熱泵再生加熱型節能除溼機的系統的製作方法

2023-05-15 07:49:06 2

專利名稱：熱泵再生加熱型節能除溼機的系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於工業除溼機的節能技術領域，特別涉及一種熱泵再生加熱型節能除溼機系統。
背景技術：
大氣中含水造成的溼度影響著人們的生活環境，而且對物質的保存和工業生產中某些加工 工藝過程，以及在低溼條件下運行的儀器儀表，都有密切影響。特別是在一些溼度要求嚴格 的廠房和倉庫，需要有低溼度的空調環境保證。 一般空調系統的夏季室內相對溼度為60% 70%，而對溼度敏感的藥品、糖果食品、電子工業等生產廠房或倉庫，相對溼度按生產要求應 為30% 50%，這種情況下用一般冷凍除溼系統是很難達到參數要求的。此時利用輪轉除溼機 的吸附乾燥可將溼度進一步降低，從而提高系統溼度控制的穩定性。在這種情況下用轉輪除 溼機配合一般冷凍除溼設備，可得到理想的低溼效果。
市場上常用的除溼機主要有冷凍除溼機和輪轉除溼機，其中冷凍除溼機是採用機械製冷 的方法冷卻空氣，使空氣溫度低於露點溫度而析出水分。當室內溼空氣流經表冷器，與其表 面接觸，由於表冷器表面溫度低於溼空氣的露點溫度，空氣中的水分冷卻凝結成水滴，聚集 於淋水盤內排出，同時空氣的溫度和含溼量得到降低，從而達到除溼的目的。但其溼度不能 滿足更高要求，在對低溼要求的空氣處理時，勢必使表冷器溫度降得很低，當表面溫度低於 零度時，冷卻盤管容易結霜，除溼能力下降，能耗增加，甚至於無法正常工作，很不經濟。
組合式除溼機採用冷凍除溼和轉輪除溼的組合，這樣可以利用各自的優點冷凍除溼在高 溫下除溼效率高，而轉輪除溼在低溫下除溼性能好，且除溼後有較高的溫升，這樣可以彌補
冷凍除溼後空氣溫度較低的不足，常規型組合式除溼機的系統如圖1所示
在主風機21的作用下，空氣經過主蒸發器22，由於主蒸發器22的表面溫度低於空氣的 露點溫度，空氣被冷卻冷凝，達到了冷凍除溼的功能。除溼轉輪23利用吸附劑在低溫的時候 吸收空氣中的水分，在高溫時將吸收的水分釋放出來，達到循環除溼的功能。上述兩種除溼 方式，組合在一起就構成了組合式除溼機。
轉輪除溼機的再生區通過熱空氣流過，帶走吸附劑中的水分，達到轉輪23除溼能力的再 生。通常組合式除溼機的再生熱空氣使用電加熱器24作再生加熱來加熱室外空氣。為了轉輪 23的再生，電加熱器23需要消耗大量的電能，也是除溼機的主要耗能部件；同時，主空氣被 乾燥後也需要後加熱升溫至要求的溫度。因此，這種傳統式的組合除溼機需要消耗大量的高
3品質電能來產生熱量，造成能源浪費和運行費高的缺點。

發明內容
本發明提供一種熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其目的在於克服現有組合式除溼機 轉輪再生能耗過火的弊端，利用熱泵系統對除溼轉輪進行加熱，代替了常規除溼機利用電加 熱器或蒸汽加熱，可以明顯減少耗電量。
本發明採用如下技術方案
一種熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，包括依次連接在主氣路十.的過濾器、主蒸發器、 除溼轉輪的吸附乾燥區、主風機、後加熱器；其特徵在於還包括熱泵子系統和再生風機(9)， 所述熱泵子系統包括回收冷凝器、回收蒸發器；
所述再生風機、回收冷凝器、除溼轉輪的再生區域、回收蒸發器依次連接在循環氣路上； 所述回收冷凝器設於所述除溼轉輪再生區的空氣進口；所述回收蒸發器設於所述除溼轉 輪再生區的空氣出口。
