CN112984632B - 一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，涉及空调系统除湿领域。包括第一除湿换热器、第二除湿换热器、主回路循环泵、次回路循环泵、主回路第一三通阀、主回路第二三通阀、次回路第一三通阀、次回路第二三通阀、次回路第三三通阀、次回路第四三通阀。主回路用于给除湿换热器通入冷源；次回路用于第一和第二除湿换热器之间的热量交换。本发明降低了除湿换热器在除湿和再生模式切换过程中的能量损失，提高了除湿换热器实际运行的能效。

Description

一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置
技术领域
本发明涉及空调除湿领域，尤其涉及一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置。
背景技术
常规制冷空调系统对于热湿负荷同步处理，热负荷只需满足蒸发温度低于室内环境温度即可，而湿负荷的处理需降低蒸发温度至露点以下，显然由于冷凝除湿的低温需求使得热湿耦合处理方式大大降低空调系统的蒸发温度，进而提升了维持室内温湿度舒适水平的所需能耗。
近年来，结合固体除湿、溶液除湿等除湿技术使得热湿解耦处理方式成为可能，除湿温度需求的提高无疑降低了湿负荷带来的能耗提升，热湿气候地区采用热湿解耦技术带来的节能效应更为显著。除湿换热器作为固体除湿的一种先进技术，与同为固体除湿的除湿转轮相比，除湿换热器对再生热源的品味要求较低，且除湿过程产生的吸附热可通过内部冷源即时排走，除湿量有了明显提高。此外，相比气--气换热器，气--液换热器由于热容更高、整体传热系数更大，从而及时带走更多的吸附热，也使得单位体积换热器的除湿量得以提升，进而在满足相同湿负荷需求的条件下降低了除湿模块的体积，为该技术的实际应用推广提供了便捷性。
除湿换热器的实际系统由两个同规格的换热器及水泵、阀门等组成，同一时间两个换热器分别处于除湿模式和再生模式，待除湿过程吸附平衡后再切换至另一模式，以满足持续稳定的湿负荷处理需求。但是，由于除湿模式与再生模式的温差一般大于30℃，这就使得在除湿换热器进行模式切换的初始阶段，需将由除湿模式转换为再生模式的换热器加热至再生温度进行再生，同理，再生模式转换为除湿模式的换热器需冷却至除湿温度后方可除湿。模式切换过程由于上一模式的残余热容不仅造成能量损失，更为持续运行带来了不稳定性因素。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种节能、高效、稳定的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是减小过程热容，降低残余热容造成的能量损耗，缩短模式切换后运行至稳定状态的所需时长，提升除湿换热器的性能和稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，包括第一除湿换热器、第二除湿换热器、主回路循环泵、次回路循环泵、主回路第一三通阀、主回路第二三通阀、次回路第一三通阀、次回路第二三通阀、次回路第三三通阀、次回路第四三通阀；
所述第一除湿换热器的第一端口连接所述次回路第二三通阀的第三端口，所述第一除湿换热器的第二端口连接所述次回路第三三通阀的第三端口；
所述第二除湿换热器的第一端口连接所述次回路第一三通阀的第二端口，所述第二除湿换热器的第二端口连接所述次回路第四三通阀的第二端口；
所述主回路循环泵的进口连接冷源进口，所述主回路循环泵的出口连接所述主回路第二三通阀的第三端口；
所述次回路循环泵的进口连接所述次回路第三三通阀的第一端口，所述次回路循环泵的出口连接所述次回路第四三通阀的第一端口；
所述主回路第一三通阀的第一端口连接所述次回路第一三通阀的第三端口，所述主回路第一三通阀的第二端口连接冷源出口，所述主回路第一三通阀的第三端口连接所述次回路第二三通阀的第二端口；
所述主回路第二三通阀的第一端口连接所述次回路第三三通阀的第二端口，所述主回路第二三通阀的第二端口连接所述次回路第四三通阀的第三端口；
所述次回路第一三通阀的第一端口连接所述次回路第二三通阀的第一端口。
进一步地，所述第一除湿换热器和所述第二除湿换热器为外表面涂敷吸附材料的翅片换热器，所述翅片换热器的管内为冷源，所述翅片换热器的外表面传热介质为空气。
进一步地，所述冷源为水。
进一步地，所述冷源为氟利昂或温度低于环境温度的其他液态传热介质中的一种。
