CN107421020A - 一种热回收型溶液除湿新风机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热回收型溶液除湿新风机组，包括室内排风热回收单元、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；室内排风热回收单元包括表冷器、直接蒸发冷却器和循环水泵，表冷器通过循环水泵与直接蒸发冷却器首尾相连形成回路；溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、溶液‑冷水换热器和溶液泵，溶液除湿器通过溶液泵与溶液‑冷水换热器首尾相连形成回路；溶液再生处理单元包括溶液泵、溶液再生器和溶液‑溶液热回收器，溶液再生器的底部溶液出口经溶液‑溶液热回收器连接溶液除湿器的底部溶液进口；溶液再生器的喷淋进口依次经溶液泵和溶液‑溶液热回收器连接溶液除湿器的底部溶液出口。本发明能够有效满足湿空气的除湿处理需求，并有助于减小装置体积、改善处理能效。

Description

一种热回收型溶液除湿新风机组
技术领域
本发明涉及一种空调系统，特别是关于一种基于压缩再生方法的热回收型溶液除湿新风机组。
背景技术
空气除湿处理过程是建筑空调系统的重要任务，如何有效提高该过程的性能是实现空调系统高效运行的重要环节。冷凝除湿方式采用低温冷水、制冷剂等冷媒来将空气降温到露点以下，使得空气中水分凝结来完成除湿过程，是目前常规空调系统中常见的空气除湿方式。这种方式受到需求冷源温度(低于空气的露点温度)的限制，严重制约了制冷循环的能效水平。此外，传统的冷凝除湿方式还存在送风温度偏低、部分情况下需再热导致能源浪费以及存在冷凝水、影响空气品质等问题，寻求新的高效空气湿度处理方式已成为暖通空调领域的研究热点。
溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为介质，通过溶液与新风进行传热传质来实现对新风的除湿处理过程。作为一种有效的空气湿度处理途径，溶液除湿方式能够高效地满足空气湿度处理需求，并具有不需要再热等优势，近年来在我国溶液除湿方式已开始得到越来越多的实际应用。例如专利CN1865789公开了一种利用回风蒸发冷却的全热回收型热驱动溶液除湿新风机组，利用蒸发冷却过程对回风进行能量回收并对溶液除湿过程的溶液进行降温，但其仅给出了除湿侧的空气处理方式，未涉及溶液再生过程的处理及整个机组的组成形式；专利CN1865788公开了一种利用冷却水作为冷源的热驱动溶液除湿新风机组，利用冷却水对多级溶液除湿空气处理过程的溶液进行降温，并利用除湿后的部分空气进行蒸发冷却制备冷水来除湿后的剩余空气进行降温，但该专利仍未涉及溶液再生的处理过程，并且其利用除湿后的空气进行蒸发冷却，导致了一定程度的除湿-加湿抵消，限制了机组的性能。
此外，现有溶液除湿空气处理机组多采用热法再生，利用热泵冷凝热、热水等热源加热稀溶液，并利用再生空气与吸湿溶液的热质交换过程来将稀溶液中的水分带走，实现溶液的浓缩再生。这种空气与吸湿溶液直接接触的热法再生方式，溶液中的水分蒸发需要大量热量，因而需要为溶液除湿装置提供相应的热源，增加了设备的复杂程度；同时溶液中的水分最终变为水蒸气排出，不利于整个处理装置能效的提升。因此，寻求新的溶液再生方法，对进一步提升溶液除湿空气处理装置的性能具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于压缩再生方法的热回收型溶液除湿新风机组，利用其来满足新风处理需求。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，该新风机组包括室内排风热回收单元、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；所述室内排风热回收单元包括溶液-新风直接接触模块、溶液-回风直接接触模块和第一溶液泵，所述溶液-新风直接接触模块通过所述第一溶液泵与所述溶液-回风直接接触模块首尾相连形成回路；所述溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、溶液-冷水换热器和第二溶液泵，所述溶液除湿器通过所述第二溶液泵与所述溶液-冷水换热器首尾相连形成回路，所述溶液除湿器与所述溶液-新风直接接触模块并排设置形成新风处理通道；所述溶液再生处理单元包括第三溶液泵、溶液再生器和溶液-溶液热回收器；所述溶液再生器的底部溶液出口经所述溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液进口；所述溶液再生器的喷淋进口依次经所述第三溶液泵和溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液出口。
