一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組的製作方法

2023-07-26 14:59:21 2

一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組，包括溶液循環系統和熱泵循環迴路，溶液循環系統包括調溼模塊和再生模塊，調溼模塊和再生模塊連接構成級間溶液循環迴路；熱泵循環迴路包括一次串接並形成循環迴路的壓縮機、冷凝器、預熱盤管、膨脹閥、蒸發器和預冷盤管；熱泵循環迴路中灌裝製冷工質；前述冷凝器設置在前述的再生溶液管道上，冷凝器的換熱端進口連通再生溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述再生溶液槽，冷凝器的換熱端出口連通再生溶液管道，並連通再生噴淋裝置，構成溶液加熱迴路；前述蒸發器設置在前述的調溼溶液管道上，蒸發器的換熱端進口連通調溼溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述調溼溶液槽，蒸發器的換熱端出口連通調溼溶液管道，並連通調溼噴淋裝置，構成溶液冷卻迴路。本實用新型通過溫溼分控的結構，既使用了鹽溶液進行調溼，達到較好的調溼效果，又解決了鹽溶液腐蝕換熱器的問題，使用中不可逆損失小。
【專利說明】一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種預冷型溶液調溼新風機組。

【背景技術】
[0002]由於在可利用低品位能源、節約能源消耗、保護環境等方面的優勢，近年來，溶液式除溼空調系統得到了較為廣泛的關注。
[0003]溶液除溼空調系統可以使用低溫熱源(60— 90°C)驅動，節約了大量空調電能消耗；基於熱源除溼的空調系統，可以使顯熱處理的效率提高30%，從而顯著減低空氣處理的能源消耗；溶液還具有很強的蓄能特性，單位體積溶液的蓄能能力是冰蓄冷的3倍，這使得空調系統對負荷變化的調節能力顯著增加，使用鹽溶液作為工質，避免使用CFCs和HCFCs等對臭氧層有破壞作用的工質，不會對環境造成破壞；由於不必使用會產生凝結水的盤管，因此也就不會產生黴菌等有害物質，而且通過溶液的噴灑可以除去空氣中的塵埃、細菌、黴菌及其它有害物，從而有利於提高室內空氣品質。總之，溶液式空調處理方式對提高空調系統運行性能、降低能源消耗、提高室內空氣品質、優化城市能源結構均有重要意義。
[0004]然而，由於現有技術採用的是溫溼混控結構，且由於鹽溶液對普通換熱器具有一定的腐蝕性，普通換熱器無法承擔鹽溶液的長時間腐蝕，而耐腐蝕的換熱器又有共同特點，就是換熱效率降低，因此無法同時完成節能和防腐兩個要求；溶液除溼機組溶液濃度決定著機組的除溼效果，而溶液再生決定溶液濃度，現有再生方法是利用冷凝器將再生溶液和冷媒換熱，利用溶液把冷媒中的冷凝熱帶走，利用冷媒溫度把溶液加熱，使溶液中的水分加熱蒸發，再利用溶液泵將溶液輸送到再生模塊內，換熱後的溶液再同迴風或新風換熱，讓迴風或新風將溶液中的水分帶走達到溶液再生的目的，事實是迴風和新風的溫度遠低於再生溶液溫度，在迴風或新風對再生溶液換熱的時候只能降低溶液溫度，再生溶液遇到低溫的迴風或新風時溶液溫度會迅速降低，溶液裡的水分也會迅速凝結，而這一過程都發生在再生模塊單元內，因此不能把再生溶液中的水分有效的帶走，影響了溶液再生的效果，直接影響到機組的除溼效果；相對送風，新風溫度較高，要想把新風降溫除溼達到送風狀態，壓縮機要做大量的工，要消耗大量電能耗，無法起到節能的效果，不可逆損失大。


