專利名稱：液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防霜多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，利用低品位熱源 再生的溶液除濕裝置對(duì)空氣進(jìn)行除濕處理，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冬季空氣源 熱泵防霜制熱、室內(nèi)加濕以及夏季熱濕分開處理節(jié)能運(yùn)行的一種多 功能空調(diào)設(shè)備和空氣處理新方法，具體是一種將可再生能源技術(shù)、 溶液除濕技術(shù)以及熱泵技術(shù)結(jié)合在一起的一種節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
在我國，隨著建筑業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，建筑能耗已占全國總能耗
的20%~25%，這部分能耗對(duì)溫室氣體排》文有著重要影響。在建筑 能耗中，供暖空調(diào)能耗在整個(gè)建筑能耗中占據(jù)80%以上的份額。目 前，能源緊張已成為世界各國所面臨的最緊迫問題，減少傳統(tǒng)燃煤 供暖所造成的大氣污染，降低供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗、大力推廣使用 包括可再生能源在內(nèi)的清潔能源，成為建筑節(jié)能和提高能源使用效 率的重要目標(biāo)和方向。而空氣源熱泵由于其優(yōu)異的節(jié)能環(huán)保特性也 受到了比以往更多的關(guān)注。
空氣源熱泵是以空氣為熱源、通過輸入少量高品位能源(電 能)來實(shí)現(xiàn)低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移的一種熱泵空調(diào)系統(tǒng)。在 可再生能源領(lǐng)域，空氣源系統(tǒng)自出現(xiàn)以來，以其獨(dú)有的優(yōu)勢在建筑 能源應(yīng)用中逐漸占據(jù)了最大的市場份額，發(fā)揮著不可忽視的重要作 用。
采用空氣源熱泵作為建筑供熱方式具有其它供熱方式不可比擬 的優(yōu)點(diǎn)。與其它可再生能源相比，空氣源熱泵以環(huán)境空氣中蘊(yùn)含的 豐富低品位太陽能作為其熱源，具有取之不盡，用之不竭，處處都 有，隨取隨用特點(diǎn)；并且其運(yùn)行可不受陰雨天氣的影響而實(shí)現(xiàn)四季 供熱。目前大多數(shù)機(jī)組是以制冷劑為媒介，冬季供暖運(yùn)行時(shí)，制冷 劑在室外蒸發(fā)器側(cè)盤管(或太陽能集熱器)中吸收空氣中(或陽 光)的能量，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，通過冷凝器側(cè)換熱裝置將熱量傳 遞給水，來制取熱水，熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送入用戶散熱器(通常是室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管)進(jìn)行采暖或直接用于熱7jC供應(yīng)。
空氣源熱泵的供熱系數(shù)通?？蛇_(dá)3~4 ，但當(dāng)室外溫度低于-10X: 時(shí)，由于室外換熱器結(jié)霜會(huì)造成換熱效果惡化、COP降低，由此導(dǎo) 致冬季供暖運(yùn)行時(shí)的效率降低到幾乎接近電熱采暖的效率?？諝庠?熱泵結(jié)霜除霜對(duì)運(yùn)行性能的影響是霜形成后，蒸發(fā)器內(nèi)側(cè)制冷劑 與空氣間的傳熱熱阻增大，造成換熱量減小，熱泵蒸發(fā)器多為翅片 式換熱器，翅片間隙逐漸被霜阻塞，將使空氣的過流通道變窄，因 而通過蒸發(fā)器的風(fēng)量隨霜層的增厚而不斷減少，這都會(huì)使熱泵空氣 側(cè)的換熱量顯著降低，為保證達(dá)到設(shè)定的供暖效果，必然會(huì)導(dǎo)致壓 縮機(jī)與風(fēng)機(jī)耗功增加，壓比增大，運(yùn)行性能惡化，甚至燒毀壓縮 機(jī)。因此，熱泵在冬季應(yīng)用時(shí)，基于節(jié)能的考慮，應(yīng)盡可能避免結(jié) 霜，或釆取合適的措施在不影響制熱的情況下將霜除去。
目前，在中小型空氣源熱泵中主要采用換向除霜、電熱除霜、 熱水除霜等方法，其中最常見的是采用換向除霜的方式。除霜時(shí)， 通過四通換向閥將制熱工況轉(zhuǎn)換為制冷工況運(yùn)行，室外盤管溫度升 高，達(dá)到化霜目的。霜層的融化是一個(gè)有相變的非線性過程，按溫