在一个优选的实施例中，所述溶液再生处理单元还包括压缩机和凝水槽，所述压缩机的进口连接所述溶液再生器的顶部蒸汽出口，所述压缩机的出口连接所述溶液再生器中的冷凝盘管；所述凝水槽与所述溶液再生器中的冷凝盘管相连通。
在一个优选的实施例中，所述溶液-新风直接接触模块、溶液-回风直接接触模块和第一溶液泵为分级设置的多个。
在一个优选的实施例中，所述溶液除湿器、第二溶液泵和溶液-冷水换热器为分级设置的多个，多级所述溶液除湿器底部通过管线串联连通，首级所述溶液除湿器的底部溶液出口与所述溶液再生器的喷淋进口连接，末级所述溶液除湿器的底部溶液进口与所述溶液再生器的底部溶液出口连接。
一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，该新风机组包括室内排风热回收单元、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；所述室内排风热回收单元包括表冷器、直接蒸发冷却器和循环水泵，所述表冷器通过所述循环水泵与所述直接蒸发冷却器首尾相连形成回路；所述溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、溶液-冷水换热器和第一溶液泵，所述溶液除湿器通过所述第一溶液泵与所述溶液-冷水换热器首尾相连形成回路，所述溶液除湿器与所述表冷器并排设置形成新风处理通道；所述溶液再生处理单元包括第二溶液泵、溶液再生器和溶液-溶液热回收器；所述溶液再生器的底部溶液出口经所述溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液进口；所述溶液再生器的喷淋进口依次经所述第二溶液泵和溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液出口。
在一个优选的实施例中，所述溶液再生处理单元还包括压缩机和凝水槽，所述压缩机的进口连接所述溶液再生器的顶部蒸汽出口，所述压缩机的出口连接所述溶液再生器中的冷凝盘管；所述凝水槽与所述溶液再生器中的冷凝盘管相连通。
在一个优选的实施例中，所述表冷器、直接蒸发冷却器和循环水泵为分级设置的多个。
在一个优选的实施例中，所述溶液除湿器、第一溶液泵和溶液-冷水换热器为分级设置的多个，多级所述溶液除湿器底部通过管线串联连通，首级所述溶液除湿器的底部溶液出口与所述溶液再生器的喷淋进口连接，末级所述溶液除湿器的底部溶液进口与所述溶液再生器的底部溶液出口连接。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用压缩再生方法满足稀溶液的再生处理需求，基于低压下溶液沸点降低的原理设置溶液再生处理单元，利用稀溶液在低压下的喷淋过程使得其中的水分变为水蒸气，再利用压缩机将排出的水蒸气加压送入冷凝盘管，在冷凝盘管内水蒸气与盘管外的稀溶液换热冷凝，可有效将稀溶液中的水分凝结、实现溶液的浓缩再生，大幅减小再生装置的体积，提高再生过程能效。2、本发明利用分级设置的热回收单元可实现对室内排风(回风)能量的有效回收并对新风进行预处理，利用分级设置的溶液除湿处理单元来对新风湿度的进一步处理，利用冷水等对溶液除湿过程的喷淋溶液进行降温，通过分级设置热回收单元及溶液除湿单元可实现更加匹配的空气处理过程，改善机组处理性能。3、本发明溶液除湿处理单元中的多级溶液除湿器均为绝热型，空气与溶液间的热湿处理过程均为叉流流型。在溶液除湿处理单元中，利用溶液-冷水换热器来冷却除湿器内的循环溶液，增强溶液的除湿能力，经过热回收预处理后的新风流经除湿器后被处理到需求的湿度水平。4、本发明由再生器流出的较高浓度溶液进入除湿器，由除湿器流出的较低浓度溶液则被送至溶液再生单元；对于在溶液除湿单元与溶液再生单元之间循环的浓溶液与稀溶液，设置溶液热回收器对其进行能量回收，有助于改善处理过程能效。
附图说明
图1为本发明实施例一的整体结构示意图；
图2为本发明实施例二的整体结构示意图。
图中附图标记：
