的空气排出，既排风。
在这个过程中，从绝热型溶液再生器6流出的温度较高的浓溶液与从绝热型溶液除湿器5流出的温度较低的稀溶液之间通过溶液-溶液换热器9回收能量，从溶液-溶液换热器9流出的浓溶液经溶液循环泵7流回内冷型溶液除湿器1，从溶液-溶液换热器9流出的稀溶液经溶液循环泵8流回内热型溶液再生器3，实现溶液循环。
在该实施例的空调机组中，热泵循环回路中，蒸发器内置于内冷型溶液除湿器1中，冷凝器内置于内热型溶液再生器3中，蒸发器中的制冷剂等冷媒与内冷型溶液除湿器1的喷淋溶液换热后，制冷剂发生相变成为气态后流入压缩机2，被压缩机2压缩后进入冷凝器，并与内热型溶液再生器3中的喷淋溶液换热，气态制冷剂被冷凝，之后制冷剂继续流经节流阀4，最终流回蒸发器，完成整个热泵循环系统的循环过程。
实施例二：
如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：在本实施例的空调机组中，内冷型溶液除湿器1为多个且彼此间串联，内热型溶液再生器3亦为多个且数量与内冷型溶液除湿器1相同，并且彼此间串联。每一个内冷型溶液除湿器1中的蒸发器与一压缩机2、内热型溶液再生器3中的冷凝器、一节流阀4依次连接组成热泵循环回路。
本实施例的空调机组的工作原理(以两级内冷型溶液除湿器1、内热型溶液再生器3为例说明本实施例)如下：室外空气经绝热型溶液除湿器5后，经两级内冷型溶液除湿器1除湿，除湿过程中，第一级热泵循环回路的蒸发器冷量用于第一级内冷型溶液除湿器1的冷却，第二级热泵循环回路的蒸发器冷量用于第二级内冷型溶液除湿器1的冷却，再生空气经绝热型溶液再生器6后，经两级内热型溶液再生器3，溶液经两级内热型溶液再生器3再生，第一级热泵循环回路的冷凝器排热量用于提供第二级内热型溶液再生器3所需的热量，第二级热泵循环回路的冷凝器排热量用于提供第一级内热型溶液再生器3所需的热量，第一级热泵循环回路的蒸发温度、冷凝温度均高于第二级热泵循环系统，溶液循环过程包括再生浓溶液从绝热型溶液再生器6底部流出，经过溶液-溶液换热器9被冷却后，在溶液循环泵7的作用下，先后进入两级内冷型溶液除湿器1与室外空气传热传质后，溶液从绝热型溶液除湿器底部流出，经溶液-溶液换热器9被加热后，在溶液循环泵8的作用下，先后进入两级内热型溶液再生器3完成溶液的再生过程。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：它包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、一压缩机、一节流阀和一溶液-溶液换热器；所述溶液除湿装置包括串联连接的一内冷型溶液除湿器和一绝热型溶液除湿器；所述溶液再生装置包括串联连接的一内热型溶液再生器和一绝热型溶液再生器；所述内冷型溶液除湿器中内置有一蒸发器，所述内热型溶液再生器中内置有一冷凝器；所述压缩机、内热型溶液再生器中的冷凝器、节流阀和内冷型溶液除湿器中的蒸发器依次连接组成热泵循环回路；所述绝热型溶液除湿器通过一溶液循环泵与所述内热型溶液再生器连接，所述绝热型溶液再生器通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器连接；所述溶液-溶液换热器的一个换热端连接在位于所述绝热型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的溶液通路上，另一个换热端连接在位于所述绝热型溶液再生器与所述内冷型溶液除湿器之间的溶液通路上。
2.如权利要求1所述的一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述内冷型溶液除湿器为翅片管形式的内冷型溶液除湿器。
3.如权利要求1所述的一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述内热型溶液再生器为翅片管形式的内热型溶液再生器。
4.一种热泵驱动的复合式内冷型溶液除湿空调机组，其特征在于：它包括一溶液除湿装置、一溶液再生装置、多个压缩机、多个节流阀和一溶液-溶液换热器；所述溶液除湿装置包括多个内冷型溶液除湿器和一绝热型溶液除湿器，各所述内冷型溶液除湿器和绝热型溶液除湿器为串联连接；所述溶液再生装置包括多个内热型溶液再生器和一绝热型溶液再生器，各所述内热型溶液再生器和绝热型溶液再生器为串联连接；每一个所述内冷型溶液除湿器中的蒸发器与一个所述压缩机、一个内热型溶液再生器中的冷凝器、一个节流阀依次连接组成热泵循环回路；所述绝热型溶液除湿器通过一溶液循环泵与所述内热型溶液再生器连接，所述绝热型溶液再生器通过一溶液循环泵与所述内冷型溶液除湿器连接；所述溶液-溶液换热器的一个换热端连接在位于所述绝热型溶液除湿器与所述内热型溶液再生器之间的溶液通路上，另一个换热端连接在位于所述绝热型溶液再生器与所述内冷型溶液除湿器之间的溶液通路上。
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