基于膜的复合除湿方法及其设备与应用.pdf

本发明提供一种基于膜的复合除湿方法，包括下述步骤：将新风与室内排风通过膜进行热湿交换，再通过二级除湿装置进行深度除湿。一种实现上述方法的设备，由膜交换器与二级除湿装置连接构成，所述二级除湿装置为转轮除湿装置、压缩除湿装置或液体吸收除湿装置。本发明克服了传统除湿技术不能回收排风余热余湿的缺点，并将二级除湿装置的空气处理过程移到低温低湿区，使空气出口状态的露点大幅降低，将排风余热余湿回收与低露点除湿有机结合起来，既节约能源，又可以实现空气的高效低露点除湿，可实现的形式多种多样，可使用于现有绝大部分需要除湿的场合，应用领域广。

1、  一种基于膜的复合除湿方法，其特征在于包括下述步骤：将新风与室内排风通过膜进行热湿交换，再通过二级除湿装置进行深度除湿。

2、  根据权利要求1所述的基于膜的复合除湿方法，其特征在于：所述通过膜进行热湿交换是通过膜交换器进行，所述膜交换器包括选择性透过膜或复合支撑液膜、新风流道、排风流道，在新风流道与排风流道之间设置有选择性透过膜或复合支撑液膜。

3、  根据权利要求2所述的基于膜的复合除湿方法，其特征在于：将新风与室内排风通过膜交换器中的膜进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到压缩冷冻除湿装置进行深度除湿，具体为由膜交换器送来的新风流经蒸发器时，进行冷冻除湿。

4、  根据权利要求2所述的基于膜的复合除湿方法，其特征在于：将新风与室内排风通过膜交换器中的膜进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到液体吸收除湿装置进行深度除湿，具体为由膜交换器送来的新风流经吸收器，在吸收器中与吸湿溶液接触，进行除湿。

5、  根据权利要求2所述的基于膜的复合除湿方法，其特征在于：将新风与室内排风通过膜交换器中的膜进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到转轮除湿装置进行深度除湿。

6、  实现权利要求1～5任一项所述方法的基于膜的复合除湿设备，其特征在于：由膜交换器与二级除湿装置连接构成，所述二级除湿装置为转轮除湿装置、压缩冷冻除湿装置或液体吸收除湿装置。

7、  根据权利要求6所述的基于膜的复合除湿设备，其特征在于：所述转轮除湿装置包括除湿转轮、加热器、热交换器、再生风机、电动机、皮带、新风风机，电动机通过皮带与除湿转轮相连接，或在除湿转轮外设有齿轮，电动机通过齿轮组与除湿转轮相连接，所述除湿转轮的再生区进、出口通过管道分别与加热器和再生风出口相连，所述除湿转轮的除湿区进、出口通过管道分别与新风风机和热交换器相连。

8、  根据权利要求6所述的基于膜的复合除湿设备，其特征在于：所述压缩冷冻除湿装置包括压缩机、冷凝器、风扇、储液器、膨胀阀、蒸发器，压缩机通过管道与两个并联的冷凝器连接，其中一个冷凝器与风扇相对设置，另一个冷凝器与蒸发器相对设置，两个冷凝器通过管道与储液器连接，储液器与膨胀阀相连接，膨胀阀通过管道与蒸发器连接。

9、  根据权利要求6所述的基于膜的复合除湿设备，其特征在于：所述液体吸收除湿装置包括吸收器、蒸发冷却器、冷储液器、水冷却器、储水箱、水泵、溶液热交换器、再生器、热储液器、溶液泵，所述吸收器通过管道与冷储液器相连接，冷储液器与溶液热交换器相连接，溶液热交换器同时连接到再生器上；溶液热交换器的另一组进、出口分别与溶液泵和水冷却器相连接；再生器与热储液器相连，热储液器再连接到溶液泵上，水冷却器同时与吸收器相连接，蒸发冷却器与储水箱及水泵相连接。吸收器与蒸发冷却器之间通过风管连接。

