一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置及方法，包括制冷剂循环回路和溶液除湿/加湿循环回路，制冷剂循环回路包括通过连通管路一依次串联在一起的压缩机(1)、四通换向阀(2)、室内换热器(3)、再生冷凝器(4)、节流阀(5)、室外换热器(6)；溶液除湿/加湿循环回路包括通过连通管路二依次串联在一起的热回收换热器(10)、再生冷凝器(4)、室内加湿膜组件(11)、热回收换热器(10)、室外除湿膜组件(7)、除湿溶液储存槽(8)。本发明专利技术利用膜除湿组件将室外空气潜热转换为显热，避免了结霜，将除湿溶液引入的水分再生为室内加湿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置及方法，属于膜法除湿、蒸气压缩制冷和除霜

技术介绍
空气源热泵是一种兼具结构简单、配置灵活、制冷制热能效高的设备，越来越受到青睐。但在一些湿度较高的夏热冬冷地区，当冬季室外温度低于0℃时热泵的室外翅片换热器常常存在结霜问题，导致空气源热泵能效降低和运行稳定性变差，这严重制约了空气源热泵的使用范围和发展。与此同时，室内由于冬季供暖温度上升，相对湿度下降，引起空气干燥，人体舒适性下降，而目前尚未见到在冬季可以同时控制室内温湿度的空调产品。因此，如何有效的解决空气源热泵的结霜问题，提高空气源热泵运行能效，同时为室内提供一个舒适的温湿度热环境，是空气源热泵发展所面临的一个重要问题。目前，热泵主要的除霜技术有逆循环除霜、热气旁通除霜和电加热除霜等，但是这些除霜方法需要额外消耗电能，降低热泵制热效率的同时影响了室内的热舒适性和供热的稳定性。近年来，一些研究者提出了很多新型的除霜和抑制结霜的方法，典型的有浙江大学陈光明提出的一种无霜型空气源热泵系统(专利申请号：CN200910098008.5)，该装置利用防冻溶液作为载热介质吸收室外低温空气热量，再将溶液的热量传给室外蒸发器，从而避免了空气源热泵的结霜，但是该系统没有很好的解决溶液的再生问题且系统复杂，溶液腐蚀严重，耗能较高。西安交通大学王沣浩等人提出了一种蓄热除湿耦合型无霜空气源热泵热水器(专利申请号：CN201210520800.7)，该装置在热泵系统中添加了一个蓄热装置，作为除湿再生工况的低温热源，解决了除霜时能量来源不足的问题，但该系统需在制热除霜模式间不断切换，造成室内供暖的不稳定性；广东西屋康达空调有限公司提出专利申请“一种节能型无霜空气源热泵系统”(申请号：201310435416.1)，该系统针对水溶性防冻液需要浓缩再生的问题，提出了一种采用憎水性防冻液态作为低温载热介质，从而避免了溶液再生的问题，但该溶液存在导热系数较低，换热效果差等问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置及方法，能够在保证空气源热泵冬季无霜的条件下，为室内加湿，实现空气源热泵机组连续、高效、稳定、可靠运行，解决了现有技术中溶液难以再生及冬季室内干燥的问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，包括制冷剂循环回路和溶液循环回路，制冷剂循环回路包括压缩机(1)、室内换热器(3)、再生冷凝器(4)、节流阀(5)、室外换热器(6)。溶液循环回路包括溶液储存槽(8)、循环泵(9)、再生冷凝器(4)、室内加湿膜组件(11)、室外除湿膜组件(7)，其中：压缩机(1)的高温高压制冷剂蒸汽排气口与室内换热器(3)的高温高压制冷剂蒸汽入口相连，室内换热器(3)的低温高压制冷剂蒸汽出口与再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂蒸汽入口相连，再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂液体出口通过节流阀(5)与室外换热器(6)的低温低压制冷剂液体入口连接。室外换热器(6)的高温低压制冷剂蒸汽出口与压缩机(1)的高温低压制冷剂蒸汽入口连接。除湿膜组件(7)的低温除湿稀溶液出口与溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液入口连接，溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口与冷凝再生器(4)的初级加热除湿稀溶液入口连接，冷凝再生器(4)的高温除湿稀溶液出口与室内加湿膜组件(11)的高温除湿稀溶液入口的连接，室内加湿膜组件(11)的高温除湿浓溶液出口与除湿膜组件(7)的低温除湿浓溶液入口连接。除湿膜组件(7)上开设有室外空气进口和室外干燥空气出口，而除湿膜组件(7)的室外干燥空气出口与室外换热器(6)的室外干燥空气入口连接。