CN108644929B - 双内冷源两级降温的除湿热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双内冷源两级降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统、冷却水系统和空气系统。所述制冷剂系统包括压缩机、除湿换热器(制冷剂管路)、节流装置和电磁阀；所述冷却水系统包括除湿换热器(冷却水管路)和电磁阀；所述空气系统包括风机、风阀、风道以及风口。在本发明中，采用两个相同的具有双流道的除湿换热器，一个作为除湿冷凝器运行，另一个作为水冷除湿换热器运行，二者的工作模式周期切换。一股空气依次流经除湿换热器、蒸发器被降温除湿，同时另一股空气流经除湿冷凝器被增温加湿。通过电磁阀和风道的切换可实现连续热湿负荷处理。连接到现有技术相比，本发明可实现热湿负荷的稳定高效处理。
Description
技术领域
本发明涉及除湿热泵领域，具体地，涉及一种双内冷源两级降温的除湿热泵系统。
背景技术
除湿换热器将干燥剂涂覆于换热表面，可实现换热器一侧冷流体在处理显热负荷的同时对另一侧干燥剂动态吸附过程进行冷却。基于水冷的除湿换热器系统在处理空气被涂覆于换热器外表面的干燥剂除湿的同时通过管内的冷却水处理吸附热和显热负荷。然而此类系统处理显热负荷的能力有限且仍需一个稳定的再生热源。基于制冷剂冷却的除湿换热器系统采用除湿换热器代替传统压缩式循环中普通换热器，通过制冷剂的管内蒸发进一步强化内冷除湿过程。然而当除湿蒸发器表面的干燥剂即将吸附饱和时，需将除湿蒸发器切换至除湿冷凝器以对干燥剂进行再生。一方面，频繁的模式切换会导致系统的可靠性降低，另一方面，在冷热交变过程中较大的换热器热容会导致系统显热和潜热负荷处理能力在时间上的不一致，显热负荷处理能力不足。此外，低温的内冷源还可能会导致除湿蒸发器表面凝露问题，液态水的产生会使得循环稳定性和性能大幅下降。
经对现有技术的公开文献检索发现，为解决上述问题，专利文献，申请号为201710335443.X、公布号为CN107166583A的“半解耦式降温除湿连接到分级冷却的除湿热泵系统和方法”专利文献，提出采用串联的一个除湿蒸发器和一个蒸发器代替压缩式循环中的蒸发器和现有除湿热泵循环中的除湿蒸发器，循环冷凝侧由另一个除湿换热器构成，通过四通换向阀和风道的切换实现连续的热湿负荷处理。该系统虽可以降低除湿蒸发器由热至冷切换初期的空气温度，提高循环热湿负荷处理的能力，但仍然需要相对频繁地切换除湿换热器的运行模式，且凝露问题也并未能得到改善。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双内冷源两级降温的除湿热泵系统。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，包括闭式制冷剂系统；
所述闭式制冷剂系统包括压缩机、第三电磁阀、第二除湿换热器、蒸发器、第四电磁阀、节流装置、第二电磁阀、第一除湿换热器以及第一电磁阀；
所述压缩机的排气口连接到第一电磁阀和第三电磁阀这两者中一个电磁阀的进口；
所述第一电磁阀和第三电磁阀这两者中一个电磁阀的出口连接到第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的第一流道口；
所述第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的第二流道口连接到第二电磁阀和第四电磁阀这两者中的一个电磁阀的进口；
所述第二电磁阀和第四电磁阀这两者中的一个电磁阀的出口连接到节流装置的进口；
所述节流装置的出口连接到蒸发器的第二流道口；
所述蒸发器的第一流道口连接到压缩机的吸气口。
优选地，包括第一模式、第二模式；
在第一模式中：
所述压缩机的排气口连接到第三电磁阀的进口；
所述第三电磁阀的出口连接到第二除湿换热器的第一流道口；
所述第二除湿换热器的第二流道口连接到第四电磁阀的进口；
所述第四电磁阀的出口连接到节流装置的进口；
所述节流装置的出口连接到蒸发器的第二流道口；
所述蒸发器的第一流道口连接到压缩机的吸气口；
在第二种模式中：
所述压缩机的排气口连接到第一电磁阀的进口；
所述第一电磁阀的出口连接到第一除湿换热器的第一流道口；
所述第一除湿换热器的第二流道口连接到第二电磁阀的进口；
所述第二电磁阀的出口连接到节流装置的进口；
所述节流装置的出口连接到蒸发器的第二流道口；
所述蒸发器的第一流道口连接到压缩机的吸气口；
所述第一模式和第二模式之间相互切换。
优选地，还包括第一冷却水系统；
所述第一冷却水系统包括第五电磁阀；
所述第五电磁阀的出口连接到第一除湿换热器的第三流道口；
