CN214198957U - 一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组 - Google Patents

Abstract

本实用涉及一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，它包括由压缩机、热回收盘管、冷凝器、膨胀阀、预冷预热盘管、蒸发器通过管路连接组成的热泵系统；由再生溶液泵、冷凝器、再生溶液喷淋管、再生溶液湿膜填料、再生溶液集液槽通过管路连接组成的溶液再生系统，和调湿溶液泵、蒸发器、调湿溶液喷淋管、调湿溶液湿膜填料、调湿溶液集液槽通过管路连接组成的溶液调湿系统，由热回收盘管、再生溶液湿膜填料组成热回收回风溶液再生通道；由预冷预热盘管、调湿溶液湿膜调料组成新风调湿送风通道。直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组可以广泛应用于需要提供干燥新风的场所。

Description

一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组

技术领域

本实用涉及一种新风机组，特别是关于一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组。

背景技术

现有空调系统大多采用冷凝除湿处理方式，采用制冷机制备出低温冷冻水，将空气温度降低到露点以下，从而实现对新风的除湿处理过程，为满足除湿要求，冷冻水温度远低于降温所需的冷水温度，造成制冷机的蒸发温度降低，从而降低了制冷机的性能系数。目前溶液除湿设备，都采用具有吸湿放湿特性的盐溶液作为工作介质，利用溶液泵通过溶液管道输送到新风除湿单元和溶液再生单元模块与新风直接接触进行传热传质，实现对新风的除湿或加湿(调湿)处理过程；溶液除湿设备的溶液再生热源，可以采用低品位的热源作为溶液浓缩再生的能量来源，如太阳能、热网的热水或热泵系统排热等，因此，在节约能源和提高室内空气品质等方面具有较大的优势，得到了广泛关注并在越来越多的建筑中应用。

然而，由于现有技术采用的是温湿混空结构，即盐溶液先经过热泵系统蒸发器换热后，再进入除湿单元对空气进行降温除湿，由于盐溶液对普通换热器具有很强的腐蚀性，普通换热器无法承担盐溶液的长时间腐蚀，而耐腐蚀的换热器(比如钛换热器)又有共同特点，就是换热效率降低且价格昂贵，因此无法同时完成节能和防腐两个要求(铜的传热系数是401W/mk，钛的传热系数是14.63W/mK，钛的传热效率比铜降低27倍)；

热泵式溶液除湿机组是利用蒸发器给除湿溶液降温，冷媒通过蒸发器和除湿溶液换热，将溶液里的热量蒸发带走，低温的盐溶液对新风降温除湿，利用盐溶液表面水蒸气分压力的变化作为驱动力来对新风进行降温除湿的，当盐溶液表面的水蒸气分压力＜新风空气水蒸气分压力时，新风空气中的温度和水分会向盐溶液中转移，从而实现对新风的降温除湿过程，达到传热传质的效果，盐溶液吸收水分就会温度升高，浓度就会变稀，表面水蒸气分压力就会变大，温度和浓度变化表面水蒸气分压力也随之变化，当盐溶液表面的水蒸气分压力接近或＝新风水蒸气分压力时，盐溶液不在具有除湿性，溶液需要进入再生单元排湿再生，利用热泵系统冷凝排热进行溶液再生，所以，溶液浓度直接影响机组的除湿效果；由于技术限制，热泵系统的蒸发器和泠凝器大都是采用钛材质，由于钛的传热系数低，想把盐溶液处理的达到除湿要求，需要增加换热器的换热面积和盐溶液的流量，才能把除湿盐溶液里的热量蒸发带走，把压缩机排热通过泠凝器和溶液交换排出到室外空气中去，热泵系统需要做更大的功，要消耗大量电能耗，无法起到节能的效果，不可逆损失大

溶液除湿机组全热回收功能，目前现有溶液除湿机组大都采用溶液热回收形式，回收回风冷、热量对新风进行预处理，从而达到机组全热回收的设想，实际运行中，溶液需要用水泵提升到回风全热回收单元，再利用溶液自身的重力回流到新风预冷单元完成全热回收过程，全热回收溶液是没有冷热源，表面上看回风和新风有10°左右的温差，有很大的能量回收空间，在实际运行中减去传热温差和介质温差，再减去水泵的功耗，实际回收的能量十分有限。

