專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明概括地涉及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，詳細(xì)地涉及包括干燥劑再生和處理空氣冷卻用的蒸汽壓縮熱泵或蒸汽壓縮制冷機的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)。
干燥劑輔助空調(diào)裝置是眾所周知的，例如在美國專利NO.2,700,537中就有說明。該系統(tǒng)的干燥輔助空調(diào)裝置需要使干燥劑(吸濕劑)再生的100～150℃濕度范圍的熱源，而熱源主要采用電熱器和沸騰器。近年來，在60～80℃更低溫度下能夠再生的干燥劑已經(jīng)開發(fā)出來，從而能使用在較低溫度下工作的熱源。
圖6是這種改進(jìn)的干燥劑輔助裝置的一個典型實例的示意圖，而圖7是表示該裝置工作過程的空氣濕度圖。在圖6中，參考數(shù)字101指調(diào)節(jié)空間；102送風(fēng)機；103指干燥劑盤，其中的干燥劑交替地與處理空氣和再生空氣相通；104指顯熱換熱器；105指加濕器；106指加濕器的供水管；107-113指處理空氣的空氣管路；140指再生空氣用的送風(fēng)機；220是冷凝器，也是制冷劑與再生空氣之間的熱交換器(加熱裝置)；121指顯熱換熱器；124-130指再生空氣的空氣管路；201-204指冷卻制冷劑的管路。240指起制冷劑與處理空氣之間換熱器作用的蒸發(fā)器(冷卻裝置)。在圖6中，圓圈中的字母k-v代表與圖9所示各位置相應(yīng)的受處理的空氣介質(zhì)的熱力狀態(tài)，SA表示供給的空氣，RA表示返回空氣，OA表示外界空氣，EX表示排出空氣。
該裝置的運行說明于下。在圖6中，來自要調(diào)節(jié)的房間101的環(huán)境空氣(處理空氣)經(jīng)管路107被吸入送風(fēng)機102進(jìn)行增壓，并經(jīng)管路108送到干燥劑盤103。在干燥劑盤103中，由于從環(huán)境空氣除去水分到干燥劑盤103中的吸濕劑中，環(huán)境空氣的濕度比降低了。在吸收過程中，吸收熱釋放到處理空氣中而提高了它的溫度。溫度較高濕度較低的處理空氣穿過管路109送到顯熱換熱器104，通過與外界空氣(再生空氣)的熱交換被冷卻。被冷卻的空氣然后送到蒸發(fā)器240經(jīng)制冷處理作進(jìn)一步冷卻，再經(jīng)管路110送到加濕器105用噴水或蒸發(fā)增濕作用在等焓過程中被冷卻，并經(jīng)管路113返回到調(diào)節(jié)室101。
在這一過程中吸水后的干燥劑需要再生。本例中是按下列方法完成的。外界空氣(再生空氣)OA經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140進(jìn)行增壓，并送到顯熱換熱器104去冷卻處理空氣，并在此過程中提高它自身的溫度。熱空氣OA流入下一個顯熱換熱器121而其溫度由于與經(jīng)過交流換熱之后的高溫交流換熱空氣進(jìn)行熱交換而升高。從換熱器121出來的交流換熱空氣經(jīng)管路126流入冷凝器220，由制冷機的凝結(jié)熱加熱到60-80℃，而其相對濕度下降。該低濕度的再生空氣通過干燥劑盤103從干燥劑盤中除去水分。來自干燥劑103的廢氣穿過管路128流入顯熱換熱器121去預(yù)熱未經(jīng)交流換熱的再生空氣，再流過管路130向外排放。
參照圖7所示空氣濕度圖對上述過程作說明，要進(jìn)行空調(diào)的房間101中的環(huán)境空氣(處理空氣狀態(tài)K)經(jīng)管路107吸入送風(fēng)機102進(jìn)行增壓，再流過管路108到達(dá)干燥劑盤103，由于其水分被干燥劑盤中的吸濕劑所吸收其比濕度下降，同時由于吸收熱其溫度上升(狀態(tài)L)。濕度較低溫度較高的空氣流經(jīng)管路109到達(dá)顯熱換熱器104，與再生空氣進(jìn)行熱交換而被冷卻(狀態(tài)M)。冷卻過的空氣流經(jīng)管路110到達(dá)蒸發(fā)器240，通過制冷處理進(jìn)一步被冷卻(狀態(tài)N)并送到加濕器105，結(jié)果由噴水或蒸發(fā)增濕作用等焓地降低其溫度(狀態(tài)P)，最后經(jīng)管路111回流到調(diào)節(jié)室101。用這種方法使房間內(nèi)的回流空氣(狀態(tài)K)與供給的空氣(狀態(tài)P)之間產(chǎn)生的焓差用于調(diào)節(jié)室101的冷卻。
