专利名称：热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种暖通空调领域用的热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组，属于能源技术领域。
背景技术：
新风机组负责处理新风以去除室内污染物质、满足室内人员卫生、健康等要求。夏季，新风机组需要实现对新风的降温除湿过程，目前绝大多数新风机组采用冷凝除湿方法，使用7℃的冷冻水通过表冷器将空气的温度降低到露点以下凝结出水分。所带来的问题是制冷机工作在低蒸发温度情况下，导致制冷机性能系数较低；冷凝除湿后的空气湿度虽满足要求、但温度过低，有时还需要再热从而造成能源的浪费；有凝结水的盘管等容易滋生霉菌、污染空气。冬季的加湿功能还需要另外的加湿设备才能实现。
由于吸湿溶液在去除室内潜热负荷上的优越性，逐渐得到大家的关注。溶液除湿空调与常规空调相比，可采用低温热源驱动；通过溶液的喷洒可以除去空气中的细菌、霉菌及其它一些有害物；避免使用有凝结水的盘管，可明显提高室内空气品质。专利ZL03134688.X、ZL03130840.6公开了使用溶液为媒介的电驱动的新风机组处理流程，但这些流程中均有室内排风可以利用，即可以通过一定的途径回收室内排风的能量以降低新风处理能耗。但在有很多情况下，没有室内排风可以利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术没有室内排风可供利用、采用热泵驱动的溶液式新风机组的流程的缺点，提出一种行之有效的热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组。
本发明提出的一种热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组，其特征在于所述机组含有气液直接接触喷淋模块A、B、C、D、E，溶液自循环泵8，级间溶液泵9，板式换热器1，空气回热器10，热泵系统；所述热泵系统含有第一个热泵系统的蒸发器2和第二个热泵系统的蒸发器3、冷凝器4和冷凝器5、压缩机6、节流阀7；所述机组分为新风处理通道和溶液再生两层通道，新风处理通道由气液直接接触喷淋模块A、B、C组成，溶液再生通道由气液直接接触模块D、E组成；所述板式换热器1与进入喷淋模块A的溶液进行热量交换，采用冷却水降低进入该模块的溶液温度；所述第一个热泵系统的蒸发器2用于降低模块B的喷淋溶液温度，冷凝器4用于加热模块E的喷淋溶液、提供再生热量；所述第二个热泵系统的蒸发器3用于降低模块C的喷淋溶液温度，冷凝器5用于加热模块D的喷淋溶液、提供再生热量。
在上述的新风处理机组中，所述喷淋溶液采用级间大循环的方式，依次经过喷淋模块C、B、A、D、E、C，实现溶液的浓缩再生与除湿的循环过程；或者采用仅在热泵对应级内的模块循环的方式，在模块B、E之间和在模块C、D之间循环。
本新风机组以具有吸湿性能的溶液为工作介质，将溶液除湿处理系统和热泵系统相结合。热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的热量均得到了有效的利用，蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而提高其除湿能力，冷凝器的热量作为溶液浓缩再生的热源。盐溶液具有杀菌、净化空气的作用，可提高室内空气品质。
图1溶液式新风处理机组工作原理1——溶液级间大循环、再生气流分别进入各级喷淋模块图2溶液式新风处理机组工作原理2——溶液级间大循环、再生气流依次进入各级喷淋模块图3溶液式新风处理机组工作原理3——溶液仅在热泵对应级内循环具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明参看图1～3，本新风处理机包括气液直接接触喷淋模块A～E、溶液自循环泵8，级间溶液泵9，板式换热器1，空气回热器10，热泵系统(蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀)。该新风机分为新风处理和溶液再生两层通道；新风处理通道由气液直接接触喷淋模块A、B、C组成，溶液再生通道由气液直接接触模块D、E组成。有板式换热器1与进入喷淋模块A的溶液进行热量交换，采用冷却水降低进入该模块的溶液温度。第一个热泵系统的蒸发器2用于降低模块B的喷淋溶液温度，冷凝器4用于加热模块E的喷淋溶液、提供再生热量。第二个热泵系统的蒸发器3用于降低模块C的喷淋溶液温度，冷凝器5用于加热模块D的喷淋溶液、提供再生热量。溶液可以采用级间大循环的方式，依次经过喷淋模块C、B、A、D、E、C，实现溶液的浓缩再生与除湿的循环过程(如图1、2所示)；也可以采用仅在热泵对应级内的模块循环的方式，如在模块B、E之间和在模块C、D之间循环(如图3所示)。
本发明的目的是提供一种无室内排风可供利用的情况下、热泵驱动的溶液式新风处理机组。该新风处理机组由溶液循环系统和热泵系统两部分组成。溶液系统由气液直接接触喷淋模块A～E(其中A、B、C为除湿模块，D、E为再生模块)，溶液自循环泵8，级间溶液泵9，板式换热器1等部件组成(见图1～3)。热泵系统包括蒸发器2、3，冷凝器4、5，压缩机6，节流阀7等部件。
