CN1862123A - 一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，属于空调领域。所述机组主要含有气液直接接触全热交换模块1、压缩机2、左冷凝3、右冷凝器4、左蒸发器5、右蒸发器6、左板式换热器7、右板式换热器8、溶液循环水泵9、膨胀阀10、左补水阀11和右补水阀12。本发明使用热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理机组，同时，该新风机组还包含全热回收单元，对回风和新风进行全热回收，降低新风处理所需的能耗。本发明通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量，可以调节各级除湿溶液的温度，同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，以降低过程的不可逆损失，提高机组的能效比(COP)。

Description

一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组
技术领域
本发明涉及一种溶液式空气处理装置，尤其是涉及一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组属于空调领域。
背景技术
由于在可利用低品位能源、节约能源消耗、保护环境等方面的优势，近年来，溶液式除湿空调系统得到了较为广泛的关注。溶液除湿空调系统可以使用低温热源(60～90℃)驱动，节约了大量空调电能消耗；基于溶液除湿的空调系统，可以使显热处理的效率提高30％，从而显著降低空气处理的能源消耗；溶液还具有很强的蓄能特性，单位体积溶液的蓄能能力是冰蓄冷的3倍，这使得空调系统对负荷变化的调节能力显著增强；使用盐溶液作为工质，避免使用CFCs和HCFCs等对臭氧层有破坏作用的工质，不会对环境造成破坏；由于不必使用会产生凝结水的盘管，因此也就不会产生霉菌等有害污染物，而且通过溶液的喷洒可以除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其它有害物，从而有利于提高室内空气品质。总之，溶液式空气处理方式对提高空调系统运行性能、降低能源消耗、提高室内空气品质、优化城市能源结构等均有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机组能效比(COP)高的热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理机组。
本发明提出的一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，其特征在于：所述机组主要含有气液直接接触全热交换模块(1)、压缩机(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热器(8)、溶液循环水泵(9)、膨胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12)；所述回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收，其中模块(A)与(F)、(B)与(E)对应，溶液先后与新风和回风直接接触，经过热回收后的回风分别与再生模块(C)、(D)中温度较高的稀溶液换热，后排到室外；预处理后的新风则进入下层除湿模块(G)、(H)中，与温度较低的浓溶液换热后送到室内，其中，除湿模块(G)、(H)分别与再生模块(D)、(C)对应为一组，从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G)流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器(7)回收热量，模块(C)与(H)之间循环的溶液使用板式换热器(8)回收热量；模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液槽内的溶液混和后，与右冷凝器(4)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热，溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块(H)，与(H)底部溶液槽的溶液混和后，再与右蒸发器(4)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热，溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变稀，再送到再生模块(C)中浓缩，如此循环。
在上述新风机组中，所述新风机组通过设置于热泵系统的四通阀切换使制冷剂流向相反，左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液对回风除湿冷却，左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热(G)、(H)中的溶液对新风进行加热加湿，经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
在上述新风机组中，所述新风机组不开启制冷系统，仅运行(A)、(F)和(B)、(E)两级全热回收单元，通过溶液在上下级之间与空气的全热交换，实现全热回收工况运行，实现向室内供给新风。
本发明通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量，可以调节各级除湿溶液的温度，同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，以降低过程的不可逆损失，提高机组的能效比(COP)。
附图说明
图1：热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图，两组蒸发器和冷凝器共用一个压缩机。
图2：热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图，每组蒸发器和冷凝器使用单独的压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：
请见图1和图2。
以两级溶液除湿和再生新风机组为例，其夏季运行的原理图如图1所示，其主要部件包括气液直接接触全热交换模块1、压缩机2、左冷凝器3、右冷凝器4、左蒸发器5、右蒸发器6、左换热板换7、右换热板换8、溶液循环水泵9、膨胀阀10、左补水阀11和右补水阀12。回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块A、B、E、F进行全热回收，其中模块A与F、B与E对应，溶液先后与新风和回风直接接触。经过热回收后的回风分别与上层模块C、D中温度较高的稀溶液换热，后排到室外；预处理后的新风则进入下层模块G、H中，与温度较低的浓溶液换热后送到室内。其中，除湿模块G、H分别与再生模块D、C对应为一组。从模块D流出的温度较高的浓溶液与从模块G流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器7回收热量，模块C与H之间循环的溶液使用板式换热器8回收热量。模块H出口的稀溶液与模块C底部溶液槽内的溶液混和后，与右冷凝器4中从压缩机2流出的高温制冷工质换热，溶液被加热后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块H，与H底部溶液槽的溶液混和后，再与右蒸发器中从膨胀阀10流出的低温制冷工质换热，溶液被冷却后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变稀，再送到再生模块C中浓缩，如此循环。模块G、D之间的工作原理与模块H、C相同。左补水阀11用于控制模块D中的溶液浓度，右补水阀12用于控制模块C中的溶液浓度。新风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却，以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程中释放的潜热；另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热，再与全热回收后的排风进行全热交换，溶液即被浓缩再生。
新风机冬季运行的原理与夏季类似，不同之处在于通过四通阀切换使制冷剂流向与夏季工况相反运行，使得夏季作为冷凝器的3、4作为蒸发器冷却模块D、C中的溶液对回风除湿冷却，而夏季作为蒸发器的5、6作为冷凝器加热G、H中的溶液对新风进行加热加湿，经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
在过渡季节，新风机不开启制冷系统，仅运行A、F和B、E两级全热回收单元，通过溶液在上下级之间与空气的全热交换，实现全热回收工况运行，即可实现向室内供给新风。
本发明提出的这种使用热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理机组，同时，该新风机组还包含全热回收单元，对回风和新风进行全热回收，降低新风处理所需的能耗。该新风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却，以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程中释放的潜热；另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热，再与全热回收后的排风进行全热交换，溶液即被浓缩再生。为了实现多级不同温度和浓度的除湿过程，增强新风机对空气的除湿、降温能力，蒸发器和冷凝器均设置多个，每一级除湿模块和对应的再生模块设置一套蒸发器和冷凝器，并在相应模块之间的溶液循环回路中设置板式换热器以回收热量。制冷系统有两种形式可以选择：一种是所有的蒸发器和冷凝器使用一个压缩机驱动，制冷剂经过压缩机后通过并联管路分别进入各个冷凝器，与溶液换热后流出冷凝器汇合，经过膨胀阀后，分别进入各个蒸发器对溶液进行冷却，从蒸发器流出的制冷剂再汇合进入压缩机被压缩(如图1所示，以两级除湿/再生为例)；另外一种是每一组蒸发器和冷凝器都对应一个压缩机和膨胀阀，即每一级的除湿和再生单元使用独立的制冷系统(如图2所示，以两级除湿/再生为例)。实际设备采用那一种模式，取决于具体的空气除湿、冷却量和制冷系统的容量。通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量，可以调节各级除湿溶液的温度，同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，以降低过程的不可逆损失，提高机组的能效比(COP)。

