CN1558152A

CN1558152A - 基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法

Info

Publication number: CN1558152A
Application number: CNA2004100159565A
Authority: CN
Inventors: 袁一军; ・阿尔伯斯; 沃尔特·阿尔伯斯; 曾庆益; 李双全; 丁胜华
Original assignee: SHAOXING JILIER SCIENCES AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHAOXING JILIER SCIENCES AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2004-12-29

Abstract

本发明公开了一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法。它利用溶液除湿处理空气的潜热负荷即湿负荷，利用任何制冷循环处理显热负荷，溶液除湿所需的冷却源由制冷循环提供，溶液浓缩再生所需热量亦由制冷循环提供。对空气进行冷却及除湿处理时，需处理的空气可以通过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器间隔排列的空气处理系统，实现冷却和除湿；对空气进行加热加湿处理时，只需将上述溶液除湿器转换为溶液再生器，蒸发器转换为冷凝器即可。本发明使压缩机电耗降低，冷媒不需要冷却到被处理空气露点以下，提高了系统制冷循环的蒸发温度，制冷循环的COP大大提高，除湿成本降低，体积小，可独立精确的控制空气的温度和湿度。

Description

基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法

技术领域

本发明涉及一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法。

背景技术

在常规压缩式制冷系统中，除湿是通过将冷却盘管的温度降低至低于空气露点温度实现的。但在高湿条件下，这种除湿方法效率不高，所产生的室内热湿环境也使人感觉不适。人们通常的作法是调低冷却盘管的设定温度，这又增加了制冷功耗。

溶液除湿的原理是：某些盐类(如氯化钙、氯化锂)的水溶液中由于混有盐类分子，使水分子的浓度降低，使盐水表面饱和空气层的水蒸汽分子压力将低于同温度下水表面饱和空气层的水蒸汽分子压力。所以，当空气中的水蒸汽分子压力大于盐水表面的水蒸汽分子压力时，空气中的水蒸气分子将向盐水转移，即被盐水吸收。在温度一定时，盐水溶液浓度越大，其表面上水蒸气分子压力就越低，吸湿能力就越强，甚至当盐水温度高于空气的露点温度时，也会吸收空气中的水分，盐水溶液吸收空气中的水分子后，其浓度将逐渐降低，吸湿能力将相应减弱。再通过对盐水溶液的蒸发再生使其中水分减少，来恢复盐水溶液的吸湿能力。

发明内容

本发明公开了一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法。

它利用溶液除湿系统处理空气的潜热负荷即湿负荷，利用任何制冷循环处理显热负荷：对空气进行冷却及除湿处理时，空气的除湿或大部分除湿由溶液除湿实现，空气的降温或大部分降温由制冷循环实现，溶液除湿所需的冷却源由制冷循环提供，溶液浓缩再生所需热量亦由制冷循环提供；对空气进行加热加湿处理时，空气的加湿或大部分加湿，由溶液除湿转换为溶液再生来实现，空气的升温或大部分升温，由制冷循环实现，溶液再生所需热量由制冷循环提供，溶液再生转换为溶液除湿，其所需冷量由制冷循环提供。

本发明由于与溶液除湿系统热交换的冷媒不需要冷却到被处理空气露点以下，就能实现空气的除湿过程，降低了空气的热湿负荷，并且提高了系统制冷循环的蒸发温度，制冷循环的COP大大提高；处理显热的制冷循环，其蒸发温度高，冷凝温度可使用蒸发式冷凝器降低冷凝温度，制冷循环的COP得到提高。

本发明将对空气的湿度和温度分别独立处理，除湿成本降低，可独立精确的控制空气的温度和湿度。与纯粹的溶液除湿系统相比，系统更加简单，成本低，体积小，溶液使用量少，输送溶液的电耗少。

附图说明

图1是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气冷却除湿原理示意图；

图2是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气冷却除湿方法示意图；

图3是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气加湿升温原理示意图；

图4是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气加湿升温方法示意图；

图5是溶液除湿冷却与压缩式制冷循环复合的空气处理方法原理示意图；

图6是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气多级冷却除湿方法示意图；

图7是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气多级加湿升温方法示意图；

图8是多级溶液除湿和再生方法的溶液循环示意图；

图9是溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法示例。

具体实施方式

本发明利用溶液除湿处理空气的潜热负荷即湿负荷，利用任何制冷循环处理显热负荷，溶液除湿所需的冷却源由制冷循环提供，溶液浓缩再生所需热量亦由制冷循环提供。对空气进行冷却及除湿处理时，需处理的空气可以通过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器间隔排列的空气处理系统，实现冷却和除湿；对空气进行加热加湿处理时，只需将上述溶液除湿器转换为溶液再生器，蒸发器转换为冷凝器即可。

