CN107270443A - 一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组 - Google Patents

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Abstract

一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，包括热泵循环系统、除湿再生系统和溶液循环系统，热泵循环系统包括压缩机、溶液冷凝器、空气冷凝器、蒸发器和第一风机，压缩机出口分为并联的两路，一路连接至溶液冷凝器的进口，另一路连接至空气冷凝器的进口；除湿再生系统包括除湿器、除湿溶液槽、再生器、再生溶液槽和第二风机，除湿器的进口与蒸发器的出口相连，除湿器下部设有除湿溶液槽，再生器的进口与溶液冷凝器的出口相连，再生器的下部设置再生溶液槽；溶液循环包括除湿溶液自循环、再生溶液自循环和浓稀溶液级间交换循环。本发明可提高冷凝热处理和溶液再生的效率，解决现有机组中蒸发冷量消耗过多、电能消耗大、运行参数不稳定问题。

Description

一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组
技术领域
本发明涉及一种热泵驱动的双冷凝器多溶液除湿空调机组，属于制冷空调系统设计与制造技术领域。
背景技术
现有的基于蒸汽压缩式制冷循环的空调系统由于在空气热湿处理方面存在着一些缺陷，其电能消耗大，且对环境和室内空气品质具有不利影响。近些年，温湿度独立处理空调系统得到了广泛的研究，并被普遍认为是一个解决传统空调系统中所存在问题的一个有效途径。其中，将蒸汽压缩式制冷循环与溶液除湿技术相结合的空调系统作为一种新的技术，越来越受到关注。
然而现有的热泵驱动的溶液除湿空调系统仍然存在着一定的缺陷，其中最突出的一个问题为：溶液使用浓度较高，再生难度大，当负荷条件发生变化时，热泵产生的冷凝热量可能无法满足溶液再生需求，系统需借助额外的热源来补充热量；另外，使用冷凝热进行再生后，除湿溶液的温度往往较高，浓溶液再次输入到除湿冷却端时会携带过多的冷凝热，导致机组效率下降。如何优化热泵驱动的溶液除湿空调系统的形式，以提高其冷凝热利用率和整体机组性能是本领域研究人员所面临的一个重要问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种新型的热泵驱动溶液除湿空调系统，系统冷凝热由并联的溶液冷凝器和空气冷凝器同时处理以提高冷凝热处理和溶液再生的效率，设计多级溶液循环回路以解决现有机组中蒸发冷量消耗过多、电能消耗大、运行参数不稳定等问题。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明涉及的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，包括热泵循环系统、除湿再生系统和溶液循环系统，所述热泵循环系统包括压缩机、溶液冷凝器、空气冷凝器、蒸发器和第一风机，所述压缩机出口制冷剂管路分为并联的两路，一路连接至所述溶液冷凝器的制冷剂进口，另一路连接至所述空气冷凝器的制冷剂进口；所述除湿再生系统包括除湿器、除湿溶液槽、再生器、再生溶液槽和第二风机，所述除湿器的上部溶液喷淋进口管道与所述蒸发器的溶液出口端相连，所述除湿器的下部设有所述除湿溶液槽，所述再生器的上部溶液喷淋进口管道与所述溶液冷凝器的溶液出口端相连，所述再生器的下部设置再生溶液槽；所述溶液循环包括除湿溶液自循环、再生溶液自循环和浓稀溶液级间交换循环，所述除湿溶液自循环包括除湿循环泵和第一溶液阀，所述再生溶液自循环包括再生循环泵和第三溶液阀，所述浓稀溶液级间交换循环包括溶液热交换器、第二溶液阀和第四溶液阀。
进一步地，所述压缩机出口制冷剂管路分为并联的两路，，一条支路上在所述溶液冷凝器前设有第一制冷剂阀，另一条支路上在所述空气冷凝器前设有第二制冷剂阀。
进一步地，所述溶液冷凝器的制冷剂出口连接至膨胀阀，所述溶液冷凝器和所述膨胀阀之间的制冷剂管路上设有第二制冷剂单向阀；所述空气冷凝器的制冷剂出口同样连接至所述膨胀阀，所述空气冷凝器和所述膨胀阀之间的制冷剂管路上设有第一制冷剂单向阀；所述膨胀阀的制冷剂出口连接所述蒸发器的制冷剂进口完成制冷剂循环。