实用新型内容

本实用主要目的是提供一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组；以解决现有技术中，换热器换热效率低造价昂贵，回风热回收效果差，溶液除湿新风机组无法同时完成节能和防腐要求，热泵系统效率低等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，它包括直膨式热泵系统、冷凝溶液再生系统、直膨蒸发溶液调湿系统、回风热回收溶液再生排风通道、新风直膨预冷调湿送风通道组成：由压缩机1、冷凝热回收盘管4、冷凝器5、膨胀阀 7、直膨预冷预热盘管8、蒸发器11通过管路连接组成的直膨式热泵系统；由再生溶液泵12、冷凝器5、再生溶液喷淋管13、再生溶液湿膜填料14、再生溶液集液槽15通过管路连接组成的冷凝溶液再生系统；由调湿溶液泵16、蒸发器11、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液湿膜填料18、调湿溶液集液槽19通过管路连接组成的直膨新风预冷、预热溶液调湿系统；由直膨热回收盘管4、再生溶液湿膜填料14、再生溶液喷淋管13、再生溶液集液槽15组成回风热回收溶液再生排风通道；由冷凝预冷预热盘管8、调湿溶液湿膜填料18、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液集液槽19组成新风直膨预冷调湿送风通道。

优选的，所述直膨式热泵系统包括由压缩机1、电磁阀一2、冷凝热回收盘管4、电磁阀二3、冷凝器5、电磁阀三6、膨胀阀一7、直膨预冷预热盘管 8、电磁阀四9、膨胀阀二10、蒸发器11通过管路连接组成，所述直膨式热泵系统在冷凝热回收盘管4前端和冷凝器5前端设置旁通管，在冷凝热回收盘管4中的热回收盘管前端和冷凝器5前端旁通管路上分别加装电磁阀；在直膨预冷预热盘管8前端和蒸发器11前端设置旁通管，在直膨预冷预热盘管 8前端和旁通管上分别加装电磁阀和膨胀阀；所述直膨式热泵系统由管道连接，管道内充注制冷剂，在直膨盘管和冷凝盘管下方增设凝水盘。

优选的，所述冷凝溶液再生系统由再生溶液泵12、冷凝器5、再生溶液喷淋管13、再生溶液湿膜填料14、再生溶液集液槽15通过管路连接组成的冷凝溶液再生系统；所述溶液再生系统由再生溶液集液槽15连接再生溶液泵 12进口，所述再生溶液泵12出口连接冷凝器5溶液进口，所述冷凝器溶液5 出口连接再生喷淋管13，再生喷淋管13将再生溶液喷淋在再生溶液湿膜填料14上形成液膜，利用溶液自身重力回到再生溶液集液槽15内完成冷凝溶液再生系统循环。

优选的，所述直膨蒸发溶液调湿系统由调湿溶液泵16、蒸发器11、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液湿膜填料18、调湿溶液集液槽19通过管路连接组成的溶液调湿系统；所述溶液调湿系统由调湿溶液集液槽19连接调湿溶液泵 16进口，所述调湿溶液泵16出口连接蒸发器11溶液进口，所述蒸发器11溶液出口连接调湿喷淋管17，调湿喷淋管17将调湿溶液喷淋在调湿溶液湿膜填料18上形成液膜，利用溶液自身重力回到调湿溶液集液槽19内完成直膨蒸发溶液调湿系统循环。

优选的，所述回风热回收溶液再生排风通道由冷凝热回收盘管4、再生溶液湿膜填料14、再生溶液喷淋管13、再生溶液集液槽组成15；所述再生溶液通过所述的再生溶液泵12经管道输送到所述再生溶液喷淋管13，所述再生溶液喷淋管13均匀喷淋到所述再生溶液湿膜填料14上形成液膜，室内回风经过所述冷凝热回收盘管4后与所述再生溶液湿膜填料14和再生溶液接触，将热泵系统的冷凝热和再生溶液释放出的水分带走并排出室外，在没有室内回风再生的情况时可采用室外新风代替回风进行溶液再生。

优选的，所述新风直膨预冷调湿送风通道由冷凝预冷预热盘管8、调湿溶液湿膜调料18、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液集液槽19组成；所述调湿溶液由所述调湿溶液泵16经管道输送到所述调湿溶液喷淋管17，由所述调湿溶液喷淋管17均匀喷淋到所述调湿溶液湿膜填料18上形成液膜，室外新风经过所述冷凝预冷预热盘管8对新风进行预冷、预热后与经过所述调湿溶液湿膜填料18时与调湿溶液接触，先将新风预冷、预热处理，再经过调湿达到送风状态要求后送到室内。

优选的，所述冷凝热回收盘管和直膨预冷预热盘管均为翅片式，分别设置在回风进口测和新风进口测：所述冷凝热回收盘管4和直膨预冷预热盘管5 下方分别设置冷凝盘管凝水盘21和直膨盘管凝水盘20。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

