一种热回收型溶液除湿新风机组.pdf

本发明涉及一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括溶液循环系统、热泵系统和蒸发冷却水系统；溶液循环系统包括两级全热回收模块、除湿模块和再生模块；两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元；除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路；热泵系统包括由压缩机、第一冷凝器、节流阀、蒸发器和第二冷凝器构成的热泵循环回路，第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的再生模块连接构成溶液加热回路；蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的除湿模块连接构成溶液冷却回路；蒸发冷却水系统包括由蒸发冷却模块通过水循环泵与第一冷凝器的换热端连通构成的水加热回路。本发明可以广泛应用于需要提供干燥新风的场合。

1.  一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、一热泵系统和一蒸发冷却水系统；
所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、一个以上除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；
所述热泵系统包括一灌装制冷工质的热泵循环回路，所述热泵循环回路由一压缩机、第一冷凝器、一节流阀以及与所述除湿模块数量相同的蒸发器和第二冷凝器构成，其中所述第一、第二冷凝器的进口均并联连接所述压缩机的出口，所述第一、第二冷凝器的出口均并联连接所述节流阀的进口，且所述第一冷凝器的进口端设置有一电磁阀；所述蒸发器的进口均并联连接所述节流阀的出口，所述蒸发器的出口均并联连接所述压缩机的进口；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；
所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所述第一冷凝器的换热端连通构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。

2.  如权利要求1所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。

3.  如权利要求1或2所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。

4.  一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、一热泵系统和一蒸发冷却水系统；
所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、至少两个除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；所述另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；
所述热泵系统包括至少两个灌装制冷工质的热泵循环回路，每一所述热泵循环回路由一压缩机，第一、第二冷凝器，一蒸发器以及一节流阀构成，其中所述第一、第二冷凝器的进口均并联连接所述压缩机的出口，所述第一、第二冷凝器的出口均并联连接所述节流阀的进口，且每一所述第一冷凝器的进口端均设置有一电磁阀；所述蒸发器的进口并联连接所述节流阀的出口，所述蒸发器的出口并联连接所述压缩机的进口；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；
所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所述第一冷凝器的换热端连通构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。

5.  如权利要求4所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。

6.  如权利要求4或5所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。

7.  一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、至少一套热泵系统和一蒸发冷却水系统；
所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、一个以上除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；
每套所述热泵系统包括由压缩机、蒸发器、节流阀、第一冷凝器和第二冷凝器依次连接构成的热泵循环回路，所述热泵循环回路中灌装制冷工质；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；
所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵分别与所有所述第一冷凝器的换热端并联或串联构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。