所述第一除湿换热器的第三流道口连接到第一除湿换热器的第四流道口。
优选地，还包括第二冷却水系统；
所述第二冷却水系统包括第六电磁阀；
所述第六电磁阀的出口连接到第二除湿换热器的第三流道口；
所述第二除湿换热器的第三流道口连接到第四流道口。
优选地，还包括第一被处理空气系统；
所述第一被处理空气包括第一风机、第一风阀、第三风阀以及第二风口；
所述第一风机的出口连接到第一风阀的进口；
所述第一风阀的出口连接到第一除湿换热器的第五流道口；
所述第一除湿换热器的第六流道口连接到第三风阀的进口；
所述第三风阀的出口连接到蒸发器的第三流道口；
所述蒸发器的第四流道口连接到第二风口。
优选地，还包括第二被处理空气系统；
所述第二被处理空气系统包括第二风阀、第四风阀；
所述第一风机的出口连接到第二风阀的进口；
所述第二风阀的出口连接到第二除湿换热器的第五流道口；
所述第二除湿换热器的第六流道口连接到第四风阀的进口；
所述第四风阀的出口连接到蒸发器的第三流道口；
所述蒸发器的第四流道口连接到第二风口。
优选地，还包括第一再生空气系统；
所述第一再生空气系统包括第七风阀、第一风口、第五风阀以及第二风机；
所述第二风机的出口连接到第五风阀的进口；
所述第五风阀的出口连接到第二除湿换热器的第五流道口；
所述第二除湿换热器的第六流道口连接到第七风阀的进口；
所述第七风阀的出口连接到第一风口。
优选地，还包括第二再生空气系统；
所述第二再生空气系统包括第八风阀；
所述第二风机的出口连接到第六风阀的进口；
所述第六风阀的出口连接到第一除湿换热器的第五流道口；
所述第一除湿换热器的第六流道口连接到第八风阀的进口；
所述第八风阀的出口连接到第一风口。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，循环一方面采用除湿换热器耦合集中处理显热和潜热负荷，另一方面又通过一个普通蒸发器补充处理显热负荷，实现类似解耦式热湿独立控制，因此是一个区别于现有循环的半解耦式循环。
2.本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，循环采用冷凝侧的废热对除湿材料进行再生，既为再生过程提供了稳定的热源又实现了冷凝热的高效利用。
3.本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，循环采用两个具有双流道，即制冷剂流道和冷却水流道、涂覆有干燥剂的除湿换热器交替作为除湿换热器和除湿冷凝器，一方面可实现用冷凝废热为再生过程提供稳定热源，另一方面避免了现有除湿热泵需要频繁地对除湿蒸发器和除湿冷凝器进行切换，热湿负荷处理能力不同步，显热负荷处理能力不足的问题。
4.本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，循环处理空气侧采用除湿换热器连接到蒸发器串联，一方面可通过调整冷却水温度及制冷剂运行工况实现不同显热和潜热负荷处理能力的配比，另一方面，连接到只采用一个除湿蒸发器的除湿热泵系统相比，凝露问题可得到改善。
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为本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统的第一模式示意图。
图2为本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统的第二模式示意图。
图中附图标记如下表所示：
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。
本发明提供的一种双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，包括闭式制冷剂系统；所述闭式制冷剂系统包括压缩机16、第三电磁阀17、第二除湿换热器18、蒸发器21、第四电磁阀22、节流装置23、第二电磁阀6、第一除湿换热器7以及第一电磁阀9；所述压缩机16的排气口连接到第一电磁阀9和第三电磁阀17这两者中一个电磁阀的进口；所述第一电磁阀9和第三电磁阀17这两者中一个电磁阀的出口连接到第一除湿换热器7和第二除湿换热器18这两者中的一个除湿换热器的第一流道口；所述第一除湿换热器7和第二除湿换热器18这两者中的一个除湿换热器的第二流道口连接到第二电磁阀6和第四电磁阀22这两者中的一个电磁阀的进口；所述第二电磁阀6和第四电磁阀22这两者中的一个电磁阀的出口连接到节流装置23的进口；所述节流装置23的出口连接到蒸发器21的第二流道口；所述蒸发器21的第一流道口连接到压缩机16的吸气口。