干燥劑按以下方法再生，外界空氣(OA狀態(tài)Q)經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140進(jìn)行增壓，送到顯熱換熱器104，對處理空氣進(jìn)行冷卻并升高自身溫度(狀態(tài)K)，再流入管路125和下一顯熱換熱器121，與高溫廢氣熱交換，結(jié)果其自身溫度上升(狀態(tài)S)。再生空氣從顯熱換熱器121經(jīng)管路126流入冷凝器220，并被制冷機的凝結(jié)熱加熱到60～80℃，結(jié)果其相對濕度降低(狀態(tài)T)。相對濕度較低的再生空氣流經(jīng)干燥劑盤103，除去干燥劑中吸附的水分(狀態(tài)U)。從干燥劑盤103排出的廢氣經(jīng)管路129流到顯熱換熱器121，預(yù)熱未經(jīng)交流換熱過程的再生空氣并降低了自身溫度(狀態(tài)V)，而后流入管路130作為廢氣排出。重復(fù)地進(jìn)行上述干燥劑再生過程和環(huán)境空氣的去濕與冷卻，以便形成干燥劑輔助空調(diào)過程。
圖7表示的傳統(tǒng)干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)有一個運行上的問題，即在冷凝處理和蒸發(fā)處理成對的循環(huán)中，冷凝溫度必須高于狀態(tài)T下的再生空氣溫度，而蒸發(fā)溫度必須低于狀態(tài)N下的處理空氣溫度，因此，壓縮機的壓縮比必須足夠大，以產(chǎn)生狀態(tài)T與狀態(tài)N之間足夠大的溫度差ΔT。對于干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)而言，再生空氣和處理空氣的溫差比家庭空調(diào)系統(tǒng)所需溫差大，而普通所用壓縮機又不能滿足這種需要，必須使用專門設(shè)計的壓縮機，因此制造成本提高，且在大壓縮比下運轉(zhuǎn)的功率也大，這些問題造成空調(diào)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)費用高，本發(fā)明的目的是提供一種能用普通壓縮機工作的高度可靠的空調(diào)系統(tǒng)，在其干燥劑輔助空調(diào)過程中有較高的能量利用率且購置費用和運轉(zhuǎn)費用都低。
實現(xiàn)上述目的的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)包括處理空氣流經(jīng)的處理空氣管路；再生空氣流經(jīng)的再生空氣管路；可選擇與處理空氣管路或與再生空氣管路連通的干燥劑裝置；以及多個蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元，每個單元中有壓縮機、蒸發(fā)器和冷凝器；冷凝器安裝在再生空氣管路上的干燥劑裝置上游，與再生空氣進(jìn)行熱交換，而蒸發(fā)器安裝在處理空氣管路上的干燥劑裝置下游，與處理空氣進(jìn)行熱交換，因此，制冷循環(huán)單元內(nèi)的凝結(jié)熱可用作使干燥劑裝置中的干燥劑再生的熱源，而制冷循環(huán)單元內(nèi)的蒸發(fā)熱可用作冷卻處理空氣的冷卻源，其中，循環(huán)單元中的蒸發(fā)器和冷凝器在各自空氣管道中的次序以后入先出方式安裝。
“后入先出方式”是指如果有二個制冷循環(huán)單元且第一冷凝器安裝在再生空氣管路中第二冷凝器的下游，則第一蒸發(fā)器安裝在處理空氣管路中第二蒸發(fā)器的上游。
按照這種結(jié)構(gòu)布置，使第一循環(huán)單元和第二循環(huán)單元都工作所需的蒸發(fā)溫度與冷凝溫度之間的溫差可降低兩個循環(huán)單元壓縮機的壓縮比，這表明可使用家用普通壓縮機，并能降低壓縮機的驅(qū)動功率，從而能得到可靠性高的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)，其制造成本低、能量效率高。


