溶液除溼空調系統及其製冷除溼方法
2023-06-14 21:56:21
專利名稱：溶液除溼空調系統及其製冷除溼方法
技術領域：
本發明涉及一種溶液除溼空調系統，同時，本發明還涉及一種溶液除溼空調系統的製冷除溼方法。
背景技術：
傳統的舒適性空調系統為了滿足室內大多數人的需要，力圖營造一種大而化之的 室內空氣環境，將新風與一部分室內迴風混合起來集中處理送入室內，努力使送風與室內 空氣完全混合。但是隨著空調導致的健康問題、生產效率降低以及空調系統耗能量居高不 下，人們發現這種傳統的混合式空調存在著不小的缺陷，諸如空氣品質的改善能力弱，不能 滿足所有人的喜好，熱溼處理過程能耗大。在這種情況下，工位空調應運而生。所謂工位空 調是在以工作檯為個人工作單元的開放式辦公空間內，把空調系統細分到每個工作位上， 工作人員可以控制送風量、送風方向以及送風溫度等參數，來調節工作區域內的溫度、溼度 和汙染物濃度，在保證局部微環境舒適的同時，能夠有效利用能源的空調系統。然而，目前 工位空調的空氣處理方式是利用大型的制冷機組對新風集中處理，新鮮空氣經過空調箱調 節後通過設置的複雜風道送到每一個工作位，這種集中處理空氣的方法不但沒能充分發揮 工位空調的靈活性，而且制冷機組和風道的使用又提高了製冷劑洩漏對環境的危害和空調 系統的初投資。另外，空調負荷分為顯熱負荷和潛熱負荷，潛熱負荷的主要來源是室內空氣的溼 度和室內人員的散溼量。室內空氣的潛熱負荷隨室外氣候變化較大，夏季的空氣溼度較高， 潛熱負荷很大，室內人員引起的潛熱負荷與室內人數有關。顯熱負荷則隨室外氣候、室內設 備的狀況的變化而變化。潛熱負荷和顯熱負荷會按照一定的比例變化，當動態的熱溼負荷 之比與設定比例不符的時候，目前，一般是優先消除顯熱負荷，這就導致了室內相對溼度與 設計值相比或大或小。相對溼度過大，人體容易感覺不舒適；相對溼度過小，處理空氣的能 耗增大，造成不必要的能源消耗，由此可見，空調系統優先選擇消除顯熱負荷既不符合節能 要求又不符合舒適性要求。為了適應動態的熱溼負荷變化，並考慮處理潛熱負荷問題，降低 室內空氣溼度，近年來出現了具有溶液除溼功能的空調系統，但這類空調系統的溶液再生 需要耗費額外的能量。同時，這類空調系統一般都具有獨立的製冷系統和除溼系統，設備較 多，初投資較大。再者，在制冷機組中循環的工質或多或少都對臭氧層都具有破壞性，並且還具有 溫室效應。
發明內容
本發明的目的是提供一種裝置簡單、成本低、耗能少、無臭氧層破壞和無溫室效應 的溶液除溼空調系統，同時本發明的目的還在於提供一種溶液除溼空調系統的製冷除溼方 法。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種溶液除溼空調系統，該溶液除溼空調系統包括半導體製冷堆、溶液泵和吸收器，所述半導體製冷堆的製冷端設置有製冷槽， 制熱端設置有溶液再生器，製冷槽的溶液進口與溶液泵的出口相連，製冷槽的溶液出口與 吸收器的溶液進口相連，吸收器的溶液出口與溶液再生器的進口相連，溶液再生器的出口 與溶液泵的進口相連。所述的溶液再生器的出口與所述溶液泵進口之間設置有儲存溶液的溶液槽。所述溶液再生器的出口與所述溶液槽之間設置有冷凝器。所述溶液再生器的出口和所述溶液槽的進口通過一回熱型換熱器的一個換熱管 相連，所述吸收器的出口和所述溶液再生器的進口通過所述回熱型換熱器的另一個換熱管 相連。所述溶液再生器內設置有輔助加熱器。所述吸收器的溶液進口與溶液出口分別設置在吸收器的兩端，所述製冷槽中的溶 液通過溶液噴淋器進入所述吸收器，吸收器內於溶液進口與溶液出口之間設置有蜂窩狀填料層。所述的溶液再生器上端設置有水蒸氣出口，該水蒸氣出口上連接設置有水蒸氣導 出管。本發明的溶液除溼空調系統的製冷除溼方法的技術方案如下一種溶液除溼空調系統的製冷除溼方法，該方法首先通過設置在半導體製冷堆制 冷端的製冷槽將冷量傳給兼做載冷劑的除溼溶液，溫度降低的除溼溶液進入吸收器與空氣 換熱，並吸收空氣中的水分，得到溫度與溼度都降低的空氣，換熱吸溼後的除溼溶液通過設 置在半導體製冷堆制熱端的溶液再生器提高濃度實現再生。