CN1148539C - 吸收式热泵及干燥剂辅助空调器 - Google Patents

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Abstract

吸收式热泵装置用于有干燥剂的空调器。吸收式热泵包括热泵机组1及热泵机组2。由热泵的热效应所产生的热量包括冷却媒介的凝结热和浓缩溶液的吸收热，可用于加热从外部吸收的再生空气，此外，还有大量从低温热传导媒介提取的热量，可产生60～80℃中温热水。热泵装置还供应15℃的冷却水，用于冷却处理空气，吸收式热泵提供的热量的合理利用能使高效运行的干燥剂辅助空调器实现高水平的能量转换。

Description

吸收式热泵及干燥剂辅助空调器
总的说来，本发明涉及吸收式热泵，具体涉及在干燥剂辅助空调器中用作热源的吸收式热泵和依据热泵装置制成的空调器。
干燥剂辅助空调器是众所周知的，例如美国专利NO.2·700 537就公开这样一系统。该系统透露，干燥剂辅助空调器需要一个100～150℃温度范围的热源来使干燥剂(吸湿剂)再生，而利用的热源主要是电加热器和沸腾器。近年来，已经开发了能在60～80℃较低温度下再生的干燥剂，从而能利用较低温度下工作的热源。图15是这种改进的干燥剂辅助系统典型实例的示意图，而图16表示该实例系统工作过程的空气湿度图。在图15中，数码101指的是空气调节室；102指压缩机；103指干燥剂盘；104指显热换热器；105指加湿器；106指加湿器的供水管；107～111指调节好的气流的通道；103指再生空气用的压缩机；120指热水和再生空气的换热器(热水换热器)；121指显热换热器；122、123指热水管；而124～129指再生空气的通道。在图15中，圆圈中的字母K～V代表与图16各位置相当的正在处理的空气介质的热力状态，SA表示供气、RA表示回气，OA表示外部空气而EX表示排气。
该系统的运行说明如下。要进行空气调节房间(101)中的环境空气(处理空气)经管道107抽吸到压缩机102增压，再经管道108输送到干燥剂盘103。在此干燥剂盘103中，环境空气由于其水分被盘103中的吸湿剂吸收而使其比湿降低。在吸收过程中，吸收热释放到处理空气从而提高了空气温度。温度高湿度低的处理空气经管道109输送到显热换热器104，在其中与室外空气(再生空气)热交换而被冷却。冷却后的空气经管路110输送到加湿器105，由喷水或蒸发式加湿器等方法在等焓过程中被冷却，再经管道111回流到空调室101。
干燥剂在此过程中吸收了水分，因而必须再生。本例的再生过程如下。室外空气(再生空气)OA经管道124吸入压缩机130增压并输送到显热换热器104，冷却处理空气，并在此过程中提高其自身温度。暖空气OA经管道125流入下一显热换热器104，与再生后的废高温再生空气热交换，从而提高温度。该再生空气从换热器121经管道126流入热水换热器120，温度提高到60～80℃，而其相对湿度降低了。湿度降低的再生空气通过干燥剂盘103，将干燥剂盘中的水分除去。从干燥剂盘103出来的废空气经管道128流人显热换热器121，预热再生前的再生空气，再经管道129向外排放。
现参照图16所示空气湿度图对上述过程进行说明。待空调的房间101中的环境空气(待处理空气：状态K)经管道107吸人压缩机102进行增压，再流经管道108到达干燥剂盘103，由于其水分流失给干燥剂盘中的吸湿剂因而比湿下降，而其温度由于吸收热而上升(状态L)。低湿度高温度的空气经管道109流到显热换热器104，与再生空气热交换而被冷却(状态M)。冷却后的空气经管道110流到加湿器105，其温度由于水喷淋或蒸发式加湿器(状态P)而等焓下降，再经管道111回流到空调室101。
如上所述，回流空气(K)和进气(P)之间有焓差ΔQ，这是使空调间101冷却的主要原因，下面说明干燥剂的再生。室外空气(OA：状态Q)经管道124吸人压缩机130被增压而后输送到显热换热器104，在其中冷却处理空气同时提高了自身温度(状态R)，再流到管道125和下一显热换热器121与高温废气进行热交换，这样它的自身温度得到提高(状态S)。再生空气由显热换热器121流经管道126到达热水换热器120被热水加热到60～80℃温度，因此它的相对湿度降低(状态T)。湿度降低的再生空气流过干燥剂盘103在其中失去其水分(状态U)。从干燥剂盘103离开的废气经管道128流人显热换热器121去预热再生前的再生空气，与此同时自身的温度下降(状态V)，然后经管道129作为废气排出。
上述干燥剂的再生处理和环境空气的减湿重复地进行，以维持干燥剂辅助空调过程。这一系统调节的能量效率由性能系数(COP)的值决定，它等于图16所示的焓差ΔQ(冷却效果的度量)除以再生热量ΔH(即，COP＝ΔQ/ΔH)。但在传统的干燥剂辅助空调器中，即使供加热再生空气的热水温度已经比前面系统的低，传统干燥剂辅助空调器的COP值还是小于基于其他供环境空气冷却和减湿用的热驱动制冷设备(例如，双效应吸收式冷却器)的空调器的值。其原因是，干燥剂的再生仍然要用沸腾器那样的高温热源，而系统仍还在100℃以下工作，这样，燃料的一个单位的优质能(
