冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統的製作方法
2023-05-18 23:20:16
專利名稱：冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及製冷空調系統的技術領域，特別涉及一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統。
背景技術：
近年來，隨著人們生活水平的提高和極端環境在全球各地的頻繁出現，廣泛使用的傳統蒸氣壓縮式熱泵空調系統已經成為整個社會電力消耗的主要來源。此外，蒸氣壓縮熱泵空調系統在蒸發器側製冷獲得室內的涼爽的同時，會在冷凝器側產生高於環境溫度的廢熱並排入到外界空氣，從而造成較顯著的城市熱島效應。因此，在製冷空調領域發展低能耗技術具有重要意義。並且，若能利用產生的部分冷凝廢熱去部分驅動熱泵空調系統的運行，則可通過廢熱的回收利用降低傳統熱泵空調系統的能耗。目前，國內外學者普遍採用複合型溫溼度獨立控制熱泵空調實現熱、溼負荷的分開處理和控制。系統由除溼子系統和傳統熱泵空調子系統複合而成。除溼子系統除去外界溼空氣中溼負荷(即水蒸氣)產生乾燥空氣，傳統熱泵空調系統繼續對獲得乾燥空氣的熱負荷處理。由於熱泵空調系統只需對熱負荷進行處理，其可在相對較高的蒸發溫度下運行，系統性能係數COP提高，能耗降低。但是，此類複合系統存在以下缺陷
1、通過除溼子系統與傳統製冷系統的簡單疊加構成，組建而成的系統體積較大、成本較高；
2、複合系統需要一個外界附加的熱源提供除溼子系統再生過程所需的熱量。
發明內容
本發明目的在於提供一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，以解決現有技術中現有的複合型溫溼度獨立控制熱泵空調系統由除溼子系統與傳統製冷系統的簡單疊加構成，存在系統體積較大、成本較高的缺陷的技術性問題。本發明目的通過以下技術方案實現
一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，包括第一風機、第二風機、第一除溼換熱器、第二除溼換熱器、第一調風閥、第二調風閥、壓縮機、膨脹閥、雙向四通閥、第一空氣風道、第二空氣風道和製冷劑循環管路，其中，
所述製冷劑循環管路上依次連接有所述壓縮機、所述雙向四通閥、所述第一除溼換熱器、所述膨脹閥和所述第二除溼換熱器，所述雙向四通閥分別與壓縮機、所述第一除溼換熱器和所述第二除溼換熱器連接；
第一空氣風道上依次設有所述第一風機、所述第一除溼換熱器、所述第一調風閥和送風口 ；
第二空氣風道上依次設有所述第二風機、所述第二除溼換熱器、所述第二調風閥和迴風口 ；
所述第一調風閥還可與所述迴風口連接，所述第二調風閥還可與所述送風口連接；所述第一除溼換熱器和所述第二除溼換熱器的表面設置有固體除溼材料。優選地，所述第一風機和所述第二風機均為雙向風機。較佳地，所述雙向四通閥通過2個管路與所述壓縮機連接。較佳地，所述製冷劑循環管路中的循環介質可流經所述壓縮機、所述雙向四通閥、 所述第二除溼換熱器、所述膨脹閥、所述第一除溼換熱器、所述雙向四通閥，再流回所述壓縮機。較佳地，所述製冷劑循環管路中的循環介質可流經所述壓縮機、所述雙向四通閥、 所述第一除溼換熱器、所述膨脹閥、所述第二除溼換熱器、所述雙向四通閥，再流回所述壓縮機。與現有技術相比，本發明有以下優點
1、在本發明中，通過設置在除溼換熱器表面的固體除溼材料處理空氣中的溼負荷，通過傳統蒸發器冷卻的方式實現空氣熱負荷的處理，本發明只採用了一個設備就實現了熱溼負荷的分開處理和獨立控制，比起傳統的複合型熱溼獨立控制熱泵空調系統，本發明具有構造簡單、造價便宜的顯著優勢。2、本發明採用除溼冷凝側的廢熱對固體除溼材料進行解吸再生，此循環不僅可以實現冷凝廢熱的有效利用，而且可以為溼負荷的處理提供穩定的熱源，實現連續的除溼製冷過程。3、本發明的除溼換熱器內的流經的製冷劑直接蒸發製冷是一種內冷型除溼器，可以比轉輪除溼具有更高的效率，同時採用這種除溼換熱器不需要二次換熱，減小了吸附/ 再生的傳熱溫差。4、本發明的開發是以除溼換熱器作為固體除溼材料附著的基質，與傳統除溼系統例如除溼轉輪相比較，本發明採用相對簡單的金屬表面乾燥劑塗層技術，具有裝置結構緊湊、製作工藝簡單、投資費用低、易於安裝等特點，在不增加系統體積和構造複雜性的同時達到冷凝廢熱回收和節能的效果。
