CN107860084A - 一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统，包括：具有第一热水管道回路和第二热水管道回路的太阳能集热装置；除湿装置包括溶液加热器、再生器、除湿器以及溶液换热器，溶液加热器设置在第一热水管道回路上，溶液加热器、再生器以及除湿器依次通过管道单向连通成回路，溶液换热器对溶液加热器至除湿器间的管道以及再生器至除湿器间的管道进行热交换；制冷装置包括发生器、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，发生器设置在第二热水管道回路上，发生器、冷凝器和膨胀阀依次通过管道单向连通构成第一制冷回路，冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次通过管道单向连通构成第二制冷回路。上述系统能够有效承载潜热负荷和显热负荷，具有很高的实用性。

Description

一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统
技术领域
本发明涉及空调系统领域，特别涉及一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统。
背景技术
空气的温度和湿度，对人们的工、农业生产和生活有着深远的影响，因而温度和湿度已经成为人们普遍关注的问题。适当的温度和湿度，在电子制造、食品制造与运输、航空航天以及纺织业等领域有着举足轻重的作用。当温度过高或者过低时，人体对外界的散热量减少或者增多，因而人体会感觉到过冷或者过热。当空气的相对湿度过低时，空气干燥，人体易产生静电，给纺织业带来负面影响。当空气的相对湿度过高时，空气相对潮湿，在印刷业对纸张的影响较大。同时，潮湿的空气容易滋生细菌，对人体健康构成威胁。此外，当温度和湿度超过一定范围，会加速室内甲醛等挥发性有机物气体的释放，进一步危害人体健康。因此，合理的控制温度和湿度，是空调专业急需解决的问题。
目前常用的除湿方式有冷凝除湿、固体吸附除湿、液体吸附除湿以及干式除湿等方式。各种除湿方式存在着其独特的优越性在不同的地区有着其独特的优越性。华南地区太阳辐射量多，全年日照时间长，是典型的夏热冬暖地区。由于该地区冬季不需要采暖，因此空调以夏季运行工况为为主。该地区夏季新风具有高温、高湿等特点，因此空调主要的功能是降温、降湿。太阳能驱动的中空纤维膜液体除湿系统，可以有效的去除高温高湿空气中的水分子，使其成为中温低湿的空气，然而，该状态的空气只能有效承担潜热负荷，并不能有效承担显热负荷。如何在节能环保的基础上，提供一种既能承载潜热负荷又能承载显热负荷的全新系统，是急需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种结构简单、使用方便、能够有效分别承载潜热负荷和显热负荷的低温余热驱动的温湿度独立控制系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：提供一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统，包括：
具有第一热水管道回路和第二热水管道回路的太阳能集热装置；
设置在室外的除湿装置，所述除湿装置包括用于吸收余热的溶液加热器、用于将稀溶液变为浓溶液的再生器、用于吸收新风中水蒸气的除湿器以及溶液换热器，所述溶液加热器设置在所述第一热水管道回路上，所述溶液加热器、所述再生器以及所述除湿器依次通过管道单向连通成回路，所述除湿器的位置设置有与外界连通的空气入口，所述再生器的位置设置有与外界连通的空气出口，所述溶液换热器用于对所述溶液加热器至所述除湿器间的管道以及所述再生器至所述除湿器间的管道进行热交换；
设置在室外的制冷装置，所述制冷装置包括：
