CN117500228A - 一种可再生被动除湿控温系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可再生被动除湿控温系统，包括：热源设备，设置于室内，工作时持续发热；下部空气通道，连通室内下部与室外，下部空气通道上设有第一流量控制装置；上部空气通道，连通室内上部与室外，上部空气通道上设有第二流量控制装置、除湿器和显热交换器，除湿器与显热交换器连接；再生介质存储装置，通过再生介质通道与除湿器连接，显热交换器通过冷凝水通道与再生介质通道连通；下部空气通道与上部空气通道之间通过混合通道连接。本发明可根据室外空气参数调整不同的运行模式，解决含有热源设备的室内温度过高问题，并可控制调节室内温湿度。本发明控温控湿过程未使用电力等外部能源，适用于被动式建筑的新风控温控湿的应用。

Description

一种可再生被动除湿控温系统

技术领域

本发明涉及室内温湿度控制技术领域，尤其是涉及一种可再生被动除湿控温系统。

背景技术

目前，随着经济社会的不断发展，数据库，配电房等对室内温度、湿度均有要求，随着要求温湿度控制的建筑越来越多，这方面的能源消耗与日俱增，因此降低空间环境运营维护能耗具有很大的潜力，是建筑节能中的有效措施之一。

目前对室内环境控制方案有两类，精密空调控制，设置通风系统控制，但精密空调对于中小型项目而言，造价、运营成本过高，无法适配。而仅通过通风系统，对室内环境控制和调节能力有限，难以达到室内温湿度要求，容易对设备造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可再生被动除湿控温系统，解决中小型配电房、数据库等含持续热源设备的建筑，设置精密空调维护成本过高、仅配备机械或自然通风系统室内环境调节能力有限的问题，能够更加节能的控制和调节室内温湿度；

本发明提供一种可再生被动除湿控温系统，包括：热源设备，设置于室内，工作时持续发热；下部空气通道，连通室内下部与室外，所述下部空气通道上设有第一流量控制装置；上部空气通道，连通室内上部与室外，所述上部空气通道上设有第二流量控制装置、除湿器和显热交换器，所述除湿器与所述显热交换器连接；再生介质存储装置，通过再生介质通道与所述除湿器连接，所述显热交换器通过冷凝水通道与所述再生介质通道连通；所述下部空气通道与所述上部空气通道之间通过混合通道连接。

进一步地，所述下部空气通道的室外端连接有第一空气驱动器，所述上部空气通道的室内端连接有第二空气驱动器，所述上部空气通道的室外端连接有第三空气驱动器。

进一步地，所述第一流量控制装置设置在，所述混合通道与所述下部空气通道连接处的室外侧；所述第二流量控制装置设置在，所述混合通道与所述上部空气通道连接处的室外侧。

进一步地，所述混合通道与所述下部空气通道之间通过空气混合装置连接。

进一步地，室内设有温湿度检测器。

进一步地，所述再生介质存储装置设置在室内底部，并可与室内空间进行空气交换。

进一步地，室内底部分布有沟渠，所述下部空气通道的室内端与所述沟渠连通，热源设备放置在所述沟渠上方，所述再生介质存储装置设置在所述沟渠下方。

进一步地，所述下部空气通道上还设有第三流量控制装置，所述第三流量控制装置设置在，所述混合通道与所述下部空气通道连接处的室内侧。

进一步地，室内上部设有遮挡板，所述遮挡板的一侧连接在室内壁上，所述遮挡板的另一侧与室内壁形成空气流道。

进一步地，所述遮挡板倾斜设置，所述遮挡板从远离空气流道的一侧向空气流道方向上斜。

本发明的技术方案可根据不同室外空气参数调整不同的运行模式：

①在室外空气温度较高的白天或夏季，利用室内热空气密度差收集热量，使用除湿器对空气进行干燥处理，并通过显热交换器完成除湿轮再生；

②而在室外空气温度较低的夜晚或冬季，则利用室外冷空气替换室内热空气，并且通过热源设备干燥气体，干燥后的气体经过再生介质存储装置并将水分送出室外，完成再生介质的干燥；

③通过第一流量控制装置、第二流量控制装置和混合通道，可调节各温湿度空气的混合比例，得到符合要求的温湿度环境。

从而，本系统可以达到降低室内温度，解决含有热源设备的室内温度过高问题，并可控制调节室内温湿度。且本发明中空气的流动、除湿器再生过程、热量的转移及控温控湿过程均未使用电力等外部能源，适用于被动式建筑的新风控温控湿的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统整体示意图；

