一種新型高能效降溫型除溼機的製作方法

2023-05-12 00:08:21

專利名稱：一種新型高能效降溫型除溼機的製作方法
技術領域：
本發明涉及水蒸髮式冷凝設備在製冷裝置中的應用，屬於暖通空調技術領域，尤其涉及一種新型高能效降溫型除溼機。
背景技術：
目前除溼機的種類繁多，主要有一般型(即升溫型)除溼機、降溫型除溼機、調溫型除溼機、部分新風型除溼機、全新風型除溼機、多功能型除溼機。傳統的降溫型除溼機的結構如圖1所示，其包括室外主機1002(包括壓縮機10010、風機、風冷冷凝系統1000和膨脹閥10012)和室內機1001 (風機和銅管翅片蒸發器10011)，其中空調系統冷媒在空調風冷冷凝器中發生熱交換，將室內機1001在銅管翅片蒸發器10011中吸收的熱量和壓縮機10010的輸入功轉化的熱量一起轉移至放熱迴路。在這種系統中，風冷冷凝系統1000 —般為大功率的軸流風機和風冷冷凝器，放熱迴路中的冷媒與流過風冷冷凝器中的風進行熱交換。然而，這種系統的缺陷在於，國標工況的理論冷凝溫度永遠大於35°C，而實際的冷凝溫度一般參考美國的AIR工況，即冷凝溫度54.4°C，導致壓縮機的輸入功率較大。因此普通降溫型除溼機的單位功率除溼量一般在
1.8 2.4L/ (h.kff)之間，即使通過改善製造工藝和增大系統匹配，其提高的空間也微乎其微。由於降溫型除溼機的普及程度非常高，因此導致能源的巨大浪費。現有水蒸發冷凝器技術中還有一種溼簾裝置，令熱空氣通過溼簾蒸發，熱空氣的溫度即可降低，從而轉換為冷空氣。這種溼簾裝置雖不能如傳統空調那樣將空氣溫度降至很低，但依然可以在工人周圍創造出清涼、充滿鮮風的環境。而且降溫時的耗能僅是傳統空調的8.9%。現有技術中的一種基於溼簾裝置的空氣調節系統，如圖2所示，令空氣和水分接觸(接觸面積增加數百倍)，水在蒸發過程中吸收熱量一氣化潛熱(Ikg的水蒸發約帶走2300kj的熱量)，即在焓值不變的條件下，吸收空氣的顯熱，使空氣的溫度(幹球溫度)降低。具體過程是:當新鮮的空氣通過設備的核心部件(蒸發濾網2000)，產生熱交換並過濾掉空氣中的粉塵，令空氣近似於沿等焓線變化而被降溫，空氣的溫度最終被降到近於空氣的溼球溫度，然後通過風機2002送出出風口 2003。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種新型高能效降溫型除溼機，其可提升降溫型除溼機的冷凝效率，節約大量的運行費用，同時降低了壓縮機的壓縮比，大大提聞了機組的使用壽命。為實現上述目的，所述新型高能效降溫型除溼機，包括空調的室外主機以及與其連通的室內機，其特點是，所述室外主機還包括一個水蒸發冷凝系統，所述水蒸發冷凝系統包括一殼體、以及均設置於所述殼體內的用於通過蒸發高溫水吸收熱量同時形成低溫水珠的水蒸發模塊、用於收集水蒸發模塊產生的低溫水珠的低溫水收集槽和用於將低溫水收集槽內的低溫水與冷媒熱交換形成高溫水的冷凝模塊；所述水蒸發模塊、低溫水收集槽和冷凝模塊順次連通形成水循環；並且，所述水蒸發模塊還包括至少一個進風口、至少一個出風口和至少一個冷卻風機，空氣由所述冷卻風機吸入，經蒸發高溫水吸收熱量後形成熱風，熱風通過所述冷卻風機由出風口排出。