CN108253557A - 多级分区转轮除湿系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级分区转轮除湿系统及其运行方法，包括转轮、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、外部冷源、除湿风机、预再生风机、外部热源、再生风机和回风风机。本发明的有益效果如下：1.利用预再生区对除湿转轮进行预热，使得除湿转轮在再生区能够实现高效深度脱附，并且再生能耗降低；2.利用回风区对除湿转轮进行预冷，提高其在除湿区的除湿效率。除湿转轮的深度脱附与除湿前的预冷相结合，极大地提高了除湿转轮的除湿性能和能力，使其能够高效连续地处理室外新风中的湿负荷；3.加入制冷剂循环回路，利用冷凝器和蒸发器实现空气热转移(或热分离)，将所形成的冷空气和热空气分别用于除湿转轮的预冷和预热，使得能源得以充分高效利用。

Description

多级分区转轮除湿系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及空气调节系统设计和制造的技术领域，具体地，涉及一种多级分区转轮除湿系统及其运行方法。

背景技术

对于夏季的潮湿气候，人们通常采用传统的压缩空调系统对室内空气进行除湿。但是这种除湿方式会带来许多问题。一方面，利用传统的压缩空调系统对空气进行除湿时，空气的温度必须被降低到其露点温度以下，这就造成了高品位能源的大量消耗和浪费，同时还会产生一定的环境问题。另一方面，该除湿方式中所产生的凝结水会使空调内容易滋生细菌，这严重影响了室内空气的质量和人体的健康。目前，转轮除湿正逐渐成为空气湿度调节的主流。转轮除湿是一种固体除湿方式，主要原理是在转轮中涂覆干燥剂，用以吸附空气中的水分，从而达到对空气进行除湿的目的。

传统的除湿转轮都是分为两个区，即一个除湿区和一个再生区；除湿区用来吸附流经的潮湿空气中的水分，再用高温干燥空气通过再生区，实现转轮的再生，这样可以使得整个转轮能够连续除湿。例如中国专利申请号为201510655350.6的“一种转轮除湿机组”和中国专利申请号为201510664273.0的“一种转轮除湿装置”这两个发明专利，都是将转轮分为两个区，即除湿区和再生区。然而在这种除湿转轮结构中，从除湿区进入再生区的转轮温度较低，在再生区难以实现高效深度脱附，这又将会影响转轮后续的除湿效率；同时，从再生区进入除湿区的转轮温度较高，这导致转轮在除湿区的除湿效率降低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出了一种同时提高转轮除湿和再生性能的多级分区转轮除湿系统及其运行方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多级分区转轮除湿系统，包括转轮、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、外部冷源、除湿风机、预再生风机、外部热源、再生风机和回风风机；其中，所述转轮分为预再生区、再生区、回风区和除湿区；所述压缩机、所述冷凝器、所述节流阀和所述蒸发器构成制冷剂循环回路；所述冷凝器、所述预再生区及所述预再生风机构成预再生空气流路；所述外部热源、所述再生区及所述再生风机构成再生空气流路；所述蒸发器、所述回风区及所述回风风机构成室内回风空气流路；所述外部冷源、所述除湿区及所述除湿风机构成除湿空气流路。

优选地，所述预再生区、所述再生区、所述回风区及所述除湿区为扇形；其中，所述预再生区的圆心角为30°；所述再生区的圆心角为90°；所述回风区的圆心角为30°；所述除湿区的圆心角为210°。

优选地，所述压缩机的制冷剂出口与所述冷凝器的制冷剂入口相连，所述冷凝器的制冷剂出口与所述节流阀的制冷剂入口相连，所述节流阀的制冷剂出口与所述蒸发器的制冷剂入口相连，所述蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连，构成所述制冷剂循环回路。

优选地，所述冷凝器的一端为预再生空气进风口，所述冷凝器的另一端与所述预再生区的进风口相连，所述预再生区的出风口与所述预再生风机的进风口相连，所述预再生风机的出风口通向室外环境，构成所述预再生空气流路。

