一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组

1、一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，其特征在于：所述机组主要含有气液 直接接触全热交换模块(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、压缩机(2)、左冷 凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热 器(8)、溶液循环水泵(9)、膨胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12)；来自室内的 回风与来自室外的新风通过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收， 其中回风经过气液直接接触全热交换模块(A)、(B)，新风经过气液直接接触全热交换模块 (E)、(F)。经过热回收后的回风分别与气液直接接触全热交换模块(C)、(D)中温度较高 的稀溶液进行热交换，后排到室外；经过热回收后的新风则进入气液直接接触全热交换模块 (G)、(H)中，与温度较低的浓溶液进行热质交换后送到室内，其中，模块(G)、(D)为 对应一组，模块(H)、(C)为对应一组，从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G) 流出的温度较低的稀溶液之间通过左板式换热器(7)回收热量，模块(C)与(H)之间循 环的溶液通过右板式换热器(8)回收热量；模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液 槽内的溶液混和后，与右冷凝器(4)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热，溶液被加 热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块(H)，与(H) 底部溶液槽的溶液混和后，再与右蒸发器(6)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热， 溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变稀， 再送到再生模块(C)中浓缩，如此循环；所述气液直接接触全热交换模块(G)、(D)之间 的工作原理与模块(H)、(C)之间的工作原理相同，即：模块(G)出口的稀溶液与模块(D) 底部溶液槽内的溶液混和后，与左冷凝器(3)中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热， 溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块(G)， 与(G)底部溶液槽的溶液混和后，再与左蒸发器(5)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工 质换热，溶液被冷却后由溶液循环泵(9)送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液 浓度变稀，再送到再生模块(D)中浓缩，如此循环。
2、按照权利要求1所述的新风机组，其特征在于：通过设置于热泵系统的四通阀切换使 制冷剂流向相反，左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液 对回风除湿冷却，左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热模块(G)、(H)中的溶液 对新风进行加热加湿，经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。
3、按照权利要求1所述的新风机组，其特征在于：新风机可运行全热回收工况，向室内 供给新风，即不开启制冷系统，仅运行气液直接接触全热交换模块(A)、(F)和(B)、(E) 两级全热回收单元，即可实现新风供给。

技术领域\n本发明涉及一种溶液式空气处理装置，尤其是涉及一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新 风机组属于空调领域。\n背景技术\n由于在可利用低品位能源、节约能源消耗、保护环境等方面的优势，近年来，溶液式除 湿空调系统得到了较为广泛的关注。溶液除湿空调系统可以使用低温热源(60～90℃)驱动， 节约了大量空调电能消耗；基于溶液除湿的空调系统，可以使显热处理的效率提高30％，从 而显著降低空气处理的能源消耗；溶液还具有很强的蓄能特性，单位体积溶液的蓄能能力是 冰蓄冷的3倍，这使得空调系统对负荷变化的调节能力显著增强；使用盐溶液作为工质，避 免使用CFCs和HCFCs等对臭氧层有破坏作用的工质，不会对环境造成破坏；由于不必使用 会产生凝结水的盘管，因此也就不会产生霉菌等有害污染物，而且通过溶液的喷洒可以除去 空气中的尘埃、细菌、霉菌及其它有害物，从而有利于提高室内空气品质。总之，溶液式空 气处理方式对提高空调系统运行性能、降低能源消耗、提高室内空气品质、优化城市能源结 构等均有重要意义。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种机组能效比(COP)高的热泵驱动的、基于多级溶液除湿单 元和多级溶液再生单元的新风处理机组。