熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)：包括了新風(fēng)除濕和新風(fēng)降溫兩大部分；所述新風(fēng)除濕部分包括內(nèi)置有常溫除濕溶液的除濕器(1)，所述新風(fēng)降溫部分包括新風(fēng)換熱器(11)；所述除濕器(1)的兩側(cè)分別設(shè)置有新風(fēng)進(jìn)口(101)和新風(fēng)出口(102)；所述新風(fēng)換熱器(11)內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)通道和冷卻管道；所述新風(fēng)出口(102)與新風(fēng)通道的一端相互連接，所述新風(fēng)通道的另外一端為外部送風(fēng)系統(tǒng)接口。
【專利說明】熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空調(diào)制冷領(lǐng)域，具體是一種熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在夏季工況下，對新風(fēng)進(jìn)行降溫、減濕處理是空調(diào)系統(tǒng)的主要任務(wù)，這一過程通常由表冷器來完成。在實際應(yīng)用過程中，要實現(xiàn)表冷器露點除濕則需要將表冷器表面溫度控制在較低水平，這很容易導(dǎo)致空氣過冷而需要再熱，從而造成較大的冷熱抵消，另外除濕時所需要的較低冷水溫度也在一定程度上降低了制冷機(jī)的COP。正因為如此，最近幾年，溫濕度獨立控制越來越得到重視和應(yīng)用，其指導(dǎo)思想是利用溶液除濕技術(shù)對新風(fēng)進(jìn)行除濕，并用除濕后的新風(fēng)承擔(dān)全部室內(nèi)負(fù)荷，另外利用高溫冷水(18°c )解決室內(nèi)送風(fēng)空氣的降溫，這樣就克服了表冷器中熱、濕處理耦合的問題，具有較大的節(jié)能效益。
[0003]目前，所采用的溶液除濕裝置可歸類為非沸騰式再生類型(如申請?zhí)?00610012259.3 和 201020541934.3)和沸騰式再生類型(如申請?zhí)?201210000917.2 和201210376692.0)。前者通過加熱升溫使除濕后的稀溶液表面的水蒸汽分壓力大于環(huán)境空氣的水蒸汽分壓力，并使稀溶液與環(huán)境空氣進(jìn)行直接接觸(如申請?zhí)?01020541934.3)或間接接觸(申請?zhí)?00810236452.4)，在水蒸汽分壓力差的推動作用下，稀溶液中的水分將擴(kuò)散到環(huán)境空氣中，從而實現(xiàn)對稀溶液的濃縮再生。后者一般需要在真空條件下操作，但其存在的問題是溶液中攜帶的不凝性氣體，在真空下進(jìn)行沸騰再生時，會從稀溶液中逸出，并在冷凝器中積聚在換熱表面，嚴(yán)重惡化冷凝器的傳熱性能，若采用真空泵對不凝性氣體進(jìn)行排空，則又會增加額外功耗，降低系統(tǒng)性能。為了解決不凝性氣體問題，申請?zhí)枮?01410053591.9的專利將正滲透膜技術(shù)與沸騰式溶液再生技術(shù)相結(jié)合，提出了一種正滲透溶液除濕再生裝置，大大減少了溶液中的不凝性氣體含量，并保留了沸騰式再生的特點，使得該系統(tǒng)具有較高綜合性能。但是，該系統(tǒng)采用熱驅(qū)動，需要找到合適的熱源，使用上并不靈活。為了解決熱源問題，通?？蓪岜门c溶液再生系統(tǒng)相結(jié)合，利用熱泵蒸發(fā)器吸熱和冷凝器排熱提供溶液除濕系統(tǒng)所需冷、熱量，如申請?zhí)?00810236452.4和201010175940.6等專利，它們都采用了相同的工藝流程，即利用熱泵蒸發(fā)器帶走除濕器中水蒸汽凝結(jié)所產(chǎn)生的熱量，利用冷凝器排熱提供再生器中水分蒸發(fā)所需熱量，實現(xiàn)了對蒸發(fā)器和冷凝器冷、熱量的有效利用。但是，這類系統(tǒng)存在兩個問題:1、溫度較低的除濕液在除濕器中與新風(fēng)直接接觸時，對新風(fēng)既除濕又降溫，這種除濕和降溫的耦合，容易在降溫需求較小的情況下對新風(fēng)過冷；2、熱泵蒸發(fā)器、冷凝器提供的冷、熱量與除濕、再生要求的冷、熱量不匹配，通常熱泵冷凝器提供的熱量超出再生需要，使得多余部分的較高品位熱能只能被冷卻水白白帶走，從而造成較大的無謂能量浪費。
