專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
總的說來，本發(fā)明涉及空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及主要用作冷卻系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。該空調(diào)系統(tǒng)把供去濕和冷卻的由熱泵操作的干燥劑輔助空調(diào)器和供處理顯熱的空調(diào)器結(jié)合起來使用。


圖11是住房上使用的利用熱泵的傳統(tǒng)空調(diào)裝置的一個(gè)例子。這類常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)通過對(duì)空氣的冷卻和去濕、隨后又對(duì)空氣預(yù)熱使其相對(duì)濕度降低的辦法產(chǎn)生合適的溫度和濕度的環(huán)境空氣。在這種方法中，采用雙管束熱泵作為熱源。其實(shí)例示于圖11，其中參考數(shù)字1指熱泵；2指蒸發(fā)器；3指壓縮機(jī)；4指熱水冷凝器(冷卻器)；5指冷卻水冷凝器(冷卻器)；7指膨脹閥；10指冷卻水泵；11指熱水泵；13指冷卻水泵；14指冷卻塔；而這些熱泵附件用于產(chǎn)生冷卻水和熱水供應(yīng)到裝在樓房60內(nèi)的冷卻水管(冷卻介質(zhì)管路)20、21和熱水管(加熱介質(zhì)管路)30、31。
在樓房?jī)?nèi)部，冷卻水管20、21經(jīng)過相應(yīng)管路44A-44E和45A-45E連接到許多熱交換器51A-51E與環(huán)境空氣熱交換以處理房間附近的熱負(fù)荷，這些熱交換器可以是風(fēng)扇盤管組件(以下就稱風(fēng)扇盤管組件)。在樓房中心區(qū)，冷卻水管20、21和熱水管30、31通過管路40A-40E、41A-41E、42A-42E及43A-43E、分別裝有許多空氣調(diào)節(jié)裝置50A-50E，以便吸入外界空氣OA和循環(huán)空氣RA，把處理過的空氣作為供給空氣SA輸送到調(diào)節(jié)室61A-61E并把廢氣EX排向外部環(huán)境，從而進(jìn)行房間的空調(diào)(冷卻)。
在這種常規(guī)的空氣調(diào)節(jié)方案中，調(diào)節(jié)室61A-61E內(nèi)的環(huán)境空氣由空氣調(diào)節(jié)裝置50A-50E中的冷卻水進(jìn)行冷卻，以便把空氣中的水分冷凝并排除，并再次用熱水加熱(預(yù)熱處理)把溫度和濕度調(diào)節(jié)到適宜和舒服的程度。在調(diào)節(jié)室61A-61E內(nèi)環(huán)流的環(huán)境空氣也由風(fēng)扇盤管組件51A-51E進(jìn)行冷卻，主要為了降低太陽輻射生成的顯熱?？照{(diào)過程在樓房60內(nèi)產(chǎn)生的熱負(fù)荷通過室內(nèi)空氣的熱傳遞消耗在加熱冷卻水和冷卻熱水上。在熱源內(nèi)，溫度升高后的冷卻水在蒸發(fā)器2中被冷卻，而熱泵將熱水冷凝器4和冷卻水冷凝器5中的熱量抽出，一部分被抽出的熱量用于加熱熱水，其余熱量排入冷卻塔14。
普通類型的空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的熱流見圖12。從冷卻水中提取的熱量和輸入到壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的功率都輸入到熱泵中，一部分輸出熱量用于加熱熱水，其余排入冷卻塔。取壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置提供的熱量為1熱量單位，并采用平常引用的使用系數(shù)COP(常見熱泵的COP值為4)，則冷卻水輸入熱量為4熱量單位。與此同時(shí)，輸出熱量為1+4，總共5熱量單位，其中一部分輸出熱量用于上面提到的重新加熱熱水。但是看一下房屋空調(diào)總的熱平衡，這一預(yù)熱過程意味著熱能輸入到房間里，因此應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是在系統(tǒng)中循環(huán)的冷卻水的內(nèi)部負(fù)荷。因此，冷卻過程能夠利用的凈熱量小于4熱量單位，即小于從冷卻水管輸入的熱量。由此可見，普通的空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際COP值為實(shí)際COP＝實(shí)際冷卻功效/壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置輸入＜4/1＝4這表明系統(tǒng)的實(shí)際COP小于4。
