專利名稱：一種太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種屬于新能源及節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，特別涉及一種太陽能直接作用的固體除濕再生床及其與之相配套的空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
暖通空調(diào)的能耗占建筑總能耗的50%左右。而通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在我國南方地區(qū)幾乎代表了暖通空調(diào)的全部內(nèi)容，其中與濕度相關(guān)的潛冷負(fù)荷又代表了通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的25%-70%。因此，尋找空調(diào)系統(tǒng)除濕過程中節(jié)能降耗、有效利用可再生能源的方法，對實現(xiàn)我國節(jié)能減排的目標(biāo)具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的蒸氣壓縮制冷除濕因?qū)諝獾倪^冷、再熱處理及對高品位電能的消耗，造成非常大的能源浪費(fèi)，因此是高能耗且環(huán)境不友好的；封閉吸收式制冷除濕盡管不需要電能，但卻需要高溫?zé)嵩?，且其熱性能系?shù)較低，因而也是一種不理想的空氣處理方式。現(xiàn)有的吸濕劑除濕與空氣干冷器(如機(jī)械壓縮制冷、蒸發(fā)或露點(diǎn)冷卻)降溫相結(jié)合是一種比較理想的空氣處理方式。但現(xiàn)有固體吸濕床具有空氣流動阻力大、吸濕能力小、體積大及再生溫度較高的問題。以硅膠為主要介質(zhì)的固體吸附床具有相對較低的再生溫度，因而適合于利用太陽能來再生。然而，傳統(tǒng)的再生方式總是先用太陽熱加熱空氣或水，然后將熱空氣或熱水送入吸附床來再生吸附劑。這就存在著由太陽熱到空氣(水)、然后由空氣(水)到吸附劑的兩個傳熱過程。每一過程均有一定的能量損失。這樣，兩個過程疊加起來的能量損失就比較大，而相應(yīng)的太陽熱利用率就有所降低。而且，在大多數(shù)情況下，太陽能集熱器與吸附床分開設(shè)置，這樣系統(tǒng)的體積及占地都比較大。即使將太陽能集熱器與吸附床結(jié)合在一起，為了有效地處理空氣濕分，吸附床的厚度都很大，太陽輻射遠(yuǎn)不能穿透床體。這樣吸附劑的再生仍然需要通過加熱空氣(水)來實現(xiàn)。這將導(dǎo)致吸附劑再生時間過長，系統(tǒng)吸濕、再生處于間歇性運(yùn)行狀態(tài)。此外，為了改善吸附劑吸濕能力、熱質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)以及熱平衡狀態(tài)下的吸附量，近年來常用的方法是在硅膠中填加一些惰性材料。但是這種方法不能有效地減少吸濕過程中由于空氣中濕分凝結(jié)向空氣中的放熱。這樣，空氣除濕系統(tǒng)的后續(xù)裝置，如換熱器和空氣冷卻裝置(機(jī)械壓縮制冷、蒸發(fā)或露點(diǎn)冷卻)的容積及負(fù)荷均比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種高能效、低造價、低空氣流動阻力、高吸濕能力、小體積以及高太陽熱利用率的固體吸附除濕再生空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明具有發(fā)展成為利用太陽能及自然界能量的低(零)碳空調(diào)系統(tǒng)的潛力，并可在建筑中獲得廣泛的應(yīng)用的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，包括有吸濕床、再生床、顯熱交換器、空氣冷卻裝置、艙體、空氣流動隔板、薄形固體吸附層、玻璃蓋板，其中吸濕床與再生床的結(jié)構(gòu)相同，包括有艙體、空氣流動隔板、薄形固體吸附層、玻璃蓋板，其中艙體上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口，薄形固體吸附 