8.  如权利要求7所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。

9.  如权利要求7或8所述的一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。

一种热回收型溶液除湿新风机组
技术领域
本发明涉及一种新风机组，特别是关于一种热泵驱动和蒸发冷却相结合的热回收型溶液除湿新风机组。
背景技术
在空调系统中，夏季通常需要对室外新风进行降温除湿处理。现有空调系统大多采用冷凝除湿处理方式，采用制冷机制备出低温冷冻水，将空气温度降低到露点以下(低于空气的露点温度)，从而实现对于新风的除湿处理过程。由于除湿要求的冷水温度远低于降温所需的冷水温度，造成制冷机的蒸发温度降低从而降低了制冷机的性能系数。而且，冷凝除湿产生的凝结水很容易滋生霉菌，严重影响了室内空气品质。溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为工作介质，与新风直接接触进行传热传质，实现对于新风的除湿处理过程。溶液除湿方式可以采用低温的热源作为溶液浓缩再生的能量来源，如太阳能、热网的热水、废热等。溶液除湿方式由于在节约能源和提高室内空气品质等方面的优势，得到了广泛关注并在越来越多的建筑中应用。
专利ZL03134688.X和ZL200610012259.3分别公开了一种溶液全热回收型新风空调机和一种热泵驱动的多级溶液除湿和再生新风机组，这两个专利中的溶液除湿新风机组，均采用了溶液式全热回收器回收室内排风的冷量和设置了小容量的热泵循环，且蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而增强溶液的吸湿性能，冷凝器的热量用于吸湿溶液的浓缩再生。由于冷凝器的排热量等于蒸发器冷量与压缩机功耗之和，冷凝器的排热量大于系统中溶液浓缩再生所需的热量，因此如果不排除这部分冷凝器多余的热量，就会使得冷凝温度不断升高，从而显著影响了热泵系统以及整个溶液除湿机组的性能。
在专利ZL03134688.X中，通过设置辅助冷凝器(采用空气冷却)带走多余的冷凝器排热量，但由于辅助冷凝器是对空气加热(湿度不发生变化)使得空气带走热量的能力有限，冷凝温度仍然比较高。在专利ZL200610012259.3中，通过在溶液再生模块中设置补水装置，从而增加与空气接触的溶液中的水分含量提高空气的出口湿度，来带走冷凝器多余的排热量，使得冷凝温度维持在较低的温度水平。但再生模块本身的作用在于提高溶液浓度、实现对于溶液的浓缩再生作用，而补水则直接导致溶液的浓度降低，二者之间存在着显著的矛盾。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种利用室内排风进行蒸发冷却制取冷水，从而承担冷凝器部分热量的热泵驱动和蒸发冷却相结合的热回收型溶液除湿新风机组。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、一热泵系统和一蒸发冷却水系统；所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、一个以上除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；所述热泵系统包括一灌装制冷工质的热泵循环回路，所述热泵循环回路由一压缩机、第一冷凝器、一节流阀以及与所述除湿模块数量相同的蒸发器和第二冷凝器构成，其中所述第一、第二冷凝器的进口均并联连接所述压缩机的出口，所述第一、第二冷凝器的出口均并联连接所述节流阀的进口，且所述第一冷凝器的进口端设置有一电磁阀；所述蒸发器的进口均并联连接所述节流阀的出口，所述蒸发器的出口均并联连接所述压缩机的进口；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所述第一冷凝器的换热端连通构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。
所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。
在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。
