[發明專利]一種結合熱泵與溶液除濕的溫濕度獨立控制系統

在審

• 申請號: 201710154293.2
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106989460A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 彭冬根;程小松;羅丹婷
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F3/14;F24F11/00;F24F13/02;F24F13/30;F25B13/00;F25B25/02;F25B41/04;F25B41/06
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及熱泵運行防結霜，結合熱泵制取冷熱水的地板輻射空調系統，溶液除濕，溫濕度獨立控制空調技術領域。

背景技術

我國夏熱冬冷地區，氣候特征比較特殊，夏季高溫高濕，冬季陰冷潮濕。而夏熱冬冷地區經濟活躍，空調需求量高，氣候的特殊性造成該地區的空調能耗較高。

夏季空調制冷過程中，除濕成了能耗的大塊。傳統的冷凝除濕，是通過將空氣溫度冷卻到露點溫度以下，以除去空氣當中的水蒸氣。此種方法所需制冷劑溫度較低，造成壓縮機耗能較高。溶液除濕通過直接與空氣接觸以除去空氣中的水蒸氣，因此大大的節約了能源，但除濕過程當中伴隨著汽化潛熱的釋放，造成溶液的除濕性能降低，所以往往在除濕過程中配合其他冷卻裝置以維持除濕液的溫度，另外溶液除濕需要專門的裝置進行溶液再生，以滿足除濕過程溶液濃度，由此造成了系統的復雜度增大。冬季制熱過程中，傳統空調由于蒸發器側空氣溫度較低，蒸發器表面容易結霜，空調的制熱性能大大降低，因此不得不進行除霜處理，由此造成了能源的浪費。

采用外表面蒸發式溶液除濕，除濕過程無需另外配備冷卻裝置，其將蒸發冷卻與除濕相結合，在除濕過程維持除濕劑的除濕性能。將外表面蒸發式溶液除濕與熱泵相結合，夏季熱泵冷凝器對溶液進行再生，冬季溶液防止熱泵蒸發器結霜。系統在夏/冬季為室內提供高溫冷水/低溫熱水進行地板輻射制冷/采暖。不僅為室內空間提供舒適的溫濕度環境，還大大得降低了空調的能耗。

發明內容

技術問題：傳統的蒸汽壓縮式空調通過冷凝除濕的方式控制空氣濕度，極大的浪費了能源，在制冷過程當中往往不能同時精確控制濕度，導致室內環境舒適度大大降低。空氣源熱泵冬季制熱過程中，在室外空氣溫度較低時容易結霜，導致系統制熱性能大大降低，從而必須對蒸發器進行除霜處理，進一步加大了能耗。溶液除濕過程中伴隨著汽化潛熱的釋放，導致溶液溫度升高，這將大大的降低了溶液的除濕性能。傳統的溶液除濕裝置大多為絕熱型，少數內冷型除濕裝置雖然除濕效果優于絕熱型裝置，但需另外配備一套冷卻裝置，加大了除濕系統的復雜度。本專利將外表面蒸發式溶液除濕裝置和熱泵相結合，為室內地板輻射系統提供冷熱水的同時，對室內空氣進行濕度控制，將溫濕度獨立處理，降低空調能耗，提高室內環境的舒適度。

技術方案：本發明的一種結合熱泵與溶液除濕的溫濕度獨立控制系統包括冷熱水回路、空氣回路、制冷劑回路、溶液回路及蒸發冷卻回路。

冷熱水回路分第一水回路和第二水回路。第一水回路主要由熱交換器、地板輻射U型管和第二水泵等設備組成。從熱交換器中流出的冷/熱水在地板輻射U型管中吸收/放出熱量，后經第二水泵作用重新回到熱交換器中與銅管內的制冷劑交換熱量。第二水回路主要由第三水泵及溶液-水換熱器組成，第二水回路的作用是在系統冬季運行時給溶液預熱，從熱交換器中流出的熱水經過溶液-水換熱器之后返回到熱交換器中。

空氣回路主要由外表面蒸發式溶液除濕器、第三風機、第一風閥、第二風閥等組成，夏季部分新風及由室內流出的回風混合后送入外表面蒸發式溶液除濕器中，在除濕器中，空氣在豎直的溶液管中由下向上流動，期間與管內壁的除濕劑進行傳熱傳質作用，除濕過程釋放的潛熱通過外表面蒸發冷卻的作用散出。除濕后的空氣通過第三風機的作用送回到室內。冬季同樣部分新風及有室內流出的回風混合后送入除濕器中，此時除濕器外部封閉，整個裝置相當于絕熱，除濕劑在除濕器中濃縮再生，釋放水蒸氣到空氣中，為空氣加濕，加濕后的空氣經第三風機送入室內。

制冷劑回路主要由溶液式熱質交換器、四通換向閥、壓縮機及熱交換器組成。夏季工況下，熱交換器為蒸發器，熱交換器出來的制冷劑經過四通換向閥流向壓縮機，之后流進冷凝器溶液式熱質交換器中，制冷劑與銅管外的除濕劑進行顯熱換熱，后經過膨脹閥降壓后流向熱質交換器中。冬季工況下，熱交換器為冷凝器，在熱交換器中，制冷劑給管外水進行加熱，后流出熱交換器，通過膨脹閥后，進入蒸發器溶液式熱質交換器中，制冷劑吸收銅管外除濕劑的熱量后汽化，之后通過四通換向閥流向壓縮機，經壓縮機加壓作用后再回到熱交換器當中。