图2为本发明的系统除湿控温模式示意图；

图3为本发明的系统除湿控温模式流程图；

图4为本发明的系统再生介质再生流程图；

图5为本发明的系统除湿器再生介质再生模式示意图；

图6为本发明的系统除湿器再生介质再生模式流程图；

附图标记说明：

1-热源设备；2-下部空气通道；3-上部空气通道；4-第一流量控制装置；5-第二流量控制装置；6-除湿器；7-显热交换器；701-介质加热通道；8-再生介质存储装置；9-再生介质通道；10-冷凝水通道；11-混合通道；12-第一空气驱动器；13-第二空气驱动器；14-第三空气驱动器；15-空气混合装置；16-温湿度检测器；17-沟渠；18-第三流量控制装置；19-遮挡板；

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图6所示，本发明提供一种可再生被动除湿控温系统，包括：热源设备1，设置于室内，工作时持续发热；下部空气通道2，连通室内下部与室外，下部空气通道2上设有第一流量控制装置4；上部空气通道3，连通室内上部与室外，上部空气通道3上设有第二流量控制装置5、除湿器6和显热交换器7，除湿器6与显热交换器7通过介质加热通道701连接；再生介质存储装置8，通过再生介质通道9与除湿器6连接，显热交换器7通过冷凝水通道10与再生介质通道9连通；下部空气通道2与上部空气通道3之间通过混合通道11连接。

具体的，本实施例1中，热源设备1的含义并不局限于为本系统加热所专用的纯发热设备；还包括室内原有的用于其他工作的设备，其在工作时会持续发热，由于摩擦和电阻等原因，机械设备在工作时都会发热，所以这类设备均可以作为本发明中的热源设备1，例如配电房的配电箱，数据房的服务器，设备房的变压器等等。

下部空气通道2和上部空气通道3分别贯穿建筑墙壁的下上侧，从而一端口留在室外，另一端口留在室内；混合通道11设于室外并连通下部空气通道2和上部空气通道3。下部空气通道2和上部空气通道3兼顾送风、排风功能。

除湿器6可以选择除湿轮，再生区可以通过加热实现可再生，除湿轮为现有技术产品，可直接购买到，不再赘述其结构原理。除湿器6连通在上部空气通道3上，对通过的湿度空气进行除湿。

再生介质存储装置8，可以是一个存储池，独立设置在室内某处，或者设置在地下，用于存储使用后的除湿轮再生介质(具体可以是干燥剂)。除湿器6通过再生介质通道9(液体管道)将使用过的、含有水分的再生介质送往再生介质存储装置8。

显热交换器7(具体例如表冷器)为现有技术产品，可直接购买到，不再赘述其结构原理。显热交换器7设置于上部空气通道3室内部分。由于热空气总是上升(密度小)，所以热空气总积聚在室内上部，即与上部空气通道3连通；而显热交换器7通过交换热空气的能量，用于加热与之(通过介质加热通道701)连接的除湿器6，提高介质对水分的吸收能力，提高除湿器6再生效率。而显热交换器7与热空气热交换后，产生的冷凝水通过冷凝水通道10与再生介质通道9连通，或者直接与再生介质存储装置8连通。

所以再生介质存储装置8用于存储使用过的除湿器再生介质、以及显热交换器7冷凝出的水分。

第一流量控制装置4、第二流量控制装置5可选择节流阀等，用于控制通道空气流量，并通过管道控制空气流动方向、及空气流量以实现控制空气混合装置15内室外新风，处理后新风比例。

本发明根据不同室外空气参数，有两种不同的运行模式：

(1)如图2-图4所示，在室外空气温度较高，相对湿度较低的情况下，如：温和地区夏季/白天，系统运行除湿降温模式：

开启第一流量控制装置4，室外空气通过下部空气通道2从室外进入室内，空气从热源设备1的持续吸收热量后，由于热力作用，热空气汇聚于室内顶部；

关闭第二流量控制装置5，汇聚于室内顶部的热空气进入上部空气通道3，经过显热交换器7换热降温，再由除湿器6除湿，得到低温低湿气体；由于第二流量控制装置5关闭，低温低湿气体会经由混合通道11送至下部空气通道2；该过程中，显热交换器7与热空气换热所得的热量，用于加热除湿器再生介质(例如干燥剂)，提高介质对水分的吸收能力，提高除湿器6再生效率。除湿器再生介质吸收水分后，经过再生介质通道9收集至底部再生介质存储装置8。而显热交换器7降低空气温度产生的冷凝水，经过冷凝水通道10收集至建筑底部的再生介质存储装置8。

以上，通过控制混合通道11的低温低湿气体与下部空气通道2的室外空气，按照一定比例进行空气混合，就能得到湿度、温度符合要求的空气，再次循环送入室内，实现控制室内空气温度与湿度。

