一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统技术方案

本发明专利技术提出一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统，其利用热泵为室内地板辐射空调系统提供冷热水以控制室内温度，利用外表面蒸发式溶液除湿器给室内空气及新风除湿以控制室内湿度，实现温湿度独立精确控制，提高了室内环境舒适度。溶液除湿与热泵换热器相结合的方式，不仅能够通过热泵冷凝器对除湿液进行再生，使夏季除湿过程持续进行，而且能有效地避免了冬季热泵运行时蒸发器结霜的问题，使得热泵在冬季工况下能够持续运行，提高了整个系统冬季制取热水的效率，节约了能源。

Temperature and humidity independent control system combined with heat pump and liquid desiccant

The invention provides an independent control system with heat pump and solution dehumidification temperature and humidity, the use of heat pump water heater to control the indoor temperature for the radiant floor air conditioning system, the outer surface of the evaporative solution dehumidifier to indoor air and air dehumidification to control indoor humidity, to achieve precise control of temperature and humidity independent, improve indoor environment comfort. Liquid desiccant and heat exchanger combination, not only can the regeneration of the desiccant liquid through the heat pump condenser, the dehumidification process continues in summer, and can effectively avoid the problem of frost in winter heat pump operation, the pump can run continuously under winter condition, improving the efficiency of the production of hot water system in winter the saving energy.

【技术实现步骤摘要】
一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统
本专利技术涉及热泵运行防结霜，结合热泵制取冷热水的地板辐射空调系统，溶液除湿，温湿度独立控制空调