【發明內容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題是現有的新風機組無法同時完成節能和防腐兩個要求，其除溼效果和節能效果都不理想。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是:一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組，包括:溶液循環系統:包括調溼模塊和再生模塊，調溼模塊和再生模塊連接構成級間溶液循環迴路；所述調溼模塊用於去除或者添加新風中的水分，包括調溼噴淋裝置、調溼溶液槽和設置在兩者之間的調溼緩流架，調溼溶液槽通過調溼溶液管道連通調溼噴淋裝置，調溼噴淋裝置的噴淋口對準調溼緩流架噴淋；所述再生模塊用於去除溶液中的水分，包括再生噴淋裝置、再生溶液槽和設置在兩者之間的再生緩流架，再生溶液槽通過再生溶液管道連通再生噴淋裝置，再生噴淋裝置的噴淋口對準再生緩流架噴淋；熱泵循環迴路:包括壓縮機、冷凝器、預熱盤管、膨脹閥、蒸發器和預冷盤管；所述壓縮機的出口連接冷凝器的製冷工質進口，冷凝器的製冷工質出口連接預熱盤管的進口，預熱盤管的出口通過膨脹閥連接蒸發器的製冷工質進口，蒸發器的製冷工質出口連接預冷盤管的進口，預冷盤管的出口連接壓縮機的進口構成整個循環迴路，熱泵循環迴路中灌裝製冷工質；前述冷凝器設置在前述的再生溶液管道上，冷凝器的換熱端進口連通再生溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述再生溶液槽，冷凝器的換熱端出口連通再生溶液管道，並連通再生噴淋裝置，構成溶液加熱迴路；前述蒸發器設置在前述的調溼溶液管道上，蒸發器的換熱端進口連通調溼溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述調溼溶液槽，蒸發器的換熱端出口連通調溼溶液管道，並連通調溼噴淋裝置，構成溶液冷卻迴路。
[0007]本實用新型通過將預熱盤管和再生模塊分別設置，將預冷盤管和調溼模塊也分別設置，達到溫溼分控的效果。舉例說明，在夏季需要製冷的時候，熱泵系統冷媒經過壓縮機壓縮的高溫冷媒經冷凝器與溶液系統的鹽溶液進行熱質交換，被換熱的鹽溶液經再生溶液泵輸送到再生噴淋裝置，由再生噴淋裝置均勻的噴灑在再生緩流架上，噴淋的液體將緩流架子噴溼，迴風吹過時，帶走緩流架子上多餘的水分，達到濃縮液體的效果，再生緩流架的設置起到使得噴淋的液體緩慢流下的作用，讓迴風帶走溶液中的水分達到給溶液再生的目的，同溶液換熱的冷媒經管道輸送到迴風預熱盤管內繼續冷凝放熱降低熱泵系統的冷凝溫度，利用迴風的冷量給冷媒充分冷凝降溫，全熱回收回風中的冷量，降低冷凝溫度，此過程中冷凝溫度每降低l°c，COP提高2?3%，利用冷媒的溫度給迴風預熱，預熱後的迴風經過再生模塊時將再生溶液中的水分帶走，從而達到排風溫溼分控節能降耗的目的；充分冷凝降溫後的冷媒經膨脹閥節流進入蒸發器同調溼鹽溶液進行換熱，對調溼溶液進行蒸發降溫，降溫後的調溼溶液經調溼溶液泵輸送到調溼噴淋裝置，均勻的噴灑在調溼緩流架上，調溼緩流架的功能和再生緩流架的功能一樣，