如图1所示，当空气与溶液除湿系统中的浓溶液接触时，由于溶液表面的水蒸气分压力低于空气中的水蒸气分压力，因此空气中的水蒸气被浓溶液吸收，浓溶液变稀后，其再生浓缩所需要的热量Q2由制冷循环提供，而空气的降温所放出的热量Q1由制冷循环带走。

如图2所示，空气的冷却和除湿是经过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器，如左上图空气是先经过一个溶液除湿器除湿，状态由a1变化到a2，再经过一个制冷循环的蒸发器降低温度，状态由a2变化到a3；左下图空气是先经过一个制冷循环的蒸发器降低温度，状态由a1变化到a4，再经过一个溶液除湿器除湿，状态由a4变化到a5，从右边的焓湿图中我们可以看到空气温湿度的变化。

如图3所示，当空气与溶液除湿系统中的稀溶液接触时，由于溶液表面的水蒸气分压力高于空气中的水蒸气分压力，因此空气中吸收稀溶液中的水分，稀溶液变浓后，其除湿的冷量Q4由制冷循环提供，而空气的升温所吸收的热量Q3由制冷循环提供。

如图4所示，空气的加热和加湿是经过由至少一个溶液再生器和至少一个制冷循环的冷凝器，如左上图空气是先经过一个溶液再生器加湿，状态由a6变化到a7，再经过一个制冷循环的冷凝器升高温度，状态由a7变化到a8；左下图空气是先经过一个制冷循环的冷凝器升高温度，状态由a6变化到a9，再经过一个溶液再生器加湿，状态由a6变化到a0，从右边的焓湿图中我们可以看到空气温湿度的变化。

如图5所示，每一个溶液除湿系统(包括除湿器和再生器)分别与一个独立的制冷循环相匹配，其除湿器与一个制冷循环中的蒸发器相连，其所需冷量Q5由该蒸发器提供；其再生器与一个制冷循环中的冷凝器相连，其所需热量Q6由该冷凝器提供。

如图6所示，空气的冷却和除湿是经过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器，如左上图空气是先经过一个溶液除湿器除湿，状态由b1变化到b2，然后经过一个制冷循环的蒸发器降低温度，状态由b2变化到b3，再经过一个溶液除湿器除湿，状态由b3变化到b4；左下图空气是先经过一个制冷循环的蒸发器降低温度，状态由b1变化到b5，然后经过一个溶液除湿器除湿，状态由b5变化到b6，再经过一个制冷循环的蒸发器降低温度，状态由b6变化到b7，从右边的焓湿图中我们可以看到空气温湿度的变化。

如图7所示，空气的加热和加湿是经过由至少一个溶液再生器和至少一个制冷循环的冷凝器，如左上图空气是先经过一个溶液再生器加湿，状态由c1变化到c2，然后经过一个制冷循环的冷凝器升高温度，状态由c2变化到c3，再经过一个溶液再生器加湿，状态由c3变化到c4；左下图空气是先经过一个制冷循环的冷凝器升高温度，状态由c1变化到c5，然后经过一个溶液再生器加湿，状态由c5变化到c6，再经过一个制冷循环的冷凝器升高温度，状态由c6变化到c7，从右边的焓湿图中我们可以看到空气温湿度的变化。

如图8所示，多个溶液除湿器之间，多个溶液再生器之间以及除湿器和再生器之间有溶液的联系，溶液依次流经溶液除湿器1、溶液除湿器2、溶液再生器1、溶液再生器2，再将溶液再生器2中的浓溶液送回溶液除湿器1。