A1～A2、B1～B2为溶液-空气直接接触模块；C1～C2为表冷器；D1～D2为溶液除湿器；E1～E2为直接蒸发冷却器；1为溶液泵；2,2′为溶液-冷水换热器；3为压缩机；4为冷凝盘管；5为凝水槽；6为溶液-溶液换热器；7为循环水泵。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供的是采用吸湿溶液作为媒介对室内排风进行热回收的新风机组，该新风机组包括室内排风热回收单元10、溶液除湿处理单元20和溶液再生处理单元30。其中，室内排风热回收单元10主要由两级溶液-空气直接接触模块A1(A2)、B1(B2)和溶液泵1组成(仅以此为例，并不限于此)，溶液除湿处理单元20主要由两级溶液除湿器D1(D2)、溶液-冷水换热器2(2′)和溶液泵1组成(仅以此为例，并不限于此)。溶液-空气直接接触模块A1、A2和溶液除湿器D1、D2并排间隔设置形成新风处理通道，溶液-空气直接接触模块B1、B2并排间隔设置形成回风处理通道。溶液-空气直接接触模块A1、A2分别通过溶液泵1与溶液-空气直接接触模块B1、B2首尾相连形成室内排风热回收单元10的溶液循环回路，溶液除湿器D1、D2分别通过溶液泵1与溶液-冷水换热器2、2′首尾相连形成溶液除湿处理单元20的溶液循环回路，且级溶液除湿器D1和级溶液除湿器D2的底部通过管线串联连通。
溶液再生处理单元30包括溶液泵1、压缩机3、溶液再生器4、凝水槽5和溶液-溶液热回收器6。压缩机3的进口连接溶液再生器4的顶部蒸汽出口，压缩机2的出口连接溶液再生器4中的冷凝盘管。溶液再生器4的底部溶液出口经溶液-溶液热回收器6连接级溶液除湿器D2的底部溶液进口。溶液再生器4的喷淋进口依次经溶液泵1和溶液-溶液热回收器6连接级溶液除湿器D1的底部溶液出口。凝水槽5与溶液再生器4中的冷凝盘管相连通。
本实施例提供的新风机组在工作时，新风(待处理空气)首先进入室内排风热回收单元10中进行预处理，依次流经溶液-空气直接接触模块A1、A2。在溶液-空气直接接触模块A1、A2中新风与其顶部喷淋而下的溶液进行叉流热质交换过程，回收室内排风的冷量对新风进行初步降温、除湿处理。之后新风继续进入溶液除湿单元的两级溶液除湿器D1、D2，并与从其顶部喷淋而下的溶液进行叉流热质交换过程，被进一步除湿。新风由溶液除湿器D2流出后满足湿度处理需求，成为送风并被送至需求的场所。
与此同时，利用溶液泵1，室内排风热回收单元10中从两级溶液-空气直接接触模块A1、A2底部流出的溶液被分别送至溶液-空气直接接触模块B1、B2顶部，回风(室内排风)依次流经溶液-空气直接接触模块B1、B2。在溶液-空气直接接触模块B1、B2中回风与其顶部喷淋而下的溶液进行叉流热质交换过程，从而将回收的室内排风冷量传递给新风，之后成为排风排出，完成室内排风热回收单元10的溶液循环过程。
对于从溶液除湿处理单元20的两级溶液除湿器D1、D2底部流出的溶液，大部分被送至相应的溶液-冷水换热器2、2′中，利用冷却水等对溶液进行降温，以便带走溶液与空气热质交换过程中的热量，增强溶液的除湿能力，之后溶液再被送至溶液除湿器D1、D2顶部喷淋，与新风进行热质交换。小部分从溶液除湿器D2底部流出的溶液流至溶液除湿器D1，并与从溶液除湿器D1流出的部分溶液混合后一起被送至溶液再生处理单元R。
在溶液再生处理单元30中，由溶液泵1将稀溶液送至溶液再生器4的顶部喷淋而下，稀溶液喷淋过程中与溶液再生器4中的冷凝盘管换热，溶液升温。基于低压下溶液沸点降低的原理，稀溶液达到沸点，稀溶液中的水分变为水蒸气，由上部流出后进入压缩机3，被压缩后水蒸气的压力、温度均显著升高，之后进一步流入冷凝盘管4内，与管外喷淋而下的稀溶液进行换热，管内水蒸气降温凝结，变为液态水，汇入凝水槽5中，实现对稀溶液中水分的凝结收集处理。喷淋而下的稀溶液在沸腾后，溶液中的水分变为水蒸气流出，实现了溶液的浓缩再生，浓溶液汇集在溶液再生器4底部后，流出溶液再生器4。对于在溶液除湿器D1、D2和溶液再生器4之间循环的溶液，利用溶液-溶液换热器6来进行热回收，降低该再生处理过程的冷热量抵消，提高处理能效。
实施例二：
如图2所示，本实施例提供的是采用水作为媒介对室内排风进行热回收的新风机组，该新风机组与实施例一中的新风机组相比，二者的溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元完全相同，仅在室内排风热回收单元存在差异：本实施例中的室内排风热回收单元主要由两级设置的表冷器C1(C2)、直接蒸发冷却器E1(E2)和循环水泵7组成，表冷器C1、C2分别通过循环水泵7与直接蒸发冷却器E1、E2首尾相连形成室内排风热回收单元的水循环回路。该室内排风热回收单元在工作过程中，新风首先流经室内排风热回收单元的两级表冷器C1、C2，与冷水换热实现新风的降温预处理过程；表冷器C1、C2中的冷水与新风换热后被循环水泵7分别送至直接蒸发冷却器E1、E2，与回风进行蒸发冷却后冷水降温，由直接蒸发冷却器E1、E2底部流出的冷水再分别流回两级表冷器C1、C2，完成冷水的循环过程；回风依次流经两级直接蒸发冷却器E2、E1，与水进行蒸发冷却，实现能量回收后回风变为排风排出。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，该新风机组包括室内排风热回收单元、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；