上面計(jì)算表明，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中，重新加熱過程是內(nèi)部負(fù)荷，提高了壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的熱負(fù)荷，而冷卻水回收的熱量未被利用，而被排放到冷卻塔中去了。由此可見，典型的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中，能量的利用不完善，實(shí)際COP未達(dá)到最佳值。
本發(fā)明的目的是提供一種高性能的空調(diào)系統(tǒng)，其辦法是取消重新加熱這一步以降低空調(diào)負(fù)荷，把傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)丟棄的熱泵全部輸出熱量加以回收并用它作為干燥劑再生熱源，因此也取消了冷卻塔。
實(shí)現(xiàn)這一目的的空調(diào)系統(tǒng)由下列部件組成熱泵；加熱介質(zhì)管路，供從熱泵提取熱量的加熱介質(zhì)在其中循環(huán)；冷卻介質(zhì)管路供從熱泵提取冷量的冷卻介質(zhì)在其中循環(huán)；第一空氣調(diào)節(jié)裝置，包括第一換熱器在內(nèi)，它使冷卻介質(zhì)管路中的冷卻介質(zhì)與調(diào)節(jié)空間中的空氣進(jìn)行熱交換以達(dá)到對(duì)調(diào)節(jié)空間的環(huán)境控制；第二空氣調(diào)節(jié)裝置，包括處理空氣管路、交流換熱空氣管路和干燥劑裝置，干燥劑裝置可交替地與處理空氣管路或交流換熱空氣管路連通，使處理空氣去濕及用交流換熱空氣對(duì)干燥劑裝置進(jìn)行再生；以及交流換熱換熱器，通過在交流換熱空氣管路中循環(huán)流動(dòng)的交流換熱空氣和在加熱介質(zhì)管路中循環(huán)流動(dòng)的加熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換使交流換熱空氣加熱。
在這種結(jié)構(gòu)的空調(diào)系統(tǒng)中，由于把主要用于處理顯熱負(fù)荷的第一空調(diào)裝置與使用干燥劑以使空氣去濕的第二空氣調(diào)節(jié)裝置和作為熱源的熱泵組合起來，不僅不再需要排除廢熱用的冷卻塔，而且還有足夠高的利用系數(shù)(COP)。
第一空氣調(diào)節(jié)裝置最好是提供處理空氣內(nèi)部循環(huán)的顯熱換熱器，但也可采用其它空氣調(diào)節(jié)裝置，例如基于Pennington循環(huán)的干燥劑輔助空調(diào)裝置。
圖1是本空調(diào)系統(tǒng)第一實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是該第一實(shí)施例中干燥劑輔助空調(diào)器部分的示意圖。
圖3是第一實(shí)施例中處理空氣循環(huán)的空氣濕度圖。
圖4說明了第一實(shí)施例熱泵部分的熱流。
圖5是本空調(diào)系統(tǒng)第二實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是第二實(shí)施例中干燥劑輔助空調(diào)交流換熱空氣循環(huán)的濕度圖。
圖7說明第二實(shí)施例熱泵部分的熱流。
圖8是本空調(diào)系統(tǒng)第三實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖9是第三實(shí)施例中熱泵部分熱流的說明。
圖10是第四實(shí)施例的干燥劑輔助空調(diào)器部分的示意圖。
圖11是傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是傳統(tǒng)干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)熱流說明。
下面根據(jù)圖1～4說明第一實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的示意圖，它把干燥劑輔助空調(diào)器與去除顯熱的另一空調(diào)裝置組合起來。在圖1中，參考數(shù)字1指熱泵，用虛線表示；2指蒸發(fā)器；3指壓縮機(jī)；4指熱水冷凝器；7指膨脹閥；10指冷卻水泵；11指熱水泵。這臺(tái)熱泵用來產(chǎn)生冷卻水和熱水分別供應(yīng)給冷卻水管路(冷卻介質(zhì)管路)20、21和熱水管(加熱介質(zhì)管路)30、31。
為了處理建筑物附近的顯熱負(fù)荷，把許多風(fēng)扇盤管機(jī)組51A-51E、分別經(jīng)管路44A-44E和45A-45E連接到冷卻水管20、21。在建筑物中心區(qū)，許多干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E經(jīng)管路40A-40E、41A-41E、42A-42E、43A-43E連接到冷卻水管20、21及熱水管30、31，以調(diào)節(jié)空氣。下面按照?qǐng)D2作說明。干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E吸入外界空氣OA和循環(huán)空氣RA，把處理過的空氣作為供氣SA通過管道輸送到調(diào)節(jié)空間61A-61E以便進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)，并將廢氣EX排列外部環(huán)境。