优选地，所述外部热源的一端为再生空气进风口，所述外部热源的另一端与所述再生区的进风口相连，所述再生区的出风口与所述再生风机的进风口相连，所述再生风机的出风口通向室外环境，构成所述再生空气流路。

优选地，所述蒸发器的一端为室内回风空气进风口，所述蒸发器的另一端与所述回风区的进风口相连，所述回风区的出风口与所述回风风机的进风口相连，所述回风风机的出风口通向室内环境，构成所述室内回风空气流路。

优选地，所述外部冷源的一端为室外新风空气进风口，所述外部冷源的另一端与所述除湿区的进风口相连，所述除湿区的出风口与所述除湿风机的进风口相连，所述除湿风机的出风口通向室内环境，构成所述除湿空气流路。

一种多级分区转轮除湿系统的运行方法，包括如下步骤：

步骤1，硅胶吸附剂吸附室外新风中的水分，降低所述室外新风空气中的相对湿度，然后送入室内；

步骤2，对所述硅胶吸附剂进行再生。

优选地，所述步骤1包括：

步骤1.1，经过所述蒸发器冷却的室内回风空气对所述回风区内的所述硅胶吸附剂进行冷却；

步骤1.2，所述除湿区的所述硅胶吸附剂吸附室外新风中的水分，降低所述室外新风空气中的相对湿度，然后送入室内。

优选地，所述步骤2包括：

步骤2.1，经过所述冷凝器加热的预再生空气对所述预再生区内的所述硅胶吸附剂进行预热，使得所述预再生区中的硅胶吸附剂的温度升高；

步骤2.2，经过所述外部热源加热的再生空气温度升高并达到硅胶吸附剂的再生温度，然后被引至所述转轮中所述再生区，使所述硅胶吸附剂温度升高并带走其中的水分，实现硅胶吸附剂的再生。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明提供的多级分区转轮除湿系统，利用预再生区对除湿转轮进行预热，使得除湿转轮在再生区能够实现高效深度脱附，并且再生能耗降低；

2.利用回风区对除湿转轮进行预冷，提高其在除湿区的除湿效率。除湿转轮的深度脱附与除湿前的预冷相结合，极大地提高了除湿转轮的除湿性能和能力，使其能够高效连续地处理室外新风中的湿负荷；

3.加入制冷剂循环回路，利用冷凝器和蒸发器实现空气热转移(或热分离)，将所形成的冷空气和热空气分别用于除湿转轮的预冷和预热，使得能源得以充分高效利用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明多级分区转轮除湿系统原理图；

图2为本发明多级分区转轮除湿系统转轮结构示意图。

图中：

1-转轮 2-电动机 3-皮带

4-压缩机 5-冷凝器 6-节流阀

7-蒸发器 8-外部冷源 9-除湿风机

10-预再生风机 11-外部热源 12-再生风机

13-回风风机 101-预再生区 102-再生区

103-回风区 104-除湿区

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明的一个较佳实施例提供了一种多级分区转轮除湿系统，包括转轮1、电动机2、皮带3、压缩机4、冷凝器5、节流阀6、蒸发器7、外部冷源8、除湿风机9、预再生风机10、外部热源11、再生风机12和回风风机13。

其中，转轮1被划分为四个区，分别为预再生区101、再生区102、回风区103和除湿区104。预再生区101的圆心角为30°，再生区102的圆心角为90°，回风区103的圆心角为30°，除湿区104的圆心角为210°。转轮1由电动机2和皮带3带动而低速旋转。

压缩机4的制冷剂出口与冷凝器5的制冷剂入口相连，冷凝器5的制冷剂出口与节流阀6的制冷剂入口相连，节流阀6的制冷剂出口与蒸发器7的制冷剂入口相连，蒸发器7的制冷剂出口与压缩机4的制冷剂入口相连，从而构成制冷剂循环回路。

