本發(fā)明涉及一種熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)熱濕處理機(jī)組，屬于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著建筑功能的多元化和人們使用要求的不斷提高，建筑空調(diào)能耗也在日益增加。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，隨著社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)生活的多元化，建筑能耗占全球總能耗的比例在逐年增加，研究數(shù)據(jù)表明2002-2030年間用于維持建筑功能的電力消耗將增長119％。各類建筑中，用于滿足室內(nèi)熱舒適環(huán)境的空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占到建筑總能耗的50％左右。然而當(dāng)前普遍使用的空調(diào)系統(tǒng)由于其自身結(jié)構(gòu)和在空氣處理方式上的缺陷，消耗了大量的電能并造成了較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此開發(fā)節(jié)能環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)顯得越發(fā)緊迫和具有實(shí)際意義。

溶液除濕空調(diào)是一種基于液體吸濕劑對(duì)空氣實(shí)現(xiàn)制冷、除濕的，并可以有效使用低品位熱源的新型空調(diào)方式，具有巨大的節(jié)能環(huán)保潛力。目前，在實(shí)際工程中溶液除濕空調(diào)使用最為廣泛的是熱泵驅(qū)動(dòng)的形式，即將蒸汽壓縮制冷循環(huán)與溶液除濕再生循環(huán)相耦合，蒸發(fā)器提供系統(tǒng)所需冷量，冷凝器提供再生溶液所需熱量，這類系統(tǒng)在建筑中通常作為新風(fēng)機(jī)組使用。

大量工程實(shí)例表明，熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組在空氣濕負(fù)荷處理方面體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢(shì)。但是，現(xiàn)有的此類機(jī)組在設(shè)計(jì)或應(yīng)用過程中尚存在一些缺陷有待解決。一個(gè)較為突出的問題是：熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組中的稀溶液利用冷凝熱進(jìn)行再生時(shí)往往需要使用新風(fēng)或者室內(nèi)回風(fēng)作為再生空氣，這樣機(jī)組中就要為溶液再生器設(shè)置單獨(dú)的風(fēng)道，所以這類新風(fēng)機(jī)組都是采用的雙風(fēng)道結(jié)構(gòu)，然而雙風(fēng)道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致機(jī)組占地面積大，并給建筑中空調(diào)設(shè)備的布置帶來了困難。另外，室內(nèi)回風(fēng)的收集同樣需要額外的風(fēng)道和設(shè)備，增加了整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的投入。因此，對(duì)此類機(jī)組進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)改造，有效的減小設(shè)備體積和占地面積具有切實(shí)的工程實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組，整個(gè)機(jī)組采用單風(fēng)道結(jié)構(gòu)、無需額外的再生空氣輸入，以解決現(xiàn)有機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備布置不夠緊湊、體積和占地面積大的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組，包括溶液除濕再生系統(tǒng)、蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)、新風(fēng)處理系統(tǒng)；所述新風(fēng)處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的溶液再生器、表冷器、溶液除濕器和離心風(fēng)機(jī)，所述溶液再生器的出口和進(jìn)口之間設(shè)置有再生溶液自循環(huán)管路，所述溶液除濕器的出口和進(jìn)口之間設(shè)置有除濕溶液自循環(huán)管路；

所述溶液除濕再生系統(tǒng)包括連接所述溶液再生器和溶液除濕器的濃稀溶液交換管路、設(shè)置在所述濃稀溶液交換管路上的溶液熱交換器、設(shè)置在溶液再生器的再生溶液自循環(huán)管路中的再生溶液泵、設(shè)置在溶液除濕器的除濕溶液自循環(huán)管路中的除濕溶液泵，所述再生溶液泵的溶液流動(dòng)方向?yàn)樽匀芤涸偕鞯某隹谙蜻M(jìn)口，所述除濕溶液泵的溶液流動(dòng)方向?yàn)樽匀芤撼凉衿鞯某隹谙蜻M(jìn)口；所述濃稀溶液交換管路包括溶液再生器底部的濃溶液出口與溶液熱交換器的高溫端進(jìn)口之間的管路、溶液熱交換器的低溫端進(jìn)口與溶液除濕器底部的稀溶液出口之間的管路、溶液熱交換器的高溫端出口與溶液除濕器底部的濃溶液進(jìn)口之間的管路、溶液熱交換器的低溫端出口與溶液再生器底部的稀溶液進(jìn)口之間的管路；所述溶液再生器底部的濃溶液出口與溶液熱交換器的高溫端進(jìn)口之間的管路上設(shè)置有濃溶液輸出泵，濃溶液輸出泵的輸送方向?yàn)槿芤涸偕髦寥芤簾峤粨Q器；所述溶液熱交換器的低溫端進(jìn)口與溶液除濕器底部的稀溶液出口之間的管路上設(shè)置有稀溶液輸出泵，稀溶液輸出泵的輸送方向?yàn)槿芤撼凉衿髦寥芤簾峤粨Q器。

