CN203518108U - 利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，其直接利用地热温泉资源作为于实现调试溶液再生的热源，避免了使用电能等转换能源，有助于实现节能减排；同时，该溶液调湿空气处理系统通过结构优化，对被处理空气的调湿处理和调温处理相互分开，能够提高表冷器的制冷系数，并且能够提升调温、调湿处理的效率，减少对表冷器的能源消耗，有利于节省能源，而且只需要进行简单的转换控制，就能够实现降温除湿、升温加湿双重功能，能够分别适宜于夏季、冬季的空气调节使用，解决了现有技术中溶液调湿空调系统功能单一的问题，扩展了溶液调湿空气处理系统的市场应用前景。

Description

利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统

技术领域

本实用新型涉及空气处理技术和地热资源技术领域，具体涉及一种利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统。

背景技术

对于大型商场、超市、会议室、礼堂、体育馆等大空间场所，通常采用集中式全空气系统。传统的全空气机组，一般是将室内回风与新风混合后，通过表冷器降温除湿以实现对室内的温湿度控制。

目前应用于空调领域的全空气机组一般采用冷凝除湿的方式，利用制冷机组制取低温冷水，将空气冷冻至露点以下，使空气中水蒸气冷凝成液态水，从而实现除湿。此种空气处理方式存在如下问题：由于空气处理机组负担了空气的湿负荷，因此通常用的都是温度较低的7摄氏度的冷冻水进行冷凝除湿，而冷冻水温度过低使得制冷机组蒸发温度也较低，从而导致制冷效率低下；同时，冷凝除湿后空气温度太低，有时需再热才能达到送风温度要求，造成冷热抵消、能源浪费；另一方面，表冷器的盘管存在凝结水，易滋生细菌。

溶液调湿空调系统近年来得到了较为广泛的关注。溶液调湿空调系统是指采用具有调湿功能的盐溶液作为介质，利用溶液除湿器对空气的湿度进行调节，并利用溶液再生器对调湿溶液进行再生，从而循环利用实现空气湿度调节的系统。调湿溶液通常采用溴化锂溶液或氯化锂溶液，安全、无毒，化学稳定性好。被处理空气的水蒸气分压力与吸湿溶液表面蒸汽压之间的压差是水分传递的驱动力。溶液调湿空调系统通常由溶液再生器、溶液除湿器、换热器和表冷器构成，其进行空气调节的过程如下：将湿度较高被处理空气通入溶液除湿器；在溶液除湿器中，通过喷淋低温高浓度的调湿溶液与湿度较高的空气进行接触，由于空气的蒸汽压大于高浓度调湿溶液的饱和蒸汽压，从而发生传热传质，空气中的水分传递给高浓度调湿溶液，而调湿溶液吸收空气中的水蒸气后，空气被除湿，同时一部分水蒸气的凝结潜热进入溶液，使得调湿溶液被稀释且温度略有升高，而被除湿的空气再经过通有制冷剂的表冷器进行制冷，达到预定的送风温度，而被送入室内；然后，被稀释的低浓度调湿溶液经过连接有热源的热交换器进行加热升温后，再进入溶液再生器；在溶液再生器中，通过绝热喷淋，高温的低浓度调湿溶液与外来空气接触，由于温度差与蒸汽压差的存在，发生了传热传质，低浓度调湿溶液中的热量与水分传递给了空气，从而再次转换为温度较低、浓度较高的调湿溶液，实现了调湿溶液的再生，再生后的调湿溶液再次被输送到除湿器，被循环利用于对空气除湿。由此循环，被降温、除湿的空气不断被送入室内，实现了对室内空气的温度、湿度调节。

但现有的溶液调湿空调系统存在以下的一些不足。首先，现有的溶液调湿空调系统中通常采用电能加热作为热交换器的热源对被稀释的低浓度调湿溶液进行加热，用于实现调湿溶液再生，电能消耗大，不利于节能减排；另一方面，为了保证再生效率，通常需要将低浓度调湿溶液加热到较高温度后进入溶液再生器，这又导致再生后得到的高浓度调湿溶液温度也相对较高，使得利用再生得到的高浓度调湿溶液在溶液除湿器中对空气进行除湿处理的效率降低，同时对表冷器的制冷消耗也较大；此外，现有的溶液调湿空调系统通常只能实现对空气的降温、除湿，仅适宜于夏季使用，功能较为单一。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，一方面以地热温泉作为对低浓度调湿溶液进行再生前加热的热源，以节能减排，另一方面通过结构优化使其能够提高热利用率和调湿处理效率，并能够实现降温除湿和升温加湿双重功能，从而用以解决现有技术中溶液调湿空调系统能耗大、不利于节能减排、调湿处理效率低、功能单一的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术手段：