優選的是，所述水蒸發模塊包括至少一個設置於殼體上的進風口、至少一個設置於殼體上的出風口、至少一個冷卻風機、至少一個蒸發網、至少一條噴水管和一條第一水管；每個進風口處配置有一個蒸發網，每個蒸發網處配置有一條用於向蒸發網噴水的噴水管，各條所述噴水管均與所述第一水管相連通；各條所述噴水管上還包括用於向噴水管內注水的進水口 ；每個出風口處配置有一個用於將空氣從進風口吸入、並且經過蒸發網由出風口排出的所述冷卻風機；所述低溫水收集槽位於水蒸發模塊的下方，用於將水蒸發模塊中各個蒸發網上滴下的低溫水珠收集起來；所述冷凝模塊包括水冷冷凝器和一條第二水管，所述水冷冷凝器包括相互獨立且毗鄰設置的用於流通冷媒的冷媒通道和用於流通水的水通道；所述冷媒通道的兩端分別通過進冷媒管和出冷媒管連接設置於所述室內機中的銅管與翅片蒸發器連接；所述水通道的一端通過水泵連接所述水管，所述水通道的另一端通過第二水管連接低溫水收集槽；並且，各所述噴水管中的水噴至相對應的蒸發網上，在蒸發網上留下低溫水珠，低溫水珠滴落由所述低溫水收集槽收集起來，在所述水泵的作用下，低溫水收集槽中的低溫水流進水冷冷凝器的水通道內，與冷凝通道中的冷媒進行熱交換後，升溫形成高溫水，高溫水經水泵的作用通過第一水管流進各噴水管，參與下一循環的水蒸發冷凝過程。優選的是，各所述噴水管上設置有用於噴水的多個孔。優選的是，各所述噴水管上設置有用於噴水的多個孔，每個孔配置有一噴淋裝置。優選的是，各所述噴水管位於相對應的蒸發網的上方，並沿該蒸發網的周長方向設置，在各所述噴水管的下壁開設多個所述孔。優選的是，各所述噴水管位於相對應的蒸發網的斜上方，並沿該蒸發網的周長方向設置，在各所述噴水管的側壁開設多個所述孔。優選的是，所述水蒸發冷凝系統還包括至少一個用於向低溫水收集槽內補水的補水裝置，所述補水裝置包括至少一個與低溫水收集槽相連通的補水上水管，以及至少一個用於檢測所述低溫水收集槽中低溫水水位的低溫水水位檢測裝置。優選的是，所述出風口傾斜設置在所述殼體上。優選的是，所述蒸發網為普通蒸發網、有機填料蒸發網、有機填料蜂窩式蒸發網、無機填料蒸發網、無機填料蜂窩式蒸發網中的一種；所述水冷冷凝器為螺旋套管換熱器、板式換熱器或殼管式換熱器。優選的是，所述進冷媒管和出冷媒管均為銅管。所述水蒸發冷凝系統的工作原理為，水泵將低溫水壓入水冷冷凝器中與冷媒發生熱交換，水溫升高，進入高溫水進水部，高溫水進水部提供溫度較高的水並淋在蒸發網上，高溫水沿著蒸發網往下流，當高溫水流到底部時，便變成了低溫水。冷卻風機將環境中的空氣從進風口吸入，穿過蒸發網並在穿過蒸發網的過程中對溫度較高的水降溫，降溫後的水繼續下流進入低溫水收集裝置，同時流經蒸發網的熱風經冷卻風機排出水蒸發冷凝系統，然後水泵再次將低溫水壓入水冷冷凝器中與冷媒發生熱交換，如此循環往復。本發明的有益效果在於，所述新型高能效降溫型除溼機採用水蒸發冷凝方式，將大大降低水溫，進而降低冷凝溫度，使得空調製冷劑的熱交換效率大大提高，而且結構緊湊，由於採用溼簾原理換熱，需要的補水很少，補水量僅是蒸發相變的水量。同時通過調節風機的風速，可以控制蒸發的水量，進而控制低溫水收集槽中的水溫(即進入水冷冷凝器中的水溫)，從而調節冷凝溫度，因此在不同的環境下，即使在環境幹球溫度35°C、溼球溫度34°C的情況下，也可以將冷凝溫度控制在32°C左右(即絕對壓力12.55bar左右)。因此降溫型除溼機的單位功率除溼量一般可以達到4.0L/ (h *kW)甚至可以達到4.5L/ (h -kff)以上，大大節約了運行費用，同時降低了壓縮機的壓縮比，大大提高了機組的使用壽命。