冷凝器5的一端为预再生空气进风口，另一端与转轮1中预再生区101的进风口相连，转轮1中预再生区101的出风口与预再生风机10的进风口相连，预再生风机10的出风口通向室外环境，从而构成预再生空气流路。

外部热源11的一端为再生空气进风口，另一端与转轮1中再生区102的进风口相连，转轮1中再生区102的出风口与再生风机12的进风口相连，再生风机12的出风口通向室外环境，从而构成再生空气流路。

蒸发器7的一端为室内回风空气进风口，另一端与转轮1中回风区103的进风口相连，转轮1中回风区103的出风口与回风风机13的进风口相连，回风风机13的出风口通向室内环境，从而构成室内回风空气流路。

外部冷源8的一端为室外新风空气进风口，另一端与转轮1中除湿区104的进风口相连，转轮1中除湿区104的出风口与除湿风机9的进风口相连，除湿风机9的出风口通向室内环境，从而构成除湿空气流路。

本实施例中的转轮1由瓦楞型木浆纤维纸基材和硅胶吸附剂组成，是一种固体除湿设备。转轮1实体由瓦楞型木浆纤维纸基材曲卷或粘叠而成，以形成丰富的空气流通孔道。转轮1通过浸泡硅溶胶的方式上胶，使得硅胶吸附剂嵌入到基材内部及附着在基材表面上。

本实施例中的室外新风通过转轮1中除湿区104时，硅胶吸附剂吸附新风中的水分，使得新风空气中的相对湿度降低并达到设定的空气湿度要求，然后送入室内。

本实施例中，从冷凝器5出来的温度较高的预再生空气通过转轮1中预再生区101时，使得硅胶吸附剂的温度升高，为转轮1进入再生区102时实现高效再生提供条件。

本实施例中的高温再生空气通过转轮1中再生区102时，硅胶吸附剂因为温度升高而脱附被吸附的水分，被脱附的水分随再生空气一起排向室外环境，从而实现转轮1的再生。

本实施例中，从蒸发器7出来的温度较低的室内回风空气通过转轮1中回风区103时，使得硅胶吸附剂的温度降低，为转轮1进入除湿区104时实现高效除湿提供条件。

本实施例中的多级分区转轮除湿系统的运行过程包括：

在制冷剂循环回路中，从蒸发器7的制冷剂出口出来的制冷剂进入压缩机4进行被压缩，形成高温高压的制冷剂，然后进入冷凝器5向预再生空气放热，使得预再生空气温度升高；从冷凝器5的制冷剂出口出来的制冷剂进入节流阀6进行节流降温，从节流阀6出来的低温制冷剂进入蒸发器7向室内回风空气吸热，使得室内回风空气温度降低；从蒸发器7的制冷剂出口出来的制冷剂进入压缩机4再次进行被压缩，循环往复。

在预再生空气流路中，预再生空气通过冷凝器5时被加热，温度升高；温度较高的预再生空气对转轮1中预再生区101进行预热，使得预再生区101中的硅胶吸附剂的温度升高，从而使得转轮1进入再生区102时能够实现高效再生；预再生空气完成对转轮1中预再生区101进行预热后成为废气，通过预再生风机10被排至室外环境。

在再生空气流路中，再生空气被外部热源11加热而温度升高，并达到硅胶吸附剂的再生温度；高温的再生空气被引至转轮1中再生区102，实现硅胶吸附剂的再生；再生空气完成硅胶吸附剂的再生后成为废气，经过再生风机12被排至室外环境。

在室内回风空气流路中，室内回风空气通过蒸发器7时被冷却，温度降低；温度较低的室内回风空气对转轮1中回风区103进行预冷，使得回风区103中的硅胶吸附剂的温度降低，从而使得转轮1进入除湿区104时能够实现高效除湿；同时室内回风空气通过转轮1中回风区103时被进一步除湿，变成干燥的回风空气；从转轮1中回风区103出来的干燥回风空气通过回风风机13被再次送至室内环境，循环往复。