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，包括第一模式、第二模式；在第一模式中：所述压缩机16的排气口连接到第三电磁阀17的进口；所述第三电磁阀17的出口连接到第二除湿换热器18的第一流道口；所述第二除湿换热器18的第二流道口连接到第四电磁阀22的进口；所述第四电磁阀22的出口连接到节流装置23的进口；所述节流装置23的出口连接到蒸发器21的第二流道口；所述蒸发器21的第一流道口连接到压缩机16的吸气口；在第二种模式中：所述压缩机16的排气口连接到第一电磁阀9的进口；所述第一电磁阀9的出口连接到第一除湿换热器7的第一流道口；所述第一除湿换热器7的第二流道口连接到第二电磁阀6的进口；所述第二电磁阀6的出口连接到节流装置23的进口；所述节流装置23的出口连接到蒸发器21的第二流道口；所述蒸发器21的第一流道口连接到压缩机16的吸气口；所述第一模式和第二模式之间相互切换。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第一冷却水系统；所述第一冷却水系统包括第五电磁阀8；所述第五电磁阀8的出口连接到第一除湿换热器7的第三流道口；所述第一除湿换热器7的第三流道口连接到第一除湿换热器的第四流道口。
本发明提供的内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第二冷却水系统；所述第二冷却水系统包括第六电磁阀10；所述第六电磁阀10的出口连接到第二除湿换热器18的第三流道口；所述第二除湿换热器18的第三流道口连接到第四流道口。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第一被处理空气系统；所述第一被处理空气包括第一风机1、第一风阀3、第三风阀11以及第二风口27；所述第一风机1的出口连接到第一风阀3的进口；所述第一风阀3的出口连接到第一除湿换热器7的第五流道口；所述第一除湿换热器7的第六流道口连接到第三风阀11的进口；所述第三风阀11的出口连接到蒸发器21的第三流道口；所述蒸发器21的第四流道口连接到第二风口27。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第二被处理空气系统；所述第二被处理空气系统包括第二风阀4、第四风阀12；所述第一风机1的出口连接到第二风阀4的进口；所述第二风阀4的出口连接到第二除湿换热器18的第五流道口；所述第二除湿换热器18的第六流道口连接到第四风阀12的进口；所述第四风阀12的出口连接到蒸发器21的第三流道口；所述蒸发器21的第四流道口连接到第二风口27。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第一再生空气系统；所述第一再生空气系统包括第七风阀13、第一风口15、第五风阀24以及第二风机26；所述第二风机26的出口连接到第五风阀24的进口；所述第五风阀24的出口连接到第二除湿换热器18的第五流道口；所述第二除湿换热器18的第六流道口连接到第七风阀13的进口；所述第七风阀13的出口连接到第一风口15。
本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，还包括第二再生空气系统；所述第二再生空气系统包括第八风阀14；所述第二风机26的出口连接到第六风阀25的进口；所述第六风阀25的出口连接到第一除湿换热器7的第五流道口；所述第一除湿换热器7的第六流道口连接到第八风阀14的进口；所述第八风阀14的出口连接到第一风口15。
下面对本发明提供的双内冷源两级降温的除湿热泵系统做进一步说明：
如图1所示，在第一模式下：
制冷剂流程：压缩机16的排气口连接到第三电磁阀17的进口；第三电磁阀17的出口连接到第二除湿换热器18的第一流道口；第二除湿换热器18的第一流道口连接到第二流道口；第二除湿换热器18的第二流道口连接到第四电磁阀22的进口；第四电磁阀22的出口连接到节流装置23的进口；节流装置23的出口连接到蒸发器21的第二流道口；蒸发器21的第二流道口连接到第一流道口；蒸发器21的第一流道口连接到压缩机16的吸气口。
冷却水流程：第五电磁阀8的出口连接到第一除湿换热器7的第三流道口；第一除湿换热器7的第三流道口连接到第四流道口。
被处理空气流程：第一风机1的出口连接到第一风阀3的进口；第一风阀3的出口连接到第一除湿换热器7的第五流道口；第一除湿换热器7的第五流道口连接到第六流道口；第一除湿换热器7的第六流道口连接到第三风阀11的进口；第三风阀11的出口连接到蒸发器21的第三流道口；蒸发器21的第三流道口连接到第四流道口；蒸发器21的第四流道口连接到第二风口27。