一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、一热泵系统和一蒸发冷却水系统；所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、至少两个除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；所述另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；所述热泵系统包括至少两个灌装制冷工质的热泵循环回路，每一所述热泵循环回路由一压缩机，第一、第二冷凝器，一蒸发器以及一节流阀构成，其中所述第一、第二冷凝器的进口均并联连接所述压缩机的出口，所述第一、第二冷凝器的出口均并联连接所述节流阀的进口，且每一所述第一冷凝器的进口端均设置有一电磁阀；所述蒸发器的进口并联连接所述节流阀的出口，所述蒸发器的出口并联连接所述压缩机的进口；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵与所述第一冷凝器的换热端连通构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。
所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。
在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。
一种热回收型溶液除湿新风机组，其特征在于：它包括一溶液循环系统、至少一套热泵系统和一蒸发冷却水系统；所述溶液循环系统包括一个以上由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块、一个以上除湿模块以及与所述除湿模块数量相同的再生模块；每一所述两级全热回收模块与一溶液循环泵连接构成全热回收单元，且一个所述气液直接接触喷淋模块和除湿模块并排设置构成新风处理通道；另一个所述气液直接接触喷淋模块和再生模块并排设置构成室内排风通道；所述除湿模块与再生模块连接构成级间溶液循环回路，所述级间溶液循环回路中灌装盐溶液；每套所述热泵系统包括由压缩机、蒸发器、节流阀、第一冷凝器和第二冷凝器依次连接构成的热泵循环回路，所述热泵循环回路中灌装制冷工质；每一所述第二冷凝器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述再生模块连接构成溶液加热回路；每一所述蒸发器的换热端通过一溶液循环泵与相应的所述除湿模块连接构成溶液冷却回路；所述蒸发冷却水系统包括一蒸发冷却模块和一水循环泵，所述蒸发冷却模块通过所述水循环泵分别与所有所述第一冷凝器的换热端并联或串联构成水加热回路，且所述蒸发冷却模块并排设置在所述再生模块的外侧；所述蒸发冷却模块上设置有一补水阀。
所述除湿模块、再生模块和蒸发冷却模块均为气液直接接触喷淋模块。
在每一所述除湿模块和相应的所述再生模块之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明以具有吸湿性能的溶液为工作介质，将溶液循环系统、热泵系统和蒸发冷却水系统相结合，使热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的热量均得到了有效的利用，蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而提高其除湿能力，冷凝器的热量一部分作为溶液浓缩再生的热源，另一部分通过蒸发冷却排出，降低了冷凝温度，提高了热泵效率。2、本发明的再生模块通过对于空气的蒸发冷却方式带走冷凝器多余的热量，一方面使出口空气的湿度增加，携带热量的能力提高，从而可以很好的保持冷凝温度处于较低水平；另一方面再生模块中没有补水，从根本上避免了提高溶液浓度的再生目标与向溶液中补水降低溶液二者之间的矛盾，可以显著提高能源利用效率。3、本发明的除湿单元和再生单元可以设计为多级形式，每一级除湿单元和对应的再生单元均连接一套蒸发器和冷凝器，并在相应模块之间的溶液循环回路中设置板式换热器以回收热量，从而实现了多级不同温度和浓度的除湿过程，增强新风机组对空气的除湿、降温能力，并提高新风机组的能源利用效率。4、本发明使用盐溶液作为除湿溶液，盐溶液具有杀菌、净化空气的作用，可提高室内空气品质。本发明可以广泛应用于需要提供干燥新风的场合。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图
图2是本发明实施例2的结构示意图
图3是本发明实施例3的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例的新风机组包括溶液循环系统、热泵系统和蒸发冷却水系统。
溶液循环系统包括由两个气液直接接触喷淋模块串联组成的两级全热回收模块A1-A2、B1-B2，除湿模块C1、D1和再生模块C2、D2。两级全热回收模块A1-A2、B1-B2分别与一溶液循环泵1连接构成全热回收单元，且气液直接接触喷淋模块A1、B1和除湿模块C1、D1并排设置构成新风处理通道；气液直接接触喷淋模块A2、B2和再生模块C2、D2并排设置构成室内排风通道。除湿模块C1与再生模块C2连接、除湿模块D1与再生模块D2连接分别构成级间溶液循环回路，且级间溶液循环回路中灌装盐溶液。同时，在除湿模块C1、D1和相应的再生模块C2、D2之间的级间溶液循环回路中均设置一板式换热器2。