層置于艙體內(nèi)，玻璃蓋板裝設(shè)在艙體的敞開端，空氣流動隔板將艙體沿長度方向分為若干空間，且空氣流動隔板上開有若干氣孔，且部分氣孔上部裝有從吸濕床上部進(jìn)入的被處理空氣能將其向下壓迫導(dǎo)致這些氣孔密封的輕型密封片，艙體內(nèi)形成使被處理空氣多次略過薄形固體吸附層、其濕分逐次被吸收的多回程氣流，吸濕床的旁側(cè)還設(shè)有使吸濕床的出口空氣狀態(tài)的穩(wěn)定性得到保證的旁通空氣通道，從吸濕床及旁通空氣通道出來的吸濕床出口混合空氣通過顯熱交換器及空氣冷卻裝置冷卻后以低溫低濕狀態(tài)送入空調(diào)空間，當(dāng)吸濕床運(yùn)行的同時、處于太陽光的直接照射之下、與吸濕床結(jié)構(gòu)相同的再生床中的薄形固體吸附層在太陽光線的照射之下能使?jié)摬赜诒⌒喂腆w吸附層孔隙內(nèi)的水分蒸發(fā)形成水蒸氣，空調(diào)空間的室內(nèi)回風(fēng)通過顯熱交換器取得部分熱量后從顯熱交換器下部進(jìn)入再生床，能將空氣流動隔板所設(shè)氣孔上的輕型密封片沖開的室內(nèi)回風(fēng)略過薄形固體吸附層，將積藏于薄形固體吸附層孔隙內(nèi)的水蒸氣帶走后從再生床上部排向室外，室內(nèi)回風(fēng)在再生過程中沿再生床作單程流動。上述吸濕床、再生床能相互切換。上述空氣流動隔板上開有的氣孔為小直徑圓孔。上述再生床的旁側(cè)也設(shè)有一旁通空氣通道。上述薄形固體吸附層是由硅膠和微膠囊相變顆?；旌系牟牧辖M成。上述空氣流動隔板上裝有輕型密封片的氣孔和未裝有輕型密封片的氣孔沿薄形固體吸附層兩側(cè)左右對稱分布。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的固體吸附除濕空調(diào)系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
(I)本發(fā)明將平板太陽能集熱器與薄形固體吸附層結(jié)合在一起可使太陽輻射直接
作用于床體濕分上使其蒸發(fā)，而不需要通過熱空氣(水)的加熱來蒸發(fā)。這樣可以有效地提高系統(tǒng)的太陽能熱利用率。太陽能集熱面上覆蓋一玻璃板，可以減少床體向外界的熱損失。(2)本發(fā)明吸濕與再生可在同一個床體上定期交替進(jìn)行。由于吸附層的厚度較薄，其吸濕及再生速率將會加快，從而切換時間也將縮短。這樣可保證被處理出口空氣狀態(tài)的相對穩(wěn)定。(3)本發(fā)明當(dāng)床體切換至吸濕工作態(tài)時，被處理空氣通過分隔板上圓孔孔洞的開閉(空氣動壓的作用)實現(xiàn)沿床體的多回程往復(fù)流動，從而達(dá)到期望的空氣吸濕率。(4)本發(fā)明當(dāng)床體切換至再生工作態(tài)時，略過床體的再生空氣將聚集在固體吸附層孔隙內(nèi)的水蒸氣帶走，由于再生空氣僅作為水蒸氣的攜帶載體，因而在進(jìn)入床體前不必加熱，從而節(jié)省系統(tǒng)再生耗能。在此情況下，再生空氣將通過分隔板上圓孔孔洞的開啟(空氣動壓的作用)實現(xiàn)沿床體的直流流動。(5)本發(fā)明吸濕床出口處，被處理空氣的濕度可以通過調(diào)節(jié)旁通空氣的流量來實現(xiàn)，從而可以保證相對穩(wěn)定的出口空氣狀態(tài)。(6)與傳統(tǒng)固體吸附層相比，本發(fā)明中薄形固體吸附層可獲得改善的吸濕能力、減小的熱質(zhì)交換阻力系數(shù)以及增加的空氣熱吸收量。熱吸收量的增加可有效地降低吸濕床出口空氣溫度，減小除濕空調(diào)系統(tǒng)中其它裝置(被處理及再生空氣熱交換器及被處理空氣冷卻器)的容積及負(fù)荷。本發(fā)明是一種集平板太陽能集熱器與薄形固體吸附層于一體的固體吸濕再生床。本發(fā)明為達(dá)到要求的吸濕能力，被處理空氣在床體內(nèi)的流動將是多回程流型。而為實現(xiàn)利用低溫空氣有效排除床體內(nèi)的濕分的目的，再生空氣在床體中的流動將是直流流型。本發(fā)明可有效地提高太陽熱利用率，減小被處理空氣經(jīng)吸濕床帶走的顯熱從而減小床體后續(xù)空氣處理裝置的容量和體積，提高系統(tǒng)的熱/電性能系數(shù)。本發(fā)明是一種新型、高能效、低造價、低空氣流動阻力、高吸濕能力、小體積以及高太陽熱利用率的固體吸附除濕再生空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明具有發(fā)展成為利用太陽能及自然界能量的低(零)碳空調(diào)系統(tǒng)的潛力，并可在建筑中獲得廣泛的應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)的原理 圖2是本發(fā)明吸附床在吸濕狀態(tài)下的空氣流動示意 圖3是本發(fā)明吸附床在再生狀態(tài)下的空氣流動示意圖。
具體實施例方式實施例
