CN211011722U - 一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，主要包括太阳能集热器、除湿换热器1、除湿换热器2、纤维湿帘、喷淋室、储水盘、储热水箱、冷却塔、喷头、水泵、风机、排风口、进风口、房间、三通阀、阀门和必要的连接管道，利用除湿换热器将高温高湿的进风空气湿度降低，并向除湿换热器内通入冷却水，降低吸附热对空调降温的影响；经过除湿换热器处理后的空气，通过纤维湿帘和喷淋室进行直接蒸发冷却；低温空气通过风机输送至房间内。本实用新型考虑到连续工作的重要意义，放置两个除湿换热器，实现空调系统的连续不间断除湿降温；一个除湿换热器进行除湿降温，另一个除湿换热器进行加热再生，形成良好的循环。

Description

一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种除湿空调系统，特别涉及一种除湿换热器和直接蒸发冷却相结合的空调系统，属于蒸发冷却和太阳能热利用领域。

背景技术

从古至今，能源一直是人类面临的重大问题，我们现今仍非常依赖传统化石能源（煤炭、石油和天然气）。化石能源并不是无限的，终有一天会耗尽。在能源利用中建筑能耗约占一个国家总耗能的40 %，尤其在干热地区，空调制冷机能耗占据了建筑能耗的大部分。同时，大部分建筑采用蒸汽压缩制冷系统，广泛使用氯氟碳（CFCs）和氢氯氟碳（HCFCs）制冷剂，加重了温室效应。空调领域的研究人员在努力寻找一种环保型空调代替制冷剂。蒸发冷却是一种节能环保型降温方式。它的优点在于不需要压缩机耗能和氟利昂类制冷剂，较高的生命周期，有效地改善室内空气质量，受到人们广泛关注。

蒸发冷却的原理是水与空气的热湿传递，环境空气进入蒸发冷却装置内，水吸收空气显热进行蒸发,使被处理的空气温度降低，含湿量增大。当空气与水接触时，在贴近水表面处出存在一层饱和空气边界层，边界层温度与水表面温度相等，边界层的水蒸气分压力由水表面温度所决定。质交换的动力来源于边界层中的水蒸气与湿空气中的水蒸气分压差，热交换的动力来源于温度差。蒸发制冷程度取决于很多因素,包括空气的初始温度、含湿量和相对湿度。因此，在干热地区降温效果更加显著，比如印度、中国西北部、西班牙南部等。

目前，蒸发冷却已广泛应用于工业和农业生产中，降低了生产成本。研究学者提出了一种利用太阳能动力卷筒除湿系统对室外新风进行预处理的蒸发制冷实验系统，可以有效的将室内温度降低至28 ℃，相对湿度保持在70 %左右，基本满足人体热舒适度，促进了蒸发制冷系统在住宅建筑中的应用。由于蒸发制冷的原理特性，导致两个缺点，一是供气含湿量过大，导致环境湿度增加，引起不适。二是在炎热潮湿地区的降温效果并不显著，需先对热湿空气进行除湿预处理，再进行蒸发制冷。针对以上缺点，许多人进行了实验研究进行解决。黄武研究员基于蒸发制冷技术的热回收特性，设计了一种蒸发制冷新风处理系统。仿真结果表明，该系统有较大的节能效果。在新风状态参数为35 ℃、21.68 g/kg时，送风状态参数可达到19.3 ℃、9.0 g/kg。

本实用新型将蒸发冷却和除湿换热器相结合。先进行除湿换热器除湿，再蒸发冷却。换热器的翅片上涂有硅胶除湿剂，通过的空气湿度降低，并且向换热器中通入冷却水带走除湿过程中产生的吸附热，实现高效制冷。在高湿度地区使用效果显著。干燥剂的再生热源温度为60-120 ℃，可采用太阳能等低品位能源供能。换热器既可以带走吸附热，也能为干燥剂提供再生热能。高温高湿空气先经过除湿换热器降湿处理，再通过湿帘和喷淋室进行蒸发冷却，解决了在高温高湿地区蒸发冷却效果不显著的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，将除湿换热器应用到直接蒸发冷却当中，不仅节可以约能源，而且满足了在高温高湿气候区的设施农业种植环境或者设施养殖环境的夏季降温需求。

本实用新型主要通过以下技术方案实现：一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，主要包括太阳能集热器、除湿换热器1、除湿换热器2、纤维湿帘、喷淋室、储水盘、储热水箱、冷却塔、喷头、水泵、风机、排风口、进风口、房间、三通阀、阀门和必要的连接管道，利用除湿换热器将高温高湿的进风空气湿度降低，并向除湿换热器内通入冷却水，降低吸附热对空调降温的影响；经过除湿换热器处理后的空气，通过纤维湿帘和喷淋室进行直接蒸发冷却；低温空气通过风机输送至房间内。

所述储热水箱中的热水由太阳能集热器提供，在阳光充足的条件下，将热水储存在储热水箱中，为除湿换热器的再生提供稳定热源。

所述除湿换热器，采用翅片铜管式换热器，在翅片上通过粘合剂将硅胶粘在其表面，使得换热器不仅有传热作用，还具有除湿作用；同时向除湿换热器中通入冷却水，可带走吸湿过程中产生的吸附热。

