热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410326312.1

申请日:

2014.07.09

公开号:

CN104141992A

公开日:

2014.11.12

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F24F 5/00申请公布日:20141112|||实质审查的生效IPC(主分类):F24F 5/00申请日:20140709|||公开

IPC分类号:

F24F5/00; F24F13/30

主分类号:

F24F5/00

申请人:

浙江理工大学

发明人:

王厉; 骆菁菁

地址:

310018 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街5号

优先权:

专利代理机构:

杭州中成专利事务所有限公司 33212

代理人:

金祺

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内容摘要

本发明公开了一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统:包括了新风除湿和新风降温两大部分;所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器(1),所述新风降温部分包括新风换热器(11);所述除湿器(1)的两侧分别设置有新风进口(101)和新风出口(102);所述新风换热器(11)内设置有新风通道和冷却管道;所述新风出口(102)与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。

权利要求书

1.  热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:包括了新风除湿和新风降温两大部分;
所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器(1),所述新风降温部分包括新风换热器(11);
所述除湿器(1)的两侧分别设置有新风进口(101)和新风出口(102);
所述新风换热器(11)内设置有新风通道和冷却管道;
所述新风出口(102)与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。

2.
  根据权利要求1所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:所述除湿器(1)还连接有除湿溶液循环系统;所述新风换热器(11)的冷却管道还连接有新风冷却系统;
所述除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵(2)、第一调节阀(3)、第二调节阀(4)、除湿溶液再生器(5)、蒸发冷凝器(6)、冷凝器(7)、凝结水泵(8)、热泵压缩机(9)、节流阀(10);所述新风冷却系统为由高温冷水进水管道和高温冷水回水管路构成高温冷水循环的高温冷水循环系统;
所述除湿器(1)的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵(2)后分为两路:一路通过第一调节阀(3)后与除湿器(1)的浓溶液进口形成循环回路;
另外一路与除湿溶液再生器(5)的稀除湿溶液进口(51)相连通;
除湿溶液再生器(5)的浓除湿溶液出口(52)通过第二调节阀(4)与第一调节阀(3)的出口相连;
除湿溶液再生器(5)的蒸汽出口(55)、蒸发冷凝器(6)的冷凝管道、冷凝器(7)的冷凝管道以及冷凝水泵(8)的进口依次相连接;
除湿溶液再生器(5)的热源出口(54)、节流阀(10)、蒸发冷凝器(6)的蒸发管道、热泵压缩机(9)以及除湿溶液再生器(5)的热源进口(53)依次相互连接;
新风换热器(11)的冷却管道出口一端与冷凝器(7)的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;
冷凝器(7)的冷却管道进口一端设置有第三调节阀(12),新风换热器(11)的冷却管道进口一端设置有第四调节阀(13);
第三调节阀(12)的进口一端和第四调节阀(13)的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。

3.
  根据权利要求2所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:所述除湿溶液再生器(5)包括除湿溶液增压泵(56)、过滤器(57)、正渗透装置(58)、冷却器(59)、调节阀(510)、汲取溶液换热器(511)、汲取溶液循环泵(512)和发生器(513);
所述除湿溶液再生器(5)的稀除湿溶液进口(51)、除湿溶液增压泵(56)、过滤器(57)和正渗透装置(58)的稀除湿溶液进口依次相连接;
正渗透装置(58)的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器(5)的浓除湿溶液出口(52);
正渗透装置(58)的稀汲取溶液出口调节阀(510)以及汲取溶液换热器(511)的低温液体管道依次相互连通,汲取溶液换热器(511)的低温液体管道另外一端与发生器(513)的稀汲取溶液进口相连接;
发生器(513)的浓汲取溶液出口、汲取溶液换热器(511)的高温液体管道、汲取溶液循环泵(512)、冷却器(59)以及正渗透装置(58)的浓汲取溶液进口依次相互连通;
发生器(513)的蒸汽出口与除湿溶液再生器(5)的蒸汽出口(55)相连接;
发生器(513)的热源进口和热源出口分别与除湿溶液再生器(5)的热源进口(53)和热源出口(54)相连接。

4.
  根据权利要求3所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:所述除湿器(1)内的除湿溶液和发生器(513)内的汲取溶液均为有机物水溶液或无机物水溶液;
所述除湿溶液和汲取溶液为同一种溶液;
所述汲取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10Mpa。

5.
  根据权利要求4所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:所述有机物水溶液为乙二醇溶液;
所述无机物水溶液为氯化钙溶液、溴化锂溶液或者氯化锂溶液。

6.
  根据权利要求5所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是:所述正渗透装置(58)内设置有正渗透膜;
所述正渗透装置(58)的稀除湿溶液进口和正渗透装置(58)的浓除湿溶液出口之间的空腔与正渗透装置(58)的稀汲取溶液出口和正渗透装置(58)的浓汲取溶液进口之间的空腔通过半透膜相互隔离。

7.
  热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征是:新风通过除湿器(1)内的常温除湿溶液除湿,再通过新风换热器(11)换热,形成新风温、湿度独立处理过程。

8.
  根据权利要求7所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征 是:所述除湿器(1)内的除湿溶液在对新风进行除湿的过程中,除湿溶液的循环利用通过如下的步骤完成:
一、吸收新风的水分后,除湿溶液浓度变低,变成稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵(2)后分为两路:
第一路直接通过第一调节阀(3)被旁通;
第二路通过稀除湿溶液进口(51)进入除湿溶液再生器(5),通过除湿溶液增压泵(56)增压,再通过过滤器(57)过滤,然后通过正渗透装置(58)的正渗透膜将水分渗透给汲取溶液,恢复除湿溶液浓度;该恢复浓度的除湿溶液经过第二调节阀(4)降至常压,再与第一路被旁通的除湿溶液混合后回到除湿器(1)内;
二、汲取溶液在溶液渗透压的作用下,吸收进入正渗透装置(58)内除湿溶液的水分后,浓度降低,经过调节阀(510)降压到发生器压力,再经过汲取溶液换热器(511)的低温液体管道吸收高温液体管道中汲取溶液释放的热量,最后流入发生器(513);
发生器(513)内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热,并将水分蒸发,汲取溶液浓度恢复,之后通过汲取溶液换热器(511)的高温液体管道向低温液体管道放热,再由汲取溶液循环泵(512)加压,再经冷却器(519)冷却到常温后就可以重新进入正渗透装置(58);
三、汲取溶液沸腾被蒸发的水蒸汽将热量传递给低温低压液态制冷剂,并形成汽液混合物,再通过冷凝器(7)完全冷凝为冷凝水,并由冷凝水泵(8)加压到常压后排出;
四、热泵压缩机(9)将高温高压制冷剂气体输出,将热量传递给发生器(513)内的汲取溶液后,变成高温高压的制冷剂液体,该高温高压的制冷剂液体再经过节流阀(10)后变成低温低压制冷剂液体,再吸收蒸发冷凝器(6)的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体,该低温低压制冷剂气体再通过热泵压缩机(9),被压缩为高温高压制冷剂气体。