Figure C9611390400071
)被转换成不到一个单位。
本发明的目的是提供一种有干燥剂再生设备的空调器使用的吸收式热泵装置。该热泵装置提供一热源替代沸腾器，例如，热源包括对从室外引入的再生空气进行加热的外热源和从流体媒介的低温蒸汽提取的热量，用于产生60～80℃的中温热水。该热泵装置也提供约15℃温度的冷却水，用于冷却处理空气，这是空调室在空调过程中所需要的。热泵装置提供热能的合理利用能获得高水平的能量保存，既完成干燥剂辅助空调运行又使空调器在高效率下运转。
在一种吸收式热泵中这一目的已经达到。这种热泵包括第一循环单元，第二循环单元，第一换热器，第二换热器及热媒介输送设备。第一循环单元中有第一蒸发器、第一吸收器、第一发生器和第一冷凝器，构成在第一运行温度下工作的第一吸收式制冷循环；第二循环单元中有第二蒸发器、第二吸收器、第二发生器和第二冷凝器，构成第二吸收式制冷循环，在比第一运行温度低的第二运行温度下工作；第一换热器在第一蒸发器和第二吸收器之间进行热交换；第二换热器在第一冷凝器和第二发生器之间进行热交换；热媒介输送设备抽取第一吸收器中的吸收热和第二冷凝器中的凝结热供外部使用，使第一吸收器的吸收温度高于第二冷凝器的凝结温度。
热泵装置的一个方面是其热媒介输送设备是从其中流过以进行热交换的流体管路，该流体管路把第二冷凝器中的冷凝器热传导管与第一吸收器中的吸收器热传导管连通起来。
应当注意，本发明的热泵还有一制冷器。热泵装置配置为第一循环单元中的吸收温度高于第二循环单元中的冷凝温度，使第一循环单元的吸收热和第二循环单元的凝结热能利用并向外放出，因此，流体媒介的温差可用干燥剂辅助空调的热源，例如不要沸腾器。本发明的热泵装置系统(包括制冷器)利用的热量是加到第一循环单元中发生器的热量和第二循环单元冷凝器所排放热量的总和。这一热量用于生产60～80℃的热水，供干燥剂再生使用。此外，空调过程冷却处理空气的冷却水是15℃水，也是利用了第二循环单元中的蒸发器的蒸发热。它代表对干燥剂辅助空调的基本能量的节省。它的冷却效率和总的性能系数也比老式系统有改进。
图1是本发明热泵装置的第一实施例的示意图。
图2是表示第一实施例工作循环的杜林线图。
图3是热泵装置应用于干燥剂辅助空调器时的基本结构示意图。
图4是在装上图1所示热泵的干燥剂辅助空调器中空气的工作循环的空气湿度图。
图5是本发明热泵装置的第二实施例的示意图。
图6是图5所示热泵装置的杜林线图。
图7是本发明热泵装置第三实施例的示意图。
图8是本发明热泵装置第四实施例的示意图。
图9是干燥剂辅助空调器中的图8所示热泵装置的应用示意图。
图10是图8所示热泵装置的另一应用实施例。
图11是图10所示热泵装置的杜林线图。
图12是干燥剂辅助空调器中的图10所示热泵装置的应用示意图。
图13是本发明热泵装置第五实施例的示意图。
图14是图13所示热泵装置应用于干燥剂辅助空调器系统的示意图。
图15是普通干燥剂辅助空调器的示意图。
图16是普通干燥剂辅助空调器的空气湿度图。
下面参照附图对优选实施例进行说明。
图1是本发明吸收式热泵基本结构的示意图。热泵具有两个循环单元。第一循环单元提供吸收式制冷循环，其中有第一蒸发器3、第一吸收器1、第一发生器2、第一冷凝器4，以及位于进出第一吸收器1和第一发生器2的溶液管道之间的换热器5；第二循环单元的工作温度比第一循环单元低，它包括第二蒸发器13、第二吸收器11、第二发生器12、第二冷凝器14，和位于进出第二吸收器11及第二发生器12的溶液管道之间的换热器15。第一换热器21装在第一循环单元的第一蒸发器3和第二循环单元的第二吸收器11之间，而第二换热器20装在第一循环单元的第一冷凝器4和第二循环单元的第一发生器12之间。安装热传导媒介管路32来从第一循环单元提取吸收热和从第二循环单元提取凝结热，以便将此用于外部装置，例如空调设备。热传导媒介管路32包括第二循环单元中的冷凝器热传导管31和第一循环单元中的吸收器热传导管30，热传导媒介从冷凝器热传导管31流到吸收器热传导管30，进行热交换，结果，热泵在第一循环单元的吸收温度高于第二循环单元的凝结温度状态下运行。
下面将解释这一结构吸收式热泵的工作循环。第一循环单元的溶液在发生器2中经热传导管3 4由外部热源(未示出)加热而产生制冷剂蒸气，被浓缩并经换热器5传送到吸收器1。在吸收器1中，溶液吸收蒸发器3中蒸发的制冷剂，并在被稀释后，由泵6的抽吸作用经换热器5再回流到发生器2。在吸收器1中，如热水那样的热媒介经热传导管30进行热交换来利用这一过程中产生的吸收热。发生器2中产生的制冷剂蒸气流入冷凝器4被凝结。在冷凝器4中，这一过程产生的凝结热经热传导管20传导到第二循环单元中的沸腾器12，在其间进行热交换。凝结的制冷剂流入蒸发器3去被蒸发。在蒸发器3中，这一过程需要的蒸发热从第二循环单元的吸收器11传导过来。
还有，如在双效应吸收式冷却器中的通常实践一样，允许在第二循环单元的发生器12中安置冷凝器4的热传导管，以得到相同结果。