室内换热器(3)上开设有室内空气进口和高温室内空气出口。室内换热器(3)的高温室内空气出口与室内加湿膜组件(11)的高温室内空气进口连接，室内加湿膜组件(11)上设有高温室内湿空气出口，而室外换热器(6)上设有干燥低温室外空气出口。进一步地：还包括热回收换热器(10)，溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口与热回收换热器(10)的低温除湿稀溶液入口连接，热回收换热器(10)的初级加热除湿稀溶液出口与冷凝再生器(4)的初级加热除湿稀溶液入口连接。室内加湿膜组件(11)的高温除湿浓溶液出口与热回收换热器(10)的高温除湿浓溶液入口连接，热回收换热器(10)的低温除湿浓溶液出口与除湿膜组件(7)的低温除湿浓溶液入口连接。优选的：所述室内换热器(3)和室外换热器(6)均为风冷换热器，且所述室内换热器(3)的室内空气进口处装有室内风机(12)。而除湿膜组件(7)的室外空气进口处装有室外风机(13)。优选的：所述溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口通过循环泵(9)与热回收换热器(10)的低温除湿稀溶液入口连接。优选的：所述室内加湿膜组件(11)和室外除湿膜组件(7)内均为空气走壳程，溶液走管程的中空纤维膜管束。优选的：所述室内加湿膜组件(11)和室外除湿膜组件(7)中的膜为无机分子筛膜、高分子聚合物膜或液膜。优选的：所述除湿溶液为溴化锂盐溶液，氯化锂盐溶液或氯化钙盐溶液。优选的：还包括四通换向阀(2)，所述压缩机(1)的高温高压制冷剂蒸汽排气口通过四通换向阀(2)与室内换热器(3)的高温高压制冷剂蒸汽入口连接。室外换热器(6)的高温低压制冷剂蒸汽出口通过四通换向阀(2)与压缩机(1)的高温低压制冷剂蒸汽入口连接。一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置的膜法除湿和室内再生加湿的方法，在蒸气压缩制冷循环过程中，高温低压制冷剂蒸汽经压缩机(1)压缩后得到高温高压制冷剂蒸汽，高温高压制冷剂蒸汽进入室内换热器(3)，在室内换热器(3)内与室内空气的冷凝换热，得到低温高压制冷剂蒸汽和高温室内空气。低温高压制冷剂蒸汽进入冷凝再生器(4)内，在冷凝再生器(4)中为来自于热回收换热器(10)的初级加热除湿稀溶液提供热量，完成过冷后变为低温高压制冷剂液体和高温除湿稀溶液。低温高压制冷剂液体经过节流阀(5)节流降压到蒸发压力和蒸发温度得到低温低压制冷剂液体，低温低压制冷剂液体进入到室外换热器(6)中，在室外换热器(6)中低温低压制冷剂液体吸收来自于除湿膜组件(7)的干燥室外空气的热量，变成高温低压制冷剂蒸汽和低温干燥室外空气，高温低压制冷剂蒸汽进入压缩机(1)内，在压缩机(1)中，高温低压制冷剂蒸汽压缩变成高温高压制冷剂蒸汽。在溶液循环过程中，室外空气和低温除湿浓溶液分别进入除湿膜组件(7)中，室外空气走壳程，低温除湿浓溶液走管程，由于膜具有选择透过性，低温除湿浓溶液侧蒸气分压力大于空气中水蒸气分压力，将空气潜热转换为显热，完成溶液对空气的除湿。除湿后的低温除湿浓溶液变为低温除湿稀溶液，室外空气变为干燥室外空气，低温除湿稀溶液从除湿膜组件(7)中排入溶液储存槽(8)。溶液储存槽(8)中低温除湿稀溶液通过循环泵(9)，首先经过热回收换热器(10)进行初步加热，得到初级加热除湿稀溶液，之后初级加热除湿稀溶液进入再生冷凝器(4)进一步加热，得到高温除湿稀溶液，高温除湿稀溶液最后进入室内加湿膜组件(11)，在室内加湿膜组件(11)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：包括制冷剂循环回路和溶液循环回路，制冷剂循环回路包括压缩机(1)、室内换热器(3)、再生冷凝器(4)、节流阀(5)、室外换热器(6)；溶液循环回路包括溶液储存槽(8)、循环泵(9)、再生冷凝器(4)、室内加湿膜组件(11)、室外除湿膜组件(7)，其中：压缩机(1)的高温高压制冷剂蒸汽排气口与室内换热器(3)的高温高压制冷剂蒸汽入口相连，室内换热器(3)的低温高压制冷剂蒸汽出口与再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂蒸汽入口相连，再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂液体出口通过节流阀(5)与室外换热器(6)的低温低压制冷剂液体入口连接；室外换热器(6)的高温低压制冷剂蒸汽出口与压缩机(1)的高温低压制冷剂蒸汽入口连接；除湿膜组件(7)的低温除湿稀溶液出口与溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