蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置，包括制冷系統(tǒng)、吸附轉(zhuǎn)輪、再生風(fēng)機以及處理風(fēng)機，制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、壓縮機、膨脹閥及冷凝器，冷凝器包括氣-氣換熱器、相變換熱器和過冷換熱器。本實用新型的優(yōu)點在于在保證制冷劑充分冷卻的條件下最大限度地利用從壓縮機排出的制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)時釋放的熱量。吸附轉(zhuǎn)輪可以負擔(dān)部分除濕負荷，而除濕的能源全部來源于制冷的余熱，除濕效率高，進入轉(zhuǎn)輪的空氣溫度低，轉(zhuǎn)輪吸附效果好，而轉(zhuǎn)輪再生能源是以熱泵工作獲得，電功率消耗比電直接加熱的低70%左右，在比傳統(tǒng)節(jié)能70%的前提下獲得更加多的除濕量。
【專利說明】蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及空調(diào)裝置領(lǐng)域，具體是一種蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)一般包括蒸發(fā)器、冷凝器、制冷壓縮機、膨脹閥和制冷齊U，蒸汽壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)正常工作時，冷凝器會散發(fā)出熱量，同時需要降溫的空氣通過蒸發(fā)器時空氣中的水分會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象?？諝庵兴謴臍鈶B(tài)變成液態(tài)的時候需要釋放熱量，制冷過程中每產(chǎn)生I公斤的冷凝水需要消耗大約600大卡的制冷冷量，由此，普通空調(diào)在正常工作時有相當(dāng)比例的制冷量被消耗在空氣中的水分冷凝。因此，減少水分冷凝而導(dǎo)致的制冷冷量消耗就是提高普通制冷空調(diào)裝置能源利用率的有效途徑之一。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)中，使用吸附式轉(zhuǎn)輪來對潮濕空氣除濕為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。轉(zhuǎn)輪除濕的原理是:由具備吸水性的材料制造而成的圓盤狀的除濕轉(zhuǎn)輪被分割成再生區(qū)與處理區(qū)，當(dāng)含水分的空氣從處理區(qū)流過后，空氣變成干燥空氣，而熱空氣流過再生區(qū)后，吸附在干燥轉(zhuǎn)輪上的水分被帶走，轉(zhuǎn)輪恢復(fù)吸水能力。為了保證空氣處理過的連續(xù)，轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)電機帶運下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪材料連續(xù)在吸咐與再生狀態(tài)下工作。
[0004]為了提高制冷空調(diào)的能源效率，近些年，國內(nèi)外相關(guān)研究人員提出了蒸汽壓縮制冷與轉(zhuǎn)輪吸附耦合運行的空調(diào)裝置，其核心是，利用轉(zhuǎn)輪預(yù)先對需要處理的空氣進行除濕處理，而轉(zhuǎn)輪除濕正常工作時的再生熱量來源于壓縮制冷的冷凝熱。例如，ZL2011203129898.8的中國專利文獻就公開過這樣一種空調(diào)系統(tǒng)。
[0005]本實用新型公開的蒸汽壓縮制冷與轉(zhuǎn)輪吸附耦合運行的空調(diào)裝置和ZL2011203129898.8公開的蒸汽壓縮制冷與轉(zhuǎn)輪吸附耦合運行的空調(diào)裝置比較，結(jié)構(gòu)更加緊奏，系統(tǒng)制冷效率與除濕效率更加高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于針對上述存在的問題和不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)制冷效率與除濕效率更高的蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置。
[0007]本實用新型技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0008]一種蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置，包括一個獨立的制冷系統(tǒng)、一個吸附轉(zhuǎn)輪、再生風(fēng)機以及處理風(fēng)機，其中，所述吸附轉(zhuǎn)輪被隔板分割成轉(zhuǎn)輪處理區(qū)和轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，吸附轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)電機的帶動下，不斷地從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪處理區(qū)，然后又從轉(zhuǎn)輪處理區(qū)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，如此循環(huán)往復(fù)；
