CN109798624A - 间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，包括新风除湿系统、溶液循环再生系统和热泵循环系统，所述新风除湿系统包括新风单元、溶液除湿单元和回风单元，溶液除湿单元包括板式换热器、自来水喷淋装置和溶液喷淋装置；所述新风单元包括新风进风管、新风出风管和蒸发器；所述回风单元包括回风进风管和回风出风管；所述溶液循环再生系统包括溶液集液槽、溶液循环泵、冷凝器、溶液再生喷淋装置和填料塔；所述热泵循环系统包括新风单元的蒸发器、压缩机、溶液循环再生系统的冷凝器和节流装置。较现有的热泵式溶液新风除湿装置，该装置具有良好的新风除湿效率，提高了回风能量的回收效率，同时避免了新风回风接触产生二次污染。

Description

间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置

技术领域

本发明涉及间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，具体涉及暖通空调工程中对于夏季新风进行独立处理过程中应用。

背景技术

随着人们生活水平的快速提高，室内环境的舒适性和健康性越来越受到人们的关注，在对空气进行温湿度调控的同时对于室内空气品质（IAQ）也提出了要求。在这样的背景下，新风设备也越来越受到人们的关注。

在夏季室内冷负荷中，新风负荷往往能占到35%左右，其中潜热负荷占到新风总负荷的一半以上。在节能降耗的社会背景下，能量回收成为了新风换气机必备的功能。市面上，显热回收多采用亲水铝箔等铝制芯体抑或高分子全热交换芯体。受限于显热传递原理，亲水铝箔等铝制芯体已经难以继续提高热回收的效率，而全热换热芯体又有较高的运行维护成本。另一方面，常见的溶液除湿设备多为外冷型，溶液在为空气除湿的过程中吸收空气中的潜热温度升高，表面水蒸气分压力随之升高，持续吸湿能力下降。热泵是一种高效节能的设备，这使得热泵式溶液除湿机组有了较高的运行效率。传统的热泵式溶液除湿机组利用热泵在除湿单元和再生单元之间冷却/加热溶液，冷热抵消严重，阻碍了整体效率的进一步提高。

发明内容

为了进一步提高热泵式溶液除湿新风装置效率，降低新风冷负荷，本发明的目的就在于提供间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，相比与传统的热泵式溶液新风除湿装置，该装置避免了传统设备中冷热溶液直接换热能量抵消，可以极大地提高除湿效率，降低除湿能耗；同时在回收回风中潜热和显热的冷量的同时避免新风回风接触产生二次污染。

本发明的技术方案是这样实现的：

间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，包括新风除湿系统、溶液循环再生系统和热泵循环系统，所述新风除湿系统包括新风单元、溶液除湿单元和回风单元，所述溶液除湿单元包括板式换热器、自来水喷淋装置和溶液喷淋装置，板式换热器内设有互不相通的第一通道和第二通道，所述第一通道具有位于板式换热器相对侧面上的第一进口和第一出口且第一出口高于第一进口，所述第二通道具有位于板式换热器相对侧面上的第二进口和第二出口且第二出口高于第二进口，第一出口和第二出口分别位于板式换热器两个不同的侧面上；所述溶液喷淋装置喷口与第一出口正对，便于喷淋出来的溶液均匀进入第一通道；所述自来水喷淋装置喷口与第二出口正对，便于喷淋出来的自来水均匀进入第二通道。

所述新风单元包括新风进风管、新风出风管和蒸发器，所述新风进风管一端为新风进风口，另一端与板式换热器第一进口连接；新风出风管一端为新风出风口，另一端与板式换热器第一出口连接，所述蒸发器位于新风出风管内，便于对新风进一步除湿降温。

所述回风单元包括回风进风管和回风出风管，回风进风管一端为回风进风口，另一端与板式换热器第二进口连接；回风出风管一端为回风出风口，另一端与板式换热器第二出口连接。

所述溶液循环再生系统包括溶液集液槽、溶液循环泵、冷凝器、溶液再生喷淋装置和填料塔，溶液集液槽设置在板式换热器第一进口的下方，用于收集稀溶液；在溶液集液槽和冷凝器之间设有溶液循环管道，所述溶液循环泵设置在溶液循环管道上；所述冷凝器与溶液再生喷淋装置连接，所述溶液再生喷淋装置喷口正对填料塔上方溶液进口；所述填料塔下方溶液出口与新风除湿系统的溶液喷淋装置连接。