圖1為現有技術中的傳統降溫型除溼機的製冷系統工作原理圖。圖2為現有技術中溼簾空調(即環保空調)的工作原理圖。圖3為本發明所述的新型高能效降溫型除溼機的結構示意圖。圖4為在本發明的一實施例中，新型高能效降溫型除溼機中的水蒸發冷凝系統的內部結構示意圖。圖5為水蒸發模塊的結構示意圖。圖6為圖4和圖5中所示的水蒸發冷凝系統的工作原理圖。圖7a為圖3至圖6中所示的水蒸發冷凝系統中蒸發網和噴水管的位置關係圖。圖7b為圖3至圖6中所示的水蒸發冷凝系統中蒸發網和噴水管的另一種實施方式的位置關係圖。圖8示出了在本發明的另一實施例中的水蒸發冷凝系統的側視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步詳細的說明:在本發明中，高溫水、低溫水均為相對概念，但應該理解，在空調工程領域，高溫水可指溫度在32 °C左右的水，低溫水可指溫度在26 °C左右的水。如圖3至圖5所示，所述新型高能效降溫型除溼機包括空調的室外主機1002以及與該室外主機1002相連通的室內機1001。特別的，所述室外主機1002還包括一個水蒸發冷凝系統100，所述水蒸發冷凝系統100包括一殼體1、以及均設置於所述殼體I內的用於通過蒸發高溫水吸收熱量同時形成低溫水珠306的水蒸發模塊、用於收集水蒸發模塊產生的低溫水珠306的低溫水收集槽5和用於將低溫水收集槽5內的低溫水與冷媒熱交換形成高溫水的冷凝模塊；所述水蒸發模塊、低溫水收集槽5和冷凝模塊順次連通形成水循環。另外，所述水蒸發模塊還包括至少一個進風口 102、至少一個出風口 103和至少一個冷卻風機4，空氣由所述冷卻風機4吸入，經蒸發高溫水吸收熱量後形成熱風，熱風通過所述冷卻風機4由出風口 103排出。在這裡，進風口 102的數量可以增加或減少，例如可以為一個、兩個、三個、四個或六個，各進風口 102可配合設置有帶有孔321或槽的擋板。具體地，如圖4中所示的所述水蒸發模塊包括分別設置於殼體I的四個側面的四個進風口 102、設置於殼體I頂部的出風口 103、設置於該出風口 103處的一個冷卻風機4(軸流風機)、四個蒸發網2、四條噴水管302和一條第一水管304 ;每個進風口 102處配置有一個蒸發網2，所述蒸發網2可以為具有一定厚度，例如100毫米的，蒸發網2可以為普通蒸發網、有機填料蒸發網、有機填料蜂窩式蒸發網、無機填料蒸發網、無機填料蜂窩式蒸發網中的一種；每個蒸發網2處配置有一條用於向蒸發網2噴高溫水的噴水管302，各條所述噴水管302均與所述第一水管304相連通；各條所述噴水管302上還包括用於向噴水管302內注高溫水的進水口 301 ;所述冷卻風機4將空氣從進風口 102吸入(按照圖3和圖4中的箭頭Pl和P2所示的方向)、並且經過蒸發網2的升溫作用由出風口 103排出(按照圖3和圖4中的箭頭P3所示的方向)。特別地，為了縮小機組的寬度同時有利於防止出風帶水現象，通常出風選擇斜出風方式，於是，所述出風口 103傾斜設置在所述殼體I上，如圖6所示。所述低溫水收集槽5位於水蒸發模塊的下方，用於將水蒸發模塊中各個蒸發網2上滴下的低溫水珠306收集起來。所述冷凝模塊包括水冷冷凝器504和一條第二水管305，所述水冷冷凝器504為螺旋套管換熱器、板式換熱器或殼管式換熱器；所述水冷冷凝器504包括相互獨立且毗鄰設置的用於流通冷媒的冷媒通道和用於流通水的水通道；所述冷媒通道的兩端分別通過進冷媒管500和出冷媒管501連接設置於所述室內機1001中的銅管與翅片蒸發器10011連接，進冷媒管500經在壓縮機10010與銅管與翅片蒸發器10011連接，出冷媒管501經膨脹閥10012與銅管與翅片蒸發器10011連接。所述進冷媒管500和出冷媒管501均為銅管。所述水通道的一端通過水泵303連接所述第一水管304，所述水通道的另一端通過第二水管305連接低溫水收集槽5的低溫水排出口 6。此時低溫水收集槽5作為水源，可將噴水管302送出的高溫水冷卻成為低溫水後再送入水冷冷凝器504。