CN1760607A - 太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法 - Google Patents

Abstract

太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法，是一种利用太阳能、工业废热余热等低品位热源驱动的、利用溶液除湿、空气间接蒸发冷却产生冷冻水的冷水机组装置及方法，该系统由内热源溶液再生器、内冷型除湿器、间接蒸发冷却器、高效热交换器、储液器等主要部件组成。该装置利用封闭式的空气作为媒介，在间接蒸发冷却器、除湿器及高效换热(回热)器中循环，在除湿器中该空气被除湿干燥，同时释放热量通过除湿器内冷却流体带走；除湿干燥后空气进入高效回热器与出蒸发冷却器的空气进行逆流换热，进行干工况降温，然后进入蒸发冷却器进行蒸发冷却产生冷冻水，最后空气又经过回热器进入除湿器被除湿干燥。

Description

太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法

技术领域

本发明涉及溶液除湿再生、蒸发冷却、溶液蓄能的一种新的太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法，属于太阳能、蓄能装置制造的技术领域。

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。

现有的制冷空调设备存在的问题

一种新的太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法是一种利用太阳能、工业废气余热等低品位热能(60℃-80℃)驱动系统获取冷冻水的冷水机组装置与方法，为空气调节系统提供冷源，节省了大量的电能，该冷水机组以自然工质水为制冷剂，对环境友好无污染，封闭式的循环空气避免了盐离子对室内环境的腐蚀污染，是一种绿色环保型冷水机组装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用太阳能、工业废气余热等低品位热能60℃-80℃驱动的制取冷冻水的太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法。

技术方案：本发明的太阳能蓄能型冷水机组装置包括空气循环回路与溶液循环回路；空气循环回路包括除湿器、回热器、间接蒸发冷却器、空气循环风道、风机，其中除湿器的气体输出端通过回热器、风机与间接蒸发冷却器的输入端相接，间接蒸发冷却器的输出端再通过回热器接除湿器的输入端形成一个封闭的气体回路，给水装置与间接蒸发冷却器相连通，第一冷冻水盘管位于间接蒸发冷却器中，第二冷却水盘管位于除湿器中；溶液循环回路包括第一防腐溶液泵、第二防腐溶液泵、第一储液器、第二储液器、换热器、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、溶液再生器、热水盘管，其中除湿器的液体输出端通过第二储液器、第一防腐溶液泵、换热器接溶液再生器；溶液再生器的输出端通过换热器分成两路，其一路通过第二调节阀、第二防腐溶液泵接除湿器，另一路通过第一调节阀、第一储液器、第三调节阀、第二防腐溶液泵接除湿器，热水盘管位于溶液再生器中。再生器采用内热源型再生器。除湿器采用内冷型除湿器。

本发明的的太阳能蓄能型冷水机组装置的蒸发冷冻制冷方法采用两个循环回路，即：空气循环回路与溶液循环回路；在空气循环回路中，除湿器中的空气经过回热器然后经过保温风道通过风机进入间接蒸发冷却器，完成蒸发冷冻过程后流出间接蒸发冷却器经过保温风道、回热器进入除湿器，完成封闭空气侧循环；溶液循环回路侧，从除湿器中流出的除湿溶液通过溶液管道进入第二储液器，第二储液器出口通过溶液管道与第一防腐型溶液泵进口相接，第一防腐型溶液泵送出的除湿溶液通过管道进入换热器，经换热后流出并经过溶液管道进入溶液再生器，溶液再生器溶液出口通过溶液管道与换热器相连，换热流出换热器后分成两路，一路经过第一调节阀然后经过管道与第一储液器相接，第一储液器出口经过管道与第三调节阀相接，另一路与第二调节阀相接，第二调节阀与第三调节阀汇集与第二防腐溶液泵相通，第二防腐溶液泵出口与除湿器溶液进口相接；第一冷冻水盘管输送出低温冷冻水，输出冷量；第二冷却水盘管用于冷却除湿过程释放的热量；热水盘管为溶液再生器提供热源。在热源比较充分的时候，第一调节阀、第三调节阀关闭，第二调节阀打开；在热源供热量有余量的时候第一调节阀、第二调节阀打开，第三调节阀关闭，系统处于运行并蓄能状态；系统热源不足时，第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀均打开，系统蓄能释放运行。

工作过程：

空气除湿干燥及蒸发冷却系统：在间接蒸发冷却器与除湿器之间的空气为封闭常压空气，系统运行之后在除湿器和间接蒸发冷却器两个部件间建立空气含湿量差，湿空气在除湿器中除湿干燥之后具有很小的含湿量，然后经过回热器冷却，得到含湿量小、温度较低的空气，此空气进入低温的间接蒸发冷却器，实现等焓加湿过程，将空气与被冷冻介质的显热转化为湿空气潜热，被加湿后的低温空气流出间接蒸发冷却器进入回热器，冷却即将进入间接蒸发冷却器的干燥空气，然后进入除湿器完成干燥除湿过程，此部分空气就这样周而复始地进行如此循环。