10、  根据权利要求1～5任一项所述基于膜的复合除湿方法的应用，其特征在于：应用于对家用空调、中央空调、仓库、厂房、医院环境的空气进行除湿。

基于膜的复合除湿方法及其设备与应用
                        技术领域
本发明涉及复合除湿技术，特别涉及基于膜的复合除湿方法及其设备与应用。
                        背景技术
近年来，随着我国社会与经济的发展，人们生活水平不断提高，对居住环境的舒适性提出了更高的要求，其中对除湿的需求越来越强；在一些特殊的部门，如档案、烟草、军工、医药等，以及地下或半地下建筑内等场合根据不同用途，亦都有较高的除湿要求。空气调节包括温度与湿度的调节，其中除湿是一项高能耗工作，空气中的水蒸汽含量很少，每公斤空气中只含有几十克水蒸汽，但是由于水的汽化潜热很高，除湿的能耗要占到空调总能耗的20％～40％，因此研究开发节能的除湿技术，对全社会的能源与环境保护具有重要的意义。
目前的除湿方法包括压缩机冷冻法、液体吸收法和转轮吸附法，这几种方法的能耗都比较高，且不能回收排风中的余热和余湿。专利号为00227043.9的中国实用新型专利公开了一种转轮除湿技术，新风直接通过除湿转轮进行除湿，再生风机通过再生风道和除湿轮的1/4区与再生风出口相连通，再生加热器通过再生风道与除湿轮组件的再生区域相连通，这种技术中的排风余热余湿无法被利用，造成能源浪费。专利号为97214969.4的中国实用新型专利公开了一种家用循环液体吸湿剂空气除湿机，它主要在吸湿室中设有由若干片高吸水织物纵向排成的吸湿栅，其下部和上部分别为贮液槽和吸湿喷淋头，在浓缩室中设有若干电加热元件，其下部和上部分别设有浓缩槽和浓缩喷淋头，浓缩槽与贮液槽由回流管相通，这种除湿设备也没有利用室内排风中的余热余湿，而且这些除湿技术的能耗都比较高。2003年12月17日公告的CN2593094Y的中国实用新型专利公开的“带热回收的空气除湿冷却装置”可以实现排风热湿的连续回收，但它采用吸湿溶液连续循环的方式，虽然系统复杂，却不能达到深度除湿，除湿能力有限，不能实现低露点除湿。
                        发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种除湿效率高、既可实现排风余热余湿回收，又可实现新风低露点除湿，节能降耗效果明显的基于膜的复合除湿方法。
本发明的另一目的在于提供一种实现上述方法的基于膜的复合除湿设备。
本发明的再一目的在于提供上述基于膜的复合除湿方法及设备的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：本基于膜的复合除湿方法包括下述步骤——将新风与室内排风通过膜进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到二级除湿装置进行深度除湿；所述二级除湿装置可以是转轮除湿装置、压缩冷冻除湿装置或液体吸收除湿装置。
所述通过膜进行热湿交换具体是通过膜交换器进行，所述膜交换器包括选择性透过膜或复合支撑液膜、新风流道、排风流道，在新风流道与排风流道之间设置有选择性透过膜或复合支撑液膜。
所述新风与室内排风的相对流动包括顺流、逆流、差流或混合流等方式。所述顺流是指新风与室内排风在膜两侧同方向流动；所述逆流是指新风与室内排风在膜两侧相反方向流动；所述差流是指新风与室内排风在膜两侧相对流动，两者的流动方向在空间形成一夹角α(0＜α＜90°)；所述混合流是指前述顺流、逆流、差流中任意两种方式的结合或三者的结合。
所述选择性透过膜包括高分子聚合物膜、无机分子筛膜、液膜。所述高分子聚合物膜包括三醋酸纤维膜、聚乙烯醇膜、赛璐玢膜、藻酸膜、壳聚糖膜、芳香聚酰亚胺膜、聚丙烯腈膜、聚四氟乙烯膜；所述无机分子筛膜包括沸石分子筛膜、硅胶膜；所述液膜由卤素盐溶液或有机吸湿溶液构成。
所述复合支撑液膜包括液膜、多孔支撑体、皮层，液膜固定在多孔支撑体中，在固定了液膜的多孔支撑体二侧分别形成皮层。