在除湿空气流路中，室外新风被外部冷源8冷却而温度降低，然后进入转轮1中除湿区104；室外新风空气中的水分被硅胶吸附剂吸附，从除湿区104出来的干燥新风经除湿风机9被送至室内环境。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种多级分区转轮除湿系统，其特征在于，包括转轮、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、外部冷源、除湿风机、预再生风机、外部热源、再生风机和回风风机；其中，

所述转轮分为预再生区、再生区、回风区和除湿区；

所述压缩机、所述冷凝器、所述节流阀和所述蒸发器构成制冷剂循环回路；

所述冷凝器、所述预再生区及所述预再生风机构成预再生空气流路；

所述外部热源、所述再生区及所述再生风机构成再生空气流路；

所述蒸发器、所述回风区及所述回风风机构成室内回风空气流路；

所述外部冷源、所述除湿区及所述除湿风机构成除湿空气流路。

2.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述预再生区、所述再生区、所述回风区及所述除湿区为扇形；其中，

所述预再生区的圆心角为30°；所述再生区的圆心角为90°；所述回风区的圆心角为30°；所述除湿区的圆心角为210°。

3.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述压缩机的制冷剂出口与所述冷凝器的制冷剂入口相连，所述冷凝器的制冷剂出口与所述节流阀的制冷剂入口相连，所述节流阀的制冷剂出口与所述蒸发器的制冷剂入口相连，所述蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的制冷剂入口相连，构成所述制冷剂循环回路。

4.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述冷凝器的一端为预再生空气进风口，所述冷凝器的另一端与所述预再生区的进风口相连，所述预再生区的出风口与所述预再生风机的进风口相连，所述预再生风机的出风口通向室外环境，构成所述预再生空气流路。

5.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述外部热源的一端为再生空气进风口，所述外部热源的另一端与所述再生区的进风口相连，所述再生区的出风口与所述再生风机的进风口相连，所述再生风机的出风口通向室外环境，构成所述再生空气流路。

6.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述蒸发器的一端为室内回风空气进风口，所述蒸发器的另一端与所述回风区的进风口相连，所述回风区的出风口与所述回风风机的进风口相连，所述回风风机的出风口通向室内环境，构成所述室内回风空气流路。

7.根据权利要求1所述的多级分区转轮除湿系统，其特征在于，所述外部冷源的一端为室外新风空气进风口，所述外部冷源的另一端与所述除湿区的进风口相连，所述除湿区的出风口与所述除湿风机的进风口相连，所述除湿风机的出风口通向室内环境，构成所述除湿空气流路。

8.一种根据权利要求1至7中任意一项所述的多级分区转轮除湿系统的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，硅胶吸附剂吸附室外新风中的水分，降低所述室外新风空气中的相对湿度，然后送入室内；

步骤2，对所述硅胶吸附剂进行再生。

9.根据权利要求8所述的多级分区转轮除湿系统的运行方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1，经过所述蒸发器冷却的室内回风空气对所述回风区内的所述硅胶吸附剂进行冷却；

步骤1.2，所述除湿区的所述硅胶吸附剂吸附室外新风中的水分，降低所述室外新风空气中的相对湿度，然后送入室内。

10.根据权利要求9所述的多级分区转轮除湿系统的运行方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1，经过所述冷凝器加热的预再生空气对所述预再生区内的所述硅胶吸附剂进行预热，使得所述预再生区中的硅胶吸附剂的温度升高；

步骤2.2，经过所述外部热源加热的再生空气温度升高并达到硅胶吸附剂的再生温度，然后被引至所述转轮中所述再生区，使所述硅胶吸附剂温度升高并带走其中的水分，实现硅胶吸附剂的再生。