各所述噴水管302中的水噴至相對應的蒸發網2上，在蒸發網2上留下低溫水珠306，低溫水珠306滴落由所述低溫水收集槽5收集起來，在所述水泵303的作用下，低溫水收集槽5中的低溫水流進水冷冷凝器504的水通道內，與冷凝通道中的冷媒進行熱交換後，升溫形成高溫水，高溫水經水泵303的作用通過第一水管304流進各噴水管302，參與下一循環的水蒸發冷凝過程。特別地，蒸發網2與噴水管302之間的位置關係有兩種，分別如圖7a和7b所不。參考圖7a，各所述噴水管302位於相對應的蒸發網2的上方，並沿該蒸發網2的周長方向設置，在各所述噴水管302的下壁開設多個孔321，從底面向蒸發網2噴水。參考圖7b，各所述噴水管302位於相對應的蒸發網2的斜上方，並沿該蒸發網2的周長方向設置，在各所述噴水管302的側壁開設多個孔321，從側面向蒸發網2噴水。在上述實施例中，噴水管302沿蒸發網2的周長方向設置。這裡，如圖8所示，所述蒸發網2的橫截面呈「回」字形，中間是中空的，沿所述蒸發網2的周長方向，指的是沿呈「回」字型的蒸發網2的兩個「口」之間的區域設置，形成的噴水管302的形狀也呈一個「口」字形，即該噴水管302形成的「 口 」字介於蒸發網2的兩個「 口 」之間。進一步地，為增加噴水管302可充分地向蒸發網2噴水，在噴水管302上開設的每個孔321上配置有一噴淋裝置322。在前述對高溫水的冷卻過程中，由於部分水會以蒸汽的形式被冷卻風機4(軸流風機)抽出，因此低溫水收集槽5中的水有可能逐漸減少，這種情況在環境空氣溼度很低時尤其明顯。這樣有必要對低溫水收集槽5中的水進行補充，這種補充可通過設置一補水裝置實現。具體地，所述補水裝置包括至少一個與低溫水收集槽5相連通的補水上水管71，至少一個用於檢測所述低溫水收集槽5中低溫水水位的低溫水水位檢測裝置72、以及與該低溫水水位檢測裝置72聯動的開關裝置，所述低溫水水位檢測裝置72可以為一浮球。優選的是，還可以設置補水電磁閥和浮球開關，設置於低溫水收集槽5的上部，並與補水上水管71相連，用於補充水分和排水時確保沒有水進入低溫水收集槽5中。並且，還可以設置排水電磁閥，設置於低溫水收集槽5的底部，用於定期排除低溫水收集槽5內雜質較多的水，確保良好的換熱效率。所述低溫水水位檢測裝置72以及開關裝置還可以是現有技術中已知的其他機械裝置、機電、液動、氣動裝置。另外，圖3和圖4分別示出低溫水收集槽5和冷凝模塊的兩種位置關係:在圖3中，低溫水收集槽5設置在殼體I內的最底部，冷凝模塊與蒸發網2置於同一水平面上；在圖4中，冷凝模塊置於殼體I內的最底部，低溫水收集槽5位於冷凝模塊的上部。所述水蒸發冷凝系統100在工作的時候，噴水管302提供溫度較高的水並淋在蒸發網2上，冷卻風機4將環境中的空氣從進風口 102吸入，穿過蒸發網2並在穿過蒸發網2的過程中對溫度較高的水降溫，降溫後的水繼續下流進入低溫水收集槽5，流經蒸發網2的空氣溫度升高後經冷卻風機4排出冷卻設備。水蒸發冷凝系統100可以對來自板式換熱器或其他類型的水冷換熱器的能的換熱水進行冷卻，利用蒸發網2的高效蒸髮帶走熱量。換熱水均勻分布在蜂窩式蒸發網2表面，形成數百倍面積的水膜，冷卻風機4驅動空氣流掠過水簾促使水膜蒸發，迅速將水冷冷凝器504出來的高溫水約32°C降低至環境溼球溫度，甚至更低，可以穩定控制在26°C。根據壓縮機壓焓圖，冷凝溫度每降低1°C，壓縮機10010能效比提高2.3%左右，壓縮機10010的輸入功率下降2%左右。傳統降溫型除溼機的冷凝溫度一般為54.4°C，而本專利所述的新型高能效降溫型除溼機，在最嚴酷的情況下，也能將冷凝溫度降至32°C，由此，壓縮機10010能效比 提高了 100%左右，系統能效比提高了一倍左右。