圖1為本發明的第一種工作模式的流程示意圖； 圖2為本發明的第二種工作模式的流程示意圖。
具體實施例方式在本發明中，通過設置在除溼換熱器表面的固體除溼材料處理空氣中的溼負荷， 通過傳統蒸發器冷卻的方式實現空氣熱負荷的處理，本發明只採用了一個設備就實現了熱溼負荷的分開處理和獨立控制，比起傳統的複合型熱溼獨立控制熱泵空調系統，本發明具有構造簡單、造價便宜的顯著優勢。以下結合附圖，詳細說明本發明。請參閱圖1、2，本發明的冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，包括第一風機6、第二風機10、第一除溼換熱器4、第二除溼換熱器3、第一調風閥8、第二調風閥12、壓縮機1、膨脹閥5、雙向四通閥2、第一空氣風道7、第二空氣風道11和製冷劑循環管路14，其中，第一風機6和第二風機10均為雙向風機。
製冷劑循環管路14上依次連接有壓縮機1、雙向四通閥2、第一除溼換熱器4、膨脹閥5和第二除溼換熱器3，雙向四通閥2分別與壓縮機1、第一除溼換熱器4和第二除溼換熱器3連接，雙向四通2通過2個管路與壓縮機1連接。第一空氣風道7上依次設有第一風機6、第一除溼換熱器4、第一調風閥8和送風 Π 9 ；
第二空氣風道11上依次設有第二風機10、第二除溼換熱器3、第二調風閥12和迴風口
13 ；
第一調風閥8還可與迴風口 13連接，第二調風閥12還可與送風口 9連接； 第一除溼換熱器4和第二除溼換熱器3的表面設置有固體除溼材料。請參閱圖1，為本發明的第一種工作模式的流程示意圖。工作過程為製冷劑循環管路14中的循環介質可流經壓縮機1、雙向四通閥2、第二除溼換熱器3、膨脹閥5、第一除溼換熱器4、雙向四通閥2，再流回壓縮機1，形成一個流動循環迴路。工作原理為循環介質經過壓縮機1壓縮後溫度升高，然後經過雙向四通閥2進入第二除溼換熱器3，循環介質放熱溫度降低，接著經過膨脹閥5循環介質的溫度繼續下降，再經過第一除溼換熱器4循環介質吸熱溫度升高、產生製冷效果，最後循環介質通過雙向四通閥2回到壓縮機1，形成一個封閉迴路。被處理空氣依次流經第一風機6、第一除溼換熱器4、第一調風閥8、送風口 9。工作過程為調整第一調風閥8使通向送風口 9的風管處於開啟狀態，由室外全新風或新風與迴風的混合風組成的被處理空氣在第一風機6的驅動下流經第一除溼換熱器4的表面，被處理風被冷卻除溼，然後經過送風口 9送入被調空間，形成一個開環迴路。再生空氣依次流經迴風口 13、第二調風閥12、第二除溼換熱器3、第二風機10。工作過程為調整第二調風閥12使通向迴風口 13的風管處於開啟狀態，由室內迴風或迴風與新風的混合風組成的再生空氣在第二風機10的驅動下，通過迴風口 13流經第二除溼換熱器3的表面，再生風被加熱加溼，然後排入大氣空間，形成一個開環迴路。請參閱圖2，為本發明的第二種工作模式的流程示意圖。工作過程為製冷劑循環管路14中的循環介質可流經壓縮機1、雙向四通閥2、第一除溼換熱器4、膨脹閥5、第二除溼換熱器3、雙向四通閥2，再流回壓縮機1。工作原理為循環介質經過壓縮機1壓縮後溫度升高，然後經過雙向四通閥2進入第一除溼換熱器4，循環介質放熱溫度降低，接著經過膨脹閥5循環介質的溫度繼續下降，再經過第二除溼換熱器3循環介質吸熱溫度升高、產生製冷效果，最後循環介質通過雙向四通閥2回到壓縮機1，形成一個封閉迴路。被處理空氣依次流經第二風機10、第二除溼換熱器3、第二調風閥12、送風口 9。工作過程是調整第二調風閥12使通向送風口 9的風管處於開啟狀態，由室外全新風或新風與迴風的混合風組成的被處理空氣在第二風機10的驅動下流經第二除溼換熱器3的表面， 被處理風被冷卻除溼，然後經過送風口 9送入被調空間，形成一個開環迴路。再生空氣依次流經迴風口 13、第一調風閥8、第一除溼換熱器4、第一風機6。工作過程是調整第一調風閥8使通向迴風口 13的風管處於開啟狀態，由室內迴風或迴風與新風的混合風組成的再生空氣在第一風機6的驅動下，通過迴風口 13流經第一除溼換熱器4 的表面，再生風被加熱加溼，然後排入大氣空間，形成一個開環迴路。