CN114353203A - 热泵型溶液除湿空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热泵型溶液除湿空调机组，属于空调机组技术领域；包括机组壳体，所述壳体内部分别设置有多级间接蒸发段、溶液除湿段、直接蒸发段、回风送风段、新风送风段和制冷系统；所述多级间接蒸发段所在处的壳体侧壁上设置有回风进风口与新风进风口，内部设置有多级间接蒸发芯体第一喷淋排、过滤器和水路电磁阀；所述溶液除湿段所在处设置有除湿芯体、溶液喷淋排、溶液池、溶液喷淋泵；所述直接蒸发段所在处设置有第二喷淋排、直接蒸发芯体、水池、喷淋泵、钛管换热器；所述钛管换热器分别通过管路与溶液喷淋泵、溶液喷淋排、喷淋泵以及第二喷淋排相连接；解决现有间接蒸发空调系统、溶液除湿等技术存在的不足之处。

Description

热泵型溶液除湿空调机组

技术领域

本发明属于空调机组技术领域，具体涉及热泵型溶液除湿空调机组。

背景技术

我国幅员辽阔，不同的区域气候差异很大，相对于沿海夏季炎热潮湿的气候，西北夏季炎热干燥区域，夏季可以充分利用多级间接蒸发技术，提供冷风，而沿海夏季炎热潮湿的气候条件下，多级间接蒸发技术毫无用途。

直接利用空气源热泵进行供暖的项目中，若空气相对湿度较大，受到室外气象条件影响，空气源热泵会因为结霜及融霜问题，导致供暖水温不稳定，机组制热效率下降。

在各种精密加工业、数据中心、配电机房等场所，需要对工厂厂房或机房进行除湿。在这些场合使用溶液除湿时，因为溶液除湿过程中，因为溶液吸湿过程中放出热量，往往需要配套有制冷及溶液再生的设施，运行模式单一，能耗巨大，运行维护成本高。

随着经济建设的发展，特别是在国家提出碳达峰和碳中和的背景下，需要充分利用室内回风的冷量或热量，通过溶液除湿结合间接蒸发，再与制冷系统相结合直接制取冷风或热风，适用于大空间全空气处理系统，节省能源。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出热泵型溶液除湿空调机组；解决现有间接蒸发空调系统、溶液除湿等技术存在的不足之处的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

热泵型溶液除湿空调机组，包括机组壳体，所述壳体内部分别设置有多级间接蒸发段、溶液除湿段、直接蒸发段、回风送风段、新风送风段和制冷系统；所述多级间接蒸发段所在处的壳体侧壁上设置有回风进风口与新风进风口，内部设置有多级间接蒸发芯体第一喷淋排、过滤器和水路电磁阀；所述溶液除湿段所在处设置有除湿芯体、溶液喷淋排、溶液池、溶液喷淋泵；所述直接蒸发段所在处设置有第二喷淋排、直接蒸发芯体、水池、喷淋泵、钛管换热器；所述钛管换热器分别通过管路与溶液喷淋泵、溶液喷淋排、喷淋泵以及第二喷淋排相连接。

进一步的，所述回风送风段所在处的壳体侧壁上设置有回风出风口，内部设置有回风送风机；所述新风送风段所在处的壳体侧壁上设置有新风出风口，内部设置有新风送风机。

进一步的，所述过滤器设置于壳体内部的新风进风口以及回风进风口处，所述多级间接蒸发芯体设置于过滤器远离新风进风口以及回风进风口的一侧，所述第一喷淋排设置于多级间接蒸发芯体的上方，用于向多级间接蒸发芯体进行喷淋；第一喷淋排通过管路将外侧的自来水输入进来，并且在管路上设置有水路电磁阀。