图1是一种溶液式新风机的工作原理。图中直线表示级内循环喷淋的除湿溶液，虚线表示级间流动的除湿溶液，点划线表示热泵系统的制冷工质。新风机的上层通道是新风处理通道，下层是再生气流通道、用于溶液的浓缩再生。
根据图1分析空气和溶液的流程及其状态变化情况。室外新风依次经过气液喷淋模块A、B、C与各级内的低温除湿溶液接触进行传热传质，新风被降温除湿后送入室内。采用不同温度的冷源冷却进入喷淋模块的溶液，模块A的溶液采用冷却水通过板式换热器1冷却，模块B的溶液通过第一个热泵的蒸发器2进行冷却，模块C的溶液通过第二个热泵的蒸发器3进行冷却。第一个热泵系统的蒸发温度和冷凝温度均高于第二个热泵系统的相应温度。级间循环溶液在级间溶液泵9的作用下，依次进入模块C、B、A、D、E又返回模块C，进入模块C的溶液浓度最高，从模块A流出的溶液浓度最低，低浓度的溶液进入模块D、E被浓缩再生后再送入模块C循环使用。热泵系统蒸发器2、3的冷量均用于降低溶液温度、提高溶液的除湿能力；冷凝器4、5的热量则用于提供溶液浓缩再生的热量。在新风机组中，使用室外的新风作为再生气流，带走溶液浓缩再生出来的水分。在模块D、E中，室外新风首先进入空气回热器10被预热后，进入模块D或E，与高温溶液接触进行传热传质，溶液中的水分进入空气中，自模块流出的热湿气流经过空气回热器10回收其热量后直接排出。
图2的溶液式新风机组的流程与图1类似，仅是再生气流的流程不同，再生气流首先进入模块D，吸收溶液的水分后热湿的气流再进入模块E继续使用。在图2所示的流程中，由于进入模块E的再生气流湿度较高，因而溶液浓缩再生的效果不及图1所示的系统，但图2所示的系统流程较为简化。
图3给出了另一种形式的溶液式新风机组的工作原理。溶液仅在对应的热泵系统中进行循环，而不是像图1和图2所示的在两个热泵系统之间循环。图3所示为两个热泵系统组成的新风机组，气液喷淋模块B、E与第一个热泵系统(蒸发器2、冷凝器4、压缩机6、节流阀7)为一组，气液模块模块C、D与第二个热泵系统(蒸发器3、冷凝器5、压缩机6、节流阀7)为一组。第二个热泵系统的蒸发温度低于第一个系统的蒸发温度。新风依次经过气液喷淋模块B、C被降温除湿后送入室内，在此过程中被稀释的溶液分别进入模块E和D进行浓缩再生。再生空气的流程与图1相同，再生空气分别被各自的空气回热器10预热后进入对应的气液喷淋模块与高温溶液接触后，热湿的气流经过空气回热器10回收其热量后排出。
在冬季，可采用四通阀实现热泵系统中制冷、制热工况的转换，从而实现对新风的加热加湿处理过程。溶液与空气的流程与夏季相同，仅是二者间的传热传质方向相反而已。
权利要求
1.热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组，其特征在于所述机组含有气液直接接触喷淋模块(A、B、C、D、E)，溶液自循环泵(8)，级间溶液泵(9)，板式换热器(1)，空气回热器(10)，热泵系统；所述热泵系统含有第一个热泵系统的蒸发器(2)和第二个热泵系统的蒸发器(3)、冷凝器(4)和冷凝器(5)、压缩机(6)、节流阀(7)；所述机组分为新风处理通道和溶液再生两层通道，新风处理通道由气液直接接触喷淋模块(A、B、C)组成，溶液再生通道由气液直接接触模块(D、E)组成；所述板式换热器(1)与进入喷淋模块(A)的溶液进行热量交换，采用冷却水降低进入该模块的溶液温度；所述第一个热泵系统的蒸发器(2)用于降低模块(B)的喷淋溶液温度，冷凝器(4)用于加热模块(E)的喷淋溶液、提供再生热量；所述第二个热泵系统的蒸发器(3)用于降低模块(C)的喷淋溶液温度，冷凝器(5)用于加热模块(D)的喷淋溶液、提供再生热量。
2.按照权利要求1所述的新风处理机组，其特征在于所述喷淋溶液采用级间大循环的方式，依次经过喷淋模块C、B、A、D、E、C，实现溶液的浓缩再生与除湿的循环过程；或者采用仅在热泵对应级内的模块循环的方式，在模块B、E之间和在模块C、D之间循环。
全文摘要
本发明涉及热泵驱动的以吸湿溶液为循环工质的新风处理机组，属于能源技术领域。所述机组含有气液直接接触喷淋模块A、B、C、D、E，溶液自循环泵，级间溶液泵，板式换热器，空气回热器，热泵系统；所述喷淋溶液采用级间大循环的方式，依次经过喷淋模块C、B、A、D、E、C，实现溶液的浓缩再生与除湿的循环过程；或者采用仅在热泵对应级内的模块循环的方式，在模块B、E之间和在模块C、D之间循环。本机组以具有吸湿性能的溶液为工作介质，将溶液除湿处理系统和热泵系统相结合。热泵系统中蒸发器的冷量和冷凝器的热量均得到了有效的利用，蒸发器的冷量用于降低溶液温度从而提高其除湿能力，冷凝器的热量作为溶液浓缩再生的热源。
文档编号F24F12/00GK1896616SQ200610012268
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者江亿, 刘晓华, 陈晓阳, 刘拴强, 谢晓云 申请人:清华大学, 北京华创瑞风空调科技有限公司