[0009]所述制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、壓縮機、膨脹閥及冷凝器，所述冷凝器包括氣-氣換熱器、相變換熱器和過冷換熱器，其中在氣-氣換熱器中制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)，制冷劑主要以氣態(tài)的形式在該換熱器內(nèi)部流動；在相變換熱器中制冷劑在飽和狀態(tài)下從氣態(tài)冷凝成為液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)與氣態(tài)共存的方式在該換熱器中流動；在過冷換熱器中制冷劑從飽和的液態(tài)冷卻成為過冷的液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)的形成在該換熱器中流動；制冷系統(tǒng)工作時，從壓縮機排出的高溫、高壓的過熱制冷劑先經(jīng)過氣-氣換熱器，然后流過相變換熱器，最后流過過冷換熱器；本設(shè)計的優(yōu)點在于在保證制冷劑充分冷卻的條件下最大限度地利用從壓縮機排出的制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)時釋放的熱量。
[0010]所述冷卻風(fēng)扇在環(huán)境中的空氣流過換熱器時使制冷劑冷卻。
[0011]空氣流過轉(zhuǎn)輪處理區(qū)后，空氣溫度會升高，如果直接送到車間會增加車間的熱負荷，為了避免此缺陷，在系統(tǒng)中還增設(shè)一個二次制冷系統(tǒng)，所述二次制冷系統(tǒng)包括二次制冷蒸發(fā)器、二次制冷壓縮機、二次制冷膨脹閥及二次制冷冷凝器，其中，二次制冷冷凝器是冷凝換熱與過冷換熱器，制冷劑在換熱器中先進行冷凝換熱，然后進行過冷換熱，二次制冷冷凝器是氣-氣換熱器，在該換熱器中制冷劑從過熱的氣態(tài)冷卻成飽和的氣態(tài)，在該換熱器中制冷劑主要以氣態(tài)的形式流動。
[0012]本實用新型的工作原理是這樣實現(xiàn)的:如圖1所示，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，需要進行除濕與冷卻的空氣在處理風(fēng)機的作用下從a點進入裝置，先經(jīng)過制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器冷卻降溫、除濕后，再流過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)，最后從b點離開裝置。當(dāng)空氣流過處理區(qū)時轉(zhuǎn)輪會吸附空氣中的水分使空氣變成干燥。
[0013]吸附轉(zhuǎn)輪再生空氣在圖1中再生風(fēng)機的作用下，從環(huán)境中c點取得空氣，先經(jīng)過制冷系統(tǒng)冷凝器的過冷換熱器，然后通過制冷冷凝器的過熱換熱器。由于冷凝器的過冷換熱器和制冷冷凝器的過熱換熱器都是釋放熱量的，所以空氣流過冷凝器的過冷換熱器和制冷冷凝器的過熱換熱器后會被加熱，加熱后的空氣在再生風(fēng)機作用下流過轉(zhuǎn)輪再生區(qū)時，會使吸附在轉(zhuǎn)輪上的水分蒸發(fā)，使轉(zhuǎn)輪獲得再生，從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)流出的空氣從d點排向大氣。
[0014]本實用新型中吸附轉(zhuǎn)輪再生能源全部來源于制冷系統(tǒng)制冷過程散發(fā)的熱量，實現(xiàn)該目標的根本在于制冷冷凝器的特殊設(shè)計，即，制冷冷凝器分成三個部分，即冷凝器中的氣-氣換熱器、冷凝器中相變換熱器和冷凝器中過冷換熱器；另外，在制冷冷凝過程釋放的熱量中，即氣-氣換熱器、冷凝器中相變換熱器和冷凝器中過冷換熱器釋放的熱量，只有氣-氣換熱器釋放的熱量是高溫同時也是可以被用于加熱轉(zhuǎn)輪再生空氣的。由于根據(jù)制冷理論可以推算出氣-氣換熱器釋放熱量只占制冷冷凝過程釋放的熱量的13%左右，所以圖1中冷卻風(fēng)扇的風(fēng)量大于再生風(fēng)機的風(fēng)量。
[0015]由于制冷系統(tǒng)的制冷效率與制冷冷凝器的冷卻效果有很大的關(guān)系，而轉(zhuǎn)輪再生效果只與再生溫度以及再生風(fēng)量有關(guān)。本設(shè)計中冷卻風(fēng)扇的冷卻風(fēng)量可以任意調(diào)節(jié)，而再生風(fēng)機的風(fēng)量與冷卻風(fēng)扇的風(fēng)量關(guān)系不大，所以，本設(shè)計中吸附轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的存在不影響制冷效率。
[0016]本實用新型和普通的冷凍除濕比較，吸附轉(zhuǎn)輪可以負擔(dān)部分除濕負荷，而除濕的能源全部來源于制冷的余熱，所以和普通的冷凍除濕比較，本裝置除濕效率高。