度和有無相變可分為預(yù)熱階段和融化階段。霜層從ox:開始融化，
此前是預(yù)熱階段，進(jìn)入融化階段后， 一部分霜融化為水，另一部分 仍以霜的形式存在。有研究表明除霜過程的能耗占熱泵總能耗的 10%左右，而由于控制不當(dāng)造成的誤除霜情況高達(dá)27%。因此，通 過減少致霜因素來降低甚至消除化霜次數(shù)是降低熱泵除霜能耗的最 有效措施之一。
一般來說，環(huán)境空氣溫度高于7。C時(shí)，霜層不易形成，因而可 以忽略空氣相對(duì)濕度對(duì)熱泵運(yùn)行性能的影響；當(dāng)空氣溫度在7"C以 下，但相對(duì)濕度小于60%時(shí)，由于這種狀態(tài)下空氣的露點(diǎn)較低(氣
溫在7"c，相對(duì)濕度60%時(shí)，露點(diǎn)為ox:左右)，也不會(huì)結(jié)霜。如
果采用一定的輔助措施，在空氣進(jìn)入熱泵的蒸發(fā)器之前，將其溫度 提高到致霜溫度以上，則不僅可以避免結(jié)霜和除霜造成的能效下 降，而且有助于提高系統(tǒng)的制熱量。因?yàn)榧尤氲倪@部分輔助熱量并 沒有浪費(fèi)掉，而是通過在冷凝器中放熱的方式，作為有用的熱能轉(zhuǎn) 移到了室內(nèi)。
常見輔助措施有電熱輔助、燃油/燃?xì)忮仩t輔助、太陽能輔助 等。燃油/燃?xì)忮仩t消耗的是不可再生的高品位能源，將其用于供暖 并不是明智的選擇。而且這種輔助供能形式初投資比電熱輔助要高。電加熱輔助是目前常見的供暖輔助方式，主要釆用電熱管或
PTC兩種加熱元件，初投資較少。對(duì)于空氣-空氣式熱泵，采用電 熱輔助，會(huì)造成出風(fēng)濕度偏低，舒適度下降。而從一次能源利用率 的角度來說，電熱輔助并不節(jié)能，并且在應(yīng)用過程中將高品位能變 成了低品位能，造成了能量的降級(jí)利用。
與采用其它輔助熱源相比，太陽能作為輔助熱源的特點(diǎn)是
(1) 取之不盡的無污染可再生能源，但利用上存在間歇性；
(2) 總量大但通量密度低；
(3) 能源本身是免費(fèi)的，但高溫利用的初投資高；
(4) 易于實(shí)現(xiàn)熱能能級(jí)的合理匹配。
因此本發(fā)明的發(fā)明人考慮到，釆用適當(dāng)形式的太陽能集熱裝 置，對(duì)空氣源熱泵的進(jìn)風(fēng)進(jìn)行減濕預(yù)熱，可有效避免結(jié)霜而且提高 了空氣的溫度，對(duì)改善空氣源熱泵的運(yùn)行效果很有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)及 其運(yùn)行方法，其可以克服空氣源熱泵冬季運(yùn)行時(shí)室外翅片換熱器結(jié) 霜嚴(yán)重、效率下降、甚至無法工作的問題，并且利用太陽能，節(jié)能 環(huán)保。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種液體除濕多功能空氣源熱 泵系統(tǒng)，其中包括一空氣源熱泵子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)包括一壓縮 機(jī)、 一蒸發(fā)器、 一節(jié)流機(jī)構(gòu)和一冷凝器，其特征在于，所述的防霜 空氣源熱泵系統(tǒng)中還設(shè)置有一溶液除濕子系統(tǒng)，所述除濕子系統(tǒng)將 空氣除濕，而后輸送至所述蒸發(fā)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的空氣源熱泵系統(tǒng)中還設(shè)置有 一集熱子系統(tǒng)，其利用集熱器所采集的能量對(duì)溶液除濕子系統(tǒng)中的 除濕溶液進(jìn)4亍加熱以實(shí)現(xiàn)再生。
優(yōu)選地，在所述的空氣源熱泵系統(tǒng)中，與所述溶液除濕子系統(tǒng) 并行地還設(shè)置有一第二溶液除濕子系統(tǒng)，根據(jù)工作模式不同，可以 同時(shí)工作或交替工作。所述兩除濕子系統(tǒng)通過風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)與所 述空氣源熱泵子系統(tǒng)連接，所述風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)被設(shè)置為使得所述 處于除濕狀態(tài)的除濕子系統(tǒng)與所述蒸發(fā)器相連。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的空氣源熱泵系統(tǒng)，其中，所 述風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)被設(shè)置為使得所述處于除濕狀態(tài)的除濕子系統(tǒng)與 所述蒸發(fā)器相連，并使得所述處于再生狀態(tài)的除濕子系統(tǒng)與所述冷凝器相連。
