CN107806676A - 一种太阳能溶液除湿辐射空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，涉及空调技术领域，包括太阳能溶液除湿新风系统和毛细管网辐射供冷供暖系统，所述太阳能溶液除湿新风系统内部分层保温水箱内置辅热装置，所述分层保温水箱两端依次通过水管连接一号水泵和太阳能集热器，所述分层保温水箱两端依次通过水管连接二号水泵和一号换热器，所述一号换热器两端依次通过水管连接溶液泵、溶液再生塔、电动三通阀、浓溶液槽、一号溶液泵、二号换热器、溶液除湿塔、二号溶液泵和稀溶液槽。所述毛细管网辐射供冷供暖系统内部风冷热泵、毛细管网和三号水泵通过水管依次连接。本发明全年可用，既能对室内温湿度独立调控，又能科学有效地提高能源利用率，减少对环境的破坏。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种太阳能溶液除湿辐射空调系统。
背景技术
随着社会经济的发展与人们生活水平的不断提高，人们对生活质量及居住环境舒适度的要求不断提高。因此，伴随着空调系统应用范围的逐渐扩大及使用时间的日益增长，人们对空调系统舒适性的要求也日益提高。
目前常用的空调系统形式以温度和湿度的联合处理为主，这种空调系统夏季运行过程中一般采用冷凝除湿的方式实现完成对空气的降温与除湿过程，以同时达到调节室内的显热负荷和潜热负荷的目的。然而在我国大部分地区夏季的室内的显热负荷仅占总负荷的60％左右，潜热负荷可占到室内总负荷的40％，在热湿地区潜热负荷的比例会进一步提高。高温冷源的应用完全可以满足消除室内显热负荷的需求，然而在传统热湿联合处理的空调系统中却需采用低温冷源同时处理室内的显热负荷和潜热负荷，因此增加了对高品位能源的应用需求。此外，为了达到送风参数的舒适性要求，传统空调系统通常还需要对降温除湿后的空气进行再热处理，冷热相抵带来一些不必要的能源浪费。
为了克服传统空调存在的这些缺点，毛细管网辐射换热技术从提出至今得到了众多暖通空调行业的专家学者们的一致认同，该新式空调系统能够有效克服传统空调的部分弊端，因而在相关领域得了较为广泛的应用。但是，目前毛细管网供冷供暖系统在应用的过程中暴露出了各种问题，如供冷能力受空气露点的限制、室内壁面发霉开裂等，需要进一步改进。
由于传统空调无法满足人们对空调系统日益增长的室内热舒适性及系统节能减排的需求，并且传统空调系统中还存在着种种难以解决的弊端，急需一种更加合理的空调系统。
发明内容
本发明实施例提供了一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，用以解决现有技术中存在的问题。
一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，包括太阳能溶液除湿新风系统和毛细管网辐射供冷供暖系统，所述太阳能溶液除湿新风系统内部分层保温水箱内设置辅热装置，所述分层保温水箱两端依次通过水管连接一号水泵和太阳能集热器，所述分层保温水箱两端依次通过水管连接二号水泵和一号换热器，所述一号换热器两端依次通过水管连接溶液泵、溶液再生塔、电动三通阀、浓溶液槽、一号溶液泵、二号换热器、溶液除湿塔、二号溶液泵和稀溶液槽；
所述毛细管网辐射供冷供暖系统内部风冷热泵、毛细管网和三号水泵通过水管依次连接，所述毛细管网内部设有温控系统。
较佳地，所述毛细管网的管路上设置有电动调节阀，所述毛细管网的管路高处设置有排气阀门，所述温控系统内部温度传感器和微电脑电连接，所述微电脑与所述电动调节阀电连接，所述毛细管网的毛细管为外径3.35mm、厚度0.5mm的水媒导热塑料管。
较佳地，所述溶液除湿塔内冷型填料式溶液除湿塔，所述溶液除湿塔内部填充除湿填料，所述溶液除湿塔上部设置浓溶液入口和新风出口，所述溶液除湿塔下部设置稀溶液出口和新风入口，所述溶液除湿塔底部设置冷却水进口，所述溶液除湿塔上部设置冷却水出口。
较佳地，所述溶液再生塔内部填充再生填料，所述溶液再生塔上部设置稀溶液入口和再生空气出口，所述溶液再生塔下部设置浓溶液出口和再生空气入口。