在這種布局的空調(diào)系統(tǒng)中，在干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E中冷卻負(fù)荷部分處理潛熱以獲得環(huán)境空氣的去濕效應(yīng)，而在風(fēng)扇盤管機(jī)組51A-51E中執(zhí)行用于去除陽光帶來的顯熱的鄰近區(qū)域的冷卻負(fù)荷部分。在這種老式系統(tǒng)里，潛熱負(fù)荷直接由冷卻水處理，因此，必須提供冷卻到處理空氣露點(diǎn)以下的冷卻水，從而通常需要供應(yīng)的冷卻水5-7℃左右。但在本系統(tǒng)中，冷卻水只需去除顯熱，因此，如果冷卻水的濕度比環(huán)境空氣低約10℃就夠了，以便循環(huán)的冷卻水溫度約15℃。干燥劑輔助空調(diào)的交流換熱空氣必須在60-80℃，循環(huán)的熱水溫度為70-90℃。
圖2是干燥劑輔助空調(diào)器的示意圖。示于圖2的干燥劑空調(diào)器的結(jié)構(gòu)如下調(diào)節(jié)空間61A-61E經(jīng)管路107與送風(fēng)機(jī)102的入口連接；送風(fēng)機(jī)102的出口經(jīng)管路108與干燥劑盤103相連；從干燥劑盤103排出的處理空氣經(jīng)管路109通到顯熱換熱器104與交流換熱空氣進(jìn)行熱交換；從換熱器104出口的處理空氣經(jīng)管路110連到冷卻水換熱器115；冷卻水換熱器115出口的處理空氣經(jīng)管路119通到加濕器105；加濕器105出口的處理空氣經(jīng)管路111通到調(diào)節(jié)空間61A-61E，這樣，處理空氣完成了一個(gè)處理循環(huán)。
與此同時(shí)，交流換熱空氣的處理路線如下外界空氣經(jīng)管路124連到送風(fēng)機(jī)140的進(jìn)口；送風(fēng)機(jī)140的出口經(jīng)管路125連到顯熱換熱器104與處理空氣進(jìn)行熱交換；顯熱換熱器104出口的交流換熱空氣經(jīng)管路126與另一換熱器121低溫側(cè)進(jìn)口相連；顯熱換熱器121低溫側(cè)出口經(jīng)管路127與熱水換熱器120相連；熱水換熱器120出口的交流換熱空氣經(jīng)管路128與干燥劑盤103的交流換熱空氣入口相連；干燥劑盤103的交流換熱空氣出口經(jīng)管路129連接到顯熱換熱器121的高溫側(cè)入口；顯熱換熱器121高溫側(cè)出口經(jīng)管路130通到外部空間，這樣，外界空氣可引入用作交流換熱空氣。
熱水換熱器120的熱水入口經(jīng)管路42A-42E與熱泵的熱水管30相連。熱水換熱器120的熱水出口經(jīng)管路43A-43E與熱泵的熱水管31相連。冷卻水換熱器115的冷卻水入口經(jīng)管路40A-40E與熱泵的冷卻水管20相連，而冷卻水換熱器115的冷卻水出口經(jīng)管路41A-41E與熱泵的冷卻水管21相連。在圖2中。圓圈內(nèi)的字母K-V指與圖3中相應(yīng)處的空氣熱力狀態(tài)，SA指供給的空氣，RA指回流空氣，OA指外界空氣，EX指排氣。
空調(diào)器按下述操作。圖3是第一實(shí)施例空調(diào)期間的空氣濕度圖。先看圖2，環(huán)境空氣(處理空氣)從空調(diào)空間61A-61E抽進(jìn)送風(fēng)機(jī)102增壓，壓力空氣經(jīng)管路108送到干燥劑盤103，在其中處理空氣的濕度比下降是靠干燥劑盤103中吸濕劑吸收環(huán)境空氣中的水分，同時(shí)在吸收過程中釋放的熱量提高了處理空氣的溫度。濕度較低溫度較高的處理空氣經(jīng)管道109送到顯熱換熱器104，在其中與外界空氣(交流換熱空氣)熱交換而被冷卻。冷卻后的處理空氣經(jīng)管道110輸送到冷卻水換熱器115進(jìn)一步冷卻。冷卻過的處理空氣輸送到加濕器105由噴水或蒸發(fā)增濕進(jìn)行等焓冷卻，冷卻的處理空氣經(jīng)管路111回流到調(diào)節(jié)空間61A-61E。
上述過程中干燥劑被水分注入，因此必須再生。在本實(shí)施例中，采用外界空氣作為交流換熱空氣來完成再生，見下述。外界空氣(OA)經(jīng)管路124被吸入送風(fēng)機(jī)140中增壓，有壓外界空氣輸送到顯熱換熱器104，在其中該外界空氣使過程空氣冷卻，已經(jīng)提高其自身溫度的外界空氣經(jīng)管路126送到下一顯熱換熱器121，在其中與經(jīng)過換熱的高溫交流換熱空氣(使用過的空氣)進(jìn)行熱交換而提高溫度。顯熱換熱器121中的交流換熱空氣經(jīng)管路127流入熱水換熱器120。熱水使交流換熱空氣溫度升高到60-80℃并且使相對(duì)濕度降低。
