基于独立冷源辅助的溶液除湿新风机组

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基于独立冷源辅助的溶液除湿新风机组\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及除湿技术领域，尤其涉及利用冷凝除湿与溶液除湿相结合的复合式除湿方式的新风除湿机组。\n背景技术\n[0002] 节能减排、建设资源节约型社会已经成为当前一项非常重要的工作。由于集中空调系统的能耗已占建筑总能耗的40％～60％，所以，降低中央空调系统能耗已经成为全社会节能减排的一个重要方向。温湿度独立控制空调系统是降低中央空调系统能耗的一种有效措施，这种空调系统可以使处理室内显热负荷的冷水机组的出水温度从传统的7℃提高到15℃左右，使冷水机组的性能系数(COP)提高40％以上，从而使中央空调系统的能耗降低30％以上。应用温湿度独立控制空调系统的关键技术问题是对新风深度除湿，经过除湿的干燥新风可以承担室内所有的湿负荷，末端的风机盘管不用承担除湿负荷，才可以用\n15℃左右的高温冷水控制室内温度。\n[0003] 目前在中央空调领域比较常见的除湿方式有冷凝除湿、溶液除湿等方式。其中，冷凝除湿的优点是设备简单、性能稳定，缺点是除湿效果完全依赖于冷冻水的温度，制造低温冷冻水的冷水机组效率很低，而高温冷冻水的除湿能力无法满足送风需求。溶液除湿的优点是除湿能力强、除湿效率较高，但除湿后稀溶液的再生浓缩等问题需要妥善解决。\n[0004] 专利ZL200610012259.3公开了一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，新风与排风通过溶液进行全热回收，然后新风经过两级(或多级)溶液除湿之后送入室内，而溶液吸水之后浓度降低，利用热泵冷凝器的热量加热稀溶液之后，再与排风交换对其进行再生浓缩。这种机组对排风的风量和温湿度参数都有较为严格的要求，一般要求排风量不低于新风量的80％，且排风参数不能明显差于额定值，否则就会因为全热回收效果变差而加重后面除湿单元的除湿量，进而使得再生单元的负荷加大，最终导致冷凝压力过高而出现运行不稳定甚至停机保护，而在实际工程中，因为过滤器堵塞、风道设计与施工不一致、室内负荷波动等因素导致排风量无法达到80％或者排风参数较差的情况比较普遍。此外，当新风入口的参数显著高于额定值时(比如夏季极端高温高湿天气情况下)，也会出现上述问题，并且此时送风含湿量也无法处理到额定值，则新风无法完全承担室内全部湿负荷，会对温湿度独立空调系统的运行产生不利影响。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型解决的技术问题在于如何降低除湿机的能耗。\n[0006] 为了解决以上问题，本实用新型提供一种基于独立冷源辅助的溶液除湿新风机组，包括：至少一个辅助除湿表冷器盘管，利用外接的高温冷冻水对新风进行除湿冷却；\n[0007] 至少一个溶液式全热回收单元，由一组气液直接接触热湿交换芯体组成，每一组换热芯体与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；\n[0008] 至少一个溶液除湿单元，由至少一个换热芯体串联组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；\n[0009] 至少一个溶液再生单元，由至少一个换热芯体串联组成，每一个换热芯体均与一台溶液循环泵及其配套的溶液循环管路相连接；\n[0010] 新风经过辅助除湿表冷器盘管和溶液式全热回收单元的一个热湿交换芯体构成的串接通道，再流经溶液除湿单元送入室内；回风经过溶液式全热回收单元的另一个热湿交换芯体，再经过溶液再生单元排出；每一个所述溶液除湿单元芯体与所述再生单元芯体之间有一套溶液循环管路，用于在除湿单元与再生单元之间交换水分，以控制除湿溶液的浓度。\n[0011] 进一步，作为优选方案，所述辅助除湿表冷器盘管位于全热回收单元的后端、除湿单元的前端。\n[0012] 由于辅助冷凝除湿的表冷器位于溶液除湿单元的前端，最终送入室内的空气经过换热芯体与盐溶液直接接触，盐溶液对新风具有杀菌、除尘、净化的作用，有利于提高室内空气品质和人员的健康。\n[0013] 进一步，作为优选方案，所述辅助除湿表冷器盘管位于新风入口、溶液式全热回收单元的前端。\n[0014] 进一步，作为优选方案，还包括热泵制冷系统，所述热泵制冷系统包含至少一台压缩机、与除湿单元换热芯体数量相同的蒸发器、与再生单元换热芯体数量相同的冷凝器、至少一个膨胀阀，所述蒸发器的出口连接所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连接至所述膨胀阀的入口，所述膨胀阀的出口连接至所述蒸发器的入口，从而构成热泵制冷系统循环回路。