優(yōu)選的，所述的空氣源熱泵系統(tǒng)，其中，所述集熱子系統(tǒng)中設(shè) 置有一水箱，所述水箱中的水被循環(huán)輸送到所述集熱器中進(jìn)行加 熱，加熱后的水通過液體除濕器對(duì)所述除濕溶液進(jìn)行加熱再生，所 述水箱上還設(shè)置有一出水閥門以對(duì)外提供熱水。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種液體除濕多功能空氣源 熱泵運(yùn)行方法，所述空氣源熱泵包括一壓縮機(jī)、 一蒸發(fā)器、 一冷凝 器和一節(jié)流機(jī)構(gòu)，其特征在于，在空氣進(jìn)入所述蒸發(fā)器之前，對(duì)其
進(jìn)行除濕處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的運(yùn)行方法，其中，通過溶液 除濕器進(jìn)^f于所述除濕處理。
優(yōu)選的，所述的運(yùn)行方法，其中，利用太陽能、地?zé)崮堋⒐I(yè) 余熱等低品位熱能對(duì)所述溶液除濕器中的除濕溶液進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn) 再生。
優(yōu)選的，所述的運(yùn)行方法，其中，通過并行設(shè)置的兩個(gè)溶液除 濕器進(jìn)行所述空氣除濕處理，根據(jù)工作模式不同，兩個(gè)溶液除濕器 可以同時(shí)分別進(jìn)行除濕工作和再生工作，或者每個(gè)除濕器的除濕工 作和再生工作均在不同時(shí)段進(jìn)行。
本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面
本發(fā)明中，利用溶液除濕裝置對(duì)空氣進(jìn)行除濕處理，而后再將 除濕后的低露點(diǎn)空氣輸送給空氣源熱泵。
在夏季制冷時(shí)，環(huán)境中的濕空氣先經(jīng)過溶液除濕后再送至室 內(nèi)，因而作為蒸發(fā)器的室內(nèi)換熱器只需承擔(dān)室內(nèi)空氣的顯熱，而不 需承擔(dān)室內(nèi)空氣的潛熱，即蒸發(fā)器中沒有冷凝水產(chǎn)生，節(jié)省了將空 氣中水蒸汽降溫并冷凝成液體所需要的制冷量，具有明顯的節(jié)能效果。
在冬季制熱時(shí)，室外環(huán)境中的濕空氣在進(jìn)入室外翅片換熱器之 前，先經(jīng)過溶液除濕裝置，濕空氣中的部分水蒸汽被除去，露點(diǎn)溫 度下降到室外翅片換熱器的蒸發(fā)溫度以下。這樣經(jīng)過除濕后的環(huán)境 空氣在經(jīng)過室外翅片換熱器時(shí)，就不會(huì)在翅片表面結(jié)霜了。熱泵的 運(yùn)行工況得到極大改善，可一直保持高效率運(yùn)行。由此實(shí)現(xiàn)了本發(fā) 明的首要功能，即克服空氣源熱泵冬季運(yùn)行時(shí)室外翅片換熱器結(jié)霜 嚴(yán)重、效率下降、甚至無法工作的問題。
溶液除濕裝置在運(yùn)行一段時(shí)間之后，由于其吸收的水蒸汽越來 越多，濃度越來越低。當(dāng)濃度小于一定程度的時(shí)候，將喪失吸濕能 力。因此每過一段時(shí)間，需要給溶液除濕裝置進(jìn)行再生處理。再生的方法是給溶液加熱，溶液的溫度升高，其中的水分蒸發(fā)出來，溶 液的濃度再次升高，重新具備吸濕的能力。而溶液再生過程中蒸發(fā) 出來的水蒸汽，可導(dǎo)入室內(nèi)，給室內(nèi)空氣加濕，可代替蒸汽加濕器
的作用。因而，本發(fā)明的系統(tǒng)在冬季可同時(shí)具有熱泵防霜和室內(nèi)加 濕協(xié)同運(yùn)行的能力。
在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)溶液除濕裝置。經(jīng)除濕裝置除濕后產(chǎn)生的
低濕空氣通到室外翅片換熱器(熱泵工況時(shí))，用于翅片的防霜； 經(jīng)再生過程產(chǎn)生的高濕空氣則通到室內(nèi)，用于室內(nèi)加濕。兩個(gè)溶液 除濕裝置工作狀態(tài)的切換是通過風(fēng)管和閥門的開啟和關(guān)閉來完成 的，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)可以連續(xù)循環(huán)工作。