溶液再生及蓄能系统：除湿溶液对空气进行除湿之后会逐渐失去除湿能力，需要对该除湿溶液再生恢复其除湿能力，存放于储液器的稀溶液经过溶液泵通过管道、换热器输送到再生器中，经过再生器的溶液浓度有所提升，然后经过换热器被来自除湿器、储液器的稀溶液冷却，在系统热量充分过量时，再生后经冷却的部分溶液存放至储液桶中，在系统热量不足时释放出来，实现装置的蓄能性。再生后的溶液然后经过阀门通过溶液泵输送至除湿器，完成溶液侧循环回路。

除湿器在对湿空气进行除湿干燥的过程中会释放大量的热量，为防止溶液和湿空气温度过高，在除湿过程中释放的大部分热量由冷却盘管中的冷却水带走。间接蒸发冷却器中，干燥的空气在实现等焓加湿的过程中吸收被冷冻介质的热量，产生冷冻水。再生器中盘管用于向再生器的再生过程提供热源。

有益效果：本发明的有益效果是：

1、利用了太阳能、工业废气余热等低温热源驱动产生冷冻水，为空气调节提供冷源，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、间接蒸发冷却产生冷冻水处理技术，是一种新型的制冷制取冷冻水思想；

3、太阳能蓄能型冷水机组装置中采用空气封闭式循环，与室内环境没有直接接触，不会有盐溶液对室内环境的污染腐蚀问题；同时还设有蓄能装置，有利于解决利用太阳能不连续、不稳定特性的缺陷问题。

以自然工质水作为系统制冷剂，以封闭循环空气的制冷剂携带体，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，为空气调节提供冷源。同时由于系统设置了储液器装置，在运行过程中热源过量时予以储存一定量的浓溶液，实现系统蓄能，在热量不足时释放，同时可以弥补太阳能不连续性、不稳定性的能源缺陷。

附图说明：

图1是本发明的总体结构示意图。其中有：除湿器1；回热器2；间接蒸发冷却器3；第一冷冻水盘管4；给水装置5；空气循环风道6；第一防腐溶液泵7、第二防腐溶液泵8；第二冷却水盘管9；第一储液器10、第二储液器11；换热器12；第一调节阀13、第二调节阀14、第三调节阀15；风机16；内热源型溶液再生器17；热水盘管18。

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，本发明的太阳能蓄能型冷水机组装置包括空气循环回路与溶液循环回路；具体连接方式如下：流经除湿器1的空气出口与回热器2一侧入口相通，该侧回热器2出口通过保温风道与风机16进口相接，风机16出口通过保温风道与间接蒸发冷却器3入口相接，间接蒸发冷却器3出口通过保温风道6与回热器2另一侧流体入口相接，该侧流体回热器2出口通过风道与除湿器1空气进口相通。经除湿器1的溶液出口通过溶液管路与储液器11进口相接，储液器11出口通过溶液管道与溶液泵7进口相接，溶液泵7出口通过管道与换热器12冷流体侧进口相接，换热器12冷流体侧出口通过保温溶液管路与再生器17溶液进口相接。再生器17溶液出口通过保温溶液管道与换热器12热流体侧进口相接，其出口分为两路，一路通过管道与阀门13相接，阀门13另一侧通过溶液管道与储液器10进口相通，储液器10的出口通过溶液管道与阀门15相接，阀门15另一侧通过管道与溶液泵8入口相通；从换热器12出来的另一路通过溶液管道与阀门14相接，阀门14的另一侧通过管道与来自储液器10的管道汇集于溶液泵8的入口处。溶液泵8的出口通过溶液管道与除湿器1的溶液进口相通。

空气侧封闭循环回路：经除湿器除湿干燥后的空气流出除湿器经过风道进入回热器，与来自间接蒸发冷却器的低温湿空气进行显热交换，预冷后的空气经过风机、保温风道送入间接蒸发冷却器，间接蒸发冷却器出口空气与回热器相连，此股空气经过回热器后出口与除湿器相通。

溶液侧循环回路：除湿器溶液出口通过溶液管道与储液器相接，储液器出口通过管道与溶液泵入口相连，溶液泵出口通过溶液管道与换热器相接，此流体侧换热器出口与再生器溶液入口处相通，再生器溶液出口通过溶液管道与换热器相接，与进入再生器的溶液进行热量交换，然后流出换热器分成两路，一路经过阀门通过管道与另一储液器(蓄能用)相接，另一路经过阀门与储液器出口溶液经过阀门后汇集一并与另一溶液泵入口相接，该溶液泵出口通过溶液管道与除湿器溶液进口相通。