进一步地，所述主回路循环泵和所述次回路循环泵可根据不同模式进行启停控制。
进一步地，所述主回路第一三通阀、所述主回路第二三通阀、所述次回路第一三通阀、所述次回路第二三通阀、所述次回路第三三通阀、所述次回路第四三通阀可根据不同模式切换阀内端口通断状态。
进一步地，所述第一除湿换热器和所述第二除湿换热器的循环包括三种运行模式，分别为预混模式、第一除湿换热器除湿模式和第二除湿换热器除湿模式。
进一步地，所述预混模式中，所述主回路循环泵处于关闭状态，所述次回路循环泵处于开启状态，所述次回路第一三通阀的第一端口和所述次回路第一三通阀的第二端口连通，所述次回路第二三通阀的第一端口和所述次回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第三三通阀的第一端口和所述次回路第三三通阀第三端口连通，所述次回路第四三通阀的第一端口和所述次回路第四三通阀的第二端口连通。
进一步地，所述第一除湿换热器除湿模式中，所述主回路循环泵处于开启状态，所述次回路循环泵处于关闭状态，所述主回路第一三通阀的第二端口和所述主回路第一三通阀的第三端口连通，所述主回路第二三通阀的第一端口和所述主回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第二三通阀的第二端口和所述次回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第三三通阀的第二端口和所述次回路第三三通阀的第三端口连通。
进一步地，所述第二除湿换热器除湿模式中，所述主回路循环泵处于开启状态，所述次回路循环泵处于关闭状态，所述主回路第一三通阀的第一端口和所述主回路第一三通阀的第二端口连通，所述主回路第二三通阀的第二端口和所述主回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第一三通阀的第二端口和所述次回路第一三通阀的第三端口连通，所述次回路第四三通阀的第二端口和所述次回路第四三通阀的第三端口连通。
本发明具有如下有益技术效果：
本发明提供的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，通过增设次回路循环泵与次回路三通阀的方式，使除湿换热器在除湿模式和再生模式切换中增添预混模式，以抵消模式切换过程中的部分残余热容，降低残余热容造成的能量损耗，同时可缩短模式切换后运行至稳定状态的所需时长，以满足用户侧持续稳定的除湿需求。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的除湿换热器循环的预混模式的结构示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的第一除湿换热器的除湿模式的结构示意图；
图3是本发明的一个较佳实施例的第二除湿换热器的除湿模式的结构示意图。
其中，1-第一除湿换热器，2-第二除湿换热器，3-主回路第一三通阀，4-次回路第一三通阀，5-次回路第二三通阀，6-次回路第三三通阀，7-次回路循环泵，8-次回路第四三通阀，9-主回路第二三通阀，10-主回路循环泵。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，本发明的一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，包括第一除湿换热器1，第二除湿换热器2，主回路第一三通阀3，次回路第一三通阀4，次回路第二三通阀5，次回路第三三通阀6，次回路循环泵7，次回路第四三通阀8，主回路第二三通阀9，主回路循环泵10。
第一除湿换热器1的第一端口连接次回路第二三通阀5的第三端口，第一除湿换热器1的第二端口连接次回路第三三通阀6的第三端口；
第二除湿换热器2的第一端口连接次回路第一三通阀4的第二端口，第二除湿换热器2的第二端口连接次回路第四三通阀8的第二端口；
主回路循环泵10的进口连接冷源进口，主回路循环泵10的出口连接主回路第二三通阀9的第三端口；
次回路循环泵7的进口连接次回路第三三通阀6的第一端口，次回路循环泵7的出口连接次回路第四三通阀8的第一端口；
主回路第一三通阀3的第一端口连接次回路第一三通阀4的第三端口，主回路第一三通阀3的第二端口连接冷源出口，主回路第一三通阀3的第三端口连接次回路第二三通阀5的第二端口；