除濕溶液再生過程中需要的熱量可以來自太陽能、地?zé)崮?、?業(yè)余熱等低品位能源，不需耗電。這是本發(fā)明的第三個(gè)功能節(jié)能 環(huán)保和余熱利用。
當(dāng)太陽能有富余或熱泵系統(tǒng)無需防霜運(yùn)行時(shí)，多余的熱量將儲(chǔ) 存在水箱中。水箱中的水可供家庭熱水、洗浴之用。這是本發(fā)明的 第四個(gè)功能可以提供額外熱水。
本發(fā)明將熱泵技術(shù)、溶液除濕技術(shù)、可再生能源技術(shù)、蓄熱技 術(shù)綜合為一體，對(duì)于節(jié)能減排具有重要意義。


圖1是本發(fā)明的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法 的一個(gè)具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例說明本發(fā)明的液體除濕多功能空氣 源熱泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的液體除濕多功能空氣 源熱泵系統(tǒng)包括空氣源熱泵子系統(tǒng)A、風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)B、兩個(gè) 功能相同的溶液除濕子系統(tǒng)C、 D,以及集熱子系統(tǒng)E?？諝庠礋岜?子系統(tǒng)A與兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)C、 D之間通過風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)B 連接，集熱子系統(tǒng)E與兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)C、 D之間通過水管連 接。
空氣源熱泵子系統(tǒng)A為常規(guī)的蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)，其包括 壓縮機(jī)1、四通換向閥2、室外翅片換熱器3、雙向膨脹閥4、室內(nèi)翅片換熱器5。
空氣源熱泵子系統(tǒng)A既可作制熱也可作制冷運(yùn)行。其制熱循環(huán) 的方向是系統(tǒng)中的工質(zhì)依次經(jīng)過壓縮機(jī)1 —室內(nèi)翅片換熱器5 —雙 向膨脹閥4—室外翅片換熱器3 —壓縮機(jī)1,此時(shí)室內(nèi)翅片換熱器5 作為冷凝器，室外翅片換熱器3作為蒸發(fā)器。其制冷循環(huán)的方向 是系統(tǒng)中的工質(zhì)依次經(jīng)過壓縮機(jī)1 —室外翅片換熱器3 —雙向膨脹 閥4—室內(nèi)翅片換熱器5 —壓縮機(jī)1，此時(shí)室外翅片換熱器3作為冷 凝器，室內(nèi)翅片換熱器5作為蒸發(fā)器。
風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)B由若干風(fēng)管及其上的風(fēng)閥6、 7、 8、 9組 成，用于兩個(gè)翅片換熱器3、 5和兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)C、 D之間的 空氣流路的連通和切換。
溶液除濕子系統(tǒng)C由絕熱良好的容器IO、傳熱傳濕裝置ll、風(fēng) 機(jī)12、再生加熱器13、溶液泵14、水閥15和水閥16組成。
溶液除濕子系統(tǒng)D由絕熱良好的容器17、傳熱傳濕裝置18、風(fēng) 機(jī)19、再生加熱器20、溶液泵21、水閥22和水閥23組成。
兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)C、 D的配置是一樣的，但可被置于不同 的工作狀況，除濕時(shí)可用于降低環(huán)境空氣的露點(diǎn)溫度，再生時(shí)可用 于對(duì)房間加濕。兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)根據(jù)工作要求的不同，可以同 時(shí)被置于除濕或再生狀態(tài)，也可被置于互補(bǔ)工作狀態(tài)_即其中一個(gè) 被置于除濕狀態(tài)而另一個(gè)則被置于再生狀態(tài)。