用于将制冷工质加热为高温高压气体的发生器、与所述发生器连通的冷凝器和回热器，以及与所述冷凝器和所述回热器连通的蒸发器，所述发生器设置在所述第二热水管道回路上，所述发生器、所述冷凝器和所述回热器依次通过管道单向连通构成第一制冷回路，所述冷凝器、所述回热器和所述蒸发器依次通过管道单向连通构成第二制冷回路。
本发明采用以上技术方案，达到的技术效果为：本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统中的设置在空气入口位置的除湿器，会吸收进入室内空气中的水蒸气，水蒸气会进入浓溶液在回路中循环，浓溶液变为稀溶液，溶液加热器会吸收第一热水管道回路中热水中的热量，对稀溶液进行加热，在再生器的位置，稀溶液会变为浓溶液，由于再生器在空气出口位置，水蒸气会从空气出口排出室外，从而实现对进入室内空气除湿的目的；同时室外的制冷装置还可以根据实际的需求对室内的温度进行降温，以提高室内空气的品质。上述系统结构简单、使用方便，能够有效的去除进入室内的空气中的水蒸气，降低室内的湿度和温度，具有很高的实用性。
较优地，在上述技术方案中，所述系统还包括溶液冷却器，所述溶液冷却器设置在所述再生器至所述除湿器间的单向管道上，所述溶液冷却器外接冷水管道。
上述技术方案取得的技术效果为：使得冷水管道内的冷水能够对溶液冷却器进行降温，进一步降低流经溶液冷却器的溶液的温度，获得低温浓溶液。
较优地，在上述技术方案中，所述系统还包括第一储液箱，所述第一储液箱设置在所述溶液冷却器与所述除湿器间的单向管道上。
上述技术方案取得的技术效果为：第一储液箱的设置，能够有效的对流经溶液冷却器的溶液进行存储，在一定程度上维持了系统的稳定。
较优地，在上述技术方案中，所述系统还包括溶液泵，所述溶液泵设置在所述再生器至所述除湿器间的单向管道上，靠近所述除湿器的位置。
上述技术方案取得的技术效果为：溶液泵的设置，有效的克服了系统的阻力，能够更好的将低温浓溶液送入除湿器。
较优地，在上述技术方案中，所述制冷装置还包括喷射器，所述喷射器的进口分别连通所述发生器和所述蒸发器，所述喷射器出口连通所述冷凝器。
上述技术方案取得的技术效果为：喷射器的设置能够使得发生器喷出的高温高压气体与蒸发器喷出的低温低压气体进行混合，将混合后的气体喷入冷凝器中。
较优地，在上述技术方案中，所述制冷装置还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置在所述回热器与所述蒸发器间的管道上。
上述技术方案取得的技术效果为：膨胀阀的设置，能够将冷凝器喷出的高温高压液体转变为低温低压的液体，为后续对室内空气降温提供基础。
较优地，在上述技术方案中，还包括工质泵，所述工质泵的入口通过三通与所述回热器和所述膨胀阀连通，所述工质泵的出口与所述回热器连通。
上述技术方案取得的技术效果为：工质泵的设置，使得用户可以根据自己的需求开启或关闭工质泵，以调节室内的温度。
较优地，在上述技术方案中，所述制冷装置还包括热侧水泵，所述热侧水泵设置在所述第二热水管道回路上。
上述技术方案取得的技术效果为：热侧水泵的设置，使得用户可以根据自己的需求，开启或关闭热侧水泵，实现对第二热水管道回路中热水的流速的调节，最终实现对室内温度的调节。
较优地，在上述技术方案中，所述太阳能集热装置包括太阳能集热器、蓄热水箱和集热侧水泵，所述太阳能集热器和所述蓄热水箱互相通过管道连通构成第三热水回路，所述集热侧水泵设置在所述第三热水管道回路上。
上述技术方案取得的技术效果为：集热侧水泵的设置，能够有效的为第三热水管道回路中的水循环提供动力。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统的一实施例的示意性结构示意图；
图2是本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统的另一实施例的示意性结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，包括：
具有第一热水管道回路和第二热水管道回路的太阳能集热装置；