\n本发明提出的一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，其特征在于：所述机组主 要含有气液直接接触全热交换模块(1)、压缩机(2)、左冷凝器(3)、右冷凝器(4)、左蒸 发器(5)、右蒸发器(6)、左板式换热器(7)、右板式换热器(8)、溶液循环水泵(9)、膨 胀阀(10)、左补水阀(11)和右补水阀(12)；所述回风和新风分别经过气液直接接触全热 交换模块(A)、(B)、(E)、(F)进行全热回收，其中模块(A)与(F)、(B)与(E)对应， 溶液先后与新风和回风直接接触，经过热回收后的回风分别与再生模块(C)、(D)中温度较 高的稀溶液换热，后排到室外；预处理后的新风则进入下层除湿模块(G)、(H)中，与温度 较低的浓溶液换热后送到室内，其中，除湿模块(G)、(H)分别与再生模块(D)、(C)对 应为一组，从模块(D)流出的温度较高的浓溶液与从模块(G)流出的温度较低的稀溶液之 间设置板式换热器(7)回收热量，模块(C)与(H)之间循环的溶液使用板式换热器(8) 回收热量；模块(H)出口的稀溶液与模块(C)底部溶液槽内的溶液混和后，与右冷凝器(4) 中从压缩机(2)流出的高温制冷工质换热，溶液被加热后由溶液循环泵(9)送至模块顶部 喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模块(H)，与(H)底部溶液槽的溶液混和后，再与右 蒸发器(4)中从膨胀阀(10)流出的低温制冷工质换热，溶液被冷却后由溶液循环泵(9) 送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变稀，再送到再生模块(C)中浓缩， 如此循环。\n在上述新风机组中，所述新风机组通过设置于热泵系统的四通阀切换使制冷剂流向相反， 左冷凝器(3)、右冷凝器(4)作为蒸发器冷却模块(D)、(C)中的溶液对回风除湿冷却， 左蒸发器(5)、右蒸发器(6)作为冷凝器加热(G)、(H)中的溶液对新风进行加热加湿， 经过加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。\n在上述新风机组中，所述新风机组不开启制冷系统，仅运行(A)、(F)和(B)、(E)两 级全热回收单元，通过溶液在上下级之间与空气的全热交换，实现全热回收工况运行，实现 向室内供给新风。\n本发明通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量，可以调节各级除湿溶液的温度，同时通过 适当的补水控制各级除湿溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，以降低过程的不可逆 损失，提高机组的能效比(COP)。\n附图说明\n图1：热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图，两组蒸发器和冷凝器共用一个压缩 机。\n图2：热泵驱动的两级除湿/再生新风机工作原理图，每组蒸发器和冷凝器使用单独的压 缩机。\n具体实施方式\n下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：\n请见图1和图2。\n以两级溶液除湿和再生新风机组为例，其夏季运行的原理图如图1所示，其主要部件包 括气液直接接触全热交换模块1、压缩机2、左冷凝器3、右冷凝器4、左蒸发器5、右蒸发 器6、左换热板换7、右换热板换8、溶液循环水泵9、膨胀阀10、左补水阀11和右补水阀 12。回风和新风分别经过气液直接接触全热交换模块A、B、E、F进行全热回收，其中模块 A与F、B与E对应，溶液先后与新风和回风直接接触。经过热回收后的回风分别与上层模 块C、D中温度较高的稀溶液换热，后排到室外；预处理后的新风则进入下层模块G、H中， 与温度较低的浓溶液换热后送到室内。其中，除湿模块G、H分别与再生模块D、C对应为 一组。从模块D流出的温度较高的浓溶液与从模块G流出的温度较低的稀溶液之间设置板式 换热器7回收热量，模块C与H之间循环的溶液使用板式换热器8回收热量。模块H出口的 稀溶液与模块C底部溶液槽内的溶液混和后，与右冷凝器4中从压缩机2流出的高温制冷工 质换热，溶液被加热后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋再生，再生后的浓溶液流回除湿模 块H，与H底部溶液槽的溶液混和后，再与右蒸发器中从膨胀阀10流出的低温制冷工质换 热，溶液被冷却后由溶液循环泵9送至模块顶部喷淋除湿，吸收空气中的水分后溶液浓度变 稀，再送到再生模块C中浓缩，如此循环。模块G、D之间的工作原理与模块H、C相同。 左补水阀11用于控制模块D中的溶液浓度，右补水阀12用于控制模块C中的溶液浓度。新 风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却，以增强溶液除湿能力并吸收除湿过程 中释放的潜热；另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热，再与全热回收后的排风 进行全热交换，溶液即被浓缩再生。\n新风机冬季运行的原理与夏季类似，不同之处在于通过四通阀切换使制冷剂流向与夏季 工况相反运行，使得夏季作为冷凝器的3、4作为蒸发器冷却模块D、C中的溶液对回风除湿 冷却，而夏季作为蒸发器的5、6作为冷凝器加热G、H中的溶液对新风进行加热加湿，经过 加热加湿后的温暖湿润的新风送到室内。\n在过渡季节，新风机不开启制冷系统，仅运行A、F和B、E两级全热回收单元，通过溶 液在上下级之间与空气的全热交换，实现全热回收工况运行，即可实现向室内供给新风。\n本发明提出的这种使用热泵驱动的、基于多级溶液除湿单元和多级溶液再生单元的新风处 理机组，同时，该新风机组还包含全热回收单元，对回风和新风进行全热回收，降低新风处 理所需的能耗。该新风机一方面利用热泵的蒸发器对除湿浓溶液进行冷却，以增强溶液除湿 能力并吸收除湿过程中释放的潜热；另一方面利用热泵的冷凝器对再生稀溶液进行加热，再 与全热回收后的排风进行全热交换，溶液即被浓缩再生。为了实现多级不同温度和浓度的除 湿过程，增强新风机对空气的除湿、降温能力，蒸发器和冷凝器均设置多个，每一级除湿模 块和对应的再生模块设置一套蒸发器和冷凝器，并在相应模块之间的溶液循环回路中设置板 式换热器以回收热量。制冷系统有两种形式可以选择：一种是所有的蒸发器和冷凝器使用一 个压缩机驱动，制冷剂经过压缩机后通过并联管路分别进入各个冷凝器，与溶液换热后流出 冷凝器汇合，经过膨胀阀后，分别进入各个蒸发器对溶液进行冷却，从蒸发器流出的制冷剂 再汇合进入压缩机被压缩(如图1所示，以两级除湿/再生为例)；另外一种是每一组蒸发器 和冷凝器都对应一个压缩机和膨胀阀，即每一级的除湿和再生单元使用独立的制冷系统(如 图2所示，以两级除湿/再生为例)。实际设备采用那一种模式，取决于具体的空气除湿、冷 却量和制冷系统的容量。通过调节制冷系统各个蒸发器的冷量，可以调节各级除湿溶液的温 度，同时通过适当的补水控制各级除湿溶液的浓度，实现对新风的逐步除湿和降温，以降低 过程的不可逆损失，提高机组的能效比(COP)。