机组对温度、湿度分开控制，夏季制冷模式运行时，冷凝预冷盘管控制新风温度，将新风预冷降温后送到溶液调湿模块，由除湿盐溶液进行除湿后送入室内，采用温湿分控设计可以有效提高热泵系统蒸发温度，采用温湿分控设计有以下优点；

本实用的直膨预冷预热盘管设置在新风进口处，一方面可以预冷新风带走新风热量减小除湿模块负荷，提高机组除湿效率，另一方面冷媒吸收新风热量提高蒸发温度，从而可以提高整个机组效率。蒸发温度每提高1℃系统COP 会提高3-5％；再生系统同样采用温湿分控设计，在回风进口处设置冷凝热回收盘管，回风经过冷凝热回收盘管温度升高后进入再生单元，冷凝器控制再生溶液温度蒋再生溶液加热释放溶液里的水分，压缩机排气的热量经过冷凝热回收盘管与室内回风换热，回风经过冷凝热回收盘管时与冷媒换热，冷媒回收回风冷量降低冷凝温度，回风吸收冷媒热量提高排风温度，高温的排风经过再生模块时带走再生溶液释放的水分，混合成高温髙湿的气体排到室外达到溶液再生效果，即回收了回风冷量又提高了排风温度，即降低了冷凝温度又再生了溶液，温湿分控设计使整个系统效率大幅度提高，冷凝温度每降低1℃机组COP会提高2-3％；

本实用直膨预冷预热盘管设置在新风进口，冷凝热回收盘管设置在回风进口，接触不到盐溶液无需考虑防腐问题，普通翅片式换热器就可以，既可以实现机组内冷内热又解决了内冷换热器防腐问题，既可以做到热量回收又不需要增加热回收模块和水泵，既降低了成本又可以提高整个机组效率；本实用采用盐溶液作为除湿介质，盐溶液具有杀菌净化空气的作用，可有效提高送风品质，本实用可以广泛应用于需要提供干燥新风的场所。

附图说明

图1是本实用实例夏季制冷除湿工况示意图

图2是本实用实例冬季制热调湿工况示意图

图3是本实用实例两级模块双系统示意图。

图中：1、压缩机；2、电磁阀一；3、电磁阀二；4、冷凝热回收盘管； 5、冷凝器；6、电磁阀三；7、膨胀阀一；8、直膨预冷预热盘管；9、电磁阀四；10、膨胀阀二；11、蒸发器；12、再生溶液泵；13、再生溶液喷淋管； 14、再生溶液湿膜填料；15、再生溶液集液槽；16、调湿溶液泵；17、调湿溶液喷淋管；18、调湿溶液湿膜调料；19、调湿溶液集液槽；20、直膨盘管凝水盘；21、冷凝盘管凝水盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示,本实用实例包括压缩机1、电磁阀一2、电磁阀二3、冷凝热回收盘管4、冷凝器5、电磁阀三6、膨胀阀一7、直膨预冷预热盘管8、电磁阀四9、膨胀阀二10、蒸发器11通过管路连接组成的热泵系统，在压缩机1 出口和冷凝器5进、出口、蒸发器11进口前端设置三通管，压缩机1排气出口三通管的第一出口和第二出口分别加装电磁阀一2和电磁阀二3，冷凝器5 出口三通管第一出口和第二出口分别设置电磁阀三6、电磁阀四9和膨胀阀一 7和膨胀阀二10，系统内加注制冷剂；由再生溶液泵12、冷凝器5、再生溶液喷淋管13、再生溶液湿膜填料14、再生溶液集液槽15通过管路连接组成的溶液再生系统，系统内灌装盐溶液；和调湿溶液泵16、蒸发器11、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液湿膜填料18、调湿溶液集液槽19通过管路连接组成的溶液调湿系统，系统内灌装盐溶液，由冷凝热回收盘管4、再生溶液湿膜填料14组成热回收回风溶液再生通道；由直膨预冷预热盘管8、调湿溶液湿膜调料18组成新风调湿送风通道。

热泵系统：制冷工况冷媒经过压缩机1压缩变成高温高压的气体，压缩机1排气口经过管道连接通过电磁阀一2输送到冷凝热回收盘管4同室内回风进行换热，冷媒吸收回风冷量后经管道输送和经过电磁阀二3的冷媒混合输送到冷凝器5中和再生溶液换热，冷凝降温后的冷媒通过管道输送经电磁阀三6后到膨胀阀一7，冷媒经过膨胀阀一7后变成低温低压的气体，膨胀后的冷媒进入直膨预冷预热盘管8，冷媒通过直膨预冷预热盘管8同新风进行换热对新风进行预冷降温，蒸发吸热后的冷媒通过管道与经电磁阀四9后膨胀阀二10膨胀后的冷媒混合进入蒸发器11，进入蒸发器11的冷媒继续同进入蒸发器11的调湿溶液进行换热，在蒸发器11内蒸发换热后的冷媒经管道连接回到压缩机1吸气口完成热泵系统制冷循环，电磁阀一2电磁阀二3的开启度由冷凝器5再生溶液出口温度控制；电磁阀三6和电磁阀三6的开启度由蒸发器5调湿溶液出口温度控制；