圖1是本發(fā)明干燥劑輔助空調(diào)裝置第一實施例的示意圖。
圖2是表示該第一實施例的干燥劑空調(diào)循環(huán)的空氣溫度圖。
圖3是本發(fā)明干燥劑輔助空調(diào)裝置第二實施例的示意圖。
圖4是第二實施例的干燥劑空調(diào)循環(huán)正常運行時的空氣溫度圖。
圖5是第二實施例的干燥劑空調(diào)循環(huán)在優(yōu)選的再生運行式時的空氣溫度圖。
圖6是一傳統(tǒng)的干燥劑輔助空調(diào)裝置的示意圖。
圖7是圖6所示普通干燥劑輔助空調(diào)裝置的空氣溫度圖。
先按圖1～2說明第一實施例。
圖1是第一實施例干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)的蒸汽壓縮熱泵部分即制冷部分包括兩個循環(huán)單元第一循環(huán)單元主要有蒸發(fā)器(起冷卻器作用)340、冷凝器(起加熱器作用)320、壓縮機360和膨脹閥350，由致冷劑在管路301、302、303、304中環(huán)流完成制冷循環(huán)；第二循環(huán)單元主要有蒸發(fā)器(起冷卻器作用)240、冷凝器(起加熱器作用)220、壓縮機260及膨脹閥250，由制冷劑在管路201、202、203、204中環(huán)流完成制冷循環(huán)。如圖1所示，第一和第二循環(huán)單元中的熱源按照交流換熱空氣的流動方向布置，因此，第一循環(huán)單元中的冷凝器(加熱器)320沿干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)的再生空氣管路安裝在第二循環(huán)單元的冷凝器(加熱器)220的下游。同樣，第一循環(huán)單元的蒸發(fā)器(冷卻器)340沿干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)處理空氣管路安裝在第二循環(huán)單元蒸發(fā)器(冷卻器)240的上游。在這種結(jié)構(gòu)中，第一、第二循環(huán)單元中的凝結(jié)熱可用于使干燥劑再生，而第一、第二循環(huán)單元中的蒸發(fā)熱可用作冷卻源冷卻通向調(diào)節(jié)室的處理空氣。
圖1所示干燥劑輔助空調(diào)裝置的空調(diào)部分構(gòu)造如下空調(diào)空間101經(jīng)管路107與送風(fēng)機102進(jìn)氣口相連；送風(fēng)機102的出口經(jīng)管路108與干燥劑盤103相連；處理空氣從干燥劑盤103流出經(jīng)管路109通到再生空氣的顯熱換器104；換熱器104的處理空氣出口經(jīng)管路110與第一循環(huán)單元的蒸發(fā)器340相連；第二循環(huán)單元蒸發(fā)器340的處理空氣出口經(jīng)管路111與第二循環(huán)單元蒸發(fā)器240的處理空氣進(jìn)口相通；第二循環(huán)單元蒸發(fā)器240的處理空氣出口經(jīng)管路112與加濕器105相通；加濕器105的處理空氣出口經(jīng)管路113與調(diào)節(jié)空間101相通；這樣完成了處理空氣的處理循環(huán)。
與此同時，再生空氣的運行路線為下外界空氣經(jīng)管路124進(jìn)入送風(fēng)機140的進(jìn)氣口；送風(fēng)機140的出口通到顯熱換熱器104，可與處理空氣進(jìn)行熱交換；再生空氣從顯熱換熱器104的出口經(jīng)管路125與另一換熱器121的低溫側(cè)進(jìn)口相通；顯熱換熱器121的低溫側(cè)出口經(jīng)管路126與第二循環(huán)單元的冷凝器220相通；第二循環(huán)單元冷凝器220的再生空氣出口經(jīng)管路127與第一循環(huán)單元冷凝器320的再生空氣入口相通；第一循環(huán)單元冷凝器320的再生空氣出口經(jīng)管路128與干燥劑盤103的交流換熱空氣進(jìn)口相通；干燥劑盤103的再生空氣出口經(jīng)管路129與顯熱換熱器121的高溫側(cè)進(jìn)口相連；顯熱換熱器121的高溫側(cè)出口經(jīng)管路130與外界相通，因此，外界空氣可引入用作再生空氣。在圖1中，圓圈內(nèi)的字母K-V指與圖2字母相應(yīng)的空氣熱力狀態(tài)，SA表示供氣，RA表示回流空氣，OA表示外界空氣，EX表示排氣。