进一步地，所述除湿溶液槽的底部设置有两个出口，一个出口处设置第一溶液阀，出口与所述除湿循环泵通过管道相连接，所述除湿循环泵另一端管道连接至所述蒸发器溶液进口；另一出口处设置第二溶液阀，出口与所述溶液热交换器的稀溶液进口端相连，所述溶液热交换器的稀溶液出口端连接至所述再生循环泵进口。
进一步地，所述第一风机用于所述空气冷凝器和所述再生器所处风道的送风与排风，所述第二风机用于所述除湿器所在风道的送风与排风。
进一步地，所述第一风机的出风口与所述空气冷凝器的进风口相连，所述空气冷凝器的出风口与所述再生器的进风口相连。
进一步地，热泵循环系统的冷凝热由并联的所述溶液冷凝器和所述空气冷凝器共同处理。
有益效果：
1、本发明热泵循环系统的冷凝热用于供给除湿后稀溶液的再生，采用溶液冷凝器和空气冷凝器并联的双冷凝器模式，冷凝热同时被溶液和空气带走。此种处理方式不仅提高了冷凝热的处理效率，降低了热泵机组的电能消耗，同时再生溶液和再生空气的同时加热有利于溶液的再生效果，溶液浓度的提高能够增加除湿端空气的湿负荷处理效果，所以整个机组的性能可以大幅提升。
2、本发明中溶液系统采用多级循环的模式，溶液除湿自循环和溶液再生自循环，以及浓稀溶液级间交换循环的设置一方面能够稳定除湿器内的溶液参数稳定；另一方面，通过调节浓稀溶液级间交换溶液流量的大小能够适应变化的负荷要求，同时可以适当减少再生后冷凝热向除湿冷却端的回带，从而提高空气处理效果，减低系统电能消耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1为除湿器，2为除湿溶液槽，3为再生器，4为再生溶液槽，5为压缩机，6为溶液冷凝器，7为空气冷凝器，8为膨胀阀，9为蒸发器，10为第一风机，11为第二风机，12为除湿循环泵，13为再生循环泵，14为溶液热交换器，15为第一制冷剂阀，16为第二制冷剂阀，17为第一制冷剂单向阀，18为第二制冷剂单向阀，19为第一溶液阀，20为第二溶液阀，21为第三溶液阀，22为第四溶液阀。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，本发明的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，包括热泵循环系统、除湿再生系统和溶液循环系统。热泵循环系统设有并联的溶液冷凝器6和空气冷凝器7，分别通过再生溶液和再生空气带走冷凝热。溶液循环系统则设置为包括除湿溶液自循环、再生溶液自循环和浓稀溶液级间交换循环的多循环模式。
在新风处理端，除湿器1用于新风的降温除湿，除湿器1的上部溶液喷淋进口管道与蒸发器9的溶液出口端相连，除湿溶液被蒸发器9冷却后除湿降温能力被提升；除湿器1的下部设有除湿溶液槽2，除湿溶液槽2的底部设置有两个出口，一个出口为除湿溶液自循环出口，出口处设置的第一溶液阀19用于控制除湿溶液自循环的流量，出口管道与除湿循环泵12相连接，除湿循环泵12另一端管道连接至蒸发器9溶液进口，形成除湿溶液自循环。
除湿溶液槽2底部另一出口为浓稀溶液交换循环出口，出口处设置第二溶液阀20，用于控制除湿端输送到浓稀溶液交换循环管路的溶液流量，出口管道与溶液热交换器14的稀溶液进口端相连，同时，溶液热交换器14的稀溶液出口端连接至再生循环泵13进口，用于补充再生溶液。
在溶液再生端，使用环境空气在再生器3中完成溶液再生以提高溶液浓度，维持系统溶液参数的稳定。再生器3的上部溶液喷淋进口管道与溶液冷凝器6的溶液出口端相连，再生自循环溶液由溶液冷凝器6加热后温度达到再生需求，再生器3的进风侧连接空气冷凝器7，环境空气被空气冷凝器7加热后同样进入再生器3，用于带走再生溶液中的水分。再生器3的下部设置再生溶液槽4，再生溶液槽4的底部设有再生自循环和浓稀溶液交换循环两个溶液出口，其中再生自循环的出口与再生循环泵13的溶液进口相连，之间设有第三溶液阀21用于控制再生自循环溶液流量，再生循环泵13的出口连接至溶液冷凝器6进口，以形成完整的再生溶液自循环。再生溶液槽4的浓稀溶液交换循环出口与溶液热交换器14的浓溶液进口端相连，管道之间设有第四溶液阀22用于控制自再生端输送到除湿端的溶液流量。溶液热交换器14的浓溶液出口端连接至除湿循环泵12的进口端，形成完整的浓稀溶液交换循环回路。
本发明通过调节第一溶液阀19、第二溶液阀20、第三溶液阀21和第四溶液阀22的开度，可以控制除湿溶液自循环、再生溶液自循环和浓稀溶液交换循环的比例。