[0004]因此，為了在正滲透溶液除濕系統(tǒng)中更好地采用熱泵驅(qū)動方式，需要解決除濕端溫、濕耦合與熱泵冷、熱量不匹配問題，才能保證系統(tǒng)具備較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，以解決熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)中通常存在的除濕端溫、濕耦合與熱泵冷、熱量不匹配問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，包括了新風(fēng)除濕和新風(fēng)降溫兩大部分；所述新風(fēng)除濕部分包括內(nèi)置有常溫除濕溶液的除濕器，所述新風(fēng)降溫部分包括新風(fēng)換熱器；所述除濕器的兩側(cè)分別設(shè)置有新風(fēng)進(jìn)口和新風(fēng)出口 ；所述新風(fēng)換熱器內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)通道和冷卻管道；所述新風(fēng)出口與新風(fēng)通道的一端相互連接，所述新風(fēng)通道的另外一端為外部送風(fēng)系統(tǒng)接口。
[0007]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的改進(jìn):所述除濕器還連接有除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)；所述新風(fēng)換熱器的冷卻管道還連接有新風(fēng)冷卻系統(tǒng)；所述除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)包括除濕溶液循環(huán)泵、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、除濕溶液再生器、蒸發(fā)冷凝器、冷凝器、凝結(jié)水泵、熱泵壓縮機(jī)、節(jié)流閥；所述新風(fēng)冷卻系統(tǒng)為由高溫冷水進(jìn)水管道和高溫冷水回水管路構(gòu)成高溫冷水循環(huán)的高溫冷水循環(huán)系統(tǒng)；所述除濕器的稀除濕溶液出口連接除濕溶液循環(huán)泵后分為兩路:一路通過第一調(diào)節(jié)閥后與除濕器的濃溶液進(jìn)口形成循環(huán)回路；另外一路與除濕溶液再生器的稀除濕溶液進(jìn)口相連通；除濕溶液再生器的濃除濕溶液出口通過第二調(diào)節(jié)閥與第一調(diào)節(jié)閥的出口相連；除濕溶液再生器的蒸汽出口、蒸發(fā)冷凝器的冷凝管道、冷凝器的冷凝管道以及冷凝水泵的進(jìn)口依次相連接；除濕溶液再生器的熱源出口、節(jié)流閥、蒸發(fā)冷凝器的蒸發(fā)管道、熱泵壓縮機(jī)以及除濕溶液再生器的熱源進(jìn)口依次相互連接；新風(fēng)換熱器的冷卻管道出口一端與冷凝器的冷卻管道出口一端均與高溫冷水回水管路；冷凝器的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第三調(diào)節(jié)閥，新風(fēng)換熱器的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第四調(diào)節(jié)閥；第三調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口一端和第四調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口一端均與高溫冷水進(jìn)水管道相連通。
[0008]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述除濕溶液再生器包括除濕溶液增壓泵、過濾器、正滲透裝置、冷卻器、調(diào)節(jié)閥、汲取溶液換熱器、汲取溶液循環(huán)泵和發(fā)生器；所述除濕溶液再生器的稀除濕溶液進(jìn)口、除濕溶液增壓泵、過濾器和正滲透裝置的稀除濕溶液進(jìn)口依次相連接；正滲透裝置的濃除濕溶液出口連接除濕溶液再生器的濃除濕溶液出口 ；正滲透裝置的稀汲取溶液出口調(diào)節(jié)閥以及汲取溶液換熱器的低溫液體管道依次相互連通，汲取溶液換熱器的低溫液體管道另外一端與發(fā)生器的稀汲取溶液進(jìn)口相連接；發(fā)生器的濃汲取溶液出口、汲取溶液換熱器的高溫液體管道、汲取溶液循環(huán)泵、冷卻器以及正滲透裝置的濃汲取溶液進(jìn)口依次相互連通；發(fā)生器的蒸汽出口與除濕溶液再生器的蒸汽出口相連接；發(fā)生器的熱源進(jìn)口和熱源出口分別與除濕溶液再生器的熱源進(jìn)口和熱源出口相連接。
[0009]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述除濕器內(nèi)的除濕溶液和發(fā)生器內(nèi)的汲取溶液均為有機(jī)物水溶液或無機(jī)物水溶液；所述除濕溶液和汲取溶液為同一種溶液；所述汲取溶液的平均滲透壓高于除濕溶液的平均滲透壓1Mpa?