所述转轮除湿装置包括除湿转轮(由氯化锂、硅胶、氯化钙等吸湿固体组成)、加热器、热交换器、再生风机、电动机、皮带、新风风机，电动机通过皮带与除湿转轮相连接(也可以在除湿转轮外设有齿轮，电动机通过齿轮组与除湿转轮相连接进行传动)，所述除湿转轮的再生区进、出口通过管道分别与加热器和再生风出口相连，所述除湿转轮的除湿区进、出口通过管道分别与新风风机和热交换器相连。由膜交换器来的新风通过除湿转轮，进行深度除湿，除湿转轮在电动机和皮带或齿轮带动下不停旋转，在吸湿区和再生区之间循环转动；除湿转轮吸湿饱和后旋转到再生区，由热空气进行加热再生，在加热器加热再生空气前，再生空气同除湿空气在热交换器中进行热交换，完成整个过程。
所述压缩冷冻除湿装置包括压缩机、冷凝器、风扇、储液器、膨胀阀、蒸发器，压缩机通过管道与两个并联的冷凝器连接，其中一个冷凝器与风扇相对设置，由风扇驱动的外界空气冷却，另一个冷凝器与蒸发器相对设置，由蒸发器来的除湿空气冷却，两个冷凝器通过管道与储液器连接，储液器与膨胀阀相连接，膨胀阀通过管道与蒸发器连接。由膜交换器来的新风流经蒸发器时，进行冷冻除湿；制冷剂在压缩机驱动下，同时流经二个并联的冷凝器，在冷凝器中冷凝，进入储液器，然后通过膨胀阀进行节流，然后进入蒸发器，完成制冷剂的循环。
所述液体吸收除湿装置包括吸收器、蒸发冷却器、冷储液器、水冷却器、储水箱、水泵、溶液热交换器、再生器、热储液器、溶液泵，所述吸收器通过管道与冷储液器相连接，冷储液器与溶液热交换器相连接，溶液热交换器同时连接到再生器上；溶液热交换器的另一组进、出口分别与溶液泵和水冷却器相连接；再生器与热储液器相连，热储液器再连接到溶液泵上，水冷却器同时与吸收器相连接，蒸发冷却器与储水箱及水泵相连接。所述液体吸湿剂包括氯化锂溶液、溴化锂溶液、氯化钙溶液、三甘醇溶液。由膜交换器来的新风流经吸收器，在吸收器中与吸湿溶液接触，进行除湿。除湿后的空气流经蒸发冷却器，喷水降温，达到合适的温度与湿度后供使用；吸湿溶液吸湿后，变成稀溶液，进入冷储液器，然后在溶液热交换器中升温后进入再生器中，在再生器地加热盘管的作用下进行再生；再生后的浓溶液进入热储液器，在溶液泵驱动下，再流经溶液热交换器和水冷却器，温度降低后进入吸收器去完成一个新的循环。
前述基于膜的复合除湿方法及装置可应用于空调制冷、食品、化工等除湿领域；对家用空调、中央空调、仓库、厂房、医院等环境的空气进行除湿。
本发明的作用原理是：由于先用膜法进行了初步除湿，湿空气的湿度得到降低，膜交换器后面二级除湿装置的入口空气湿度与温度有效降低，在焓湿图上的空气处理过程由高温高湿区向低温低湿区移动，可以使二级除湿装置的工作区域远离除湿饱和点，可以达到深度除湿，且能耗降低，除湿性能得到大幅提高。
本发明相对现有技术具有如下的优点及效果：(1)将排风余热余湿回收与低露点除湿有机结合起来，既节约能源，又实现高效低露点除湿，相对于现有的单一除湿技术，其除湿效率提高40％，除湿能耗降低20％。(2)实现形式多样，便于因地制宜，结合具体的利用场合；充分利用热、电、气、太阳能等多种形式的能源。(3)适用范围广；本发明可使用于现有绝大部分需要除湿的的场合，应用领域较广，可产生良好的经济效益，市场前景较好。
                       附图说明
图1是本发明基于膜的复合除湿设备的结构示意图。
图2是图1所述设备中的膜交换器的结构示意图。
图3是本发明基于膜的复合除湿设备的另一结构的示意图。
图4是本发明基于膜的复合除湿设备的再一结构的示意图。