本发明的热泵循环系统与常规系统的区别为采用双冷凝器的结构，压缩机5的出口制冷剂管路分为并联的两路，一路连接至溶液冷凝器6的制冷剂进口，该支路上设有第一制冷剂阀15用于控制冷凝热的分配量，溶液冷凝器6的制冷剂出口连接至膨胀阀8，溶液冷凝器6和膨胀阀8之间的制冷剂管路上设有第二制冷剂单向阀18；另一路连接至空气冷凝器7的制冷剂进口，该支路上设有第二制冷剂阀16用于控制冷凝热的分配量，空气冷凝器7的制冷剂出口同样连接至膨胀阀8，空气冷凝器7和膨胀阀8之间的制冷剂管路上设有第一制冷剂单向阀17；膨胀阀8的制冷剂出口连接蒸发器9的制冷剂进口完成制冷剂循环。
本发明对新风进行除湿降温，新风由第二风机11输入至除湿器1，新风经处理后送入空调房间。再生端使用环境空气作为再生空气，再生空气由第一风机10输入至空气冷凝7和再生器3所在风道，吸收了溶液中水分的再生空气作为排气再次排入环境中。
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，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，包括热泵循环系统、除湿再生系统和溶液循环系统，其特征在于：所述热泵循环系统包括压缩机(5)、溶液冷凝器(6)、空气冷凝器(7)、蒸发器(9)和第一风机(10)，所述压缩机(5)出口制冷剂管路分为并联的两路，一路连接至所述溶液冷凝器(6)的制冷剂进口，另一路连接至所述空气冷凝器(7)的制冷剂进口；所述除湿再生系统包括除湿器(1)、除湿溶液槽(2)、再生器(3)、再生溶液槽(4)和第二风机(11)，所述除湿器(1)的上部溶液喷淋进口管道与所述蒸发器(9)的溶液出口端相连，所述除湿器(1)的下部设有所述除湿溶液槽(2)，所述再生器(3)的上部溶液喷淋进口管道与所述溶液冷凝器(6)的溶液出口端相连，所述再生器(3)的下部设置再生溶液槽(4)；所述溶液循环包括除湿溶液自循环、再生溶液自循环和浓稀溶液级间交换循环，所述除湿溶液自循环包括除湿循环泵(12)和第一溶液阀(19)，所述再生溶液自循环包括再生循环泵(13)和第三溶液阀(21)，所述浓稀溶液级间交换循环包括溶液热交换器(14)、第二溶液阀(20)和第四溶液阀(22)。
2.根据权利要求1所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，所述压缩机(5)出口制冷剂管路分为并联的两路，一条支路上在所述溶液冷凝器(6)前设有第一制冷剂阀(15)，另一条支路上在所述空气冷凝器(7)前设有第二制冷剂阀(16)。
3.根据权利要求1所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，所述溶液冷凝器(6)的制冷剂出口连接至膨胀阀(8)，所述溶液冷凝器(6)和所述膨胀阀(8)之间的制冷剂管路上设有第二制冷剂单向阀(18)；所述空气冷凝器(7)的制冷剂出口同样连接至所述膨胀阀(8)，所述空气冷凝器(7)和所述膨胀阀(8)之间的制冷剂管路上设有第一制冷剂单向阀(17)；所述膨胀阀(8)的制冷剂出口连接所述蒸发器(9)的制冷剂进口完成制冷剂循环。
4.根据权利要求1所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，所述除湿溶液槽(2)的底部设置有两个出口，一个出口处设置第一溶液阀(19)，出口与所述除湿循环泵(12)通过管道相连接，所述除湿循环泵(12)另一端管道连接至所述蒸发器(9)溶液进口；另一出口处设置第二溶液阀(20)，出口与所述溶液热交换器(14)的稀溶液进口端相连，所述溶液热交换器(14)的稀溶液出口端连接至所述再生循环泵(13)进口。
5.根据权利要求1所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，所述第一风机(10)用于所述空气冷凝器(7)和所述再生器(3)所处风道的送风与排风，所述第二风机(11)用于所述除湿器(1)所在风道的送风与排风。
6.根据权利要求5所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，所述第一风机(10)的出风口与所述空气冷凝器(7)的进风口相连，所述空气冷凝器(7)的出风口与所述再生器(3)的进风口相连。
7.根据权利要求1所述的一种热泵驱动的双冷凝器多溶液循环空调机组，其特征在于，热泵循环系统的冷凝热由并联的所述溶液冷凝器(6)和所述空气冷凝器(7)共同处理。
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