集熱子系統(tǒng)E中設(shè)有一個(gè)絕熱良好的儲(chǔ)水箱27。 一個(gè)太陽能集 熱器水循環(huán)泵30將水從儲(chǔ)水箱下部抽出，輸送到太陽能集熱器29 中。被太陽能集熱器29加溫后的水返回到儲(chǔ)水箱27的上部。儲(chǔ)水 箱27上還裝設(shè)有輔助加熱器31,當(dāng)太陽能不敷使用時(shí)，啟動(dòng)此輔 助加熱器31,以維持儲(chǔ)水箱27中的水溫在一定范圍。儲(chǔ)水箱中的 熱水可用于溶液除濕子系統(tǒng)的再生，也可通過生活熱水閥28被送出 以供生活熱7jC之用。儲(chǔ)水箱27上還裝設(shè)有從自來水系統(tǒng)補(bǔ)水的7JC位 維持裝置26。當(dāng)儲(chǔ)水箱27中的水被當(dāng)作生活熱水使用之后，儲(chǔ)水 箱27的水位會(huì)下降，此時(shí)可以通過水位維持裝置26開啟補(bǔ)水閥25 給儲(chǔ)水箱27補(bǔ)水，維持水箱27中的水位在一定高度。集熱子系統(tǒng) E中的熱水泵24可將儲(chǔ)水箱27中的熱水提供給再生加熱器13、 20，以利用其熱能使除濕溶液再生。
該實(shí)施例的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)可處于以下六種運(yùn) 行模式
91. 夏季制冷節(jié)能運(yùn)^于模式
此時(shí)空氣源熱泵子系統(tǒng)A按制冷工況運(yùn)行，此時(shí)室外翅片換熱 器3是冷凝器，室內(nèi)翅片換熱器5是蒸發(fā)器，制冷劑的循環(huán)方向是 1 — 3 — 4 — 5 — 1。
在此模式下，經(jīng)過溶液除濕的干燥空氣送至室內(nèi)，作為蒸發(fā)器 的室內(nèi)換熱器5只需承擔(dān)室內(nèi)空氣的顯熱，而不需承擔(dān)室內(nèi)空氣的 潛熱，即蒸發(fā)器中沒有冷凝水產(chǎn)生，節(jié)省了將空氣中水蒸汽降溫并 冷凝成液體所需要的制冷量，具有明顯的節(jié)能效果。
在此模式下，各部件的工作狀態(tài)可以是
若溶液除濕子系統(tǒng)C被置于除濕狀態(tài)、子系統(tǒng)D被置于再生狀 態(tài)，則開啟風(fēng)閥6,關(guān)閉風(fēng)閥7、 8、 9。室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)12 升壓、除濕容器10脫濕后、由風(fēng)閥6ii7v室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)熱濕分別處理 的制冷節(jié)能運(yùn)行。此時(shí)閥門15、 16 4皮置于關(guān)閉狀態(tài)，閥門22、 23 被置于開啟狀態(tài)，泵24供給再生加熱器17所需的熱水。
若溶液除濕子系統(tǒng)C被置于再生狀態(tài)，子系統(tǒng)D被置于除濕狀 態(tài)，則開啟風(fēng)閥8，關(guān)閉風(fēng)閥6、 7、 9。室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)19 升壓、除濕容器17脫濕后、由風(fēng)閥8進(jìn)入室內(nèi)換熱器5，實(shí)現(xiàn)制冷 節(jié)能運(yùn)行。此時(shí)閥門15、 16 4皮置于開啟狀態(tài)，閥門22、 23被置于 關(guān)閉狀態(tài)，泵24供給再生加熱器13所需的熱水。
當(dāng)然，在此模式下，也可使兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)C、 D均處于 除濕狀態(tài)，同時(shí)開啟風(fēng)閥6和8，以加大除濕力度、加快除濕進(jìn) 程。
2. 冬季熱泵防霜-室內(nèi)加濕聯(lián)合運(yùn)行模式 此時(shí)空氣源熱泵子系統(tǒng)A按熱泵供熱工況運(yùn)行，此時(shí)室外翅片
換熱器3是蒸發(fā)器，室內(nèi)翅片換熱器5是冷凝器，制冷劑的循環(huán)方 向是1 —5 —4 —3 —1。
在此模式下，經(jīng)過溶液除濕干燥的環(huán)境空氣送至室外換熱器3 的入口，由于露點(diǎn)已降到蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度以下，環(huán)境空氣在經(jīng)過 室外換熱器3時(shí)，就不會(huì)在室外換熱器3的翅片表面結(jié)霜了。熱泵 的運(yùn)行工況得到極大改善，使熱泵總處于無霜的高CO P的運(yùn)行狀 態(tài)，具有明顯的節(jié)能效果。同時(shí)，溶液除濕裝置再生產(chǎn)生的高濕空 氣，可以直接供給室內(nèi)加濕之用，省去另外裝設(shè)加濕器的不便和成 本。