上述干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)的蒸汽壓縮熱泵部分的制冷循環(huán)說明于下。第一循環(huán)中的制冷劑從蒸發(fā)器340中的空氣獲取蒸發(fā)潛熱進(jìn)行蒸發(fā)，經(jīng)管路304進(jìn)入壓縮機360進(jìn)行壓縮，經(jīng)管路301送到冷凝器320進(jìn)行冷凝，同時釋放出凝結(jié)熱給再生空氣。凝結(jié)的制冷劑經(jīng)管路302到達(dá)膨脹350進(jìn)行膨脹，同時壓力降低，然后流回蒸發(fā)器340。在熱泵的第二循環(huán)中，制冷劑從蒸發(fā)器240中的空氣獲取蒸發(fā)潛熱進(jìn)行蒸發(fā)，經(jīng)管路204吸入壓縮機中進(jìn)行壓縮，經(jīng)管路201送到冷凝器220凝結(jié)，同時把凝結(jié)熱放給再生空氣。凝結(jié)的制冷劑經(jīng)管路202到達(dá)膨脹閥250膨脹后壓力下降，然后流回蒸發(fā)器240。
以下將對上述蒸汽壓縮熱泵與干燥劑輔助空調(diào)部分相結(jié)合的空調(diào)裝置的運行作介紹。
圖2是該典型裝置工作的空氣溫度圖。在圖2中，調(diào)節(jié)室101中的環(huán)境空氣(處理空氣)經(jīng)管路107吸入送風(fēng)機102中進(jìn)行增壓，并經(jīng)管路108送到干燥劑盤103。在該干燥劑盤103中，環(huán)境空氣的濕度比由于其水分被吸濕劑吸收而降低。在吸收過程中，吸收熱釋放給處理空氣，使其溫度提高。
溫度偏高、濕度偏低的處理空氣經(jīng)管路109送到顯熱換熱器104中與外界空氣(再生空氣)進(jìn)行熱交換而得到冷卻。然后，冷卻了的處理空氣依次送到蒸發(fā)器340、管路111和蒸發(fā)器240作進(jìn)一步冷卻。
這一過程與處理空氣的顯熱變化是相對應(yīng)的，溫度變化高達(dá)10～15℃，第一循環(huán)的蒸發(fā)溫度受處理空氣溫度的影響，比第二循環(huán)蒸發(fā)溫度高5-7℃。冷卻后的處理空氣送往加濕器105用噴水或蒸發(fā)加濕作用在等焓過程中冷卻后經(jīng)管路113回到調(diào)節(jié)空間101。
在這一過程中干燥劑吸附水分，需要再生。本例采用外界空氣作為交流換熱空氣來完成，見下述。外界空氣(再生空氣)OA經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140中增壓，并送到顯熱換熱器104去冷卻處理空氣，在這過程中它本身溫度得到提高?？諝釵A變暖后經(jīng)管路125流入下一顯熱換熱器121，與經(jīng)過交流換熱的高溫再生空氣進(jìn)行熱交換使溫度進(jìn)一步提高。再生空氣從換熱器121順次流入冷凝器220、管路127和冷凝器320被加熱到60～80℃，同時其相對濕度下降。這一過程與再生空氣顯熱變化是相對應(yīng)的，溫度變化高達(dá)20～30℃。第一循環(huán)的冷凝溫度受再生空氣的溫度的影響，比第二循環(huán)的冷凝溫度低10～15℃。從冷凝器320流出的濕度較低的再生空氣通過干燥劑盤103除去干燥劑盤103中的水分。從干燥劑盤103中流出的廢氣經(jīng)管路129進(jìn)入顯熱換熱器121預(yù)熱未經(jīng)交流換熱的再生空氣，再經(jīng)管路130各外排出。
上述過程可根據(jù)圖2所示空氣溫度圖進(jìn)行說明。要進(jìn)行空調(diào)的房間101內(nèi)的空氣(處理空氣狀態(tài)K)經(jīng)管路107被吸入送風(fēng)機102進(jìn)行增壓，并流經(jīng)管路108到達(dá)干燥劑盤103，其水分被干燥劑盤中的吸濕劑吸收因而降低了比濕度，同時因吸收熱而升高了溫度(狀態(tài)L)。濕度較低、溫度較高的空氣經(jīng)管路109流入顯熱換熱器104，與再生空氣進(jìn)行熱交換而行到冷卻(狀態(tài)M)。冷卻的空氣流經(jīng)管路110到達(dá)蒸發(fā)器340進(jìn)一步被冷卻(狀態(tài)Y)。冷卻后的空氣經(jīng)管路110流入蒸發(fā)器240再作進(jìn)一步冷卻(狀態(tài)N)。經(jīng)過這樣冷卻的空氣經(jīng)管路112送到加濕器105用噴水或蒸發(fā)加濕作用在等焓過程中降溫(狀態(tài)P)，再經(jīng)管路113返回到空調(diào)室101。用上述辦法在室內(nèi)回流空氣(狀態(tài)K)與供應(yīng)空氣(狀態(tài)P)之間形成焓差，用于調(diào)節(jié)室101的冷卻。