主回路第二三通阀9的第一端口连接次回路第三三通阀6的第二端口，主回路第二三通阀9的第二端口连接次回路第四三通阀8的第三端口；
次回路第一三通阀4的第一端口连接次回路第二三通阀4的第一端口。
本发明的一个较佳实施例中，第一除湿换热器1和第二除湿换热器2为外表面涂敷吸附材料的翅片换热器，翅片换热器的管内为冷源，翅片换热器的外表面传热介质为空气。
本发明的一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，第一除湿换热器1和第二除湿换热器2管内冷源为水、氟利昂或温度低于环境温度的液态传热介质中的一种。
本发明的一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，主回路循环泵10和次回路循环泵7可根据不同模式进行启停控制。主回路第一三通阀3、主回路第二三通阀9、次回路第一三通阀4、次回路第二三通阀5、次回路第三三通阀6、次回路第四三通阀8可根据不同模式切换阀内端口通断状态。
本发明的一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，第一除湿换热器和第二除湿换热器的循环包括三种运行模式，分别为预混模式、第一除湿换热器除湿模式和第二除湿换热器除湿模式。
如图1所示，在本实施例的预混模式中，主回路循环泵10处于关闭状态，次回路循环泵7处于开启状态，次回路第一三通阀4的第一端口和次回路第一三通阀4的第二端口连通，次回路第二三通阀5的第一端口和次回路第二三通阀5的第三端口连通，次回路第三三通阀6的第一端口和次回路第三三通阀6的第三端口连通，次回路第四三通阀8的第一端口和次回路第四三通阀8的第二端口连通。在次回路循环泵7的作用下，管内流体先后流经第二除湿换热器2和第一除湿换热器1，运行至两个换热器等温或接近等温，以抵消两个除湿换热器在上一轮循环中分处除湿和再生状态的温差。
如图2所示，在本实施例的第一除湿换热器除湿模式中，主回路循环泵10处于开启状态，次回路循环泵7处于关闭状态，主回路第一三通阀3的第二端口和主回路第一三通阀3的第三端口连通，主回路第二三通阀9的第一端口和主回路第二三通阀9的第三端口连通，次回路第二三通阀5的第二端口和次回路第二三通阀5的第三端口连通，次回路第三三通阀6的第二端口和次回路第三三通阀6的第三端口连通。冷源在主回路循环泵10的作用下流入第一除湿换热器循环，经次回路第三三通阀6进入第一除湿换热器1，再由次回路第二三通阀5送至主回路第一三通阀3后流出循环；该模式下第一除湿换热器1管外送入回风(或新风)进行除湿后送入用户侧，第二除湿换热器2管外送入热风(或新风)进行再生后废气排至室外。
如图3所示，在本实施例的除湿换热器循环的第二除湿换热器除湿模式中，主回路循环泵10处于开启状态，次回路循环泵7处于关闭状态，主回路第一三通阀3的第一端口和主回路第一三通阀3的第二端口连通，主回路第二三通阀9的第二端口和主回路第二三通阀9的第三端口连通，次回路第一三通阀4的第二端口和次回路第一三通阀4的第三端口连通，次回路第四三通阀8的第二端口和次回路第四三通阀8的第三端口连通；冷源在主回路循环泵10的作用下流入第二除湿换热器循环，经次回路第四三通阀8进入第二除湿换热器2，再由次回路第一三通阀4送至主回路第一三通阀3后流出循环。该模式下第二除湿换热器2管外送入回风(或新风)进行除湿后送入用户侧，第一除湿换热器1管外送入热风(或新风)进行再生后废气排至室外。
本发明的一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，有效减少了除湿换热器循环在除湿和再生切换过程中的能量损失，提高了除湿换热器实际运行过程中的性能与除湿稳定性，推动了热湿解耦技术的实际应用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，包括第一除湿换热器、第二除湿换热器、主回路循环泵、次回路循环泵、主回路第一三通阀、主回路第二三通阀、次回路第一三通阀、次回路第二三通阀、次回路第三三通阀、次回路第四三通阀；
所述第一除湿换热器的第一端口连接所述次回路第二三通阀的第三端口，所述第一除湿换热器的第二端口连接所述次回路第三三通阀的第三端口；
所述第二除湿换热器的第一端口连接所述次回路第一三通阀的第二端口，所述第二除湿换热器的第二端口连接所述次回路第四三通阀的第二端口；
所述主回路循环泵的进口连接冷源进口，所述主回路循环泵的出口连接所述主回路第二三通阀的第三端口；