所述蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)包括設(shè)置在所述再生溶液自循環(huán)管路上的冷凝器、設(shè)置在所述除濕溶液自循環(huán)管路上的蒸發(fā)器、設(shè)置在所述冷凝器制冷劑進(jìn)口端和蒸發(fā)器的制冷劑出口端之間連接管路上的壓縮機(jī)、設(shè)置在冷凝器制冷劑出口端和蒸發(fā)器制冷劑進(jìn)口端之間連接管路上的膨脹閥，所述冷凝器的溶液進(jìn)口端與溶液再生器的出口連接，冷凝器的溶液出口端與再生溶液泵進(jìn)口連接，所述蒸發(fā)器的溶液進(jìn)口端與溶液除濕器的出口連接，蒸發(fā)器的溶液出口端與除濕溶液泵進(jìn)口連接。

進(jìn)一步的，本發(fā)明單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組中，表冷器中的冷源使用建筑空調(diào)系統(tǒng)中的高溫冷水。

進(jìn)一步的，本發(fā)明單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組中，溶液再生器設(shè)置在新風(fēng)處理風(fēng)道進(jìn)口，溶液再生器的空氣出口與表冷器的進(jìn)風(fēng)側(cè)相連，表冷器的出風(fēng)側(cè)與溶液除濕器的空氣進(jìn)口相連接，溶液除濕器的空氣出口與離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口連接，離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口正對(duì)新風(fēng)處理風(fēng)道送風(fēng)口設(shè)置。

進(jìn)一步的，本發(fā)明單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組中，系統(tǒng)除濕器和再生器中使用的除濕溶液為溴化鋰溶液、氯化鋰溶液、氯化鈣溶液、氯化鋰與氯化鈣的混合溶液或溴化鋰與氯化鈣的混合溶液。

進(jìn)一步的，為了防止溶液除濕器和溶液再生器中的空氣帶液?jiǎn)栴}，除濕芯體和再生芯體均采用選擇透過性膜結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，整個(gè)機(jī)組中僅設(shè)有一個(gè)風(fēng)道，結(jié)構(gòu)緊湊；新風(fēng)首先作為再生空氣在溶液再生器中被升溫加濕；隨后新風(fēng)經(jīng)過表冷器被除濕降溫，表冷器中的冷源使用建筑空調(diào)系統(tǒng)中的14℃左右的高溫冷水；最后新風(fēng)由溶液除濕器進(jìn)一步除濕到送風(fēng)狀態(tài)，由離心風(fēng)機(jī)輸送到送風(fēng)管道。

本發(fā)明機(jī)組，由溶液除濕再生系統(tǒng)和蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)耦合而成；熱泵系統(tǒng)的冷凝器為溶液再生提供熱量，蒸發(fā)器為除濕溶液的降溫提供冷量；被處理的新風(fēng)即作為送風(fēng)又作為再生空氣使用，在單一的新風(fēng)處理風(fēng)道中，新風(fēng)首先進(jìn)入溶液再生器，帶走再生溶液中的水分后溫度和含濕量同時(shí)增加；流出溶液再生器后的新風(fēng)繼而由表冷器進(jìn)行除濕降溫，空氣的狀態(tài)變化由表冷器內(nèi)使用的高溫冷水的溫度決定；經(jīng)除濕降溫后的新風(fēng)最后由溶液除濕器進(jìn)行除濕，達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)；整個(gè)新風(fēng)使用和處理過程在依次連接溶液再生器、表冷器和溶液除濕器的單一風(fēng)道內(nèi)進(jìn)行，因此該機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特征，在實(shí)際工程中具有巨大的應(yīng)用潛力。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明與現(xiàn)有的熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組相比最大的特點(diǎn)是采用單一風(fēng)道，待處理的新風(fēng)可同時(shí)作為再生空氣使用，不需要額外的再生空氣源和風(fēng)道，機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，設(shè)備投入成本得以減少。