较佳地，所述辅热装置为电加热器。
较佳地，所述表冷器所需冷源由所述风冷热泵提供。
较佳地，所述浓溶液槽和所述稀溶液槽内的溶液为氯化锂水溶液。
较佳地，所用材质为含钛的金属、含镍的金属、合成聚合物或树脂中的一种。
太阳能溶液除湿新风系统主要由溶液除湿器和全热交换器构成；毛细管网辐射供冷供暖系统主要由风冷热泵和末端的毛细管网构成。在太阳能溶液除湿系统中，新风在除湿喷淋室内经氯化锂浓溶液除湿后再经换热器降温后送入房间，而氯化锂溶液吸湿后浓度降低，稀溶液经水泵送往太阳能集热再生器进行加热蒸发后再生为浓溶液。毛细管网辐射供冷系统中，以毛细管网为其末端装置，利用风冷热泵为其提供高温冷源或补充低温热源，对室内进行辐射供冷和供暖。
本发明有益效果：本发明的一种太阳能溶液除湿辐射空调系统具有以下优势：
(1)对空调室内的冷热负荷和湿度负荷采用分开处理的方式，避免了常规空调系统中热湿联合处理所带来的再热能量的浪费；可以满足不同房间热湿比不同或室内热湿比不断变化情况下的室内舒适性；有效克服了常规空调系统中难以同时满足温、湿度参数要求的致命弱点；
(2)减少对环境的破坏：除湿子系统可以有效利用太阳能这种清洁可再生能源作为该系统运行的主要能源，清洁环保可再生；采用氯化锂水溶液为工作介质，环保无污染，相对于传统空调系统能大幅减小冷却除湿过程中制冷系统中使用制冷剂对环境的破坏；
(3)该系统的能源利用率高：采用风冷热泵为毛细管网辐射供冷供暖系统提供冷热源，系统中毛细管网末端的使用使得低品位能源(18℃左右高温冷源或30℃左右低温热源)得以应用于空调系统，大幅提高风冷热泵运行能效；
(4)系统利用率高：该系统全年可用，冬季可供暖、夏季可供冷、春季室内湿度过大时可单独打开太阳能溶液除湿新风系统。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种太阳能溶液除湿辐射空调系统的结构示意图；
图2为溶液除湿塔的结构示意图；
图3为溶液再生塔的结构示意图。
附图标记说明：1-分层保温水箱，2-一号水泵，3-辅热装置，4-二号水泵，5-一号换热器，6-太阳能集热器，7-浓溶液槽，8-二号换热器，9-溶液除湿塔，10-稀溶液槽，11-一号溶液泵，12-二号溶液泵，13-溶液再生塔，14-电动三通阀，15-风冷热泵，16-三号水泵，17-毛细管网，18-表冷器，19-电动调节阀，20-排气阀门，21-除湿填料，22-浓溶液入口，23-稀溶液出口，24-冷却水进口，25-冷却水出口，26-新风入口，27-新风出口，28-再生填料，29-稀溶液入口，30-浓溶液出口，31-再生空气入口，32-再生空气出口，33-溶液泵。
具体实施方式
下面结合新型实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1，本发明提供了一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，包括太阳能溶液除湿新风系统和毛细管网辐射供冷供暖系统，所述太阳能溶液除湿新风系统内部分层保温水箱1上内设置辅热装置3，所述分层保温水箱1两端依次通过水管连接一号水泵2和太阳能集热器6，所述分层保温水箱1两端依次通过水管连接二号水泵4和一号换热器5，所述一号换热器5两端依次通过水管连接溶液泵33、溶液再生塔13、电动三通阀14、浓溶液槽7、一号溶液泵11、二号换热器8、溶液除湿塔9、二号溶液泵12和稀溶液槽10；
所述毛细管网辐射供冷供暖系统内部风冷热泵15、毛细管网17和三号水泵16通过水管依次连接，所述毛细管网17内部设有温控系统。
所述毛细管网17的管路上设置有电动调节阀19，所述毛细管网17的管路高处设置有排气阀门20，所述温控系统内部温度传感器和微电脑电连接，所述微电脑与所述电动调节阀19电连接，所述电动调节阀19受所述微电脑控制，所述毛细管网17的毛细管为外径3.35mm、厚度0.5mm的水媒导热塑料管。毛细管网辐射供冷供暖系统的功能主要是通过辐射的方式来为室内供冷或供暖以调节室内温度，采用这样规格的毛细管网17具有热交换面积大、供暖和制冷温差小，效率高，且其热惰性小、启动时间短，可迅速有效的调节室温等优点。
