CN107575970A - 一种复合式水冷空调系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

一种复合式水冷空调系统及运行方法，属于空调制冷技术领域。包括再生水热处理装置、压缩循环系统和溶液除湿再生系统；再生水热处理装置由压缩循环系统的冷凝器和太阳能水集热器构成；压缩循环系统由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀及相应管件构成；溶液除湿再生系统由盘管式再生器、溶液换热器、蒸发器、喷淋式盘管除湿器及相应的构件组成。本发明综合利用废热和太阳能、提升再生温度，增强溶液除湿能力，保证高浓度除湿溶液的再生过程顺利进行。

Description

一种复合式水冷空调系统及运行方法

技术领域

本发明涉及一种复合式水冷空调系统及运行方法，属于空调制冷技术领域。

背景技术

随着人们对热舒适行要求的提高，空调技术得到广泛地应用。传统的蒸汽压缩式空调制冷技术由于热量、湿量的同时处理，不可避免地造成因空气再热处理引起的不必要能耗过程。溶液除湿技术作为一种温湿度独立控制技术，具有可利用低品位热源、蓄热能力大以及高空气品质等优势，成为空调领域研究的一个方面。而且夏季空调制冷地区的空调能耗占建筑能耗相当大的比例，空调系统中大量的低品位冷凝热未被利用便排入大气环境，造成能源的浪费。太阳能作为一种丰富的自然能源，其应用前景广阔。

溶液除湿技术的应用受到溶液浓度、溶液温度、溶液种类等方面的影响。较高浓度的除湿溶液，其除湿能力优于较低浓度的除湿溶液，然而在溶液的再生阶段，需要提供更多地再生热才能完成再生过程。合理地利用外界热源是当前溶液除湿技术一个突破的方向。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种水冷制冷机组复合式空调系统及运行方法。

一种复合式水冷空调运行方法，包括再生水热处理步骤、蒸汽压缩循环步骤和溶液除湿再生步骤；

再生水热处理步骤：水通过冷凝器进行热交换，经过热交换的水再通过太阳能水集热器进行加热，经过加热的水送入盘管式溶液再生器；

蒸汽压缩循环步骤：气态制冷剂经过压缩机的压缩处理，由气态制冷剂变为高温高压的液态制冷剂，并由压缩机流向冷凝器，冷凝器内部高温高压的液态制冷剂通过冷凝器盘管与外部流动的低温水发生热交换过程，水将部分热量带走，制冷剂变为低温高压的液态制冷剂，并由冷凝器流向节流阀，经过节流阀的节流降压作用，低温高压的液态制冷剂变为低温低压的液态制冷剂，并流向蒸发器器，蒸发器内部低温低压的气态制冷剂通过蒸发器盘管与外部流动的除湿溶液和空气进行热质交换过程，吸收盘管外部除湿溶液的热量，并流向压缩机；

溶液除湿再生步骤：高浓度的除湿溶液经过除湿器上部喷淋管，均匀分布在除湿器内部盘管表面，通过盘管表面将热量传递给管内低温制冷剂，与待处理空气进行热质传递过程，吸收待处理空气的水蒸气和潜热后变为稀溶液并从除湿器底部排出，流经稀溶液罐、溶液换热器、溶液再生器，经稀溶液喷淋管作用，均匀喷洒在盘管表面，与来流再生热水进行热质交换，其浓度不断增加，并经再生器底部流出，流经浓溶液罐、溶液换热器进入溶液除湿器。

一种复合式水冷空调系统,包括再生水热处理装置、蒸汽压缩循环系统和溶液除湿再生系统；再生水热处理装置由蒸汽压缩循环系统的冷凝器和太阳能空气集热器构成；蒸汽压缩循环系统由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀及相应管件构成；溶液除湿再生系统由盘管式再生器、溶液换热器、蒸发器、喷淋式盘管除湿器及相应的构件组成。

本发明的优点是:

1)综合利用废热和太阳能。将蒸汽压缩制冷系统的冷凝热用于水的预热处理，实现冷凝器热量的排放和水温度的提升，而太阳能空气集热器使水温度进一步提升，实现太阳能的综合利用，提升了溶液再生器的再生能力；

2)增强溶液除湿能力。高浓度溶液的除湿装置，由于溶液表面蒸气压更低，可以带走空气中更多地水蒸气，提升了除湿器的除湿能力；除湿溶液的浓度相对同类型设备浓度较高，对再生水的气温要求高于同类型设备。复合式溶液除湿再生设备由于综合利用冷凝热和太阳能，提升再生水的温度，保证高浓度稀溶液的再生过程顺利进行。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