進一步地，所述熱泵子系統還包括輔助冷凝器，所述輔助冷凝器設於所述除溼轉輪的吸 附乾燥區和主風機之間的主氣路上。
進一步地，所述除溼轉輪的1/4通道為再生區域，除溼轉輪的3/4通道為吸附乾燥區。
進一步地，所述熱泵子系統還包括製冷壓縮機、膨脹閥；所述製冷壓縮機、回收冷凝器、 輔助冷凝器、膨脹閥和回收蒸發器依次連接於一循環管路上。
進一步地，還包括儲液器，所述儲液器連接於所述輔助冷凝器和膨脹閥之間的循環管路上。
進一步地，還包括乾燥過濾器和電磁閥，所述乾燥過濾器和電磁閥依次連接於所述儲液 器和膨脹閥之間的循環管路上。
本發明的優點和積極效果是使用熱泵子系統對轉輪進行再生加熱、對主氣路進行輔助 後加熱，代替了再生電加熱器，減少了後加熱的電加熱功率，降低了除溼機的耗電量，可節 能50% 70%左右，具有顯著的節能特性，用戶使用更加經濟，符合國家節能導向。熱泵子 系統的冷凝器分成兩個部分，回收冷凝器用於加熱再生空氣，輔助冷凝器用於調節熱泵子系 統的冷凝壓力並輔助加熱主氣路幹空氣。在實現節能效果的同時，仍然可以精確控制熱泵子 系統的工作狀態，控制除溼機的出風狀態。
以下結合附圖及實施例進一步說明本發明。


圖1為現有常規型組合式除溼機系統圖2本發明熱泵再生加熱型節能除溼機的系統實施例示意圖； 圖3本發明實施例中熱泵子系統示意圖。
具體實施例方式
如圖2所示， 一種熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，包括
依次連接在主氣路上的過濾器10、主蒸發器11、除溼轉輪12的吸附乾燥區、主風機13、
後加熱器14;
其特徵在於還包括熱泵子系統和再生風機9，所述熱泵子系統包括回收冷凝器2、回 收蒸發器8;
所述再生風機9、回收冷凝器2、除溼轉輪12的再生區域、回收蒸發器8依次連接在循 環氣路上。循環氣路上的這些部件構成除溼轉輪再生空氣子系統；
所述回收冷凝器2設於所述除溼轉輪12再生區的空氣進口，利用冷凝熱加熱再生進風 對轉輪進行再生；所述回收蒸發器8設於所述除溼轉輪12再生區的空氣出口，利用蒸發產 生的冷量對再生出來的熱風進行除溼，除掉再生風中的水分。
其中，所述熱泵子系統還包括輔助冷凝器3，所述輔助冷凝器3設於所述除溼轉輪12的 吸附乾燥區和主風機13之間的主氣路上，主氣路上的這些部件共同構成主空氣處理子系統。 利用冷凝器加熱經過除溼轉輪12的吸附乾燥區的空氣，降低後加熱電功率，並能穩定熱泵 子系統的高壓。
本發明通過熱泵子系統對除溼轉輪12進行再生，其過程如下
首先利用熱泵子系統的回收冷凝器2產生的冷凝熱替代電加熱等來加熱再生空氣，即通 過回收冷凝器2進行加熱，使其溫度達到再生溫度的要求；然後，被加熱的高溫空氣進入除 溼轉輪12的再生區，對除溼轉輪12進行再生，使除溼轉輪12上吸收水分的吸附劑在高溫空 氣的作用下解吸釋放出來，吸附劑得到再生，水分隨空氣排出；同時，熱風含溼量增加，當 通過回收蒸發器8時，高溫空氣中的水分經回收蒸發器8冷卻凝結，形成水珠，從回收蒸發 器8表面流下從而排掉。最後，被降溫的冷風通過再生風機9的作用回到回收冷凝器2，並重 新開始循環。
其中，除溼轉輪12的1/4通道為再生區域，除溼轉輪12的3/4通道為吸附乾燥區。即 除溼轉輪12 —端的1/4通道面積和回收冷凝器2連接，其餘3/4通道面積的一端和輔助冷凝器3連接，另一端3/4通道面積和主蒸發器ll連接。轉輪在電機的帶動下不斷旋轉。 其中，所述熱泵子系統如圖3所示，還包括製冷壓縮機l、儲液器4、十燥過濾器5、電 磁閥6、膨脹閥7;