9.
  根据权利要求8所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征是:所述高温冷水进水管路进水输入的高温冷水供水分为两路:
第一路通过第三调节阀(12)流入冷凝器(7)的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水管路;
第二路通过第四调节阀(13)流入新风换热器(11)的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。

说明书

热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法
技术领域
本发明涉及空调制冷领域,具体是一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法。
背景技术
在夏季工况下,对新风进行降温、减湿处理是空调系统的主要任务,这一过程通常由表冷器来完成。在实际应用过程中,要实现表冷器露点除湿则需要将表冷器表面温度控制在较低水平,这很容易导致空气过冷而需要再热,从而造成较大的冷热抵消,另外除湿时所需要的较低冷水温度也在一定程度上降低了制冷机的COP。正因为如此,最近几年,温湿度独立控制越来越得到重视和应用,其指导思想是利用溶液除湿技术对新风进行除湿,并用除湿后的新风承担全部室内负荷,另外利用高温冷水(18℃)解决室内送风空气的降温,这样就克服了表冷器中热、湿处理耦合的问题,具有较大的节能效益。
目前,所采用的溶液除湿装置可归类为非沸腾式再生类型(如申请号200610012259.3和201020541934.3)和沸腾式再生类型(如申请号201210000917.2和201210376692.0)。前者通过加热升温使除湿后的稀溶液表面的水蒸汽分压力大于环境空气的水蒸汽分压力,并使稀溶液与环境空气进行直接接触(如申请号201020541934.3)或间接接触(申请号200810236452.4),在水蒸汽分压力差的推动作用下,稀溶液中的水分将扩散到环境空气中,从而实现对稀溶液的浓缩再生。后者一般需要在真空条件下操作,但其存在的问题是溶液中携带的不凝性气体,在真空下进行沸腾再生时,会从稀溶液中逸出,并在冷凝器中积聚在换热表面,严重恶化冷凝器的传热性能,若采用真空泵对不凝性气体进行排空,则又会增加额外功耗,降低系统性能。为了解决不凝性气体问题,申请号为201410053591.9的专利将正渗透膜技术与沸腾式溶液再生技术相结合,提出了一种正渗透溶液除湿再生装置,大大减少了溶液中的不凝性气体含量,并保留了沸腾式再生的特点,使得该系统具有较高综合性能。但是,该系统采用热驱动,需要找到合适的热源,使用上并不灵活。为了解决热源问题,通常可将热泵与溶液再生系统相结合,利用热泵蒸发器吸热和冷凝器排热提供溶液除湿系统所需冷、热量,如申请号200810236452.4和201010175940.6等专利,它们都采用了相同的工艺流程,即利用热泵蒸发器带走除湿器中水蒸汽凝结所产生的热 量,利用冷凝器排热提供再生器中水分蒸发所需热量,实现了对蒸发器和冷凝器冷、热量的有效利用。但是,这类系统存在两个问题:1、温度较低的除湿液在除湿器中与新风直接接触时,对新风既除湿又降温,这种除湿和降温的耦合,容易在降温需求较小的情况下对新风过冷;2、热泵蒸发器、冷凝器提供的冷、热量与除湿、再生要求的冷、热量不匹配,通常热泵冷凝器提供的热量超出再生需要,使得多余部分的较高品位热能只能被冷却水白白带走,从而造成较大的无谓能量浪费。
因此,为了在正渗透溶液除湿系统中更好地采用热泵驱动方式,需要解决除湿端温、湿耦合与热泵冷、热量不匹配问题,才能保证系统具备较好的技术经济价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,以解决热泵驱动的溶液除湿系统中通常存在的除湿端温、湿耦合与热泵冷、热量不匹配问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,包括了新风除湿和新风降温两大部分;所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器,所述新风降温部分包括新风换热器;所述除湿器的两侧分别设置有新风进口和新风出口;所述新风换热器内设置有新风通道和冷却管道;所述新风出口与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的改进:所述除湿器还连接有除湿溶液循环系统;所述新风换热器的冷却管道还连接有新风冷却系统;所述除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵、第一调节阀、第二调节阀、除湿溶液再生器、蒸发冷凝器、冷凝器、凝结水泵、热泵压缩机、节流阀;所述新风冷却系统为由高温冷水进水管道和高温冷水回水管路构成高温冷水循环的高温冷水循环系统;所述除湿器的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵后分为两路:一路通过第一调节阀后与除湿器的浓溶液进口形成循环回路;另外一路与除湿溶液再生器的稀除湿溶液进口相连通;除湿溶液再生器的浓除湿溶液出口通过第二调节阀与第一调节阀的出口相连;除湿溶液再生器的蒸汽出口、蒸发冷凝器的冷凝管道、冷凝器的冷凝管道以及冷凝水泵的进口依次相连接;除湿溶液再生器的热源出口、节流阀、蒸发冷凝器的蒸发管道、热泵压缩机以及除湿溶液再生器的热源进口依次相互连接;新风换热器的冷却管道出口一端与冷凝器的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;冷凝器的冷却管道进口一端设置有第三调节阀,新风换热器的冷却管道进口一端设置有第四调节阀;第三调节阀的进口一端和第四调节阀的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进:所述除湿溶液再生器包括除湿溶液增压泵、过滤器、正渗透装置、冷却器、调节阀、汲取溶液换热器、汲取溶液循环泵和发生器;所述除湿溶液再生器的稀除湿溶液进口、除湿溶液增压泵、过滤器和正渗透装置的稀除湿溶液进口依次相连接;正渗透装置的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器的浓除湿溶液出口;正渗透装置的稀汲取溶液出口调节阀以及汲取溶液换热器的低温液体管道依次相互连通,汲取溶液换热器的低温液体管道另外一端与发生器的稀汲取溶液进口相连接;发生器的浓汲取溶液出口、汲取溶液换热器的高温液体管道、汲取溶液循环泵、冷却器以及正渗透装置的浓汲取溶液进口依次相互连通;发生器的蒸汽出口与除湿溶液再生器的蒸汽出口相连接;发生器的热源进口和热源出口分别与除湿溶液再生器的热源进口和热源出口相连接。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进:所述除湿器内的除湿溶液和发生器内的汲取溶液均为有机物水溶液或无机物水溶液;所述除湿溶液和汲取溶液为同一种溶液;所述汲取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10Mpa。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进:所述有机物水溶液为乙二醇溶液;所述无机物水溶液为氯化钙溶液、溴化锂溶液或者氯化锂溶液。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进:所述正渗透装置内设置有正渗透膜;所述正渗透装置的稀除湿溶液进口和正渗透装置的浓除湿溶液出口之间的空腔与正渗透装置的稀汲取溶液出口和正渗透装置的浓汲取溶液进口之间的空腔通过半透膜相互隔离。