第二循环单元中的溶液在发生器12中由从第一循环单元传导的热加热而产生制冷剂蒸气，被浓缩并经换热器5传送到吸收器11。在吸收器11中，溶液吸收蒸发器13中蒸发的制冷剂，并在被稀释后，由泵16的抽吸作用经换热器5再回流到发生器12。在吸收器11中，这一过程产生的吸收热经热传导管21传导给第一循环单元中的蒸发器3。制冷剂蒸气流入冷凝器14去凝结。冷凝器14中产生的凝结热经热传导管31在热传导媒介中传导而被利用。
前述中，制冷剂从第二循环单元中的冷凝器热传导管31流到第一循环单元中的吸收器热传导管30，按这一次序，第一循环单元中的溶液温度维持在高于第二循环单元的制冷剂凝结温度。凝结的制冷剂传送到蒸发器13中去蒸发。在蒸发器13中，冷的蒸发热由冷水这样的热媒介经热传导管33获得它而被利用。也允许直接在第一循环单元的蒸发器3里面安置吸收装置11的热传导管，以得到相同的效果。
参看图2，对上述结构的吸收式热泵运行情况作说明。图2是表示图1所示吸收式热泵工作循环的杜林线图。这是应用溴化锂吸收剂和水制冷剂系统的吸收式冷却器中常用的典型例子。图中的字母标号和溶液或制冷剂的热力状态有关，相应的标号也示于图1中。第一循环单元中的溶液在发生器2中由外部加热器进行加热，产生制冷剂蒸汽，浓缩后(状态C：在图2中是175℃)流入换热器5(状态d)，再输送到吸收器1。在吸收器1中，溶液吸收在蒸发器3中蒸发的制冷剂，稀释后(状态a)再在换热器5(状态b)中加热，再回到发生器2。在发生器2中产生的制冷剂蒸汽进入冷凝器4后凝结(状态f)。冷凝器4中产生的凝结热经热传导管20传给第二循环单元的发生器12。凝结的制冷剂送到蒸发器3蒸发(状态e)。蒸发器3所需的蒸发热是从第二循环单元的吸收器11经热传导管21(状态A)传输过来的。
第二循环单元中的溶液在发生器12中用第一循环单元(状态f)的凝结热加热，产生制冷剂蒸汽，凝结后(状态c)流入换热器15(状态D)，再输送到吸收器11。在吸收器11中，溶液吸收蒸发器13中蒸发的制冷剂(状态E)，凝结后(状态A)再在换热器15(状态B)中加热，再回到发生器12。在吸收器11中，过程中产生的吸收热经热传导管21传送给第一循环单元的蒸发器3。凝结的制冷剂送到蒸发器3进行蒸发(状态e)，发生器12中生成的制冷剂流入冷凝器14进行凝结(状态F)。热传导媒介从第二循环单元中的冷凝器传热管31流入第一循环单元中的吸收器热传导管30，按此顺序，第一循环单元中的溶液的吸收温度(状态a：图2中为75℃)变得比第二循环单元制冷剂的冷凝温度(状态F：在图2中为65℃)高。凝结的制冷剂(状态F)被输送到蒸发器13进行蒸发(状态E)。
上述结构的吸收式热泵中，外部加热器供给的高温热能通过经热传导管34流到第一循环单元中的发生器2的加热媒介，用来使第一循环单元中流通的溶液浓缩，而制冷剂蒸汽所含热能用于浓缩第二循环单元中的循环溶液，因此，一种热输入源能浓缩溶液，以便同时驱动二个制冷循环运行。此外，由于第二循环单元中吸收热用于蒸发同一装置中第一循环的制冷剂，因此，利用第一循环单元中的热能和第二循环单元中的凝结热与蒸发热是可能的，因此如图2所示，在吸收和凝结过程中产生的热量被60～80℃的热水吸收或提取。同时，第二循环单元吸收的蒸发热也由15℃左右的冷却水吸收或提取。
整个循环的综合热平衡表明，输入到循环单元中的热包括从外部热源供应到第一循环单元的高温热量和第二循环单元蒸发器中冷却水释放的热量，而从循环单元输出的热量包括由第一循环单元产生的吸收热和第二循环单元产生的凝结热加到热水中的热量。换句话说，热水在第一循环单元中不仅接受外部加热器供给的高温热量，而且接受第二循环单元中冷却器放出的热量。因此，可用于热水的热量增加到超过从外部供给第一循环单元发生器的热量。这就说明了热泵效应是用本循环单元中产生的综合热循环实现的。
通过设计热传导媒介，即热水的通路可进一步提高热效率，吸收热从第一循环单元、凝结热从第二循环单元提取，方式是使第一循环单元中溶液的吸收温度高于第二循环单元中制冷剂的冷凝温度。以后将会详细说明，这个原因是当用于干燥剂再生的热水与环境空气的显热进行热交换时，空气的比热远远低于水的比热。这说明，即使减少热水的量而使温度有大的变动，但干燥剂辅助空调的热交换性能仍然相对地不受影响，还比较高。因此，产生热水的第二循环单元进口侧的凝结温度可调到低于第一循环单元出口侧的吸收温度，由于采纳这种安排，降低第一循环单元中发生器2的压力和温度要求是可能的，因而供给第一循环单元的热量也能减少。
其次，参看图3、图4来说明具有上述结构的吸收式热泵与干燥剂辅助空调器结合的空调装置的运行。图4是表示图3所示的装置中空调部分运行情况的湿度图。
将图1所示吸收式热泵的热水管和冷却水管经相应的热水泵150和冷却水泵160连接到下面说明的干燥剂空调器即可得到该装置。
图3所示干燥剂空调器的结构如下；空调室101通过管道107与压缩机102进口连通；压缩机102出口通过管路108与干燥剂盘103连接；来自干燥剂盘103的处理空气出口经管道109与再生空气的显热换热器104连通；处理空气从换热器104出口经管道110通到冷却水换热器115；冷却水换热器115的处理空气出口经管道119连到加湿器105；以及加湿器105的处理空气出口经管道111连到空调室101；这样，处理空气完成了一个处理循环。