所述热泵循环系统包括新风单元的蒸发器、压缩机、溶液循环再生系统的冷凝器和节流装置，所述蒸发器与压缩机连接，压缩机与冷凝器连接，冷凝器与节流装置连接，所述节流装置与蒸发器连接。

进一步地，在板式换热器第二进口下方设有集水槽，用于收集自来水喷淋装置喷淋进入板式换热器进行热交换的自来水，并在集水槽上连接有导水管，便于将集水槽内的水排出。

进一步地，导水管的另一端与自来水喷淋装置连通，导水管与集水槽连接处设有过滤器，并在导水管上设有水泵。

进一步地，新风进风管内设有新风风机，用于将新风吸入新风单元内；回风出风管内设有回风风机，用于将回风排出回风单元外。

进一步地，新风进风管内设有过滤装置，所述过滤装置设置在新风风机与板式换热器第一进口之间，以对进入新风进风管内的新风进行过滤。

在板式换热器的新风通道和回风通发哦分别设置溶液喷淋装置和自来水喷淋装置，使得板式换热器中新风通道壁面均匀布有溶液，回风通道壁面均匀布有自来水。在换热器的新风通道内，溶液吸收新风中的显热以及潜热，实现对空气的降温减湿。与此同时，在换热器的回风通道内，回风和喷淋水直接接触，对于新风管路进行间接蒸发冷却。除湿后的稀溶液在经由热泵循环系统中冷凝器中进行热交换而被加热，使稀溶液表面水蒸气分压力增加到高于室外空气的状态，然后通入填料塔由室外空气排出多余水分使其再生。热泵循环系统中的蒸发器则用于冷却经由换热器除湿的新风，使新风的温度和湿度得到进一步降低。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用的新风除湿系统，新风和回风被完全隔离，在两个不同的风道，从而有效避免了传统热回收空气交叉污染。

2、室内回风进入板式换热器，在其中与自来水喷淋装置所喷出的水接触，水蒸发而吸收汽化潜热，从而为第一通道的新风通道内的溶液除湿过程提供冷量，提高了回风中冷量的回收效率。

3、本发明先通过溶液除湿，后通过蒸发器进一步除湿，并能能有效避免传统设备中冷热溶液直接换热能量抵消，提高除湿效率，降低除湿能耗。

附图说明

图1-本发明的原理图。

其中：1-新风进风口；2-回风出风口；3-新风出风口；4-回风进风口；5-板式换热器；6-过滤装置；7-集水槽；8-溶液集液槽；9-溶液喷淋装置；10-自来水喷淋装置；11-风机；12-蒸发器；13-冷凝器；14-压缩机；15-节流装置；16-溶液循环管道；17-溶液再生喷淋装置；18-填料塔；19-室外风入口；20-室外风出口；21-溶液循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1，间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，包括新风除湿系统、溶液循环再生系统和热泵循环系统，所述新风除湿系统包括新风单元、溶液除湿单元和回风单元，所述溶液除湿单元包括板式换热器5、自来水喷淋装置10和溶液喷淋装置9，板式换热器5内设有互不相通的第一通道和第二通道，所述第一通道具有位于板式换热器5相对侧面上的第一进口和第一出口且第一出口高于第一进口，所述第二通道具有位于板式换热器5相对侧面上的第二进口和第二出口且第二出口高于第二进口，第一出口和第二出口分别位于板式换热器5两个不同的侧面上；所述溶液喷淋装置9喷口与第一出口正对，便于喷淋出来的溶液均匀进入第一通道；所述自来水喷淋装置10喷口与第二出口正对，便于喷淋出来的自来水均匀进入第二通道。

所述新风单元包括新风进风管、新风出风管和蒸发器，所述新风进风管一端为新风进风口1，另一端与板式换热器5第一进口连接；新风出风管一端为新风出风口3，另一端与板式换热器5第一出口连接，蒸发器12位于新风出风管内，所述蒸发器12内含有液体制冷剂，便于对新风进一步除湿降温。

