CN202040920U - 一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，是一种基于溶液除湿循环与蒸汽压缩式制冷循环结合、综合利用太阳能蓄能和溶液蓄能、分级利用蒸气压缩式制冷系统冷凝热作为辅助热源的新型高效热湿独立处理空调系统。该装置由溶液循环回路和制冷剂循环回路组成，包括压缩机、室内换热器、节流阀、室外换热器、壳管式换热器、太阳能集热/蓄能器、溶液处理器A、溶液处理器B、溶液热交换器、溶液泵、风机、四通阀等。夏季运行时分级利用冷凝热量，同时提高制冷蒸发温度，有效提升系统制冷系数；冬季运行时充分利用室外湿空气全热作为热泵蒸发器低温热源，提高了能源利用率，同时有效改善室外机冬季结霜问题。

Description

一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置

技术领域

本实用新型涉及一种热湿独立处理空气的装置，具体说是一种冷凝热分段利用，太阳能集热/蓄能和溶液蓄能结合的热湿独立处理空气装置，属于太阳能利用、制冷与空调技术领域。                                        

背景技术

随着经济和社会的快速发展，我国能源需求迅速增长。能源的短缺以及由此产生的环境污染问题，正成为我国经济与社会可持续发展的重要制约因素。目前，我国建筑能耗占能源消耗总量的1/3以上，其中70%用于建筑供冷暖。建筑节能，特别是建筑供冷暖节能，减少化石能源消耗，发展低碳技术，推广可再生能源利用，提高用能效率已成为我国建筑行业发展的重要方向。

热湿独立处理空调是将空调空间内的显热负荷和湿负荷分开进行处理，通过专门的除湿技术处理湿负荷，经过除湿后的空气再经过冷却即可达到空气调节的目的。系统的蒸发温度提高，从而提高制冷系数，实现节能的目的。溶液除湿技术被认为是一种处理空气湿负荷的有效途径，溶液再生过程能够采用60-80℃的低品位热能（特别是中低温太阳能、废热等）实现，使得溶液相对于其他热能驱动的制冷空调系统更具吸引力，最近几年溶液除湿技术受到了相当多研究学者的关注。但是这些研究主要是采用太阳能作为驱动热源，没有涉及到蒸汽压缩式制冷系统中冷凝热的分级利用和太阳能蓄能的综合利用问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有溶液独立除湿技术中驱动热源的利用缺陷及冬季室外机易结霜的现状，基于溶液除湿循环与热泵循环，提供一种新型高效热湿独立处理空气装置，目的在于综合利用太阳能和溶液蓄能，利用蒸气压缩式制冷系统冷凝热作为辅助热源，全面提升冬夏两季空调能效。 

为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，包括溶液循环回路和制冷剂循环回路，溶液循环回路包括太阳能集热/蓄能器、溶液处理器B、第二溶液泵、溶液热交换器、溶液处理器A、第一溶液泵和壳管式热交换器，太阳能集热/蓄能器中设有溶液管路，溶液管路和所述壳管式热交换器的壳内管外部分连接成一个回路，并利用四通阀A和四通阀B进行管路的切换，以改变溶液的流动方向；制冷剂循环回路包括压缩机、室内换热器、节流阀、室外换热器、所述壳管式热交换器、室内风机和室外风机，制冷剂管道和所述壳管式热交换器的管内部分串联成一个回路，整个制冷循环回路由四通阀C进行管路的切换，以转变制冷剂的流向。

所述溶液循环再生溶液先经太阳能集热/蓄能器温度升高后，然后在壳管式换热器中吸收压缩机排出的高温制冷剂蒸汽放出的部分冷凝热进行预热，综合利用太阳能和制冷系统冷凝热作为溶液再生辅助热源。

所述制冷剂循环夏季时室内换热器用作制冷系统蒸发器，室外换热器用作制冷系统冷凝器，制冷剂先在壳管式换热器中放出一部分冷凝热量给溶液，然后在室外换热器里继续放出冷凝热给室外空气。吸收了冷凝热后的室外空气在溶液再生器中将这部分冷凝热放出给溶液。冷凝废热被分级的充分的利用。室内换热器中的制冷剂由于室内侧空气已先经过溶液除湿器除湿后提高了温度，制冷剂的蒸发器温度被提高，有效提升系统了制冷系数。

所述一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置冬季时，溶液处理器A工作模式为溶液除湿器，溶液处理器B工作模式为溶液再生器，室内换热器用作热泵系统冷凝器，室外换热器用作热泵系统蒸发器。室外空气先经过溶液除湿器降低含湿量，湿空气中的潜热将释放转化为溶液和空气的显热，利用室外湿空气全热作为热泵蒸发器低温热源，提高了能源利用率。同时，除湿后的空气经过蒸发器，可有效改善室外机冬季结霜问题。室内空气先经过冷凝器温度升高，再经过溶液再生器被加湿，满足冬季室内湿度要求。

所述集热/蓄能器中溶液管路以U形管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根U形蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充，利用相变材料随温度的相变过程吸收或放出热量，可实现太阳能的移峰填谷。溶液除湿潜蒸发冷却空调系统，将需要储存的能量用于浓溶液再生从而获得除湿潜能，再通过浓溶液除湿的方式将除湿潜能释放出来，通过储存溶液的除湿潜热而达到蓄能的目的。