在所述兼做載冷劑的除溼溶液進入所述製冷槽之前對其進行預冷，在所述兼做載 冷劑的除溼溶液進入所述再生器之前對其進行預熱。所述除溼溶液為氯化鈣、氯化鋰或三甘醇的水溶液。本發明的溶液除溼空調系統的製冷除溼方法採用半導體製冷堆製冷，並利用半導 體製冷堆的制熱端產生的熱量來實現除溼溶液的再生，合理利用了能源，解決了現有技術 中採用溶液除溼時，由於溶液再生需要耗費額外能量而造成的能源浪費的問題，更進一步， 本發明採用半導體製冷堆進行製冷，避免了現有技術中因制冷機組中的工質洩露而對臭氧 層的破壞。同時，本發明的裝置簡單、使用靈活、成本低；構件少、質量輕，設備初投資少，適 合作為微型空調使用。本發明的溶液再生器出口與溶液槽進口之間設置有冷凝器，冷凝器可以將在半導 體製冷堆制熱端吸熱後溫度升高的溶液預先冷凝到常溫或低於常溫，可以解決半導體製冷 堆製冷量不足問題。本發明的溶液再生器出口與溶液槽之間的溶液和吸收器出口與溶液再生器進口 之間的溶液通過一回熱型換熱器換熱。這樣溶液再生器出口與溶液槽之間的溶液向吸收器 出口與溶液再生器進口之間的溶液傳熱，再生器入口溶液的溫度升高，提高了再生效率，進 入溶液槽的溶液的溫度降低，那麼流過半導體製冷堆製冷端的溶液的溫度較低，可以解決 半導體製冷堆製冷量不足問題。本發明的溶液再生器內設置有輔助加熱器，可在半導體製冷堆制熱端發熱量不足 以將稀溶液中吸溼量完全蒸發時使用，對溶液再生器內的溶液加熱，實現溶液的再生。
本發明的溶液再生器上端設置有水蒸氣出口，溶液再生器中產生的水蒸氣可以通 過水蒸氣導出管排出室外，不增大室內空氣的含溼量。
圖1是本發明實施例1的系統原理示意圖；圖2是本發明實施例2的系統原理示意圖。
具體實施例方式一種溶液除溼空調系統的製冷除溼方法，該方法採用半導體製冷堆進行製冷，該 方法首先通過冷凝器或回熱型換熱器對兼做載冷劑的除溼溶液進行預冷，然後通過設置在 半導體製冷堆製冷端的製冷槽將冷量傳給製冷槽內兼做載冷劑的除溼溶液，溫度降低的除 溼溶液進入吸收器與空氣換熱，並吸收空氣中的水分，得到溫度與溼度都降低的空氣，換熱 吸溼後的除溼溶液從吸收器中出來後對其進行預熱，預熱後的溶液進入設置在半導體製冷 堆制熱端的溶液再生器中，並與半導體製冷堆制熱端進行換熱，吸收熱量，除溼溶液中的水 分蒸發，濃度提高實現再生。在使用回熱型換熱器時可讓進入製冷槽前的溶液與進入再生 器前的溶液進行換熱，實現回熱。本實施例中的除溼溶液為氯化鈣、氯化鋰或三甘醇的水溶液。實施例1 在圖1中，一種溶液除溼空調系統，包括半導體製冷堆5、溶液泵2和吸收器6，半 導體製冷堆5的製冷端設置有製冷槽3，制熱端設置有溶液再生器4，溶液再生器4內設置 有輔助加熱器9，製冷槽3的溶液進口與溶液泵2的出口相連，製冷槽3的溶液出口通過溶 液噴淋器8與吸收器6的溶液進口相連，吸收器6的溶液出口與溶液再生器4的進口相連， 溶液再生器4的出口與蒸髮式冷凝器10的進口相連，蒸髮式冷凝器10的出口與儲存溶液 的溶液槽1的進口相連，溶液槽1的出口與溶液泵2的進口相連。溶液再生器4上端設置 有水蒸氣出口 11，由於蒸髮式冷凝器在蒸發的過程中會產生水蒸氣，蒸髮式冷凝器10的上 端也設置有水蒸氣出口，溶液再生器4與蒸髮式冷凝器10內產生的水蒸氣通過水蒸氣導出 管排出。吸收器6的溶液進口與溶液出口分別設置在吸收器6的兩端頭部位，吸收器6內 於溶液進口與溶液出口之間設置有蜂窩狀填料層。吸收器6的空氣出口處設置有軸流風機7，軸流風機7用於將被冷卻除溼後的空氣 送往風口處。本實施例的冷凝器為蒸髮式冷凝器也可以是其他形式的冷凝器。若採用水冷式的 冷凝器，冷凝器的上端即不需要設置有水蒸氣出口。本實施例中的輔助加熱器可以採用電加熱、太陽能加熱也可以採用工業廢熱進行 加熱。實施例2 在圖2中，本實施例與實施例1的區別在於本實施例中沒有蒸髮式冷凝器，溶液 再生器4出口與溶液槽1之間的溶液和吸收器6出口與溶液再生器4進口之間的溶液通過 回熱型換熱器12換熱。
