CN1710345A - 太阳能驱动的辐射供冷空调装置及辐射供冷方法 - Google Patents

太阳能驱动的辐射供冷空调装置及辐射供冷方法 Download PDF

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Abstract

太阳能驱动的辐射供冷空调装置及辐射供冷方法是一种利用太阳能、热湿独立处理的新型空调装置。该装置包括溶液除湿及其再生部分和蒸发冷却及其冷量回收部分组成；该系统利用除湿蒸发冷却系统产生的冷水用于房间盘管辐射供冷的冷媒介质，辐射冷量用于除去房间的显热负荷；另外经过溶液除湿器的空气经过冷却后送入房间用于除去房间的湿负荷，这部分风量可能全部来自户外新风，也可能来自于回风与新风量的混合，取决于房间湿负荷的变化情况和户外的气候情况。这种系统的空气调节方法与传统的调节方法不同，具有室内无风感，室内空气品质好，舒适性好等优点。同时系统用太阳能驱动，体现了可持续性发展的空调理念。

Description

太阳能驱动的辐射供冷空调装置及辐射供冷方法
技术领域
本发明涉及除湿蒸发冷却、辐射供冷、太阳能利用的一种新型空气调节装置及方法。
背景技术
随着制冷空调设备的广泛应用，空调系统能耗以及由其导致的环境污染问题引起了当前社会界的普遍关注，我国也提出可持续性发展的建国战略。因此，提出节能、环保的制冷空调方法是制冷领域内在新形势下的迫切要求。太阳能驱动溶液独立除湿与蒸发冷却辐射供冷空调系统是一种利用太阳能作为主要能源的空调系统，与传统的蒸汽压缩式制冷循环相比节省了大量的电能；另外，此空调系统用自然工质-水作为制冷剂，是一种绿色环保型空调系统；同时利用辐射供冷使得系统具有很好的舒适度要求，有效的解决了空气凝露的问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种太阳能驱动的溶液独立除湿与蒸发冷却的辐射供冷空调装置及辐射供冷方法，实现用太阳能作为主要驱动能源，以自然工质水作为系统制冷剂，空调系统还利用高舒适性的辐射供冷技术和热湿独立处理的新思想。大大降低了用电高峰时期的电能消耗，满足了绿色环保的空调发展要求，实现了强舒适性、高空气品质的人工环境。
技术方案：本发明的太阳能驱动的辐射供冷空调装置包括溶液除湿及其再生部分和蒸发冷却及其冷量回收部分组成；在溶液除湿及其再生部分中，太阳能集热器入口与带盘管热交换器的浓溶液储液桶中的盘管换热器出口相连，太阳能集热器出口与再生器连通，再生器的溶液出口与带盘管热交换器的浓溶液储液桶相通，带盘管热交换器的浓溶液储液桶的出口经过浓溶液储液桶输出调节阀与防腐泵连通，防腐泵的出口经过第二取样阀与水冷热交换器中的盘管入口相连，盘管出口与除湿器相连，除湿器的稀溶液出口与稀溶液储液桶入口相连，稀溶液储液桶底部的出口与溶液泵相连，溶液泵的出口设置稀溶液储液桶输出阀，稀溶液储液桶输出阀的出口经第一取样阀与带盘管热交换器的浓溶液储液桶中的盘管换热器入口相连；在蒸发冷却及其冷量回收部分中，除湿器的输出口通过空气～水热交换器、空气-空气热交换器分别接绝热加湿器、空调房间，空调房间中的辐射盘管与绝热加湿器相连通，空调房间的出口与间接蒸发冷却器的出口一同接内冷型除湿器的进口。
本发明的太阳能驱动的辐射供冷空调装置的辐射供冷方法中，该装置由溶液除湿及其再生部分、蒸发冷却及其冷量回收部分组成，其中溶液除湿及其再生部分包括太阳能集热器、再生器、带盘管热交换器的浓溶液储液桶、浓溶液储液桶输出泵、水冷热交换器、除湿器、稀溶液储液桶、稀溶液储液桶输出泵、填料塔再生器底阀、浓溶液储液桶输出阀、连接阀、稀溶液储液桶输出阀、内冷型除湿器底阀、第一取样阀、第二取样阀；蒸发冷却及其冷量回收部分包括空气～水热交换器、空气-空气热交换器、绝热加湿器、辐射盘管、空调房间、间接蒸发冷却器；由除湿蒸发冷却系统产生的冷水为辐射供冷提供冷媒(13℃-18℃)，除去房间系统的显热负荷，由除湿器中出来的一部分相当干燥的空气经过空气～水热交换器、空气-空气热交换器之后直接进入空调房间，以除去房间的潜热负荷，另一部分空气进入绝热加湿器，从空调房间的回风与经过间接蒸发冷却器的新风(作为间接蒸发冷却的一次风)混合后与除湿器的风道入口相连，内冷型除湿器干燥空气的同时通过冷却水带走除湿过程中产生的相变潜热；溶液除湿及其再生部分由太阳能集热器直接加热除湿溶液-氯化锂或者溴化锂溶液，在再生器中完成除湿溶液的再生，恢复除湿能力。
工作过程：
溶液除湿及再生系统：由太阳能集热器直接加热溶液至65℃-80℃，然后经过分散器将除湿溶液比较均匀地喷撒在填料上，在重力的作用下沿着填料表面流下，与从再生器底部进来的空气发生逆流对流传热传质，此时温度比较高的除湿溶液表层的水蒸汽分压力高于空气中的水蒸汽的分压力，溶液中的水蒸汽会向空气中传递，完成溶液的浓缩过程，储存于浓溶液储液桶之中。然后经过溶液泵将浓溶液先经过水冷输送至除湿器顶部，经过分散器喷撒到内冷型除湿器上，与被处理空气形成逆流传热传质，空气得到干燥而深度除湿。