[0010]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述有機(jī)物水溶液為乙二醇溶液；所述無機(jī)物水溶液為氯化鈣溶液、溴化鋰溶液或者氯化鋰溶液。
[0011]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述正滲透裝置內(nèi)設(shè)置有正滲透膜；所述正滲透裝置的稀除濕溶液進(jìn)口和正滲透裝置的濃除濕溶液出口之間的空腔與正滲透裝置的稀汲取溶液出口和正滲透裝置的濃汲取溶液進(jìn)口之間的空腔通過半透膜相互隔離。
[0012]熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法:新風(fēng)通過除濕器內(nèi)的常溫除濕溶液除濕，再通過新風(fēng)換熱器換熱，形成新風(fēng)溫、濕度獨立處理過程。
[0013]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法的改進(jìn):所述除濕器內(nèi)的除濕溶液在對新風(fēng)進(jìn)行除濕的過程中，除濕溶液的循環(huán)利用通過如下的步驟完成:一、吸收新風(fēng)的水分后，除濕溶液濃度變低，變成稀除濕溶液從除濕器I底部的稀除濕溶液出口流出，并經(jīng)過除濕溶液循環(huán)泵后分為兩路:第一路直接通過第一調(diào)節(jié)閥被旁通；第二路通過稀除濕溶液進(jìn)口進(jìn)入除濕溶液再生器，通過除濕溶液增壓泵增壓，再通過過濾器過濾，然后通過正滲透裝置的正滲透膜將水分滲透給汲取溶液，恢復(fù)除濕溶液濃度；該恢復(fù)濃度的除濕溶液經(jīng)過第二調(diào)節(jié)閥降至常壓，再與第一路被旁通的除濕溶液混合后回到除濕器內(nèi)；二、汲取溶液在溶液滲透壓的作用下，吸收進(jìn)入正滲透裝置內(nèi)除濕溶液的水分后，濃度降低，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥降壓到發(fā)生器壓力，再經(jīng)過汲取溶液換熱器的低溫液體管道吸收高溫液體管道中汲取溶液釋放的熱量，最后流入發(fā)生器；發(fā)生器內(nèi)吸收高溫高壓制冷劑氣體釋放的冷凝熱，并將水分蒸發(fā)，汲取溶液濃度恢復(fù)，之后通過汲取溶液換熱器的高溫液體管道向低溫液體管道放熱，再由汲取溶液循環(huán)泵加壓，再經(jīng)冷卻器冷卻到常溫后就可以重新進(jìn)入正滲透裝置；三、汲取溶液沸騰被蒸發(fā)的水蒸汽將熱量傳遞給低溫低壓液態(tài)制冷劑，并形成汽液混合物，再通過冷凝器完全冷凝為冷凝水，并由冷凝水泵加壓到常壓后排出；四、熱泵壓縮機(jī)將高溫高壓制冷劑氣體輸出，將熱量傳遞給發(fā)生器內(nèi)的汲取溶液后，變成高溫高壓的制冷劑液體，該高溫高壓的制冷劑液體再經(jīng)過節(jié)流閥后變成低溫低壓制冷劑液體，再吸收蒸發(fā)冷凝器6的冷凝管道內(nèi)水蒸汽的冷凝潛熱后變?yōu)榈蜏氐蛪褐评鋭怏w，該低溫低壓制冷劑氣體再通過熱泵壓縮機(jī)，被壓縮為高溫高壓制冷劑氣體。
[0014]作為對本發(fā)明所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法的進(jìn)一步改進(jìn):所述高溫冷水進(jìn)水管路進(jìn)水輸入的高溫冷水供水分為兩路:第一路通過第三調(diào)節(jié)閥流入冷凝器的冷卻管道，吸收水蒸汽汽液混合物的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回水管路；第二路通過第四調(diào)節(jié)閥流入新風(fēng)換熱器的冷卻管道，吸收新風(fēng)通道內(nèi)新風(fēng)所傳遞的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回流管路。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有溶液除濕系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0016]相比熱驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用熱泵驅(qū)動，使用上更為靈活。
[0017]避免了新風(fēng)在除濕器中的溫、濕度耦合問題。本系統(tǒng)中，常溫除濕溶液與新風(fēng)接觸，主要負(fù)責(zé)對新風(fēng)除濕，新風(fēng)的降溫主要由高溫冷水負(fù)擔(dān)。