进一步的，所述溶液池设置与除湿芯体的下方；所述溶液喷淋排设置于除湿芯体的上方；所述溶液喷淋泵设置于溶液池中。

进一步的，所述第二喷淋排设置于直接蒸发芯体的上方，所述水池设置于直接蒸发芯体的下方，所述喷淋泵设置于水池内。

进一步的，所述制冷系统包括压缩机、四通换向阀、翅片蒸发器、翅片冷凝器、第一干燥过滤器、膨胀阀、第二干燥过滤器、第一制冷电磁阀、第二制冷电磁阀和浸入式换热器。

进一步的，所述翅片蒸发器设置于新风送风段所在处，并且设置于新风送风机远离新风出风口的一侧；所述翅片冷凝器设置于回风送风段所在处，并且设置于回风送风机远离回风出风口的一侧。

进一步的，所述翅片冷凝器的进口与翅片蒸发器的出口之间通过管路相连接，并且在管路上依次设置有所述第一干燥过滤器、膨胀阀、第二干燥过滤器。

进一步的，所述浸入式换热器设置于水池中，设置有两个接口，其中一个接口通过第一管路与翅片冷凝器和翅片蒸发器之间的管路相连接，另一个接口通过第二管路与翅片冷凝器和四通换向阀之间的管路相连接。

更进一步的，第二管路上设置有所述第二制冷电磁阀，第一制冷电磁阀位于第二管路与翅片冷凝器之间。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

与现有多级间接蒸发技术及溶液除湿的空调系统相比，本发明的热泵型溶液除湿空调机组，利用多级间接蒸发，将回风中的冷量充分回收后，给新风进行降温，再进入溶液除湿降湿，最后通过制冷系统的蒸发器实现最终降温后输送至室内。回风中的冷量经过多次梯度回收，先经过多级间接蒸发，给新风降温后，再通过直接蒸发进一步制取冷水后进入制冷系统的冷凝器，给冷凝器降温。冬季工况下，多级间接蒸发用作新回风的换热器实现回风余热的梯度回收。本系统可以在冬季供暖，夏季制冷，拓展了溶液除湿机组的应用区域，可以用于冷量或热量的梯级回收再利用，节能显著，具有很强的实用性。

以上方式与传统的电制冷空调机组，可以充分利用回收利用回风的冷量或热量，大幅度降低了系统运行能耗，节能减排，经济环保，具有很强的实用性，能产生较好的经济效益和社会效应。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明整体的结构示意图；

其中，1为新风进风口、2为回风进风口、3为过滤器、4为壳体、6为钛管换热器、7为喷淋泵、9为第二喷淋排、10为直接蒸发芯体、11为翅片冷凝器、12为回风送风机、13为回风出风口、14为第二制冷电磁阀、15为第一制冷电磁阀、16为溶液喷淋排、17为浸入式换热器、18为翅片式蒸发器、19为新风送风机、20为新风出风口、21为四通换向阀、22为压缩机、23为第二干燥过滤器、24为膨胀阀、25为第一干燥过滤器、26为溶液池、27为除湿芯体、28为溶液喷淋泵、29为水路电磁阀、30为多级间接蒸发芯体、31为第一喷淋排31。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1所示，本发明提供了热泵型溶液除湿空调机组，包括机组壳体4，所述壳体4外壁上设置有新风进风口1、新风出风口20以及回风进风口2、回风出风口13，所述壳体4的内部设置有多级间接蒸发段、溶液除湿段、直接蒸发段、回风送风段、新风送风段和制冷系统。

所述多级间接蒸发段、溶液除湿段、制冷系统和新风送风段依次排列设置于所述壳体4内部，所述直接蒸发段和回风送风段排列设置于壳体4的内部。

所述新风进风口1以及回风进风口2设置于多级间接蒸发段所在处的壳体4侧壁上，回风进风口2设置于新风进风口1的上侧。回风出风口13设置于回风送风段所在处的壳体4侧壁上，新风出风口20设置于回风送风段所在处的壳体4侧壁上。