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3所示，本發(fā)明的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，包括有吸濕床5、再生床6、顯熱交換器7、空氣冷卻裝置8、艙體10、空氣流動隔板11、薄形固體吸附層12、玻璃蓋板13，其中吸濕床5與再生床6的結(jié)構(gòu)相同，包括有艙體10、空氣流動隔板11、薄形固體吸附層12、玻璃蓋板13，其中艙體10上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口，薄形固體吸附層12置于艙體10內(nèi)，玻璃蓋板13裝設(shè)在艙體10的敞開端，空氣流動隔板11將艙體10沿長度方向分為若干空間，且空氣流動隔板11上開有若干氣孔，且部分氣孔上部裝有從吸濕床5上部進(jìn)入的被處理空氣I能將其向下壓迫導(dǎo)致這些氣孔密封的輕型密封片，艙體10內(nèi)形成使被處理空氣I多次略過薄形固體吸附層12、其濕分逐次被吸收的多回程氣流，吸濕床5的旁側(cè)還設(shè)有使吸濕床5的出口空氣狀態(tài)的穩(wěn)定性得到保證的旁通空氣通道4，從吸濕床5及旁通空氣通道4出來的吸濕床出口混合空氣2通過顯熱交換器7及空氣冷卻裝置8冷卻后以低溫低濕狀態(tài)送入空調(diào)空間9，當(dāng)吸濕床5運(yùn)行的同時、處于太陽光的直接照射之下、與吸濕床5結(jié)構(gòu)相同的再生床6中的薄形固體吸附層12在太陽光線的照射之下能使?jié)摬赜诒⌒喂腆w吸附層12孔隙內(nèi)的水分蒸發(fā)形成水蒸氣，空調(diào)空間9的室內(nèi)回風(fēng)3通過顯熱交換器7取得部分熱量后從顯熱交換器7下部進(jìn)入再生床6，能將空氣流動隔板11所設(shè)氣孔上的輕型密封片沖開的室內(nèi)回風(fēng)3略過薄形固體吸附層12，將積藏于薄形固體吸附層12孔隙內(nèi)的水蒸氣帶走后從再生床6上部排向室外，室內(nèi)回風(fēng)3在再生過程中沿再生床6作單程流動。上述吸濕床5、再生床6能相互切換。上述空氣流動隔板11上開有的氣孔為小直徑圓孔。上述再生床6的旁側(cè)也設(shè)有一旁通空氣通道4。上述薄形固體吸附層12是由硅膠和微膠囊相變顆粒混合的材料組成。本實施例中，上述空氣流動隔板11上裝有輕型密封片的氣孔和未裝有輕型密封片的氣孔沿薄形固體吸附層(12)兩側(cè)左右對稱分布。本發(fā)明的工作原理如下從吸濕床5上部進(jìn)入的被處理空氣I將這些密封片向下壓迫導(dǎo)致這些孔洞密封，這樣便在艙體10內(nèi)形成多回程氣流，見圖2。被處理空氣I多次略過薄形固體吸附層12，其濕分逐次被吸收，這樣便在吸濕床5出口處達(dá)到要求的干度。被處理空氣I在其濕分被吸收的同時，水蒸氣凝結(jié)放出的熱量一部分被薄形固體吸附層12內(nèi)的相變顆粒材料吸收，而其余部分被被處理空氣I帶走導(dǎo)致其溫度升高。通過調(diào)節(jié)吸濕床5旁側(cè)設(shè)有的旁通空氣通道4的流量，吸濕床5出口空氣狀態(tài)的穩(wěn)定性可得到保證。從吸濕床5及旁通空氣通道4出來的混合空氣2通過顯熱交換器7及空氣冷卻裝置8冷卻，然后以低溫低濕狀態(tài)送入空調(diào)空間9?？諝饫鋮s裝置8可以是機(jī)械壓縮制冷、蒸發(fā)或露點(diǎn)等當(dāng)吸濕床5運(yùn)行的同時，再生床6則處于太陽光的直接照射之下。由于薄形固體吸附層12是多孔介質(zhì)材料且其厚度較薄，太陽光線將能傳透薄形固體吸附層12，且能使?jié)摬赜诒⌒喂腆w吸附層12孔隙內(nèi)的水分蒸發(fā)形成水蒸氣?？照{(diào)空間(9)的室內(nèi)回風(fēng)(3)就是再生空氣，這部分再生空氣首先通過顯熱交換器7取得部分熱量，導(dǎo)致其溫度有所上升，然后從下部進(jìn)入再生床6，將圓孔上設(shè)置的輕型密封片沖開，均勻地略過薄形固體吸附層12，將積 藏于薄形固體吸附層12孔隙內(nèi)的水蒸氣帶走。與此同時，這部分再生空氣也將微膠囊相變顆粒中積存的熱量帶走，導(dǎo)致相變材料的凝結(jié)，最后從再生床6上部排向室外。在再生過程中，再生空氣通過顯熱交換器獲取部分熱量，然后以單程直流的方式通過再生床，將固體吸附層內(nèi)產(chǎn)生的水蒸氣帶走，從而實現(xiàn)吸附材料的再生。見圖3。