液入口连接，溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口与冷凝再生器(4)的初级加热除湿稀溶液入口连接，冷凝再生器(4)的高温除湿稀溶液出口与室内加湿膜组件(11)的高温除湿稀溶液入口的连接，室内加湿膜组件(11)的高温除湿浓溶液出口与除湿膜组件(7)的低温除湿浓溶液入口连接；除湿膜组件(7)上开设有室外空气进口和室外干燥空气出口，而除湿膜组件(7)的室外干燥空气出口与室外换热器(6)的室外干燥空气入口连接；室内换热器(3)上开设有室内空气进口和高温室内空气出口；室内换热器(3)的高温室内空气出口与室内加湿膜组件(11)的高温室内空气进口连接，室内加湿膜组件(11)上设有高温室内湿空气出口，而室外换热器(6)上设有干燥低温室外空气出口。...

【技术特征摘要】
1.一种基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：包括制冷剂循环回路和溶液循环回路，制冷剂循环回路包括压缩机(1)、室内换热器(3)、再生冷凝器(4)、节流阀(5)、室外换热器(6)；溶液循环回路包括溶液储存槽(8)、循环泵(9)、再生冷凝器(4)、室内加湿膜组件(11)、室外除湿膜组件(7)，其中：压缩机(1)的高温高压制冷剂蒸汽排气口与室内换热器(3)的高温高压制冷剂蒸汽入口相连，室内换热器(3)的低温高压制冷剂蒸汽出口与再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂蒸汽入口相连，再生冷凝器(4)的低温高压制冷剂液体出口通过节流阀(5)与室外换热器(6)的低温低压制冷剂液体入口连接；室外换热器(6)的高温低压制冷剂蒸汽出口与压缩机(1)的高温低压制冷剂蒸汽入口连接；除湿膜组件(7)的低温除湿稀溶液出口与溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液入口连接，溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口与冷凝再生器(4)的初级加热除湿稀溶液入口连接，冷凝再生器(4)的高温除湿稀溶液出口与室内加湿膜组件(11)的高温除湿稀溶液入口的连接，室内加湿膜组件(11)的高温除湿浓溶液出口与除湿膜组件(7)的低温除湿浓溶液入口连接；除湿膜组件(7)上开设有室外空气进口和室外干燥空气出口，而除湿膜组件(7)的室外干燥空气出口与室外换热器(6)的室外干燥空气入口连接；室内换热器(3)上开设有室内空气进口和高温室内空气出口；室内换热器(3)的高温室内空气出口与室内加湿膜组件(11)的高温室内空气进口连接，室内加湿膜组件(11)上设有高温室内湿空气出口，而室外换热器(6)上设有干燥低温室外空气出口。2.根据权利要求1所述的基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：还包括热回收换热器(10)，溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口与热回收换热器(10)的低温除湿稀溶液入口连接，热回收换热器(10)的初级加热除湿稀溶液出口与冷凝再生器(4)的初级加热除湿稀溶液入口连接；室内加湿膜组件(11)的高温除湿浓溶液出口与热回收换热器(10)的高温除湿浓溶液入口连接，热回收换热器(10)的低温除湿浓溶液出口与除湿膜组件(7)的低温除湿浓溶液入口连接。3.根据权利要求1所述的基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：所述室内换热器(3)和室外换热器(6)均为风冷换热器，且所述室内换热器(3)的室内空气进口处装有室内风机(12)；而除湿膜组件(7)的室外空气进口处装有室外风机(13)。4.根据权利要求2所述的基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：所述溶液储存槽(8)的低温除湿稀溶液出口通过循环泵(9)与热回收换热器(10)的低温除湿稀溶液入口连接。5.根据权利要求1所述的基于膜法除湿和室内再生加湿的无霜空气源热泵装置，其特征在于：所述室内加湿膜组件(11)和室外除湿膜组件(7)内均为空气走壳程，溶液走管程的中空纤维膜管束。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，张小松，张舒阳，魏宏阳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32