[0017]本實用新型和現(xiàn)有常見的轉(zhuǎn)輪除濕比較，進入本實用新型吸附轉(zhuǎn)輪的空氣溫度低，轉(zhuǎn)輪吸附效果好，而轉(zhuǎn)輪再生能源是以熱泵工作獲得，所以，電功率消耗比電直接加熱的低70%左右，即，和常見的轉(zhuǎn)輪除濕比較，在比傳統(tǒng)節(jié)能70%的前提下獲得更加多的除濕量。
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型增加二次制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本實用新型一種實施例:由一個獨立的制冷系統(tǒng)、一個吸附轉(zhuǎn)輪2、再生風(fēng)機20以及處理風(fēng)機I組成，其中，吸附轉(zhuǎn)輪2被隔板3、4分割成轉(zhuǎn)輪處理區(qū)6和轉(zhuǎn)輪再生區(qū)5，吸附轉(zhuǎn)輪2在旋轉(zhuǎn)電機7的帶動下，不斷地從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)5旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪處理區(qū)6，然后又從轉(zhuǎn)輪處理區(qū)6旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪再生區(qū)5，如此循環(huán)往復(fù)；制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器8、壓縮機
9、膨脹閥10及冷凝器，冷凝器包括氣-氣換熱器13、相變換熱器11和過冷換熱器12，其中在氣-氣換熱器13中制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)，制冷劑主要以氣態(tài)的形式在該換熱器內(nèi)部流動；在相變換熱器11中制冷劑在飽和狀態(tài)下從氣態(tài)冷凝成為液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)與氣態(tài)共存的方式在該換熱器中流動；在過冷換熱器12中制冷劑從飽和的液態(tài)冷卻成為過冷的液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)的形成在該換熱器中流動；制冷系統(tǒng)工作時，從壓縮機排出的高溫、高壓的過熱制冷劑先經(jīng)過氣-氣換熱器13，然后流過相變換熱器11，最后流過過冷換熱器12 ;本設(shè)計的優(yōu)點在于在保證制冷劑充分冷卻的條件下最大限度地利用從壓縮機排出的制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)時釋放的熱量。冷卻風(fēng)扇14在環(huán)境中的空氣流過換熱器11時使制冷劑冷卻。
[0022]如圖1所示，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時，需要進行除濕與冷卻的空氣在處理風(fēng)機I的作用下從a點進入裝置，先經(jīng)過制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器8冷卻降溫、除濕后，再流過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)6，最后從b點離開裝置。當(dāng)空氣流過處理區(qū)時轉(zhuǎn)輪會吸附空氣中的水分使空氣變成干燥。
[0023]轉(zhuǎn)輪再生空氣在圖1中再生風(fēng)機20的作用下，從環(huán)境中c點取得空氣，先經(jīng)過制冷系統(tǒng)冷凝器的過冷換熱器12，然后通過制冷冷凝器的氣-氣換熱器。由于冷凝器的過冷換熱器12和制冷冷凝器的氣-氣換熱器13都是釋放熱量的，所以空氣流過冷凝器的過冷換熱器12和制冷冷凝器的氣-氣換熱器13后會被加熱，加熱后的空氣在再生風(fēng)機20作用下流過轉(zhuǎn)輪再生區(qū)5時，會使吸附在吸附轉(zhuǎn)輪2上的水分蒸發(fā)，使吸附轉(zhuǎn)輪2獲得再生，從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)5流出的空氣從d點排向大氣。
[0024]本實用新型中吸附轉(zhuǎn)輪2再生能源全部來源于制冷系統(tǒng)制冷過程散發(fā)的熱量，實現(xiàn)該目標的根本在于制冷冷凝器的特殊設(shè)計，即，制冷冷凝器分成三個部分，即冷凝器中的氣-氣換熱器13、冷凝器中相變換熱器11和冷凝器中過冷換熱器12 ;另外，在制冷冷凝過程釋放的熱量中，即氣-氣換熱器13、冷凝器中相變換熱器11和冷凝器中過冷換熱器12釋放的熱量，只有氣-氣換熱器13釋放的熱量是高溫同時也是可以被用于加熱吸附轉(zhuǎn)輪2再生空氣的。由于根據(jù)制冷理論可以推算出氣-氣換熱器13釋放熱量只占制冷冷凝過程釋放的熱量的13%左右，所以圖1中冷卻風(fēng)扇14的風(fēng)量大于再生風(fēng)機9的風(fēng)量。