热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法:新风通过除湿器内的常温除湿溶液除湿,再通过新风换热器换热,形成新风温、湿度独立处理过程。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法的改进:所述除湿器内的除湿溶液在对新风进行除湿的过程中,除湿溶液的循环利用通过如下的步骤完成:一、吸收新风的水分后,除湿溶液浓度变低,变成稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵后分为两路:第一路直接通过第一调节阀被旁通;第二路通过稀除湿溶液进口进入除湿溶液再生器,通过除湿溶液增压泵增压,再通过过滤器过滤,然后通过正渗透装置的正渗透膜将水分渗透给汲取溶液,恢复除湿溶液浓度;该恢复浓度的除湿溶液经过第二调节阀降至常压,再与第一路被旁通的除湿溶液混合后回到除湿器内;二、汲取溶液在溶液渗透压的作用下,吸收进入正渗透装置内除湿溶液的水分后,浓度降低,经过调节阀降压到发生器压力,再经过汲取溶液换热器的低温液体管道吸 收高温液体管道中汲取溶液释放的热量,最后流入发生器;发生器内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热,并将水分蒸发,汲取溶液浓度恢复,之后通过汲取溶液换热器的高温液体管道向低温液体管道放热,再由汲取溶液循环泵加压,再经冷却器冷却到常温后就可以重新进入正渗透装置;三、汲取溶液沸腾被蒸发的水蒸汽将热量传递给低温低压液态制冷剂,并形成汽液混合物,再通过冷凝器完全冷凝为冷凝水,并由冷凝水泵加压到常压后排出;四、热泵压缩机将高温高压制冷剂气体输出,将热量传递给发生器内的汲取溶液后,变成高温高压的制冷剂液体,该高温高压的制冷剂液体再经过节流阀后变成低温低压制冷剂液体,再吸收蒸发冷凝器6的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体,该低温低压制冷剂气体再通过热泵压缩机,被压缩为高温高压制冷剂气体。
作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法的进一步改进:所述高温冷水进水管路进水输入的高温冷水供水分为两路:第一路通过第三调节阀流入冷凝器的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水管路;第二路通过第四调节阀流入新风换热器的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。
本发明与现有溶液除湿系统相比,本发明具有以下优点:
相比热驱动的膜式新风溶液除湿系统,本系统利用热泵驱动,使用上更为灵活。
避免了新风在除湿器中的温、湿度耦合问题。本系统中,常温除湿溶液与新风接触,主要负责对新风除湿,新风的降温主要由高温冷水负担。
避免了热泵蒸发器、冷凝器提供的冷、热量与除湿、再生要求的冷、热量不匹配问题。本系统中,热泵蒸发器不再置于除湿器内,而是布置在发生器后的蒸发冷凝器中,吸收发生器内所产生的水蒸汽的一部分冷凝热,热泵冷凝器的排热用于向发生器供热,水蒸汽的另一部分冷凝热由高温冷水带走。这样,可以始终保证冷凝器排热与发生器所需热量相匹配,从而避免了无谓的能量浪费。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明的主要结构示意图;
图2是图1中除湿溶液再生器5的主要结构示意图。
具体实施方式
实施例1、图1~图2给出了一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法:热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统包括新风除湿和新风降温两大部分;新风除湿部分包括内 置有常温除湿溶液的除湿器1,新风降温部分包括新风换热器11。除湿器1通过除湿溶液循环系统进行除湿溶液的循环利用;新风换热器11通过由高温冷水进水管道和高温冷水出水管道构成高温冷水循环的高温冷水循环系统进行新风降温。
除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵2、第一调节阀3、第二调节阀4、除湿溶液再生器5、蒸发冷凝器6、冷凝器7、冷凝水泵8、热泵压缩机9、节流阀10;除湿器1上设置新风进口101和新风出口102,新风通过新风进口101进入除湿器1,由除湿器1内的除湿溶液吸收新风中的水汽(此处去除水汽后的新风标记为新风Ⅰ),使新风含湿量降低,除湿后的新风Ⅰ通过新风出口102排出;新风出口102与新风换热器11的新风通道相连通,新风出口102排出的新风Ⅰ通过新风通道(新风通道的一端为外部送风系统接口)后送到外部送风系统内。
除湿器1的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵2后分为两路:一路通过第一调节阀3后与除湿器1的浓溶液进口形成循环回路;另外一路与除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51相连通。
除湿溶液再生器5包括除湿溶液增压泵56、过滤器57、正渗透装置58、冷却器59、调节阀510、汲取溶液换热器511、汲取溶液循环泵512和发生器513;除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51、除湿溶液增压泵56、过滤器57和正渗透装置58的稀除湿溶液进口依次相连接;正渗透装置58的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52;正渗透装置58的稀汲取溶液出口、调节阀510、汲取溶液换热器511的低温液体管道、发生器513的稀汲取溶液进口依次相互连接;发生器513的浓汲取溶液出口、汲取溶液换热器511的高温液体管道、汲取溶液循环泵512、冷却器59、正渗透装置58的浓汲取溶液进口依次相连接;发生器513的蒸汽出口连接除湿溶液再生器5的蒸汽出口55;发生器513的热源进口和热源出口分别与除湿溶液再生器5的热源进口53和热源出口54相连接。
除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52通过第二调节阀4与第一调节阀3的出口相连;除湿溶液再生器5的蒸汽出口55、蒸发冷凝器6的冷凝管道、冷凝器7的冷凝管道以及冷凝水泵8的进口依次相连接;除湿溶液再生器5的热源出口54、节流阀10、蒸发冷凝器6的蒸发管道、热泵压缩机9以及除湿溶液再生器5的热源进口53依次相互连接;新风换热器11的新风通道与除湿器1的新风出口102相互连接;新风换热器11的冷却管道出口一端与冷凝器7的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;冷凝器7的冷却管道进口一端设置有第三调节阀12,新风换热器11的冷却管道进口一端设置有第四调节阀13;第三调节阀12的进口一端和第四调节阀13的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。