在此工作過程中，本發明採用第一除溼換熱器4側的廢熱對固體除溼材料進行解吸再生，此循環不僅可以實現冷凝廢熱的有效利用，而且可以為溼負荷的處理提供穩定的熱源，實現連續的除溼製冷過程。 還可對迴風進行加熱加溼，之後再排入大氣中，可避免出現城市熱島效應。通過上述的第一種工作模式和第二種工作模式相互切換可以實現連續熱溼複合處理。冬季，本發明可通過將再生風引入室內，處理風排出室外，實現向室內被調空間供暖增溼的目的。本發明的除溼換熱器內流經的循環介質直接蒸發製冷是一種內冷型除溼器，可以比轉輪除溼具有更高的效率，同時採用這種除溼換熱器不需要二次換熱，減小了吸附/再生的傳熱溫差。本發明的開發是以除溼換熱器作為固體除溼材料附著的基質，與傳統除溼系統例如除溼轉輪相比較，本發明採用相對簡單的金屬表面乾燥劑塗層技術，具有裝置結構緊湊、 製作工藝簡單、投資費用低、易於安裝等特點，在不增加系統體積和構造複雜性的同時達到冷凝廢熱回收和節能的效果。以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。
權利要求
1.一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，其特徵在於，包括第一風機、第二風機、第一除溼換熱器、第二除溼換熱器、第一調風閥、第二調風閥、壓縮機、 膨脹閥、雙向四通閥、第一空氣風道、第二空氣風道和製冷劑循環管路，其中，所述製冷劑循環管路上依次連接有所述壓縮機、所述雙向四通閥、所述第一除溼換熱器、所述膨脹閥和所述第二除溼換熱器，所述雙向四通閥分別與壓縮機、所述第一除溼換熱器和所述第二除溼換熱器連接；第一空氣風道上依次設有所述第一風機、所述第一除溼換熱器、所述第一調風閥和送風口 ；第二空氣風道上依次設有所述第二風機、所述第二除溼換熱器、所述第二調風閥和迴風口 ；所述第一調風閥還可與所述迴風口連接，所述第二調風閥還可與所述送風口連接；所述第一除溼換熱器和所述第二除溼換熱器的表面設置有固體除溼材料。
2.如權利要求1所述的一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，其特徵在於，所述第一風機和所述第二風機均為雙向風機。
3.如權利要求1所述的一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，其特徵在於，所述雙向四通閥通過2個管路與所述壓縮機連接。
4.如權利要求1所述的一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，其特徵在於，所述製冷劑循環管路中的循環介質可流經所述壓縮機、所述雙向四通閥、 所述第二除溼換熱器、所述膨脹閥、所述第一除溼換熱器、所述雙向四通閥，再流回所述壓縮機。
5.如權利要求1所述的一種冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，其特徵在於，所述製冷劑循環管路中的循環介質可流經所述壓縮機、所述雙向四通閥、 所述第一除溼換熱器、所述膨脹閥、所述第二除溼換熱器、所述雙向四通閥，再流回所述壓縮機。
全文摘要
本發明的冷凝廢熱驅動的基於固體除溼的熱溼獨立控制的熱泵系統，包括第一風機、第二風機、第一除溼換熱器、第二除溼換熱器、第一調風閥、第二調風閥、壓縮機、膨脹閥、雙向四通閥、第一空氣風道、第二空氣風道和製冷劑循環管路，其中，所述第一除溼換熱器和所述第二除溼換熱器的表面設置有固體除溼材料。在本發明中，通過設置在除溼換熱器表面的固體除溼材料處理空氣中的溼負荷，通過傳統蒸發器冷卻的方式實現空氣熱負荷的處理，本發明只採用了一個設備就實現了熱溼負荷的分開處理和獨立控制，比起傳統的複合型熱溼獨立控制熱泵空調系統，本發明具有構造簡單、造價便宜的顯著優勢。
文檔編號F24F12/00GK102506475SQ20111031839
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者代彥軍, 李勇, 江宇, 王如竹, 葛天舒 申請人:上海交通大學