上述本實施例的空調系統的主要工作過程為兼做載冷劑的除溼溶液在溶液泵2的作用下進入設置在半導體製冷堆5的製冷端的製冷槽3，並在製冷槽3中與半導體製冷堆 5進行熱交換，除溼溶液的溫度降低，溫度降低後的除溼溶液由吸收器6上端的溶液入口進 入吸收器6中，並與從外界進入吸收器6的空氣進行熱交換，同時，除溼溶液吸收空氣中的 水分對空氣進行除溼，從而得到溫度和溼度都降低的空氣，低溫乾燥的空氣將被軸流風機7 送往風口處，吸溼後濃度降低的除溼溶液由吸收器6下端的溶液出口出來進入溶液再生器 4，並與半導體製冷堆的制熱端進行熱交換，吸收熱量，除溼溶液中的水分蒸發，濃度提高實 現再生，再生後的除溼溶液從溶液再生器4出來進入溶液槽1，然後在溶液泵2的作用下進 入下一個循環。
權利要求
一種溶液除溼空調系統，其特徵在於該溶液除溼空調系統包括半導體製冷堆、溶液泵和吸收器，所述半導體製冷堆的製冷端設置有製冷槽，制熱端設置有溶液再生器，製冷槽的溶液進口與溶液泵的出口相連，製冷槽的溶液出口與吸收器的溶液進口相連，吸收器的溶液出口與溶液再生器的進口相連，溶液再生器的出口與溶液泵的進口相連。
2.根據權利要求1所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述的溶液再生器的出口 與所述溶液泵進口之間設置有儲存溶液的溶液槽。
3.根據權利要求2所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述溶液再生器的出口與 所述溶液槽之間設置有冷凝器。
4.根據權利要求2所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述溶液再生器的出口和 所述溶液槽的進口通過一回熱型換熱器的一個換熱管相連，所述吸收器的出口和所述溶液 再生器的進口通過所述回熱型換熱器的另一個換熱管相連。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述溶液再 生器內設置有輔助加熱器。
6.根據權利要求5所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述吸收器的溶液進口與 溶液出口分別設置在吸收器的兩端，所述製冷槽中的溶液通過溶液噴淋器進入所述吸收 器，吸收器內於溶液進口與溶液出口之間設置有蜂窩狀填料層。
7. 根據權利要求1所述的溶液除溼空調系統，其特徵在於所述的溶液再生器上端設 置有水蒸氣出口，該水蒸氣出口上連接設置有水蒸氣導出管。
8.一種溶液除溼空調系統的製冷除溼方法，其特徵在於該方法首先通過設置在半導 體製冷堆製冷端的製冷槽將冷量傳給兼做載冷劑的除溼溶液，溫度降低的除溼溶液進入吸 收器與吸收器內的空氣直接接觸換熱，並吸收空氣中的水分，得到溫度與溼度都降低的空 氣，換熱吸溼後的除溼溶液進入設置在半導體製冷堆制熱端的溶液再生器、通過吸收半導 體製冷堆制熱端的熱量蒸發水分實現再生。
9.根據權利要求8所述的溶液除溼空調系統的製冷除溼方法，其特徵在於在所述兼 做載冷劑的除溼溶液進入所述製冷槽之前對其進行預冷，在所述兼做載冷劑的除溼溶液進 入所述再生器之前對其進行預熱。
10.根據權利要求9所述的溶液除溼空調系統的製冷除溼方法，其特徵在於所述除溼 溶液為氯化鈣、氯化鋰或三甘醇的水溶液。
全文摘要
本發明涉及一種溶液除溼空調系統及其製冷除溼方法，其溶液除溼空調系統包括半導體製冷堆、溶液泵和吸收器，所述半導體製冷堆的製冷端設置有製冷槽，制熱端設置有溶液再生器，製冷槽的溶液進口與溶液泵的出口相連，製冷槽的溶液出口與吸收器的溶液進口相連，吸收器的溶液出口與溶液再生器的進口相連，溶液再生器的出口與溶液泵的進口相連。其方法首先通過設置在半導體製冷堆製冷端的製冷槽將冷量傳給兼做載冷劑的除溼溶液，溫度降低的除溼溶液進入吸收器與吸收器內的空氣直接接觸換熱，並吸收空氣中的水分，得到溫度與溼度都降低的空氣，換熱吸溼後的除溼溶液通過設置在半導體製冷堆制熱端的溶液再生器提高濃度實現再生。
文檔編號F24F5/00GK101832606SQ20091022771
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者付主木, 李健, 梁坤峰, 王程遠, 芮勝軍, 董彬, 高春豔, 高愛雲 申請人:河南科技大學