CN107606718A - 膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统，所述膜式液体除湿冷却吊顶包括膜接触器，所述膜接触器通过固定装置固定安装于建筑物的室内空间顶部；所述膜接触器的底面为选择性透过膜，选择性透过膜的上方形成有溶液流道，下方形成有室内空气流道；所述溶液流道中填充有流动的吸水性溶液。本发明既保证了室内换热的高效性，又兼顾了节能环保的优点。与现有技术相比，由于除去了空气中的水分，避免了结露现象的发生，且运用膜式液体除湿的方法，避免了夹带溶液的现象，使冷却吊顶的使用更加安全卫生。并且，本发明提供的系统充分利用了用户排风以供全热交换器对待除湿的空气进行预冷预除湿，构成了节能环保的系统。

Description

膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统

技术领域

本发明涉及热交换及空气湿度控制领域，特别涉及一种膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统。

背景技术

随着国民经济的发展，人们的生活水平不断提高，对于建筑湿热环境的要求也不断提高；同时，空调的应用越来越广泛，人们对空调系统的要求也越来越高。空调系统的耗能占全国能源消费的15％左右，是我国的耗能大户，因此，开发高效节能的新型空调系统，对于降低空调系统的能耗、优化能源结构、提高能源利用效率等方面都有着重要的意义。

冷却吊顶系统是一种新型的空气调节置换系统，主要分两种形式：机械冷却式和自然冷却式。机械冷却式，例如中央空调，特点是冷却效果较好、耗能较大。自然冷却式是指利用自然冷源置于房间顶部，从而强化室内辐射散热及对流散热，以达到调节温度的目的。然而此两种形式皆有弊端，由于冷却吊顶是置于房间顶部的冷源，空气中的水蒸气易于冷却吊顶发生凝露现象，造成滴水甚至房顶发霉的问题。

要解决结露问题就要除去空气中的水分。目前，常用的空气除湿方法包括冷却除湿、吸附除湿、吸收除湿和转轮除湿。冷却除湿是将湿空气冷却到露点温度以下，使空气中的水蒸气冷凝后从空气中脱除。该方法需将空气降至露点温度以下，除去水分后再升温至送风状态，能耗高。吸附除湿是利用某些固体吸附剂吸湿的方法来进行除湿。该方法的最大缺点是这些固体吸附剂再生困难，而且装置复杂，设备的体积比较庞大，造价也高。吸收除湿是利用某些具有吸湿性的溶液来吸收空气中的水分而达到除湿目的，除湿溶液再生容易，缺点是处理空气与除湿溶液直接接触，易引起空气夹带除湿溶液，进一步引起管道和设备的腐蚀。转轮除湿主要由特殊陶瓷纤维载体和活性硅胶复合而成的蜂窝状转轮构成，除湿效率高，温湿度控制范围大，经配套组合使用处理后空气露点可达-70℃以下，但缺点是价格非常昂贵。

近年来，随着膜材料的发展，基于膜除湿器的液体除湿技术也得到较快的发展。在这种膜除湿器内，使用了选择性透过膜将空气和除湿液隔开，膜能防止除湿液的液滴进入处理空气中，因此防止了传统填料式液体除湿器中遇到的腐蚀性除湿液的液滴夹带导致的严重危害，保证了空气不受除湿液的污染，提高了空气的品质。在膜式液体除湿的新型设计中，内冷型膜式液体除湿器在溶液流道内加入冷却管，通过冷却管带走溶液中因吸收水蒸气产生的潜热，从而避免溶液因潜热造成的温度升高而使传热传质恶化的问题，能有效提高除湿的效率。

目前，业内已提出了诸多冷却吊顶式空调系统，例如：公告号为CN103383125A的中国发明专利公布了一种运用地下水冷源的冷却吊顶系统，利用地下水冷源达到强化辐射散热的目的，既能节能环保又充分利用了自然资源。公告号为CN102022794A的中国发明专利公布了一种运用吸收式液体除湿法的空气湿热调节吊顶系统，采用绝热型液体填料塔除湿的方法除去空气水分，并用自然冷源冷却空气供于室内，具有较高除湿效率，不会出现结露现象且能够做到节能。但是，前者没能解决吊顶结露的问题，后者容易使空气夹带溶液使室内环境被污染甚至腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足之处提供一种膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统，其具备效果好、结构简单、成本较低、节能环保的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种膜式液体除湿冷却吊顶，包括膜接触器，所述膜接触器通过固定装置固定安装于建筑物的室内空间顶部；所述膜接触器的底面为选择性透过膜，选择性透过膜的上方形成有溶液流道，下方形成有室内空气流道；所述溶液流道中填充有流动的吸水性溶液。