再生空气流程：第二风机26的出口连接到第五风阀24的进口；第五风阀24的出口连接到第二除湿换热器18的第五流道口；第二除湿换热器18的第五流道口连接到第六流道口；第二除湿换热器18的第六流道口连接到第七风阀13的进口；第七风阀13的出口连接到第一风口15。
详细地说，制冷剂经压缩机16压缩后压力温度升高，经第三电磁阀17流入第二除湿换热器18中放热冷凝，接着经第四电磁阀22流入节流装置23，在节流装置23中高温高压的制冷剂液体节流降压降温后进入蒸发器21，在蒸发器21中吸热蒸发后流回压缩机16的吸气口。
冷却水经第五电磁阀8流入第一除湿换热器7，在第一除湿换热器7中吸热后排出；
被处理空气在第一风机1的作用下经第一风阀3流经第一除湿换热器7的表面被冷却除湿，接着经第三风阀11流经蒸发器21的表面被进一步降温，最后被送至第二风口27。
再生空气在第二风机26的作用下经第五风阀24流经第二除湿换热器18表面，被加热同时带走解析出的水蒸气，高温高湿的再生空气经第七风阀13被送至第一风口15。
如图2所示，在第二模式下：
制冷剂流程：压缩机16的排气口连接到第一电磁阀9的进口；第一电磁阀9的出口连接到第一除湿换热器7的第一流道口；第一除湿换热器7的第一流道口连接到第二流道口；第一除湿换热器7的第二流道口连接到第二电磁阀6的进口；第二电磁阀6的出口连接到节流装置23的进口；节流装置23的出口连接到蒸发器21的第二流道口；蒸发器21的第二流道口连接到第一流道口；蒸发器21的第一流道口连接到压缩机16的吸气口。
冷却水流程：第六电磁阀10的出口连接到第二除湿换热器18的第三流道口；第二除湿换热器18的第三流道口连接到第四流道口。
被处理空气流程：第一风机1的出口连接到第二风阀4的进口；第二风阀4的出口连接到第二除湿换热器18的第五流道口；第二除湿换热器18的第五流道口连接到第六流道口；第二除湿换热器18的第六流道口连接到第四风阀12的进口；第四风阀12的出口连接到蒸发器21的第三流道口；蒸发器21的第三流道口连接到第四流道口；蒸发器21的第四流道口连接到第二风口27。
再生空气流程：第二风机26的出口连接到第六风阀25的进口；第六风阀25的出口连接到第一除湿换热器7的第五流道口；第一除湿换热器7的第五流道口连接到第六流道口；第一除湿换热器7的第六流道口连接到第八风阀14的进口；第八风阀14的出口连接到第一风口15。
详细地说，制冷剂经压缩机16压缩后压力温度升高，经第一电磁阀9流入第一除湿换热器7中放热冷凝，接着经第二电磁阀6流入节流装置23，在节流装置23中高温高压的制冷剂液体节流降压降温后进入蒸发器21，在蒸发器21中吸热蒸发后流回压缩机16的吸气口。
冷却水经第六电磁阀10流入第二除湿换热器18，在第二除湿换热器18中吸热后排出。
被处理空气在第一风机1的作用下经第二风阀4流经第二除湿换热器18的表面被冷却除湿，接着经第四风阀12流经蒸发器21的表面被进一步降温，最后被送至第二风口27。
再生空气在第二风机26的作用下经第六风阀25流经第一除湿换热器7表面，被加热同时带走解析出的水蒸气，高温高湿的再生空气经第八风阀14被送至第一风口15。
在第一模式下，第一除湿换热器7的内冷源为冷却水，第二除湿换热器18的内热源为高温制冷剂；在第二模式下，第一除湿换热器7的内热源为高温制冷剂，第二除湿换热器18的内冷源为冷却水。
在冬季，可将再生空气引入室内，实现向室内供暖并同时实现加湿，将被处理空气排至室外。
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 (7)
1.一种双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，包括闭式制冷剂系统；所述闭式制冷剂系统包括压缩机(16)、第三电磁阀(17)、第二除湿换热器(18)、蒸发器(21)、第四电磁阀(22)、节流装置(23)、第二电磁阀(6)、第一除湿换热器(7)以及第一电磁阀(9)；
所述压缩机(16)的排气口连接到第一电磁阀(9)和第三电磁阀(17)这两者中一个电磁阀的进口；所述第一电磁阀(9)和第三电磁阀(17)这两者中一个电磁阀的出口连接到第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的一个除湿换热器的第一流道口；
所述第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的一个除湿换热器的第二流道口连接到第二电磁阀(6)和第四电磁阀(22)这两者中的一个电磁阀的进口；