与此同时，再生空气的处理路线如下：室外空气经管道124进入压缩机130的入口；压缩机130的出口连接到与处理空气作热交换的显热换热器104；来自显热换热器104的再生空气出口经管道125连到另一换热器121的低温侧进口；显热换热器121的低温侧出口经管道126连接到热水换热器120，热水换热器120的再生空气出口经管道127连接到干燥剂盘103的再生空气出口；干燥剂盘103的再生空气出口经管道128连接到显热换热器121的高温侧出口；显热换热器121的高温侧出口经管路129连接到外界空间，这样室外空气能用作再生空气被引入。热水换热器120的热水进口经管路122连到吸收式热泵的热水回路中第一循环单元吸收器1的出口。热水换热器120的热水出口经管路123和热水泵150连通到吸收式热泵的热水回路的第二循环单元的冷凝器14的进口。冷却水换热器115的冷却水进口经管路117连接到吸收式热泵的冷却水回路的第二循环单元中蒸发器13的出口，而冷却水换热器115的冷却水出口经管路118和泵160连接到吸收式热泵冷却水回路中第二循环单元的蒸发器13的进口。图3中，圆圈中的字母K～V指的是与图4中字母相应的空气热力状态，而SA指供气，RA指回气，OA指外部空气，EX指排气。
空调器的运行如下：参看图3，空调室101的环境空气(处理空气)吸入压缩机102进行增压，加压空气经管道108传送到干燥剂盘103，在其中由于干燥剂盘103中吸湿剂吸收了环境空气中的水分，处理空气的比湿下降了。吸收过程中放出的热量提高了处理空气的温度。低湿度高温度的处理空气传送到显热换热器104，在其中与外界空气(再生空气)进行热交换而冷却。冷却的处理空气经管道110送到冷却水换热器115进一步冷却。冷却的处理空气传送到加湿器105，靠水喷淋或蒸发式加湿器进行等焓冷却，然后，冷却的处理空气经管路111回到空调室101。
上述过程中，干燥剂吸收了水分，有必要再生。在本实施例中，这是由外界空气按如下用作再生空气进行的。外界空气(OA)经管道124吸入压缩机进行增压，外界空气加压后经管道124送到显热换热器104，在其中外界空气冷却处理空气，外界空气升温后经管道125传送到下一个显热换热器121，空气在其中与高温再生空气进行热交换，从而提高其温度，而从显热换热器121排出的再生空气，经管道126流入热水换热器120。再生空气的温度由热水升高到60～80℃，而它的相对温度下降了。这一处理与再生空气的显热变化是相对应的。而再生空气的比热与热水的相比较极低，因此空气温度变化很大。所以，即使热水的流速降低(使热水温度发生变化)，但热交换过程仍能有效地进行。因此，第二循环单元中热水进口侧的热泵凝结温度可调到低于第一循环单元热水出口处的吸收温度。由于采用这一方法，第一循环单元中的发生器2的压力和温度要求可以降低，而输入第一循环单元发生器2的热输入负荷也可减轻。通过使热水的可用温差增大，流率可以降低，因此输送负荷也减少了。
热水换热器120中排出的再生空气的相对湿度比以前的低，并在通过干燥剂盘130过程中去掉其中水分，所在干燥剂得到再生。已通过干燥剂盘103的废气经管道128流入显热换热器121，预热外界空气，并经管路129排放到外界环境。
参看图4湿度图可进一步说明上述过程。室101内的将调节的空气(处理空气：状态K)吸入压缩机102中进行增压，增压了的处理空气经管路108传送到干燥剂盘103。处理空气的比湿因处理空气中水分吸入到干燥剂盘103中的吸湿剂而下降，而其温度由于吸收热而上升(状态L)。处理空气湿度低，温度高，它经管道109输送到显热换热器104，在其中与外界空气(再生空气)热交换后降低了温度(状态M)。经过冷却的处理空气经管道110传送到冷却水换热器115进一步冷却(状态N)。冷却后的处理空气再经管道119传送到加湿器105中，通过水喷淋或蒸发式加湿器的作用，其温度等焓地下降(状态P)，并经管道111回到调节室101。经过上述处理，回流空气(状态K)和供气(状态P)之间的焓差ΔQ使调节室101被冷却。
干燥剂的再生处理过程如下：再生用的室外空气(OA：状态Q)经管道124被吸入压缩机130中进行增压，并传送到显热换热器104，去冷却处理空气，同时也提高了自身温度(状态R)，再经管路125流入下一个显热换热器121，在其中与高温再生后的空气进行热交换的同时提高了它自身的温度(状态S)。离开换热器121的再生空气经管道126流入热水换热器120，使其温度上升到60～80℃，而其相对湿度下降了(状态T)。低湿度的再生空气通过干燥剂盘103除掉了水分(状态U)。通过干燥剂盘103的废气经管路128流入显热换热器121去预热从显热换热器104中排出的再生空气，其自己温度也降低了(状态V)。废气经管路129排到室外环境。
上述处理，即一方面干燥剂再生，另一方面处理空气减湿和冷却，重复进行可维持调节室的空气调节。通常利用调节室的排出空气作为再生空气，在本发明中也是这样，排出的室内空气作为再生空气进行再循环不存在什么问题，可以获得同样结果。