[0018]避免了熱泵蒸發(fā)器、冷凝器提供的冷、熱量與除濕、再生要求的冷、熱量不匹配問題。本系統(tǒng)中，熱泵蒸發(fā)器不再置于除濕器內(nèi)，而是布置在發(fā)生器后的蒸發(fā)冷凝器中，吸收發(fā)生器內(nèi)所產(chǎn)生的水蒸汽的一部分冷凝熱，熱泵冷凝器的排熱用于向發(fā)生器供熱，水蒸汽的另一部分冷凝熱由高溫冷水帶走。這樣，可以始終保證冷凝器排熱與發(fā)生器所需熱量相匹配，從而避免了無謂的能量浪費。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1中除濕溶液再生器5的主要結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022]實施例1、圖1?圖2給出了一種熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)及方法:熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)包括新風(fēng)除濕和新風(fēng)降溫兩大部分；新風(fēng)除濕部分包括內(nèi)置有常溫除濕溶液的除濕器1，新風(fēng)降溫部分包括新風(fēng)換熱器11。除濕器I通過除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行除濕溶液的循環(huán)利用；新風(fēng)換熱器11通過由高溫冷水進(jìn)水管道和高溫冷水出水管道構(gòu)成高溫冷水循環(huán)的高溫冷水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行新風(fēng)降溫。
[0023]除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)包括除濕溶液循環(huán)泵2、第一調(diào)節(jié)閥3、第二調(diào)節(jié)閥4、除濕溶液再生器5、蒸發(fā)冷凝器6、冷凝器7、冷凝水泵8、熱泵壓縮機(jī)9、節(jié)流閥10 ;除濕器I上設(shè)置新風(fēng)進(jìn)口 101和新風(fēng)出口 102，新風(fēng)通過新風(fēng)進(jìn)口 101進(jìn)入除濕器1，由除濕器I內(nèi)的除濕溶液吸收新風(fēng)中的水汽(此處去除水汽后的新風(fēng)標(biāo)記為新風(fēng)I )，使新風(fēng)含濕量降低，除濕后的新風(fēng)I通過新風(fēng)出口 102排出；新風(fēng)出口 102與新風(fēng)換熱器11的新風(fēng)通道相連通，新風(fēng)出口 102排出的新風(fēng)I通過新風(fēng)通道(新風(fēng)通道的一端為外部送風(fēng)系統(tǒng)接口)后送到外部送風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)。
[0024]除濕器I的稀除濕溶液出口連接除濕溶液循環(huán)泵2后分為兩路:一路通過第一調(diào)節(jié)閥3后與除濕器I的濃溶液進(jìn)口形成循環(huán)回路；另外一路與除濕溶液再生器5的稀除濕溶液進(jìn)口 51相連通。
[0025]除濕溶液再生器5包括除濕溶液增壓泵56、過濾器57、正滲透裝置58、冷卻器59、調(diào)節(jié)閥510、汲取溶液換熱器511、汲取溶液循環(huán)泵512和發(fā)生器513 ;除濕溶液再生器5的稀除濕溶液進(jìn)口 51、除濕溶液增壓泵56、過濾器57和正滲透裝置58的稀除濕溶液進(jìn)口依次相連接；正滲透裝置58的濃除濕溶液出口連接除濕溶液再生器5的濃除濕溶液出口 52 ；正滲透裝置58的稀汲取溶液出口、調(diào)節(jié)閥510、汲取溶液換熱器511的低溫液體管道、發(fā)生器513的稀汲取溶液進(jìn)口依次相互連接；發(fā)生器513的濃汲取溶液出口、汲取溶液換熱器511的高溫液體管道、汲取溶液循環(huán)泵512、冷卻器59、正滲透裝置58的濃汲取溶液進(jìn)口依次相連接；發(fā)生器513的蒸汽出口連接除濕溶液再生器5的蒸汽出口 55 ;發(fā)生器513的熱源進(jìn)口和熱源出口分別與除濕溶液再生器5的熱源進(jìn)口 53和熱源出口 54相連接。
[0026]除濕溶液再生器5的濃除濕溶液出口 52通過第二調(diào)節(jié)閥4與第一調(diào)節(jié)閥3的出口相連；除濕溶液再生器5的蒸汽出口 55、蒸發(fā)冷凝器6的冷凝管道、冷凝器7的冷凝管道以及冷凝水泵8的進(jìn)口依次相連接；除濕溶液再生器5的熱源出口 54、節(jié)流閥10、蒸發(fā)冷凝器6的蒸發(fā)管道、熱泵壓縮機(jī)9以及除濕溶液再生器5的熱源進(jìn)口 53依次相互連接；新風(fēng)換熱器11的新風(fēng)通道與除濕器I的新風(fēng)出口 102相互連接；新風(fēng)換熱器11的冷卻管道出口一端與冷凝器7的冷卻管道出口一端均與高溫冷水回水管路；冷凝器7的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第三調(diào)節(jié)閥12，新風(fēng)換熱器11的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第四調(diào)節(jié)閥13 ;第三調(diào)節(jié)閥12的進(jìn)口一端和第四調(diào)節(jié)閥13的進(jìn)口一端均與高溫冷水進(jìn)水管道相連通。