所述回风送风段包括回风送风机12以及回风出风口13，所述回风送风机12设置于壳体4内部的回风出风口13处，通过回风送风机12将回风从回风出风口13处输出。

所述新风送风段包括新风送风机19以及新风出风口20，所述新风送风机19设置于壳体4内部的新风出风口20处，通过新风送风机19将新风从新风出风口20处输出。

所述多级间接蒸发段，包括多级间接蒸发芯体30、第一喷淋排31、过滤器3和水路电磁阀29。所述过滤器3设置于壳体4内部的新风进风口1以及回风进风口2处，进入壳体4内部的新风以及回风首先经过过滤器3的过滤。所述多级间接蒸发芯体30设置于过滤器3远离新风进风口1以及回风进风口2的一侧，所述第一喷淋排31设置于多级间接蒸发芯体30的上方，用于向多级间接蒸发芯体30进行喷淋。第一喷淋排31通过管路将外侧的自来水输入进来，并且在管路上设置有水路电磁阀29，用于控制管路中自来水是否流通。

所述溶液除湿段包括有除湿芯体27、溶液喷淋排16、溶液池26、溶液喷淋泵28。所述溶液池26设置与除湿芯体27的下方；所述溶液喷淋排16设置于除湿芯体27的上方；所述溶液喷淋泵28设置于溶液池26中。溶液喷淋排16将溶液喷淋至除湿芯体27上，并最终回流至溶液池26中。

所述直接蒸发段包括第二喷淋排9、直接蒸发芯体10、水池、喷淋泵7、钛管换热器6。所述第二喷淋排9设置于直接蒸发芯体10的上方，所述水池设置于直接蒸发芯体10的下方，所述喷淋泵7设置于水池内。所述钛管换热器6分别通过管路与溶液喷淋泵28、溶液喷淋排16、喷淋泵7以及第二喷淋排9相连接。

所述制冷系统包括压缩机22、四通换向阀21、翅片蒸发器、翅片冷凝器11、第一干燥过滤器25、膨胀阀24、第二干燥过滤器23、第一制冷电磁阀15、第二制冷电磁阀14和浸入式换热器17。

所述翅片蒸发器设置于新风送风段所在处的壳体4内部，并且设置于新风送风机19远离新风出风口20的一侧；所述翅片冷凝器11设置于回风送风段所在处的壳体4内，并且设置于回风送风机12远离回风出风口13的一侧。

所述压缩机22的出口处通过管路与所述四通换向阀21的一个接口相连接，四通换向阀21的另一个接口与压缩机22的进口相连接。所述四通换向阀21另外两个接口分别通过管路与翅片蒸发器的进口以及翅片冷凝器11的出口相连接，四通换向阀21与翅片冷凝器11之间的管路上设置有所述第一制冷电磁阀15。

所述翅片冷凝器11的进口与翅片蒸发器的出口之间通过管路相连接，并且在管路上依次设置有所述第一干燥过滤器25、膨胀阀24、第二干燥过滤器23。

所述浸入式换热器17设置于水池中，用于与水池中的水进行换热。所述浸入式换热器17设置有两个接口，其中一个接口通过第一管路与翅片冷凝器11和翅片蒸发器之间的管路相连接，另一个接口通过第二管路与翅片冷凝器11和四通换向阀21之间的管路相连接。第二管路上设置有所述第二制冷电磁阀14，第一制冷电磁阀15位于第二管路与翅片冷凝器11之间。

制冷系统的上述设备相连接，构成一个独立的压缩机22制冷循环。

本发明的工作原理为：

夏季制冷工况：

室外的新风经过新风进风口1进入多级间接蒸发段的过滤器3后，再进入多级间接蒸发芯体30，同时回风经过回风进风口2也进入多级间接蒸发芯体30作为工作气流，水路电磁阀29定时通电打开，自来水经第一喷淋排3131淋入多级间接蒸发芯体30进行蒸发，工作气流降温后将新风降温至接近工作气流（室内回风）的露点温度。工作气流（回风）再进入直接蒸发段，在直接蒸发段里，来自水池的冷水在喷淋泵7的作用下，进入钛管换热器6， 在钛管换热器6内冷却来自溶液除湿段的溶液后，经过喷淋管路8进入第二喷淋排9喷淋至直接蒸发芯体10上，直接蒸发，水温降低后再次进入水池。工作气流（回风）再次升温后进入翅片冷凝器11，如制冷系统开启制冷工况时，翅片冷凝器11中的高温高压的制冷剂气体将工作气流再次加热后，经过回风送风机12作用下从回风出风口13排出。