所述第二电磁阀(6)和第四电磁阀(22)这两者中的一个电磁阀的出口连接到节流装置(23)的进口；
所述节流装置(23)的出口连接到蒸发器(21)的第二流道口；所述蒸发器(21)的第一流道口连接到压缩机(16)的吸气口；
包括第一模式、第二模式；
在第一模式中：所述压缩机(16)的排气口连接到第三电磁阀(17)的进口；所述第三电磁阀(17)的出口连接到第二除湿换热器(18)的第一流道口；所述第二除湿换热器(18)的第二流道口连接到第四电磁阀(22)的进口；所述第四电磁阀(22)的出口连接到节流装置(23)的进口；所述节流装置(23)的出口连接到蒸发器(21)的第二流道口；所述蒸发器(21)的第一流道口连接到压缩机(16)的吸气口；
在第二种模式中：
所述压缩机(16)的排气口连接到第一电磁阀(9)的进口；所述第一电磁阀(9)的出口连接到第一除湿换热器(7)的第一流道口；所述第一除湿换热器(7)的第二流道口连接到第二电磁阀(6)的进口；所述第二电磁阀(6)的出口连接到节流装置(23)的进口；所述节流装置(23)的出口连接到蒸发器(21)的第二流道口；所述蒸发器(21)的第一流道口连接到压缩机(16)的吸气口；所述第一模式和第二模式之间相互切换；
在第一模式下，第一除湿换热器( 7) 的内冷源为冷却水，第二除湿换热器( 18) 的内热源为高温制冷剂；
在第二模式下，第一除湿换热器( 7) 的内热源为高温制冷剂，第二除湿换热器( 18)的内冷源为冷却水。
2.根据权利要求1所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第一冷却水系统；所述第一冷却水系统包括第五电磁阀(8)；所述第五电磁阀(8)的出口连接到第一除湿换热器(7)的第三流道口；所述第一除湿换热器(7)的第三流道口连接到第一除湿换热器(7)的第四流道口。
3.根据权利要求1所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第二冷却水系统；所述第二冷却水系统包括第六电磁阀(10)；所述第六电磁阀(10)的出口连接到第二除湿换热器(18)的第三流道口；所述第二除湿换热器(18)的第三流道口连接到第四流道口。
4.根据权利要求1所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第一被处理空气系统；所述第一被处理空气包括第一风机(1)、第一风阀(3)、第三风阀(11)以及第二风口(27)；所述第一风机(1)的出口连接到第一风阀(3)的进口；所述第一风阀(3)的出口连接到第一除湿换热器(7)的第五流道口；所述第一除湿换热器(7)的第六流道口连接到第三风阀(11)的进口；所述第三风阀(11)的出口连接到蒸发器(21)的第三流道口；所述蒸发器(21)的第四流道口连接到第二风口(27)。
5.根据权利要求4所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第二被处理空气系统；所述第二被处理空气系统包括第二风阀(4)、第四风阀(12)；所述第一风机(1)的出口连接到第二风阀(4)的进口；所述第二风阀(4)的出口连接到第二除湿换热器(18)的第五流道口；所述第二除湿换热器(18)的第六流道口连接到第四风阀(12)的进口；所述第四风阀(12)的出口连接到蒸发器(21)的第三流道口；所述蒸发器(21)的第四流道口连接到第二风口(27)。
6.根据权利要求1所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第一再生空气系统；所述第一再生空气系统包括第七风阀(13)、第一风口(15)、第五风阀(24)以及第二风机(26)；所述第二风机(26)的出口连接到第五风阀(24)的进口；所述第五风阀(24)的出口连接到第二除湿换热器(18)的第五流道口；所述第二除湿换热器(18)的第六流道口连接到第七风阀(13)的进口；所述第七风阀(13)的出口连接到第一风口(15)。
7.根据权利要求6所述的双内冷源两级降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第二再生空气系统；所述第二再生空气系统包括第八风阀(14)；所述第二风机(26)的出口连接到第六风阀(25)的进口；所述第六风阀(25)的出口连接到第一除湿换热器(7)的第五流道口；所述第一除湿换热器(7)的第六流道口连接到第八风阀(14)的进口；所述第八风阀(14)的出口连接到第一风口(15)。
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