所述溶液除湿塔9内冷型填料式溶液除湿塔，所述溶液除湿塔9内部填充除湿填料21，所述溶液除湿塔9上部设置浓溶液入口22和新风出口27，所述溶液除湿塔9下部设置稀溶液出口23和新风入口26，所述溶液除湿塔9底部设置冷却水进口24，所述溶液除湿塔9上部设置冷却水出口25。
所述溶液再生塔13内部填充再生填料28，所述溶液再生塔13上部设置稀溶液入口29和再生空气出口32，所述溶液再生塔13下部设置浓溶液出口30和再生空气入口31。
所述辅热装置3为电加热器。
所述表冷器18所需冷源由所述风冷热泵15提供。
所述浓溶液槽7和所述稀溶液槽10内的溶液为氯化锂水溶液。
所用材质为含钛的金属、含镍的金属、合成聚合物或树脂中的一种。
工作原理：本发明提供的一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，在使用时，由两个子系统和三个循环构成，两个子系统为太阳能溶液除湿新风系统和毛细管网辐射供冷供暖系统，三个循环分别为太阳能溶液除湿新风系统中的太阳能集热循环、除湿溶液的除湿及再生循环和毛细管网辐射供冷供暖系统中的高温冷水或低温热水循环。
(1)太阳能集热循环包括两个循环，其中一个循环为从分层保温水箱1下部出来的低温热水由一号水泵2经太阳能集热器6加热后进入分层保温水箱1的上层；另外一个循环为从分层保温水箱1上层出来的80℃-90℃高温热水由二号水泵4送往一号换热器5与稀溶液换热后温度降低，回到分层保温水箱1的下层等待送往太阳能集热器6再次加热。
(2)除湿溶液的除湿及再生循环：浓溶液槽7出来的浓度40％左右的除湿浓溶液通过一号溶液泵11经二号换热器8降温后送入溶液除湿塔9，与新风充分接触吸收新风中的部分水蒸气后浓度降低成为稀溶液，然后通过二号溶液泵12流经稀溶液槽10送入一号换热器5被太阳能热水加热，加热后的稀溶液温度基本能达到70℃-77℃；加热后的稀溶液在溶液泵33的作用下进入溶液再生塔13进行溶液再生；对经溶液再生塔13再生后的除湿溶液需要进行浓度的判断，若溶液浓度低于39％则利用电动三通阀14再次送入溶液再生塔13再生，直到溶液的溶度高于39％后利用电动三通阀14送往浓溶液槽7，用于新风除湿。
(3)辐射供冷供暖系统中的水循环主要为：利用风冷热泵15为辐射供冷供暖系统提供18℃高温冷水，由三号水泵16将高温冷水送入毛细管网17，进入室内辐射换热后回到风冷热泵15完成该循环。温控系统通过温度传感器监测到的实时数据可以及时反映到电动调节阀19上，从而实现系统的自动调节；当室内温度低于设定值时，微电脑控制电动调节阀19开启，运行毛细管网辐射供冷供暖系统；当室内温度高于设定值时，微电脑控制电动调节阀19关闭，关闭毛细管网辐射供冷供暖系统。通过温控系统的自动启停功能，可以保证室内温度在一个较小的范围内波动，达到室内温度的稳定。
本发明将太阳能、空气能等可再生能源与溶液除湿系统及毛细管网辐射供冷供暖系统联合起来，共同构建温湿度独立控制的空调系统新形式，在维持或提高室内舒适性的情况下更多的依靠低品位能源的利用，节约常规能源，达到节能减排的目的。系统中太阳能热源的不稳定性由电加热器进行辅助补充。风冷热泵利用少量电能达到夏季供冷冬季供暖且全年提供生活热水的功能，以较低的能耗达到较高的应用效果。毛细管网作为一种新型的空调系统末端形式，具有较好的热舒适性，且由于其使用高温热源，大大提高了风冷热泵的能效，相比传统空调末端可以大幅减少能耗。溶液除湿新风系统充分保证了室内空气品质和相对湿度。该系统热湿度独立控制可随季节及天气情况的变换灵活调整温度及湿度两个系统的运行调控，更好的满足人们对室内舒适性的需求。该系统将太阳能、热泵技术、溶液除湿、毛细管网及温湿度独立控制技术很好的结合起来，依靠以上技术优势联合互补从而达到高效、节能、舒适的要求，具有较高的经济效益及社会效益。