热泵系统包括压缩机3，冷凝器4、5、6，蒸发器7、8以及节流阀9，其中冷凝器4、5、6的进口均并联连接压缩机3的出口，冷凝器4、5、6的出口均并联连接节流阀9的进口，且冷凝器4的进口端设置有一电磁阀10；蒸发器7、8的进口均并联连接节流阀9的出口，蒸发器7、8的出口均并联连接压缩机3的进口构成热泵循环回路，热泵循环回路中灌装制冷工质。冷凝器5、6的换热端分别通过一溶液循环泵1与再生模块C2、D2连接构成溶液加热回路，分别用于加热进入再生模块C2、D2的溶液。蒸发器7、8的换热端分别通过一溶液循环泵1与除湿模块C1、D1连接构成溶液冷却回路，分别用于冷却进入除湿模块C1、D1的溶液。
蒸发冷却水系统包括蒸发冷却模块E和水循环泵11，蒸发冷却模块E通过水循环泵11与冷凝器3的换热端连通构成水加热回路，且蒸发冷却模块E并排设置在再生模块C2的外侧。冷凝器3用于加热进入蒸发冷却模块E的水，并且可以通过电磁阀10的启停来控制是否由蒸发冷却模块E带走冷凝器3的部分排热量。蒸发冷却模块E上设置有一补水阀12，用于补充由于蒸发而失去的水分，其补水量等于进出蒸发冷却模块E的空气湿度增加量。
上述实施例中，两级全热回收模块A1-A2、B1-B2，除湿模块C1、D1，再生模块C2、D2和蒸发冷却模块E均为气液直接接触喷淋模块，其中两级全热回收模块A1-A2、B1-B2为溶液与空气直接接触，用于回收室内排风的能量，降低新风处理能耗；除湿模块C1、D1为溶液与空气直接接触，用于对新风降温除湿；再生模块C2、D2为溶液与空气直接接触，用于溶液的浓缩再生；蒸发冷却模块E为水与空气直接接触，用于排除冷凝器3多余的热量。
上述实施例中，溶液循环系统中的全热回收单元、除湿单元和再生单元的级数均为两级，实际上，全热回收单元、除湿单元和再生单元的级数均可以改变为其他级数。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1的差别在于，本实施例的新风机组中热泵系统包括两个热泵循环回路，压缩机3，冷凝器4、5，蒸发器7和节流阀9构成一个热泵循环回路，其中冷凝器4、5的进口均并联连接压缩机3的出口，冷凝器4、5的出口均并联连接节流阀9的进口，且冷凝器4的进口端设置有一电磁阀10；蒸发器7的进口并联连接节流阀9的出口，蒸发器7的出口并联连接压缩机3的进口。压缩机3′，冷凝器4、6，蒸发器8和节流阀9′构成另一个热泵循环回路，其中冷凝器4、5的进口均并联连接压缩机3′的出口，冷凝器4、6的出口均并联连接节流阀9′的进口，且冷凝器4的进口端亦设置有一电磁阀10′；蒸发器8的进口并联连接节流阀9′的出口，蒸发器8的出口并联连接压缩机3′的进口。
本实施例的新风机组虽然比实施例1的新风机组结构要复杂，但由于其具有两个热泵循环回路(蒸发温度、冷凝温度为两组数值)，因此其能源利用效率要高于实施例1的新风机组。
实施例3：
如图3所示，本实施例与实施例1的差别在于，本实施例的新风机组包括两套热泵系统，每套热泵系统由压缩机3(或3′)、冷凝器5(或6)、冷凝器4(或4′)、节流阀9(或9′)以及蒸发器7(或8)依次连接构成一个独立的热泵循环回路，且蒸发冷却模块E分别与冷凝器4、4′的换热端并联。
上述实施例中，蒸发冷却模块E也可以与冷凝器4、4′的换热端串联(图中未示出)。
本实施例的新风机组虽然比实施例1的新风机组结构要复杂，但由于其具有两套热泵系统(即两个独立的热泵循环回路)，因此其能源利用效率要高于实施例1的新风机组。
下面根据实施例2分析空气和溶液的流程及其状态变化情况，如图2所示，图中直线表示溶液，虚线表示热泵系统的制冷工质，双直线表示水。
在下层新风处理通道，室外新风依次经过气液直接接触喷淋模块A1、B1回收室内排风的冷量，经过预降温和预除湿后的新风再经过除湿模块C1、D1与低温浓溶液接触被降温除湿后，送入室内。在上层室内排风通道，室内排风先通过气液直接接触喷淋模块B2、A2，再经再生模块D2、C2与高温稀溶液直接接触被加热加湿(实现溶液的浓缩再生)，再经过蒸发冷却模块E蒸发冷却制取冷却水。蒸发器7、8分别对除湿模块C1、D1的级内循环溶液进行降温，提高其除湿能力；冷凝器5、6分别对再生模块C2、D2的级内循环溶液进行加热，提高其再生能力。同时，冷凝器4可以分担热泵冷凝过程的散热量，降低冷凝温度，然后利用蒸发冷却模块E蒸发冷却的冷水排走冷凝器4的热量，并且可以通过控制电磁阀10和10′的启停，来调节冷凝器4排热的分配情况。当电磁阀10和10′关闭时，循环水泵11停止运行蒸发冷却模块E停止工作；反之，蒸发冷却模块E按照蒸发冷却模式运行，带走冷凝器4的部分排热量。从除湿模块C1流出的稀溶液与从再生模块C2流出的浓溶液经过板式换热器2热回收后，分别流入再生模块C2和除湿模块C1。从除湿模块D1流出的稀溶液与从再生模块D2流出的浓溶液经过板式换热器2热回收后，分别流入再生模块D2和除湿模块D1，从而实现溶液在除湿模块C1、D1与再生模块C2、D2之间的循环。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。