這一過程相當(dāng)于交流換熱空氣的顯熱熱交換過程，熱交流換熱空氣的比熱比熱水的小很多，因此，空氣溫度發(fā)生大的變化。所以，即使熱水流率減小引起熱水溫度發(fā)生大變動(dòng)，熱交換過程仍然很有效地進(jìn)行。通過使熱水有用溫差提高可減小流率，因而也減少了輸送量。
出自熱水換熱器120的交流換熱空氣，其相對(duì)濕度比以前降低且在流經(jīng)干燥劑盤103的過程中去除了水分，實(shí)現(xiàn)了干燥劑的再生。通過了干燥劑盤10的空氣(處理空氣狀態(tài)K)吸入送風(fēng)機(jī)102中增壓，增壓處理空氣經(jīng)管路108送到干燥劑盤103。處理空氣由于其水分被干燥劑盤103中的吸濕劑吸收，其濕度比降低，而其溫度由于吸收熱而提高(狀態(tài)L)。濕度較低溫度較高的處理空氣經(jīng)管路109輸送到顯熱換熱器104并與外界空氣(交流換熱空氣)進(jìn)行熱交換后減低了溫度(狀態(tài)M)。冷卻的處理空氣經(jīng)管路110送到冷卻水換熱器115進(jìn)一步被冷卻(狀態(tài)N)。這樣冷卻過的處理空氣經(jīng)管路111輸送到加濕器105，由噴水或蒸發(fā)加濕使其溫度等焓下降(狀態(tài)P)，再經(jīng)管路112回到調(diào)節(jié)空間61A-61E。由于上述過程產(chǎn)生回流空氣(狀態(tài)K)與供應(yīng)空氣(狀態(tài)P)之間的焓差，可冷卻調(diào)節(jié)空間61A-61E。
干燥劑的再生過程如下。交流換熱的外界空氣(OA狀態(tài)Q)經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機(jī)140內(nèi)增在，輸送到顯熱換熱器104去冷卻處理空氣，而同時(shí)其自身溫度被提高(狀態(tài)R)，再經(jīng)管路126流入下一顯熱換熱器121，在與高溫交流換熱的空氣熱換過程中提高了其自身溫度(狀態(tài)S)。交流換熱空氣離開換熱器121后經(jīng)管路127流入熱水換熱器120，結(jié)果，其溫度升高到60-80℃，其相對(duì)濕度降低(狀態(tài)T)。具有較低濕度的交流換熱空氣穿過干燥劑盤103除去其中的水分(狀態(tài)U)，用過的空氣(已經(jīng)穿過干燥劑盤103)經(jīng)管路129流入顯熱換熱器121，在其中將由顯熱換熱器104流出的交流換熱空氣進(jìn)行預(yù)熱，而自身溫度隨之下降(狀態(tài)V)，廢空氣經(jīng)管路130排向外界。
上述過程，即一方面干燥劑再生而另一方面處理空氣去濕和冷卻，重復(fù)進(jìn)行可對(duì)調(diào)節(jié)空間進(jìn)行空調(diào)。通常做法是利用調(diào)節(jié)室的排氣作為交流換熱空氣，在本發(fā)明中也為此。使作為交流換熱空氣的室內(nèi)廢氣再循環(huán)不存在什么問題，可得到同樣結(jié)果。采用把回流空氣與外界空氣混合的辦法得到處理空氣也是可能的。
圖4示出這種結(jié)構(gòu)的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)熱泵部分的熱流情況。圖4表明，熱輸入由從冷卻水?dāng)z取的熱量和壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置功率兩部分組成，而輸出熱完全供給熱水的加熱。在這類熱泵中，熱泵的溫度升高由冷卻水從15℃升高到70℃所提取的熱量產(chǎn)生，溫升至少為55℃，這與常規(guī)的45℃溫升比較要高出22％。因此，壓力比偏高，假定壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置功率值為1熱量單位，則利用系數(shù)(COP)可算成大約是3。另一方面，熱輸出為1+3等于4，且全部熱量輸入用于加熱干劑輔助空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)的熱水。
表示干燥劑輔助空調(diào)器作為單一機(jī)組能量效率的COP的值是把圖3所示冷卻效應(yīng)ΔQ除以交流換熱熱量，但據(jù)報(bào)道，該值至多等于0.8～1.2。因此，OP)可算成大約是3。另一方面，熱輸出為1+3等于4，且全部熱量輸入用于加熱干劑輔助空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)的熱水。