利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，包括溶液再生器、溶液除湿器、显热交换器、表冷器，以及第一换热器、第二换热器和第三换热器；

所述溶液再生器的储液箱通过第一水阀与补水管路相连通，溶液再生器的再生溶液出口管依次通过第二水阀和第一循环溶液泵连通至第一换热器的一个换热通路后，再连通至溶液再生器的再生溶液入口管；第一换热器的另一个换热通路连接地热温泉循环管路；其中，溶液再生器的再生溶液出口管与第二水阀之间的连通管路上设有第一旁通支管，第二水阀与第一循环溶液泵之间的连通管路上设有第二旁通支管；所述第一旁通支管通过第三水阀连通至第二换热器的一个换热通路后，又连通至第三换热器的一个换热通路，然后再通过第二循环溶液泵连通至溶液除湿器的调湿溶液入口管；所述第三换热器的另一个换热通路连接冷水预热循环管路；所述溶液除湿器的调湿溶液出口管连通至第二换热器的另一个换热通路后，再通过第四水阀连通至所述第二旁通支管； 

还包括：

除湿送风通道，以除湿送风进气管作为入口，依次穿过所述显热交换器的一个热交换通路和表冷器后，连通至与室内相通的除湿送风出气管；

加湿送风通道，直接通过加湿送风出风管连通至室内；

第一新风通道，以第一新风进气管作为入口，依次穿过第一风机和所述溶液再生器连通至第一新风输出管后，再通过第一选通阀选择连通至加湿送风出风管或与室外相通的第一排气管；且所述第一新风进气管上设有第一回风旁通支管；

第二新风通道，以第二新风进气管作为入口，依次穿过第二风机和所述溶液除湿器连通至第二新风输出管后，再通过第二选通阀选择连通至除湿送风进气管或与室外相通的第二排气管；且所述第二新风进气管上设有第二回风旁通支管；

回风通道，以与室内相通的回风进气管作为入口，连通至设有气流控制阀的回风出气管后，再通过第三选通阀选择连通至所述第一回风旁通支管或第二回风旁通支管；所述回风进气管与回风出气管的交接处设有排风旁通支管，且排风旁通支管连通至所述显热交换器的另一个热交换通路后，再连通至室外。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的溶液调湿空气处理系统还直接利用了我国藏量较为丰富的地热温泉资源作为于实现调试溶液再生的热源，避免了使用电能等转换能源，不仅有助于减少能源的转换损耗、提高能源利用率，还有助于减少因能源转换滋生的污染排放，实现了节能减排。

2、本实用新型的溶液调湿空气处理系统通过结构优化，只需要进行简单的转换控制，就能够实现降温除湿、升温加湿双重功能，能够分别适宜于夏季、冬季的空气调节使用，解决了现有技术中溶液调湿空调系统功能单一的问题，扩展了溶液调湿空气处理系统的市场应用前景。

3、本实用新型的溶液调湿空气处理系统在降温和除湿处理的调湿溶液循环流程中，利用了第三换热器对浓度较高的调试溶液进行制冷，一方面使得浓度较高的调试溶液蒸汽压大幅减小，增大了浓度较高的调试溶液与被处理空气的蒸汽压差，从而能够有效增加浓度较高的调试溶液在溶液除湿器中对被处理空气进行降温、除湿处理的效率；另一方面，除湿处理后得到的浓度较低的调试溶液的温度也相对较低，因此浓度较低的调试溶液经过第二换热器与从溶液再生器流出的浓度较高的调湿溶液进行热传递，对浓度较高的调湿溶液进行预冷处理，使得预冷处理后的浓度较高的调湿溶液更容易在经过第三换热器时得以制冷降温，让第三换热器中冷水预热循环管路的制冷量得以充分利用，由此形成了提升溶液除湿器中降温、除湿处理效率的良性循环；同时，冷水预热循环管路中被预热的冷水吸热升温后，可以进一步加热用作生活热水，达到热能回收利用的目的。

4、本实用新型的溶液调湿空气处理系统在升温和加湿处理的调湿溶液循环流程中，直接利用溶液再生器作为“加湿器”，通过被第一换热器中的地热温泉加热的浓度较低的调试溶液对被处理空气进行升温、加湿，所得到的浓度较高的调试溶液直接由补水管路补入的水分进行降温、稀释，恢复为温度、浓度较低的调湿溶液，循环过程简单，循环路径短、效率高，同时溶液除湿器、第二换热器、第三换热器都处于停用状态，有助于减少设备损耗。