COP值表明本结构的干燥剂辅助空调的能量效率，它的值由代表冷却效果量的焓差除以用于再生的输入热量来计算，见图4。在热水换热器加入到再生空气中的输入热量ΔH中，为了冷却而消耗在冷却水换热器中的热量Δq，可用上述吸收式热泵经第二循环单元中的冷却水换热器115和蒸发器13从处理空气中抽取。因此，供给整个系统的实际热量是从ΔH中减掉Δq，并记作Δh，它相当于从状态X到状态T转变时的显热变化。因此，COP表达式是ΔQ/(ΔH-Δq)＝ΔQ/Δh。将图4中的COP与图6中的普通的COP比较可以看出，本实施例中用分子ΔQ表示的冷却效应增加了相当于Δq的值，而分母表示的输入热量减少了Δq，因此最终COP值有较大提高。下面叙述本装置COP值的实例计算。假设吸收式热泵的制冷效应COP为0.6左右，这是相当于常规的单效吸收式冷却器的值，且普通干燥剂辅助空调的COP为1.0，再假设外部热源输入到吸收式热泵的热量为1.0，则由热泵效应输入到热水的热量为1.6。由于这一热量用于运行干燥剂辅助空调，所以，冷却效应的输入热量为：
1.0(COP)×1.6(输入热量)+0.6(Δq)＝2.2
式中：Δq是制冷效应
因此，现在的COP为：
(冷却效应)/(输入到吸收式热泵的热量)
＝2.2/1.0
＝2.2
这一数值远远超过常规双效吸收式冷却器的COP值1.2。这表明本装置是在相当高的能量转换效率下运行。
图5是本发明吸收式热泵装置第二实施例的示意图。本装置的结构与第一实施例相似，但在第一和第二循环单元中使用了不同的工作流体。
图3所示吸收式热泵运行时，第一循环单元C1中的溶液是在高温高浓度状态下工作，因此，如果由于任何原因出现温度或溶液浓度的突变(例如断电造成热泵停转)则溶液在高浓度状态被冷却，因而有产生结晶的危险。
所以在第二实施例的装置中，在第一循环单元C1中使用的工作流体比在第二循环单元C2中采用的更难于结晶。换言之，在第二循环单元的工作流体会造成结晶的温度和蒸汽压力条件下，对第一循环单元C1中采用的工作流体却不会发生结晶。具体讲，第一循环单元C1最好用采用溴化锂和氯化锌的混合物作为吸收剂而水作为制冷剂的工作流体来运行，而第二循环单元C2的运行则用采用溴化锂作为吸收剂而水为制冷剂的工作流体。
上述结构的吸收式热泵装置，除了在二个工作循环中采用不同的工作流体外，其工作循环基本上和图1所示吸收式热泵装置一样。图6是图5所示吸收式热泵的杜林线图，图中指出，由于循环单元C1、C2中的吸收溶流不同，所以在两装置中的工作浓度不同，但基本过程是相同的。
由文献可知，第一循环单元C1中的溴化锂和氯化锌混合物在室温下不会产生晶粒(例如，日本制冷学会会刊“制冷”Refrigeration V01 68，NO.789，page 722)。因此即使由于任何原因在工作循环中发生了温度的突然下降或浓度上升，也不存在由于工作流体中生成晶粒而使装置停止工作的危险，从而提供了具有高度可靠操作特性的装置。因为在本实施例的装置中，第一、第二循环单元中工作流体不存在相混的危险，因此，使用两种不同的工作流体是可能的。避免发生结晶颗粒的其他工作流体，举例说有氨一水系统或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和2.2.2-三氟代乙醇(TFE)系统。第二实施例中的吸收式热泵也能用作和图3一样结构的热源，与干燥剂辅助空调器连接到一起。这种装置也有同样优点和高的操作可靠性。
图7示出本发明干燥剂辅助空调器的第三实施例。第三实施例吸收式热泵与第一实施例的差别在于热传导媒介的线路布置。就是说，作为第一循环单元中热源的吸收热经分别与第一循环单元的吸收器热传导管30和泵25相连的管路231、232来输送，作为第二循环单元热源的凝结热经与冷凝器热传导管31及泵250相连的管路221、222来输送，使两个热源供应的热量都能用于空调器。
第三实施例的干燥剂辅助空调器与图3所示实施例的差别是再生空气的线路。具体说，显热换热器121的低温侧出口经管路126连接到第一加热器220，而第一加热器220的出口经管路252连接到第二加热器230，第二加热器230的再生空气出口又经管路127连接到干燥剂盘103的再生空气入口。
在连接线路上，吸收式热泵与图3所示干燥剂辅助空调器的差别如下。就是说，第一循环单元上第一加热器220的热水进口经管路221连接到吸收式热泵的热水回路中第二循环单元的第二冷凝器14的出口。第一循环单元第一加热器220的热水出口经管路222及泵250连接到吸收式热泵热水回路的第二循环单元第二冷凝器14的进口。此外，第二加热器230的热水进口经管路231连接到第一循环单元第一吸收器1的出口，第二加热器230的热水出口经管路232及泵251连接到在吸收式热泵热水回路上的第一循环单元的吸收器1的进口。
干燥剂辅助空调器中热泵装置的工作循环基本上与图1所示系统相同，因此其说明从略。
将吸收式热泵与干燥剂辅助空调器组合成的装置的运行情况用前面使用的图4来说明。处理空气的流道与图3所示系统一样。干燥剂的再生靠处理空气，其温度由经过显热换热器121作热交换的高温废气来升高。处理空气经过管路126流入第一加热器220，在其中被第二循环单元中热泵的凝结热所加热的热水加热，它的温度升高到约60℃。然后，处理空气经管道252流入第二加热器230，进一步被第一循环单元的吸收热所产生的热水加热，其温度升到约75℃，与此同时，其相对湿度下降了。这一处理过程中与再生空气的显热变化一致的，而由于空气比热远远低于热水的，且空气温度变化大，所以换热效率很好，即使第一加热器的工作温度比第二加热器低也一样。因此，第二循环单元的吸收式热泵的冷凝温度可调到低于第一循环单元的吸收温度，靠这种方法，第一循环单元中第一发生器2的压力和温度可以调低，因而输入到第一循环单元发生器2中的加热负荷也小。