表示干燥劑輔助空調(diào)器作為單一機(jī)組能量效率的COP的值是把圖3所示冷卻效應(yīng)ΔQ除以交流換熱熱量，但據(jù)報(bào)道，該值至多等于0.8～1.2。因此，如果假定干燥劑輔助空調(diào)器的COP值為1，干燥劑輔助空調(diào)器將產(chǎn)生1熱量單位的冷卻效應(yīng)。因此，熱泵中壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的輸入功率假定為1熱量單位，則干燥劑空調(diào)器傳送的熱量輸入量為4熱量單位。這意味著熱水提供4熱量單位的冷卻效應(yīng)。在本系統(tǒng)中，其他冷卻效應(yīng)總計(jì)為3熱量單位，于是總數(shù)為7熱量單位的冷卻效應(yīng)。本系統(tǒng)的COP值為COP＝冷卻效應(yīng)/壓縮機(jī)輸入＝7這大大高于常規(guī)的小于4的COP值。
為上所述，本空調(diào)系裝中有熱泵裝置及顯熱換熱器，使從冷卻循環(huán)回收的熱量可全部用作干燥劑再生的熱量供應(yīng)源。為了使整個(gè)系統(tǒng)冷卻性增加，本系統(tǒng)的能量效率被提得很高?；厥盏臒崃咳坑糜诟稍飫┑脑偕?，因此沒有必要裝冷卻塔。
應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例中，蒸汽壓縮熱泵被用作熱泵的一個(gè)例子，但顯然，其它類型的熱泵，例如吸收式熱泵也可同樣有效應(yīng)用，只要熱泵能起熱的抽吸作用就行。
按照第一實(shí)施例，空調(diào)系統(tǒng)包括熱泵及顯熱換熱器，且由冷卻介質(zhì)管路回收的熱量用作干燥劑再生熱源進(jìn)行加熱。冷卻效率得到改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)高度的能量轉(zhuǎn)換。冷卻塔的取消不僅由于避免將廢熱拋丟而有助于減少系統(tǒng)的運(yùn)行能量，而且也因使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)及設(shè)備投資費(fèi)降低，從而使運(yùn)行系統(tǒng)有高的經(jīng)濟(jì)性。此外，由于消除了裝在屋頂?shù)睦鋮s塔且不必提供雙盤管熱泵，因此整個(gè)系統(tǒng)可以做得很緊湊且空調(diào)系統(tǒng)外觀也比現(xiàn)有系統(tǒng)美觀。
本空調(diào)系統(tǒng)第二實(shí)施例可根據(jù)圖5作說明。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的差別是有一多支管82，可把排氣從每臺(tái)干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E引導(dǎo)到廢氣換熱器80而將干燥劑空調(diào)器流出空氣的熱量加以利用。從廢氣換熱器80開始的廢氣管路與排風(fēng)機(jī)81及排氣管道83相連使排氣EX被抽走，而廢氣換熱器80的冷卻水管與冷卻水管路92、93相連以便使冷卻水與廢氣進(jìn)行熱交換。冷卻水管路92、93經(jīng)調(diào)節(jié)閥90及閥門91在熱泵出口處與冷卻水管20、21相連。這種布置允許靠調(diào)節(jié)閥90的開或關(guān)使廢氣換熱器80有效地把廢氣的熱量傳給冷卻水。干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E的排列基本上與圖2所示相同故，說明從略。
現(xiàn)在說明第二實(shí)施例系統(tǒng)的運(yùn)行。
首先，系統(tǒng)以正常方式運(yùn)行時(shí)，潛熱負(fù)荷與顯熱負(fù)荷混合存在，關(guān)上圖5中的閥90、91，從而使廢氣換熱器80不參與系統(tǒng)的操作。操作方法與圖1所示系統(tǒng)一樣，故說明從略。
以下說明圖5上的閥90、91打開使廢氣換熱器工作時(shí)的情況。這種運(yùn)行情況只和順利控制的去濕相關(guān)，用于不需對(duì)顯熱負(fù)荷進(jìn)行處理，例如梅雨天，日本的多雨潮濕的季節(jié)，而只是需要處理潛熱負(fù)荷。圖6是進(jìn)行去濕空調(diào)操作時(shí)的空氣濕度圖。
調(diào)節(jié)空間61A-61E內(nèi)的環(huán)境空氣(處理空氣狀態(tài)K)經(jīng)過與圖3中同樣的管路被送到干燥劑盤103，其水分被吸收和除去(狀態(tài)L)，然后經(jīng)管路109送到顯熱換熱器104，在被外界空氣(交流換熱空氣)熱交換冷卻后(狀態(tài)M)經(jīng)管路110送到冷卻水換熱器115。但是，由于處理空氣幾乎沒有顯熱負(fù)荷，所以它決不會(huì)經(jīng)冷卻和通過冷卻水換熱器115而沒有溫度變化(狀態(tài)N)。而且，處理空氣經(jīng)管路111送到加濕器105，用噴水或蒸發(fā)加濕進(jìn)行等焓冷卻(狀態(tài)P)，再經(jīng)管路112回流到調(diào)節(jié)空間61A-61E，在該過程中，回流空氣(狀態(tài)K)與用于使調(diào)節(jié)空間61A-61E去濕和冷卻的供給空氣(狀態(tài)P)之間產(chǎn)生潛熱相差大的焓差ΔQ。