都是為了起到延緩液體流動的作用，調溼緩流架上的液體與新風進行換熱，低溫的鹽溶液會除去空氣中的水分，達到對空氣除溼的目的，蒸發換熱後的冷媒經管道輸送的新風預冷盤管內繼續進行蒸發吸熱，利用對新風預冷來提高熱泵系統的蒸發溫度，預冷降溫後的新風經過調溼模塊與調溼溶液換熱，利用低溫的調溼溶液將預冷後新風內的水分除去達到送風要求送到室內，從而達到送風溫溼分控的目的；利用蒸發冷量降低新風溫度，達到給新風預冷降溫的目的來控制新風溫度，利用低溫調溼溶液來控制新風溼度，利用冷凝溫度給迴風預熱來回收回風冷量提高迴風溫度，利用冷媒溫度換熱再生溶液使溶液中的水分蒸發，利用預熱的迴風將溶液中的水分帶走排除室夕卜，達到對溶液的再生過程，從而實現整個系統的溫溼分控過程，此過程中蒸發溫度每提高10C，機組COP會提高3?5%。
[0008]作為本實用新型的進一步改進方案，所述的預冷盤底部設置凝水盤，凝水盤底部設置凝水排水管。在實際運行中預冷盤管理論上不會產生冷凝水，但為了防止在極端天氣和極端工況下產生冷凝水，所以預設凝水盤。
[0009]本實用新型的優點是:通過溫溼分控的結構，既使用了鹽溶液進行調溼，達到較好的調溼效果，又解決了鹽溶液腐蝕換熱器的問題，使用中不可逆損失小，可以大幅度提高熱泵系統效率，達到溫溼分控節能降耗的效果，可以廣泛用於需要提供乾燥新風的場合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型結構示意圖(夏季除溼工況)。
[0011]圖2是本實用新型結構示意圖(冬季加溼工況)。
[0012]圖3是本實用新型結構示意圖(新風再生工況)。
[0013]圖4是本實用新型結構示意圖(雙級模塊聯機除溼工況)。
具體實施方案
[0014]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0015]如圖1-4所示，本實用新型包括溶液循環系統和熱泵循環迴路，溶液循環系統包括調溼模塊和再生模塊16，調溼模塊和再生模塊16連接構成級間溶液循環迴路；
[0016]所述調溼模塊用於去除或者添加新風中的水分，包括調溼噴淋裝置20、調溼溶液槽17和設置在兩者之間的調溼緩流架21，調溼溶液槽17通過調溼溶液管道19連通調溼噴淋裝置20，調溼噴淋裝置20的噴淋口對準調溼緩流架21上噴淋，形成調溼區域；
[0017]所述再生模塊16用於去除溶液中的水分，包括再生噴淋裝置15、再生溶液槽12和設置在兩者之間的再生緩流架16，再生溶液槽12通過再生溶液管道14連通再生噴淋裝置15，再生噴淋裝置15的噴淋口對準再生緩流架16噴淋，形成再生區域，所述再生模塊16上還設置有一補水閥門24，預設補水閥門24，可用於向再生溶液補水來調節再生溶液濃度。
[0018]熱泵循環迴路包括壓縮機1、冷凝器3、預熱盤管5、膨脹閥6、蒸發器8、和預冷盤管10 ；
[0019]所述壓縮機I的出口連接冷凝器3的製冷工質進口，冷凝器3的製冷工質出口連接預熱盤管5的進口，預熱盤管5的出口通過膨脹閥6連接蒸發器8的製冷工質進口，膨脹閥6設置在蒸發器進氣管7上，蒸發器8的製冷工質出口連接預冷盤管10的進口，預冷盤管10的出口連接壓縮機I的進口處的壓縮機吸氣管11，構成整個循環迴路，熱泵循環迴路中灌裝製冷工質；