本發明所述的新型高能效降溫型除溼機，採用水蒸發冷凝系統100，投資很低、佔地空間很小。補水量僅是蒸發相變的水量。同時通過調節冷卻風機4的風速，可以控制蒸發的水量，進而控制水箱中的水溫(即進入水冷冷凝器504中的水溫)，從而調節冷凝溫度，因此在不同的環境下，即使在環境幹球溫度35°C、溼球溫度34°C的情況下，也可以將冷凝溫度控制在32°C左右(即絕對壓力12.55bar左右)。因此降溫型除溼機的單位功率除溼量一般可以達到4.0L/ (h*kW)甚至可以達到4.5L/ (h-kff)以上，大大節約了運行費用，同時降低了壓縮機的壓縮比，大大提高了機組的使用壽命。該新型高能效降溫型除溼機與同樣10L/h除溼量的普通降溫型除溼機相比，I年的耗電費用約節省4000元人民幣，蒸發消耗的水費僅為300元人民幣左右(I年按照2000個小時計算)，如果中國有20萬個用戶，則每年節約國家資源約8億元。經試驗，在2300千克/平方米 小時的噴淋密度下，進風速度為1.5米/秒時，在標準工況下(環境幹球溫度:27°C溼球溫度:19.5°C)，換熱水流經80CmX60CmX10Cm的蒸發網2後，溫度可由45°C下降至30°C以內。本發明已通過優選的實施方式進行了詳盡的說明。然而，通過對前文的研讀，對各實施方式的變化和增加也是本領域的一般技術人員所顯而易見的。申請人的意圖是所有這些變化和增加都包含了本發明的落在了本發明權利要求的範圍中的部分。[0053]相似的編號通篇指代相似的元件。為清晰起見，在附圖中可能有將某些線、層、元件、部件或特徵放大的情況。
權利要求1.一種新型高能效降溫型除溼機，包括空調的室外主機以及與其連通的室內機，其特徵在於:所述室外主機還包括一個水蒸發冷凝系統，所述水蒸發冷凝系統包括一殼體、以及均設置於所述殼體內的用於通過蒸發高溫水吸收熱量同時形成低溫水珠的水蒸發模塊、用於收集水蒸發模塊產生的低溫水珠的低溫水收集槽和用於將低溫水收集槽內的低溫水與冷媒熱交換形成高溫水的冷凝模塊； 所述水蒸發模塊、低溫水收集槽和冷凝模塊順次連通形成水循環；並且， 所述水蒸發模塊還包括至少一個進風口、至少一個出風口和至少一個冷卻風機，空氣由所述冷卻風機吸入，經蒸發高溫水吸收熱量後形成熱風，熱風通過所述冷卻風機由出風口排出。
2.根據權利要求1所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於: 所述水蒸發模塊包括至少一個設置於殼體上的進風口、至少一個設置於殼體上的出風口、至少一個冷卻風機、至少一個蒸發網、至少一條噴水管和一條第一水管；每個進風口處配置有一個蒸發網，每個蒸發網處配置有一條用於向蒸發網噴水的噴水管，各條所述噴水管均與所述第一水管相連通；各條所述噴水管上還包括用於向噴水管內注水的進水口 ；每個出風口處配置有一個用於將空氣從進風口吸入、並且經過蒸發網由出風口排出的所述冷卻風機； 所述低溫水收集槽位於水蒸發模塊的下方，用於將水蒸發模塊中各個蒸發網上滴下的低溫水珠收集起來； 所述冷凝模塊包括水冷冷凝器和一條第二水管，所述水冷冷凝器包括相互獨立且毗鄰設置的用於流通冷媒的冷媒通道和用於流通水的水通道；所述冷媒通道的兩端分別通過進冷媒管和出冷媒管連接設置於所述室內機中的銅管與翅片蒸發器連接；所述水通道的一端通過水泵連接所述水管 ，所述水通道的另一端通過第二水管連接低溫水收集槽；並且， 各所述噴水管中的水噴至相對應的蒸發網上，在蒸發網上留下低溫水珠，低溫水珠滴落由所述低溫水收集槽收集起來，在所述水泵的作用下，低溫水收集槽中的低溫水流進水冷冷凝器的水通道內，與冷凝通道中的冷媒進行熱交換後，升溫形成高溫水，高溫水經水泵的作用通過第一水管流進各噴水管，參與下一循環的水蒸發冷凝過程。