设置在室外的除湿装置，除湿装置包括用于吸收余热的溶液加热器4、用于将稀溶液变为浓溶液的再生器5、用于吸收新风中水蒸气的除湿器10以及溶液换热器6，溶液加热器4设置在第一热水管道回路上，溶液加热器4、再生器5以及除湿器10依次通过管道单向连通成回路，除湿器10的位置设置有与外界连通的空气入口，再生器5的位置设置有与外界连通的空气出口，溶液换热器6用于对溶液加热器4至除湿器10间的管道以及再生器5至除湿器10间的管道进行热交换；
设置在室外的制冷装置，制冷装置包括：
用于将制冷工质加热为高温高压气体的发生器11、与发生器11连通的冷凝器13和回热器15，以及与冷凝器13和回热器15连通的蒸发器14，发生器11设置在第二热水管道回路上，发生器11、冷凝器13和回热器15依次通过管道单向连通构成第一制冷回路，冷凝器13、回热器15和蒸发器14依次通过管道单向连通构成第二制冷回路。
作为一种可实施方式，系统还包括溶液冷却器7，溶液冷却器7设置在再生器5至除湿器10间的单向管道上，溶液冷却器7外接冷水管道。使得冷水管道内的冷水能够对溶液冷却器7进行降温，进一步降低流经溶液冷却器7的溶液的温度，获得低温浓溶液。
作为一种可实施方式，系统还包括第一储液箱8，第一储液箱8设置在溶液冷却器7与除湿器10间的单向管道上。第一储液箱8的设置，能够有效的对流经溶液冷却器7的溶液进行存储，在一定程度上维持了系统的稳定。
作为一种可实施方式，系统还包括溶液泵9，溶液泵9设置在再生器5至除湿器10间的单向管道上，靠近除湿器10的位置。溶液泵9的设置，有效的克服了系统的阻力，能够更好的将低温浓溶液送入除湿器10。
进一步的，低温余热驱动的温湿度独立控制系统还包括湿度传感器19，湿度传感器19设置在新风入口处，用于对进入室内的空气的含湿量进行检测，为是否开启溶液泵9对室内湿度进行调节提供依据。
作为一种可实施方式，制冷装置还包括喷射器12，喷射器12的进口分别连通发生器11和蒸发器14，出口连通冷凝器13。喷射器12的设置能够使得发生器11喷出的高温高压气体与蒸发器14喷出的低温低压气体进行混合，将混合后的气体喷入冷凝器13中。
作为一种可实施方式，制冷装置还包括膨胀阀16，膨胀阀16设置在回热器15与蒸发器14间的管道上。膨胀阀16的设置，能够将冷凝器13喷出的高温高压液体转变为低温低压的液体，为后续对室内空气降温提供基础。
作为一种可实施方式，还包括工质泵17，工质泵17的入口通过三通与回热器15和膨胀阀16连通，工质泵17的出口与回热器15连通。工质泵17的设置，使得用户可以根据自己的需求开启或关闭工质泵17，以调节室内的温度。
作为一种可实施方式，制冷装置还包括热侧水泵18，热侧水泵18设置在第二热水管道回路上。热侧水泵18的设置，使得用户可以根据自己的需求，开启或关闭热侧水泵18，实现对第二热水管道回路中热水的流速的调节，最终实现对室内温度的调节。
作为一种可实施方式，太阳能集热装置包括太阳能集热器1、蓄热水箱2和集热侧水泵3，太阳能集热器1和蓄热水箱2互相通过管道连通构成第三热水回路，集热侧水泵3设置在第三热水管道回路上。集热侧水泵3的设置，能够有效的为第三热水管道回路中的水循环提供动力。热水流向是由蓄热水箱2至太阳能集热器1，再由太阳能集热器1的流向蓄热水箱2，集热侧水泵3设置在蓄热水箱2至太阳能集热器1的管道上，这样能够更好的为蓄热水箱2流向至太阳能集热器1的水提供循环动力。
进一步的，低温余热驱动的温湿度独立控制系统还包括温度传感器20，温度传感器20用于对室内的温度进行检测，为是否开启热侧水泵18和工质泵17来调节室内的温度，提供一定的数据支持。
具体的，本发明包括集热部分、除湿部分和降温部分组成，其中：集热部分包括太阳能集热器、蓄热水箱和集热侧水泵。其中，太阳能集热器吸收太阳的辐射热，对集热部分的循环水加热，加热后的热水在蓄热水箱内存储，为除湿部分和降温部分提供动力。由于整个管路存在阻力，需要使用集热侧水泵对水循环提供动力。