干燥劑按下述進(jìn)行再生。外界空氣(OA狀態(tài)Q)經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140中增壓，送到顯熱換熱器104去冷卻處理空氣并提高其自身溫度(狀態(tài)R)，再流入管路125及下一顯熱換熱器121中與高溫廢氣熱交換，因此提高了其自身溫度(狀態(tài)S)。再生空氣從顯熱換熱器121經(jīng)管路126流入冷凝器220中并被加熱(狀態(tài)X)。加熱后的空氣從冷凝器220流經(jīng)管路127到冷凝器320最后加熱到60～80℃，這樣它的相對濕度就降低了(狀態(tài)T)。具有較低濕度的再生空氣流經(jīng)干燥劑盤103從而除去吸附的水分(狀態(tài)U)。廢氣從干燥劑盤103流出經(jīng)管路129到達(dá)顯熱換熱器121，去預(yù)熱未經(jīng)過交流換熱過程的再生空氣，同時也使它自身溫度降低(狀態(tài)V)，再流入管路130作為廢氣排出。重復(fù)進(jìn)行上述干燥劑再生過程及環(huán)境空氣的去濕和冷卻就形成了干燥劑輔助空調(diào)過程。通常的做法是利用空調(diào)室的廢氣作為再生空氣，而本發(fā)明中也如此。使作為再生空氣的室內(nèi)排出空氣重復(fù)循環(huán)方面不存在什么問題，可以得到同樣結(jié)果。
在上述構(gòu)造的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)中，熱交換過程是在顯熱交換過程中間完成的。第一循環(huán)單元中與蒸發(fā)器接觸的處理空氣的溫度比圖7所示常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)加濕器進(jìn)口處的處理空氣溫度(狀態(tài)N)高5～7℃。此外，由于熱交換過程是在顯熱交換過程中間完成的，所以與第二循環(huán)單元中冷凝器接觸的再生空氣的溫度比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中干燥劑裝置進(jìn)口處再生空氣的溫度(狀態(tài)T)低10～15℃因此，第二循環(huán)單元可在比第一循環(huán)單元低的壓力下啟動，并且如圖2所示，運行第一循環(huán)單元所必須的蒸發(fā)溫度與冷凝溫度之間的最低溫差ΔT1比圖7所示常規(guī)系統(tǒng)的相應(yīng)溫差ΔT約低6℃左右。同樣，運行第二循環(huán)單元所必須的蒸發(fā)溫度與冷凝溫度間的最低溫差ΔT2比圖7所示常規(guī)系統(tǒng)的相應(yīng)溫差ΔT低7.5℃左右。由此得出，壓縮機的壓縮比在兩個循環(huán)單元中都比較低，這意味著本系統(tǒng)可利用普通家用壓縮機，且該壓縮機的驅(qū)動功率可降低10～13％，因而節(jié)約能量。
圖3是第二實施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1所示第一實施例的結(jié)構(gòu)中，如果系統(tǒng)尚未運行一定時間，則干燥劑當(dāng)然會吸收環(huán)境中的水分，因而可能會損失干燥劑的吸收能力。這時，在系統(tǒng)運行初始階段，干燥劑不能吸收足夠的水分，而從干燥劑裝置中流出的空氣溫度也不會升高很多。因此，在顯熱換熱器104內(nèi)處理空氣與再生空氣的溫差小，熱交換量少。所以再生空氣不能被充分加熱，熱泵裝置的熱源220處的再生空氣入口溫度也低。這種情況下，熱泵裝置運行時再生空氣將加熱不足，且因干燥劑吸收能力不能很快恢復(fù)故推遲了整個系統(tǒng)的滿運行。第二實施例將解決這一問題。