(2)如图5-图6所示，在室外空气温度较低情况下，如温和地区冬季/夜晚，系统运行除湿器再生介质再生模式：

开启第一流量控制装置4和第二流量控制装置5，室外空气通过上部空气通道3送入室内；显热交换器7、除湿器6停止运行，上部空气通道3转变为普通通风管道，室内采用上部空气通道3送风，下部空气通道2回风方式进行通风，使室外空气进入室内带走汇聚于室内顶部的热空气，从送风下回路送出室外。

空气从建筑顶部和热源设备1持续吸收热量后，获得相对湿度较低的干燥空气；干燥空气经由再生介质存储装置8吸收除湿降温模式(即前述的运行模式)下产生的水分，然后：

①经过下部空气通道2送出室外；

②经过下部空气通道2送入混合通道11与新的室外空气混合形成一定湿度、温度要求的气体。

以上，实现控制调节室内温度、湿度；并实现除湿器再生介质的再生。

实施例2

下部空气通道2的室外端连接有第一空气驱动器12，上部空气通道3的室内端连接有第二空气驱动器13，上部空气通道3的室外端连接有第三空气驱动器14。

具体的，第一空气驱动器12、第二空气驱动器13和第三空气驱动器14具体可以是风扇，风机等，用于控制空气的定向流动。例如：

在除湿降温模式下，室外空气通过下部空气通道2由第一空气驱动器12从室外送入室内，室内空气通过第二空气驱动器13驱动送入上部空气通道3；

在除湿器再生介质再生模式，室外空气经由第三空气驱动器14送入上部空气通道3。

实施例3

第一流量控制装置4设置在，混合通道11与下部空气通道2连接处的室外侧；第二流量控制装置5设置在，混合通道11与上部空气通道3连接处的室外侧。混合通道11与下部空气通道2之间通过空气混合装置15连接。

具体的，下部空气通道2上设有空气混合装置15，混合通道11连接在该空气混合装置15上，第一流量控制装置4在第一空气驱动器12与空气混合装置15之间；第二流量控制装置5在第三空气驱动器14与混合通道11接口之间，空气混合装置15可以是例如三通阀。

在除湿降温模式下，室外空气通过空气混合装置15送入室内，而经过除湿降温处理后的空气经过混合通道11返回空气混合装置15，根据室内需要，空气混合装置15通过控制混合通道11的流量和下部空气通道2的流量，实现按照一定比例进行空气混合，得到湿度、温度符合要求的空气；

在除湿器再生介质再生模式，干燥空气可以送入空气混合装置15与新的室外空气混合形成一定湿度、温度要求的气体，实现控制室内温度、湿度的目的。

实施例4

室内设有温湿度检测器16。

具体的，温湿度检测器16可以选择温度/湿度传感器，用于监控室内热、湿环境，并反馈控制系统，调节空气混合装置15、及各系统内部件。以此为根据，切换系统的运行模式。

实施例5

再生介质存储装置8设置在室内底部，并可与室内空间进行空气交换。室内底部分布有沟渠17，下部空气通道2的室内端与沟渠17连通，热源设备1放置在沟渠17上方，再生介质存储装置8设置在沟渠17下方。下部空气通道2上还设有第三流量控制装置18，第三流量控制装置18设置在，混合通道11与下部空气通道2连接处的室内侧。

具体的，沟渠17可以采用暗渠结构，用于防止室内积水，且便于下部室内风口出风。再生介质存储装置8可以通过透气膜或者过滤膜实现与室内空间的空气交换。第三流量控制装置18可选择节流阀等，通过节流吸收水分后空气的流量，进而控制调节介质再生模式下空气混合装置15的混合比例，以实现控制调节室内温度、湿度。

实施例6

室内上部设有遮挡板19，遮挡板19的一侧连接在室内壁上，遮挡板19的另一侧与室内壁形成空气流道。遮挡板19倾斜设置，遮挡板19从远离空气流道的一侧向空气流道方向上斜。

具体的，室内设置斜置遮挡板19更便利于热空气向上汇聚，并且使上部热空气和下部空气较为明显的分层，提高显热交换器7的效率。

本发明的工作方式和原理：

根据温湿度检测器16检测室内外空气参数，调整系统的运行模式：

(1)如图2-图4所示，在室外空气温度较高的情况下，如夏季/白天，系统运行除湿降温模式，利用室内热空气密度差收集热量，并通过室内遮挡板19进一步引导室内空气流动路径，使用除湿轮对空气进行干燥处理，并通过系统完成除湿轮再生，具体过程为：