蒸发冷却与冷量回收系统：出除湿器的空气的含湿量很小，温度比较高，依次经过水冷换热器(外界常温冷却水冷却)、空气-空气换热器(被从绝热喷淋加湿器出来的空气进一步降温，回收蒸发冷却的冷量)一部分空气被送到空调房间，此部分空气用于除去空调房间中的潜热负荷，即余湿负荷；另外一部分送到绝热喷淋加湿器，空气在加湿的过程中，空气和加湿器中的水的温度都得到降低，此部分水经降温之后(一般在13℃-18℃)被输送空调房间辐射盘管中，对房间进行辐射供冷。从绝热加湿器出来的空气首先与从除湿器出来的空气进行显热的交换，温度得到一定升高之后进入间接蒸发冷却器，作为二次空气，空调新风作为一次空气，使得新风预冷后与回风混合进入除湿器。
有益效果：本发明的有益效果是：
1、利用了太阳能等低温热源驱动空调系统，节省了大量的电能，实现了能源利用的可持续性发展；
2、利用溶液除湿与辐射供冷的热湿独立处理技术，是一种新型的空调思想；
3、利用直接蒸发冷却产生的冷水作为辐射供冷的冷源，是除湿蒸发冷却空调系统的一种新的拓展模式；4、空调系统可以实现一种全新风空调系统，具有很高的空气品质，同时利用辐射供冷，是一种健康的空调系统，有力防止了“空调病态综合症”。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。其中有：太阳能集热器1；再生器2；带盘管热交换器的浓溶液储液桶3；防腐泵4；水冷热交换器5；除湿器6；稀溶液储液桶7；溶液泵8；空气～水热交换器9；空气-空气热交换器10；绝热加湿器11；辐射盘管12；空调房间13；间接蒸发冷却器14；填料塔再生器底阀15、浓溶液储液桶输出调节阀16、连接阀18、稀溶液储液桶输出阀20、内冷型除湿器底阀21；第一取样阀17、第二取样阀19。
具体实施方式
结合附图1对本发明的技术方案作进一步的描述，该装置包括两个子部分，即溶液除湿及其再生部分，蒸发冷却辐射供冷及冷量回收部分。具体的连接方式如下：太阳能集热器1入口通过管道与浓溶液储液桶3中的盘管换热器出口相连，太阳能集热器出口1通过管道与再生器连通，再生器2溶液出口通过管道与浓溶液储液桶3相通，浓溶液桶3出口经过调节阀16通过管道与防腐泵4连通，然后经过第二取样阀19通过管道与水冷热交换器5中的盘管入口相连，盘管出口通过管道与内冷型除湿器6相连，内冷型除湿器6的稀溶液出口通过管道与稀溶液储液桶7入口相连，稀溶液储液桶底部的出口通过管道与溶液泵8相连，溶液泵8出口通过管道与阀20连通来调节稀溶液的流量，稀溶液进入太阳能集热器1加热前先进入储液桶3中的盘管与储液桶中的浓溶液进行换热，稀溶液进入3前设置第一取样阀17，经太阳能集热器1加热的稀溶液通过管道进入填料塔式再生器2。溶液除湿器6处理后的空气经过风道先经过水～空气热交换器9，然后经过空气～空气热交换器10，降温后其中一部分空气通过风道直接送入房间12，另一部分空气通过风道进入绝热加湿器11。从空调房间13的回风与经过间接蒸发冷却器14的新风(作为间接蒸发冷却的一次风)混合后通过风道与除湿器6的风道入口相连。由除湿蒸发冷却系统产生的冷水为辐射供冷提供冷媒，除去房间系统的显热负荷，由除湿器6中出来的一部分相当干燥的空气经过空气～水热交换器9、空气-空气热交换器10之后直接进入空调房间13，以除去房间的潜热负荷，另一部分空气进入绝热加湿器11，从空调房间13的回风与经过间接蒸发冷却器14的新风混合后与除湿器6的风道入口相连，内冷型除湿器6干燥空气的同时通过冷却水带走除湿过程中产生的相交潜热；溶液除湿及其再生部分由太阳能集热器1直接加热除湿溶液-氯化锂或者溴化锂溶液，在再生器2中完成除湿溶液的再生，恢复除湿能力。溶液除湿系统可采用氯化锂或者溴化锂，或者混合溶液除湿剂。再生器采用填料塔式绝热再生器，通过太阳能集热器直接加热除湿溶液。除湿器采用内冷型(除湿的过程同时通过冷却水冷却除湿溶液)波纹板式除湿器，溶液在除湿器上形成降膜流动，通过特殊的除湿器设计，一方面强化空气与除湿器的对流传质，同时在除湿的过程中通过冷却介质带走大部分除湿过程产生的热量，保证除湿溶液温度在一定范围而维持良好的除湿性能。绝热加湿器也采用填料式绝热型喷淋加湿器，空气加湿过程中要吸收空气和水的显热，使得空气和水温都得到降低，系统运行稳定后，水温维持在13℃-18℃之间，并且经过图1中的流程设计回收了从绝热加湿器中排除的冷空气的冷量。在排到大气之前作为二次空气经过间接蒸发冷却器来冷却系统新风量，使得新风量在进入除湿器之前具有比较低的温度。

