一種空氣調節方法及裝置的製作方法

2023-07-30 19:37:21

專利名稱：一種空氣調節方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種室內空氣調節的方法及用此方法製成的空調裝置。
現有的室內空調裝置主要有壓縮式和吸收式空調器兩大類，它們共同的缺點是室內外空氣分隔，容易引起空調病結構複雜，製造成本高；功能單一，僅能致冷和除溼；使用時能量消耗高。由於這些缺點，限制了它們的應用。為降低成本而出現的用水蒸發製冷的冷風機，製冷時不斷增加室內溼度，且降溫能力有限，很少應用。
本發明的目的是提供一種新的空氣調節方法和裝置，用低得多的製造成本和使用成本實現製冷，並在製冷的過程中更新室內空氣，必要時還可除溼或加溼，也可進行保溫換氣，實現一機多用。
本發明的目的是這樣實現的用一種新的空氣調節方法，以水蒸發製冷和氣體熱交換為基礎，通過一種新的工作循環，達到降溫和換氣的目的。其原理是當空調器工作時，室內外的空氣不斷地在空調器中互相交換，室內空氣在排出室外的過程中首先加溼降溫，然後一邊加溼一邊與進入室內的室外空氣進行熱交換，而室外的空氣在進入室內的過程中與排出室外的室內空氣進行隔溼熱交換而降溫，從而達到製冷並換氣的目的。若室外空氣溼度較高，在進行隔溼熱交換前先進行除溼。其工作過程如

圖1所示。圖1為溼空氣的焓-溼圖。圖1中橫坐標為每千克空氣的含水量(g／kg)，縱坐標為攝氏溫度(℃)，橫向直線束為等溫線，斜向直線束為等焓線(單位為kcal／kg)，豎向直線束為等絕對溼度線，曲線束為等相對溼度線(單位為％)；A點為室內空氣的狀態(假定是空調室內舒適的溫度和溼度點)，B點為室內空氣在空調器內絕熱加溼後的狀態，C點為換熱加溼後排出室外的狀態；a點為室外空氣的狀態，b點為室外空氣與排出室外的室內空氣進行隔溼換熱後進入室內的狀態，在室內「冷量」散失後升溫再回到狀態A。本空調器的工作循環如下室外空氣進入空調器後與排出室外的室內空氣進行隔溼換熱，從狀態a降溫到狀態b，然後進入室內，在室內「冷量」散失而升溫到達狀態A。室內空氣進入空調器後從狀態A絕熱加溼降溫到狀態B，然後與進入空調器的室外空氣換熱升溫，同時不斷充分加溼，達到狀態C時排出室外。若在溼熱地區，室外空氣的溼度較高，例如狀態為d點，在進入空調器後，需先進行除溼使之達到狀態c，然後進行上述循環。圖2是本發明的工作流程圖。換熱的必要條件是b點的溫度高於B點的溫度，若換熱器的效率足夠高，b點的溫度就能很接近B點，而室內保溫效果越好，A點也越接近b點。當這三點十分接近時，它們也都接近L點，L點是狀態b及其同一豎線上的各狀態的空氣的露點，所以說b點只能接近露點而不能低於露點，也就是說在不除溼時，這種空調的降溫的極限是露點，當露點較高時，需有d-c除溼環節。用這種原理製成的空調器除了可以製冷換氣外，還可以有多種功能排氣過程不加溼可以實現保溫換氣或除溼換氣，排氣過程不加溼、進氣過程加溼可以實現保溫加溼換氣。
實現上述方法的空調裝置非常簡單，它主要由風機和熱交換器組成(在溼熱地區再增加一個除溼器)一個風機把室內空氣送入熱交換器的排氣通道，在其中進行加溼和換熱(吸熱)，然後排出室外；另一個風機把室外空氣送入熱交換器的進氣通道(用除溼器時先進入除溼器然後再進入熱交換器的進氣通道)，在其中隔溼降溫然後送入室內，從而使進入室內的空氣即降溫又不增加絕對溼度。本發明在技術上實現的關鍵是設計一種換熱效率很高的氣體熱交換器，其工作原理是室內外兩股氣體間的熱交換是以兩種液體為媒介來實現的，即一種氣體與一種液體直接接觸而換熱，這種液體又通過固體隔壁與另一種液體換熱，另一種液體則與另一種氣體直接接觸而換熱，從而實現兩種氣體間的間接的高效換熱。