[0020]前述冷凝器3設置在前述的再生溶液管道14上，冷凝器3的換熱端進口連通再生溶液管道14，並通過再生溶液循環泵13連接前述再生溶液槽12，冷凝器3的換熱端出口連通再生溶液管道14，並連通再生噴淋裝置15，構成溶液加熱迴路；
[0021]前述蒸發器8設置在前述的調溼溶液管道19上，蒸發器8的換熱端進口連通調溼溶液管道19，並通過調溼溶液循環泵18連接前述調溼溶液槽17，蒸發器8的換熱端出口連通調溼溶液管道19，並連通調溼噴淋裝置20，構成溶液冷卻迴路。
[0022]本實用新型的工作模式分四種，分別是:夏季除溼、冬季加溼、新風再生和雙級模塊聯機除溼。
[0023]實施例1 (夏季除溼工況):
[0024]如圖1所示，夏季除溼時，由預冷盤管10、調溼模塊組成了新風通道，新風進入機組後，先同預冷盤管10換熱對新風預冷降溫，預冷後的新風再通過調溼模塊與溶液進行熱質交換，調溼模塊對預冷後的新風進行除溼降溫，達到送風要求送到室內，預冷盤管10的冷源來自於壓縮機1，經蒸發器8換熱後的冷媒經管道輸送到串聯的預冷盤管10內，在完成對新風預冷後再回壓縮機I進入下一個壓縮循環，此方法可以同時完成對新風的預冷降溫和提高冷媒蒸發溫度；膨脹後的冷媒進入蒸發器8先同除溼溶液進行熱質交換，在低溫的冷媒先同調溼溶液換熱，然後再進入預冷盤管10，低溫的冷媒可以繼續對新風進行預冷提高自身溫度，低溫的調溼溶液經調溼泵輸送到調溼噴淋裝置20，可以對經過調溼模塊的預冷後的新風繼續除溼降溫，做到溫溼度分開控制。所述預冷盤管下設冷凝水接水盤22，通過冷凝水管23將冷凝水排出，在實際運行中預冷盤管10理論上是不會產生冷凝水的，為防止在極端天氣和極端工況下產生冷凝水所以預設冷凝水接水盤22。
[0025]此外，由再生模塊、再生噴淋裝置15、預熱盤管5組成了排風通道，室內迴風進入排風通道先與預熱盤管5換熱，被加熱的迴風經過再生模塊16把溶液的水分帶走達到溶液再生的目的，經過壓縮機I壓縮的高溫冷媒被輸送到冷凝器3內與再生溶液進行換熱，被加熱的再生溶液通過管道由再生溶液泵13輸送到再生噴淋裝置15，由再生噴淋裝置15均勻的噴灑在再生緩流架16上，由預熱後的迴風把溶液中的水分帶走達到溶液再生的目的，在冷凝器3內換熱後的冷媒經管道輸送到預熱盤管5內，給經過預熱盤管5的迴風進行加熱，同時利用迴風給冷媒降溫使冷媒充分冷凝，通過回收回風的冷量降低熱泵系統的冷凝溫度，迴風預熱可提高溶液再生的能力；通過實施再生和調溼的溫溼分控，可以提高整臺機組的溶液再生能力和降溫除溼能力，新風預冷可以提高熱泵系統的蒸發溫度，迴風預熱可以降低熱泵系統的冷凝溫度，使熱泵系統的製冷量大幅度提高，使整臺除溼機組的能效比大幅度提高，從而達到節能降耗的目的。
[0026]實施例2 (冬季加溼工況):
[0027]如圖2所示，冬季加溼狀態下，由預熱盤管5、調溼模塊21、調溼噴淋裝置20組成了新風通道，冬季低溫乾燥的新風進入新風通道先經過預熱盤管5預熱，預熱後的新風再經過調溼模塊進行調溼，達到送風要求後送到室內，經壓縮機I壓縮的高溫冷媒先由管道輸送到冷凝器3內與調溼溶液進行換熱，把調溼溶液加熱後的冷媒經由管道輸送到預熱盤管5內，與經過預熱盤管5的新風進行換熱給新風預熱，預熱新風后的冷媒經膨脹閥進入蒸發器8，被加熱的調溼溶液通過調溼溶液管道19由調溼溶液循環泵18輸送到調溼噴淋裝置20，經調溼噴淋裝置20均勻噴灑溶液，同時給預熱的新風進行加熱加溼，由新風把調溼溶液內的溫度、水分帶走達到加熱加溼的目的；