因此很显然，第三实施例的装置的效应与图3所示装置的相同。从热水换热器120出来的相对湿度小的再生空气流经干燥剂盘103，使干燥剂去掉水分而得到再生。流过干燥剂盘103的废气经管路128流入显热换热器121，去预热再生空气，并经管路129排出室外。
这时的过程可用图3所示空气湿度图以同样方法说明，有关本实施例能量转换的说明从略。
如上所述，显然本实施例介绍的系统也提高了总体工作效率。从第一循环单元的凝结热和第二循环单元的吸收热都能获得干燥剂再生所需的中温热源的热量，它等于第一循环单元中发生器的输入热加上第二循环单元的蒸发热。第二循环单元的蒸发热用于使干燥剂辅助空调中使用的空气冷却到15℃左右。因此可获得干燥剂再生的能量转换和提高冷却效率的优点。
图8是吸收式热泵装置第四实施例基本结构的示意图。该实施例与图1所示的第一实施例的差别是气流的线路。在本装置中，流道41、42(或43、44)把在第一循环单元冷凝器4中的凝结的冷却媒介直接流到第一吸收器1和第一发生器2的溶液管路中，而流道51、52(或53、54)则使在第二循环单元冷凝器14中凝结的冷却媒介直接流入第二吸收器11和第二发生器12内的溶液管路。同样，在流体通道41、51中还装上液流阀40、50，只要打开阀40和50就能使制冷过程停止，这样冷却媒介流入相应循环单元内吸收器1、2和发生器11、12的溶液管路中。
为使这种结构的装置工作，由热泵效应产生冷却作用，使该装置运行如下。先关闭阀40、50，打开阀7、17。这种情形，其工作和图1所示装置完全一样，因此说明从略。当把这种构造的热泵装置组合到干燥剂辅助空调器上，其结果和图3所示一样，因此说明也从略。
图10示出了用于停止制冷操作，只从该装置得到热水的热泵装置基本结构。为此，打开阀40、50，关闭阀7、17就行。
第一循环单元中第一发生器2内的溶液由外部加热器(图上未示)通过热传导管34进行加热，而产生冷却媒介蒸汽的溶液送到换热器5中到达第一吸收器1。第一吸收器1中排出的流体再次流向换热器5并回流到第一发生器2。第一发生器2中产生的冷却媒介蒸汽流入第一冷凝器4中凝结成流体。第一冷凝器4中产生的热量经第二换热器20传递到第二发生器12。凝结的冷却媒介经管路41、阀40、管路42传送到第一发生器2与溶液合流并稀释它。冷却媒介不流入第一蒸发器3，因而不能产生制冷效应。在吸收器1中也未吸收冷却媒介，因而也不产生吸收热，只有溶液的显热被热水接收。第二循环单元中的溶液在第二发生器12中由第一循环单元中从第二换热器20获得的凝结热加热，冷却媒介产生蒸汽后，溶液经换热器15输送到第二吸收器11。第二吸收器11中排出的溶液通过泵16的作用再次穿过换热器15，回流到第二发生器12。发生器12中产生的冷却媒介蒸汽进入第二冷凝器14，对热水加热，同时它自身被冷凝成液体。凝结的冷却媒介经管路51、阀50和管路52传送到第二发生器12，与溶液合流并稀释。在第二蒸发器13中由于未输入冷却媒介，因此也不发生致冷效应。第二吸收器11没有吸收冷却媒介，也没有生成吸收热。
下面参照图11介绍上述热泵运行情况。图11是表示图10中的热泵工作循环的杜林线图。该热泵是基于通常使用的溴化锂-水系统作为吸收剂和制冷剂的吸收式制冷机的典型实例。图上圆圈中的字母指制冷剂的热力状态，和图10中使用的字母相同
第一循环单元中的溶液在第一发生器2中用外部加热器加热，产生制冷剂的蒸汽并浓缩(状态C)。然后再次用管路4 2流来的制冷剂稀释，再经换热器5(状态d)到达第一循环单元的第一吸收器1。在第一吸收器1中，溶液不与致冷剂(状态a)混合，再经换热器5(状态b)加热最后回到第一发生器2。第一发生器2中产生制冷剂蒸汽流入第一冷凝器4中凝结(状态f)。在第一冷凝器4中，发生的凝结热经第二循环单元的第二换热器20传给第二循环单元的发生器12。凝结的制冷剂经管路41，阀40，管路42送到第一发生器2并在其中使溶液稀释。第二循环单元中的溶液在第二发生器12中用第一循环单元中经流过热传导管20产生的凝结热进行加热，产生制冷剂蒸汽，并浓缩(状态C)后，溶液再次被从管路52流来的制冷剂稀释，再穿过换热器(状态D)到达第二吸收器11。在第二吸收器11中，溶液不与制冷剂(状态A)混合，而是再次穿过换热器15(状态B)被加热并回到第二发生器12。在第二发生器12中产生的冷却媒介蒸汽流入第二冷凝器14进行凝结(状态F)。第二冷凝器14将凝结热通过热传导管的热交换效应传给热水。凝结的冷却媒介经管路51、阀50、管路52传送到第二发生器12，并在发生器中使溶液稀释。有时，使第一、第二循环单元中凝结的冷却媒介回流的设备包括图10上用虚线表示的那些管路。例如，这种管路可以包括回流到换热器15的管路44和54，或回流到第一、第二吸收器1、11的管路43、53。只要第一、第二循环单元中都有吸收器和发生器，冷却媒介就能在系统各处被合流，从而产生与本实施例同样的效果。