所述回风单元包括回风进风管和回风出风管，回风进风管一端为回风进风口4，另一端与板式换热器5第二进口连接；回风出风管一端为回风出风口2，另一端与板式换热器5第二出口连接。

所述蒸发器是利用蒸发器内的低温的制冷剂与新风进行热交换，汽化吸热，从而达到对新风进行降温除湿的效果。所述用于除湿的溶液为现有技术中常用的一些吸湿性好的溶液，比如溴化锂，氯化锂，氯化钙等溶液。

这样在除湿工况下，为新风降温除湿。室外新风通过新风进风口1进入板式换热器5，在其中与溶液喷淋装置9所喷出的浓溶液接触，由于被处理新风的水蒸汽分压力大于浓溶液的水蒸汽分压力，在压力差的作用下，使水分从空气传到溶液中，从而使得新风的湿度降低，溶液浓度变稀。之后新风通过蒸发器12，与蒸发器内的制冷器进行热交换，进行进一步的冷却除湿，之后通过新风出风口3送入室内。与此同时，室内回风通过回风进风口4进入板式换热器5，在其中与自来水喷淋装置10所喷出的水接触，水蒸发而吸收汽化潜热，从而为新风通道的溶液除湿过程提供冷量，而在板式换热器5中经过与自来水接触直接蒸发冷却的回风经由回风出风口2排出室外。

所述溶液循环再生系统包括溶液集液槽8、溶液循环泵21、冷凝器13、溶液再生喷淋装置17和填料塔18，溶液集液槽8设置在板式换热器5第一风口的下方，用于收集稀溶液；在溶液集液槽8和冷凝器13之间设有溶液循环管道16，所述溶液循环泵21设置在溶液循环管道16上；所述冷凝器13与溶液再生喷淋装置17连接，所述溶液再生喷淋装置17喷口正对填料塔18上方溶液进口；所述填料塔18下方溶液出口与新风除湿系统的溶液喷淋装置9连接。

所述填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底的室外风入口19送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质，然后从塔顶的室外风出口20排出。

由于溶液对新风进行除湿之后，溶液的浓度会降低，然后低浓度的稀溶液经过溶液集液槽8进行收集，并在溶液循环泵21的作用下，送入热泵的冷凝器13进行加热，溶液的温度升高后，通过溶液再生喷淋装置17均匀喷淋在填料塔18上，而与室外空气接触而降温。与此同时，由于高温溶液的水蒸气分压力比室外空气的水蒸气分压力要高，因此，在压力差的作用下，水分从高温溶液传到室外空气中，从而对溶液实现降温降湿的目的。之后，低温的浓溶液进入溶液喷淋装置9，进而完成溶液的循环再生过程。

所述热泵循环系统包括新风单元的蒸发器12、压缩机14、溶液循环再生系统的冷凝器13和节流装置15，所述蒸发器12与压缩机14连接，压缩机14与冷凝器13连接，冷凝器13与节流装置15连接，所述节流装置15与蒸发器14连接。

这样蒸发器12中的液体制冷剂在吸收新风的热量之后，汽化成低温低压的蒸汽，然后被压缩机14吸入，压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器13，在冷凝器13中向低温稀溶液放热，冷凝为高压液体，经节流装置15节流为低压低温的制冷剂，再次进入蒸发器12吸热汽化，达到循环制冷的目的，进而完成一个制冷循环。

所述蒸发器12上设有新风通道和制冷剂通道，相应的，蒸发器上有新风入口和新风出口，制冷剂入口和制冷剂出口；其中板式换热器第一出口出来的新风通过新风入口进入蒸发器，然后在蒸发器新风通道进一步降温除湿，然后从新风出口排出；制冷剂出口与压缩机连接，制冷剂经过热泵循环后从制冷剂入口回到蒸发器的制冷剂通道内，故制冷剂入口与节流装置连接。