[0027]除濕溶液和汲取溶液可以選有機(jī)物水溶液如乙二醇溶液或無機(jī)物水溶液如氯化鈣溶液，溴化鋰溶液，氯化鋰溶液，且宜采用同一種溶液；汲取溶液的平均滲透壓高于除濕溶液的平均滲透壓lOMpa。正滲透裝置58內(nèi)設(shè)置有正滲透膜，通過平均滲透壓的不同，再通過正滲透膜就可以使得除濕溶液和汲取溶液內(nèi)的水分實現(xiàn)壓力阻尼滲透。
[0028]本發(fā)明的系統(tǒng)具體運行步驟如下:
[0029]1、新風(fēng)從除濕器I的新風(fēng)進(jìn)口 101進(jìn)入除濕器1，在除濕器I中與除濕溶液(常溫)直接接觸后，新風(fēng)被除濕(此處去除水汽后的新風(fēng)標(biāo)記為新風(fēng)I )，溫度略升高，同時除濕溶液吸收水分后變?yōu)橄〕凉袢芤海芤核盏乃羝睦淠凉摕嵊赏獠砍乩鋮s水帶走。
[0030]2、被除濕后的新風(fēng)I從除濕器I的新風(fēng)出口 102流出后進(jìn)入新風(fēng)換熱器11的新風(fēng)通道，吸收冷卻管道內(nèi)高溫冷水提供的冷量后，溫度降低，然后被送至外部送風(fēng)系統(tǒng)，完成新風(fēng)的溫、濕度獨立處理過程。
[0031]3、稀除濕溶液從除濕器I底部的稀除濕溶液出口流出，并經(jīng)過除濕溶液循環(huán)泵2后分為兩路:
[0032]3.1、第一路(此處的稀除濕溶液標(biāo)記為稀除濕溶液I )直接通過第一調(diào)節(jié)閥3被芳通；
[0033]3.2、第二路(此處的稀除濕溶液標(biāo)記為稀除濕溶液II )通過稀除濕溶液進(jìn)口 51進(jìn)入除濕溶液再生器5，在其中稀除濕溶液II通過除濕溶液增壓泵56后，壓強(qiáng)變大(壓強(qiáng)變大以克服通過正滲透裝置58時的流動阻力)，再通過過濾器57過濾后達(dá)到正滲透裝置要求的進(jìn)口水質(zhì)，然后通過正滲透裝置58的稀除濕溶液進(jìn)口進(jìn)入正滲透裝置58 ；
[0034]在溶液滲透壓的作用下，稀除濕溶液II中的水分通過正滲透膜進(jìn)入另一側(cè)的汲取溶液，稀除濕溶液II濃度變大(成為濃除濕溶液)，再從正滲透裝置58的濃除濕度溶液出口經(jīng)除濕溶液再生器5的濃除濕溶液出口 52流出，經(jīng)過第二調(diào)節(jié)閥4降至常壓后再與從第一調(diào)節(jié)閥3流出的稀除濕溶液I混合，使得混合后的溶液濃度比除濕器I的稀除濕溶液出口流出的稀除濕溶液(即步驟3在未分出稀除濕溶液I和稀除濕溶液II之前的稀除濕溶液)濃度更大。
[0035]3.3混合后的除濕溶液(即步驟3.2最后通過稀除濕溶液I和濃除濕溶液混合后得到的除濕溶液)從除濕器I的濃除濕溶液進(jìn)口流入除濕器1，與新風(fēng)進(jìn)行熱質(zhì)交換。
[0036]4、濃汲取溶液從正滲透裝置58的汲取溶液進(jìn)口進(jìn)入后，在溶液滲透壓的作用下，吸收稀除濕溶液II中的水分(步驟3.2)，濃汲取溶液濃度變小，成為稀汲取溶液，再從正滲透裝置58的稀汲取溶液出口流出，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥510降壓到發(fā)生器壓力，再經(jīng)過汲取溶液換熱器511的低溫液體管道，吸收從高溫液體管道中濃汲取溶液釋放的熱量后，溫度升高，再流入發(fā)生器513，在發(fā)生器513內(nèi)吸收高溫高壓制冷劑氣體釋放的冷凝熱后，溶液沸騰并產(chǎn)生水蒸汽，同時稀汲取溶液的濃度變大，成為濃汲取溶液；產(chǎn)生的水蒸汽和濃汲取溶液分別從發(fā)生器513的蒸汽出口和汲取溶液出口流出。
[0037]5、從發(fā)生器513的蒸汽出口流出的水蒸汽從除濕溶液再生器5的蒸汽出口 55流出，進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器6的冷凝管道，水蒸汽將熱量傳遞給通過蒸發(fā)管道的低溫低壓液態(tài)制冷劑后被部分冷凝而成為汽液混合物。
[0038]6、水蒸汽的汽液混合物流入冷凝器7的冷凝管道，將冷凝潛熱傳遞給通過冷卻管道的高溫冷水后被完全冷凝為冷凝水(水蒸汽的熱量傳遞到高溫冷水)，最后通過冷凝水泵8加壓到常壓后排出。
[0039]7、從發(fā)生器513的濃汲取溶液出口流出的濃汲取溶液進(jìn)入汲取溶液換熱器511的高溫液體管道，向低溫液體管道中的稀汲取溶液放熱后(步驟4)，溫度降低，再被汲取溶液循環(huán)泵512加壓后進(jìn)入冷卻器519的冷卻管道，被外部常溫冷卻水冷卻到常溫后，再從正滲透裝置58的濃汲取溶液進(jìn)口進(jìn)入正滲透裝置58 (循環(huán)到步驟4)。
