一種製冷除溼空調系統的製作方法

2023-06-14 22:07:17

本發明涉及空調系統技術領域，特指一種製冷除溼空調系統。

背景技術：

隨著我國經濟的發展，人們對生活水平的要求也越來越高，夏季對製冷空調的使用愈加普遍，同時，在我國的南方地區對於空氣除溼也有很強的需求，傳統的壓縮式製冷空調，使用壓縮機對製冷劑進行升溫，會耗費大量的能量。同時常見的空調系統採用冷凝除溼方式對空氣進行除溼操作，要求冷媒溫度低於空氣的露點溫度，會耗費大量的低溫冷源。

吸收式製冷系統的應用日益廣泛，採用吸收製冷系統可以有效利用低溫熱源，例如太陽能集熱器的使用，同時，由於無需使用壓縮機，系統的噪聲小，結構簡單。近年來，隨著對選擇性透過膜的不斷研究，基於選擇性透過膜式吸收器技術得到較快的發展，膜式吸收器能在常壓下高效運行，應用於除溼裝置中，具有除溼效率高、氣體不夾雜液滴、設備簡單體積小、不造成多餘能源耗用等優點。將吸收式製冷系統與膜式除溼系統進行有效耦合，充分利用可再生能源進行驅動是當前研究的一個熱點。

目前，對吸收式製冷系統及空氣除溼系統的耦合已有了一定研究。申請號為200810236454.3的發明專利「一種基於膜蒸餾技術的溫溼度獨立控制空調系統」，提出了用膜蒸餾設備中代替傳統的再生器，有效降低了操作溫度，在常壓下實現了吸收劑的再生操作。但該發明中，採用噴淋法對空氣進行除溼，會產生氣液夾帶的問題。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種製冷除溼空調系統，將太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統進行有效的耦合，太陽能吸收式製冷系統對空氣進行降溫操作，膜式除溼系統對空氣進行除溼操作，利用太陽能集熱器對稀溶液進行加熱再生，同時，將太陽能吸收式製冷系統的吸收劑解析過程和膜式除溼系統的除溼液再生過程進行集中處理，使用膜蒸餾設備進行再生操作。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：

一種製冷除溼空調系統，包括太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統，所述太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統耦合設置，太陽能吸收式製冷系統包括吸收劑循環系統與製冷劑循環系統，吸收劑循環系統由吸收器、吸收劑換熱器、稀溶液儲罐、換熱器、膜蒸餾設備、濃溶液儲罐對應連接組成;製冷劑循環系統由蒸發器、製冷劑換熱器、膜蒸餾設備、冷凝器對應連接組成;所述膜式除溼系統由濃溶液儲罐、膜除溼器與吸收器對應連接組成，換熱器對應連接有太陽能集熱器。

進一步而言，所述吸收器通過吸收劑溶液泵連接於吸收劑換熱器的冷側進口，吸收劑換熱器的冷側出口連接於稀溶液儲罐，稀溶液儲罐通過稀溶液泵連接於換熱器，換熱器連接於膜蒸餾設備的吸收劑進口，膜蒸餾設備吸收劑出口連接於吸收劑換熱器的熱側進口，吸收劑換熱器的熱側出口連接於濃溶液儲罐，濃溶液儲罐通過吸收劑流量閥連接於吸收器。

進一步而言，所述蒸發器通過製冷劑泵連接於製冷劑換熱器的冷側進口，製冷劑換熱器的冷側出口連接於膜蒸餾設備的製冷劑進口，膜蒸餾設備的製冷劑出口連接於冷凝器，冷凝器連接於製冷劑換熱器的熱側進口，製冷劑換熱器的熱側出口通過節流閥連接於蒸發器。

進一步而言，所述濃溶液儲罐通過除溼劑泵與除溼劑流量閥連接於膜除溼器的除溼液通道進口，膜除溼器的除溼液通道出口連接於吸收器。

進一步而言，所述膜除溼器的空氣通道一端設有空氣出風口，膜除溼器的空氣通道另一端通過蒸發器連接有風機。

進一步而言，所述膜除溼器為溶液流到帶冷卻管的內冷型膜接觸器，膜除溼器的膜設置為平行板式膜設置。

進一步而言，所述吸收劑換熱器的熱側進口管道、稀溶液儲罐的管道與膜蒸餾設備的吸收劑出口管道之間通過三通閥對應連接。

進一步而言，所述太陽能集熱器安裝於牆體外側，吸收劑循環系統、製冷劑循環系統與膜式除溼系統安裝於牆體內部。

進一步而言，所述空氣出風口設於牆體內側。

本發明有益效果：

1.本發明將太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統進行有效的耦合，太陽能吸收式製冷系統對空氣進行降溫操作，膜式除溼系統對空氣進行除溼操作，利用太陽能集熱器對稀溶液進行加熱再生，有效節約了能源，清潔且環保，同時，將太陽能吸收式製冷系統的吸收劑解析過程和膜式除溼系統的除溼液再生過程進行集中處理，使用膜蒸餾設備進行再生操作，有效簡化了系統的結構;