在此模式下，各部件的工作狀態(tài)是若溶液除濕子系統(tǒng)C被置于除濕狀態(tài)、D處于再生狀態(tài)，則開 啟風(fēng)閥7，關(guān)閉風(fēng)閥6，室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)12升壓、除濕容器 10脫濕后、由風(fēng)閥7進(jìn)入室外換熱器3，實(shí)現(xiàn)室外換熱器3的無霜 運(yùn)行。另外，可開啟風(fēng)閥8，關(guān)閉風(fēng)岡9，使室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī) 19升壓、再經(jīng)由處于再生狀態(tài)的除濕容器17加濕后、由風(fēng)閥8進(jìn) 入室內(nèi)換熱器5，實(shí)現(xiàn)給室內(nèi)空氣加濕。此時(shí)閥門15、 16處于關(guān)閉 狀態(tài)，閥門22、 23處于開啟狀態(tài)，泵24供給再生加熱器17所需的 熱水。
若溶液除濕子系統(tǒng)D處于干燥狀態(tài)、C處于再生狀態(tài)，則開啟 風(fēng)閥9，關(guān)閉風(fēng)閥8，室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)19升壓、除濕容器17 脫濕后、由風(fēng)閥9進(jìn)入室外換熱器3,實(shí)現(xiàn)室外換熱器3的無霜運(yùn) 行。另外，開啟風(fēng)岡6，關(guān)閉風(fēng)閥7,室外環(huán)境空氣經(jīng)由風(fēng)機(jī)12升 壓、再經(jīng)由處于再生狀態(tài)的除濕容器IO加濕后、由風(fēng)閥6進(jìn)入室內(nèi) 換熱器5，實(shí)現(xiàn)給室內(nèi)空氣加濕。此時(shí)閥門22、 23處于關(guān)閉狀態(tài)， 閥門15、 16處于開啟狀態(tài)，泵24供給再生加熱器13所需的熱水。
在聯(lián)合運(yùn)行模式下，除濕和再生可同時(shí)進(jìn)行，也可分時(shí)進(jìn)行。 同時(shí)進(jìn)行的情況下，需要根據(jù)除濕溶液的飽和狀況適時(shí)調(diào)換兩溶液 除濕子系統(tǒng)C和D的工作狀態(tài)。分時(shí)進(jìn)行的情況下，除了使兩溶液 除濕子系統(tǒng)C和D的工作狀態(tài)互補(bǔ)之外，也可使兩溶液除濕子系統(tǒng) C和D的工作狀態(tài)相同，例如一段時(shí)間內(nèi)，兩溶液除濕子系統(tǒng)C和 D均進(jìn)行防霜除濕或均進(jìn)行室內(nèi)加濕。
3. 冬季熱泵防霜單獨(dú)運(yùn)行模式
此模式可以理解為上述聯(lián)合運(yùn)行模式的筒化，系統(tǒng)只作熱泵防 霜運(yùn)行，而把溶液除濕子系統(tǒng)再生過程中產(chǎn)生的高濕空氣不予利 用，直接排放到大氣。
4. 冬季室內(nèi)加濕單獨(dú)運(yùn)行模式
此模式也可以理解為上述聯(lián)合運(yùn)行模式的簡化。當(dāng)室內(nèi)不需要 供熱，只需要加濕時(shí)，可以運(yùn)用此模式。先使溶液除濕子系統(tǒng)C、 D 至少其中之一處于除濕狀態(tài)，將環(huán)境空氣通過其中，此時(shí)，關(guān)閉風(fēng) 閥6、 7、 8、 9;然后再將所述溶液除濕裝置切換到再生狀態(tài)，則在 除濕狀態(tài)下被溶液吸收的水蒸汽將再次蒸發(fā)出來，將此高濕空氣通 過風(fēng)閥6或8至少其中之一送入室內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)給室內(nèi)空氣加濕。此 過程相當(dāng)于一臺(tái)水蒸汽泵。
5. 單獨(dú)供生活熱水模式當(dāng)空氣源熱泵子系統(tǒng)A不工作時(shí)，溶液除濕子系統(tǒng)C和D也不 需要運(yùn)行。此時(shí)關(guān)閉泵24和閥門15、 16、 22、 23,此時(shí)集熱子系 統(tǒng)E相當(dāng)于一^通的太陽能熱水系統(tǒng)。
太陽能集熱器水循環(huán)泵30不斷地將水從儲(chǔ)水箱27的下部抽 出，輸送到太陽能集熱器29中。^L太陽能集熱器29加熱升溫后的 水返回到儲(chǔ)水箱27的上部。如此循環(huán)往復(fù)，直到將水濕升到一定程 度，并達(dá)到溶液除濕子系統(tǒng)C和D的再生溫度要求為止。
通過閥門28往外供生活熱水。當(dāng)儲(chǔ)水箱的水因熱7jC被使用而導(dǎo) 致7jC位下降后，可以通過水位維持裝置26開啟補(bǔ)水岡25給儲(chǔ)水箱 補(bǔ)水，維持水箱中的水位在一定高度。水位維持裝置26可以是浮球 閥、電子液位計(jì)、超聲波液位計(jì)等。