上述吸濕床5與再生床6有著完全相同的構(gòu)造，而且可定期切換使其功能互置，這樣便可保證整個除濕空調(diào)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于包括有吸濕床(5)、再生床(6)、顯熱交換器(7)、空氣冷卻裝置(8)、艙體(10)、空氣流動隔板(11)、薄形固體吸附層(12)、玻璃蓋板(13)，其中吸濕床(5)與再生床(6)的結(jié)構(gòu)相同，包括有艙體(10)、空氣流動隔板(11)、薄形固體吸附層(12)、玻璃蓋板(13)，其中艙體(10)上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口及出風(fēng)口，薄形固體吸附層(12)置于艙體(10)內(nèi)，玻璃蓋板(13)裝設(shè)在艙體(10)的敞開端，空氣流動隔板(11)將艙體(10)沿長度方向分為若干空間，且空氣流動隔板(11)上開有若干氣孔，且部分氣孔上部裝有從吸濕床(5)上部進(jìn)入的被處理空氣(I)能將其向下壓迫導(dǎo)致這些氣孔密封的輕型密封片，艙體(10)內(nèi)形成使被處理空氣(I)多次略過薄形固體吸附層(12)、其濕分逐次被吸收的多回程氣流，吸濕床(5)的旁側(cè)還設(shè)有使吸濕床(5)的出口空氣狀態(tài)的穩(wěn)定性得到保證的旁通空氣通道(4)，從吸濕床(5)及旁通空氣通道(4)出來的吸濕床出口混合空氣(2)通過顯熱交換器(7)及空氣冷卻裝置(8)冷卻后以低溫低濕狀態(tài)送入空調(diào)空間(9)，當(dāng)吸濕床(5)運(yùn)行的同時、處于太陽光的直接照射之下、與吸濕床(5)結(jié)構(gòu)相同的再生床(6)中的薄形固體吸附層(12)在太陽光線的照射之下能使?jié)摬赜诒⌒喂腆w吸附層(12)孔隙內(nèi)的水分蒸發(fā)形成水蒸氣，空調(diào)空間(9)的室內(nèi)回風(fēng)(3)通過顯熱交換器(7)取得部分熱量后從顯熱交換器(7)下部進(jìn)入再生床(6)，能將空氣流動隔板(11)所設(shè)氣孔上的輕型密封片沖開的室內(nèi)回風(fēng)(3)略過薄形固體吸附層(12)，將積藏于薄形固體吸附層(12)孔隙內(nèi)的水蒸氣帶走后從再生床(6)上部排向室外，室內(nèi)回風(fēng)(3)在再生過程中沿再生床(6)作單程流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于上述吸濕床(5)、再生床(6)能相互切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于上述空氣流動隔板(11)上開有的氣孔為小直徑圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于上述再生床(6)的旁側(cè)也設(shè)有一旁通空氣通道(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于上述薄形固體吸附層(12)是由硅膠和微膠囊相變顆?；旌系牟牧辖M成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于上述空氣流動隔板(11)上裝有輕型密封片的氣孔和未裝有輕型密封片的氣孔沿薄形固體吸附層(12)兩側(cè)左右對稱分布。
全文摘要
本發(fā)明是一種太陽能固體除濕再生空調(diào)系統(tǒng)。包括吸濕床(5)、再生床(6)、顯熱交換器(7)、空氣冷卻裝置(8)、艙體(10)、空氣流動隔板(11)、薄形固體吸附層(12)、玻璃蓋板(13)，吸濕床(5)與再生床(6)的結(jié)構(gòu)相同，包括有艙體(10)、空氣流動隔板(11)、薄形固體吸附層(12)、玻璃蓋板(13)。本發(fā)明是一種集平板太陽能集熱器與薄形固體吸附層于一體的固體吸濕再生床。本發(fā)明是一種新型、高能效、低造價、低空氣流動阻力、高吸濕能力、小體積以及高太陽熱利用率的固體吸附除濕再生空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明具有發(fā)展成為利用太陽能及自然界能量的低(零)碳空調(diào)系統(tǒng)的潛力，并可在建筑中獲得廣泛的應(yīng)用。
文檔編號F24F12/00GK102620369SQ20121010256
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者楊晚生, 王璋元, 趙旭東 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)