\n[0015] 进一步，作为优选方案，所述再生单元还包括补水阀，用于调节再生单元溶液浓度。\n[0016] 由于采用利用冷凝除湿与溶液除湿相结合的复合式除湿方式的新风除湿机组，利用高温冷水作为辅助除湿冷源，高温冷水机组的能效比(COP)高达7.5～9.2，比普通冷水机组(COP约为5.0)高50％以上，因此本实用新型的冷凝除湿过程效率较高；此外，由于采用了排风全热回收，可以进一步降低新风处理能耗，而溶液除湿的方式无需将溶液冷却到空气露点温度以下，仅需降温到20℃左右即可，因此热泵制冷系统的能效比较高。综合上述因素可知，本实用新型的除湿过程能效比更高，更加节能。\n附图说明\n[0017] 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，其中：\n[0018] 图1是本实用新型实施方式1的工作原理图；\n[0019] 图2是本实用新型实施方式2的工作原理图。\n具体实施方式\n[0020] 以下参照图1-2对本实用新型的实施例进行说明。\n[0021] 实施方式1：\n[0022] 如图1所示，本实施方式的除湿机组包含表冷器盘管100、溶液式全热回收单元\n101、溶液除湿单元102、溶液再生单元103、热泵制冷系统104。表冷器盘管100由表面式冷却器7和安装在入口水管上面的电动调节阀8组成，通过调节阀门8的开度，可以对进入表冷器7的空气进行可控的除湿降温。溶液式全热回收单元101由上下两个气液直接接触热湿交换芯体91和92、溶液循环泵52，以及与之配套的溶液循环管路形成一组，这种全热回收单元101可根据全热回收效率的需要设置一组或者多组。溶液除湿单元102由换热芯体93、溶液循环泵51组成，溶液再生单元103由换热芯体94、溶液循环泵53、补水阀10组成，补水阀10的作用是向再生单元补水以控制溶液的浓度，此外，除湿芯体93和再生芯体\n94之间还有一套溶液质交换循环管路和热回收板式换热器6，用于除湿芯体93与再生芯体\n94之间溶液浓度的调节；溶液除湿单元102、再生单元103及其溶液质交换循环管路可以根据除湿量的需要设置一组或多组。热泵制冷系统104由压缩机1、蒸发器2、膨胀阀3、冷凝器4组成，蒸发器2与除湿单元换热芯体93中流出的盐溶液连接，用于冷却盐溶液以增强其除湿能力，而冷凝器4则与再生单元103换热芯体94中流出的盐溶液连接，用于加热盐溶液以增强其再生能力；热泵制冷系统104可以根据需要设置多组，其中蒸发器2和冷凝器\n4需要根据除湿单元102和再生单元103的数量与之逐一匹配，而压缩机1和膨胀阀3则可以根据需要设置1个或多个。\n[0023] 本实施方式的机组在运行时空气和溶液的流程如下：盐溶液首先被溶液循环泵\n52输送到全热回收单元101上层的换热芯体91中，与进入换热芯体的排风进行热质交换，吸收排风的冷量之后再通过溶液管道流入下层换热芯体92中，与进入该换热芯体的新风进行热质交换，对新风进行预除湿和预冷却；经过预处理的新风进入辅助除湿表冷器100中，被高温冷水进一步除湿降温，而除湿降温后的空气参数则可以通过安装在表冷器100入口管道上的电动调节阀8进行控制；经过再次除湿降温后的新风进入除湿单元102换热芯体93中，而换热芯体93中流出的浓度较高的盐溶液经过蒸发器2冷却后，在换热芯体93中与新风进行热质交换，新风被深度除湿和降温后送入室内；吸收新风中水分的盐溶液浓度降低，通过溶液质交换循环管路进入再生单元103换热芯体94中，而从换热芯体94中流出的浓度较低的盐溶液经过冷凝器4加热后，在换热芯体94中与排风进行热质交换，盐溶液中的水分和热量进入排风中，溶液的浓度升高，然后再通过溶液质交换管路流入除湿单元102换热芯体93，并与从换热芯体93流入再生单元103换热芯体94中的稀溶液通过板式换热器6进行热量回收。\n[0024] 实施方式2：\n[0025] 如图2所示。本实施方式与实施方式1的区别在于，辅助除湿表冷器100位于溶液式全热回收单元101下层换热芯体92的前端，因此新风进入机组之后首先被高温冷水预除湿和预降温之后，再经过溶液全热回收单元101与排风进行全热回收。实际运行时，同样可以通过调节表冷器100入口管道上的电动调节阀8来控制新风预处理之后的参数，使机组始终处于最佳运行状态。\n[0026] 实施方式2与实施方式1相比：实施方式1的优点是充分利用了溶液全热回收和高温冷水辅助除湿的优点，因此机组能效比高于实施方式2；而实施方式2的优点是结构更加紧凑、机组尺寸更小。\n[0027] 如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。