除湿溶液和汲取溶液可以选有机物水溶液如乙二醇溶液或无机物水溶液如氯化钙溶液,溴化锂溶液,氯化锂溶液,且宜采用同一种溶液;汲取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10Mpa。正渗透装置58内设置有正渗透膜,通过平均渗透压的不同,再通过正渗透膜就可以使得除湿溶液和汲取溶液内的水分实现压力阻尼渗透。
本发明的系统具体运行步骤如下:
1、新风从除湿器1的新风进口101进入除湿器1,在除湿器1中与除湿溶液(常温)直接接触后,新风被除湿(此处去除水汽后的新风标记为新风Ⅰ),温度略升高,同时除湿溶液吸收水分后变为稀除湿溶液,溶液所吸收的水蒸汽的冷凝潜热由外部常温冷却水带走。
2、被除湿后的新风Ⅰ从除湿器1的新风出口102流出后进入新风换热器11的新风通道,吸收冷却管道内高温冷水提供的冷量后,温度降低,然后被送至外部送风系统,完成新风的温、湿度独立处理过程。
3、稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵2后分为两路:
3.1、第一路(此处的稀除湿溶液标记为稀除湿溶液Ⅰ)直接通过第一调节阀3被旁通;
3.2、第二路(此处的稀除湿溶液标记为稀除湿溶液Ⅱ)通过稀除湿溶液进口51进入除湿溶液再生器5,在其中稀除湿溶液Ⅱ通过除湿溶液增压泵56后,压强变大(压强变大以克服通过正渗透装置58时的流动阻力),再通过过滤器57过滤后达到正渗透装置要求的进口水质,然后通过正渗透装置58的稀除湿溶液进口进入正渗透装置58;
在溶液渗透压的作用下,稀除湿溶液Ⅱ中的水分通过正渗透膜进入另一侧的汲取溶液,稀除湿溶液Ⅱ浓度变大(成为浓除湿溶液),再从正渗透装置58的浓除湿度溶液出口经除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52流出,经过第二调节阀4降至常压后再与从第一调节阀3流出的稀除湿溶液Ⅰ混合,使得混合后的溶液浓度比除湿器1的稀除湿溶液出口流出的稀除湿溶液(即步骤3在未分出稀除湿溶液Ⅰ和稀除湿溶液Ⅱ之前的稀除湿溶液)浓度更大。
3.3混合后的除湿溶液(即步骤3.2最后通过稀除湿溶液Ⅰ和浓除湿溶液混合后得到的除湿溶液)从除湿器1的浓除湿溶液进口流入除湿器1,与新风进行热质交换。
4、浓汲取溶液从正渗透装置58的汲取溶液进口进入后,在溶液渗透压的作用下,吸收稀除湿溶液Ⅱ中的水分(步骤3.2),浓汲取溶液浓度变小,成为稀汲取溶液,再从正渗透装置58的稀汲取溶液出口流出,经过调节阀510降压到发生器压力,再经过汲取溶液换 热器511的低温液体管道,吸收从高温液体管道中浓汲取溶液释放的热量后,温度升高,再流入发生器513,在发生器513内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热后,溶液沸腾并产生水蒸汽,同时稀汲取溶液的浓度变大,成为浓汲取溶液;产生的水蒸汽和浓汲取溶液分别从发生器513的蒸汽出口和汲取溶液出口流出。
5、从发生器513的蒸汽出口流出的水蒸汽从除湿溶液再生器5的蒸汽出口55流出,进入蒸发冷凝器6的冷凝管道,水蒸汽将热量传递给通过蒸发管道的低温低压液态制冷剂后被部分冷凝而成为汽液混合物。
6、水蒸汽的汽液混合物流入冷凝器7的冷凝管道,将冷凝潜热传递给通过冷却管道的高温冷水后被完全冷凝为冷凝水(水蒸汽的热量传递到高温冷水),最后通过冷凝水泵8加压到常压后排出。
7、从发生器513的浓汲取溶液出口流出的浓汲取溶液进入汲取溶液换热器511的高温液体管道,向低温液体管道中的稀汲取溶液放热后(步骤4),温度降低,再被汲取溶液循环泵512加压后进入冷却器519的冷却管道,被外部常温冷却水冷却到常温后,再从正渗透装置58的浓汲取溶液进口进入正渗透装置58(循环到步骤4)。
8、高温高压制冷剂气体从热泵压缩机9的出气口流出后通过除湿溶液再生器5的热源进口53进入,在其中将热量传递给发生器513内的汲取溶液后(步骤4),变为高温高压的制冷剂液体,最后从除湿溶液再生器5的热源出口54流出。
9、高温高压制冷剂液体通过节流阀10后变成低温低压制冷剂液体(步骤5),然后流入蒸发冷凝器6的蒸发管道,并吸收蒸发冷凝器6的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体。
10、低温低压制冷剂气体从进气口进入热泵压缩机9,被压缩为高温高压制冷剂气体,并重新开始循环(步骤8到步骤10的循环)。
11、来自外部系统的高温冷水供水分为两路(通过高温冷水进水管路进水):
11.1、第一路通过第三调节阀12流入冷凝器7的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物(步骤5产生)的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水管路;
11.2、第二路通过第四调节阀13流入新风换热器11的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。
实施实例1的计算参数见表1(针对除湿器从空气中吸收的1kg水蒸汽),设计条件为:新风进口温度35℃,相对湿度70%,除湿后新风含湿量为12.3g/kg,终温28℃。高温冷水供/回水温度18/23℃。热泵制热COP为4.5,高温制冷机制冷COP为5。除湿溶液和汲取溶液 都采用溴化锂溶液,除湿溶液的循环倍率为120,旁通管路循环倍率为96,进入正渗透装置的稀除湿溶液的循环倍率为24,流出正渗透装置的浓除湿溶液的循环倍率为23,流进/流出正渗透装置的除湿溶液的浓度为56%/58.4%。稀汲取溶液的循环倍率为24.6,浓汲取溶液的循环倍率为23.6,流进/流出正渗透装置的汲取溶液的浓度为59%/56.6%,正渗透过程的平均渗透压差为9.86Mpa,发生器压力为3750pa,发生器压力下露点温度28℃,发生器最高/最低溶液温度为69.1℃/64.1℃。所需热源温度为72.1℃,总耗热量为2759.8kJ/kg。热泵蒸发温度25℃,蒸发冷凝器换热量2146.5kJ/kg,冷凝器换热量359kJ/kg,新风换热器换热量为704.7kJ/kg,热泵耗功613.3kJ/kg,高温制冷机耗功212.7kJ/kg,总泵功耗47.3kJ/kg,系统除湿COP(定义为新风等温除湿焓差与热泵功耗及高温制冷机冷凝器吸热功耗之和的比值)为3.74,降温COP(定义为等湿显热焓差与高温制冷剂新风换热器吸热量功耗的比值)为3.88,系统总COP(定义为新风初、终态焓差与系统总功耗的比值)为3.78。与热驱动的正渗透溶液除湿系统相比,本系统利用了热泵灵活匹配热源,适应性更好,再利用高温冷水进行除湿和降温,实现了新风的温湿度独立处理。与一般热泵驱动的溶液除湿系统相比,本系统避免了将热泵蒸发器置于除湿器中而产生的冷、热量不匹配的问题,有效实现了热泵冷、热量的有效利用,大大高于通常1.0左右的系统COP。
由此可见,本发明与现有技术相比,避免了新风处理中的温湿度耦合和冷、热量不匹配问题,具有更高的COP,有效实现了本发明的初衷。
以上实施实例中,可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理确定系统的设计参数,以兼顾系统的适用性和经济性。
表1实施实例1的热力计算结果(针对1kg除湿水分)