与传统的空调系统相比，本发明涉及一种水冷制冷机组复合式空调系统及运行方法，属于空调制冷技术领域。

如图1所示，一种水冷制冷机组复合式空调系统及除湿再生系统的组成包括：

水预热器1、冷凝器2、压缩机3、节流阀4、盘管式溶液除湿器5、蒸发器6、浓溶液喷淋管7、稀溶液罐8、稀溶液泵9、第一调节阀10、溶液换热器11、浓溶液泵12、第二调节阀13、浓溶液罐14、盘管式溶液再生器15、稀溶液喷淋管16、太阳能水集热器17、保温背板18、透明盖板19。

水预热器1内设有蒸汽压缩系统的冷凝器2，经水管、太阳能水集热器17连接至盘管式再生器15，构成水热处理段；

水预热器1内部的冷凝器2和压缩机3、节流阀4、盘管式除湿器5内部的蒸发器6相连，构成蒸汽压缩循环回路。

盘管式再生器15的排液管经浓溶液罐14、浓溶液泵12、溶液换热器11、第一调节阀10与盘管式除湿器5的浓溶液喷淋管7相连；盘管式除湿器5的排液管经稀溶液罐8、稀溶液泵9、溶液换热器11、第二调节阀13与盘管式再生器15的稀溶液喷淋管16相连，构成溶液除湿再生循环回路；

一种复合式水冷空调运行方法，包括再生水热处理步骤、蒸汽压缩循环步骤和溶液除湿再生步骤；

再生水热处理步骤：水通过冷凝器2进行热交换，经过热交换的水再通过太阳能水集热器17进行加热，经过加热的水送入盘管式溶液再生器15；

蒸汽压缩循环步骤：

气态制冷剂经过压缩机3的压缩处理，由气态制冷剂变为高温高压的液态制冷剂，并由压缩机3流向冷凝器2，冷凝器2内部高温高压的液态制冷剂通过冷凝器盘管与外部流动的低温水发生热交换过程，水将部分热量带走，制冷剂变为低温高压的液态制冷剂，并由冷凝器流2向节流阀4，经过节流阀4的节流降压作用，低温高压的液态制冷剂变为低温低压的制冷剂，并流向蒸发器6，蒸发器6内部低温低压的制冷剂通过蒸发器盘管与外部流动的除湿溶液进行热交换过程，吸收盘管外部除湿溶液的热量，并流向压缩机3。

溶液除湿再生步骤：

高浓度的除湿溶液经过盘管式除湿器5上部浓溶液喷淋管7，均匀喷淋在盘管式除湿器5内部盘管(蒸发器6盘管)表面，通过盘管表面将热量传递给管内低温制冷剂，与待处理空气进行热质传递过程，吸收待处理空气的水蒸气和潜热后变为低浓度溶液并从盘管式除湿器5底部排除，流经稀溶液罐8、稀溶液泵9、溶液换热器11、第二调节阀13、盘管式溶液再生器15，经稀溶液喷淋管16作用，均匀喷洒在盘管表面，与来流再生水进行热质交换，其浓度不断增加，并经盘管式溶液再生器15底部流出，流经浓溶液罐14、浓溶液泵12、溶液换热器11、第一调节阀10进入盘管式除湿器5。

具体连接方式：

如图1所示，一种水冷制冷机组复合式空调系统，水预热器1的内腔安装冷凝器2，水预热器1的一端有进水口和出水口，水预热器1的另一端通过水管与太阳能水集热器17连接，太阳能水集热器17的另一端通过水管与盘管式溶液再生器15连接，盘管式溶液再生器15的腔体内上部安装有风机，风机将盘管式溶液再生器15的内腔气体排出，盘管式溶液再生器15的腔体连接稀溶液喷淋管16，稀溶液喷淋管16的下部为盘管，

太阳能水集热器17外部接受太阳能辐射，太阳能水集热器17的底部连接保温背板18，太阳能水集热器17的上部连接透明盖板19，

盘管式溶液除湿器5的腔体内上部连接有风机，风机将腔体内气体排出，盘管式溶液除湿器5的腔体内连接浓溶液喷淋管7，浓溶液喷淋管7的下部腔体安装蒸发器6，蒸发器6的下部腔体安装进风格栅，空气从进风格栅进入盘管式溶液除湿器5的腔体内，

