一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组

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一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种新风机组，特别是关于一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组。\n背景技术\n[0002] 目前，现有空调大多采用冷凝除湿处理方式，采用制冷机制备出低温冷冻水，将空气温度降低到露点以下，从而实现对于新风的除湿处理过程。由于需要的冷源温度很低(低于空气的露点温度)，造成制冷机的蒸发温度降低，从而严重影响了制冷机的性能系数。而且，冷凝除湿产生的凝结水很容易滋生霉菌，严重影响室内空气品质。溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为工作介质，与新风直接接触进行传热传质，实现对新风的除湿处理过程。溶液除湿方式可以采用低温的热源作为溶液浓缩再生的能量来源，如太阳能、热网的热水或废热等。溶液除湿方式由于在节约能源和提高室内空气品质等方面的优势，得到了广泛关注并在越来越多的建筑中应用。\n[0003] 专利ZL03134688.X公开了一种溶液全热回收型新风空调机，其通过设置辅助冷凝器(采用空气冷却)带走多余的冷凝器排热量，但由于辅助冷凝器是对空气加热(湿度不发生变化)使得空气带走热量的能力有限，冷凝温度仍然比较高。ZL200610012259.3公开了一种利用回风蒸发冷却全热回收型热驱动溶液新风机组，其通过在溶液再生模块中设置补水装置，从而增加与空气接触的溶液中的水分含量提高空气的出口湿度，来带走冷凝器多余的排热量，使得冷凝温度维持在较低的温度水平。但再生模块本身的作用在于提高溶液浓度、实现对于溶液的浓缩再生作用，而补水则直接导致溶液的浓度降低，二者之间存在着显著的矛盾。但上述两个专利中均有室内排风可以利用，即可以通过一定的途径回收室内排风的能量以降低新风处理能耗。但在有很多情况下，没有室内排风可以利用，专利ZL200610012268.2公开了一种利用冷却水作为冷源的热驱动溶液新风处理机组，其通过设置蒸发冷却装置(采冷却水作为冷源)带走多余的冷凝器排热量，但由于冷凝器的排热量仅由溶液再生系统带走，造成冷凝温度非常高，显著降低了溶液除湿机组的性能。此外，在上述三个专利中，冷凝器的排热量大于系统中溶液浓缩再生所需的热量，如果不排除这部分冷凝器多余的热量，就会使得冷凝温度不断升高，从而显著影响了热泵系统以及整个溶液除湿机组的性能。\n发明内容\n[0004] 针对以上问题，本发明的目的是提供一种针对无室内排风可供利用的情况下，利用再生排风进行蒸发冷却制取冷却水承担冷凝器部分热量的热泵驱动的热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组。\n[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、一热泵系统和一蒸发冷却水系统；\n所述溶液循环系统包括一除湿模块、一再生模块和一溶液循环泵，所述除湿模块和再生模块通过所述溶液循环泵连接组成级间溶液循环回路，且在所述除湿模块和再生模块之间的所述级间溶液循环回路上设置一板式换热器；所述热泵系统包括一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、一蒸发器、一节流阀和一电磁阀，其中所述压缩机、第一冷凝器、节流阀和蒸发器依次连接组成与溶液换热的循环回路，所述压缩机、电磁阀、第二冷凝器、节流阀和蒸发器依次连接组成与水换热的循环回路，且两所述循环回路中均灌装制冷工质；所述第一冷凝器和蒸发器的换热端各自通过一溶液循环泵分别与所述溶液循环系统中的再生模块和除湿模块连接组成两个级内溶液循环回路，且两个所述级内溶液循环回路中均灌装除湿溶液；所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块、一水循环泵和一补水阀，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所述热泵系统中的第二冷凝器连接组成与制冷工质换热的循环回路。