專利名稱：一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱濕獨立處理空氣的裝置，具體說是一種冷凝熱分段利用， 太陽能集熱/蓄能和溶液蓄能結合的熱濕獨立處理空氣裝置，屬于太陽能利用、制冷與空調技術領域。
技術背景隨著經濟和社會的快速發(fā)展，我國能源需求迅速增長。能源的短缺以及由此產生的環(huán)境污染問題，正成為我國經濟與社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。目前，我國建筑能耗占能源消耗總量的1/3以上，其中70%用于建筑供冷暖。建筑節(jié)能，特別是建筑供冷暖節(jié)能， 減少化石能源消耗，發(fā)展低碳技術，推廣可再生能源利用，提高用能效率已成為我國建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。熱濕獨立處理空調是將空調空間內的顯熱負荷和濕負荷分開進行處理，通過專門的除濕技術處理濕負荷，經過除濕后的空氣再經過冷卻即可達到空氣調節(jié)的目的。系統的蒸發(fā)溫度提高，從而提高制冷系數，實現節(jié)能的目的。溶液除濕技術被認為是一種處理空氣濕負荷的有效途徑，溶液再生過程能夠采用60-80°C的低品位熱能(特別是中低溫太陽能、 廢熱等)實現，使得溶液相對于其他熱能驅動的制冷空調系統更具吸引力，最近幾年溶液除濕技術受到了相當多研究學者的關注。但是這些研究主要是采用太陽能作為驅動熱源，沒有涉及到蒸汽壓縮式制冷系統中冷凝熱的分級利用和太陽能蓄能的綜合利用問題。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，克服現有溶液獨立除濕技術中驅動熱源的利用缺陷及冬季室外機易結霜的現狀，基于溶液除濕循環(huán)與熱泵循環(huán)，提供一種新型高效熱濕獨立處理空氣裝置，目的在于綜合利用太陽能和溶液蓄能，利用蒸氣壓縮式制冷系統冷凝熱作為輔助熱源，全面提升冬夏兩季空調能效。為了實現上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案如下一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，包括溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路，溶液循環(huán)回路包括太陽能集熱/蓄能器、溶液處理器B、第二溶液泵、溶液熱交換器、溶液處理器A、第一溶液泵和殼管式熱交換器，太陽能集熱/蓄能器中設有溶液管路，溶液管路和所述殼管式熱交換器的殼內管外部分連接成一個回路，并利用四通閥A和四通閥B進行管路的切換，以改變溶液的流動方向；制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機、室內換熱器、節(jié)流閥、 室外換熱器、所述殼管式熱交換器、室內風機和室外風機，制冷劑管道和所述殼管式熱交換器的管內部分串聯成一個回路，整個制冷循環(huán)回路由四通閥C進行管路的切換，以轉變制冷劑的流向。所述溶液循環(huán)再生溶液先經太陽能集熱/蓄能器溫度升高后，然后在殼管式換熱器中吸收壓縮機排出的高溫制冷劑蒸汽放出的部分冷凝熱進行預熱，綜合利用太陽能和制冷系統冷凝熱作為溶液再生輔助熱源。[0008]所述制冷劑循環(huán)夏季時室內換熱器用作制冷系統蒸發(fā)器，室外換熱器用作制冷系統冷凝器，制冷劑先在殼管式換熱器中放出一部分冷凝熱量給溶液，然后在室外換熱器里繼續(xù)放出冷凝熱給室外空氣。吸收了冷凝熱后的室外空氣在溶液再生器中將這部分冷凝熱放出給溶液。冷凝廢熱被分級的充分的利用。室內換熱器中的制冷劑由于室內側空氣已先經過溶液除濕器除濕后提高了溫度，制冷劑的蒸發(fā)器溫度被提高，有效提升系統了制冷系數。所述一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置冬季時，溶液處理器A工作模式為溶液除濕器，溶液處理器B工作模式為溶液再生器，室內換熱器用作熱泵系統冷凝器，室外換熱器用作熱泵系統蒸發(fā)器。室外空氣先經過溶液除濕器降低含濕量，濕空氣中的潛熱將釋放轉化為溶液和空氣的顯熱，利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫熱源，提高了能源利用率。