儲(chǔ)水箱中還裝設(shè)有輔助加熱器31，當(dāng)太陽能不敷使用時(shí)，啟動(dòng) 此輔助加熱器，以維持儲(chǔ)水箱27中的水溫在一定范圍。輔助加熱器 31可以是電加熱器、蒸汽加熱器、鍋爐熱7jC加熱器等。
6. 普通空氣源熱泵運(yùn)行模式
當(dāng)風(fēng)閥6、 9打開，7、 8關(guān)閉，風(fēng)機(jī)12、 19運(yùn)4亍，而泵14、 21、 24關(guān)閉時(shí)相當(dāng)于環(huán)境空氣直接進(jìn)入室內(nèi)換熱器和室外換熱器，此時(shí) 系統(tǒng)處于普通的空氣源熱泵運(yùn)行模式?？勺髦评浠蛑茻徇\(yùn)行，而沒 有輔助防霜和為室內(nèi)加濕功能。此時(shí)集熱子系統(tǒng)仍相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立 的余熱供熱的熱水器，可提供生活熱水之用。
以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成 任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落 在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，包括一空氣源熱泵子系統(tǒng)，其包括一壓縮機(jī)(2)、一室內(nèi)換熱器(5)、一室外換熱器(3)和一節(jié)流裝置(4)，其特征在于還包括至少一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)(C，D)，用于對(duì)空氣進(jìn)行除濕并把除濕后的空氣輸送至所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器中作為蒸發(fā)器的換熱器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，其 特征在于還包括一集熱子系統(tǒng)，其利用集熱采集的能量對(duì)所述溶液 除濕子系統(tǒng)中的除濕溶液進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)除濕溶液的再生。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)， 其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)(6， 7， 8， 9)，且其中所述至少 一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)包括第 一溶液除濕子系統(tǒng) (C)和第二溶液除濕子系統(tǒng)(D),所述第一和第二第一溶液除濕 子系統(tǒng)(C， D)可被置于互補(bǔ)工作狀態(tài)，其一個(gè)處于除濕狀態(tài)時(shí)， 另 一個(gè)則處于再生狀態(tài)，所述第一和第二溶液除濕子系統(tǒng)通過所述 風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)(6, 7， 8， 9)與所述室內(nèi)換熱器和室外換熱器中 作為蒸發(fā)器的一個(gè)換熱器相耦合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，其 特征在于，所述風(fēng)閥-風(fēng)管子系統(tǒng)包括第一風(fēng)閥(6)，其連接在所述室內(nèi)換熱器(5)與所述第一溶 液除濕子系統(tǒng)(C)之間；第二風(fēng)閥(7),其連接在所述室外換熱器(3)與所述第一溶 液除濕子系統(tǒng)(C)之間；第三風(fēng)閥(8)，其連接在所述室外換熱器(5)與所述第一溶 液除濕子系統(tǒng)(D)之間；第四風(fēng)閥(9),其連接在所述室外換熱器(3)與所述第一溶 液除濕子系統(tǒng)(C)之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，其 特征在于，所述集熱子系統(tǒng)包括一個(gè)太陽能集熱器(29);一個(gè)絕熱良好的儲(chǔ)水箱(27)，所述儲(chǔ)水箱(27)中的水 可,皮循環(huán)輸送到所述太陽能集熱器(29)以進(jìn)行加熱；所述溶液除濕子系統(tǒng)(C， D)包括一個(gè)再生加熱器(13，20)，所述再生加熱器(13, 20)通過管路(15, 16， 22, 23，24)與所述儲(chǔ)水箱(27)連通。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述集熱子系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于對(duì)所述儲(chǔ)水箱(27)中的水進(jìn)行加熱的輔助加熱器(31)。