這種氣體熱交換器的結構原理是良導熱固體隔壁把熱交換器分隔成兩組通道，各通道內充以表面積率極高的透氣材料，兩種不同的液體不斷地噴淋在透氣材料上，待換熱的氣體分別在兩組通道中相向逆流，與浸飽了液體的透氣材料充分接觸，與之進行熱交換，而兩種液體同時也噴淋在良導熱固體隔壁的兩側，通過隔壁相互進行熱交換，這樣熱量便從一種氣體傳向一種液體，再通過固體隔壁傳到另一種液體，最後傳到另一種氣體。這種氣-液-固-液-氣的換熱方式雖然傳熱路線長，但因氣-液的接觸面積相當大，而液-固-液的傳熱係數也相當大，所以總的傳熱效率比傳統的氣-固-氣傳熱方式要高得多。熱交換器中的兩種液體(液媒)根據空調器的不同工況按如下方式選擇用於溼熱環境製冷換氣排氣通道中需不斷加溼，用水做換熱加溼液媒；進氣通道中需除溼和隔溼換熱，用液體吸溼劑(如氯化鈣或氯化鋰飽和溶液等)做換熱液媒；用於乾熱環境製冷換氣空氣在進氣通道中不一定要隔溼，進排氣通道中都可以用水做換熱液媒；用於溼冷環境的取暖房做保溫換氣機或除溼機進排氣通道均用液體吸溼劑做換熱液媒；用於乾冷環境的取暖房做加溼保溫換氣機排氣通道用液體吸溼劑做換熱液媒，進氣通道用水做換熱液媒。
本發明中的除溼器可用公知的最簡單的液體吸溼劑除溼方法除溼劑在吸收了空氣中的水分後，用電熱方式加熱脫水再生，便可循環使用。
本發明用最經濟簡便的方法達到降溫的目的，這種空調裝置與現有空調機相比，具有結構簡單、造價低廉、使用時耗電省、不汙染環境、能不斷更新空調室內的空氣防止空調病、可一機多用(製冷降溫換氣、保溫換氣、保溫加溼換氣、除溼換氣)等一系列優點，用途十分廣泛。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是溼空氣的焓-溼圖。
圖2是本發明的工作流程圖。
圖3-7是本發明的一個實施例(一種空調器)圖3是空調器內部的俯視圖。
圖4是空調器排氣通道縱剖面圖。
圖5是空調器進氣通道縱剖面圖。
圖6是空調器橫剖面圖。
圖7是吸溼劑再生器原理圖。
本空調器由風機(1)、(8)和除溼器(2)、熱交換器(3)組成。熱交換器(3)呈箱形，內腔用若干張(圖中示出5張)縱向豎直布置的用良導熱材料製成的隔壁(4)分隔成若干個(圖中為6個)通道，其中一組通道為進氣通道(5)，與之相間的另一組為排氣通道(6)。進氣通道(5)與除溼器(2)、風機(1)的出口、空調器的出口(7)連通，排氣通道(6)與風機(8)的出口、空調器的出口(9)連通。每個通道中又用隔板(10)、(11)隔成若干個換熱室(12)，每個換熱室的中部用表面積率極高的透氣材料(如纖維、濾網式或百葉窗式織物、蜂窩狀或瓦楞狀吸溼材料等)填充，下部被隔板(11)和隔壁(4)圍成若干個液池(13)，進排氣通道的液池內充以不同液媒。在同一橫剖面內的一組進氣換熱室和排氣換熱室組成一個換熱單元，如圖6所示。在圖6中可見，同一換熱單元內的各進氣通道(5)的換熱室下部的液池用管道(14)互相連通，並與泵(15)的進口相通，泵(15)的出口用管(16)與進氣換熱室的頂部相通；同一換熱單元內的各排氣通道(6)的換熱室下部的液池用管道(17)互相連通，並與泵(18)的進口相通，泵(18)的出口用管(19)與排氣換熱室的頂部相通。空調器工作時，泵將液池內的液媒送到各換熱室的頂部，然後噴淋在透氣材料和隔壁(4)上，與透氣材料中流過的空氣和隔壁換熱後再流到液池內，如此不斷循環，通過兩種液媒和隔壁的傳遞，流到同一換熱單元的兩股空氣進行換熱，使之溫差儘可能降低。這樣的幾個(圖3中不含除溼器為4個)換熱單元串聯在一起，組成熱交換器(3)，進入熱交熱器的兩股氣流依次逆向貫穿而過，在各換熱單元分級進行換熱，使熱交換器的進氣通道(5)的出口氣溫與排氣通道(6)的入口氣溫相接近。
本空調器的工作過程如下風機(1)將室外空氣送入除溼器(2)，在(2)中降低溼度後進入熱交換器進氣通道(5)，在(5)中把熱量傳給排出室外的室內空氣而降溫後從出口(7)送入室內。室內的空氣被風機(8)送入熱交換器的排氣通道(6)，在(6)中加溼降至最低溫度後邊加溼邊換熱(吸熱)，在提高溫度和絕對溼度後從排氣口(9)排出室外。