[0040]8、高溫高壓制冷劑氣體從熱泵壓縮機(jī)9的出氣口流出后通過除濕溶液再生器5的熱源進(jìn)口 53進(jìn)入，在其中將熱量傳遞給發(fā)生器513內(nèi)的汲取溶液后(步驟4)，變?yōu)楦邷馗邏旱闹评鋭┮后w，最后從除濕溶液再生器5的熱源出口 54流出。
[0041]9、高溫高壓制冷劑液體通過節(jié)流閥10后變成低溫低壓制冷劑液體(步驟5)，然后流入蒸發(fā)冷凝器6的蒸發(fā)管道，并吸收蒸發(fā)冷凝器6的冷凝管道內(nèi)水蒸汽的冷凝潛熱后變?yōu)榈蜏氐蛪褐评鋭怏w。
[0042]10、低溫低壓制冷劑氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入熱泵壓縮機(jī)9，被壓縮為高溫高壓制冷劑氣體，并重新開始循環(huán)(步驟8到步驟10的循環(huán))。
[0043]11、來自外部系統(tǒng)的高溫冷水供水分為兩路(通過高溫冷水進(jìn)水管路進(jìn)水):
[0044]11.1、第一路通過第三調(diào)節(jié)閥12流入冷凝器7的冷卻管道，吸收水蒸汽汽液混合物(步驟5產(chǎn)生)的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回水管路；
[0045]11.2、第二路通過第四調(diào)節(jié)閥13流入新風(fēng)換熱器11的冷卻管道，吸收新風(fēng)通道內(nèi)新風(fēng)所傳遞的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回流管路。
[0046]實施實例I的計算參數(shù)見表I (針對除濕器從空氣中吸收的Ikg水蒸汽)，設(shè)計條件為:新風(fēng)進(jìn)口溫度35°C，相對濕度70%，除濕后新風(fēng)含濕量為12.3g/kg，終溫28°C。高溫冷水供/回水溫度18/23°C。熱泵制熱COP為4.5，高溫制冷機(jī)制冷COP為5。除濕溶液和汲取溶液都采用溴化鋰溶液，除濕溶液的循環(huán)倍率為120，旁通管路循環(huán)倍率為96，進(jìn)入正滲透裝置的稀除濕溶液的循環(huán)倍率為24，流出正滲透裝置的濃除濕溶液的循環(huán)倍率為23，流進(jìn)/流出正滲透裝置的除濕溶液的濃度為56% /58.4%。稀汲取溶液的循環(huán)倍率為24.6，濃汲取溶液的循環(huán)倍率為23.6，流進(jìn)/流出正滲透裝置的汲取溶液的濃度為59%/56.6%,正滲透過程的平均滲透壓差為9.86Mpa，發(fā)生器壓力為3750pa，發(fā)生器壓力下露點溫度28°C，發(fā)生器最高/最低溶液溫度為69.10C/64.1°C。所需熱源溫度為72.1°C，總耗熱量為2759.8kJ/kg。熱泵蒸發(fā)溫度25°C，蒸發(fā)冷凝器換熱量2146.5kJ/kg，冷凝器換熱量359kJ/kg，新風(fēng)換熱器換熱量為704.7kJ/kg，熱泵耗功613.3kJ/kg，高溫制冷機(jī)耗功212.7kJ/kg，總泵功耗47.3kJ/kg，系統(tǒng)除濕COP (定義為新風(fēng)等溫除濕焓差與熱泵功耗及高溫制冷機(jī)冷凝器吸熱功耗之和的比值)為3.74，降溫COP(定義為等濕顯熱焓差與高溫制冷劑新風(fēng)換熱器吸熱量功耗的比值)為3.88，系統(tǒng)總COP (定義為新風(fēng)初、終態(tài)焓差與系統(tǒng)總功耗的比值)為3.78。與熱驅(qū)動的正滲透溶液除濕系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)利用了熱泵靈活匹配熱源，適應(yīng)性更好，再利用高溫冷水進(jìn)行除濕和降溫，實現(xiàn)了新風(fēng)的溫濕度獨立處理。與一般熱泵驅(qū)動的溶液除濕系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)避免了將熱泵蒸發(fā)器置于除濕器中而產(chǎn)生的冷、熱量不匹配的問題，有效實現(xiàn)了熱泵冷、熱量的有效利用，大大高于通常1.0左右的系統(tǒng)C0P。
[0047]由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了新風(fēng)處理中的溫濕度耦合和冷、熱量不匹配問題，具有更高的C0P，有效實現(xiàn)了本發(fā)明的初衷。
[0048]以上實施實例中，可綜合考慮具體的使用條件與要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能等因素合理確定系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)，以兼顧系統(tǒng)的適用性和經(jīng)濟(jì)性。
[0049]表I實施實例I的熱力計算結(jié)果(針對Ikg除濕水分)
[0050]
項目實施實例IWW
環(huán)境溫度 35?