7 、利用 一種液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)溫度和濕度控制的方法，所述空氣源熱泵包括一壓縮機(jī)、 一室內(nèi)換熱器(5)、 一室外換熱器(3)和一節(jié)流裝置(4),其特征在于，所述方法包括在室內(nèi)升溫模式下利用所述至少一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)(C， D)對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行除濕處理，把經(jīng)過所述除濕處理的空氣送到所述室外換熱器(3)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在室內(nèi)降溫模式下利用至少一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)(C， D)對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行除濕處理，把經(jīng)過所述除濕處理的空氣送到所述室內(nèi)換熱器(5)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括利用一個(gè)太陽能集熱器(29)對(duì)一個(gè)儲(chǔ)水箱(27)中的水進(jìn)行加熱,使所述儲(chǔ)水箱(27)中被加熱的水與所述至少一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)(C， D)中被置于再生狀態(tài)的溶液除濕子系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，以及在室內(nèi)升溫模式下，使環(huán)境空氣經(jīng)由被置于再生狀態(tài)的所述溶液除濕子系統(tǒng)，而使該環(huán)境空氣得到加濕處理，使經(jīng)過所述加濕處理的環(huán)境空氣進(jìn)入所述室內(nèi)換熱器(5)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣的加濕和加溫。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任何一項(xiàng)的方法，其中所述至少一個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)(C， D)包括并行設(shè)置的兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)，所述方法進(jìn)一步包括才艮據(jù)所述兩個(gè)溶液除濕子系統(tǒng)中的除濕溶液的狀態(tài)，切換它們的除濕/再生的工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種液體除濕多功能空氣源熱泵系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。所述系統(tǒng)包括一空氣源熱泵子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)包括一壓縮機(jī)、一蒸發(fā)器、一冷凝器和一節(jié)流機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的多功能空氣源熱泵系統(tǒng)中還設(shè)置有一溶液除濕子系統(tǒng)，所述除濕子系統(tǒng)將空氣除濕，而后輸送至所述蒸發(fā)器。在所述方法中，在空氣進(jìn)入所述蒸發(fā)器之前，對(duì)其進(jìn)行除濕處理。本發(fā)明可以克服熱泵冬季運(yùn)行時(shí)室外翅片換熱器結(jié)霜嚴(yán)重、效率下降的問題，并且充分利用低品位熱源，在實(shí)現(xiàn)對(duì)除濕溶液再生的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)房間的加濕供暖。
文檔編號(hào)F24F3/12GK101487609SQ20081024074
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者楊宇飛, 袁修干, 袁衛(wèi)星 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)