[發明專利]超飽和外氣省能空調系統

有效

• 申請號: 200610165328.4
• 申請日: 2006-12-18
• 公開（公告）號: CN101206062A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 陳輝俊
• 申請（專利權）人: 陳輝俊
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所
• 代理人: 徐林

技術領域

本發明涉及一種空氣調節系統。

背景技術

無塵室為了維持高潔凈度的空氣品質，空調系統均采用全外氣的設計方式，因此需要耗費大量的能源，根據調查，在相同的半導體廠房面積下，潔凈度每升高一級(如由100級升為10級)其空調耗電量約增加三倍，若是以12寸晶原廠所需之潔凈度1級為例，其空調所需要的耗電是1?00級的9倍之多，因此如何能夠提供高潔凈度的環境也同時節省能源的消耗，進而降低產業生產成本，提升競爭力是相當重要的。

傳統的潔凈室空調系統如圖1a所示，包括有處理空氣塵粒的初級1、中級2、高級濾網3、驅動空氣的風機4及調整空氣狀態的冰水盤管5、熱水盤管6及加濕器7等組件。外氣8首先經過濾網將塵粒與雜質濾除之后，經過冰水盤管5將空氣的降溫達到除濕的目的，經過降溫除濕后的空氣溫度往往過低，因此再輔以熱水盤管6加熱將溫度提高到默認值，空氣再經過加濕器7調整濕度，而后狀態調整的空氣9在進入空間10中使用。

傳統的潔凈室空調系統的空氣線圖如圖1?b所示。外氣以狀態OA(35℃，70％RH)進入空調箱，經過濾網3之后，透過冰水盤管5完成降溫除濕過程，并以狀態A離開冰水盤管5，而后外氣8經過熱水盤管6加熱到達狀態B，此時依照室內空間的空氣狀態要求，利用加濕器7微調濕度，外氣8以狀態SA(23℃，50％RH)進入室內空間，外氣8吸收室內負荷狀態到達RA(28℃，38％RH)，最后以RA離開室內空間。

在整個外氣8的狀態調整過程之中，空氣8通過冰水盤管5之后呈現過于低溫及干燥的狀態，需再透過熱水盤管6與加濕器7的協助完成狀態的調整，造成能源的二次浪費，徒增不必要的能源消耗與制程成本。此外傳統空調之冰水盤管5需供應低溫的冰水進行空氣的除濕過程，以致冰水主機低效率運轉。

傳統的潔凈室全外氣空調系統乃是將室內排氣11直接排放于大氣之中，由于室內排氣11大多屬于低溫且干燥的狀態，若能夠將其所具有的冷能加以回收，用以預冷進入空調箱的外氣8，將有助于節省空調系統中冰水主機的電力消耗。傳統的空調系統是采用全熱交換器作為外氣冷能回收的主要工具，傳統的全熱交換器最為常用者是平板式與轉輪式兩種，在實際使用時，兩者均有進氣與排氣相互污染的情況，使得進入室內的空氣品質難以控制，因此在高潔凈環境需求的情況下，兩種全熱交換器將無法提供所需的空氣品質，使得傳統空調系統在高潔凈度潔凈室的空氣處理上面遇到瓶頸。

由上所述可知傳統的全外氣空調系統具有以下的缺點：冰水盤管5與加熱水盤管6的二次能源浪費；室內排氣11冷能沒有回收所造成的冷能浪費；即使裝有全熱交換器，亦有排氣與進氣交互污染的情況發生；需要使用冰水主機與冷媒，不利環保且主機需常維修，有鑒于此，乃研發出本發明之超飽和外氣省能空調箱。

發明內容

本發明的目的是提供一種可結合超飽和霧化制冷、除濕輪濕度控制、熱管熱交換器冷能回收等技術且不需要壓縮機之全外氣空調系統。

一種超飽和外氣省能空調系統，該空調系統是由文件板組搭配除濕輪、熱管熱交換器、太陽能空氣加熱器、加濕器以及超飽和霧化裝置所組合構成，其內的系統分為外氣進氣側、室內排氣側以及再生側三個部分，而空氣的處理過程主要分為外氣加熱除濕、降溫、超飽和霧化制冷以及排氣冷能回收等四個步驟。

本發明的有益效果在于：

本發明所具有的一大特色是利用超飽和霧化裝置來制冷。有別于傳統噴嘴造霧的方式，本發明是采用超飽和霧化裝置產生極為微細的水霧，再將之與排氣混合，使排氣產生超飽和狀態(亦即排氣中所含有的水分，大于100％的相對濕度時之排氣所能含有者)使接下來的冷能回收將可使性能大幅提升。而一般的噴霧制冷系統的空氣在通過熱交換器完成冷能傳遞之后，會因吸收了來自新鮮空氣側的熱能而溫度提高，使得熱傳能力因與進、排氣端間的溫度差減少而降低，若是采用利用超飽和的空氣狀態則可避免此點之發生。當處于超飽和狀態的空氣通過熱管熱交換器吸收來自進氣側的熱能時，由于空氣中含有極為微細的水霧顆粒，此水霧顆粒由于表面積與體積之間的比值甚大，因此能夠迅速地吸收來自新鮮空氣側的熱能而產生蒸發，同時帶走相當大的潛熱，使得在完成熱交換之后的排氣溫度幾乎維持恒定，且在超飽和空氣的吸熱過程之中，由于隨時都有水霧處于蒸發的狀態，整個空氣的比容亦會產生上下震蕩的變化，此震蕩的現象將使得熱交換器內的排氣側流場產生更多的紊流結構，提升熱交換器的性能。