(2)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低品位熱源冷凝熱的有效利用，同時(shí)對(duì)于建筑內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)中的部分免費(fèi)高溫冷源也能合理使用，在高效完成新風(fēng)熱濕處理的同時(shí)達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1中有：溶液再生器1，表冷器2，溶液除濕器3，離心風(fēng)機(jī)4，再生溶液泵5，濃溶液輸出泵6，除濕溶液泵7，稀溶液輸出泵8，溶液熱交換器9，壓縮機(jī)10，冷凝器11，膨脹閥12，蒸發(fā)器13。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖1進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，本發(fā)明的一種單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)機(jī)組主要由一個(gè)溶液除濕再生系統(tǒng)、一個(gè)蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)和一個(gè)新風(fēng)處理風(fēng)道構(gòu)成。

溶液除濕再生系統(tǒng)包括一個(gè)溶液再生器1、一個(gè)溶液除濕器3、一個(gè)再生溶液泵5、一個(gè)濃溶液輸出泵6、一個(gè)除濕溶液泵7、一個(gè)稀溶液輸出泵8、以及一個(gè)溶液熱交換器9；

其中，溶液再生器1與溶液除濕器3之間由濃稀溶液交換管路相連接，濃稀溶液交換管路上設(shè)置溶液熱交換器9用于除濕后溫度較低的稀溶液與再生后溫度較高的濃溶液的顯熱交換，以降低再生端熱量向除濕端的回帶，提高系統(tǒng)熱效率；濃稀溶液交換管路上，濃溶液輸出泵6的進(jìn)口與溶液再生器1底部的濃溶液出口相連接，濃溶液輸出泵6的出口與溶液熱交換器9的高溫端進(jìn)口相連接；稀溶液輸出泵8的進(jìn)口與溶液除濕器3底部的稀溶液出口相連接，稀溶液輸出泵8的出口與溶液熱交換器9的低溫端進(jìn)口相連接；溶液熱交換器9的高溫端出口連接至溶液除濕器3底部的濃溶液進(jìn)口，溶液熱交換器9的低溫端出口連接至溶液再生器1底部的稀溶液進(jìn)口；另外，溶液再生器1的再生溶液自循環(huán)管路中設(shè)有再生溶液泵5，溶液除濕器3的除濕溶液自循環(huán)管路中設(shè)有除濕溶液泵7，分別用于再生溶液和除濕溶液在溶液再生器1和溶液除濕器3中的內(nèi)部循環(huán)。

蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)由制冷劑管路順序連接的壓縮機(jī)10、冷凝器11、膨脹閥12和蒸發(fā)器13組成；蒸汽壓縮式熱泵系統(tǒng)和溶液除濕再生系統(tǒng)的耦合方式為冷凝器11設(shè)置在溶液再生器1與再生溶液泵5進(jìn)口之間的再生溶液自循環(huán)管路上，蒸發(fā)器13設(shè)置在溶液除濕器3與除濕溶液泵7進(jìn)口之間的除濕溶液自循環(huán)管路上，冷凝器11中的冷凝熱供給再生溶液實(shí)現(xiàn)再生，蒸發(fā)器13中的冷量供給除濕溶液實(shí)現(xiàn)降溫。

系統(tǒng)的單一新風(fēng)處理風(fēng)道中溶液再生器1、表冷器2、溶液除濕器3和離心風(fēng)機(jī)4依次順序設(shè)置；新風(fēng)在處理風(fēng)道中的流動(dòng)動(dòng)力由離心風(fēng)機(jī)4提供，溶液再生器1設(shè)置在新風(fēng)處理風(fēng)道進(jìn)口，溶液再生器1的空氣出口與表冷器2的進(jìn)風(fēng)側(cè)相連，表冷器2的出風(fēng)側(cè)與溶液除濕器3的空氣進(jìn)口相連接，溶液除濕器3的空氣出口與新風(fēng)處理風(fēng)道送風(fēng)口之間設(shè)置離心風(fēng)機(jī)4。

本發(fā)明的工作原理和運(yùn)行方式為：

運(yùn)行所述的一種單風(fēng)道緊湊型熱泵驅(qū)動(dòng)的溶液除濕新風(fēng)處理機(jī)組對(duì)夏季高溫高濕新風(fēng)進(jìn)行處理時(shí)，首先環(huán)境新風(fēng)在離心風(fēng)機(jī)4的作用下進(jìn)入新風(fēng)處理風(fēng)道中的溶液再生器1，新風(fēng)首先作為再生空氣使用，新風(fēng)在溶液再生器1的再生芯體中與高溫溶液進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，新風(fēng)被加熱并帶走溶液中的水分，此時(shí)溶液得以再生而流經(jīng)溶液再生器1的新風(fēng)溫度和含濕量均明顯上升；

