CN2896090Y - 一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组,属于空调领域。所述机组主要含有气液直接接触全热交换模块1、压缩机2、左冷凝3、右冷凝器4、左蒸发器5、右蒸发器6、左板式换热器7、右板式换热器8、溶液循环水泵9、膨胀阀10、左补水阀11和右补水阀12。本实用新型使用热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理机组,同时,该新风机组还包含全热回收单元,对回风和新风进行全热回收,降低新风处理所需的能耗。本实用新型通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量,可以调节各级除湿溶液的温度,通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度,实现对新风的逐步除湿和降温,以降低过程的不可逆损失,提高机组的能效比。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种溶液式空气处理装置,尤其是涉及一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风装置,属于空调领域。
背景技术
由于在可利用低品位能源、节约能源消耗、保护环境等方面的优势,近年来,溶液式除湿空调系统得到了较为广泛的关注。溶液除湿空调系统可以使用低温热源(60~90℃)驱动,节约了大量空调电能消耗;基于溶液除湿的空调系统,可以使显热处理的效率提高30%,从而显著降低空气处理的能源消耗;溶液还具有很强的蓄能特性,单位体积溶液的蓄能能力是冰蓄冷的3倍,这使得空调系统对负荷变化的调节能力显著增强;使用盐溶液作为工质,避免使用CFCs和HCFCs等对臭氧层有破坏作用的工质,不会对环境造成破坏;由于不必使用会产生凝结水的盘管,因此也就不会产生霉菌等有害污染物,而且通过溶液的喷洒可以除去空气中的尘埃、细菌、霉菌及其它有害物,从而有利于提高室内空气品质。总之,溶液式空气处理方式对提高空调系统运行性能、降低能源消耗、提高室内空气品质、优化城市能源结构等均有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种机组能效比(COP)高的热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理装置。
本实用新型提出的一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风装置,其特征在于:所述装置主要含有气液直接接触全热交换模块(1)、压缩机(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热器(8)、溶液循环水泵(9)、膨胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12);所述回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收,其中模块(A)与(F)、(B)与(E)对应,溶液先后与新风和回风直接接触,经过热回收后的回风分别与再生模块(C)、(D)中温度较高的稀溶液换热,后排到室外;预处理后的新风则进入下层除湿模块(G)、(H)中,与温度较低的浓溶液换热后送到室内,其中,除湿模块(G)、(H)分别与再生模块(D)、(C)对应为一组,从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G)流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器(7)回收热量,模块(C)与(H)之间循环的溶液使用板式换热器(8)回收热量;模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液槽内的溶液混和后,与右冷凝器(4)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热,溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生,再生后的浓溶液流回除湿模块(H),与(H)底部溶液槽的溶液混和后,再与右蒸发器(4)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热,溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿,吸收空气中的水分后溶液浓度变稀,再送到再生模块(C)中浓缩,如此循环。
在上述新风装置中,所述新风装置通过设置于热泵系统的四通阀切换使制冷剂流向相反,左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液对回风除湿冷却,左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热(G)、(H)中的溶液对新风进行加热加湿,经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
在上述新风装置中,所述新风装置不开启制冷系统,仅运行(A)、(F)和(B)、(E)两级全热回收单元,通过溶液在上下级之间与空气的全热交换,实现全热回收工况运行,实现向室内供给新风。
本实用新型通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量,可以调节各级除湿溶液的温度,同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度,实现对新风的逐步除湿和降温,以降低过程的不可逆损失,提高机组的能效比(COP)。
附图说明
图1:热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图,两组蒸发器和冷凝器共用一个压缩机。
图2:热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图,每组蒸发器和冷凝器使用单独的压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明:
请见图1和图2。