3.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:各所述噴水管上設置有用於噴水的多個孔。
4.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:各所述噴水管上設置有用於噴水的多個孔，每個孔配置有一噴淋裝置。
5.根據權利要求3或4所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:各所述噴水管位於相對應的蒸發網的上方，並沿該蒸發網的周長方向設置，在各所述噴水管的下壁開設多個所述孔。
6.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:各所述噴水管位於相對應的蒸發網的斜上方，並沿該蒸發網的周長方向設置，在各所述噴水管的側壁開設多個所述孔。
7.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述水蒸發冷凝系統還包括至少一個用於向低溫水收集槽內補水的補水裝置，所述補水裝置包括至少一個與低溫水收集槽相連通的補水上水管，以及至少一個用於檢測所述低溫水收集槽中低溫水水位的低溫水水位檢測裝置。
8.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述出風口傾斜設置在所述殼體上。
9.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述蒸發網為有機填料蒸發網；所述水冷冷凝器為螺旋套管換熱器、板式換熱器或殼管式換熱器。
10.根據權利要求9所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述有機填料蒸發網為有機填料蜂窩式蒸發網。
11.根據權利要求2所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述蒸發網為無機填料蒸發網；所述水冷冷凝器為螺旋套管換熱器、板式換熱器或殼管式換熱器。
12.根據權利要求11所述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述無機填料蒸發網為無機填料蜂窩式蒸發網。
13.根據權利要求2所 述的新型高能效降溫型除溼機，其特徵在於:所述進冷媒管和出冷媒管均為銅管。
專利摘要本實用新型公開了一種新型高能效降溫型除溼機，其室外主機具有的水蒸發冷凝系統包括殼體、以及均設於殼體內的用於通過蒸發高溫水吸收熱量同時形成低溫水珠的水蒸發模塊、用於收集水蒸發模塊產生的低溫水珠的低溫水收集槽和用於將低溫水收集槽內的低溫水與冷媒熱交換形成高溫水的冷凝模塊；水蒸發模塊、低溫水收集槽和冷凝模塊順次連通形成水循環；水蒸發模塊還包括至少一個進風口、至少一個出風口和至少一個冷卻風機，空氣由冷卻風機吸入，經蒸發高溫水吸收熱量後形成熱風，熱風通過冷卻風機由出風口排出。所述新型高能效降溫型除溼機的冷凝效率高，壓縮機的壓縮比低，改善了傳統降溫型除溼機整機的能效比，實現高能效。
文檔編號F24F3/14GK203083043SQ20122072020
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月24日 優先權日2012年12月24日
發明者王濤 申請人:王濤