进一步地，所述溶液流道中还设有一条或多条冷却管，冷却管中填充有流动的冷却液，用于对溶液流道中的吸水性溶液进行冷却；冷却管中冷却液的流动方向与溶液流道中吸水性溶液的流动方向相逆。

进一步地，所述溶液流道中设有一块或多块挡板，所述挡板将溶液流道中吸水性溶液的流动路径间隔成迂回形，以拉长吸水性溶液在溶液流道中的流动路径并增加吸水性溶液在溶液流道中的流动时间。

进一步地，所述选择性透过膜为聚偏氟乙烯多孔膜，其表面涂覆有液体硅胶或聚二甲基硅氧烷。

一种空气调节置换系统，包括以上所述的膜式液体除湿冷却吊顶，还包括全热交换组件；

所述全热交换组件包括全热交换器、第一引风机和第二引风机；

所述全热交换器具有排气腔和进气腔；所述第一引风机用于将室外空气经过全热交换器的进气腔引入建筑物的室内空间；所述第二引风机用于将建筑物室内空间的空气经过全热交换器的排气腔引出到室外。

进一步地，所述建筑物设有一与全热交换器的进气腔连通的进风口和一与全热交换器的排气腔连通的排风口；进风口设置于建筑物的下半部，排风口设置于建筑物的上半部且紧靠膜接触器的下方，以在膜接触器的下方形成室内空气流道。

进一步地，所述全热交换器中，进气腔和排气腔之间设置有透湿膜，排气腔中经过的低温低湿的室内空气通过透湿膜对进气腔中经过的高温高湿的室外空气进行预降温预除湿处理。

进一步地，还包括溶液循环管路，所述溶液循环管路包括依次通过管路连接的水浴加热器、再生器、冷却器、第一储液箱和第一液泵；所述溶液循环管路的两端分别连接于膜接触器中溶液流道的两端，以形成闭环；所述再生器还与第三风机连接；

吸水性溶液储存于第一储液箱中，由第一液泵引出到溶液流道的一端，经过溶液流道后，从溶液流道的另一端流出，经水浴加热器进行水浴加热后，进入再生器由第三引风机散去水蒸气使吸水性溶液浓缩，再于冷却器被冷却，最终回到第一储液箱。

进一步地，所述再生器为中空纤维膜接触器，其中采用的膜为选择性透过膜；第三引风机从室外引入空气使吸水性溶液中的水蒸气散去，并将带水蒸气的气体引出室外。

进一步地，还包括冷却液循环管路，所述冷却液循环管路包括依次通过管路连接的冷却器、第二储液箱和第二液泵；所述冷却液循环管路的两端分别连接于膜接触器中冷却管的两端，以形成闭环；

冷却液储存于第二储液箱中，由第二液泵引出到冷却管的一端，经过冷却管后，从冷却管的另一端流出，经冷却器冷却后，最终回到第二储液箱。

本发明提供的一种膜式液体除湿冷却吊顶及其空气调节置换系统，既保证了室内换热的高效性，又兼顾了节能环保的优点。与现有技术相比，由于除去了空气中的水分，避免了结露现象的发生，且运用膜式液体除湿的方法，避免了夹带溶液的现象，使冷却吊顶的使用更加安全卫生。并且，本发明提供的系统充分利用了用户排风以供全热交换器对待除湿的空气进行预冷预除湿，构成了节能环保的系统。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的膜式液体除湿冷却吊顶的室内安装结构图。

图2是本发明实施例一中膜接触器的结构示意图。

图3是本发明实施例二提供的空气调节置换系统的结构示意图。

附图标记

膜式液体除湿冷却吊顶——1；再生器——2；全热交换器——3；水浴加热器——4；冷却器——5；第一储液箱——6；第二储液箱——7；第一液泵——8；第二液泵——9；第一引风机——10；第二引风机——11；第三引风机——12；除湿冷却空间——13；舒适空间——14；天花板材——15；溶液流道——16；选择性透过膜——17；室内空气流道——18；挡板——19；冷却管——20

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实例一

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种膜式液体除湿冷却吊顶，其包括膜接触器，所述膜接触器通过固定装置固定安装于建筑物的室内空间顶部；所述膜接触器的底面为选择性透过膜17，选择性透过膜17的上方形成有溶液流道16，下方形成有室内空气流道18；所述溶液流道16中填充有流动的吸水性溶液。

进一步地，所述溶液流道16中还设有两条冷却管20，冷却管20中填充有流动的冷却液，用于对溶液流道16中的吸水性溶液进行冷却；冷却管20中冷却液的流动方向与溶液流道16中吸水性溶液的流动方向相逆。

在本发明实施例中，所述吸水性溶液为二甘醇、三甘醇、LiBr溶液、LiCl溶液、CaCl2溶液中的一种或两种以上的混合液，其一定浓度的溶液平衡水蒸汽分压比一定温度下纯水流体表面的水蒸汽分压小，这些溶液作为吸水剂具有强烈的吸水性。可高速的吸收空气中的水分，对空气进行除湿。