環(huán)境含濕量 25.2g/kg干空氣新風(fēng)終態(tài)溫度 280C
新風(fēng)終態(tài)含濕量 12.3g/kg干空氣高溫冷水供/回水溫度 18/230C
高溫制冷機(jī)制冷COP 5---_
熱泵制熱COP 4.5----
[0051]正滲透操作溫度400C
除濕/汲取溶液溴化鉀溶液一一汲取溶液換熱器效率70%
除濕溶液循環(huán)i#率120
旁通管路循環(huán)倍率96——
稀汲取溶液循環(huán)倍率24.6一一正滲裝置除濕溶液側(cè)濃度56/58.43%
正滲裝置汲取溶液側(cè)濃度56.6/59%
平均滲透壓差9 86Mpa
發(fā)生器壓力3750pa
發(fā)生器樂力露點溫度28V
發(fā)生器最高/最低溶液溫度 69.1/64, I0C
熱源溫度72.1O
熱泵蒸發(fā)溫度25eC
總耗熱量2759.8kj/kg
蒸發(fā)冷凝器換熱量2146.5kj/kg
冷凝器換熱量359kj/kg
新風(fēng)換熱器換熱量704.7kj/kg
熱泵功耗613.3kj/kg
高溫制冷機(jī)功耗212.7kj/kg
總泵功耗47.3kj/kg
系統(tǒng)除濕COP3.74——
系統(tǒng)降溫COP3.88——
系統(tǒng)總COP3.78——
[0052]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:包括了新風(fēng)除濕和新風(fēng)降溫兩大部分； 所述新風(fēng)除濕部分包括內(nèi)置有常溫除濕溶液的除濕器(I)，所述新風(fēng)降溫部分包括新風(fēng)換熱器(11); 所述除濕器(I)的兩側(cè)分別設(shè)置有新風(fēng)進(jìn)口(101)和新風(fēng)出口(102)； 所述新風(fēng)換熱器(11)內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)通道和冷卻管道； 所述新風(fēng)出口(102)與新風(fēng)通道的一端相互連接，所述新風(fēng)通道的另外一端為外部送風(fēng)系統(tǒng)接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述除濕器(I)還連接有除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)；所述新風(fēng)換熱器(11)的冷卻管道還連接有新風(fēng)冷卻系統(tǒng)； 所述除濕溶液循環(huán)系統(tǒng)包括除濕溶液循環(huán)泵(2)、第一調(diào)節(jié)閥(3)、第二調(diào)節(jié)閥(4)、除濕溶液再生器(5)、蒸發(fā)冷凝器￠)、冷凝器(7)、凝結(jié)水泵(8)、熱泵壓縮機(jī)(9)、節(jié)流閥(10);所述新風(fēng)冷卻系統(tǒng)為由高溫冷水進(jìn)水管道和高溫冷水回水管路構(gòu)成高溫冷水循環(huán)的高溫冷水循環(huán)系統(tǒng)； 所述除濕器(I)的稀除濕溶液出口連接除濕溶液循環(huán)泵(2)后分為兩路:一路通過第一調(diào)節(jié)閥(3)后與除濕器(I)的濃溶液進(jìn)口形成循環(huán)回路； 另外一路與除濕溶液再生器(5)的稀除濕溶液進(jìn)口(51)相連通； 除濕溶液再生器(5)的濃除濕溶液出口(52)通過第二調(diào)節(jié)閥(4)與第一調(diào)節(jié)閥(3)的出口相連； 除濕溶液再生器(5)的蒸汽出口(55)、蒸發(fā)冷凝器(6)的冷凝管道、冷凝器(7)的冷凝管道以及冷凝水泵(8)的進(jìn)口依次相連接； 除濕溶液再生器(5)的熱源出口(54)、節(jié)流閥(10)、蒸發(fā)冷凝器(6)的蒸發(fā)管道、熱泵壓縮機(jī)(9)以及除濕溶液再生器(5)的熱源進(jìn)口(53)依次相互連接； 新風(fēng)換熱器(11)的冷卻管道出口一端與冷凝器(7)的冷卻管道出口一端均與高溫冷水回水管路； 冷凝器(7)的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第三調(diào)節(jié)閥(12)，新風(fēng)換熱器(11)的冷卻管道進(jìn)口一端設(shè)置有第四調(diào)節(jié)閥(13)； 第三調(diào)節(jié)閥(12)的進(jìn)口一端和第四調(diào)節(jié)閥(13)的進(jìn)口一端均與高溫冷水進(jìn)水管道相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述除濕溶液再生器(5)包括除濕溶液增壓泵(56)、過濾器(57)、正滲透裝置(58)、冷卻器(59)、調(diào)節(jié)閥(510)、汲取溶液換熱器(511)、汲取溶液循環(huán)泵(512)和發(fā)生器(513)； 所述除濕溶液再生器(5)的稀除濕溶液進(jìn)口(51)、除濕溶液增壓泵(56)、過濾器(57)和正滲透裝置(58)的稀除濕溶液進(jìn)口依次相連接； 正滲透裝置(58)的濃除濕溶液出口連接除濕溶液再生器(5)的濃除濕溶液出口(52)； 正滲透裝置(58)的稀汲取溶液出口調(diào)節(jié)閥(510)以及汲取溶液換熱器(511)的低溫液體管道依次相互連通，汲取溶液換熱器(511)的低溫液體管道另外一端與發(fā)生器(513)的稀汲取溶液進(jìn)口相連接； 