和第一實施例一樣，第二實施例的系統(tǒng)也是建立在兩個熱泵裝置作為熱源的基礎(chǔ)上的。在該實施例中，有二個可用轉(zhuǎn)換閥370有選擇地運行的蒸發(fā)器340A、340B，和一個在第一循環(huán)單元中的冷凝器320。這二個蒸發(fā)器是這樣布置的，即蒸發(fā)器340A與干燥劑后的再生空氣進(jìn)行熱交換，而蒸發(fā)器340B與干燥劑后的處理空氣進(jìn)行熱交換。在此實施例中，沒有第一實施例中用于把干燥劑后的再生空氣所具有的熱量回收給干燥劑前的再生空氣的那個顯熱換熱器121。
下面說明第二實施例的系統(tǒng)的運行。按正常方式運行時，轉(zhuǎn)換閥370處于將管路302與管路303B相通的位置，因此蒸發(fā)器340B工作，并與干燥劑后的處理空氣進(jìn)行熱交換。干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)正常運行方式下的空氣濕度圖將參照圖4進(jìn)行解釋。
空調(diào)室101內(nèi)的環(huán)境空氣(處理空氣狀態(tài)K)經(jīng)管路107吸入送風(fēng)機102中增壓，并經(jīng)管路108流入干燥劑盤103，因此其濕度比由于干燥劑盤中的吸濕劑吸收水分而降低，同時其溫度被吸收熱提高(狀態(tài)L)。該低濕度高溫度的空氣經(jīng)管路109流入顯熱換熱器104，在其中與再生空氣進(jìn)行熱交換而被冷卻(狀態(tài)M)，冷卻后的空氣經(jīng)管路110流入第一循環(huán)單元的蒸發(fā)器340B進(jìn)行冷卻(狀態(tài)M’)。然后流到第二循環(huán)單元的蒸發(fā)器240作進(jìn)一步冷卻(狀態(tài)N)。這樣冷卻過的空氣經(jīng)管路111送到加濕器105，它的溫度因噴水或蒸發(fā)加濕作用而等焓下降(狀態(tài)P)，并經(jīng)管路112流回到調(diào)節(jié)空間101。
使用外界空氣作再生空氣進(jìn)行再生干燥劑，過程如下。外界空氣(OA狀態(tài)Q)經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140中增壓，再送到顯熱換熱器104對處理空氣進(jìn)行冷卻，同時提高了其自身溫度(狀態(tài)R)，再經(jīng)管路126流入第二熱泵的冷凝器220，被從蒸發(fā)器240泵送的熱量加熱而提高了溫度(狀態(tài)S)。再生空氣從冷凝器220經(jīng)管路127流入第一熱泵的冷凝器320中，最后被加熱到60～80℃狀態(tài)T，這樣其相對濕度也下降了。溫度較低的交流換熱空氣流經(jīng)干燥劑盤103，將吸附的水分除去(狀態(tài)U)。從干燥劑盤103流出的廢氣經(jīng)管路129流入蒸發(fā)器340A，但因轉(zhuǎn)換閥370的位置該蒸發(fā)器340A不工作，因此沒有溫度變化而流入管路130排出。
舉例說，當(dāng)由于長時間不運行而使干燥劑已從外界環(huán)境吸收了水分而降低吸附能力時，則通過切換轉(zhuǎn)換閥使系統(tǒng)運行以便將管路302與管路303A連通。這一優(yōu)選的再生運行方式采用與上述實施例相同的蒸汽壓縮制冷循環(huán)中第二循環(huán)單元的循環(huán)，而其第一循環(huán)單元的循環(huán)如下。
制冷劑在蒸發(fā)器340A中從干燥劑103流出的再生空氣中獲取蒸發(fā)潛熱進(jìn)行蒸發(fā)，經(jīng)管路304A被吸入壓縮機360進(jìn)行壓縮，再經(jīng)管路301送到冷凝器320進(jìn)行冷凝，同時把凝結(jié)熱釋放給進(jìn)入干燥劑103之前的交流換熱空氣。凝結(jié)的制冷劑經(jīng)管路302到達(dá)膨脹閥350A發(fā)生膨脹后壓力下降，然后流回到蒸發(fā)器340A。
下面參照圖5中表示該實例裝置運行的空氣濕度圖對上述蒸汽壓縮熱泵與干燥劑輔助空調(diào)部分結(jié)合起來的空調(diào)裝置的運行情況作說明。