压缩机3的一端连接冷凝器2的一端，冷凝器2的另一端连接节流阀4，节流阀4的另一端连接蒸发器6的一端，蒸发器6的另一端通连接压缩机3的另一端，

浓液喷淋管7连接第一调节阀10，第一调节阀10的另一端连接溶液换热器11，

盘管式溶液除湿器5的下部腔体连接稀溶液罐8，稀溶液罐8连接第稀溶液泵9，稀溶液泵9的另一端连接溶液换热器11，第二调节阀13的一端连接溶液换热器11，第二调节阀13的另一端连接稀溶液喷淋管16，浓溶液泵12的一端连接溶液换热器11，浓溶液泵12的另一端连接浓溶液罐14，

盘管式溶液再生器15的下部腔体连接浓溶液罐14,图中箭头还表示流向。

一种复合式水冷空调运行方法，充分发挥蒸汽压缩释放的冷凝热以及太阳能热量，实现能源的综合利用，提升溶液再生能力；利用蒸汽压缩系统的蒸发冷量，抑制除湿溶液的温升，提升除湿能力。

一种复合式水冷空调运行方法，存在以下步骤：

在气温较高的情况下(夏季)，系统开始运行时，风机，蒸发器和冷凝器全部开启，待处理的空气流入蒸发器与制冷剂进行换热降温，除湿溶液喷淋到蒸发器内对待处理的室内空气进行除湿，换热后的制冷剂经压缩机流入冷凝器与水进行换热，流入的水因换热而升温，随后经太阳能水集热器进一步加热流入盘管式再生器与喷淋的稀溶液进行换热，从而稀溶液转化为浓溶液，随着湿溶液再生过程的进行，稀溶液罐中的液位不断下降，直至接近用完时，说明稀溶液的再生过程已经完成；蒸发器继续使用浓溶液罐中储存的浓溶液进行除湿，随着除湿过程的进行，稀溶液罐中的液位不断上升，如此反复。

同理，在气温较低的情况下(如冬季)，空调系统作为空气源热泵运行时，上述过程中的稀溶液与浓溶液互换，热量和冷量互换，即将除湿过程变换为将空气加湿处理的过程，具体运行过程不再赘述。

在空气中湿度比较大的情况下(过渡季节)，蒸汽压缩循环不再运行，制冷剂不再循环，浓溶液喷淋管中的浓溶液喷淋到盘管式溶液除湿器，由于高温浓溶液的表面水蒸气分压力低于盘管式溶液除湿器内待处理空气的表面分压力，盘管式溶液除湿器内待处理的空气中的水分被浓溶液吸收，完成对盘管式溶液除湿器内待处理空气的除湿，浓溶液吸收水分变为稀溶液；稀溶液流经稀溶液罐被稀溶液泵送入溶液换热器中，与浓溶液进行换热后，经第二调节阀通过稀溶液喷淋管喷淋喷洒到盘管式溶液再生器内，与被太阳能加热的热水和室外空气进行热质交换，由于稀溶液的表面水蒸气分压力高于盘管式溶液再生器内室外的空气表面分水蒸气分压力，高温稀溶液中的水分被盘管式溶液再生器内的室外空气吸收，稀溶液变为浓溶液；浓溶液经浓溶液罐被浓溶液泵送入溶液换热器中，与低温稀溶液进行换热，如此反复。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式水冷空调系统,其特征在于包括再生水热处理装置、蒸汽压缩循环系统和溶液除湿再生系统；再生水热处理装置由蒸汽压缩循环系统的冷凝器和太阳能空气集热器构成；压缩循环系统由蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀及相应管件构成；溶液除湿再生系统由盘管式再生器、溶液换热器、蒸发器、喷淋式盘管除湿器及相应的构件组成。

2.根据权利要求1所述的一种复合式水冷空调系统，其特征在于再生水热处理装置为水预热器内设有压缩系统的冷凝器，经水管、太阳能水集热器连接至盘管式再生器。

3.根据权利要求1所述的一种复合式水冷空调系统，其特征在于压缩循环系统为水预热器内部的冷凝器和压缩机、节流阀、盘管式除湿器内部的蒸发器相连，构成蒸汽压缩循环回路。

4.根据权利要求1所述的一种复合式水冷空调系统，其特征在于溶液除湿再生系统的盘管式再生器的排液管经浓溶液罐、浓溶液泵、溶液换热器、第一调节阀与盘管式除湿器的浓溶液喷淋管相连；盘管式除湿器的排液管经稀溶液罐、稀溶液泵、溶液换热器、第二调节阀与盘管式再生器的稀溶液喷淋管相连，构成溶液除湿再生循环回路。