技术介绍
我国夏热冬冷地区，气候特征比较特殊，夏季高温高湿，冬季阴冷潮湿。而夏热冬冷地区经济活跃，空调需求量高，气候的特殊性造成该地区的空调能耗较高。夏季空调制冷过程中，除湿成了能耗的大块。传统的冷凝除湿，是通过将空气温度冷却到露点温度以下，以除去空气当中的水蒸气。此种方法所需制冷剂温度较低，造成压缩机耗能较高。溶液除湿通过直接与空气接触以除去空气中的水蒸气，因此大大的节约了能源，但除湿过程当中伴随着汽化潜热的释放，造成溶液的除湿性能降低，所以往往在除湿过程中配合其他冷却装置以维持除湿液的温度，另外溶液除湿需要专门的装置进行溶液再生，以满足除湿过程溶液浓度，由此造成了系统的复杂度增大。冬季制热过程中，传统空调由于蒸发器侧空气温度较低，蒸发器表面容易结霜，空调的制热性能大大降低，因此不得不进行除霜处理，由此造成了能源的浪费。采用外表面蒸发式溶液除湿，除湿过程无需另外配备冷却装置，其将蒸发冷却与除湿相结合，在除湿过程维持除湿剂的除湿性能。将外表面蒸发式溶液除湿与热泵相结合，夏季热泵冷凝器对溶液进行再生，冬季溶液防止热泵蒸发器结霜。系统在夏/冬季为室内提供高温冷水/低温热水进行地板辐射制冷/采暖。不仅为室内空间提供舒适的温湿度环境，还大大得降低了空调的能耗。
技术实现思路
技术问题：传统的蒸汽压缩式空调通过冷凝除湿的方式控制空气湿度，极大的浪费了能源，在制冷过程当中往往不能同时精确控制湿度，导致室内环境舒适度大大降低。空气源热泵冬季制热过程中，在室外空气温度较低时容易结霜，导致系统制热性能大大降低，从而必须对蒸发器进行除霜处理，进一步加大了能耗。溶液除湿过程中伴随着汽化潜热的释放，导致溶液温度升高，这将大大的降低了溶液的除湿性能。传统的溶液除湿装置大多为绝热型，少数内冷型除湿装置虽然除湿效果优于绝热型装置，但需另外配备一套冷却装置，加大了除湿系统的复杂度。本专利将外表面蒸发式溶液除湿装置和热泵相结合，为室内地板辐射系统提供冷热水的同时，对室内空气进行湿度控制，将温湿度独立处理，降低空调能耗，提高室内环境的舒适度。技术方案：本专利技术的一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统包括冷热水回路、空气回路、制冷剂回路、溶液回路及蒸发冷却回路。冷热水回路分第一水回路和第二水回路。第一水回路主要由热交换器、地板辐射U型管和第二水泵等设备组成。从热交换器中流出的冷/热水在地板辐射U型管中吸收/放出热量，后经第二水泵作用重新回到热交换器中与铜管内的制冷剂交换热量。第二水回路主要由第三水泵及溶液-水换热器组成，第二水回路的作用是在系统冬季运行时给溶液预热，从热交换器中流出的热水经过溶液-水换热器之后返回到热交换器中。空气回路主要由外表面蒸发式溶液除湿器、第三风机、第一风阀、第二风阀等组成，夏季部分新风及由室内流出的回风混合后送入外表面蒸发式溶液除湿器中，在除湿器中，空气在竖直的溶液管中由下向上流动，期间与管内壁的除湿剂进行传热传质作用，除湿过程释放的潜热通过外表面蒸发冷却的作用散出。除湿后的空气通过第三风机的作用送回到室内。冬季同样部分新风及有室内流出的回风混合后送入除湿器中，此时除湿器外部封闭，整个装置相当于绝热，除湿剂在除湿器中浓缩再生，释放水蒸气到空气中，为空气加湿，加湿后的空气经第三风机送入室内。制冷剂回路主要由溶液式热质交换器、四通换向阀、压缩机及热交换器组成。夏季工况下，热交换器为蒸发器，热交换器出来的制冷剂经过四通换向阀流向压缩机，之后流进冷凝器溶液式热质交换器中，制冷剂与铜管外的除湿剂进行显热换热，后经过膨胀阀降压后流向热质交换器中。冬季工况下，热交换器为冷凝器，在热交换器中，制冷剂给管外水进行加热，后流出热交换器，通过膨胀阀后，进入蒸发器溶液式热质交换器中，制冷剂吸收铜管外除湿剂的热量后汽化，之后通过四通换向阀流向压缩机，经压缩机加压作用后再回到热交换器当中。溶液回路主要由第一溶液泵、溶液热回收器、溶液-水换热器、外表面蒸发式溶液除湿器及第二溶液泵等组成。夏季工况下，浓溶液在外表面蒸发器中除湿后变成稀溶液，经过第二溶液泵及溶液热回收器后流入溶液式热质交换器中进行浓缩再生，在溶液式热质交换器中，稀溶液被热泵冷凝器加热，除湿剂表面水蒸气分压力升高，水蒸气进入空气中由风机排出，以此完成溶液再生过程。冬季工况下，稀溶液经第一溶液泵及溶液热回收器，在溶液-水换热器中被热水加热，之后进入外表面蒸发式溶液除湿器中，向流入的空气中释放水蒸气，完成溶液再生过程。再生后的浓溶液经过第二溶液泵及溶液热回收器进入溶液式热质交换器中，除湿剂吸收空气当中的水蒸气释放汽化潜热被热泵蒸发器中的制冷剂吸收，另外由于溶液凝固点较低，即使环境空气温度较低时，热泵都能持续运行，有效的解决了传统热泵冬季蒸发器结霜的问题。蒸发冷却回路主要由水喷淋装置、第二风机、第一水泵等组成，在外表面蒸发式溶液除湿器外部水盘中的水经过第一水泵流向水喷淋装置后喷出到除湿管及肋片表面，环境空气经过第二风机的作用流经除湿管及肋片外表面进行蒸发冷却，外表面的水蒸发吸收除湿管内的热量，之后排到环境中。有益效果：本专利技术的有益效果是：1、通过热泵制取冷热水，采用地板辐射空调形式控制室内温度，通过溶液除湿控制室内湿度，实现温湿度独立控制，降低空调能耗，节约能源。2、通过与除湿液相结合，不仅有效避免空气源热泵冬季蒸发器结霜的问题，热泵在冬季能够持续运行，而且冬季运行状态下，除湿剂吸收空气当中的水蒸气，释放汽化潜热，提高了热泵的制热量。另外夏季热泵还能对除湿剂进行再生，维持溶液除湿过程持续进行。3、与外表面蒸发式溶液除湿器相结合，除湿器不需配置额外冷却装置，降低了装置的复杂度。附图说明图1是本专利技术的一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统示意图其中：溶液式热质交换器1、四通换向阀2、压缩机3、热交换器4、膨胀阀5、溶液喷淋装置6、第一风机7、第一溶液泵8、溶液热回收器9、溶液-水换热器10、外表面蒸发式溶液除湿器11、第二溶液泵12、第一水泵13、第二风机14、水喷淋装置15、第二水泵16、地板辐射U型管17、第三水泵18、水阀19、第三风机20、第一风阀21、第二风阀22、第一溶液出口a、第一溶液入口b、第二溶液出口c、第二溶液入口d、排风口e、进风口f、第三溶液出口g、第一溶液管h、第二溶液管i、第三溶液入口j、第四溶液出口k、第三溶液管l、第四溶液管m、第一补水管n、第一水管o、出风口p、第一风管q、送风口r、新风口s、第二风管t、回风口u、第二补水管v、回水口w、出水口x、第二水管y、第三水管z、第四水管a1、第五水管b1、第六水管c1。具体实施方式结合附图一对本专利技术的技术方案作进一步的描述，本专利技术的一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统包括冷热水回路、空气回路、制冷剂回路、溶液回路及蒸发冷却回路。冷热水回路包括第一水回路和第二水回路。第一水回路由热交换器4、第二水泵16、地板辐射U型管17、出水口x、第二水管y、第三水管z、回水口w组成。具体实施方式：交换器（4）的出水口x连接第二水管y，第二水管y连接地板辐射U型管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统，该系统包括冷热水回路、空气回路、制冷剂回路、溶液回路及蒸发冷却回路；冷热水回路：第一水回路为：热交换器（4）的出水口连接第二水管，第二水管连接地板辐射U型管（17），地板辐射U型管（17）连接第三水管，第三水管连接第二水泵（16）的入口，第二水泵（16）的出口连接热交换器（4）回水口；第二水回路：热交换器（4）出口连接水阀（19），水阀（19）连接第四水管，第四水管连接第三水泵（18）的入口端，第三水泵（18）的出口端连接第五水管，第五水管连接溶液‑水换热器（10），溶液‑水换热器（10）连接第六水管，第六水管连接热交换器（4）；空气回路：回风口连接第二风管，第二风管连接第二风阀，新风口连接第一风阀（21），第一风阀（21）及第二风阀（22）连接外表面蒸发式溶液除湿器（11），外表面蒸发式溶液除湿器（11）连接出风口，出风口连接第三风机（20），第三风机（20）连接第一风管，第一风管连接送风口；制冷剂回路：溶液式热质交换器（1）连接第一溶液出口，第一溶液出口连接四通换向阀（2）的一端，四通换向阀（2）的另一端连接压缩机（3）的入口，压缩机（3）的出口连接第一溶液入口，第一溶液入口连接热交换器（4），热质交换器（4）连接第二溶液出口，第二溶液出口连接膨胀阀（5）的一端，膨胀阀（5）的另一端连接第二溶液入口，第二溶液入口连接溶液式热质交换器（1）；溶液回路：溶液式热质交换器（1）连接第三溶液出口，第三溶液出口连接第一溶液泵（8）的入口，第一溶液泵（8）的出口连接第一溶液管，第一溶液管连接溶液热回收器（9），溶液热回收器（9）连接第二溶液管，第二溶液管连接溶液‑水换热器（10），溶液‑水换热器（10）连接第三溶液入口，第三溶液入口连接外表面蒸发式溶液除湿器（11），外表面蒸发式溶液除湿器（11）连接第四溶液出口，第四溶液出口连接第二溶液泵（12）的入口，第二溶液泵（12）的出口连接第三溶液管，第三溶液管连接溶液热回收器（9），溶液热回收器（9）连接第四溶液管，第四溶液管连接溶液喷淋装置（6），溶液喷淋装置（6）喷出除湿液到溶液式热质交换器（1）中；蒸发冷却回路：外表面蒸发式溶液除湿器（11）的水槽连接第一水管，第一水管连接第一水泵（13）的入口，第一水泵（13）的出口连接水喷淋装置（15）的入口，水喷淋装置（15）喷出的冷却水附在外表面蒸发式溶液除湿器（11）的除湿管及肋片表面上，第二风机（14）驱动环境空气流经外表面蒸发式溶液除湿器（11）的除湿管外表面，使喷淋水蒸发，另外第一补水管连接外表面蒸发式溶液除湿器（11）的水槽。...