最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。

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1、10申请公布号CN104141992A43申请公布日20141112CN104141992A21申请号201410326312122申请日20140709F24F5/00200601F24F13/3020060171申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街5号72发明人王厉骆菁菁74专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人金祺54发明名称热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法57摘要本发明公开了一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统包括了新风除湿和新风降温两大部分;所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器1,所述新风降温部分包括新风换热器11;所。

2、述除湿器1的两侧分别设置有新风进口101和新风出口102;所述新风换热器11内设置有新风通道和冷却管道;所述新风出口102与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。51INTCL权利要求书3页说明书8页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书8页附图1页10申请公布号CN104141992ACN104141992A1/3页21热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是包括了新风除湿和新风降温两大部分;所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器1,所述新风降温部分包括新风换热器11;所述除湿器1的两侧分别设置有新风进口101和新。

3、风出口102;所述新风换热器11内设置有新风通道和冷却管道;所述新风出口102与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。2根据权利要求1所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是所述除湿器1还连接有除湿溶液循环系统;所述新风换热器11的冷却管道还连接有新风冷却系统;所述除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵2、第一调节阀3、第二调节阀4、除湿溶液再生器5、蒸发冷凝器6、冷凝器7、凝结水泵8、热泵压缩机9、节流阀10;所述新风冷却系统为由高温冷水进水管道和高温冷水回水管路构成高温冷水循环的高温冷水循环系统;所述除湿器1的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵2后分为两路一。

4、路通过第一调节阀3后与除湿器1的浓溶液进口形成循环回路;另外一路与除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51相连通;除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52通过第二调节阀4与第一调节阀3的出口相连;除湿溶液再生器5的蒸汽出口55、蒸发冷凝器6的冷凝管道、冷凝器7的冷凝管道以及冷凝水泵8的进口依次相连接;除湿溶液再生器5的热源出口54、节流阀10、蒸发冷凝器6的蒸发管道、热泵压缩机9以及除湿溶液再生器5的热源进口53依次相互连接;新风换热器11的冷却管道出口一端与冷凝器7的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;冷凝器7的冷却管道进口一端设置有第三调节阀12,新风换热器11的冷却管道进口一端设置有第四调节阀。

5、13;第三调节阀12的进口一端和第四调节阀13的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。3根据权利要求2所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是所述除湿溶液再生器5包括除湿溶液增压泵56、过滤器57、正渗透装置58、冷却器59、调节阀510、汲取溶液换热器511、汲取溶液循环泵512和发生器513;所述除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51、除湿溶液增压泵56、过滤器57和正渗透装置58的稀除湿溶液进口依次相连接;正渗透装置58的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52;正渗透装置58的稀汲取溶液出口调节阀510以及汲取溶液换热器511的低温液体管道依次相互连通,汲取溶液换热。

6、器511的低温液体管道另外一端与发生器513权利要求书CN104141992A2/3页3的稀汲取溶液进口相连接;发生器513的浓汲取溶液出口、汲取溶液换热器511的高温液体管道、汲取溶液循环泵512、冷却器59以及正渗透装置58的浓汲取溶液进口依次相互连通;发生器513的蒸汽出口与除湿溶液再生器5的蒸汽出口55相连接;发生器513的热源进口和热源出口分别与除湿溶液再生器5的热源进口53和热源出口54相连接。4根据权利要求3所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是所述除湿器1内的除湿溶液和发生器513内的汲取溶液均为有机物水溶液或无机物水溶液;所述除湿溶液和汲取溶液为同一种溶液;所述汲。

7、取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10MPA。5根据权利要求4所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是所述有机物水溶液为乙二醇溶液;所述无机物水溶液为氯化钙溶液、溴化锂溶液或者氯化锂溶液。6根据权利要求5所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,其特征是所述正渗透装置58内设置有正渗透膜;所述正渗透装置58的稀除湿溶液进口和正渗透装置58的浓除湿溶液出口之间的空腔与正渗透装置58的稀汲取溶液出口和正渗透装置58的浓汲取溶液进口之间的空腔通过半透膜相互隔离。7热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征是新风通过除湿器1内的常温除湿溶液除湿,再通过新风换热器11换热,形。

8、成新风温、湿度独立处理过程。8根据权利要求7所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征是所述除湿器1内的除湿溶液在对新风进行除湿的过程中,除湿溶液的循环利用通过如下的步骤完成一、吸收新风的水分后,除湿溶液浓度变低,变成稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵2后分为两路第一路直接通过第一调节阀3被旁通;第二路通过稀除湿溶液进口51进入除湿溶液再生器5,通过除湿溶液增压泵56增压,再通过过滤器57过滤,然后通过正渗透装置58的正渗透膜将水分渗透给汲取溶液,恢复除湿溶液浓度;该恢复浓度的除湿溶液经过第二调节阀4降至常压,再与第一路被旁通的除湿溶液混合后回到。

9、除湿器1内;二、汲取溶液在溶液渗透压的作用下,吸收进入正渗透装置58内除湿溶液的水分后,浓度降低,经过调节阀510降压到发生器压力,再经过汲取溶液换热器511的低温液体管道吸收高温液体管道中汲取溶液释放的热量,最后流入发生器513;发生器513内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热,并将水分蒸发,汲取溶液浓度恢复,之后通过汲取溶液换热器511的高温液体管道向低温液体管道放热,再由汲取溶液循环泵512加压,再经冷却器519冷却到常温后就可以重新进入正渗透装置58;三、汲取溶液沸腾被蒸发的水蒸汽将热量传递给低温低压液态制冷剂,并形成汽液混权利要求书CN104141992A3/3页4合物,再通过冷凝器。

10、7完全冷凝为冷凝水,并由冷凝水泵8加压到常压后排出;四、热泵压缩机9将高温高压制冷剂气体输出,将热量传递给发生器513内的汲取溶液后,变成高温高压的制冷剂液体,该高温高压的制冷剂液体再经过节流阀10后变成低温低压制冷剂液体,再吸收蒸发冷凝器6的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体,该低温低压制冷剂气体再通过热泵压缩机9,被压缩为高温高压制冷剂气体。9根据权利要求8所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法,其特征是所述高温冷水进水管路进水输入的高温冷水供水分为两路第一路通过第三调节阀12流入冷凝器7的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水。

11、管路;第二路通过第四调节阀13流入新风换热器11的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。权利要求书CN104141992A1/8页5热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法技术领域0001本发明涉及空调制冷领域,具体是一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法。背景技术0002在夏季工况下,对新风进行降温、减湿处理是空调系统的主要任务,这一过程通常由表冷器来完成。在实际应用过程中,要实现表冷器露点除湿则需要将表冷器表面温度控制在较低水平,这很容易导致空气过冷而需要再热,从而造成较大的冷热抵消,另外除湿时所需要的较低冷水温度也在一定程度上降低了制冷机。