回流的環(huán)境空氣(處理空氣狀態(tài)K)經(jīng)管路107吸入送風(fēng)機102中增壓，再流過管路108到達(dá)干燥劑盤103，其水分由于被干燥劑盤中的吸濕劑吸收而使?jié)穸缺认陆?，同時由于吸收熱其溫度升高(狀態(tài)L)。低濕高溫的空氣經(jīng)管路109流入顯熱換熱器104，與再生空氣進(jìn)行熱交換后被冷卻(狀態(tài)M)。冷卻后的空氣經(jīng)管路110流入蒸發(fā)器240進(jìn)一步冷卻(狀態(tài)M)，冷卻后的空氣送到加濕器105，通過噴水或蒸發(fā)加濕使其溫度等焓地下降(狀態(tài)P)，再經(jīng)管路112回流到調(diào)節(jié)空間101。
已吸收水分的干燥劑需要再生，它用外界空氣作再生空氣來完成。外界空氣(狀態(tài)Q)經(jīng)管路124吸入送風(fēng)機140中增壓，送到顯熱換熱器104，在其中將處理空氣冷卻并使自身溫度升高(狀態(tài)R)，再流進(jìn)管路126到冷凝器220并被第二熱泵加熱而獲得另一次升溫，再生空氣從冷凝器220流出經(jīng)管路127送到冷凝器320，被第一熱泵加熱到最終溫度60～80℃，從而降低其相對濕度(狀態(tài)T)。該低濕度的再生空氣流經(jīng)干燥劑盤103使吸附的水分除去(狀態(tài)U)。從干燥劑盤103流出的廢氣經(jīng)管路129進(jìn)入蒸發(fā)器340A，被由第一熱泵回收的熱所冷卻(狀態(tài)V)，再流經(jīng)管路130作為廢氣排出。
在干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)運行的起動階段，第二循環(huán)單元中從干燥劑后的處理空氣回收的顯熱被利用來加熱干燥劑前的再生空氣(狀態(tài)R-S)，而第一循環(huán)單元中干燥劑前的再生空氣被從通過蒸發(fā)器的干燥劑后的再生空氣回收的熱量加熱(狀態(tài)S-T)，在該蒸發(fā)器中可與干燥劑后的再生空氣進(jìn)行熱交換。這樣，再生空氣在干燥劑裝置103入口處可加熱到狀態(tài)T，即使在這起動階段中干燥劑還未達(dá)到其充分的吸附能力且從顯熱換熱器104出來的交流換熱空氣的溫度低以致狀態(tài)R與狀態(tài)Q彼此非常接近也是如此。由于干燥劑裝置103入口處有較高溫度，干燥劑裝置103的再生能力在運行起動階段很快得到恢復(fù)，因此，系統(tǒng)正常工作方式也可很快地達(dá)到。結(jié)果，空調(diào)系統(tǒng)具有優(yōu)良的起動性能。
在初始工作狀態(tài)結(jié)束，干燥劑裝置103的吸附能力完全恢復(fù)后，系統(tǒng)就可切換到正常方式，第一循環(huán)單元的熱泵可關(guān)掉。應(yīng)當(dāng)提到，把第一循環(huán)單元的冷凝器320放在再生空氣管路中第二循環(huán)單元冷凝器的下游，其原因是冷凝器220和蒸發(fā)器240之間的溫差即使在關(guān)掉第一循環(huán)單元的熱泵時也不會改變。這樣的布置允許系統(tǒng)的壓縮比保持不變，從而使第二循環(huán)單元，包括第二壓縮機在內(nèi)能在穩(wěn)定狀態(tài)下工作。
權(quán)利要求
1.一種干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)，包括處理空氣管路，供處理空氣在其中流動；再生空氣管路，供再生空氣在其中流動；干燥劑裝置，它有選擇性地與所述處理空氣管路或所述再生空氣管路相通；以及多個蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元，每一單元有壓縮機、蒸發(fā)器及冷凝器；所述冷凝器安裝在所述再生空氣管路中所述干燥劑裝置的上游，以便與所述交流換熱空氣進(jìn)行熱交換，而所述蒸發(fā)器安裝在所述處理空氣管路中所述干燥劑裝置下游以便與所述處理空氣進(jìn)行熱交換，因此所述制冷循環(huán)單元中凝結(jié)熱可用作所述干燥劑裝置中干燥劑再生的加熱源而所述制冷循環(huán)單元中蒸發(fā)熱可用作冷卻處理空氣的冷卻源，其中所說的循環(huán)單元中所述蒸發(fā)器和所述冷凝器在各自空氣管路中的次序以后入先出方式布置。
2.權(quán)利要求1所申請的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)有兩個所述制冷循環(huán)單元。