所述室内风机和室外风机均采用双向风机，根据季节不同改变空气的流向。

本实用新型的主要有益效果有：

1.综合利用太阳能和蒸气压缩式制冷系统冷凝热，合理解决热湿独立处理空调系统中溶液循环再生热能的高效补偿问题；

2. 太阳能蓄能和溶液蓄能结合，有效地利用潜热蓄能来提高能源利用率和系统稳定性；

3.夏季时采用冷凝废热分级利用，同时提高蒸发温度，从而有效提升系统的性能系数；

4、冬季时充分利用室外湿空气全热作为热泵蒸发器低温热源，提高了能源利用率，同时有效改善室外机冬季结霜问题。

附图说明

图1是本实用新型一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置示意图。其中：压缩机1，室内风机2，室内换热器3，溶液处理器A 4，第一溶液泵5，节流阀6，室外风机7，室外换热器8，第二溶液泵9，溶液热交换器10，四通阀A 11，四通阀B 12，溶液处理器B 13，太阳能集热/蓄能器14，四通阀C 15，壳管式换热器16。

图2是图1的装置夏季运行模式示意图。

图3是图1的装置冬季运行模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，由溶液循环回路和制冷剂循环回路组成。太阳能集热/蓄能器14中溶液管路以U形管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根U形蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充。

该装置可以以下两种模式运行：

夏季运行时如图2所示，溶液处理器B13工作模式为溶液再生器，溶液处理器A4工作模式为溶液除湿器，室内换热器3工作模式为制冷系统蒸发器，室外换热器8工作模式为制冷系统冷凝器。制冷剂经压缩机1高压送出后在壳管式换热器16中放出一部分冷凝热量给溶液，经四通阀C15后进入室外换热器8继续放出冷凝热量给室外空气，制冷剂冷却凝结后经节流阀6节流降压后进入室内换热器3，吸收室内空气热量从而汽化后经四通阀C15后被压缩机1吸入。溶液循环过程采用溶液在太阳能集热/蓄能器14中吸收热量，温度升高后与压缩机1排出的高温制冷剂蒸汽在壳管式热交换器16中进行显热交换，在进入溶液再生器前再次被预热，然后进入溶液处理器B13再生。再生过程需要的空气为经过冷凝器后升温的热空气。再生后的浓溶液经第二溶液泵9在溶液热交换器10中发出热量，进入溶液处理器A4除湿。溶液吸收室内空气中的水份后变成稀溶液，经溶液热交换器10吸收来自浓溶液的热量，温度升高后，进入太阳能集热/蓄能器14。室内侧空气先经过溶液除湿器除湿后温度升高，再经过蒸发器降低温度，实现空气调节。

冬季运行时如图3所示，溶液处理器B13工作模式为溶液除湿器，溶液处理器A4工作模式为溶液再生器，室内换热器3工作模式为热泵系统冷凝器，室外换热器8工作模式为热泵系统蒸发器。制冷剂循环经压缩机1高压送出后在壳管式换热器16中放出一部分冷凝热量给溶液，经四通阀C15后进入室内换热器3放出冷凝热量加热室内空气，制冷剂冷却凝结后经节流阀6节流降压后进入室外换热器8，吸收室外空气热量从而汽化后经四通阀C15后被压缩机1吸入。溶液循环过程采用溶液在太阳能集热/蓄能器14中吸收热量，温度升高后与压缩机1排出的高温气体在壳管式热交换器16中进行显热交换，在进入溶液再生器前再次被预热，然后进入溶液处理器A4再生。再生过程需要的空气为经过冷凝器后升温的室内空气。再生后的浓溶液经第一溶液泵5在溶液热交换器10中发出热量，进入溶液处理器B13除湿。溶液吸收室外空气中的水份后变成稀溶液，经溶液热交换器10吸收来自浓溶液的热量，温度升高后，进入太阳能集热/蓄能器14。室外空气先经过溶液除湿器降低含湿量，湿空气中的潜热将释放转化为溶液和空气的显热，将室外湿空气全热作为热泵蒸发器低温热源，提高了能源利用率。同时，除湿后的空气经过蒸发器，可有效改善室外机冬季结霜问题。室内空气先经过冷凝器温度升高，再经过溶液再生器被加湿，满足冬季室内湿度要求。

Claims (5)

1. 一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，包括溶液循环回路和制冷剂循环回路，其特征在于，溶液循环回路包括太阳能集热/蓄能器（14）、溶液处理器B（13）、第二溶液泵（9）、溶液热交换器（10）、溶液处理器A（4）、第一溶液泵（5）和壳管式热交换器（16），太阳能集热/蓄能器（14）中设有溶液管路，溶液管路和所述壳管式热交换器（16）的壳内管外部分连接成一个回路，并利用四通阀A（11）和四通阀B（12）进行管路的切换，以改变溶液的流动方向；制冷剂循环回路包括压缩机（1）、室内换热器（3）、节流阀（6）、室外换热器（8）、所述壳管式热交换器（16）、室内风机（2）和室外风机（7），制冷剂管道和所述壳管式热交换器（16）的管内部分串联成一个回路，整个制冷循环回路由四通阀C（15）进行管路的切换，以转变制冷剂的流向。

2. 根据权利要求1所述的一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，其特征在于：夏季运行时，所述溶液处理器B（13）为溶液再生器，所述溶液处理器A（4）为溶液除湿器，所述室内换热器（3）为制冷系统蒸发器，所述室外换热器（8）为制冷系统冷凝器。

3. 根据权利要求1所述的一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，其特征在于，冬季运行时，所述溶液处理器B（13）为溶液除湿器，所述溶液处理器A（4）为溶液再生器，所述室内换热器（3）为热泵系统冷凝器，所述室外换热器（8）为热泵系统蒸发器。

4. 根据权利要求1、2或3所述的一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，其特征在于，所述室内风机（2）和室外风机（7）均为双向风机。

5. 根据权利要求1、2或3所述的一种冷凝热分段利用热湿独立处理空气装置，其特征在于，所述太阳能集热/蓄能器（14）中溶液管路以U形管的形式布置于太阳能真空集热管中，每根U形蒸发管与真空集热管中间均以相变材料填充。

Images