所述製冷壓縮機l、回收冷凝器2、輔助冷凝器3、儲液器4、乾燥過濾器5、電磁閥6、 膨脹閥7和回收蒸發器8依次連接於一循環管路上。
主空氣處理子系統的空氣處理過程是室外空氣經中效過濾器10過濾後，進入主蒸發器 11被冷卻除溼，然後進入除溼轉輪12的吸附乾燥區進一步被除溼，再經過輔助冷凝器3被輔 助加熱，最後由主風機13送到後加熱器14加熱到所要求的溫度，處理後的幹空氣送到工作 區。
除溼轉輪再生空氣子系統的空氣處理過程是一個循環過程首先空氣經再生風機9送入 回收冷凝器2被加熱，然後，被加熱的高溫空氣進入除溼轉輪12的再生區，使除溼轉輪12 上吸收水分的吸附劑在高溫空氣的作用下解吸釋放出來，水分隨空氣排出，吸附劑得到再生; 高溫溼空氣經回收蒸發器8冷卻，熱風屮的水分開始凝結並形成水珠從換熱器表面流下從而 排掉。最後，被降溫的冷風通過再生風機9的作用回到回收冷凝器2並重新開始循環。
舉例說明
為了便於比較，選擇典型的主空氣流量為18000m7h的組合式除溼機進行分析。根據常規 船用除溼機出風要求Td《25土3。C， RH《45%，計算發現再生溫度要求達到60°C，再生風量 6000mVh，因此，在不同季節時，常規除溼機再生加熱功率如下(以下室外氣溫條件均以上海 氣候條件為依據)
夏季室外氣溫條件為Td = 35°C， Tw=3(TC70%;計算實際再生加熱量Q1 = 6000X1.2 XI. 02X (60-35)/3600 = 51 kW。
過渡季節雨季室外氣溫條件為Td=16°C， RH = 95%;計算實際再生加熱量Q2 = 6000X 1. 2X1. 02X (60-16)/3600 = 90 kW。
冬季室外氣溫條件為Td=10°C， RH=70%;為維持船倉露點溫度低於環境溫度，再生 溫度為50。C，計算實際再生加熱量Q2二6000X 1.2X 1.02X (50-10)/3600 = 82 kW。
系統設計熱泵壓縮機採用Danfoss渦旋壓縮機Performer ZY300,製冷量=74 kW,輸入 功率二23kW，冷凝負荷03 = 74 + 23 = 97 kW;工況Te = 6°C， Tc = 55°C，過熱10。C，過冷0 °C，因此，冷凝負荷滿足再生加熱的要求。
考慮不同季節時，再生加熱負荷會發生變化，使用輔助冷凝器來控制熱泵高壓。選定輔 助冷凝器風機電機功率1. 5kW。因此，熱泵系統輸入功率為24. 5kW。通過比較常規除溼機和本發明設計的熱泵再生加熱型節能除溼機耗電功率，可以得出節能除溼機的節能效果，見表1所示-
表1:熱泵再生加熱型節能除溼機再生系統的節能效率
夏季過渡季雨季冬季
常規除溼機耗電功率kW519082
節能除溼機耗電功率kW24. 524. 524. 5
節能除溼機的節能效率52%73%70%
年度耗電量和電費的比較:
設定每年中除溼機夏季工況的工作時間為三個月，過渡季節的工作時間為五個月，冬季4
個月，每個月22天為工作日，每天8小時工作制，由此計算兩種除溼機每年用電量對比如下表2所示。
表2:常規除溼機與熱泵再生加熱型節能除溼機的再生加熱部分每年用電量和運行費對比
內容夏季過渡季雨季冬季
常規除溼機用電量kWh269287920057728
節能除溼機用電量kWh129362156017248
節能除溼機節約的季節用電量kWh139925764040480