2.本發明的膜式除溼系統採用膜除溼器，有效避免了空氣除溼過程的氣液夾帶問題;

3.本發明將太陽能集熱器安裝於牆體外側，用於吸收太陽能，將吸收劑循環系統、製冷劑循環系統與膜式除溼系統安裝於牆體內部，有效節約了室內空間，在牆體內側只設置有空氣出風口，美觀大方。

附圖說明

圖1是本發明空調系統結構示意圖;

圖2是本發明在牆體內的布置示意圖。

1.吸收器;2.吸收劑溶液泵;3.吸收劑換熱器;4.稀溶液儲罐;5.稀溶液泵;6.換熱器;7.太陽能集熱器;8.膜蒸餾設備;9.冷凝器;10.製冷劑換熱器;11.節流閥;12.風機;13.蒸發器;14.製冷劑泵;15.膜除溼器;16.除溼劑流量閥;17.除溼劑泵;18.濃溶液儲罐;19.吸收劑流量閥;20.三通閥;21.空氣出風口。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明的技術方案進行說明。

如圖1和圖2所示，本發明所述一種製冷除溼空調系統，包括太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統，太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統耦合設置，太陽能吸收式製冷系統包括吸收劑循環系統與製冷劑循環系統;吸收劑循環系統由吸收器1、吸收劑換熱器3、稀溶液儲罐4、換熱器6、膜蒸餾設備8、濃溶液儲罐18對應連接組成;製冷劑循環系統由蒸發器13、製冷劑換熱器10、膜蒸餾設備8、冷凝器9對應連接組成;膜式除溼系統由濃溶液儲罐18、膜除溼器15與吸收器1對應連接組成;換熱器6對應連接有太陽能集熱器7。

太陽能吸收式製冷系統的工作原理：

吸收式製冷循環包含兩個工質的循環：一個是吸收劑的循環，另一個是製冷劑的循環，高濃度的吸收劑具有強烈的吸收製冷劑氣體的能力，使得製冷劑液體能夠在低溫低壓蒸發製冷，將製冷劑由低溫低壓區搬運到較高壓力溫度區，同時，因吸收製冷劑而變稀的吸收劑溶液被外部熱源加熱，析出水蒸氣，重新變為高濃度的吸收劑，流回吸收器1中;由吸收劑析出的水蒸氣經過冷凝器9後變為低溫高壓水，之後經由節流閥11的節流作用，變為低溫低壓水汽混合物，流入蒸發器13中，空氣經由蒸發器13後溫度降低。

膜式除溼系統的工作原理：

膜除溼器15具有除溼液流道與空氣流道，低溫高濃度的除溼液與空氣同時流過膜除溼器15，低溫高濃度的除溼液，其表面的水蒸氣分壓較低，而待除溼的空氣，其水蒸汽分壓較高，在兩側水蒸氣分壓差的推動下，空氣中的水蒸氣轉移到除溼液中，達到對空氣進行除溼的目的，吸收了水蒸氣的除溼液濃度降低，吸溼能力下降，將稀除溼液轉移到吸收器1中，參與到吸收劑循環，重新變為濃的除溼液。

本發明將太陽能吸收式製冷系統與膜式除溼系統進行有效的耦合，太陽能吸收式製冷系統對空氣進行降溫操作，膜式除溼系統對空氣進行除溼操作，利用太陽能集熱器7對稀溶液進行加熱再生，有效節約了能源，清潔且環保，同時，將太陽能吸收式製冷系統的吸收劑解析過程和膜式除溼系統的除溼液再生過程進行集中處理，使用膜蒸餾設備進行再生操作，有效簡化了系統的結構;本發明所述的膜式除溼系統採用膜除溼器，有效避免了空氣除溼過程的氣液夾帶問題。

更具體而言，所述吸收器1通過吸收劑溶液泵2連接於吸收劑換熱器3的冷側進口，吸收劑換熱器3的冷側出口連接於稀溶液儲罐4，稀溶液儲罐4通過稀溶液泵5連接於換熱器6，換熱器6連接於膜蒸餾設備8的吸收劑進口，膜蒸餾設備8吸收劑出口連接於吸收劑換熱器3的熱側進口，吸收劑換熱器3的熱側出口連接於濃溶液儲罐18，濃溶液儲罐18通過吸收劑流量閥19連接於吸收器1。採用這樣的結構設置，其工作原理：吸收劑換熱器3冷側口通過吸收劑溶液泵2從吸收器1內吸收濃溶液進行吸收製冷，同時因吸收劑製冷而變稀的吸收劑溶液進入稀溶液儲罐4，換熱器6通過稀溶液泵5從稀溶液儲罐4內吸收溶液，通過太陽能進行外部熱源加熱，加熱後的溶液經過膜蒸餾設備8進行膜蒸餾，重新析出水蒸氣，最後再進入吸收劑換熱器3的熱側口重新變為高濃度的吸收劑，通過濃溶液儲罐18進行存儲，就這樣，循環作用下，有效實現了吸收劑吸收及再生的效果。