\n[0006] 所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。\n[0007] 所述级间溶液循环回路中的除湿溶液流量仅为所述级内溶液循环回路中的除湿溶液流量的十分之一。\n[0008] 它包括两个以上由所述溶液循环系统、所述热泵系统和所述蒸发冷却水系统组成的新风机组，且两个以上所述新风机组采用再生新风并联的模式。\n[0009] 一种热泵驱动和蒸发冷却结合的溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括两个以上串联的溶液循环系统、两个以上串联的热泵系统和一蒸发冷却水系统；所述溶液循环系统包括一除湿模块、一再生模块和一溶液循环泵，所述除湿模块和再生模块通过所述溶液循环泵连接组成级间溶液循环回路，且在所述除湿模块和再生模块之间的所述级间溶液循环回路上设置一板式换热器；所述热泵系统包括一压缩机、第一冷凝器、第二冷凝器、一蒸发器、一节流阀和一电磁阀，其中所述压缩机、第一冷凝器、节流阀和蒸发器依次连接组成与溶液换热的循环，所述压缩机、电磁阀、第二冷凝器、节流阀和蒸发器依次连接组成与水换热的循环回路，且两所述循环回路中均灌装制冷工质；所述第一冷凝器和蒸发器的换热端各自通过一溶液循环泵分别与所述溶液循环系统中的再生模块和除湿模块连接组成两个级内溶液循环回路，且两个所述级内溶液循环回路中均灌装除湿溶液；所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块、一水循环泵和一补水阀，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所有所述热泵系统中的第二冷凝器串联连接组成与制冷工质换热的循环回路。\n[0010] 所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。\n[0011] 所述级间溶液循环回路中的除湿溶液流量仅为所述级内溶液循环回路中的除湿溶液流量的十分之一。\n[0012] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明以具有吸湿性能的溶液为工作介质，将溶液循环系统、热泵系统和蒸发冷却水系统相结合，使热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的热量均得到了有效的利用，蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而提高其除湿能力，冷凝器的热量一部分作为溶液浓缩再生的热源，另一部分通过蒸发冷却排出，降低了冷凝温度，提高了热泵效率。2、本发明的再生模块通过对于空气的蒸发冷却方式带走冷凝器多余的热量，一方面使出口空气的湿度增加，携带热量的能力提高，从而可以很好的保持冷凝温度处于较低水平；另一方面再生模块中没有补水，从根本上避免了提高溶液浓度的再生目标与向溶液中补水降低溶液二者之间的矛盾，可以显著提高能源利用效率。3、本发明使用盐溶液作为除湿溶液，盐溶液具有杀菌、净化空气的作用，可提高室内空气品质。本发明可以广泛应用于没有室内排风可供利用的场合。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明实施例1的结构示意图\n[0014] 图2是本发明实施例2的结构示意图\n[0015] 图3是本发明实施例3的结构示意图\n具体实施方式\n[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。\n[0017] 实施例1：\n[0018] 如图1所示，本实施例的新风机组包括溶液循环系统Ⅰ、热泵系统Ⅱ和蒸发冷却水系统Ⅲ。