節能除溼機節約的年度用電量kWh112112節能除溼機節約的電費元/年75676備註其中節約的電費是按上海市用電價格0.675元/kWh計算，同時設備裝機容量可減少65KW。
通過上述實例可以看出熱泵再生加熱型節能除溼機利用熱泵系統代替常規除溼機中的電加熱對轉輪進行再生，能夠顯著降低耗電量和設備裝機容量，節約年運行費，具有明顯的節能效果。
權利要求
1、一種熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，包括依次連接在主氣路上的過濾器(10)、主蒸發器(11)、除溼轉輪(12)的吸附乾燥區、主風機(13)、後加熱器(14)；其特徵在於還包括熱泵子系統和再生風機(9)，所述熱泵子系統包括回收冷凝器(2)、回收蒸發器(8)；所述再生風機(9)、回收冷凝器(2)、除溼轉輪(12)的再生區域、回收蒸發器(8)依次連接在循環氣路上；所述回收冷凝器(2)設於所述除溼轉輪(12)再生區的空氣進口；所述回收蒸發器(8)設於所述除溼轉輪(12)再生區的空氣出口。
2、 根據權利要求1所述的熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其特徵在於 所述熱泵子系統還包括輔助冷凝器(3),所述輔助冷凝器(3)設於所述除溼轉輪(12)的吸附乾燥區和主風機(13)之間的主氣路上。
3、 根據權利要求1或2所述的熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其特徵在於-所述除溼轉輪(12)的1/4通道為再生區域，所述除溼轉輪(12)的3/4通道為吸附乾燥區。
4、 根據權利要求2所述的熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其特徵在於 所述熱泵子系統還包括製冷壓縮機(1)、膨脹閥(7):所述製冷壓縮機(1)、回收冷凝器(2)、輔助冷凝器(3)、膨脹閥(7)和回收蒸發器(8)依次連接於一循環管路上。
5、 根據權利要求4所述的熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其特徵在於 還包括儲液器(4)，所述儲液器(4)連接於所述輔助冷凝器(3)和膨脹閥(7)之間的循環管路上。
6、 根據權利要求5所述的熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，其特徵在於-還包括乾燥過濾器(5)和電磁閥(6)，所述乾燥過濾器(5)和電磁闊(6)依次連接於所述儲液器(4)和膨脹閥(7)之間的循環管路上。
全文摘要
熱泵再生加熱型節能除溼機的系統，包括依次連接在主氣路上的過濾器、主蒸發器、除溼轉輪的吸附乾燥區、主風機、後加熱器；熱泵子系統和再生風機，所述熱泵子系統包括回收冷凝器、回收蒸發器；所述再生風機、回收冷凝器、除溼轉輪的再生區域、回收蒸發器依次連接在循環氣路上；所述回收冷凝器設於所述除溼轉輪再生區的空氣進口；所述回收蒸發器設於所述除溼轉輪再生區的空氣出口。所述熱泵子系統還包括輔助冷凝器，所述輔助冷凝器設於所述除溼轉輪的吸附乾燥區和主風機之間的主氣路上。本發明使用熱泵子系統對轉輪進行加熱再生，對主氣路進行輔助後加熱，既代替了再生電加熱器，又減少了後加熱的電加熱功率，具有顯著的節能特性。
文檔編號B01D53/26GK101672502SQ200910053378
公開日2010年3月17日 申請日期2009年6月19日 優先權日2009年6月19日
發明者趙惠麟 申請人:上海天菡空氣處理設備有限公司