5、本实用新型的溶液调湿空气处理系统在降温和除湿处理的空气循环流程中，并不是直接将得到的处理空气通过表冷器进行制冷，而是在通过表冷器制冷前，先将溶液除湿器送出的处理空气经过显热交换器与从排风旁通支管回风进气管进入的室内空气排风进行显热交换，使得处理空气能够先回收室内空气排风的低温显冷量得以降温后，再由表冷器制冷至送风温度，从而可以减少对表冷器的制冷消耗，有利于节省能源。

6、在本实用新型的溶液调湿空气处理系统中，对被处理空气的调湿处理和调温处理相互分开，表冷器无需负担调湿负荷，仅用于对控制通入室内的送风温度，因此不会产生凝水，可以有效防止细菌的滋生和繁殖，并且能够提高表冷器的制冷系数。

附图说明

图1为本实用新型利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型提供了一种利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，如图1所示，包括溶液再生器1、溶液除湿器2、显热交换器3、表冷器4，以及第一换热器5、第二换热器6和第三换热器7。溶液再生器1的储液箱通过第一水阀8与补水管路9相连通，溶液再生器1的再生溶液出口管1a依次通过第二水阀10和第一循环溶液泵11连通至第一换热器5的一个换热通路后，再连通至溶液再生器1的再生溶液入口管1b；第一换热器5的另一个换热通路连接地热温泉循环管路；其中，溶液再生器1的再生溶液出口管1a与第二水阀10之间的连通管路上设有第一旁通支管12，第二水阀10与第一循环溶液泵11之间的连通管路上设有第二旁通支13管；第一旁通支管12通过第三水阀14连通至第二换热器6的一个换热通路后，又连通至第三换热器7的一个换热通路，然后再通过第二循环溶液泵15连通至溶液除湿器2的调湿溶液入口管2a；第三换热器7的另一个换热通路连接冷水预热循环管路；溶液除湿器2的调湿溶液出口管2b连通至第二换热器6的另一个换热通路后，再通过第四水阀16连通至第二旁通支管13； 

还包括：

除湿送风通道，以除湿送风进气管17作为入口，依次穿过显热交换器3的一个热交换通路和表冷器4后，连通至与室内相通的除湿送风出气管18a；

加湿送风通道，直接通过加湿送风出风管18b连通至室内；

第一新风通道，以第一新风进气管19作为入口，依次穿过第一风机32和溶液再生器1连通至第一新风输出管1c后，再通过第一选通阀20选择连通至加湿送风出气管18b或与室外相通的第一排气管21；且第一新风进气管19上设有第一回风旁通支管22；

第二新风通道，以第二新风进气管23作为入口，依次穿过第二风机33和溶液除湿器2连通至第二新风输出管2c后，再通过第二选通阀24选择连通至除湿送风进气管17或与室外相通的第二排气管25；且第二新风进气管23上设有第二回风旁通支管26；

回风通道，以与室内相通的回风进气管27作为入口，连通至设有气流控制阀30的回风出气管28后，再通过第三选通阀29选择连通至第一回风旁通支管22或第二回风旁通支管26；回风进气管27与回风出气管28的交接处设有设有与室外相通的排风旁通支管31，且排风旁通支管31连通至所述显热交换器3的另一个热交换通路后，再连通至室外。

本实用新型利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，既可以在夏季用于对室内空气进行降温和除湿处理，又可以在冬季用于对室内空气进行升温和加湿处理。

在夏季，利用本实用新型的溶液调湿空气处理系统对室内空气进行降温和除湿处理的方法如下。关闭第一水阀8和第二水阀10，开启第三水阀14和第四水阀16，运行第一循环溶液泵11、第二循环溶液泵15、第一风机32以及第二风机33，将第一选通阀20选择连通至与室外相通的第一排气管21，将第二选通阀24选择连通至除湿送风进气管17，将第三选通阀29选择连通至第二回风旁通支管26，并通过调节气流控制阀30控制回风量，通过调节表冷器4的制冷量控制通入室内的送风温度；

降温和除湿处理的调湿溶液循环流程为：在第二循环溶液泵15的驱动下，浓度较高的调湿溶液从溶液再生器的再生溶液出口管1a流出，经过第二换热器6与从溶液除湿器的调湿溶液出口管2b流出的浓度较低的调湿溶液进行热传递，然后浓度较高的调湿溶液再经过第三换热器7对冷水预热循环管路的冷水进行预热，从而被冷水预热循环管路的冷水制冷的浓度较高的调湿溶液从调湿溶液入口管2a进入溶液除湿器2，对通过溶液除湿器2的被处理空气进行除湿处理；而后，在第一循环溶液泵11的驱动下，除湿处理得到的浓度较低的调湿溶液从溶液除湿器的调湿溶液出口管2b流出，经过第二换热器6与浓度较高的调湿溶液进行热传递，然后浓度较低的调湿溶液再经过第一换热器5被地热温泉加热升温后，从再生溶液入口管1b进入溶液再生器1，由经过溶液再生器1的新风空气将浓度较低的调湿溶液的水分带走并从第一排气管21排出至室外，从而再生得到浓度较高的调湿溶液；如此循环，形成降温和除湿处理的调湿溶液循环流程；