本实施例运行时，如果在第一循环单元中产生冷却媒介的蒸汽，则在第二循环单元中也会产生相似的蒸汽。因此，阀40、50及阀7、17应分别处于相同的开闭工作状态。
参看图12，可说明上述吸收式热泵与干燥剂辅助空调器组合而成的空调装置的运行情况。在图12介绍的实施例中，图9所示热泵装置的热水管和冷却水管分别通过冷却水泵160和热水泵150连接到干燥器辅助空调器上。在下面说明的干燥剂辅助空调器中，切断压缩机120的电源，使处理空气的循环停止，只进行干燥剂再生循环。例如晚间空调运行后，当第二天需要作系统的快速启动时采用这种再生专用模式。在这种情况下，再生空气的线路布置如下：把压缩机130的入口连到管路124，压缩机130的出口连到可与处理空气热交换的显热换热器104，再生空气显热换热器104的出口经管路125连到另一换热器121的低温侧入口，显热换热器121的低温侧出口经管路126连到热水换热器120，热水换热器120的再生空气出口经管路127连到干燥剂盘103的再生空气入口，干燥剂盘103的再生空气出口经管路128连到显热换热器121的高温侧再生空气入口，显热换热器121的高温测出口经管路129连到室外，这样完成了把作为再生空气的室外空气引入并把废气排到外界的循环通路。热水换热器120的热水入口经管路122连到吸收式热泵装置第一循环单元热水回路的吸收器1的出口，而热水换热器120的热水出口经管路123及热水泵150连到吸收式热泵装置第二循环单元热水回路的冷凝器14的入口。
下面说明该装置运行。参看图12，外部空气(OA)吸进压缩机130，经增压输送到显热换热器104。由于处理空气被停止，因此其温度未上升，此时室外空气经管路125流入下一个显热换热器121，其温度通过与高温废气的热交换而升高。显热换热器121中排出的再生空气经管路126流入热水换热器120，由热水使其温度升高到60～80℃，同时相对湿度降低。热水换热器120中排出的相对湿度小的再生空气穿过干燥剂盘103除去其水分，从而完成干燥剂盘的再生。干燥剂盘103中排出的废气经管路128流入显热换热器121预热再生空气，然后经管路129作为废气排到室外。
如上所说，该装置能利用热水回路的作用加热处理空气，从而使干燥剂再生，即使处理空气回路的处理空气不流动且处理空气热量不能回收也如此。
图13是本发明热泵第五实施例的示意图。在该实施例中，鉴于第二循环单元的工作温度低于第一循环单元，热传导媒介加热第一循环单元的发生器后所持有的余热用于加热第二循环单元中的发生器，以达到更好的能量转换。具体说，它与图1所示热泵的差异是，在加热第一循环单元的发生器2后的加热媒介与从吸收器11出口流入第二循环单元的发生器12的出口的溶液之间装一附加的换热器。它体现在第二循环单元的发生器12上装第三换热器(即热传导管(140以及将管路151、152用来连接热传导管140到热传导管34上，从而把热传导介质从发生器2中抽走。供热给发生器2的加热媒介被引到热传导管140，与第二循环单元的发生器12中的溶液进行热交换。输送加热媒介的热传导管34上装一加热媒介输送泵155。
吸收式热泵装置的工作循环基本上与图1所示装置相同，故说明从略，也可用图2说明该装置的操作，下面只讨论差别。
第二循环单元中的溶液由第一循环单元的冷凝器中产生的凝结热(状态f)通过热传导管20在第二发生器12中加热，同时它也用加热媒介通过热传导管140(即第三换热器)加热，加热媒介向第一循环单元的发生器2供热，以产生致冷剂蒸汽。第一循环单元中的发生器2的工作温度为150～175℃，因此发生器2中排出的加热媒介的温度超过150℃。另一方面，第二循环单元中发生器12的工作温度为90～100℃，因此，能从向发生器2供热的加热媒介中通过传热管140回收50～60℃范围的显热。可回收的显热用于浓缩第二循环单元中的溶液。所以与图1中的装置比较，本实施例装置能通过利用第一循环单元中的高温流体实现高度的能量转换。
为了提供加热第一循环单元发生器2的加热媒介，在换热器中装入从吸收器11出口流到第二循环单元发生器12出口的溶液，可按图13虚线所示布置管路153、154及第三换热器141。第三换热器141装在介于第二循环单元第二换热器15和发生器12之间的稀溶液的管路上。这就允许对第一循环单元的发生器加热的加热媒介同第二循环单元第二换热器15中排出的稀溶液进行热交换。采用这种结构就能回收在第一循环单元的发生器2中所不能回收的热量，以使用于浓缩第二循环单元中的溶液。因此一个输入热源起到了浓缩为两个制冷循环提供驱动功率的溶液的作用。根据这种结构，被供热的稀释溶液的温度低于发生器中溶液的温度，因此能回收比以前实施例更多的显热量。这种情况下可以取消装在第二循环单元的发生器器12中装有的热传导管140。
图14示出将热泵装置与干燥剂辅助空调器组合而成的设备，其操作效果与图13所示装置相同。
本实施例的干燥剂辅助空调的COP可按前面实施例相同方法计算，它具有相当的，甚至更高的值。

Claims (15)

1、一种吸收式热泵，包括：