开启第一流量控制装置4，室外空气通过下部空气通道2由第一空气驱动器12、第一流量控制装置4、空气混合装置15从室外进入室内，空气从热源设备1的持续吸收热量后，由于热力作用和斜置遮挡板19导流，热空气汇聚于室内顶部；

关闭第二流量控制装置5，第二空气驱动器13驱动汇聚于室内顶部的热空气进入上部空气通道3，经过显热交换器7换热降温，再由除湿器6除湿，得到低温低湿气体；由于第二流量控制装置5关闭，低温低湿气体会经由混合通道11送至空气混合装置15，空气混合装置15根据室内需要，按照一定比例进行空气混合，得到湿度、温度符合要求的空气，再次循环送入室内，实现控制室内空气温度与湿度。

该模式中，显热交换器7与热空气换热所得的热量，用于加热除湿器再生介质(例如干燥剂)，提高介质对水分的吸收能力，提高除湿器6再生效率。除湿器再生介质吸收水分后，经过再生介质通道9收集至底部再生介质存储装置8。而显热交换器7降低空气温度产生的冷凝水，经过冷凝水通道10收集至建筑底部的再生介质存储装置8。

(2)如图5-图6所示，在室外空气温度较低情况下，如冬季/夜晚，系统运行除湿器再生介质再生模式：

开启第一流量控制装置4和第二流量控制装置5，室外空气经由第三空气驱动器14通过上部空气通道3送入室内；显热交换器7、除湿器6停止运行，上部空气通道3转变为普通通风管道，室内采用上部空气通道3送风，下部空气通道2回风方式进行通风，使室外空气进入室内带走汇聚于室内顶部的热空气，从送风下回路送出室外。

空气从建筑顶部和热源设备1持续吸收热量后，获得相对湿度较低的干燥空气；干燥空气经由再生介质存储装置8吸收除湿降温模式(即前述的运行模式)下产生的水分，然后：

①经过下部空气通道2送出室外；

②经过下部空气通道2送入混合通道11与新的室外空气混合形成一定湿度、温度要求的气体。

以上，实现控制调节室内温度、湿度；并实现除湿器再生介质的再生。

与现有使用于中小型项目中的除湿控温技术相比，本发明可再生性强，且只需要转换运行模式就实现除湿轮干燥剂的再生，无需借助其他能源与人力介入，且对比精密空调而言，成本、运行较低，更适合与中小型项目。

此外相对于现有专利发明中降温除湿技术中，该发明对环境控制更图突出，精准。由于系统含空气混合装置15，在高效利用处理后的空气同时，能更为精准的调节室内空气，并且可根据需求，在一定范围内调节室内湿度与温度。最后该发明中空气的流动、除湿轮再生过程、热量的转移及控温控湿过程均未使用电力等外部能源，适用于被动式建筑的新风控温控湿的应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可再生被动除湿控温系统，其特征在于，包括：

热源设备，设置于室内，工作时持续发热；

下部空气通道，连通室内下部与室外，所述下部空气通道上设有第一流量控制装置；

上部空气通道，连通室内上部与室外，所述上部空气通道上设有第二流量控制装置、除湿器和显热交换器，所述除湿器与所述显热交换器连接；

再生介质存储装置，通过再生介质通道与所述除湿器连接，所述显热交换器通过冷凝水通道与所述再生介质通道连通；

所述下部空气通道与所述上部空气通道之间通过混合通道连接。

2.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述下部空气通道的室外端连接有第一空气驱动器，所述上部空气通道的室内端连接有第二空气驱动器，所述上部空气通道的室外端连接有第三空气驱动器。

3.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述第一流量控制装置设置在，所述混合通道与所述下部空气通道连接处的室外侧；

所述第二流量控制装置设置在，所述混合通道与所述上部空气通道连接处的室外侧。

4.根据权利要求3所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述混合通道与所述下部空气通道之间通过空气混合装置连接。

5.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，室内设有温湿度检测器。

6.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述再生介质存储装置设置在室内底部，并可与室内空间进行空气交换。

7.根据权利要求6所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，室内底部分布有沟渠，所述下部空气通道的室内端与所述沟渠连通，热源设备放置在所述沟渠上方，所述再生介质存储装置设置在所述沟渠下方。

8.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述下部空气通道上还设有第三流量控制装置，所述第三流量控制装置设置在，所述混合通道与所述下部空气通道连接处的室内侧。

9.根据权利要求1所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，室内上部设有遮挡板，所述遮挡板的一侧连接在室内壁上，所述遮挡板的另一侧与室内壁形成空气流道。

10.根据权利要求9所述的可再生被动除湿控温系统，其特征在于，所述遮挡板倾斜设置，所述遮挡板从远离空气流道的一侧向空气流道方向上斜。