CN206648220U - 空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组。本实用新型包括太阳能供热系统、热泵系统、一级冷却系统和溶液除湿系统，所述太阳能供热系统包括空气型太阳能集热器、循环风机、风阀二、风阀三、空气‑空气换热器和冷凝器，所述的热泵系统包括压缩机、蒸发器和节流阀，所述一级冷却系统包括冷却塔、水泵和换热器，所述溶液除湿系统包括除湿器和再生器。本实用新型热源由空气型太阳能供热系统和热泵系统提供，为整个除湿机组运行提供保障的同时大大减少了一次能源的利用，达到节约能源、减少运行成本的目的。

Description

空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组

技术领域

本实用新型涉及深度溶液除湿技术领域，特别是涉及一种空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组的技术领域。

背景技术

随着世界经济的不断发展，人们对能源的需求量也越来越大，能源问题成为目前人类发展中面临的一个重大难题，如何提高不可再生能源利用率，以及如何合理利用可再生能源，将成为解决这一难题的关键点。

溶液除湿就是利用有除湿能力的盐溶液对空气进行除湿。溶液的表面水蒸气分压力和空气的水蒸气分压力差是二者进行质量传递的驱动力。为了增加热质传递的驱动力，需要对溶液进行降温(除湿过程)或者升温(再生过程)。从而使热泵技术得以与溶液除湿技术结合使用。

溶液除湿空调系统，相比于传统中央空调系统，有多方面的优势。目前在民用建筑中，常用的除湿方式是冷凝除湿。冷凝除湿过程中，凝结水落在室内机水盘内，形成湿表面，容易滋生霉菌等细菌。除湿后的空气往往温度较低，还需要再热，满足送风要求，造成了能源浪费。而溶液除湿就不会这样的问题，除湿后的空气送入房间，房间内没有湿表面，避免了霉菌滋生的危险，可以满足各种热湿比状态的送风，无需再热，高效且节能环保。

热泵驱动的溶液除湿空调系统，目前在公共建筑中作为舒适性空调已有应用，在一些工业场合(如物料干燥过程)，作为工艺性空调有所应用。但是该系统中，除湿后的溶液需要被送至再生侧再生，提高其浓度，以实现循环利用。为了实现再生，通常再生侧溶液的温度要达到60℃以上。同时除湿侧需要对溶液降温，尤其对于深度除湿系统，除湿侧溶液需要的温度更低，即需要热泵的蒸发温度更低。蒸发温度和冷凝温度的大温差使得热泵效率很低，能耗较高。这是目前热泵驱动的溶液除湿空调系统最大的缺点之一。

以太阳能为热源对再生供热是很好的解决办法。太阳能热水系统制出的热水温度在70℃以上，完全可以满足再生需求。且除湿侧配备一台制冷机，为除湿溶液降温。制冷机的冷凝温度不需要达到60℃以上，只需要比环境温度略高，这使得制冷机效率提高，实现了节能的目的。尤其在深度除湿场合应用，太阳能驱动的溶液除湿空调系统更具优势。除湿侧只需要将溶液温度降低至需求温度，而不必有过高的冷凝温度，制冷机能效比提高。再生侧利用太阳能作为热源，减少了一次能源的利用。实现了节能减排的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，通过利用太阳能和热泵技术来实现对除湿机组提供冷源、热源，在保证除湿效果的同时，大大减小了一次能源(电能)的用量，从而提高系统的运行效率，降低了设备的运行成本，为以后的空气调节领域提供了一种新技术手段，更有利于市场的推广和应用。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，包括太阳能供热系统、热泵系统、一级冷却系统和溶液除湿系统，

所述太阳能供热系统包括空气型太阳能集热器、循环风机、风阀二、风阀三、空气-空气换热器和冷凝器，新风进口连接空气-空气换热器入口，空气-空气换热器出风口连接循环风机入口，换热水箱换热空气出口连接循环风机入口，循环风机出风口依次连接空气型太阳能集热器和冷凝器，冷凝器出气口分为两路，一路通过风阀三连接再生器进行喷淋再生，再生后的空气经空气-空气换热器换热后排出系统，另一路通过风阀二进入换热水箱给水加热，换热水箱出水口经热水泵连接热水-溶液换热器进行换热，换热器出气口连接循环风机入口；

所述的热泵系统包括压缩机、蒸发器和节流阀，蒸发器蒸汽出口依次连接压缩机和冷凝器冷凝管入口，冷凝器冷凝管出口通过节流阀连接蒸发器蒸汽入口；

所述一级冷却系统包括冷却塔、水泵和换热器，冷却塔底部的冷却水出口通过水泵连接换热器入水口，换热器出水口连接冷却塔顶部的冷却水入口；

所述溶液除湿系统包括除湿器和再生器，除湿器的溶液槽溶液出口通过溶液泵一连接三通阀一后分为两支路，一支路依次连接冷水-溶液换热器、蒸发器和除湿器上部，另一支路则经溶液-溶液换热器连接再生器底部的溶液槽；再生器的溶液槽溶液出口连接溶液泵二入口，溶液泵二出口连接三通阀二后分为两支路，一支路连接再生器上部，另一支路则流经溶液-溶液换热器连接除湿器底部的溶液槽。