干燥劑的再生按下述進(jìn)行。和圖2所示情況一樣，外界空氣(OA狀態(tài)Q)從顯熱換熱器104(狀態(tài)R)中放出，經(jīng)下一顯熱換熱器121(狀態(tài)S)、熱水換熱器120(狀態(tài)T)、干燥劑盤103(狀態(tài)U)、顯熱換熱器121(狀態(tài)V)，并經(jīng)管路130排入排氣管71A-71E。從排氣管71A-71E排出的空氣由排風(fēng)機(jī)81經(jīng)廢氣多支管82輸送到廢氣換熱器80。廢氣的顯熱在廢氣換熱器80中與冷卻水進(jìn)行熱交換，結(jié)果，交流換熱空氣的溫度下降(狀態(tài)W)。
現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)的空調(diào)器運(yùn)行情況作說明。正如圖3所示情況，調(diào)節(jié)空間61A-61E中的環(huán)境空氣(處理空氣)被吸入送風(fēng)機(jī)102中，其壓力上升，穿過干燥劑盤103后濕度比下降、溫度上升。然后送到顯熱換熱器104，在其中與外界空氣(交流換熱空氣)熱交換而被冷卻。冷卻過的處理空氣經(jīng)管路110送到冷卻水換熱器115，但因它的顯熱負(fù)荷小，所以冷卻水管路中的控制閥(未示出)不操作且不發(fā)生熱傳遞。冷卻過的環(huán)境空氣輸送到加濕器105，用噴水或蒸發(fā)加濕在等焓過程中溫度下降，再經(jīng)管路112回流到調(diào)節(jié)空間61A-61E。
干燥劑的再生按以下方法進(jìn)行。外界空氣(OA)送到顯熱換熱器104去冷卻處理空氣，而其自身溫度升高，在下一顯熱換熱器121內(nèi)與高溫廢氣進(jìn)行熱交換使其溫度進(jìn)一步提高。然后該交流換熱空氣流進(jìn)熱水換熱器120，熱水將其溫度提高到60～80℃，同時(shí)其相對(duì)濕度下降?，F(xiàn)在讓交流換熱空氣流過干燥劑盤103使干燥劑盤103中的干燥劑再生，并預(yù)熱進(jìn)入的交流換熱空氣，然后經(jīng)管路130送到廢氣管71A-71E。交流換熱空氣經(jīng)導(dǎo)管82流入廢氣熱交換器80，在與冷卻水進(jìn)行熱交換而被冷卻后由排風(fēng)機(jī)81將其抽出，并通過廢氣管83排入外界環(huán)境。為本例中所說，處于去濕運(yùn)行方式時(shí)潛熱負(fù)荷高而顯熱負(fù)荷低，干燥劑輔助空調(diào)器可以不用冷卻水換熱器115就能運(yùn)行。
圖7示出系統(tǒng)的熱泵部分在上述去濕狀態(tài)下的熱流圖。在圖7中，熱輸入由廢氣換熱器80所回收的熱量、從冷卻水中提取的熱量和壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的輸入功率組成。輸出熱則完全提供給熱水的加熱。當(dāng)顯熱負(fù)荷小而潛熱負(fù)荷大時(shí)，由空調(diào)過程所能獲取的熱量就少，但使熱泵運(yùn)行需要一定的熱輸入，正如圖7所示，這部分熱量可由本系統(tǒng)的廢熱換熱器80提供。因此，本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)可在正常方式下作空調(diào)運(yùn)行，這時(shí)顯熱負(fù)荷與潛熱負(fù)荷都有；但也能在去濕方式下運(yùn)行，這時(shí)大部分熱負(fù)荷是潛熱，顯熱負(fù)荷可忽略不計(jì)，這正是多雨季節(jié)會(huì)遇到的情況。
下面參照?qǐng)D8至9說明第三實(shí)施例。在圖8中，參考數(shù)字1指虛線圍住的熱泵；在熱泵1內(nèi)有第一蒸發(fā)器2、第一壓縮機(jī)3、第一冷凝器4(熱水冷凝器)和膨脹閥7，它們由管路25、33、35、23連接成第一循環(huán)單元。在熱泵1內(nèi)還有第二蒸發(fā)器8、第二壓縮機(jī)6和膨脹閥9，這些部件加上管路26、36、37、27構(gòu)成第二循環(huán)單元。
這種接法使冷卻水的熱能靠第一循環(huán)單元的熱泵作用通過傳熱管24被回收，由此熱能提供給在冷凝器4的傳熱管34中流動(dòng)的熱水。第一循環(huán)單元所得到的結(jié)果與先有技術(shù)沒有什么不同。熱水泵11和冷卻水泵10分別裝在熱水管路和冷卻水管路上。熱泵1在第一循環(huán)單元中產(chǎn)生冷卻水而在第一及第二循環(huán)中產(chǎn)生熱水，冷卻水或熱水分別在建筑物60內(nèi)的冷卻水管(冷卻介質(zhì)管路)20、21或熱水管(加熱介質(zhì)管路)30、31中循環(huán)流動(dòng)。
參看圖8，參考數(shù)字12指加熱介質(zhì)泵，它讓傳熱介質(zhì)(如水)在第二蒸發(fā)器8、廢氣換熱器80、和管路91、92、93中循環(huán)，能使第二蒸發(fā)器8和廢氣換熱器80建立起熱交換關(guān)系，從而在廢氣換熱器80中回收的熱量可輸送到第二蒸發(fā)器8進(jìn)行回收。
