[發明專利]基于太陽能-地熱能直接利用的空調方法及系統

無效

• 申請號: 201110385584.5
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN102425832A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 譚洪衛;雷勇;倪璇;張靜紅
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/30
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于低品位可再生能源應用與建筑節能領域，具體涉及一種基于太陽能-地熱能直接利用的溫濕獨立處理空調技術。

背景技術

隨著經濟發展，人民生活水平提高，原本不追求舒適性的建筑也逐漸開始采用各種調節房間舒適性手段。

夏季制冷建筑數量呈指數方式增長，而制冷主要采用傳統電驅動空調系統。數量增加為國家電力系統又增加不少負擔。由于要同時處理熱濕負荷，制冷劑(或載冷劑)必須達到預期處理空氣溫度的露點溫度，才能使空氣中水蒸氣析出部分，使空氣可以承擔濕負荷。這一方面限制了制冷機組蒸發溫度，進而限制制冷機組COP提高；另一方面，由于處理空氣溫度低，某些時候仍然需要配備再熱系統，這又導致部分能源的浪費。一般熱濕獨立處理空調系統則采用電驅動制冷機組承擔熱負荷，但機組COP有所提高。采用轉輪除濕機承擔濕負荷，用電加熱或蒸汽熱量等再生。

熱驅動空調系統的出現使得空調系統與太陽能的結合成為可能。空氣熱濕獨立處理進一步使得天然冷源的利用成為可能。研究出一套空調系統，利用可再生能源驅動，減少空調系統對電力系統的依靠，緩解每年越來越明顯的夏季高峰電負荷，響應國家節能減排及可持續發展戰略，是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種太陽能-地熱能直接利用的溫濕獨立處理的空調方法及系統以突破傳統電驅動空調系統概念，摒棄采用有害制冷劑的做法，將空調系統與環境系統融合，實現節能環保的目標。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種空調方法，獨立處理室內熱負荷與濕負荷，熱負荷通過與土壤進行熱交換帶走；而濕負荷另行處理，利用太陽能提供必要的再生熱量。

進一步，所述熱負荷通過與土壤進行熱交換帶走是指熱負荷由土壤換熱器出水帶走。

所述濕負荷另行處理是指用溶液除濕機處理。

通過地埋管換熱器與淺層土壤進行熱交換獲得冷卻水，該冷卻水一部分通入室內干式風機盤管用于降低室內溫度，另外一部分進入溶液除濕機充當冷源，用于降低溶液溫度，之后被加熱的水回到土壤換熱器內再次被土壤冷卻；被冷卻后的鹽溶液與由室內回風跟室外新風組成的混合風在除濕機的除濕芯中發生熱質交換，混合風在此被冷卻除濕后送入室內承擔室內濕負荷，而鹽溶液吸收空氣中的水蒸氣后變稀回到除濕溶液槽中。

用于除濕的鹽溶液包括三甘醇、溴化鋰、氯化鋰和氯化鈣等金屬鹵鹽溶液，目前較為主流的即為氯化鋰、氯化鈣或兩者混合溶液。

所述通過地埋管換熱器與淺層土壤進行熱交換獲得的冷卻水的溫度為18～23℃；所述被冷卻后的鹽溶液的溫度為22～25℃。

使用以太陽能為熱源的溶液再生系統，以太陽能集熱裝置出水來加熱再生溶液槽內溶液，室外風與再生溶液于再生芯中發生熱質交換，再生溶液被冷卻濃縮，將水蒸氣釋放到空氣中后回到再生溶液槽中；溶液除濕機內，部分濃溶液與稀溶液混合，而被冷卻的水再次進入太陽能集熱器被加熱。

所述太陽能集熱裝置出水溫度不低于60℃；溶液除濕機內，保持溶液濃度變化不超過1％。

實現上述方法的空調系統，包括土壤換熱環路，太陽能集熱環路，除濕與再生環路。

土壤換熱環路主設備位于室外，除濕與再生環路主設備位于設備間，太陽能集熱環路主設備位于屋面；各主設備之間用管道連接；模塊化的除濕機外置水管接口，一側的接口分別連接土壤換熱器供回冷水接口，另一側的接口分別連接太陽能集熱器供回熱水接口。

所述土壤換熱環路包括：除濕板式換熱器、土壤熱交換器、室內熱交換器、冷水循環泵、第一電動閥、第二電動閥、電動流量調節閥；

土壤熱交換器以水作為載冷劑，采用兩支D25單U管并聯形式，豎直埋入，其出口連接冷水循環泵，泵出口分兩支：一支通過第一電動閥進入溶液除濕機部件除濕板式換熱器冷流體入口端，冷卻溶液后回到土壤熱交換器入口；另一支通過第二電動閥進入室內熱交換器，該交換器優選干式風機盤管，經換熱后水流回土壤熱交換器入口，兩支管路流量由電動流量調節閥控制。

所述太陽能集熱環路包括：太陽能集熱器，熱水循環泵、溶液除濕機部件再生板式換熱器；太陽能集熱器獲得熱水流入熱水循環泵，泵出口連接溶液除濕機部件再生板式換熱器熱流體入口端，加熱溶液后回到太陽能集熱器。

所述除濕環路與再生環路對稱設置于除濕機內兩側，兩邊溶液通過溶液熱交換器與平衡管貫通；兩側溶液槽中溶液分別由兩側泵供入噴淋段，除濕機中間開設風口，吸入需要處理的空氣，使其經過分別經過除濕芯體與再生芯體后從兩側吹出，進一步，具體的：