所述选择性透过膜17采用的是聚偏氟乙烯多孔膜，其表面涂覆有液体硅胶或聚二甲基硅氧烷，以增加膜的疏水性，这样就只允许水蒸气通过膜进行传递，而其它的气体和液体不能透过膜。

进一步地，本实施例中的膜接触器为长方体，具体大小由建筑物的室内空间大小决定。膜接触器的框架由天花板材料制成，所述溶液流道16由天花板材15在选择性透过膜17的上方围成。考虑到所述吸水性溶液具有腐蚀性，天花板材15需使用耐腐蚀性的板材。

作为改进，所述溶液流道16中设有一块或多块挡板19，所述挡板19将溶液流道16中吸水性溶液的流动路径间隔成迂回形，以拉长吸水性溶液在溶液流道中的流动路径并增加吸水性溶液在溶液流道中的流动时间。

在本实施例中，采用6块挡板19互相平行交叉设置，将溶液流道16间隔成S状的迂回形。迂回形的流道设计可以使吸水性溶液与室内空气流道18中空气的接触时间延长，从而强化传热传质；同时挡板19还能撑开溶液流道16以防止溶液流道16发生形变，影响除湿效果。

实施例二

如图3所示，本发明实施例提供了一种空气调节置换系统，包括实施例一所述的膜式液体除湿冷却吊顶，还包括全热交换组件、溶液循环管路和冷却液循环管路。

具体地，所述全热交换组件包括全热交换器3、第一引风机10和第二引风机11；所述全热交换器3具有排气腔和进气腔；所述第一引风机10用于将室外空气经过全热交换器3的进气腔引入建筑物的室内空间；所述第二引风机11用于将建筑物室内空间的空气经过全热交换器3的排气腔引出到室外。

对应地，所述建筑物设有一与全热交换器3的进气腔连通的进风口和一与全热交换器3的排气腔连通的排风口；进风口设置于建筑物的下半部，排风口设置于建筑物的上半部且紧靠膜式液体除湿冷却吊顶1的膜接触器下方，以在膜接触器的下方形成室内空气流道18。

进一步地，所述全热交换器3中，进气腔和排气腔之间设置有透湿膜，排气腔中经过的低温低湿的室内空气通过透湿膜对进气腔中经过的高温高湿的室外空气进行预降温预除湿处理。

本实施例中，全热交换器3的进气腔一端与第一引风机10的出风口连接，另一端与建筑物的进风口连接；全热交换器3的排气腔的一端通过第二引风机11连接到建筑物的排风口，另一端通向室外。工作时，室外空气被第一引风机10引入全热交换器3，并经过进气腔进入室内空间；进气腔与排气腔之间是透湿膜，排气腔中经过的低温低湿的室内空气通过透湿膜对进气腔中经过的高温高湿的室外空气进行预降温预除湿处理。预降温预除湿处理后的空气进入室内空间，又由于第二引风机11从排风口引出室内空气，空气的流动使得膜接触器的下方形成室内空气流道18，室内空气流道18与膜接触器于除湿冷却空间13接触后，除湿冷却后产生干冷空气流动到室内舒适空间14。同时，部分室内空气又由排风口排出，从而达到换气的目的。

进一步地，所述溶液循环管路包括依次通过管路连接的水浴加热器4、再生器2、冷却器5、第一储液箱6和第一液泵8；所述溶液循环管路的两端分别连接于膜接触器中溶液流道16的两端，以形成闭环；所述再生器2还与第三风机13连接。在本实施例中，所述水浴加热器4为太阳能水浴加热器。

工作时，吸水性溶液在溶液流道16和溶液循环管路中的构成循环回路。具体地，吸水性溶液储存于第一储液箱6中，由第一液泵8引出到溶液流道16的一端，在溶液流道16内用于对室内空气流道18内的空气进行除湿，在除湿过程中，吸水性溶液中的水分增加，导致吸水性溶液浓度降低、除湿效率下降。在经过溶液流道16后，从溶液流道16的另一端流出，经水浴加热器4进行水浴加热后，进入再生器2由第三引风机12散去水蒸气使吸水性溶液浓缩，恢复浓度和除湿效率。又由于水浴加热后的吸水性溶液温度升高，在温度过高时，会导致选择性透过膜的传热传质恶化，不利于除湿冷却；因此，吸水性溶液还需要经过冷却器5进行冷却，最终回到第一储液箱6。

在本发明实施例中，所述再生器2为中空纤维膜接触器，其中采用的膜为选择性透过膜；第三引风机12从室外引入空气使吸水性溶液中的水蒸气散去，并将带水蒸气的气体引出室外。