间接蒸发冷却器中设有冷冻水盘管和给水装置。冷冻水盘管用于将蒸发冷却过程中产生的冷量输出，被盘管内的冷冻介质带走。给水装置是用于补充蒸发冷却过程引起喷淋水量的减少。除湿器中设有冷却水盘管，用于冷却空气与除湿溶液，带走除湿过程产生的热量。

在热源比较充分的时候，第一调节阀13、第三调节阀15关闭，第二调节阀14打开；在热源供热量有余量的时候第一调节阀13、第二调节阀14打开，第三调节阀15关闭，系统处于运行并蓄能状态；系统热源不足时，第一调节阀13、第二调节阀14、第三调节阀15均打开，系统蓄能释放运行。

Claims (5)

1、一种太阳能蓄能型冷水机组装置，其特征在于该装置包括空气循环回路与溶液循环回路；空气循环回路包括除湿器(1)、回热器(2)、间接蒸发冷却器(3)、空气循环风道(6)、风机(16)，其中除湿器(1)的气体输出端通过回热器(2)、风机(16)与间接蒸发冷却器(3)的输入端相接，间接蒸发冷却器(3)的输出端再通过回热器(2)接除湿器(1)的输入端形成一个封闭的气体回路，给水装置(5)与间接蒸发冷却器(3)相连通，第一冷冻水盘管(4)位于间接蒸发冷却器(3)中，第二冷却水盘管(9)位于除湿器(1)中；溶液循环回路包括第一防腐溶液泵(7)、第二防腐溶液泵(8)、第一储液器(10)、第二储液器(11)、换热器(12)、第一调节阀(13)、第二调节阀(14)、第三调节阀(15)、溶液再生器(17)、热水盘管(18)，其中除湿器(1)的液体输出端通过第二储液器(11)、第一防腐溶液泵(7)、换热器(12)接溶液再生器(17)；溶液再生器(17)的输出端通过换热器(12)分成两路，其一路通过第二调节阀(14)、第二防腐溶液泵(8)接除湿器(1)，另一路通过第一调节阀(13)、第一储液器(10)、第三调节阀(15)、第二防腐溶液泵(8)接除湿器(1)，热水盘管(18)位于溶液再生器(17)中。

2、根据权利要求1所述的太阳能蓄能型冷水机组装置，其特征是再生器(17)采用内热源型再生器。

3、根据权利要求1所述的太阳能蓄能型冷水机组装置，其特征是除湿器(1)采用内冷型除湿器。

4、一种如权利要求1所述的太阳能蓄能型冷水机组装置的蓄能制冷方法，其特征在于该方法采用两个循环回路，即：空气循环回路与溶液循环回路；在空气循环回路中，除湿器(1)中的空气经过回热器(2)然后经过保温风道(6)通过风机(16)进入间接蒸发冷却器(3)，完成蒸发冷冻过程后流出间接蒸发冷却器(3)经过保温风道(6)、回热器(2)进入除湿器(1)，完成封闭空气侧循环；溶液循环回路侧，从除湿器(1)中流出的除湿溶液通过溶液管道进入第二储液器(11)，第二储液器(11)出口通过溶液管道与第一防腐型溶液泵(7)进口相接，第一防腐型溶液泵(7)送出的除湿溶液通过管道进入换热器(12)，经换热后流出并经过溶液管道进入溶液再生器(17)，溶液再生器(17)溶液出口通过溶液管道与换热器(12)相连，换热流出换热器(12)后分成两路，一路经过第一调节阀(13)然后经过管道与第一储液器(10)相接，第一储液器(10)出口经过管道与第三调节阀(15)相接，另一路与第二调节阀(14)相接，第二调节阀(14)与第三调节阀(15)汇集与第二防腐溶液泵(8)相通，第二防腐溶液泵(8)出口与除湿器(1)溶液进口相接；第一冷冻水盘管(4)输送出低温冷冻水，输出冷量；第二冷却水盘管(9)用于冷却除湿过程释放的热量；热水盘管(18)为溶液再生器(17)提供热源。

5、根据权利要求4所述的太阳能蓄能型冷水机组装置的蓄能制冷方法，其特征在于在热源比较充分的时候，第一调节阀(13)、第三调节阀(15)关闭，第二调节阀(14)打开；在热源供热量有余量的时候第一调节阀(13)、第二调节阀(14)打开，第三调节阀(15)关闭，系统处于运行并蓄能状态；系统热源不足时，第一调节阀(13)、第二调节阀(14)、第三调节阀(15)均打开，系统蓄能释放运行。

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