所述循环风机的出口设有一旁通管路，旁通管路与空气型太阳能集热器相并联，旁通管路设置有风阀一。

所述除湿器与再生器之间连接有一根平衡管，用于平衡两溶液槽内的溶液差。

空气型太阳能集热器内部装入太阳能集热芯。

所述的溶液除湿系统中再生器和除湿器对空气处理的形式不定，可以是顺流、逆流或者交叉流的形式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型溶液除湿机组的热源由空气型太阳能供热系统和热泵系统提供，为整个除湿机组运行提供保障的同时大大减少了一次能源的利用，达到节约能源、减少运行成本的目的。

2、本实用新型溶液除湿机组在除湿侧增加了一个一级冷却系统，为深度除湿系统减少了热损失，减少了热泵系统的耗功，提高了整个系统运行的能效比。

3、本实用新型溶液除湿机组在空气型太阳能供热循环管路上增加了一个热回收装置，用于提高热的利用效率。

附图说明

图1所示为本实用新型空气型太阳能与热泵相结合双热源驱动的溶液除湿机组示意图；

图2所示为本实用新型加有空气预处理器的空气型太阳能与热泵相结合双热源驱动的溶液除湿机组示意图。

其中：27、除湿器 28、再生器 1、冷却塔 2、冷水泵 3、冷水-溶液换热器 4、空气型太阳能集热器 5、循环风机 6、换热水箱 7、空气-空气换热器 8、压缩机 9、冷凝器 10、蒸发器 11、节流阀 12、热水泵 13、热水-溶液换热器 14-1、溶液泵一 14-2、溶液泵二 15-1、三通调节阀一 15-2、三通调节阀二 16、溶液-溶液换热器 17、平衡管 18-1、风机一 18-2、风机二 19-1、补水阀一 19-2补水阀二、19-3、补水阀三 20、新风进口 21、排风口 24、表冷器 26-1、风阀一、26-2风阀二、26-3、风阀三。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型如图1和图2所示，包括太阳能供热系统、热泵系统、一级冷却系统、溶液除湿系统以及其相关的辅助构件，所述太阳能供热系统主要包括空气型太阳能集热器4、循环风机5、风阀一26-1、风阀二26-2、风阀三26-3、以及空气-空气换热器7、冷凝器9等。新风进口连接空气-空气换热器入口，空气-空气换热器出风口连接循环风机入口，换热水箱换热空气出口连接循环风机入口，循环风机出风口依次连接空气型太阳能集热器和冷凝器，冷凝器出气口分为两路，一路通过风阀三连接再生器进行喷淋再生，再生后的空气经空气-空气换热器换热后排出系统，另一路通过风阀二进入换热水箱给水加热，换热水箱出水口经热水泵连接热水-溶液换热器进行换热，换热器出气口连接循环风机入口。

其中空气型太阳能集热器是一种用于加热空气的装置，其中循环风机在这作为太阳能供热系统的动力源。在循环管路风机的出口设有一旁通管路，与空气型太阳能集热器相并联，用于调节太阳能光热的利用，如太阳能集热器出口温度高于某一设定值，旁通阀门开启，且根据温度的高低，可调节开启度的大小，使太阳能内部的热可以比较均匀供给，提高热利用效率。

所述的热泵系统主要包括压缩机8、冷凝器9、蒸发器10以及节流阀11，由压缩机8压缩后的高温高压制冷剂蒸汽流经冷凝器9，向太阳能供热系统中排放出大量的冷凝热，用于给再生器28提供热源，经冷凝器9冷凝后的制冷剂液体流经节流阀11节流后，变成低温低压的液体进入蒸发器10蒸发吸收热量变成低温低压的蒸汽，再回到压缩机8形成一个完整的热泵循环系统，其中蒸发器10给除湿侧溶液提供冷源的同时，还可用于冷却处理除湿器进风口和送风口的空气。

所述一级冷却系统包括冷却塔1、水泵2、冷水-溶液换热器3以及相关的配件，由水泵2把冷却塔1底部的冷却水泵送至冷水-溶液换热器3内部进行换热，经冷水-溶液换热器3换热后的热水送至冷却塔1进行喷淋冷却，该过程实现了对除湿喷淋溶液的初级冷却目的。

所述溶液除湿系统包括除湿器27、再生器28及其相关的辅助运行设备组成，其中除湿器27对空气进行除湿处理，溶液槽内的溶液流经溶液泵一14-1后，流进三通阀一15-1后分为两支路，一支路将溶液送至一级冷却系统中的冷水-溶液换热器3进行一级降温处理，降温后的溶液流进蒸发器10进行再次降温处理，处理后的溶液进入除湿器上部对空气进行喷淋除湿处理，另一支路则经一个溶液-溶液换热器16换热后送至再生器底部的溶液槽内。而再生器28则对空气进行加湿处理，对溶液的浓度进行浓缩的过程，其处理过程为溶液槽内的溶液流经溶液泵二14-2，在溶液泵二出口连接有三通阀二15-2后分为两支路，一支路进入再生器上部对空气进行喷淋处理，另一支路则流经一个溶液-溶液换热器16进行降温后流进除湿器底部的溶液槽内。