溶液循环再生系统的稀溶液和热泵循环系统的制冷剂在冷凝器中进行热交换，制冷剂对低温稀溶液进行放热，冷凝为高压液体，而稀溶液吸热，温度升高，便于在后续进行再生。

在板式换热器5第二进口下方设有集水槽7，用于收集自来水喷淋装置喷淋进入板式换热器进行热交换的自来水，并在集水槽上连接有导水管，便于将集水槽内的水排出。板式换热器5内的溶液和自来水可直接依靠重力作用流入下方对应的溶液集液槽和集水槽中。这里的集水槽收集的自来水可以直接排出用于生活用水。

所述导水管的另一端与自来水喷淋装置连通，导水管与集水槽连接处设有过滤器，并在导水管上设有水泵。这样设置后自来水也可以回收利用，设置过滤器是为了除去自来水中的沙石和水垢，使用该装置一段时间后可以对集水槽进行清洗。

新风进风管内和回风出风管内均设有风机11，分别用于将新风吸入新风单元内和将回风排出回风单元外。

新风进风管内设有过滤装置6，所述过滤装置6设置在新风进风管内的风机11与板式换热器5第一进口之间，以对进入新风进风管内的新风进行过滤。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，其特征在于，包括新风除湿系统、溶液循环再生系统和热泵循环系统，所述新风除湿系统包括新风单元、溶液除湿单元和回风单元，所述溶液除湿单元包括板式换热器、自来水喷淋装置和溶液喷淋装置，板式换热器内设有互不相通的第一通道和第二通道，所述第一通道具有位于板式换热器相对侧面上的第一进口和第一出口且第一出口高于第一进口，所述第二通道具有位于板式换热器相对侧面上的第二进口和第二出口且第二出口高于第二进口，第一出口和第二出口分别位于板式换热器两个不同的侧面上；所述溶液喷淋装置喷口与第一出口正对，便于喷淋出来的溶液均匀进入第一通道；所述自来水喷淋装置喷口与第二出口正对，便于喷淋出来的自来水均匀进入第二通道；

所述新风单元包括新风进风管、新风出风管和蒸发器，所述新风进风管一端为新风进风口，另一端与板式换热器第一进口连接；新风出风管一端为新风出风口，另一端与板式换热器第一出口连接，所述蒸发器位于新风出风管内，便于对新风进一步除湿降温；

所述回风单元包括回风进风管和回风出风管，回风进风管一端为回风进风口，另一端与板式换热器第二进口连接；回风出风管一端为回风出风口，另一端与板式换热器第二出口连接；

所述溶液循环再生系统包括溶液集液槽、溶液循环泵、冷凝器、溶液再生喷淋装置和填料塔，溶液集液槽设置在板式换热器第一进口的下方，用于收集稀溶液；在溶液集液槽和冷凝器之间设有溶液循环管道，所述溶液循环泵设置在溶液循环管道上；所述冷凝器与溶液再生喷淋装置连接，所述溶液再生喷淋装置喷口正对填料塔上方溶液进口；所述填料塔下方溶液出口与新风除湿系统的溶液喷淋装置连接；

所述热泵循环系统包括新风单元的蒸发器、压缩机、溶液循环再生系统的冷凝器和节流装置，所述蒸发器与压缩机连接，压缩机与冷凝器连接，冷凝器与节流装置连接，所述节流装置与蒸发器连接。

2.根据权利要求1所述的间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，其特征在于，在板式换热器第二进口下方设有集水槽，用于收集自来水喷淋装置喷淋进入板式换热器进行热交换的自来水，并在集水槽上连接有导水管，便于将集水槽内的水排出。

3.根据权利要求2所述的间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，其特征在于，导水管的另一端与自来水喷淋装置连通，导水管与集水槽连接处设有过滤器，并在导水管上设有水泵。

4.根据权利要求1所述的间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，其特征在于，新风进风管内设有新风风机，用于将新风吸入新风单元内；回风出风管内设有回风风机，用于将回风排出回风单元外。

5.根据权利要求4所述的间接蒸发内冷型热泵式溶液新风除湿装置，其特征在于，新风进风管内设有过滤装置，所述过滤装置设置在新风风机与板式换热器第一进口之间，以对进入新风进风管内的新风进行过滤。