所述冷却液循环管路包括依次通过管路连接的冷却器5、第二储液箱7和第二液泵9；所述冷却液循环管路的两端分别连接于膜接触器中冷却管20的两端，以形成闭环。

在利用膜接触器进行除湿冷却的过程中，空气一方面与吸水性溶液换热，另一方面因为水蒸气的液化向吸水性溶液放了潜热，致使吸水性溶液温度升高；而吸水性溶液温度过高时，会导致选择性透过膜的传热传质恶化，不利于除湿冷却；因此，本发明实施例采用了冷却管20对吸水性溶液进行冷却。工作时，冷却液在冷却管20和冷却液循环管路中构成循环回路。具体地，冷却液储存于第二储液箱7中，由第二液泵9引出到冷却管20的一端，经过冷却管20后，从冷却管20的另一端流出，经冷却器5冷却后，最终回到第二储液箱7。

在本实施例中，系统利用膜式液体除湿冷却吊顶1和再生器2分别完成空气除湿、冷却和溶液再生的过程，再生器2使用中空纤维膜接触器，这两个过程循环反复，可以实现连续工作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种膜式液体除湿冷却吊顶，其特征在于，包括膜接触器，所述膜接触器通过固定装置固定安装于建筑物的室内空间顶部；所述膜接触器的底面为选择性透过膜，选择性透过膜的上方形成有溶液流道，下方形成有室内空气流道；所述溶液流道中填充有流动的吸水性溶液。

2.根据权利要求1所述的膜式液体除湿冷却吊顶，其特征在于，所述溶液流道中还设有一条或多条冷却管，冷却管中填充有流动的冷却液，用于对溶液流道中的吸水性溶液进行冷却；冷却管中冷却液的流动方向与溶液流道中吸水性溶液的流动方向相逆。

3.根据权利要求1所述的膜式液体除湿冷却吊顶，其特征在于，所述溶液流道中设有一块或多块挡板，所述挡板将溶液流道中吸水性溶液的流动路径间隔成迂回形，以拉长吸水性溶液在溶液流道中的流动路径并增加吸水性溶液在溶液流道中的流动时间。

4.根据权利要求1所述的膜式液体除湿冷却吊顶，其特征在于，所述选择性透过膜为聚偏氟乙烯多孔膜，其表面涂覆有液体硅胶或聚二甲基硅氧烷。

5.一种空气调节置换系统，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的膜式液体除湿冷却吊顶，还包括全热交换组件；

所述全热交换组件包括全热交换器、第一引风机和第二引风机；

所述全热交换器具有排气腔和进气腔；所述第一引风机用于将室外空气经过全热交换器的进气腔引入建筑物的室内空间；所述第二引风机用于将建筑物室内空间的空气经过全热交换器的排气腔引出到室外。

6.根据权利要求5所述的空气调节置换系统，其特征在于，所述建筑物设有一与全热交换器的进气腔连通的进风口和一与全热交换器的排气腔连通的排风口；进风口设置于建筑物的下半部，排风口设置于建筑物的上半部且紧靠膜接触器的下方，以在膜接触器的下方形成室内空气流道。

7.根据权利要求5所述的空气调节置换系统，其特征在于，所述全热交换器中，进气腔和排气腔之间设置有透湿膜，排气腔中经过的低温低湿的室内空气通过透湿膜对进气腔中经过的高温高湿的室外空气进行预降温预除湿处理。

8.根据权利要求5所述的空气调节置换系统，其特征在于，还包括溶液循环管路，所述溶液循环管路包括依次通过管路连接的水浴加热器、再生器、冷却器、第一储液箱和第一液泵；所述溶液循环管路的两端分别连接于膜接触器中溶液流道的两端，以形成闭环；所述再生器还与第三风机连接；

吸水性溶液储存于第一储液箱中，由第一液泵引出到溶液流道的一端，经过溶液流道后，从溶液流道的另一端流出，经水浴加热器进行水浴加热后，进入再生器由第三引风机散去水蒸气使吸水性溶液浓缩，再于冷却器被冷却，最终回到第一储液箱。

9.根据权利要求8所述的空气调节置换系统，其特征在于，所述再生器为中空纤维膜接触器，其中采用的膜为选择性透过膜；第三引风机从室外引入空气使吸水性溶液中的水蒸气散去，并将带水蒸气的气体引出室外。

10.根据权利要求5所述的空气调节置换系统，其特征在于，还包括冷却液循环管路，所述冷却液循环管路包括依次通过管路连接的冷却器、第二储液箱和第二液泵；所述冷却液循环管路的两端分别连接于膜接触器中冷却管的两端，以形成闭环；

冷却液储存于第二储液箱中，由第二液泵引出到冷却管的一端，经过冷却管后，从冷却管的另一端流出，经冷却器冷却后，最终回到第二储液箱。