溶液再生系统：系统内再生溶液集液槽15通过管道连接再生溶液泵12 进口，再生溶液泵12出口连接冷凝器5溶液进口，冷凝器5再生溶液出口通过管道连接再生喷淋管13；再生溶液泵12丛再生溶液槽15内抽取再生溶液，加压后经管道输送到冷凝器5内与冷媒换热，换热升温后的再生溶液经管道输送到再生喷淋管13，由再生喷淋管13均匀的喷淋在再生溶液湿膜填料14 上，再生溶液在再生溶液湿膜调料14上形成液膜同排风进行换热，由再生排风将再生溶液里的水分带走达到溶液浓缩再生的效果，浓缩再生后的溶液通过自身重力回流到再生溶液槽15内进入下一个溶液再生循环；回风经过冷凝热回收盘管4时与冷媒换热，冷媒回收回风冷量降低冷凝温度，回风吸收冷媒热量提高排风温度，高温的排风经过再生模块时带走再生溶液释放的水分，混合成高温髙湿的气体排到室外达到溶液再生效果。

溶液调湿系统：系统内调湿溶液集液槽19通过管道连接调湿溶液泵16 进口，调湿溶液泵16出口连接蒸发器11溶液进口，蒸发器11调湿溶液出口通过管道连接调湿喷淋管17；调湿溶液泵16丛调湿溶液槽19内抽取调湿溶液，加压后经管道输送到蒸发器11内与低温冷媒换热，蒸发降温后的调湿溶液经管道输送到调湿喷淋管17，由调湿喷淋管17均匀的喷淋在调湿溶液湿膜填料18上，室外新风经过直膨预冷预热盘管8对新风进行预冷后与调湿溶液湿膜填料18和调湿溶液接触，调湿溶液在调湿溶液湿膜调料18上形成液膜对降温预处理后边新风进行调湿，吸收新风空气中的水分，预冷调湿的新风达到送风状态点后送到室内，调湿后吸收水分变稀的溶液通过自身重力回流到调湿溶液槽19内进入下一个溶液调湿循环。

如图2所示,冬季加湿状态下，冬季制冷系统四通阀转换制冷剂流向改变，由直膨预冷预热盘管8、调湿溶液湿膜填料18、调湿溶液喷淋管17、调湿溶液集液槽19组成新风调湿送风通道，冬季低温干燥的新风进入调湿送风通道后，先经过直膨预冷预热盘管8进行新风预热，预热后的新风在经过调湿溶液湿膜填料18进行调湿，调湿达到送风要求后送到室内，经压缩机1压缩的高温冷媒通过压缩机出口三通第一出口输送到预冷预热盘管8对新风进行预热，预热新风的冷媒和压缩机出口三通第二出口冷媒汇合后进入冷凝器，冷媒在冷凝器内同调湿溶液换热，被冷媒加热后的溶液由调湿溶液泵16输送到调湿溶液喷淋管17，再由调湿溶液喷淋管17均匀的喷淋在调湿溶液湿膜填料 18上，加热后的盐溶液会向新风释放水分，对预热后的新风进行调湿，完成冬季新风预热调湿要求，调湿达到送风要求后送到室内；

由冷凝热回收盘管4、再生溶液湿膜填料14、再生溶液喷淋管13、再生溶液集液槽15组成回风热回收通道，冷凝器5出口三通第二出口电磁阀四9 关闭，所有冷媒经第一出口输送到冷凝热回收盘管4，回风经过热回收盘管时与冷媒进行换热，冷媒充分吸收回风热量，利用回风热量提高蒸发温度，换热后的冷媒进入蒸发器5同溶液进行换热，换热后的冷媒经管道回到压缩机1 进入下一个循环，蒸发换热后的溶液由再生溶液泵12输送的再生喷淋管13 内，由再生喷淋管13均匀的喷淋到再生湿膜填料14上，继续回收回风空气里的水分，吸收水分的盐溶液靠自身重力回到再生溶液集液槽15内进入下一循环，被回收热量的回风把蒸发的冷量带走排到室外；冬季工况下制冷系统四通阀转换制冷剂流向改变，利用夏季冷凝排热对新风进行预热，利用再生溶液对预热后的新风进行调湿，利用夏季蒸发预冷回收回风热量和回风中的水分，来提高热泵系统蒸发温度，做到全热回收提高机组整体效率。