降温和除湿处理空气循环流程为：湿度较高室内空气由回风进气管27进入，通过回风出气管28上的气流控制阀30控制回风量，使得一部分室内空气作为回风经由回风出气管28进入第二回风旁通支管26，另一部分室内空气作为排风进入排风旁通支管31，经过显热交换器3与来自除湿送风进气管17的处理空气进行显热交换，然后排出至室外；而后，在第二风机的驱动下，回风与第二新风进气管23的新风空气合流形成被处理空气，通过溶液除湿器2进行除湿处理，得到的湿度较低的处理空气由第二新风输出管2c输送至除湿送风进气管17，然后湿度较低的处理空气经过显热交换器3与从排风旁通支管31进入的排风进行显热交换后，再经过表冷器4降温至送风温度后，从除湿送风出气管18a通入室内；如此循环，形成降温和除湿处理的空气循环流程。

通过上述对室内空气的降温和除湿处理流程，可以看到，本实用新型的溶液调湿空气处理系统在降温和除湿处理的调湿溶液循环流程中，利用了第三换热器对浓度较高的调试溶液进行制冷，一方面使得浓度较高的调试溶液蒸汽压大幅减小，增大了浓度较高的调试溶液与被处理空气的蒸汽压差，从而能够有效增加浓度较高的调试溶液在溶液除湿器中对被处理空气进行除湿处理的效率，同时增强了调试溶液对被处理空气的降温处理能力；另一方面，除湿处理后得到的浓度较低的调试溶液的温度也相对较低，因此浓度较低的调试溶液经过第二换热器与从溶液再生器流出的浓度较高的调湿溶液进行热传递，对浓度较高的调湿溶液进行预冷处理，使得预冷处理后的浓度较高的调湿溶液更容易在经过第三换热器时得以制冷降温，让第三换热器中冷水预热循环管路的制冷量得以充分利用，由此形成了提升溶液除湿器中降温、除湿处理效率的良性循环；同时，冷水预热循环管路中被预热的冷水吸热升温后，可以进一步加热（例如将被预热的冷水通入至热水器）用作生活热水，达到热能回收利用的目的。此外，还可以看到，本实用新型的溶液调湿空气处理系统在降温和除湿处理的空气循环流程中，被处理空气在溶液除湿器中被降温、除湿，得到的湿度较低的处理空气，但由于处理空气是由部分回风与温度较高的新风混合构成的被处理空气加以除湿处理而得到的，因此处理空气相对于室内空气而言温度依然较高，还需要进一步制冷到送风温度；然而，本实用新型的溶液调湿空气处理系统在降温和除湿处理的空气循环流程中，并不是直接将得到的处理空气通过表冷器进行制冷，而是在通过表冷器制冷前，先将溶液除湿器送出的处理空气经过显热交换器与从排风旁通支管回风进气管进入的室内空气排风进行显热交换，使得处理空气能够先回收室内空气排风的低温显冷量得以降温后，再由表冷器制冷至送风温度，从而可以减少对表冷器的制冷消耗，有利于节省能源。

在冬季，利用本实用新型的溶液调湿空气处理系统对室内空气进行升温和加湿处理的方法如下。开启第一水阀8和第二水阀10，关闭第三水阀14和第四水阀16，运行第一循环溶液泵11和第一风机32，关闭第二循环溶液泵15和第二风机33，将第一选通阀20选择连通至加湿送风出气管18b，将第二选通阀24选择连通至与室外相通的第二排气管25，将第三选通阀29选择连通至第一回风旁通支管22，并通过调节气流控制阀30控制回风量，通过调节表冷器4的加热量控制通入室内的送风温度；

升温和加湿处理的调湿溶液循环流程为：在第一循环溶液泵11的驱动下，浓度较低的调湿溶液从溶液再生器的再生溶液出口管1a流出，经过第一换热器5被地热温泉加热升温后，从再生溶液入口管1b进入溶液再生器1，对通过溶液再生器1的被处理空气进行加湿处理，由被处理空气将浓度较低的调湿溶液的水分带走并从第一排气管21排出至室外，从而再生得到浓度较高的调湿溶液回到溶液再生器1的储液箱中，同时由补水管路9补入水分至溶液再生器1的储液箱，将浓度较高的调湿溶液稀释为浓度较低的调湿溶液；如此循环，形成升温和加湿处理的调湿溶液循环流程；