新風(fēng)作為再生空氣使用后若直接進(jìn)行除濕和降溫則溶液除濕器3必須承擔(dān)新風(fēng)從溶液再生器1帶來的多余的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷，因此本發(fā)明在溶液再生器1和溶液除濕器3之間設(shè)置了表冷器2，用于對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷和預(yù)除濕；表冷器2中使用的冷源為建筑空調(diào)系統(tǒng)中溫度在14℃左右的高溫冷水，當(dāng)從溶液再生器1流出的高溫高濕新風(fēng)經(jīng)過表冷器2時(shí)，由于高溫冷水溫度低于此時(shí)新風(fēng)的露點(diǎn)溫度，新風(fēng)被除濕降溫；表冷器2的設(shè)置有效的利用了建筑空調(diào)系統(tǒng)中的部分冷源，提高了空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效率；

新風(fēng)經(jīng)過表冷器2處理過后，溫度和含濕量大幅降低，此時(shí)新風(fēng)溫度低于送風(fēng)狀態(tài)要求，但是含濕量仍未低至送風(fēng)要求；新風(fēng)最后經(jīng)過溶液除濕器3進(jìn)行處理后達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)，溶液除濕器3使用的除濕溶液溫度雖然不高，但是其仍會(huì)略高于此時(shí)的新風(fēng)溫度，同時(shí)由于溶液除濕過程對(duì)于空氣來說是一個(gè)升溫過程，所以經(jīng)溶液除濕器1處理過后的新風(fēng)溫度會(huì)略有上升，剛好能夠達(dá)到送風(fēng)溫度的要求，新風(fēng)的含濕量經(jīng)過除濕溶液處理后會(huì)進(jìn)一步降低至送風(fēng)要求參數(shù)值；

上述溶液除濕再生系統(tǒng)中除濕后的稀溶液和再生后的濃溶液的交換通過溶液再生器1和溶液除濕器3之間的濃稀溶液交換管路實(shí)現(xiàn)，濃溶液輸出泵6和稀溶液輸出泵8為溶液交換提供動(dòng)力，濃稀溶液交換管路上還設(shè)有溶液熱交換器9，用于除濕后低溫稀溶液與再生后高溫濃溶液的顯熱溫度抵消，以減少多余熱量向除濕端的回帶，提高系統(tǒng)熱效率；溶液再生器1中的溶液通過再生溶液泵5的帶動(dòng)不斷在再生芯體和下部溶液槽之間循環(huán)，以完成溶液濃度的恢復(fù)；溶液除濕器3中的溶液通過除濕溶液泵7的帶動(dòng)不斷在除濕芯體和下部溶液槽之間循環(huán)，以完成對(duì)新風(fēng)中水分的吸收；

上述溶液再生過程的熱量由熱泵系統(tǒng)的冷凝器11提供，冷凝器11設(shè)置在溶液再生器1的溶液自循環(huán)管路上，通過再生溶液的循環(huán)不斷帶走熱量，高溫再生溶液在再生芯體中完成再生；溶液除濕過程的冷量由蒸發(fā)器13提供，蒸發(fā)器13設(shè)置在溶液除濕器3的溶液自循環(huán)管路上，通過除濕溶液的循環(huán)帶走冷量，除濕溶液經(jīng)過蒸發(fā)器13降溫后達(dá)到除濕工況的溫度要求；冷凝器11和蒸發(fā)器13都是蒸汽壓縮式熱泵的組成部分，熱泵系統(tǒng)的其他部件還包括壓縮機(jī)10和膨脹閥12。

另外，本發(fā)明的裝置中，溶液除濕再生循環(huán)中投入使用的溶液為溴化鋰溶液、氯化鋰溶液、氯化鈣溶液或氯化鋰與氯化鈣、溴化鋰與氯化鈣的混合溶液，而與這些溶液具有類似空氣處理效果和同樣可以采用熱量再生的溶液都能在本裝置中使用。另外，為了解決溶液再生器1和溶液除濕器3中的空氣帶液?jiǎn)栴}，在溶液再生器1和溶液除濕器3中均選擇安裝選擇透過性膜芯體。