该空气型太阳能集热器供热系统，其中于空气作为载热媒介，由新风进口20进入的空气经空气-空气换热器7换热升温后，与换热水箱6换热后的空气混合后进入循环风机5，循环风机5作为此系统的动力源，把风送至空气型太阳能集热器4内部加热升温，升温后的空气再流进热泵系统的冷凝器9加热升温，流出的热空气分为两部分，一部分进入再生器28进行喷淋再生，再生后的空气经空气-空气换热器7、排风口21换热后排出系统，另一部分进入换热水箱6给水加热，加热后的热水经热水泵12送至热水-溶液换热器13进行换热，使再生侧的溶液温度升高，从换热器6换热后的空气再回到风机前端形成一个完整的循环。

再生侧的风机一18-1在这作为引风机，将被太阳能加热后的热空气吸入再生塔中，将溶液进行再生，同时将处理过后的热湿空气排除，送至空气-空气换热器7，进行热交换，最终排除户外。除湿侧通过风机二18-2作为空气侧的驱动装置，对新风进行降温除湿，送至用户使用末端，同时为了提高除湿效果，将表冷器24安装在除湿塔的进风口处作为除湿降温的一次预处理，该表冷器作为热泵的另一路热源。如果对于处理风的温湿度要求没这么高的情况下，表冷器24这一侧可通过阀门关上这一支路，不让其走制冷剂。

对于需要提供水的装置再生器28、换热水箱6和冷却塔1，在其装置的地位处分别都安装有补水阀，其中再生器28上安装有补水阀一19-1，在换热水箱6上安装有补水阀二19-2，在冷却塔1上安装有补水阀三19-3。

本实用新型空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其热泵系统的冷凝器安装在集热器出口管路上，使载热媒介再次提高热的品味，为溶液再生提供再生动力作保证，而蒸发端为除湿侧溶液提供冷源，为了提高除湿效果，对空气侧的预处理也由蒸发端来承担。

本实用新型空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其一级冷却水系统为冷却塔系统，为深度除湿减少热损提供了保障，减少系统运行的能耗。由于该溶液除湿系统用的热源由太阳能和热泵提供，为整个系统运行提供保障的同时大大减少了一次能源的用量，达到节约能源、减少运行成本的目的。且在太阳能供热系统循环管路中加装有一个热回收装置，用于提高热的利用率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其特征在于，包括太阳能供热系统、热泵系统、一级冷却系统和溶液除湿系统，

所述太阳能供热系统包括空气型太阳能集热器、循环风机、风阀二、风阀三、空气-空气换热器和冷凝器，新风进口连接空气-空气换热器入口，空气-空气换热器出风口连接循环风机入口，换热水箱换热空气出口连接循环风机入口，循环风机出风口依次连接空气型太阳能集热器和冷凝器，冷凝器出气口分为两路，一路通过风阀三连接再生器进行喷淋再生，再生后的空气经空气-空气换热器换热后排出系统，另一路通过风阀二进入换热水箱给水加热，换热水箱出水口经热水泵连接热水-溶液换热器进行换热，换热器出气口连接循环风机入口；

所述的热泵系统包括压缩机、蒸发器和节流阀，蒸发器蒸汽出口依次连接压缩机和冷凝器冷凝管入口，冷凝器冷凝管出口通过节流阀连接蒸发器蒸汽入口；

所述一级冷却系统包括冷却塔、水泵和换热器，冷却塔底部的冷却水出口通过水泵连接换热器入水口，换热器出水口连接冷却塔顶部的冷却水入口；

所述溶液除湿系统包括除湿器和再生器，除湿器的溶液槽溶液出口通过溶液泵一连接三通阀一后分为两支路，一支路依次连接冷水-溶液换热器、蒸发器和除湿器上部，另一支路则经溶液-溶液换热器连接再生器底部的溶液槽；再生器的溶液槽溶液出口连接溶液泵二入口，溶液泵二出口连接三通阀二后分为两支路，一支路连接再生器上部，另一支路则流经溶液-溶液换热器连接除湿器底部的溶液槽。

2.根据权利要求1所述的空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其特征在于，所述循环风机的出口设有一旁通管路，旁通管路与空气型太阳能集热器相并联，旁通管路设置有风阀一。

3.根据权利要求1所述的空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其特征在于，空气型太阳能集热器内部装入太阳能集热芯。

4.根据权利要求1所述的空气型太阳能与热泵相结合的双热源驱动的溶液除湿机组，其特征在于，所述除湿器与再生器之间连接有一根平衡管，用于平衡两溶液槽内的溶液差。