12、的COP。正因为如此,最近几年,温湿度独立控制越来越得到重视和应用,其指导思想是利用溶液除湿技术对新风进行除湿,并用除湿后的新风承担全部室内负荷,另外利用高温冷水18解决室内送风空气的降温,这样就克服了表冷器中热、湿处理耦合的问题,具有较大的节能效益。0003目前,所采用的溶液除湿装置可归类为非沸腾式再生类型如申请号2006100122593和2010205419343和沸腾式再生类型如申请号2012100009172和2012103766920。前者通过加热升温使除湿后的稀溶液表面的水蒸汽分压力大于环境空气的水蒸汽分压力,并使稀溶液与环境空气进行直接接触如申请号2010205419343或间。

13、接接触申请号2008102364524,在水蒸汽分压力差的推动作用下,稀溶液中的水分将扩散到环境空气中,从而实现对稀溶液的浓缩再生。后者一般需要在真空条件下操作,但其存在的问题是溶液中携带的不凝性气体,在真空下进行沸腾再生时,会从稀溶液中逸出,并在冷凝器中积聚在换热表面,严重恶化冷凝器的传热性能,若采用真空泵对不凝性气体进行排空,则又会增加额外功耗,降低系统性能。为了解决不凝性气体问题,申请号为2014100535919的专利将正渗透膜技术与沸腾式溶液再生技术相结合,提出了一种正渗透溶液除湿再生装置,大大减少了溶液中的不凝性气体含量,并保留了沸腾式再生的特点,使得该系统具有较高综合性能。但是,。

14、该系统采用热驱动,需要找到合适的热源,使用上并不灵活。为了解决热源问题,通常可将热泵与溶液再生系统相结合,利用热泵蒸发器吸热和冷凝器排热提供溶液除湿系统所需冷、热量,如申请号2008102364524和2010101759406等专利,它们都采用了相同的工艺流程,即利用热泵蒸发器带走除湿器中水蒸汽凝结所产生的热量,利用冷凝器排热提供再生器中水分蒸发所需热量,实现了对蒸发器和冷凝器冷、热量的有效利用。但是,这类系统存在两个问题1、温度较低的除湿液在除湿器中与新风直接接触时,对新风既除湿又降温,这种除湿和降温的耦合,容易在降温需求较小的情况下对新风过冷;2、热泵蒸发器、冷凝器提供的冷、热量与除湿、。

15、再生要求的冷、热量不匹配,通常热泵冷凝器提供的热量超出再生需要,使得多余部分的较高品位热能只能被冷却水白白带走,从而造成较大的无谓能量浪费。0004因此,为了在正渗透溶液除湿系统中更好地采用热泵驱动方式,需要解决除湿端温、湿耦合与热泵冷、热量不匹配问题,才能保证系统具备较好的技术经济价值。说明书CN104141992A2/8页6发明内容0005本发明要解决的技术问题是提供一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,以解决热泵驱动的溶液除湿系统中通常存在的除湿端温、湿耦合与热泵冷、热量不匹配问题。0006为了解决上述技术问题,本发明提供一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统,包括了新风除湿和新风降温。

16、两大部分;所述新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器,所述新风降温部分包括新风换热器;所述除湿器的两侧分别设置有新风进口和新风出口;所述新风换热器内设置有新风通道和冷却管道;所述新风出口与新风通道的一端相互连接,所述新风通道的另外一端为外部送风系统接口。0007作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的改进所述除湿器还连接有除湿溶液循环系统;所述新风换热器的冷却管道还连接有新风冷却系统;所述除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵、第一调节阀、第二调节阀、除湿溶液再生器、蒸发冷凝器、冷凝器、凝结水泵、热泵压缩机、节流阀;所述新风冷却系统为由高温冷水进水管道和高温冷水回水管路构成高温冷。

17、水循环的高温冷水循环系统;所述除湿器的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵后分为两路一路通过第一调节阀后与除湿器的浓溶液进口形成循环回路;另外一路与除湿溶液再生器的稀除湿溶液进口相连通;除湿溶液再生器的浓除湿溶液出口通过第二调节阀与第一调节阀的出口相连;除湿溶液再生器的蒸汽出口、蒸发冷凝器的冷凝管道、冷凝器的冷凝管道以及冷凝水泵的进口依次相连接;除湿溶液再生器的热源出口、节流阀、蒸发冷凝器的蒸发管道、热泵压缩机以及除湿溶液再生器的热源进口依次相互连接;新风换热器的冷却管道出口一端与冷凝器的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;冷凝器的冷却管道进口一端设置有第三调节阀,新风换热器的冷却管道进口一端设。

18、置有第四调节阀;第三调节阀的进口一端和第四调节阀的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。0008作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进所述除湿溶液再生器包括除湿溶液增压泵、过滤器、正渗透装置、冷却器、调节阀、汲取溶液换热器、汲取溶液循环泵和发生器;所述除湿溶液再生器的稀除湿溶液进口、除湿溶液增压泵、过滤器和正渗透装置的稀除湿溶液进口依次相连接;正渗透装置的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器的浓除湿溶液出口;正渗透装置的稀汲取溶液出口调节阀以及汲取溶液换热器的低温液体管道依次相互连通,汲取溶液换热器的低温液体管道另外一端与发生器的稀汲取溶液进口相连接;发生器的浓汲取溶液出口。

19、、汲取溶液换热器的高温液体管道、汲取溶液循环泵、冷却器以及正渗透装置的浓汲取溶液进口依次相互连通;发生器的蒸汽出口与除湿溶液再生器的蒸汽出口相连接;发生器的热源进口和热源出口分别与除湿溶液再生器的热源进口和热源出口相连接。0009作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进所述除湿器内的除湿溶液和发生器内的汲取溶液均为有机物水溶液或无机物水溶液;所述除湿溶液和汲取溶液为同一种溶液;所述汲取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10MPA。0010作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进所述有机物水溶液为乙二醇溶液;所述无机物水溶液为氯化钙溶液、溴化。

20、锂溶液或者氯化锂溶液。说明书CN104141992A3/8页70011作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的进一步改进所述正渗透装置内设置有正渗透膜;所述正渗透装置的稀除湿溶液进口和正渗透装置的浓除湿溶液出口之间的空腔与正渗透装置的稀汲取溶液出口和正渗透装置的浓汲取溶液进口之间的空腔通过半透膜相互隔离。0012热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法新风通过除湿器内的常温除湿溶液除湿,再通过新风换热器换热,形成新风温、湿度独立处理过程。0013作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法的改进所述除湿器内的除湿溶液在对新风进行除湿的过程中,除湿溶液的循环利。

21、用通过如下的步骤完成一、吸收新风的水分后,除湿溶液浓度变低,变成稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵后分为两路第一路直接通过第一调节阀被旁通;第二路通过稀除湿溶液进口进入除湿溶液再生器,通过除湿溶液增压泵增压,再通过过滤器过滤,然后通过正渗透装置的正渗透膜将水分渗透给汲取溶液,恢复除湿溶液浓度;该恢复浓度的除湿溶液经过第二调节阀降至常压,再与第一路被旁通的除湿溶液混合后回到除湿器内;二、汲取溶液在溶液渗透压的作用下,吸收进入正渗透装置内除湿溶液的水分后,浓度降低,经过调节阀降压到发生器压力,再经过汲取溶液换热器的低温液体管道吸收高温液体管道中汲取溶液释放的热量,最。