更具體而言，所述蒸發器13通過製冷劑泵14連接於製冷劑換熱器10的冷側進口，製冷劑換熱器10的冷側出口連接於膜蒸餾設備8的製冷劑進口，膜蒸餾設備8的製冷劑出口連接於冷凝器9，冷凝器9連接於製冷劑換熱器10的熱側進口，製冷劑換熱器10的熱側出口通過節流閥11連接於蒸發器13。採用這樣的結構設置，其工作原理：蒸發器13內的空氣通過製冷劑泵14抽至製冷劑換熱器10進行蒸發製冷，再通過膜蒸餾設備8進行膜蒸餾，再通過冷凝器9後變為低溫高壓水，之後經由製冷劑換熱器10和節流閥11的節流作用，變為低溫低壓水汽混合物，重新流入蒸發器13中，空氣經由蒸發器13後溫度降低，循環作用下，實現了製冷劑製冷及再生的效果。

更具體而言，所述濃溶液儲罐18通過除溼劑泵17與除溼劑流量閥16連接於膜除溼器15的除溼液通道進口，膜除溼器15的除溼液通道出口連接於吸收器1。採用這樣的結構設置，其工作原理：濃溶液儲罐18內的溶液通過除溼劑泵17吸入至膜除溼器15內進行除溼，除溼後的除溼液由吸收器1進行吸收，實現對空氣除溼的作用，採用膜除溼器15進行除溼，有效避免了空氣除溼過程的氣液夾帶問題。除溼劑流量閥16的作用在於控制濃溶液儲罐18到膜除溼器15的流量。

更具體而言，所述膜除溼器15的空氣通道一端設有空氣出風口21，膜除溼器15的空氣通道另一端通過蒸發器13連接有風機12。採用這樣的結構設置，風機12將空氣吹入至蒸發器13內進行蒸發，再通過膜除溼器15進行除溼效果，然後通過空氣出風口21吹入室內。

更具體而言，所述膜除溼器15的膜設置為平行板式膜設置。採用這樣的結構設置，可對空氣進行非接觸式除溼，膜設置中的膜具有選擇透過性，只允許水蒸氣通過，膜設置為平行板式膜設置時，除溼液和空氣的流動方式採用順流或逆流。

更具體而言，所述吸收劑換熱器3的熱側進口管道、稀溶液儲罐4的管道與膜蒸餾設備8的吸收劑出口管道之間通過三通閥20對應連接。

更具體而言，所述太陽能集熱器7安裝於牆體外部，吸收劑循環系統、製冷劑循環系統與膜式除溼系統安裝於牆體內部;所述空氣出風口21設於牆體內側。採用這樣的結構設置，有效節約了室內空間，在牆體內側只設置有空氣出風口21，美觀大方。

本實施例空調系統的工作過程如下：

以溴化鋰溶液作為本實施例濃溶液儲罐18內的濃溶液，溴化鋰濃溶液經過吸收劑流量閥19進入吸收器1，在吸收器1中吸收蒸發器13的水蒸氣，轉變為溴化鋰稀溶液，溴化鋰稀溶液與來自膜蒸餾設備8的溴化鋰濃溶液進行換熱操作，溫度得到提升，在稀溶液儲罐4中進行集中儲存，溴化鋰稀溶液在換熱器6中被加熱，加熱所需的熱量由太陽能集熱器7提供，高溫的溴化鋰溶液在膜蒸餾設備8中析出其含有的水蒸氣，同時來自蒸發器13的冷水對溴化鋰溶液進行降溫操作，最終轉化為低溫溴化鋰濃溶液，低溫溴化鋰濃溶液一部分回流至稀溶液儲罐4進行重複再生過程，以達到需求的濃度，另一部分與來自吸收器1的溴化鋰稀溶液進行換熱，溫度進一步降低，最後，溴化鋰濃溶液進入濃溶液儲罐18進行集中儲存，作為吸收式製冷的吸收劑和膜式除溼系統的除溼劑使用，同時，膜蒸餾設備8中產生的高溫高壓水蒸氣在冷凝器9中被冷凝為低溫高壓水，接著與來自蒸發器13的低溫水在換熱器10中進行換熱，溫度進一步降低，高壓水經過節流閥11的節流作用，轉變為低溫的水和水蒸氣混合物，進入蒸發器13進行吸熱操作，低溫水蒸氣對空氣進行降溫操作後變為低溫水，經製冷劑泵14被送入膜蒸餾8中完成循環。此外，濃溶液儲罐中的溴化鋰濃溶液一部分進入了吸收器1，另一部分經除溼液泵17及除溼液流量閥16進入膜除溼器15，低溫溴化鋰濃溶液吸收空氣中的水蒸氣，對空氣起到除溼作用，經處理後的空氣通過空氣出風口21進入室內，吸溼後的溴化鋰溶液仍然具有一定的吸溼能力，可以作為吸收劑進入蒸發器1中。

本系統的換熱器6使用板式換熱器，這種換熱器具有換熱效率高、熱損失小、結構緊湊輕巧、佔地面積小、應用廣泛、使用壽命長等特點，特別是由於其擁有扁平的外形，因此十分適合安裝在牆體中，本系統的膜除溼器15可以做成扁平的形式，有利於在牆體內部安裝。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。