[0025]由于制冷系統(tǒng)的制冷效率與制冷冷凝器的冷卻效果有很大的關(guān)系，而吸附轉(zhuǎn)輪2再生效果只與再生溫度以及再生風(fēng)量有關(guān)。本設(shè)計中冷卻風(fēng)扇14的冷卻風(fēng)量可以任意調(diào)節(jié)，而再生風(fēng)機9的風(fēng)量與冷卻風(fēng)扇14的風(fēng)量關(guān)系不大，所以，本設(shè)計中吸附轉(zhuǎn)輪2系統(tǒng)的存在不影響制冷效率。
[0026]本實用新型和普通的冷凍除濕比較，吸附轉(zhuǎn)輪2可以負擔(dān)部分除濕負荷，而除濕的能源全部來源于制冷的余熱，所以和普通的冷凍除濕比較，本裝置除濕效率高。
[0027]本實用新型和普通的轉(zhuǎn)輪除濕比較，進入本吸附轉(zhuǎn)輪2的空氣溫度低，吸附轉(zhuǎn)輪2吸附效果好，而吸附轉(zhuǎn)輪2再生能源是以熱泵工作獲得，所以，電功率消耗比電直接加熱的低70%左右，即，和普通的轉(zhuǎn)輪除濕比較，在比傳統(tǒng)節(jié)能70%的前提下獲得更加多的除濕量。
[0028]本實用新型空氣流過吸附轉(zhuǎn)輪2處理區(qū)后，空氣溫度會升高，如果直接送到車間會增加車間的熱負荷，為了避免此缺陷，在系統(tǒng)中增加一個二次制冷系統(tǒng)，圖2是增加一個二次制冷系統(tǒng)后的不意圖。
[0029]如圖2示，二次制冷 蒸發(fā)器15、二次制冷壓縮機16、二次制冷膨脹閥17、二次制冷冷凝器18，19組成一個完整的二次制冷系統(tǒng)，；二次制冷冷凝器18是冷凝換熱與過冷換熱器，制冷劑在換熱器中先進行冷凝換熱，然后進行過冷換熱，二次制冷冷凝器19是氣-氣換熱器，在該換熱器中制冷劑從過熱的氣態(tài)冷卻成飽和的氣態(tài)，在該換熱器中制冷劑主要以氣態(tài)的形式流動。
[0030]圖2與圖1工作流程的唯一區(qū)別在于增加了一個制冷系統(tǒng)，由此，導(dǎo)致的最終結(jié)果是從經(jīng)過圖2流程處理后的空氣的溫度比經(jīng)過圖1流程處理后的空氣的溫度低。
[0031]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽壓縮式制冷與轉(zhuǎn)輪吸附除濕耦合運行的空調(diào)裝置，其特征在于:包括一個獨立的制冷系統(tǒng)、一個吸附轉(zhuǎn)輪(2)、再生風(fēng)機(20)以及處理風(fēng)機(1)，其中，所述吸附轉(zhuǎn)輪(2)被隔板(3，4)分割成轉(zhuǎn)輪處理區(qū)(6)和轉(zhuǎn)輪再生區(qū)(5)，吸附轉(zhuǎn)輪(2)在旋轉(zhuǎn)電機(7)的帶動下，不斷地從轉(zhuǎn)輪再生區(qū)(5)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪處理區(qū)(6)，然后又從轉(zhuǎn)輪處理區(qū)(6)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)輪再生區(qū)(5)，如此循環(huán)往復(fù)； 所述制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器(8)、壓縮機(9)、膨脹閥(10)及冷凝器，所述冷凝器包括氣-氣換熱器(13)、相變換熱器(11)和過冷換熱器(12)，其中在氣-氣換熱器(13)中制冷劑從過熱狀態(tài)冷卻到飽和狀態(tài)，制冷劑主要以氣態(tài)的形式在該換熱器內(nèi)部流動；在相變換熱器(11)中制冷劑在飽和狀態(tài)下從氣態(tài)冷凝成為液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)與氣態(tài)共存的方式在該換熱器中流動；在過冷換熱器(12)中制冷劑從飽和的液態(tài)冷卻成為過冷的液態(tài)，制冷劑主要以液態(tài)的形成在該換熱器中流動；制冷系統(tǒng)工作時，從壓縮機排出的高溫、高壓的過熱制冷劑先經(jīng)過氣-氣換熱器(13)，然后流過相變換熱器(11)，最后流過過冷換熱器(12)； 所述冷卻風(fēng)扇(14)在環(huán)境中的空氣流過換熱器(11)時使制冷劑冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空調(diào)裝置，其特征在于:還增設(shè)一個二次制冷系統(tǒng)，所述二次制冷系統(tǒng)包括二次制冷蒸發(fā)器(15)、二次制冷壓縮機(16)、二次制冷膨脹閥(17)及二次制冷冷凝器(18，19)，其中，二次制冷冷凝器(18)是冷凝換熱與過冷換熱器，制冷劑在換熱器中先進行冷凝換熱，然后進行過冷換熱，二次制冷冷凝器(19)是氣-氣換熱器，在該換熱器中制冷劑從過熱的氣態(tài)冷卻成飽和的氣態(tài)，在該換熱器中制冷劑主要以氣態(tài)的形式流動。
【文檔編號】F24F5/00GK203533748SQ201320557348
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】馬軍 申請人:馬軍