22、后流入发生器;发生器内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热,并将水分蒸发,汲取溶液浓度恢复,之后通过汲取溶液换热器的高温液体管道向低温液体管道放热,再由汲取溶液循环泵加压,再经冷却器冷却到常温后就可以重新进入正渗透装置;三、汲取溶液沸腾被蒸发的水蒸汽将热量传递给低温低压液态制冷剂,并形成汽液混合物,再通过冷凝器完全冷凝为冷凝水,并由冷凝水泵加压到常压后排出;四、热泵压缩机将高温高压制冷剂气体输出,将热量传递给发生器内的汲取溶液后,变成高温高压的制冷剂液体,该高温高压的制冷剂液体再经过节流阀后变成低温低压制冷剂液体,再吸收蒸发冷凝器6的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体,该低温低压。

23、制冷剂气体再通过热泵压缩机,被压缩为高温高压制冷剂气体。0014作为对本发明所述的热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统的使用方法的进一步改进所述高温冷水进水管路进水输入的高温冷水供水分为两路第一路通过第三调节阀流入冷凝器的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水管路;第二路通过第四调节阀流入新风换热器的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。0015本发明与现有溶液除湿系统相比,本发明具有以下优点0016相比热驱动的膜式新风溶液除湿系统,本系统利用热泵驱动,使用上更为灵活。0017避免了新风在除湿器中的温、湿度耦合问题。本。

24、系统中,常温除湿溶液与新风接触,主要负责对新风除湿,新风的降温主要由高温冷水负担。0018避免了热泵蒸发器、冷凝器提供的冷、热量与除湿、再生要求的冷、热量不匹配问题。本系统中,热泵蒸发器不再置于除湿器内,而是布置在发生器后的蒸发冷凝器中,吸收发生器内所产生的水蒸汽的一部分冷凝热,热泵冷凝器的排热用于向发生器供热,水蒸汽的另一部分冷凝热由高温冷水带走。这样,可以始终保证冷凝器排热与发生器所需热量相匹配,从而避免了无谓的能量浪费。说明书CN104141992A4/8页8附图说明0019下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。0020图1是本发明的主要结构示意图;0021图2是图1中除湿。

25、溶液再生器5的主要结构示意图。具体实施方式0022实施例1、图1图2给出了一种热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统及方法热泵驱动的膜式新风溶液除湿空调系统包括新风除湿和新风降温两大部分;新风除湿部分包括内置有常温除湿溶液的除湿器1,新风降温部分包括新风换热器11。除湿器1通过除湿溶液循环系统进行除湿溶液的循环利用;新风换热器11通过由高温冷水进水管道和高温冷水出水管道构成高温冷水循环的高温冷水循环系统进行新风降温。0023除湿溶液循环系统包括除湿溶液循环泵2、第一调节阀3、第二调节阀4、除湿溶液再生器5、蒸发冷凝器6、冷凝器7、冷凝水泵8、热泵压缩机9、节流阀10;除湿器1上设置新风进口101和。

26、新风出口102,新风通过新风进口101进入除湿器1,由除湿器1内的除湿溶液吸收新风中的水汽此处去除水汽后的新风标记为新风,使新风含湿量降低,除湿后的新风通过新风出口102排出;新风出口102与新风换热器11的新风通道相连通,新风出口102排出的新风通过新风通道新风通道的一端为外部送风系统接口后送到外部送风系统内。0024除湿器1的稀除湿溶液出口连接除湿溶液循环泵2后分为两路一路通过第一调节阀3后与除湿器1的浓溶液进口形成循环回路;另外一路与除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51相连通。0025除湿溶液再生器5包括除湿溶液增压泵56、过滤器57、正渗透装置58、冷却器59、调节阀510、汲取溶液换。

27、热器511、汲取溶液循环泵512和发生器513;除湿溶液再生器5的稀除湿溶液进口51、除湿溶液增压泵56、过滤器57和正渗透装置58的稀除湿溶液进口依次相连接;正渗透装置58的浓除湿溶液出口连接除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52;正渗透装置58的稀汲取溶液出口、调节阀510、汲取溶液换热器511的低温液体管道、发生器513的稀汲取溶液进口依次相互连接;发生器513的浓汲取溶液出口、汲取溶液换热器511的高温液体管道、汲取溶液循环泵512、冷却器59、正渗透装置58的浓汲取溶液进口依次相连接;发生器513的蒸汽出口连接除湿溶液再生器5的蒸汽出口55;发生器513的热源进口和热源出口分别与除湿溶。

28、液再生器5的热源进口53和热源出口54相连接。0026除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52通过第二调节阀4与第一调节阀3的出口相连;除湿溶液再生器5的蒸汽出口55、蒸发冷凝器6的冷凝管道、冷凝器7的冷凝管道以及冷凝水泵8的进口依次相连接;除湿溶液再生器5的热源出口54、节流阀10、蒸发冷凝器6的蒸发管道、热泵压缩机9以及除湿溶液再生器5的热源进口53依次相互连接;新风换热器11的新风通道与除湿器1的新风出口102相互连接;新风换热器11的冷却管道出口一端与冷凝器7的冷却管道出口一端均与高温冷水回水管路;冷凝器7的冷却管道进口一端设置有第三调节阀12,新风换热器11的冷却管道进口一端设置有第四调。

29、节阀13;第三调节阀12的进口一端和第四调节阀13的进口一端均与高温冷水进水管道相连通。0027除湿溶液和汲取溶液可以选有机物水溶液如乙二醇溶液或无机物水溶液如氯化说明书CN104141992A5/8页9钙溶液,溴化锂溶液,氯化锂溶液,且宜采用同一种溶液;汲取溶液的平均渗透压高于除湿溶液的平均渗透压10MPA。正渗透装置58内设置有正渗透膜,通过平均渗透压的不同,再通过正渗透膜就可以使得除湿溶液和汲取溶液内的水分实现压力阻尼渗透。0028本发明的系统具体运行步骤如下00291、新风从除湿器1的新风进口101进入除湿器1,在除湿器1中与除湿溶液常温直接接触后,新风被除湿此处去除水汽后的新风标记为。

30、新风,温度略升高,同时除湿溶液吸收水分后变为稀除湿溶液,溶液所吸收的水蒸汽的冷凝潜热由外部常温冷却水带走。00302、被除湿后的新风从除湿器1的新风出口102流出后进入新风换热器11的新风通道,吸收冷却管道内高温冷水提供的冷量后,温度降低,然后被送至外部送风系统,完成新风的温、湿度独立处理过程。00313、稀除湿溶液从除湿器1底部的稀除湿溶液出口流出,并经过除湿溶液循环泵2后分为两路003231、第一路此处的稀除湿溶液标记为稀除湿溶液直接通过第一调节阀3被旁通;003332、第二路此处的稀除湿溶液标记为稀除湿溶液通过稀除湿溶液进口51进入除湿溶液再生器5,在其中稀除湿溶液通过除湿溶液增压泵56。