同時，除濕后的空氣經過蒸發(fā)器，可有效改善室外機冬季結霜問題。室內空氣先經過冷凝器溫度升高，再經過溶液再生器被加濕，滿足冬季室內濕度要求。所述集熱/蓄能器中溶液管路以U形管的形式布置于太陽能真空集熱管中，每根U 形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充，利用相變材料隨溫度的相變過程吸收或放出熱量，可實現太陽能的移峰填谷。溶液除濕潛蒸發(fā)冷卻空調系統，將需要儲存的能量用于濃溶液再生從而獲得除濕潛能，再通過濃溶液除濕的方式將除濕潛能釋放出來，通過儲存溶液的除濕潛熱而達到蓄能的目的。所述室內風機和室外風機均采用雙向風機，根據季節(jié)不同改變空氣的流向。本實用新型的主要有益效果有1.綜合利用太陽能和蒸氣壓縮式制冷系統冷凝熱，合理解決熱濕獨立處理空調系統中溶液循環(huán)再生熱能的高效補償問題；2.太陽能蓄能和溶液蓄能結合，有效地利用潛熱蓄能來提高能源利用率和系統穩(wěn)定性；3.夏季時采用冷凝廢熱分級利用，同時提高蒸發(fā)溫度，從而有效提升系統的性能系數；4、冬季時充分利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫熱源，提高了能源利用率，同時有效改善室外機冬季結霜問題。

圖1是本實用新型一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置示意圖。其中壓縮機1，室內風機2，室內換熱器3，溶液處理器A 4，第一溶液泵5，節(jié)流閥6，室外風機7，室外換熱器8，第二溶液泵9，溶液熱交換器10，四通閥A 11，四通閥B 12，溶液處理器B 13， 太陽能集熱/蓄能器14，四通閥C 15，殼管式換熱器16。圖2是圖1的裝置夏季運行模式示意圖。圖3是圖1的裝置冬季運行模式示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型的冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，由溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路組成。太陽能集熱/蓄能器14中溶液管路以U形管的形式布置于太陽能真空集熱管中，每根U形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充。該裝置可以以下兩種模式運行 夏季運行時如圖2所示，溶液處理器B13工作模式為溶液再生器，溶液處理器A4 工作模式為溶液除濕器，室內換熱器3工作模式為制冷系統蒸發(fā)器，室外換熱器8工作模式為制冷系統冷凝器。制冷劑經壓縮機1高壓送出后在殼管式換熱器16中放出一部分冷凝熱量給溶液，經四通閥C15后進入室外換熱器8繼續(xù)放出冷凝熱量給室外空氣，制冷劑冷卻凝結后經節(jié)流閥6節(jié)流降壓后進入室內換熱器3，吸收室內空氣熱量從而汽化后經四通閥 C15后被壓縮機1吸入。溶液循環(huán)過程采用溶液在太陽能集熱/蓄能器14中吸收熱量，溫度升高后與壓縮機1排出的高溫制冷劑蒸汽在殼管式熱交換器16中進行顯熱交換，在進入溶液再生器前再次被預熱，然后進入溶液處理器B13再生。再生過程需要的空氣為經過冷凝器后升溫的熱空氣。再生后的濃溶液經第二溶液泵9在溶液熱交換器10中發(fā)出熱量，進入溶液處理器A4除濕。溶液吸收室內空氣中的水份后變成稀溶液，經溶液熱交換器10吸收來自濃溶液的熱量，溫度升高后，進入太陽能集熱/蓄能器14。室內側空氣先經過溶液除濕器除濕后溫度升高，再經過蒸發(fā)器降低溫度，實現空氣調節(jié)。冬季運行時如圖3所示，溶液處理器B13工作模式為溶液除濕器，溶液處理器A4 工作模式為溶液再生器，室內換熱器3工作模式為熱泵系統冷凝器，室外換熱器8工作模式為熱泵系統蒸發(fā)器。制冷劑循環(huán)經壓縮機1高壓送出后在殼管式換熱器16中放出一部分冷凝熱量給溶液，經四通閥C15后進入室內換熱器3放出冷凝熱量加熱室內空氣，制冷劑冷卻凝結后經節(jié)流閥6節(jié)流降壓后進入室外換熱器8，吸收室外空氣熱量從而汽化后經四通閥C15后被壓縮機1吸入。