室外新风经过多级间接蒸发芯体30降温后，进入溶液除湿段，与来自溶液喷淋排16喷淋至除湿芯体27上的溶液进行热湿交质，新风中湿度降低，成为低湿凉爽的新风再次进入送风段。溶液吸湿升温后，进行溶液池26，在溶液泵28的作用下，进入钛管换热器6降温后再次经溶液喷淋排16喷淋至除湿芯体27，如此循环。在送风段中，如送风温度低于设定值，则不开启制冷系统，如送风温度高于设定值，则开启制冷系统，在翅片式蒸发器18中，新风再次降温至设定温度后，在新风送风机19的作用下，经过新风出风口20送至室内。

冬季供暖工况：

室外的新风经过新风进风口1进入多级间接蒸发段的过滤器3后，再进入多级间接蒸发芯体30，同时回风经过回风进风口2也进入多级间接蒸发芯体30作为工作气流，在多级间接蒸发芯体30加热新风。工作气流回风再进入直接蒸发段，在直接蒸发段里，来自水池的冷水在喷淋泵7的作用下，进入钛管换热器6再过喷淋管路8进入第二喷淋排9喷淋至直接蒸发芯体10上，与工作气流（回风）进行热湿交换，自身温度升高后进入水池，在水池中与浸入式换热器17进行热交换，水经过降温后再次去喷淋。工作气流（回风）再次降温后进入翅片冷凝器11，如制冷系统开启制热工况时，翅片冷凝器11中的低温低压的制冷剂液体从工作气流吸热气化，从回风中再次取热。再次降温后的回风经过回风送风机12作用下从回风出风口13排出。

室外新风经过多级间接蒸发芯体30升温后，经过溶液除湿段进入送风段，此时溶液除湿段不工作。在送风段中，如送风温度低于设定值，则开启制冷系统供热，在翅片式蒸发器18中高温高压的制冷剂气体将新风再次升温至设定温度后，在新风送风机19的作用下，经过新风出风口20送至室内。

所述的制冷系统，包括有压缩机22、四通换向阀21、翅片蒸发器18、翅片冷凝器11、第一干燥过滤器25、膨胀阀24、第二干燥过滤器23、第一制冷电磁阀15、第二制冷电磁阀14和浸入式换热器17等组成一个独立的压缩机制冷循环。在制冷工况下，四通换向阀21不通电，第一制冷电磁阀14断是关闭，第二制冷电磁阀15通电打开，制冷剂经过四通阀进入翅片冷凝器11，高温高压的制冷剂气体在此降温冷凝成制冷剂液体，经过第一干燥过滤器25进入膨胀阀节流降压成制冷剂气液混合态进入翅片蒸发器18，低温低压的制冷剂液气吸收新风的热量后气体为制冷剂气体，经过四通阀21进入压缩机22。

在制热工况下，四通阀21通电，第一制冷电磁阀14通电打开，第二制冷电磁阀15断电关闭。制冷剂经过四通阀21进入翅片式蒸发器18，高温高压的制冷剂气体在此降温冷凝成制冷剂液体，经过第二干燥过滤器23进入膨胀阀节流降压成制冷剂气液混合态进入浸入式换热器17，在浸入式换热器17中吸收水池内的水的热量后气化为制冷剂气体，经过四通阀21进入压缩机22。

本发明的热泵型溶液除湿空调机组，利用多级间接蒸发，将回风中的冷量充分回收后，给新风进行降温，再进入溶液除湿降湿，最后通过制冷系统的蒸发器实现最终降温后输送至室内。回风中的冷量经过多次梯度回收，先经过多级间接蒸发，给新风降温后，再通过直接蒸发进一步制取冷水后进入制冷系统的冷凝器，给冷凝器降温。冬季工况下，多级间接蒸发用作新回风的换热器实现回风余热的梯度回收。本系统可以在冬季供暖，夏季制冷，拓展了溶液除湿机组的应用区域，可以用于冷量或热量的梯级回收再利用，节能显著，具有很强的实用性。