所述次回路循环泵的进口连接所述次回路第三三通阀的第一端口，所述次回路循环泵的出口连接所述次回路第四三通阀的第一端口；
所述主回路第一三通阀的第一端口连接所述次回路第一三通阀的第三端口，所述主回路第一三通阀的第二端口连接冷源出口，所述主回路第一三通阀的第三端口连接所述次回路第二三通阀的第二端口；
所述主回路第二三通阀的第一端口连接所述次回路第三三通阀的第二端口，所述主回路第二三通阀的第二端口连接所述次回路第四三通阀的第三端口；
所述次回路第一三通阀的第一端口连接所述次回路第二三通阀的第一端口。
2.如权利要求1所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述第一除湿换热器和所述第二除湿换热器为外表面涂敷吸附材料的翅片换热器，所述翅片换热器的管内为冷源，所述翅片换热器的外表面传热介质为空气。
3.如权利要求2所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述冷源为水。
4.如权利要求2所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述冷源为氟利昂或温度低于环境温度的其他液态传热介质中的一种。
5.如权利要求1所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述主回路循环泵和所述次回路循环泵可根据不同模式进行启停控制。
6.如权利要求1所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述主回路第一三通阀、所述主回路第二三通阀、所述次回路第一三通阀、所述次回路第二三通阀、所述次回路第三三通阀、所述次回路第四三通阀可根据不同模式切换阀内端口通断状态。
7.如权利要求1所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述第一除湿换热器和所述第二除湿换热器的循环包括三种运行模式，分别为预混模式、第一除湿换热器除湿模式和第二除湿换热器除湿模式。
8.如权利要求7所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述第一除湿换热器和所述第二除湿换热器在除湿模式和再生模式切换中增添所述预混模式，以抵消模式切换过程中的部分残余热容，降低残余热容造成的能量损耗，同时缩短模式切换后运行至稳定状态的所需时长；在所述预混模式中，所述主回路循环泵处于关闭状态，所述次回路循环泵处于开启状态，所述次回路第一三通阀的第一端口和所述次回路第一三通阀的第二端口连通，所述次回路第二三通阀的第一端口和所述次回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第三三通阀的第一端口和所述次回路第三三通阀第三端口连通，所述次回路第四三通阀的第一端口和所述次回路第四三通阀的第二端口连通。
9.如权利 要求7所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述第一除湿换热器由再生模式切换至除湿模式时先运行所述预混模式；在所述第一除湿换热器除湿模式中，所述主回路循环泵处于开启状态，所述次回路循环泵处于关闭状态，所述主回路第一三通阀的第二端口和所述主回路第一三通阀的第三端口连通，所述主回路第二三通阀的第一端口和所述主回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第二三通阀的第二端口和所述次回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第三三通阀的第二端口和所述次回路第三三通阀的第三端口连通。
10.如权利 要求7所述的提升除湿换热器性能的减小过程热容装置，其特征在于，所述第二除湿换热器由再生模式切换至除湿模式时先运行所述预混模式；在所述第二除湿换热器除湿模式中，所述主回路循环泵处于开启状态，所述次回路循环泵处于关闭状态，所述主回路第一三通阀的第一端口和所述主回路第一三通阀的第二端口连通，所述主回路第二三通阀的第二端口和所述主回路第二三通阀的第三端口连通，所述次回路第一三通阀的第二端口和所述次回路第一三通阀的第三端口连通，所述次回路第四三通阀的第二端口和所述次回路第四三通阀的第三端口连通。
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