溶液循環(huán)過程采用溶液在太陽能集熱/蓄能器14中吸收熱量， 溫度升高后與壓縮機1排出的高溫氣體在殼管式熱交換器16中進行顯熱交換，在進入溶液再生器前再次被預熱，然后進入溶液處理器A4再生。再生過程需要的空氣為經過冷凝器后升溫的室內空氣。再生后的濃溶液經第一溶液泵5在溶液熱交換器10中發(fā)出熱量，進入溶液處理器B13除濕。溶液吸收室外空氣中的水份后變成稀溶液，經溶液熱交換器10吸收來自濃溶液的熱量，溫度升高后，進入太陽能集熱/蓄能器14。室外空氣先經過溶液除濕器降低含濕量，濕空氣中的潛熱將釋放轉化為溶液和空氣的顯熱，將室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫熱源，提高了能源利用率。同時，除濕后的空氣經過蒸發(fā)器，可有效改善室外機冬季結霜問題。室內空氣先經過冷凝器溫度升高，再經過溶液再生器被加濕，滿足冬季室內濕度要求。
權利要求1.一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，包括溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路，其特征在于，溶液循環(huán)回路包括太陽能集熱/蓄能器(14)、溶液處理器B (13)、第二溶液泵(9)、溶液熱交換器(10)、溶液處理器A (4)、第一溶液泵(5)和殼管式熱交換器(16)， 太陽能集熱/蓄能器(14)中設有溶液管路，溶液管路和所述殼管式熱交換器(16)的殼內管外部分連接成一個回路，并利用四通閥A (11)和四通閥B (12)進行管路的切換，以改變溶液的流動方向；制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機(1)、室內換熱器(3)、節(jié)流閥(6)、室外換熱器 (8)、所述殼管式熱交換器(16)、室內風機(2)和室外風機(7)，制冷劑管道和所述殼管式熱交換器(16)的管內部分串聯成一個回路，整個制冷循環(huán)回路由四通閥C (15)進行管路的切換，以轉變制冷劑的流向。
2.根據權利要求1所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，其特征在于 夏季運行時，所述溶液處理器B (13)為溶液再生器，所述溶液處理器A (4)為溶液除濕器， 所述室內換熱器(3)為制冷系統蒸發(fā)器，所述室外換熱器(8)為制冷系統冷凝器。
3.根據權利要求1所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，其特征在于， 冬季運行時，所述溶液處理器B (13)為溶液除濕器，所述溶液處理器A (4)為溶液再生器， 所述室內換熱器(3)為熱泵系統冷凝器，所述室外換熱器(8)為熱泵系統蒸發(fā)器。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，其特征在于，所述室內風機(2)和室外風機(7)均為雙向風機。
5.根據權利要求1、2或3所述的一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，其特征在于，所述太陽能集熱/蓄能器(14)中溶液管路以U形管的形式布置于太陽能真空集熱管中，每根U形蒸發(fā)管與真空集熱管中間均以相變材料填充。
專利摘要本實用新型提供了一種冷凝熱分段利用熱濕獨立處理空氣裝置，是一種基于溶液除濕循環(huán)與蒸汽壓縮式制冷循環(huán)結合、綜合利用太陽能蓄能和溶液蓄能、分級利用蒸氣壓縮式制冷系統冷凝熱作為輔助熱源的新型高效熱濕獨立處理空調系統。該裝置由溶液循環(huán)回路和制冷劑循環(huán)回路組成，包括壓縮機、室內換熱器、節(jié)流閥、室外換熱器、殼管式換熱器、太陽能集熱/蓄能器、溶液處理器A、溶液處理器B、溶液熱交換器、溶液泵、風機、四通閥等。夏季運行時分級利用冷凝熱量，同時提高制冷蒸發(fā)溫度，有效提升系統制冷系數；冬季運行時充分利用室外濕空氣全熱作為熱泵蒸發(fā)器低溫熱源，提高了能源利用率，同時有效改善室外機冬季結霜問題。
文檔編號F24F12/00GK202040920SQ20112009938
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權日2011年4月7日
發(fā)明者吳薇, 武文彬, 牛寶聯 申請人:南京師范大學