31、后,压强变大压强变大以克服通过正渗透装置58时的流动阻力,再通过过滤器57过滤后达到正渗透装置要求的进口水质,然后通过正渗透装置58的稀除湿溶液进口进入正渗透装置58;0034在溶液渗透压的作用下,稀除湿溶液中的水分通过正渗透膜进入另一侧的汲取溶液,稀除湿溶液浓度变大成为浓除湿溶液,再从正渗透装置58的浓除湿度溶液出口经除湿溶液再生器5的浓除湿溶液出口52流出,经过第二调节阀4降至常压后再与从第一调节阀3流出的稀除湿溶液混合,使得混合后的溶液浓度比除湿器1的稀除湿溶液出口流出的稀除湿溶液即步骤3在未分出稀除湿溶液和稀除湿溶液之前的稀除湿溶液浓度更大。003533混合后的除湿溶液即步骤32最后通。

32、过稀除湿溶液和浓除湿溶液混合后得到的除湿溶液从除湿器1的浓除湿溶液进口流入除湿器1,与新风进行热质交换。00364、浓汲取溶液从正渗透装置58的汲取溶液进口进入后,在溶液渗透压的作用下,吸收稀除湿溶液中的水分步骤32,浓汲取溶液浓度变小,成为稀汲取溶液,再从正渗透装置58的稀汲取溶液出口流出,经过调节阀510降压到发生器压力,再经过汲取溶液换热器511的低温液体管道,吸收从高温液体管道中浓汲取溶液释放的热量后,温度升高,再流入发生器513,在发生器513内吸收高温高压制冷剂气体释放的冷凝热后,溶液沸腾并产生水蒸汽,同时稀汲取溶液的浓度变大,成为浓汲取溶液;产生的水蒸汽和浓汲取溶液分别从发生器5。

33、13的蒸汽出口和汲取溶液出口流出。00375、从发生器513的蒸汽出口流出的水蒸汽从除湿溶液再生器5的蒸汽出口55流出,进入蒸发冷凝器6的冷凝管道,水蒸汽将热量传递给通过蒸发管道的低温低压液态制冷剂后被部分冷凝而成为汽液混合物。00386、水蒸汽的汽液混合物流入冷凝器7的冷凝管道,将冷凝潜热传递给通过冷却管道的高温冷水后被完全冷凝为冷凝水水蒸汽的热量传递到高温冷水,最后通过冷凝水说明书CN104141992A6/8页10泵8加压到常压后排出。00397、从发生器513的浓汲取溶液出口流出的浓汲取溶液进入汲取溶液换热器511的高温液体管道,向低温液体管道中的稀汲取溶液放热后步骤4,温度降低,再被。

34、汲取溶液循环泵512加压后进入冷却器519的冷却管道,被外部常温冷却水冷却到常温后,再从正渗透装置58的浓汲取溶液进口进入正渗透装置58循环到步骤4。00408、高温高压制冷剂气体从热泵压缩机9的出气口流出后通过除湿溶液再生器5的热源进口53进入,在其中将热量传递给发生器513内的汲取溶液后步骤4,变为高温高压的制冷剂液体,最后从除湿溶液再生器5的热源出口54流出。00419、高温高压制冷剂液体通过节流阀10后变成低温低压制冷剂液体步骤5,然后流入蒸发冷凝器6的蒸发管道,并吸收蒸发冷凝器6的冷凝管道内水蒸汽的冷凝潜热后变为低温低压制冷剂气体。004210、低温低压制冷剂气体从进气口进入热泵压缩。

35、机9,被压缩为高温高压制冷剂气体,并重新开始循环步骤8到步骤10的循环。004311、来自外部系统的高温冷水供水分为两路通过高温冷水进水管路进水0044111、第一路通过第三调节阀12流入冷凝器7的冷却管道,吸收水蒸汽汽液混合物步骤5产生的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回水管路;0045112、第二路通过第四调节阀13流入新风换热器11的冷却管道,吸收新风通道内新风所传递的热量后,温度升高,然后回流至高温冷水回流管路。0046实施实例1的计算参数见表1针对除湿器从空气中吸收的1KG水蒸汽,设计条件为新风进口温度35,相对湿度70,除湿后新风含湿量为123G/KG,终温28。高温冷水供/回。

36、水温度18/23。热泵制热COP为45,高温制冷机制冷COP为5。除湿溶液和汲取溶液都采用溴化锂溶液,除湿溶液的循环倍率为120,旁通管路循环倍率为96,进入正渗透装置的稀除湿溶液的循环倍率为24,流出正渗透装置的浓除湿溶液的循环倍率为23,流进/流出正渗透装置的除湿溶液的浓度为56/584。稀汲取溶液的循环倍率为246,浓汲取溶液的循环倍率为236,流进/流出正渗透装置的汲取溶液的浓度为59/566,正渗透过程的平均渗透压差为986MPA,发生器压力为3750PA,发生器压力下露点温度28,发生器最高/最低溶液温度为691/641。所需热源温度为721,总耗热量为27598KJ/KG。热泵蒸。

37、发温度25,蒸发冷凝器换热量21465KJ/KG,冷凝器换热量359KJ/KG,新风换热器换热量为7047KJ/KG,热泵耗功6133KJ/KG,高温制冷机耗功2127KJ/KG,总泵功耗473KJ/KG,系统除湿COP定义为新风等温除湿焓差与热泵功耗及高温制冷机冷凝器吸热功耗之和的比值为374,降温COP定义为等湿显热焓差与高温制冷剂新风换热器吸热量功耗的比值为388,系统总COP定义为新风初、终态焓差与系统总功耗的比值为378。与热驱动的正渗透溶液除湿系统相比,本系统利用了热泵灵活匹配热源,适应性更好,再利用高温冷水进行除湿和降温,实现了新风的温湿度独立处理。与一般热泵驱动的溶液除湿系统相。

38、比,本系统避免了将热泵蒸发器置于除湿器中而产生的冷、热量不匹配的问题,有效实现了热泵冷、热量的有效利用,大大高于通常10左右的系统COP。0047由此可见,本发明与现有技术相比,避免了新风处理中的温湿度耦合和冷、热量不匹配问题,具有更高的COP,有效实现了本发明的初衷。0048以上实施实例中,可综合考虑具体的使用条件与要求、技术经济性能等因素合理说明书CN104141992A107/8页11确定系统的设计参数,以兼顾系统的适用性和经济性。0049表1实施实例1的热力计算结果针对1KG除湿水分00500051说明书CN104141992A118/8页120052最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。说明书CN104141992A121/1页13图1图2说明书附图CN104141992A13。

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