所述纤维湿帘、喷淋室、储水盘、喷头构成了直接蒸发冷却器，放置除湿换热器之后，为房屋提供冷空气。

所述除湿换热器1和除湿换热器2循环交替使用，在除湿换热器1除湿制冷时，除湿换热器2通过太阳能储热水箱进行再生，反之亦然。

所述除湿换热器的冷却水均来自冷却塔（12）。

所述风机（13）保持室内空气流动。

附图说明

图1：一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统的示意图。

图1中，1-除湿换热器1，2-除湿换热器2，3-纤维湿帘，4-喷淋室，5、6-喷头，7、8、23、24-水泵，9-储水盘，10-太阳能集热器，11-储热水箱，12-冷却塔，13、16-风机，14-排风口，15-房间，25-进风口，17、18-三通阀，20、21、22-阀门。

具体实施方式

本实用新型将将蒸发冷却和除湿换热器相结合；先进行除湿换热器除湿，再蒸发冷却；公布了一种可连续除湿制冷的空调系统。下面将结合说明书附图对本实用新型进行详细说明：如图1所示，一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，主要由除湿换热器1（1）、除湿换热器2（2）、纤维湿帘（3）、喷淋室（4）、储水盘（9）、太阳能集热器（10）、储热水箱（11）、冷却塔（12）、喷头、水泵、风机、排风口（14）、进风口（25）、房间（15）、三通阀、阀门和必要的连接管道，图中左半部分为除湿换热器除湿降温，右半部份为纤维湿帘和喷淋室的直接蒸发冷却。

白天太阳能集热器（10）不断的吸收阳光加热水，通过水泵（24）输送至储热水箱（11），在除湿换热器（1、2）吸收空气中的水蒸气达到饱和时，储热水箱中的热水可为除湿换热器再生提供热源，使换热器翅片上的干燥剂脱水再生，除湿换热器从新具有除湿能力。

本实用新型采用先除湿，后蒸发冷却的方法，使蒸发冷却不再受外界湿度的影响；外界空气先进入除湿换热器进行除湿降温，再通过喷淋室（4）和纤维湿帘（3）进行直接蒸发冷却；若湿度较大的空气直接通入喷淋室或纤维湿帘降温，则蒸发冷却效率较低，温降较小，达不到制冷效果。

本实用新型考虑到连续工作的重要意义，将放置两个除湿换热器，实现空调系统的连续不间断除湿降温；一个除湿换热器进行除湿降温，另一个除湿换热器进行加热再生，形成良好的循环；基体操作如下所述，调节三通阀（18、19），使冷却水通入除湿换热器1（1）当中，调节三通阀（17）使得空气流经除湿换热器1（1），处理后的空气通过风机（16）进入喷淋室（4）；而对于除湿换热器2（2），打开阀门（20、22），关闭阀门（21），启动水泵（23），使储热水箱中的热水流入除湿换热器2（2）中，对换热器翅片上的吸湿饱和的硅胶除湿剂进行加热再生；当除湿换热器1（1）达到饱和时，在切换阀门使得冷却水通入除湿换热器2（2），热水通入除湿换热器1（1），如此循环制冷。

本实用新型通过阀门之间的调节，不仅解决了高温高湿条件下直接蒸发冷却效率低的问题，还实现了连续除湿制冷，使蒸发冷却的应用范围更广泛。

Claims (4)

1.一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，其特征在于，主要主要由除湿换热器1（1）、除湿换热器2（2）、纤维湿帘（3）、喷淋室（4）、储水盘（9）、太阳能集热器（10）、储热水箱（11）、冷却塔（12）、喷头、水泵、风机、排风口（14）、进风口（25）、房间（15）、三通阀、阀门和必要的连接管道构成，环境空气先通过除湿换热器1或除湿换热器12进行除湿降温，低湿度空气再通过喷淋室（4）和纤维湿帘（3）进行直接蒸发制冷，并通过阀门的调节实现空调连续除湿制冷。

2.根据权利要求1所述的一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，其特征在于，白天太阳能集热器（10）不断的吸收阳光加热水，通过水泵（24）输送至储热水箱（11），在除湿换热器（1、2）吸收空气中的水蒸气达到饱和时，储热水箱中的热水可为除湿换热器再生提供热源，使换热器翅片上的干燥剂脱水再生，除湿换热器从新具有除湿能力。

3.根据权利要求1所述的一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，其特征在于，除湿换热器采用粘合剂将硅胶除湿剂粘在翅片之上，增大除湿剂与空气的接触面积额，同时换热器内的冷却水也可以带走除湿过程中，除湿剂吸湿产生的吸附热；当硅胶除湿剂吸湿饱和时，可用太阳能进行加热再生。

4.根据权利要求1所述的一种基于除湿换热器的太阳能蒸发冷却空调系统，其特征在于，考虑到连续工作的重要意义，将放置两个除湿换热器，调节阀门的方向和开关，实现空调系统的连续不间断除湿降温。

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