3.權(quán)利要求1所申請的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)還包括一顯熱換熱器，用于在所述交流換熱空氣管路中所述冷凝器上游側(cè)流動的再生空氣與所述處理空氣管路中所述蒸發(fā)器上游流動的處理空氣之間進(jìn)行顯熱熱交換。
4.權(quán)利要求1所申請的干燥劑輔助空凋系統(tǒng)還有一顯熱換熱器，用于在所述交流換熱空氣管路中所述冷凝器上游側(cè)流動的再生空氣與所述再生空氣管路中所述干燥劑裝置下游側(cè)流動的再生空氣之間進(jìn)行熱交換。
5.權(quán)利要求1所申請的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)，在其中布置所述制冷單元以便其中在低壓下工作的冷凝器逐漸地放在所述再生空氣管路的更上游。
6.權(quán)利要求1所申請的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)還有熱回收蒸發(fā)器(至少在一個制冷單元中有)，該熱回收蒸發(fā)器可與再生空氣進(jìn)行熱交換并安裝在該再生空氣管路中所述干燥劑裝置的下游；及轉(zhuǎn)換閥，它可使制冷劑管路選擇與所述處理空氣管路上的所述蒸發(fā)器連通或與所述再生空氣管路上所述熱回收蒸發(fā)器連通。
7.一種干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)，包括處理空氣管路，供處理空氣在其中流動；再生空氣管路，供再生空氣在其中流動；干燥劑裝置，它有選擇性地與所述處理空氣管路或所述再生空氣管路相通；以及多個蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元，每一單元有壓縮機、蒸發(fā)器及冷凝器；該冷凝器安裝在所述再生空氣管路中所述干燥劑裝置的上游以便與該再生空氣進(jìn)行熱交換，而所述蒸發(fā)器安裝在所述處理空氣管路中所述干燥劑裝置的下游以便與該處理空氣進(jìn)行熱交換，因此，所述制冷循環(huán)單元中的凝結(jié)熱可用作所述干燥劑裝置中干燥劑再生的加熱源，所述制冷循環(huán)單元中蒸發(fā)熱可用作冷卻處理空氣的冷卻源，在其中布置所說的多個制冷單元以便把低壓下工作的冷凝器逐漸地放在所述再生空氣管路的更上游。
8.一種干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)，包括處理空氣管路，供處理空氣在其中流動；再生空氣管路，供再生空氣在其中流動；干燥劑裝置，它有選擇性地與所述處理空氣管路或與所述再生空氣管路相通；第一蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元，它有第一壓縮機、第一蒸發(fā)器、第一冷致器；以及第二蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元，它有第二壓縮機、第二蒸發(fā)器及第二冷凝器，所說的第一和第二冷凝器布置在再生空氣管路中干燥劑裝置的上游以便能與再生空氣進(jìn)行熱交換，而第一和第二蒸發(fā)器布置在處理空氣管路中干燥劑裝置的下游，以便可與處理空氣進(jìn)行熱交換，因此，所述制冷循環(huán)單元中的凝結(jié)熱可用作干燥劑裝置中干燥劑再生的加熱源而所述制冷循環(huán)單元中蒸發(fā)熱可用作冷卻處理空氣的冷卻源，在其中布置所說的第一和第二循環(huán)單元以便將第一冷凝器安裝在再生空氣管路中第二冷凝器的下游而第一蒸發(fā)器安裝在處理空氣管路中第二蒸發(fā)器的上游。
全文摘要
本發(fā)明披露一種高可靠性的空調(diào)系統(tǒng)，它能用普通所用的壓縮機工作并在干燥劑輔助空調(diào)過程中具有較高能量利用率，同時購置費用和運行費用也便宜。該空調(diào)系統(tǒng)把干燥劑輔助空調(diào)器與多個蒸汽壓縮制冷循環(huán)單元組合而成，各單元有壓縮機、蒸發(fā)器及冷凝器。循環(huán)單元中的蒸發(fā)器和冷凝器在處理空氣管路與再生空氣管路之間的次序按后入先出方式布置。
文檔編號F24F3/14GK1162093SQ9710039
公開日1997年10月15日 申請日期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 申請人:株式會社荏原制作所