除湿部分为太阳能驱动的中空纤维膜液体除湿系统，该系统主要包括溶液加热器、再生器、溶液换热器、溶液冷却器、水箱、溶液泵、除湿器，除湿部分的目的为吸收室内新风的水分子，使高温高湿的新风变为中温低湿的新风，以新风满足室内空气的湿度要求。
集热部分为除湿部分提供热源。由集热部分中的蓄热水箱存储的热水，经过溶液加热器后，水温度降低，水回到蓄热水箱。在对除湿部分进行加热前，回路中的溶液状态为低温的稀溶液，经过溶液加热器后，溶液变为高温的稀溶液，稀溶液经过再生器后，再生空气掠过再生器，空气会吸收稀溶液中的水分子，同时溶液温度会降低，高温稀溶液经过再生器后变为中温的浓溶液，同时经过再生器的再生空气，变为高湿高温的空气，可直接携带水分子排到室外；中温的浓溶液经过溶液换热器，使得浓溶液温度再次降低，为进入溶液冷却器做准备，从除湿器排出的稀溶液温度逐渐升高，为进入溶液加热器做准备，中温浓溶液进入溶液冷却器后，通过自来水等天然冷源对其冷却，使其再次降温，达到低温浓溶液，为了维持系统的稳定，溶液冷却器出口后的溶液进入第一储液箱，为克服系统的阻力需增加溶液泵，溶液泵将低温浓溶液从第一储液箱送入除湿器。室外高温高湿的新风横掠过除湿器后，温度会适当降低，含湿量已经满足室内要求，低温浓溶液吸收高温高湿新风中的水分子后，溶液温度升高，变为稀溶液，进入溶液换热器，溶液换热器会对管路中低温浓溶液进行加热，加热后的稀溶液再次进入溶液加热器使稀溶液达到再生温度的要求。至此，太阳能驱动的中空纤维膜液体除湿系统一个循环结束。
室外高温高湿的新风进入除湿器，经过湿度传感器读取相对湿度后，通过计算对比，若在一段时间内空气的含湿量低于所要求的含湿量，则关闭溶液泵，即不用对新风做除湿处理；若新风的含湿量高于要求含湿量，则启动溶液泵并通过含湿量的大小实时调节溶液泵的转速，使其尽可能的满足室内含湿量的要求。
降温部分为太阳能喷射制冷系统，包括发生器、喷射器、冷凝器、蒸发器、回热器、膨胀阀、工质泵、热侧水泵。由集热部分蓄热水箱产生的热水进入到降温部分的发生器，对制冷工质进行加热，使得制冷工质变为高温、高压的气体，加热后的热水经过热侧水泵增加后，重新回到蓄热水箱吸收热量。在发生器加热后的高温高压制冷剂工质进入喷射器，在喷射器腔体内，从蒸发器输出的低温低压气体和高温高压气体混合，从喷射器喷出，进入冷凝器后，再次进入回热器。回热器的出口连接三通管，其中一个分支进入到工质泵，通过增压后，进入回热器，再次进入发生器对制冷工质进行加热；另外一个分支进入到膨胀阀，经过膨胀阀后，制冷工质变为低温低压的液体，进入蒸发器后对室外新风做降温处理。通过除湿后的新风经过温度传感器检测，若一段时间内温度持续低于要求的温度，则关闭工质泵和热侧水泵，即无需做降温处理；若温度高于要求温度，根据温差，调节工质泵和热侧水泵的转速，使其满足室内温度要求。
室外新风为高温高湿的气体，经过除湿部分后，空气参数变为中温低湿的气体，再次经过降温部分后，新风状态变为低温低湿的空气，满足室内舒适度要求。
如图2所示，为本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统的另一实施例的示意性结构示意图，在该实施例中，太阳能集热部分换成了对工厂废热进行利用的废热转换系统，该系统包括废热转换器21、蓄热水箱2以及用于对蓄热水箱进行电加热的辅热装置，废热转换器21会对工厂废热进行转换利用，用于对蓄热水箱2内的水进行加热。通过废热转换系统的设置，提高了对工厂废热的利用率，在一定程度上节约了能源。
本发明采用以上技术方案，达到的技术效果为：本发明提供的低温余热驱动的温湿度独立控制系统中的设置在空气入口位置的除湿器，会吸收进入室内空气中的水蒸气，水蒸气会进入浓溶液在回路中循环，浓溶液则变为稀溶液，溶液加热器会吸收第一热水管道回路中热水中的热量，对稀溶液进行加热，在再生器的位置，稀溶液会变为浓溶液，由于再生器在空气出口位置，水蒸气会从空气出口排出室外，从而实现对进入室内空气除湿的目的；同时室外的制冷装置还可以根据实际的需求对室内的温度进行降温，以提高室内空气的品质。上述系统结构简单、使用方便，能够有效的去除进入室外的空气中的湿气，降低室内的湿度和温度，具有很高的实用性。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，包括：