5.根据权利要求1所述的一种复合式水冷制冷空调系统，其特征在于复合式溶液除湿再生设备中设有叉流型溶液换热器。

6.一种复合式水冷空调运行方法，包括再生水热处理步骤、蒸汽压缩循环步骤和溶液除湿再生步骤；

再生水热处理步骤：水通过冷凝器进行热交换，经过热交换的水再通过太阳能水集热器进行加热，经过加热的水送入盘管式溶液再生器；

蒸汽压缩循环步骤：气态制冷剂经过压缩机的压缩处理，由气态制冷剂变为高温高压的液态制冷剂，并由压缩机流向冷凝器，冷凝器内部高温高压的液态制冷剂通过冷凝器盘管与外部流动的低温水发生热交换过程，水将部分热量带走，制冷剂变为低温高压的液态制冷剂，并由冷凝器流向节流阀，经过节流阀的节流降压作用，低温高压的液态制冷剂变为低温低压制冷剂，并流向蒸发器器，蒸发器内部低温低压的制冷剂通过蒸发器盘管与外部流动的除湿溶液进行热交换过程，吸收盘管外部除湿溶液的热量，并流向压缩机；

溶液除湿再生步骤：高浓度的除湿溶液经过除湿器上部喷淋管，均匀分布在除湿器内部盘管表面，通过盘管表面将热量传递给管内低温制冷剂，与待处理空气进行热质传递过程，吸收待处理空气的水蒸气和潜热后变为稀溶液并从除湿器底部排除，流经稀溶液罐、溶液换热器、溶液再生器，经稀溶液喷淋管作用，均匀喷洒在盘管表面，与来流再生水进行热质交换，其浓度不断增加，并经再生器底部流出，流经浓溶液罐、溶液换热器进入溶液除湿器。

7.根据权利要求6所述的一种复合式水冷空调运行方法，其特征在于利用冷凝热和太阳能加热热水的方式进行溶液的再生过程，综合利用太阳能，实现绿色、节能、环保的特征。

8.根据权利要求6所述的一种复合式水冷空调运行方法，其特征在于利用蒸汽压缩循环中蒸发器产生的冷量，将多余的除湿潜热带走，维持除湿溶液的除湿能力，提升了除湿效果。

9.根据权利要求6所述的一种复合式水冷空调运行方法，其特征在于含有以下步骤：

在气温较高的情况下(夏季)，系统开始运行时，风机，蒸发器和冷凝器全部开启，待处理的空气流入蒸发器与制冷剂进行换热降温，除湿溶液喷淋到蒸发器内对待处理的室内空气进行除湿，换热后的制冷剂经压缩机流入冷凝器与水进行换热，流入的水因换热而升温，随后经太阳能水集热器进一步加热流入盘管式再生器与喷淋的稀溶液进行换热，从而稀溶液转化为浓溶液，随着湿溶液再生过程的进行，稀溶液罐中的液位不断下降，直至接近用完时，说明稀溶液的再生过程已经完成；蒸发器继续使用浓溶液罐中储存的浓溶液进行除湿，随着除湿过程的进行，稀溶液罐中的液位不断上升，如此反复。

10.根据权利要求6所述的一种复合式水冷制冷空调运行方法，其特征在于含有以下步骤：

在空气中湿度比较大的情况下(过渡季节)，蒸汽压缩循环不再运行，制冷剂不再循环，浓溶液喷淋管中的浓溶液喷淋到盘管式溶液除湿器，由于高温浓溶液的表面水蒸气分压力低于盘管式溶液除湿器内待处理空气的表面分压力，盘管式溶液除湿器内待处理的空气中的水分被浓溶液吸收，完成对盘管式溶液除湿器内待处理空气的除湿，浓溶液吸收水分变为稀溶液；稀溶液流经稀溶液罐被稀溶液泵送入溶液换热器中，与浓溶液进行换热后，经第二调节阀通过稀溶液喷淋管喷淋喷洒到盘管式溶液再生器内，与被太阳能加热的热水和室外空气进行热质交换，由于稀溶液的表面水蒸气分压力高于盘管式溶液再生器内室外的空气表面分水蒸气分压力，高温稀溶液中的水分被盘管式溶液再生器内的室外空气吸收，稀溶液变为浓溶液；浓溶液经浓溶液罐被浓溶液泵送入溶液换热器中，与低温稀溶液进行换热，如此反复。