Claims (3)

1、一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，其特征在于：所述机组主要含有气液直接接触全热交换模块(1)、压缩机(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热器(8)、溶液循环水泵(9)、膨胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12)；所述回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收，其中模块(A)与(F)、(B)与(E)对应，溶液先后与新风和回风直接接触，经过热回收后的回风分别与再生模块(C)、(D)中温度较高的稀溶液换热，后排到室外；预处理后的新风则进入下层除湿模块(G)、(H)中，与温度较低的浓溶液换热后送到室内，其中，除湿模块(G)、(H)分别与再生模块(D)、(C)对应为一组，从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G)流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器(7)回收热量，模块(C)与(H)之间循环的溶液使用板式换热器(8)回收热量；模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液槽内的溶液混和后，与右冷凝器(4)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热，溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块(H)，与(H)底部溶液槽的溶液混和后，再与右蒸发器(4)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热，溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变稀，再送到再生模块(C)中浓缩，如此循环。
2、按照权利要求1所述的新风机组，其特征在于：所述新风机组通过设置于热泵系统的四通阀切换使制冷剂流向相反，左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液对回风除湿冷却，左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热(G)、(H)中的溶液对新风进行加热加湿，经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
3、按照权利要求1所述的新风机组，其特征在于：所述新风机组不开启制冷系统，仅运行(A)、(F)和(B)、(E)两级全热回收单元，通过溶液在上下级之间与空气的全热交换，实现全热回收工况运行，实现向室内供给新风。
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