以两级溶液除湿和再生新风机组为例,其夏季运行的原理图如图1所示,其主要部件包括气液直接接触全热交换模块1、压缩机2、左冷凝器3、右冷凝器4、左蒸发器5、右蒸发器6、左换热板换7、右换热板换8、溶液循环水泵9、膨胀阀10、左补水阀11和右补水阀12。回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块A、B、E、F进行全热回收,其中模块A与F、B与E对应,溶液先后与新风和回风直接接触。经过热回收后的回风分别与上层模块C、D中温度较高的稀溶液换热,后排到室外;预处理后的新风则进入下层模块G、H中,与温度较低的浓溶液换热后送到室内。其中,除湿模块G、H分别与再生模块D、C对应为一组。从模块D流出的温度较高的浓溶液与从模块G流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器7回收热量,模块C与H之间循环的溶液使用板式换热器8回收热量。模块H出口的稀溶液与模块C底部溶液槽内的溶液混和后,与右冷凝器4中从压缩机2流出的高温制冷工质换热,溶液被加热后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋再生,再生后的浓溶液流回除湿模块H,与H底部溶液槽的溶液混和后,再与右蒸发器中从膨胀阀10流出的低温制冷工质换热,溶液被冷却后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋除湿,吸收空气中的水分后溶液浓度变稀,再送到再生模块C中浓缩,如此循环。模块G、D之间的工作原理与模块H、C相同。左补水阀11用于控制模块D中的溶液浓度,右补水阀12用于控制模块C中的溶液浓度。新风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却,以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程中释放的潜热;另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热,再与全热回收后的排风进行全热交换,溶液即被浓缩再生。
新风机冬季运行的原理与夏季类似,不同之处在于通过四通阀切换使制冷剂流向与夏季工况相反运行,使得夏季作为冷凝器的3、4作为蒸发器冷却模块D、C中的溶液对回风除湿冷却,而夏季作为蒸发器的5、6作为冷凝器加热G、H中的溶液对新风进行加热加湿,经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
在过渡季节,新风机不开启制冷系统,仅运行A、F和B、E两级全热回收单元,通过溶液在上下级之间与空气的全热交换,实现全热回收工况运行,即可实现向室内供给新风。
本实用新型提出的这种使用热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处理装置,同时,该新风装置还包含全热回收单元,对回风和新风进行全热回收,降低新风处理所需的能耗。该新风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却,以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程中释放的潜热;另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热,再与全热回收后的排风进行全热交换,溶液即被浓缩再生。为了实现多级不同温度和浓度的除湿过程,增强新风机对空气的除湿、降温能力,蒸发器和冷凝器均设置多个,每一级除湿模块和对应的再生模块设置一套蒸发器和冷凝器,并在相应模块之间的溶液循环回路中设置板式换热器以回收热量。制冷系统有两种形式可以选择:一种是所有的蒸发器和冷凝器使用一个压缩机驱动,制冷剂经过压缩机后通过并联管路分别进入各个冷凝器,与溶液换热后流出冷凝器汇合,经过膨胀阀后,分别进入各个蒸发器对溶液进行冷却,从蒸发器流出的制冷剂再汇合进入压缩机被压缩(如图1所示,以两级除湿/再生为例);另外一种是每一组蒸发器和冷凝器都对应一个压缩机和膨胀阀,即每一级的除湿和再生单元使用独立的制冷系统(如图2所示,以两级除湿/再生为例)。实际设备采用那一种模式,取决于具体的空气除湿、冷却量和制冷系统的容量。通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量,可以调节各级除湿溶液的温度,同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度,实现对新风的逐步除湿和降温,以降低过程的不可逆损失,提高机组的能效比(COP)。
Claims (3)
1、一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风装置,其特征在于:所述装置主要含有气液直接接触全热交换模块(1)、压缩机(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热器(8)、溶液循环水泵(9)、膨胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12);所述回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收,其中模块(A)与(F)、(B)与(E)对应,溶液先后与新风和回风直接接触,经过热回收后的回风分别与再生模块(C)、(D)中温度较高的稀溶液换热,后排到室外;预处理后的新风则进入下层除湿模块(G)、(H)中,与温度较低的浓溶液换热后送到室内,其中,除湿模块(G)、(H)分别与再生模块(D)、(C)对应为一组,从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G)流出的温度较低的稀溶液之间设置板式换热器(7)回收热量,模块(C)与(H)之间循环的溶液使用板式换热器(8)回收热量;模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液槽内的溶液混和后,与右冷凝器(4)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热,溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生,再生后的浓溶液流回除湿模块(H),与(H)底部溶液槽的溶液混和后,再与右蒸发器(4)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热,溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿,吸收空气中的水分后溶液浓度变稀,再送到再生模块(C)中浓缩,如此循环。
2、按照权利要求1所述的新风装置,其特征在于:所述新风装置通过设置于热泵系统的四通阀切换使制冷剂流向相反,左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液对回风除湿冷却,左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热(G)、(H)中的溶液对新风进行加热加湿,经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
3、按照权利要求1所述的新风装置,其特征在于:所述新风装置不开启制冷系统,仅运行(A)、(F)和(B)、(E)两级全热回收单元,通过溶液在上下级之间与空气的全热交换,实现全热回收工况运行,实现向室内供给新风。
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