\n[0019] 溶液循环系统Ⅰ包括除湿模块A、再生模块B和溶液循环泵1，除湿模块A和再生模块B通过溶液循环泵1连接组成级间溶液循环回路，且在除湿模块A和再生模块B之间的级间溶液循环回路上设置一板式换热器2。\n[0020] 热泵系统Ⅱ包括压缩机3、与溶液换热的冷凝器4、与水换热的冷凝器5、蒸发器6、节流阀7和电磁阀8，其中压缩机3、冷凝器4、节流阀7和蒸发器6依次连接组成与溶液换热的循环回路，压缩机3、电磁阀8、冷凝器5、节流阀7和蒸发器6依次连接组成与水换热的循环回路，且两个循环回路中均灌装制冷工质，通过电磁阀8的启停可以控制冷凝器5排热量的分配情况。冷凝器4和蒸发器6的换热端各自通过一溶液循环泵1分别与溶液循环系统Ⅰ中的再生模块B和除湿模块A连接组成两个级内溶液循环回路，且两个级内溶液循环回路中均灌装除湿溶液。\n[0021] 蒸发冷却水系统Ⅲ包括蒸发冷却模块C、水循环泵9和补水阀10，蒸发冷却模块C通过水循环泵9与热泵系统Ⅱ中的冷凝器5连接组成与制冷工质换热的循环回路。\n[0022] 上述实施例中，除湿模块A、再生模块B和蒸发冷却模块C均为气液直接接触喷淋模块，其中除湿模块A为溶液与空气直接接触，用于对新风降温除湿；再生模块B为溶液与空气直接接触，用于溶液的浓缩再生；蒸发冷却模块C为水与空气直接接触，用于排除冷凝器多余的热量。\n[0023] 上述实施例中，级间溶液循环回路中的除湿溶液流量仅为级内溶液循环回路中(即除湿模块A或再生模块B内)的除湿溶液流量的十分之一左右。\n[0024] 实施例2：\n[0025] 如图2所示，本实施例与实施例1的差别在于，本实施例的新风机组采用再生新风并联的模式，其包括两个并联的新风机组，且两个新风机组的结构与实施例1相同，其中一股再生用的新风依次经过再生模块B1与蒸发冷却模块C1，另一股再生用的新风依次经过再生模块B2与蒸发冷却模块C2。\n[0026] 上述实施例中，并联的新风机组的个数也可以为两个以上，具体的个数可以根据现场的使用情况来确定。\n[0027] 实施例3：\n[0028] 如图3所示，本实施例与实施例1的差别在于，本实施例的新风机组采用再生新风串联的模式，其包括两个串联的溶液循环系统Ⅰ、两个串联的热泵系统Ⅱ和一个蒸发冷却水系统Ⅲ，且两热泵系统Ⅱ中的冷凝器5与蒸发冷却水系统Ⅲ中的蒸发冷却模块C串联连接组成与制冷工质换热的循环回路，室外新风首先依次经过除湿模块A1、A2，然后依次经过再生模块B2、B1。\n[0029] 上述实施例中，串联的溶液循环系统Ⅰ和热泵系统Ⅱ的个数也可以为两个以上，具体的个数可以根据现场的使用情况来确定。\n[0030] 下面根据实施例3分析空气和溶液的流程及其状态变化情况，如图3所示，图中直线表示级内循环的除湿溶液，虚线表示级间循环的除湿溶液(即流经板式换热器2)，点划线表示循环制冷工质，双直线表示循环冷却水。\n[0031] 本发明的上层通道是再生气流通道，主要用于除湿溶液的浓缩再生，并通过对空气的蒸发冷却带走冷凝器4、5多余的排热量；下层是新风处理通道，主要用于对新风降温除湿。下层室外新风依次经过除湿模块A1、A2与各级内的低温除湿溶液接触进行传热传质，新风被降温除湿后送入室内。上层采用室外新风作为再生气流，室外新风依次经过再生模块B2、B1，与再生模块B2、B1内的高温溶液接触进行传热传质对溶液进行再生；再进入蒸发冷却模块C蒸发冷却制取冷却水。补水阀10用于对蒸发冷却模块C进行补水，其补充水量仅等于进出蒸发冷却模块C的新风湿度增加量。热泵系统Ⅱ的蒸发器6分别用于冷却进入除湿模块A1、A2的除湿溶液，冷凝器4的排热量用于加热进入再生模块B1、B2的除湿溶液，蒸发冷却模块C产生的冷却水首先用于冷却右边的冷凝器5，继而冷却左边的冷凝器5，然后回到蒸发冷却模块C继续循环。左边的热泵系统Ⅱ的蒸发温度和冷凝温度均高于右边的热泵系统Ⅱ的相应温度，即采用不同温度的冷源冷却进入除湿模块A1、A2的除湿溶液。\n从再生模块B1或B2流出的温度较高的浓溶液与从除湿模块A1或A2流出的温度较低的稀溶液通过级间溶液循环回路上的板式换热器2以回收热量。\n[0032] 本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。