本发明中毛细管网末端的使用使得低品位能源(18℃左右高温冷源或30℃左右低温热源)得以应用于空调系统，风冷热泵即可高效节能地为其提供热源，西部干燥地区甚至可通过直接蒸发冷却系统提供冷源从而摆脱夏季风冷热泵的使用；溶液除湿系统采用氯化锂溶液作为除湿工质，其再生温度仅需60-80℃，利用各种太阳能集热器都可满足再生需求，使得利用太阳能作为其主要能源成为可能，且该系统能源利用效率高，大量节约传统能源的使用。该系统充分利用环保可再生能源，减少对传统能源的依赖，可有效减轻环境负担。该系统能实现温湿度独立控制，节能环保的同时，空调房间内舒适性较高。
综上所述，本发明中的空调系统全年可用，夏季可以用于降温除湿，冬季可以用于供暖调湿，春秋季湿度大的时候还可以单独运行溶液除湿新风系统以提高室内空气品质，既能对室内温湿度独立调控，又能科学有效地提高能源利用率，减少对环境的破坏。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能考虑到的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种太阳能溶液除湿辐射空调系统，其特征在于，包括太阳能溶液除湿新风系统和毛细管网辐射供冷供暖系统，所述太阳能溶液除湿新风系统内部分层保温水箱(1)内设置辅热装置(3)，所述分层保温水箱(1)两端依次通过水管连接一号水泵(2)和太阳能集热器(6)，所述分层保温水箱(1)两端依次通过水管连接二号水泵(4)和一号换热器(5)，所述一号换热器(5)两端依次通过水管连接溶液泵(33)、溶液再生塔(13)、电动三通阀(14)、浓溶液槽(7)、一号溶液泵(11)、二号换热器(8)、溶液除湿塔(9)、二号溶液泵(12)和稀溶液槽(10)；
所述毛细管网辐射供冷供暖系统内部风冷热泵(15)、毛细管网(17)和三号水泵(16)通过水管依次连接，所述毛细管网(17)内部设有温控系统。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述毛细管网(17)的管路上设置有电动调节阀(19)，所述毛细管网(17)的管路高处设置有排气阀门(20)，所述温控系统内部温度传感器和微电脑电连接，所述微电脑与所述电动调节阀(19)电连接，所述毛细管网(17)的毛细管为外径3.35mm、厚度0.5mm的水媒导热塑料管。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溶液除湿塔(9)内冷型填料式溶液除湿塔，所述溶液除湿塔(9)内部填充除湿填料(21)，所述溶液除湿塔(9)上部设置浓溶液入口(22)和新风出口(27)，所述溶液除湿塔(9)下部设置稀溶液出口(23)和新风入口(26)，所述溶液除湿塔(9)底部设置冷却水进口(24)，所述溶液除湿塔(9)上部设置冷却水出口(25)。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述溶液再生塔(13)内部填充再生填料(28)，所述溶液再生塔(13)上部设置稀溶液入口(29)和再生空气出口(32)，所述溶液再生塔(13)下部设置浓溶液出口(30)和再生空气入口(31)。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅热装置(3)为电加热器。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述表冷器(18)所需冷源由所述风冷热泵(15)提供。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述浓溶液槽(7)和所述稀溶液槽(10)内的溶液为氯化锂水溶液。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所用材质为含钛的金属、含镍的金属、合成聚合物或树脂中的一种。
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