具有第一热水管道回路和第二热水管道回路的太阳能集热装置；
设置在室外的除湿装置，所述除湿装置包括用于吸收余热的溶液加热器(4)、用于将稀溶液变为浓溶液的再生器(5)、用于吸收新风中水蒸气的除湿器(10)以及溶液换热器(6)，所述溶液加热器(4)设置在所述第一热水管道回路上，所述溶液加热器(4)、所述再生器(5)以及所述除湿器(10)依次通过管道单向连通成回路，所述除湿器(10)的位置设置有与外界连通的空气入口，所述再生器(5)的位置设置有与外界连通的空气出口，所述溶液换热器(6)用于对所述溶液加热器(4)至所述除湿器(10)间的管道以及所述再生器(5)至所述除湿器(10)间的管道进行热交换；
设置在室外的制冷装置，所述制冷装置包括：
用于将制冷工质加热为高温高压气体的发生器(11)、与所述发生器(11)连通的冷凝器(13)和回热器(15)，以及与所述冷凝器(13)和所述回热器(15)连通的蒸发器(14)，所述发生器(11)设置在所述第二热水管道回路上，所述发生器(11)、所述冷凝器(13)和所述回热器(15)依次通过管道单向连通构成第一制冷回路，所述冷凝器(13)、所述回热器(15)和所述蒸发器(14)依次通过管道单向连通构成第二制冷回路。
2.如权利要求1所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述系统还包括溶液冷却器(7)，所述溶液冷却器(7)设置在所述再生器(5)至所述除湿器(10)间的单向管道上，所述溶液冷却器(7)外接冷水管道。
3.如权利要求2所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述系统还包括第一储液箱(8)，所述第一储液箱(8)设置在所述溶液冷却器(7)与所述除湿器(10)间的单向管道上。
4.如权利要求1至3任一项所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述系统还包括溶液泵(9)，所述溶液泵(9)设置在所述再生器(5)至所述除湿器(10)间的单向管道上，靠近所述除湿器(10)的位置。
5.如权利要求4所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述制冷装置还包括喷射器(12)，所述喷射器(12)的进口分别连通所述发生器(11)和所述蒸发器(14)，所述喷射器(12)出口连通所述冷凝器(13)。
6.如权利要求5所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述制冷装置还包括膨胀阀(16)，所述膨胀阀(16)设置在所述回热器(15)与所述蒸发器(14)间的管道上。
7.如权利要求6所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述制冷装置还包括工质泵(17)，所述工质泵(17)的入口通过三通与所述回热器(15)和所述膨胀阀(16)连通，所述工质泵(17)的出口与所述回热器(15)连通。
8.如权利要求7所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述制冷装置还包括热侧水泵(18)，所述热侧水泵(18)设置在所述第二热水管道回路上。
9.如权利要求8所述的低温余热驱动的温湿度独立控制系统，其特征在于，所述太阳能集热装置包括太阳能集热器(1)、蓄热水箱(2)和集热侧水泵(3)，所述太阳能集热器(1)和所述蓄热水箱(2)互相通过管道连通构成第三热水回路，所述集热侧水泵(3)设置在所述第三热水管道回路上。
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