                      具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明的具体结构如图1所示，由图1可见，本基于膜的复合除湿设备由膜交换器2与压缩冷冻除湿装置连接构成，所述膜交换器的结构如图2所示，包括选择性透过膜或复合支撑液膜12、新风管道1、排风管道3，在新风管道1与排风管道3之间设置选择性透过膜或复合支撑液膜12；所述压缩冷冻除湿装置包括压缩机4、冷凝器5、10、风扇6、9、储液器7、膨胀阀8、蒸发器11，压缩机4通过管道与两个并联的冷凝器5、10相连接，其中一个冷凝器5与风扇6相对设置，由风扇6驱动的外界空气冷却，另一个冷凝器10与蒸发器11相对设置，由蒸发器11来的除湿空气冷却，两个冷凝器5、10通过管道与储液器7相连接，储液器7与膨胀阀8相连接，膨胀阀8通过管道与蒸发器11连接。
由上述设备实现的基于膜的复合除湿方法为：将新风与室内排风通过膜交换器2中的膜12进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到压缩冷冻除湿装置进行深度除湿；由膜交换器2送来的新风流经蒸发器11时，空气温度降低，其中含有的水蒸汽结露冷凝并析出，进行冷冻除湿；制冷剂在压缩机4驱动下，流经并联的两个冷凝器5、10，在冷凝器5、10中冷凝后进入储液器7，然后通过膨胀阀8进行节流，再进入蒸发器11，完成制冷剂的循环。
本基于膜的复合除湿方法及设备可应用于家庭、办公室、宾馆等场合。
实施例2
本发明的另一结构形式如图3所示，由图3可见，本基于膜的复合除湿设备由膜交换器2与液体吸收除湿装置连接构成，所述膜交换器2的结构同实施例1(见图2)；所述液体吸收除湿装置包括吸收器13、蒸发冷却器14、冷储液器15、水冷却器16、储水箱17、水泵18、溶液热交换器19、再生器20、热储液器21、溶液泵22，所述吸收器13通过管道与冷储液器15相连接，冷储液器15与溶液热交换器19相连接，溶液热交换器19同时连接到再生器20上，再生器20内有加热盘管23；溶液热交换器19的另一组进、出口分别与溶液泵22和水冷却器16相连接；再生器20与热储液器21相连，热储液器21再连接到溶液泵22上，水冷却器16同时与吸收器13相连接，蒸发冷却器14与储水箱17及水泵18相连接。水冷却器16设有冷却水进口管24与冷却水出口管25。储水箱17设有补水管27。
由上述设备实现的基于膜的复合除湿方法为：由膜交换器2来的新风流经吸收器13，在吸收器13中与吸湿溶液接触，进行除湿。除湿后的空气流经蒸发冷却器14，喷水降温，达到合适的温度与湿度后经干燥风出口管26供用户使用；吸湿溶液吸湿后，变成稀溶液，进入冷储液器15，然后在溶液热交换器19中升温后进入再生器20中，在再生器20的加热盘管23的作用下进行再生；再生后的浓溶液进入热储液器21，在溶液泵22驱动下，再流经溶液热交换器19和水冷却器16，温度降低后进入吸收器13去完成一个新的循环。
本基于膜的复合除湿方法及设备可应用于仓库、图书馆、饭店、工业部门等场合，适合大型系统。
实施例3
本发明的再一结构形式如图4所示，由图4可见，本基于膜的复合除湿设备由膜交换器2与转轮除湿装置连接构成，所述膜交换器2的结构同实施例1(见图2)；所述转轮除湿装置包括除湿转轮35(由氯化锂、硅胶、氯化钙等吸湿固体组成)、加热器29、热交换器30、再生风机31、电动机33、皮带34、新风风机36、再生风进口管32、再生风出口管28、干燥风出口管26。电动机33通过皮带34与除湿转轮35相连接(也可以在除湿转轮外设有齿轮，电动机33通过齿轮组与除湿转轮35相连接进行传动)，所述除湿转轮35的再生区进、出口通过管道分别与加热器29和再生风出口管28相连，所述除湿转轮35的除湿区进、出口通过管道分别与新风风机36和热交换器30相连。
由上述设备实现的基于膜的复合除湿方法为：将新风与室内排风通过膜交换器2中的膜12进行热湿交换，交换后的室内排风被排放掉，新风的温度和湿度降低后，再进一步送到转轮除湿装置进行深度除湿；除湿转轮35在电动机33和皮带34或齿轮带动下不停旋转，在吸湿区和再生区之间循环转动；除湿转轮35吸湿饱和后旋转到再生区，由热空气进行加热再生，在加热器29加热再生空气前，再生空气同除湿空气在热交换器30中进行热交换，完成整个过程。
本基于膜的复合除湿方法及设备可应用于别墅、家庭、饭店等场合。