實際結構中，除溼器(2)和換熱單元可以做成一樣，與熱交換器(3)成一個整體，當空氣溼度不太高不需除溼時，除溼器就可以做為一個換熱單元使用。除溼器和普通換熱單元不同的是泵(15)的出口管(16)不是直接通入換熱室(除溼器)頂部，而是先通入熱交換器上方的吸溼劑再生器(20)(見圖7，其它各圖中未示出)，液體吸溼劑在再生器中被電加熱器(21)加熱脫水再生，然後從管(22)進入換熱室(除溼器)的頂部，如圖7所示。吸溼劑在除溼器(2)及再生器(20)中的循環如下(見圖6、7)泵(15)-管(16)-在再生器(20)中脫水再生-管(22)-在除溼器從空氣吸溼-液池-泵(15)。此外，泵(15)、(18)的軸可以分別串聯在一起，以簡化結構，如圖3所示。
權利要求
1.一種空氣調節方法，以水蒸發製冷和氣體熱交換為基礎，其特徵是當空調器工作時，室內外的空氣不斷地在空調器中互相交換，室內空氣在排出室外的過程中首先加溼降溫，然後一邊加溼一邊與進入室內的室外空氣進行熱交換；而室外的空氣在進入室內的過程中與排出室外的室內空氣進行隔溼熱交換而降溫，從而達到製冷並換氣的目的。
2.如權力要求1所述的空氣調節方法，其特徵是若用於空氣溼度較高的環境下，室外空氣在進入室內時首先進行除溼，然後再與排出室外的空氣進行隔溼熱交換。
3.如權力要求1所述的空氣調節方法，其特徵是若室內空氣在排出室外時不進行加溼，而是與排出室外的空氣進行隔溼熱交換，則可實現保溫換氣。
4.一種氣體熱交換方法，通過一定的媒介來進行兩股氣體間的熱交換，其特徵是兩股氣體間的熱交換以兩種液體為媒介來實現，即一股氣體與一種液體直接接觸而換熱，這種液體又通過固體隔壁與另一種液體換熱，另一種液體則與另一股氣體直接接觸而換熱，從而實現傳熱路線為氣-液-固-液-氣的兩股氣體間的間接的高效換熱。
5.一種空氣調節裝置，由風機(1)、(8)和熱交換器(3)組成，其特徵是熱交換器內腔用若干張用良導熱材料製成的隔壁(4)分隔成進氣通道(5)和與之相間的排氣通道(6)，進氣通道與風機(1)的出口、空調器的出口(7)連通，排氣通道與風機(8)的出口、空調器的出口(9)連通；每個通道分為若干個換熱室，每個換熱室的中部的空間用表面積率極高的透氣材料(如纖維、濾網式或百葉窗式織物、蜂窩狀或瓦楞狀吸溼材料等)填充，下部分隔成若干個液池(13)，進排氣通道的液池內充以不同液媒；各進氣通道中的液池中的液媒為液體吸溼劑，同一橫剖面內的進氣通道的液池互相連通，並與泵(15)的進口相通，泵(15)的出口用管(16)與進氣通道中的換熱室的頂部相通；各排氣通道下部的液池內的液媒為水，同一橫剖面內的排氣通道的液池互相連通，並與泵(18)的進口相通，泵(18)的出口用管(19)與排氣通道中的換熱室的頂部相通。
6.如權力要求5所述的空氣調節裝置，其特徵是當空調裝置用於溼熱環境時，所述的熱交換器的進氣通道(5)的前面是除溼器(2)，熱交換器的上方有一個吸溼劑再生器(20)，再生器內有電加熱器(21)，與除溼器下部的液池相連通的泵(15)的出口管(16)通入再生器，再生器的出口用管(22)通到進氣通道的除溼器的頂部。
7.如權力要求5所述的空氣調節裝置，其特徵是當所述的進排氣通道的液池內都充以液體吸溼劑時，空調器可做保溫換氣機或除溼機使用。
全文摘要
一種空氣調節方法及裝置,以很低的成本實現室內空氣的製冷和換氣。其原理是:室內外空氣在空調器內進行交換,室內空氣在排出室外的過程中不斷加溼,室外空氣在進入室內的過程中與經加溼而降溫的外排室內空氣進行隔溼熱交換,在不增加絕對溼度的情況下降低溫度進入室內。本空調裝置主要由風機和熱交換器組成,熱交換器中有導熱隔壁、透氣填料和兩種液媒,以氣—液—固—液—氣的方式將進氣的熱量間接傳給外排空氣。
文檔編號F24F3/147GK1290837SQ9910993
公開日2001年4月11日 申請日期1999年6月25日 優先權日1999年6月25日
發明者胡光南 申請人:胡光南