在本實(shí)施例中還裝有類似于圖5中的風(fēng)扇盤管機(jī)組51A-51E，供與外界空氣進(jìn)行熱交換，處理建筑物周圍的顯熱負(fù)荷；還裝有供建筑物中心的空調(diào)用的干燥輔助空調(diào)器70A-70E和連接到廢氣多支管82的廢氣換熱器80。本系統(tǒng)的干燥劑輔助空調(diào)器70A-70E的布局與圖2相同，因之說明從略。
廢氣換熱器80的作用是使廢氣EX與第二蒸發(fā)器8中循環(huán)的熱介質(zhì)發(fā)生熱交換，有選擇地使第二循環(huán)單元的壓縮機(jī)6工作和停止可以使第二蒸發(fā)器8回收廢熱。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是，靠熱泵的作用，第二循環(huán)單元內(nèi)經(jīng)管路28從第二蒸發(fā)器8中熱介質(zhì)所回收的廢熱可供對(duì)冷凝器4的傳熱管34中環(huán)流的熱水進(jìn)行加熱。
下面解釋上述第三實(shí)施例空調(diào)系統(tǒng)的操作。首先在第一種運(yùn)行方式下，即潛熱和顯熱負(fù)荷都存在的正常方式下，圖8所示第二循環(huán)單元的壓縮機(jī)6停止工作。換言之，第二循環(huán)單元停止運(yùn)行，因此廢熱換熱器80不起作用，只有第一循環(huán)單元在運(yùn)行。這種運(yùn)行方式下的操作和圖1或圖5所示系統(tǒng)一樣，即閥門90、91關(guān)閉，因此不重復(fù)說明。
在第二種運(yùn)行方式下，即去濕方式，顯熱負(fù)荷可忽略不計(jì)，只存在潛熱負(fù)荷，這時(shí)圖8中的第二壓縮機(jī)6工作，使第二循環(huán)單元運(yùn)行，結(jié)果，熱介質(zhì)在第二蒸發(fā)器8和廢熱換熱器之間流動(dòng)以操作廢熱換熱器80。干燥劑輔助空調(diào)器的運(yùn)行可對(duì)圖5中系統(tǒng)利用圖6以相同方法說明，故不重復(fù)說明。
圖9示出本系統(tǒng)熱泵部分的熱流圖。在圖9中，輸入系統(tǒng)的熱量包括廢熱換熱器80回收的熱量、從冷卻水提取的熱量和第一、第二壓縮機(jī)的輸入功率。輸出熱量全提供給熱水的加熱。當(dāng)顯熱負(fù)荷小而潛熱負(fù)荷大時(shí)，空調(diào)部分冷卻水的可用熱量少。但熱泵運(yùn)行需要繼續(xù)輸入熱量，在圖9所示系統(tǒng)中該熱量由廢熱換熱器80提供。第二循環(huán)單元由于傳熱工作溫度可調(diào)到高于冷卻水溫度，所以壓縮機(jī)的壓縮比可以調(diào)小，因而傳動(dòng)壓縮機(jī)的功率也比兩個(gè)循環(huán)都采用普通壓縮機(jī)的第二實(shí)施例的低。
以下介紹第四實(shí)施例。空調(diào)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與圖1所示相同，因此說明從路。圖10示出該系統(tǒng)干燥劑輔助空調(diào)器部分的基本結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中處理空氣的路線與圖2所示系統(tǒng)的路線相同，差別在交流換熱的空氣的路線，廢氣換熱器180裝在顯熱換熱器121的高溫出口側(cè)，以便與從冷卻水換熱器115流出的冷卻水(冷卻介質(zhì))進(jìn)行熱交換。
連接空調(diào)系統(tǒng)的熱泵1與干燥劑空調(diào)器的熱介質(zhì)管路是與圖2的系統(tǒng)熱水管相同。冷卻水管路的部件按以下連接。冷卻水換熱器115的冷卻水出管經(jīng)管路163與廢氣換熱器180相連，廢氣換熱器180的冷卻水出口管經(jīng)管路167及41A-41E與冷卻水管路21相連。冷卻水換熱器115的冷卻水管上有旁通管164，而冷卻水換熱器115的入口裝有閥170，旁通管164上也有閥171。廢氣換熱器180的冷卻水管上有旁通管165，而廢氣換熱器180的入口也有閥173且其旁通管165上也裝閥172。通過有選擇地打開或關(guān)閉閥170、171、172、173，冷卻水管路的這種布局能選擇冷卻水換熱器115工作或讓廢氣換熱器180工作。
其次，在正常方式空調(diào)時(shí)(這時(shí)的潛熱負(fù)荷與顯熱負(fù)荷都存在)，圖10上的閥171、173關(guān)閉，而閥170、172打開，以使廢氣換熱器180不工作。在去濕狀態(tài)下工作時(shí)，例如在多雨季節(jié)，顯熱負(fù)荷可不計(jì)，只有潛熱負(fù)荷，則圖10上的閥171、173打開，而閥170、172關(guān)閉，以操作廢氣換熱器180。在每種情況下可用圖1、6或圖7說明干劑調(diào)節(jié)的操作，前面的說明同樣適用這里，故不重復(fù)。
權(quán)利要求