[0028]此外，由預冷盤管10、溶液再生模塊、再生噴淋裝置15組成的排風通道，冬季四通閥裝換再生通道功能發生改變，低溫的冷媒進入蒸發器8與再生溶液換熱，換熱後的低溫冷媒經管道輸送到預冷盤管10內，迴風經過預冷盤管10時，冷媒充分吸收回風的熱量提高冷媒的蒸發溫度，充分回收回風熱量，經換熱後的溶液通過管道由溶液泵輸送到再生模塊，由再生噴淋裝置15均勻的噴灑，同預冷後的迴風換熱，將迴風中的水分回收冷量排除室外。
[0029]實施例3 (新風再生工況):
[0030]如圖3所示，由溶液再生模塊、再生噴淋裝置15、預熱盤管5組成的排風通道是利用新風給溶液再生，新風進入排風通道後先與預熱盤管5接觸，預熱生溫後的新風再與溶液再生模塊進行接觸，由預熱新風帶走再生溶液內的水分達到溶液再生的目的，預熱新風同時可以達到給冷媒充分冷凝降低冷凝溫度的效果。
[0031]實施例4 (雙級模塊聯機除溼工況):
[0032]如圖4所示，在需要除溼加溼的功效較大，而一臺裝置無法滿足需求的時候，可將兩套本實用新型裝置一起分級工作，以除溼的過程為例，新風首先經過兩個預冷盤管10進行降溫，然後再通過兩個調溼模塊調溼，而迴風首先經過兩個預熱盤管5進行預熱，然後再經過兩個再生模塊16進行再生，雖然過程與單獨的一臺一樣，但由於其具有兩套熱泵系統，因此其能源利用率要高於單獨一臺裝置使用的新風機組。
【權利要求】
1.一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組，其特徵是，包括: 溶液循環系統:包括調溼模塊和再生模塊，調溼模塊和再生模塊連接構成級間溶液循環迴路； 所述調溼模塊用於去除或者添加新風中的水分，包括調溼噴淋裝置、調溼溶液槽和設置在兩者之間的調溼緩流架，調溼溶液槽通過調溼溶液管道連通調溼噴淋裝置，調溼噴淋裝置的噴淋口對準調溼緩流架噴淋； 所述再生模塊用於去除溶液中的水分，包括再生噴淋裝置、再生溶液槽和設置在兩者之間的再生緩流架，再生溶液槽通過再生溶液管道連通再生噴淋裝置，再生噴淋裝置的噴淋口對準再生緩流架噴淋； 熱泵循環迴路:包括壓縮機、冷凝器、預熱盤管、膨脹閥、蒸發器和預冷盤管； 所述壓縮機的出口連接冷凝器的製冷工質進口，冷凝器的製冷工質出口連接預熱盤管的進口，預熱盤管的出口通過膨脹閥連接蒸發器的製冷工質進口，蒸發器的製冷工質出口連接預冷盤管的進口，預冷盤管的出口連接壓縮機的進口構成整個循環迴路，熱泵循環迴路中灌裝製冷工質； 前述冷凝器設置在前述的再生溶液管道上，冷凝器的換熱端進口連通再生溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述再生溶液槽，冷凝器的換熱端出口連通再生溶液管道，並連通再生噴淋裝置，構成溶液加熱迴路； 前述蒸發器設置在前述的調溼溶液管道上，蒸發器的換熱端進口連通調溼溶液管道，並通過一溶液循環泵連接前述調溼溶液槽，蒸發器的換熱端出口連通調溼溶液管道，並連通調溼噴淋裝置，構成溶液冷卻迴路。
2.根據權利要求1所述的一種熱泵驅動預冷型溶液調溼新風機組，其特徵是，所述的預冷盤底部設置凝水盤，凝水盤底部設置凝水排水管。
【文檔編號】F25B41/00GK204063414SQ201420544092
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】孫廣軍 申請人:孫廣軍