如图9所示，1a和1b为压缩机，2a和2b为四通换向阀，3b为冷凝器，4a和4b为节流阀，5b为蒸发器，6a和6b为气液分离器，7a和7b为盘管，8为辅助冷凝器，9为电磁阀，10为节流阀，12a、12b、12c和12d为溶液泵，14a、14b和14c为溶液槽，15a、15b和15c为溶液喷淋管，16，17，18为填料块。溶液除湿冷却与压缩式热泵复合系统具有压缩式制冷系统、空气输送系统、溶液除湿系统，压缩式制冷系统具有两路循环，其中一路循环依次连接有压缩机1a、四通换向阀2a、盘管7a、节流阀4a、盘管7b、气液分离器6a；二路循环依次连接有压缩机1b、四通换向阀2b、冷凝器3b、节流阀4b、蒸发器5b、气液分离器6b；所述的溶液除湿系统具有溶液槽14b、溶液泵12c、溶液喷淋管15b和填料块17依次相连和溶液槽14c、溶液泵12d、溶液喷淋管15c和填料块18依次相连；所述的空气输送系统是提供两股逆流的空气，一股空气依次通过盘管7b、填料块18，另一股空气依次通过填料块17、盘管7a；所述溶液除湿系统中的溶液槽14b和溶液槽14c分别与压缩式制冷系统中的冷凝器3b和蒸发器5b通过溶液管相连接。

气流分别在上下两个通道流动，假定上层为回风通道，下层为新风通道，中间是由填料、溶液泵、溶液槽以及溶液喷淋管等组成的全热交换器，冷凝器和蒸发器均采用板式换热器，并与填料块上的喷淋管相接。每个填料块下面均设有溶液槽，溶液通过溶液泵引入填料块上面的喷淋管，再喷淋到填料中与气体进行全热交换。

在系统进行制冷工作时，盘管7a作为冷凝器，7b作为蒸发器，新风先在全热回收器中与回风进行全热交换后被除湿降温，然后先通过盘管7b降温，再通过填料块18，与其中被蒸发器5b吸热降温的除湿液进行湿热交换，被除湿后送入室内；而回风则先在全热回收器中与新风进行全热交换后被加湿升温，然后先通过填料块17，与其中吸收冷凝器3b放出热量的除湿液进行湿热交换，加湿后又通过盘管7a，升温后排出室外。冬季时将四通换向阀2a和2b换向，系统进行制热工作。

由于在制冷循环中，冷凝器放出的热量多于蒸发器吸收的热量，会使得除湿液的浓度不断升高，因此可以通过盘管7b处的一些冷凝水来加入除湿液来调节溶液的浓度，或者通过增加一个辅助冷凝器8来排出多余的热量。

Claims

1.一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于：它利用溶液除湿系统处理空气的潜热负荷即湿负荷，利用任何制冷循环处理显热负荷：对空气进行冷却及除湿处理时，空气的除湿或大部分除湿由溶液除湿实现，空气的降温或大部分降温由制冷循环实现，溶液除湿所需的冷却源由制冷循环提供，溶液浓缩再生所需热量亦由制冷循环提供；对空气进行加热加湿处理时，空气的加湿或大部分加湿，由溶液除湿转换为溶液再生来实现，空气的升温或大部分升温，由制冷循环实现，溶液再生所需热量由制冷循环提供，溶液再生转换为溶液除湿，其所需冷量由制冷循环提供。

2.根据权利要求1所述的一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于，所说的对空气进行冷却及除湿处理时：空气经过由至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器组成的空气处理系统。

3.根据权利要求1所述的一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于，所说的对空气进行加热和加湿处理时：空气经过由至少一个溶液再生器和至少一个制冷循环的冷凝器组成的空气处理系统。

4.根据权利要求1所述的基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于：所说的每一个溶液除湿系统包括除湿器和再生器分别与一个独立的制冷循环相匹配，除湿器与制冷循环的蒸发器相连，再生器与制冷循环的冷凝器相连。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于：所说的空气处理系统具有至少一个溶液除湿器和至少一个制冷循环的蒸发器，存在着温度梯度，即空气依次从高温流经低温；所说的空气处理系统具有至少一个溶液再生器和至少一个制冷循环的冷凝组成的空气处理系统，存在着温度梯度，即空气依次从低温流经高温。

6.根据权利要求1所述的一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于：所说的制冷循环是压缩式制冷循环。

7.根据权利要求2所述的一种基于溶液除湿冷却与制冷循环复合的空气处理方法，其特征在于：所说的除湿器和再生器为多个，多个溶液除湿器之间、多个溶液再生器之间以及除湿器和再生器之间有溶液的联系。