Claims (4)

1、一种太阳能驱动的辐射供冷空调装置，其特征是该装置包括溶液除湿及其再生部分和蒸发冷却及其冷量回收部分组成；在溶液除湿及其再生部分中，太阳能集热器(1)入口与带盘管热交换器的浓溶液储液桶(3)中的盘管换热器出口相连，太阳能集热器出口(1)与再生器(2)连通，再生器(2)的溶液出口与带盘管热交换器的浓溶液储液桶(3)相通，带盘管热交换器的浓溶液储液桶(3)的出口经过浓溶液储液桶输出调节阀(16)与防腐泵(4)连通，防腐泵(4)的出口经过第二取样阀(19)与水冷热交换器(5)中的盘管入口相连，盘管出口与除湿器(6)相连，除湿器(6)的稀溶液出口与稀溶液储液桶(7)入口相连，稀溶液储液桶(7)底部的出口与溶液泵(8)相连，溶液泵(8)的出口设置稀溶液储液桶输出阀(20)，稀溶液储液桶输出阀(20)的出口经第一取样阀(17)与带盘管热交换器的浓溶液储液桶(3)中的盘管换热器入口相连；在蒸发冷却及其冷量回收部分中，除湿器(6)的输出口通过空气～水热交换器(9)、空气—空气热交换器(10)分别接绝热加湿器(11)、空调房间(13)，空调房间(13)中的辐射盘管(12)与绝热加湿器(11)相连通，空调房间(13)的出口与间接蒸发冷却器(14)的出口一同接内冷型除湿器(6)的进口。
2、根据权利要求1所述的太阳能驱动的辐射供冷空调装置，其特征是除湿器(6)采用内冷型除湿器。
3、根据权利要求1所述的太阳能驱动的辐射供冷空调装置，其特征是再生器(2)采用填料塔式再生器。
4、一种如权利要求1所述的太阳能驱动的辐射供冷空调装置的辐射供冷方法，其特征在于：该装置由溶液除湿及其再生部分、蒸发冷却及其冷量回收部分组成，其中溶液除湿及其再生部分包括太阳能集热器(1)、再生器(2)、带盘管热交换器的浓溶液储液桶(3)、浓溶液储液桶输出泵(4)、水冷热交换器(5)、除湿器(6)、稀溶液储液桶(7)、稀溶液储液桶输出泵(8)、填料塔再生器底阀(15)、浓溶液储液桶输出阀(16)、连接阀(18)、稀溶液储液桶输出阀(20)、内冷型除湿器底阀(21)、第一取样阀(17)、第二取样阀(19)；蒸发冷却及其冷量回收部分包括空气～水热交换器(9)、空气—空气热交换器(10)、绝热加湿器(11)、辐射盘管(12)、空调房间(13)、间接蒸发冷却器(14)；由除湿蒸发冷却系统产生的冷水为辐射供冷提供冷媒，除去房间系统的显热负荷，由除湿器(6)中出来的一部分相当干燥的空气经过空气～水热交换器(9)、空气—空气热交换器(10)之后直接进入空调房间(13)，以除去房间的潜热负荷，另一部分空气进入绝热加湿器(11)，从空调房间(13)的回风与经过间接蒸发冷却器(14)的新风混合后与除湿器(6)的风道入口相连，内冷型除湿器(6)干燥空气的同时通过冷却水带走除湿过程中产生的相变潜热；溶液除湿及其再生部分由太阳能集热器(1)直接加热除湿溶液—氯化锂或者溴化锂溶液，在再生器(2)中完成除湿溶液的再生，恢复除湿能力。
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