所述室内排风热回收单元包括溶液-新风直接接触模块、溶液-回风直接接触模块和第一溶液泵，所述溶液-新风直接接触模块通过所述第一溶液泵与所述溶液-回风直接接触模块首尾相连形成回路；
所述溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、溶液-冷水换热器和第二溶液泵，所述溶液除湿器通过所述第二溶液泵与所述溶液-冷水换热器首尾相连形成回路，所述溶液除湿器与所述溶液-新风直接接触模块并排设置形成新风处理通道；
所述溶液再生处理单元包括第三溶液泵、溶液再生器和溶液-溶液热回收器；所述溶液再生器的底部溶液出口经所述溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液进口；所述溶液再生器的喷淋进口依次经所述第三溶液泵和溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液出口。
2.如权利要求1所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述溶液再生处理单元还包括压缩机和凝水槽，所述压缩机的进口连接所述溶液再生器的顶部蒸汽出口，所述压缩机的出口连接所述溶液再生器中的冷凝盘管；所述凝水槽与所述溶液再生器中的冷凝盘管相连通。
3.如权利要求1所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述溶液-新风直接接触模块、溶液-回风直接接触模块和第一溶液泵为分级设置的多个。
4.如权利要求1所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述溶液除湿器、第二溶液泵和溶液-冷水换热器为分级设置的多个，多级所述溶液除湿器底部通过管线串联连通，首级所述溶液除湿器的底部溶液出口与所述溶液再生器的喷淋进口连接，末级所述溶液除湿器的底部溶液进口与所述溶液再生器的底部溶液出口连接。
5.一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，该新风机组包括室内排风热回收单元、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；
所述室内排风热回收单元包括表冷器、直接蒸发冷却器和循环水泵，所述表冷器通过所述循环水泵与所述直接蒸发冷却器首尾相连形成回路；
所述溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、溶液-冷水换热器和第一溶液泵，所述溶液除湿器通过所述第一溶液泵与所述溶液-冷水换热器首尾相连形成回路，所述溶液除湿器与所述表冷器并排设置形成新风处理通道；
所述溶液再生处理单元包括第二溶液泵、溶液再生器和溶液-溶液热回收器；所述溶液再生器的底部溶液出口经所述溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液进口；所述溶液再生器的喷淋进口依次经所述第二溶液泵和溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液出口。
6.如权利要求4所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述溶液再生处理单元还包括压缩机和凝水槽，所述压缩机的进口连接所述溶液再生器的顶部蒸汽出口，所述压缩机的出口连接所述溶液再生器中的冷凝盘管；所述凝水槽与所述溶液再生器中的冷凝盘管相连通。
7.如权利要求4所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述表冷器、直接蒸发冷却器和循环水泵为分级设置的多个。
8.如权利要求4所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于，所述溶液除湿器、第一溶液泵和溶液-冷水换热器为分级设置的多个，多级所述溶液除湿器底部通过管线串联连通，首级所述溶液除湿器的底部溶液出口与所述溶液再生器的喷淋进口连接，末级所述溶液除湿器的底部溶液进口与所述溶液再生器的底部溶液出口连接。
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