升温和加湿处理空气循环流程为：湿度较低室内空气由回风进气管27进入，通过回风出气管上28的气流控制阀30控制回风量，使得一部分室内空气作为回风经由回风出气管28进入第一回风旁通支管22，另一部分室内空气作为排风进入排风旁通支管31，经过显热交换器后排出至室外；而后，在第一风机的驱动下，回风与第一新风进气管19的新风空气合流形成被处理空气，通过溶液再生器1进行加湿处理，得到的温度、湿度较高的处理空气由第一新风输出管1c输送至加湿送风出气管18b，通入室内；如此循环，形成升温和加湿处理的空气循环流程。

通过上述对室内空气的升温和加湿处理流程，可以看到，本实用新型的溶液调湿空气处理系统在升温和加湿处理的调湿溶液循环流程中，直接利用溶液再生器作为“加湿器”，通过被第一换热器中的地热温泉加热的浓度较低的调试溶液对被处理空气进行升温、加湿，所得到的浓度较高的调试溶液直接由补水管路补入的水分进行降温、稀释，恢复为温度、浓度较低的调湿溶液，循环过程简单，循环路径短、效率高，同时溶液除湿器、第二换热器、第三换热器都处于停用状态，有助于减少设备损耗。

不仅如此，通过上述对本实用新型溶液调湿空气处理系统的结构和调湿处理流程的整体说明，还可以看到，本实用新型的溶液调湿空气处理系统还直接利用了我国藏量较为丰富的地热温泉资源作为于实现调试溶液再生的热源，避免了使用电能等转换能源，不仅有助于减少能源的转换损耗、提高能源利用率，还有助于减少因能源转换滋生的污染排放，实现了节能减排；并且，本实用新型的溶液调湿空气处理系统通过结构优化，只需要进行简单的转换控制，就能够实现降温除湿、升温加湿双重功能，能够分别适宜于夏季、冬季的空气调节使用，解决了现有技术中溶液调湿空调系统功能单一的问题，扩展了溶液调湿空气处理系统的市场应用前景。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.利用地热温泉资源的溶液调湿空气处理系统，其特征在于，包括溶液再生器、溶液除湿器、显热交换器、表冷器，以及第一换热器、第二换热器和第三换热器；

所述溶液再生器的储液箱通过第一水阀与补水管路相连通，溶液再生器的再生溶液出口管依次通过第二水阀和第一循环溶液泵连通至第一换热器的一个换热通路后，再连通至溶液再生器的再生溶液入口管；第一换热器的另一个换热通路连接地热温泉循环管路；其中，溶液再生器的再生溶液出口管与第二水阀之间的连通管路上设有第一旁通支管，第二水阀与第一循环溶液泵之间的连通管路上设有第二旁通支管；所述第一旁通支管通过第三水阀连通至第二换热器的一个换热通路后，又连通至第三换热器的一个换热通路，然后再通过第二循环溶液泵连通至溶液除湿器的调湿溶液入口管；所述第三换热器的另一个换热通路连接冷水预热循环管路；所述溶液除湿器的调湿溶液出口管连通至第二换热器的另一个换热通路后，再通过第四水阀连通至所述第二旁通支管； 

还包括：

除湿送风通道，以除湿送风进气管作为入口，依次穿过所述显热交换器的一个热交换通路和表冷器后，连通至与室内相通的除湿送风出气管；

加湿送风通道，直接通过加湿送风出风管连通至室内；

第一新风通道，以第一新风进气管作为入口，依次穿过第一风机和所述溶液再生器连通至第一新风输出管后，再通过第一选通阀选择连通至加湿送风出风管或与室外相通的第一排气管；且所述第一新风进气管上设有第一回风旁通支管；

第二新风通道，以第二新风进气管作为入口，依次穿过第二风机和所述溶液除湿器连通至第二新风输出管后，再通过第二选通阀选择连通至除湿送风进气管或与室外相通的第二排气管；且所述第二新风进气管上设有第二回风旁通支管；

回风通道，以与室内相通的回风进气管作为入口，连通至设有气流控制阀的回风出气管后，再通过第三选通阀选择连通至所述第一回风旁通支管或第二回风旁通支管；所述回风进气管与回风出气管的交接处设有排风旁通支管，且排风旁通支管连通至所述显热交换器的另一个热交换通路后，再连通至室外。

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