如图3所示，在需要调湿功效较大，而一级装置无法满足需求的时候，可将两套装置一起分级工作，以夏季工况为例，新风首先经过两级的直膨预冷预热盘管8进行降温，然后再通过两级的调湿模块调湿，而回风首先经过两级的冷凝热回收盘管4回收回风冷量，然后再经过两级的再生模块带走再生溶液里的水分排出室外，达到溶液再生的效果，虽然整个制冷过程与单级系统一样，但由于其具有两套热泵系统，因此其能源利用率要高于单级系统装置使用的调湿机组。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，其特征在于：它包括直膨式热泵系统、冷凝溶液再生系统、直膨蒸发溶液调湿系统、回风热回收溶液再生排风通道、新风直膨预冷调湿送风通道组成：由压缩机、冷凝热回收盘管、冷凝器、膨胀阀、直膨预冷预热盘管、蒸发器通过管路连接组成的直膨式热泵系统；由再生溶液泵、冷凝器、再生溶液喷淋管、再生溶液湿膜填料、再生溶液集液槽通过管路连接组成的冷凝溶液再生系统；由调湿溶液泵、蒸发器、调湿溶液喷淋管、调湿溶液湿膜填料、调湿溶液集液槽通过管路连接组成的直膨新风预冷、预热溶液调湿系统；由直膨热回收盘管、再生溶液湿膜填料、再生溶液喷淋管、再生溶液集液槽组成回风热回收溶液再生排风通道；由冷凝预冷预热盘管、调湿溶液湿膜填料、调湿溶液喷淋管、调湿溶液集液槽组成新风直膨预冷调湿送风通道。

2.根据权利要求1所述的一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，其特征在于：所述直膨式热泵系统包括由压缩机、电磁阀一、冷凝热回收盘管、电磁阀二、冷凝器、电磁阀三、膨胀阀一、直膨预冷预热盘管、电磁阀四、膨胀阀二、蒸发器通过管路连接组成，所述直膨式热泵系统在冷凝热回收盘管前端和冷凝器前端设置旁通管，在冷凝热回收盘管中的热回收盘管前端和冷凝器前端旁通管路上分别加装电磁阀一和电磁阀二；在直膨预冷预热盘管前端和蒸发器前端设置旁通管，在直膨预冷预热盘管前端和旁通管上分别加装电磁阀三、电磁阀四和膨胀阀一和膨胀阀二；所述直膨式热泵系统由管道连接，管道内充注制冷剂，在直膨预冷预热盘管和冷凝盘管下方增设冷凝热回收盘管和直膨预冷预热盘管。

3.根据权利要求1所述的一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，其特征在于：所述冷凝溶液再生系统由再生溶液泵、冷凝器、再生溶液喷淋管、再生溶液湿膜填料、再生溶液集液槽通过管路连接组成的冷凝溶液再生系统；所述溶液再生系统由再生溶液集液槽连接再生溶液泵进口，所述再生溶液泵出口连接冷凝器溶液进口，所述冷凝器溶液出口连接再生喷淋管，再生喷淋管将再生溶液喷淋在再生溶液湿膜填料上形成液膜，利用溶液自身重力回到再生溶液集液槽内完成冷凝溶液再生系统循环。

4.根据权利要求1所述的一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，其特征在于：所述直膨蒸发溶液调湿系统由调湿溶液泵、蒸发器、调湿溶液喷淋管、调湿溶液湿膜填料、调湿溶液集液槽通过管路连接组成的溶液调湿系统；所述溶液调湿系统由调湿溶液集液槽连接调湿溶液泵进口，所述调湿溶液泵出口连接蒸发器溶液进口，所述蒸发器溶液出口连接调湿喷淋管，调湿喷淋管将调湿溶液喷淋在调湿溶液湿膜填料上形成液膜，利用溶液自身重力回到调湿溶液集液槽内完成直膨蒸发溶液调湿系统循环。

5.如权利要求1所述一种热泵驱动直膨式温湿分控热回收型溶液调湿新风机组，其特征在于，所述冷凝热回收盘管和直膨预冷预热盘管均为翅片式，分别设置在回风进口侧和新风进口侧：所述冷凝热回收盘管和直膨预冷预热盘管下方分别设置冷凝盘管凝水盘和直膨盘管凝水盘。

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