【技术特征摘要】
1.一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统，该系统包括冷热水回路、空气回路、制冷剂回路、溶液回路及蒸发冷却回路；冷热水回路：第一水回路为：热交换器（4）的出水口连接第二水管，第二水管连接地板辐射U型管（17），地板辐射U型管（17）连接第三水管，第三水管连接第二水泵（16）的入口，第二水泵（16）的出口连接热交换器（4）回水口；第二水回路：热交换器（4）出口连接水阀（19），水阀（19）连接第四水管，第四水管连接第三水泵（18）的入口端，第三水泵（18）的出口端连接第五水管，第五水管连接溶液-水换热器（10），溶液-水换热器（10）连接第六水管，第六水管连接热交换器（4）；空气回路：回风口连接第二风管，第二风管连接第二风阀，新风口连接第一风阀（21），第一风阀（21）及第二风阀（22）连接外表面蒸发式溶液除湿器（11），外表面蒸发式溶液除湿器（11）连接出风口，出风口连接第三风机（20），第三风机（20）连接第一风管，第一风管连接送风口；制冷剂回路：溶液式热质交换器（1）连接第一溶液出口，第一溶液出口连接四通换向阀（2）的一端，四通换向阀（2）的另一端连接压缩机（3）的入口，压缩机（3）的出口连接第一溶液入口，第一溶液入口连接热交换器（4），热质交换器（4）连接第二溶液出口，第二溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冬根，程小松，罗丹婷，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36