第一循环单元，它有第一蒸发器，第一吸收器、第一发生器和第一冷凝器，可形成以第一工作温度运行的第一吸收式制冷循环；
第二循环单元，它有第二蒸发器、第二吸收器、第二发生器和第二冷凝器，可形成以低于所述第一工作温度的第二工作温度运行的第二吸收式制冷循环；
第一换热器，用于完成所述第一蒸发器和所述第二吸收器之间的热交换；
第二换热器，用于完成所述第一冷凝器和所述第二沸腾器之间的热交换；以及
热媒介输送设备，用于提取所述第一吸收器中的吸收热和所述第二冷凝器中的凝结热，以便以所述第一吸收器中的吸收温度高于所述第二冷凝器中的冷凝温度的方式来外用。
2、权利要求1所述的吸收式热泵，其中所述热媒介输送设备包括进行热交换的流体管道设备，该流体管道设备将装在所述第二冷凝器内的冷凝器热传导管与装在所述第一吸收器内的吸收器传热管连通起来。
3、权利要求1所述的吸收式热泵，其中所述吸收式热泵中所用的工作流体组合包括本质上两种不同的工作流体，第一工作流体在第一循环单元中工作，第二工作流体在第二循环单元中工作。
4、权利要求3所述的吸收式热泵，其中所述工作流体组合包括的第一循环单元中使用的工作流体比在第二循环单元中使用的工作流体更难形成结晶。
5、权利要求3所述的吸收式热泵，其中所述第一工作流体包括作为吸收剂的溴化锂与氯化锌的混合物和作为制冷剂的水，而所述第二工作流体则以溴化锂作吸收剂、水作制冷剂。
6、权利要求1所述的吸收式热泵，其中所述吸收式热泵包括第一直接通道和第二直接通道，前者用于使所述第一冷凝器中凝结的所述第一制冷剂直接流入所述第一循环单元中的所述第一吸收器和/或所述第一发生器；后者使所述第二冷凝器中凝结的所述第二制冷剂直接流到所述第二循环单元中的所述第二吸收器和/或所述第二发生器。
7、权利要求1所述的吸收式热泵，其中所述第一、第二直接通道中都装上阀门，当热泵系统的制冷效应停止时将所述阀门打开。
8、权利要求1所述的吸收式热泵，其中安装第三换热器用于使加热第一循环单元的发生器之后的加热媒介与停留在所述第二循环单元的所述吸收器的出口和所述发生器进口之间的所述溶液间进行热交换。
9、一种吸收式热泵，包括：
第一循环单元，它有第一蒸发器、第一吸收器、第一发生器和第一冷凝器，可形成以第一工作温度运行的第一吸收式制冷循环；
第二循环单元，它有第二蒸发器、第二吸收器、第二发生器和第二冷凝器，可形成在低于第一工作温度的第二工作温度运行的第二吸收式制冷循环；
第一换热器，用于完成所述第一蒸发器和所述第二吸收器之间的热交换；
第二换热器，用于完成所述第一冷凝器和所述第二发生器之间的热交换；以及
热媒介输送设备，用于提取所述第一吸收器中的吸收热和所述第二冷凝器中的凝结热供外用，
其中所述吸收式热泵使用的工作流体组合包括一种在第一循环单元中使用的第一工作流体和一种在第二循环单元中使用的第二工作流体，两者成分不同。
10、权利要求9所述的吸收式热泵，其中所述工作流体组合中包括的第一工作流体，当它在能使第二循环单元中的工作流体引起结晶的温度和蒸汽压力下工作时不会发生结晶。
11、一种干燥剂辅助空调器，包括：
处理空气管路，用于使所述处理空气流经干燥剂设备，以去除所述处理空气中的水分，从而可将减湿的空气送往空调室；
再生空气管路，用于使所述处理空气流经所述干燥剂设备，以去除水分，从而使所述干燥剂设备再生；以及
吸收式热泵，用于将冷却热源提供给所述处理空气并将加热热源提供给所述再生空气，
其中所述吸收式热泵包括：
第一循环单元，它有第一蒸发器、第一吸收器、第一发生器和第一冷凝器，可形成以第一工作温度运行的第一吸收式制冷循环；
第二循环单元，它有第二蒸发器、第二吸收器、第二发生器和第二冷凝器，可形成在低于第一工作温度的第二工作温度下运行的第二吸收式制冷循环；
第一换热器，用于完成所述第一蒸发器和所述第二吸收器之间的热交换；以及
第二换热器，用于完成所述第一冷凝器和所述第二发生器之间的热交换；
所述干燥剂辅助空调器还包括加热媒介管道和冷却媒介管道，加热媒介管道中流动的加热媒介利用所述第一循环单元中所述第一吸收器所产生的吸收热和所述第二循环单元中所述第二冷凝器所发生的凝结热来加热所述再生空气；而冷却媒介通道中流动的冷却媒介是利用所述第二循环单元中所述第二蒸发器所发生的蒸发热来冷却所述处理空气的。
12、权利要求11所述的干燥剂辅助空调器，其中布置的所述加热媒介管道能使所述第一循环单元中的吸收温度高于所述第二冷凝器中的冷凝温度。
13、权利要求11所述的干燥剂辅助空调器，其中安装显热换热器用于已经通过所述干燥剂设备的高温废气和未通过所述干燥剂设备的再生空气进行热交换，其中干燥剂设备位于处理空气管道和再生空气管道之间的管道。
14、权利要求11所述的干燥剂辅助空调器，其中所述加热媒介管道与干燥剂设备的再生空气进口处的加热设备相连，而其冷却媒介管道则与位于所述显热换热器及所述处理空气管道上的所述空调室之间的冷却设备相连。
15、权利要求11所述的干燥剂辅助空调器，其中所述干燥剂设备是个干燥剂盘，能交替地与所述处理空气管道及所述再生空气管道相连通。
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