以上方式与传统的电制冷空调机组，可以充分利用回收利用回风的冷量或热量，大幅度降低了系统运行能耗，节能减排，经济环保，具有很强的实用性，能产生较好的经济效益和社会效应。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：包括机组壳体（4），所述壳体（4）内部分别设置有多级间接蒸发段、溶液除湿段、直接蒸发段、回风送风段、新风送风段和制冷系统；所述多级间接蒸发段所在处的壳体（4）侧壁上设置有回风进风口（2）与新风进风口（1），内部设置有多级间接蒸发芯体（30）、第一喷淋排（31）、过滤器（3）和水路电磁阀（29）；所述溶液除湿段所在处设置有除湿芯体（27）、溶液喷淋排（16）、溶液池（26）、溶液喷淋泵（28）；所述直接蒸发段所在处设置有第二喷淋排（9）、直接蒸发芯体（10）、水池、喷淋泵（7）、钛管换热器（6）；所述钛管换热器（6）分别通过管路与溶液喷淋泵（28）、溶液喷淋排（16）、喷淋泵（7）以及第二喷淋排（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述回风送风段所在处的壳体（4）侧壁上设置有回风出风口（13），内部设置有回风送风机（12）；所述新风送风段所在处的壳体（4）侧壁上设置有新风出风口（20），内部设置有新风送风机（19）。

3.根据权利要求1所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述过滤器（3）设置于壳体（4）内部的新风进风口（1）以及回风进风口（2）处，所述多级间接蒸发芯体（30）设置于过滤器（3）远离新风进风口（1）以及回风进风口（2）的一侧，所述第一喷淋排（31）设置于多级间接蒸发芯体（30）的上方，用于向多级间接蒸发芯体（30）进行喷淋；第一喷淋排（31）通过管路将外侧的自来水输入进来，并且在管路上设置有水路电磁阀（29）。

4.根据权利要求1所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述溶液池（26）设置与除湿芯体（27）的下方；所述溶液喷淋排（16）设置于除湿芯体（27）的上方；所述溶液喷淋泵（28）设置于溶液池（26）中。

5.根据权利要求1所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述第二喷淋排（9）设置于直接蒸发芯体（10）的上方，所述水池设置于直接蒸发芯体（10）的下方，所述喷淋泵（7）设置于水池内。

6.根据权利要求1所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述制冷系统包括压缩机（22）、四通换向阀（21）、翅片蒸发器、翅片冷凝器（11）、第一干燥过滤器（25）、膨胀阀（24）、第二干燥过滤器（23）、第一制冷电磁阀（15）、第二制冷电磁阀（14）和浸入式换热器（17）。

7.根据权利要求6所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述翅片蒸发器设置于新风送风段所在处，并且设置于新风送风机（19）远离新风出风口（20）的一侧；所述翅片冷凝器（11）设置于回风送风段所在处，并且设置于回风送风机（12）远离回风出风口（13）的一侧。

8.根据权利要求7所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述翅片冷凝器（11）的进口与翅片蒸发器的出口之间通过管路相连接，并且在管路上依次设置有所述第一干燥过滤器（25）、膨胀阀（24）、第二干燥过滤器（23）。

9.根据权利要求8所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：所述浸入式换热器（17）设置于水池中，设置有两个接口，其中一个接口通过第一管路与翅片冷凝器（11）和翅片蒸发器之间的管路相连接，另一个接口通过第二管路与翅片冷凝器（11）和四通换向阀（21）之间的管路相连接。

10.根据权利要求9所述的热泵型溶液除湿空调机组，其特征在于：第二管路上设置有所述第二制冷电磁阀（14），第一制冷电磁阀（15）位于第二管路与翅片冷凝器（11）之间。

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