發(fā)生器(513)的濃汲取溶液出口、汲取溶液換熱器(511)的高溫液體管道、汲取溶液循環(huán)泵(512)、冷卻器(59)以及正滲透裝置(58)的濃汲取溶液進(jìn)口依次相互連通； 發(fā)生器(513)的蒸汽出口與除濕溶液再生器(5)的蒸汽出口(55)相連接； 發(fā)生器(513)的熱源進(jìn)口和熱源出口分別與除濕溶液再生器(5)的熱源進(jìn)口(53)和熱源出口(54)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述除濕器(I)內(nèi)的除濕溶液和發(fā)生器(513)內(nèi)的汲取溶液均為有機(jī)物水溶液或無機(jī)物水溶液； 所述除濕溶液和汲取溶液為同一種溶液； 所述汲取溶液的平均滲透壓高于除濕溶液的平均滲透壓lOMpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述有機(jī)物水溶液為乙二醇溶液； 所述無機(jī)物水溶液為氯化鈣溶液、溴化鋰溶液或者氯化鋰溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其特征是:所述正滲透裝置(58)內(nèi)設(shè)置有正滲透膜； 所述正滲透裝置(58)的稀除濕溶液進(jìn)口和正滲透裝置(58)的濃除濕溶液出口之間的空腔與正滲透裝置(58)的稀汲取溶液出口和正滲透裝置(58)的濃汲取溶液進(jìn)口之間的空腔通過半透膜相互隔離。
7.熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法，其特征是:新風(fēng)通過除濕器(I)內(nèi)的常溫除濕溶液除濕，再通過新風(fēng)換熱器(11)換熱，形成新風(fēng)溫、濕度獨立處理過程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法，其特征是:所述除濕器(I)內(nèi)的除濕溶液在對新風(fēng)進(jìn)行除濕的過程中，除濕溶液的循環(huán)利用通過如下的步驟完成: 一、吸收新風(fēng)的水分后，除濕溶液濃度變低，變成稀除濕溶液從除濕器I底部的稀除濕溶液出口流出，并經(jīng)過除濕溶液循環(huán)泵(2)后分為兩路: 第一路直接通過第一調(diào)節(jié)閥(3)被旁通； 第二路通過稀除濕溶液進(jìn)口(51)進(jìn)入除濕溶液再生器(5)，通過除濕溶液增壓泵(56)增壓，再通過過濾器(57)過濾，然后通過正滲透裝置(58)的正滲透膜將水分滲透給汲取溶液，恢復(fù)除濕溶液濃度；該恢復(fù)濃度的除濕溶液經(jīng)過第二調(diào)節(jié)閥(4)降至常壓，再與第一路被旁通的除濕溶液混合后回到除濕器(I)內(nèi)； 二、汲取溶液在溶液滲透壓的作用下，吸收進(jìn)入正滲透裝置(58)內(nèi)除濕溶液的水分后，濃度降低，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥(510)降壓到發(fā)生器壓力，再經(jīng)過汲取溶液換熱器(511)的低溫液體管道吸收高溫液體管道中汲取溶液釋放的熱量，最后流入發(fā)生器(513)； 發(fā)生器(513)內(nèi)吸收高溫高壓制冷劑氣體釋放的冷凝熱，并將水分蒸發(fā)，汲取溶液濃度恢復(fù)，之后通過汲取溶液換熱器(511)的高溫液體管道向低溫液體管道放熱，再由汲取溶液循環(huán)泵(512)加壓，再經(jīng)冷卻器(519)冷卻到常溫后就可以重新進(jìn)入正滲透裝置(58)； 三、汲取溶液沸騰被蒸發(fā)的水蒸汽將熱量傳遞給低溫低壓液態(tài)制冷劑，并形成汽液混合物，再通過冷凝器(7)完全冷凝為冷凝水，并由冷凝水泵(8)加壓到常壓后排出； 四、熱泵壓縮機(jī)(9)將高溫高壓制冷劑氣體輸出，將熱量傳遞給發(fā)生器(513)內(nèi)的汲取溶液后，變成高溫高壓的制冷劑液體，該高溫高壓的制冷劑液體再經(jīng)過節(jié)流閥(10)后變成低溫低壓制冷劑液體，再吸收蒸發(fā)冷凝器￠)的冷凝管道內(nèi)水蒸汽的冷凝潛熱后變?yōu)榈蜏氐蛪褐评鋭怏w，該低溫低壓制冷劑氣體再通過熱泵壓縮機(jī)(9)，被壓縮為高溫高壓制冷劑氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱泵驅(qū)動的膜式新風(fēng)溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)的使用方法，其特征是:所述高溫冷水進(jìn)水管路進(jìn)水輸入的高溫冷水供水分為兩路: 第一路通過第三調(diào)節(jié)閥(12)流入冷凝器(7)的冷卻管道，吸收水蒸汽汽液混合物的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回水管路； 第二路通過第四調(diào)節(jié)閥(13)流入新風(fēng)換熱器(11)的冷卻管道，吸收新風(fēng)通道內(nèi)新風(fēng)所傳遞的熱量后，溫度升高，然后回流至高溫冷水回流管路。
【文檔編號】F24F13/30GK104141992SQ201410326312
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】王厲, 駱菁菁 申請人:浙江理工大學(xué)