1.空調(diào)系統(tǒng)的組成熱泵；加熱介質(zhì)管路，供加熱介質(zhì)在其中循環(huán)流動(dòng)，以便從熱泵獲取加熱能力；冷卻介質(zhì)管路，供冷卻介質(zhì)在其中循環(huán)流動(dòng)，以便從熱泵獲取冷卻能力；第一空調(diào)設(shè)備，它包括第一換熱器，通過冷卻介質(zhì)管路中的冷卻介質(zhì)與調(diào)節(jié)空間內(nèi)的空氣之間進(jìn)行熱交換以便獲得對(duì)調(diào)節(jié)空間進(jìn)行環(huán)境控制的能力；第二空調(diào)設(shè)備，它包括處理空氣管路、交流換熱空氣管路及干燥劑裝置，干燥劑裝置可交替地與處理空氣管路或交流換熱空氣管路連通使處理空氣脫濕并由交流換熱空氣使干燥劑裝置再生。交流換熱熱交換器，它通過在交流換熱空氣管路中環(huán)流的交流換熱空氣與在加熱介質(zhì)管路中環(huán)流的加熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換以便加熱交流換熱空氣。
2.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)還包括冷卻熱交換器，它通過冷卻介質(zhì)管路中環(huán)流的冷卻介質(zhì)與已經(jīng)通過干燥劑裝置的干燥劑后處理空氣之間進(jìn)行熱交換，用于冷卻處理空氣。
3.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其中所述熱泵與眾多的第一空調(diào)設(shè)備和第二空調(diào)設(shè)備相連。
4.權(quán)利要求2所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其熱泵上有許多第一空調(diào)設(shè)備和第二空調(diào)設(shè)備。
5.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)還包括廢氣換熱器，供第二空調(diào)設(shè)備排出的交流換熱廢氣與冷卻介質(zhì)管路中環(huán)流的冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換。
6.權(quán)利要求2所要求的空調(diào)系統(tǒng)還包括廢氣換熱器，供第二空調(diào)設(shè)備流出的交流換熱廢氣與冷卻介質(zhì)管路中環(huán)流的冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換，從該廢氣換熱器的冷卻介質(zhì)管路可通過閥門有選擇地與冷卻換熱器或第一換熱器連通。
7.權(quán)利要求6所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其中所說的閥門有一開度調(diào)節(jié)器，可根據(jù)冷卻處理空氣的熱負(fù)荷控制所述閥門的開度。
8.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)還包括第二熱泵及廢氣換熱器，該第二熱泵與所說的熱泵共用一臺(tái)冷凝器，而該廢氣換熱器可在配置在第二熱泵中的蒸發(fā)器與第二空調(diào)設(shè)備排出的交流換熱空氣之間進(jìn)行熱交換，以使回收其中熱量并供給加熱介質(zhì)。
9.權(quán)利要求2所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其中所述交流換熱空氣管路上裝有廢氣換熱器，它使冷卻介質(zhì)與已經(jīng)通過干燥劑裝置的干燥劑后交流換熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱交換，而所述冷卻介質(zhì)管路可有選擇地或與廢氣換熱器連通或與冷卻換熱器連通。
10.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其中熱泵是蒸汽壓縮式熱泵。
11.權(quán)利要求1所要求的空調(diào)系統(tǒng)，其中熱泵是吸收式熱泵。
全文摘要
一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有第一空調(diào)設(shè)備、第二空調(diào)設(shè)備及熱泵組合。第一空調(diào)設(shè)備主要用于處理顯熱負(fù)荷，第二空調(diào)設(shè)備利用干燥劑使空氣去濕，而熱泵作為熱源。因此，不僅不再需要冷卻塔，而且有足夠高的性能系數(shù)。
文檔編號(hào)F24F3/147GK1162091SQ97100390
公開日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1997年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月12日
發(fā)明者前田健作 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所