多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置及方法，属于节水技术领域。该装置包括除湿转轮、转轮式显热交换器、冷凝器、蒸发器、凝水收集及净化装置、风机、箱体和空气过滤器，箱体空气入口处设有空气过滤器，空气出口处设有风机，再生空气入口处设转轮式显热交换器，再生空气出口处设冷凝器，冷凝器之前设蒸发器，凝水收集及净化装置在蒸发器下方，除湿转轮设置在箱体内。该装置在使用时可以通过太阳能热水加热再生空气，也可以通过制冷系统冷凝器加热再生空气，通过太阳能加热装置或制冷系统冷凝热加热再生空气，以及高蒸发温度制冷装置的使用，可大大降低电力需求。特别在电力稀缺的地区，可同光伏发电结合，实现零能耗运行。

Air intake device and method combined with multistage wheel and refrigerating device

The invention provides an air intake device and a method combined with a multistage wheel and a refrigeration device, which belong to the field of water saving technology. The device comprises a rotary dehumidifier, sensible heat exchanger, condenser, evaporator, condenser water collecting and purifying device and a fan box, and air filter, the air inlet is provided with an air filter, the air outlet is provided with a blower, the regeneration air located at the entrance of a rotating wheel heat exchanger, condenser is provided with a regeneration air outlet before condenser with the evaporator, condensate water collecting and purifying device in the evaporator below the desiccant wheel is arranged in the box body. The device can be regenerated air through solar water heating when in use, can also be recycled air through the condenser in the refrigeration system of heating, recycled air through the solar heating device or condensing heat heating refrigeration system, and the use of high evaporation temperature cooling device, can greatly reduce the power demand. Especially in areas where electric power is scarce, it can be combined with photovoltaic power to achieve zero energy operation.

【技术实现步骤摘要】
多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置及方法
本专利技术涉及节水
，特别是指一种多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置及方法。
技术介绍
在沙漠等干燥且严重缺水的地区，从含有水蒸气的空气中取水是缓解用水压力的有效手段。由于干燥地区空气中含湿量较低，若直接采用机械制冷方式，用低于空气露点温度的冷源对空气中水蒸气进行冷凝，则由于蒸发温度过低，会带来较大的电力消耗。同时，该类地区太阳辐射强度高，因此，结合太阳能的利用，实现高蒸发温度下的空气中水蒸气高效冷凝取水方式，可有效降低能源消耗。除湿转轮采用固体吸湿材料，可实现水蒸气从除湿空气向再生空气的转移。加湿后的再生空气含湿量升高，其对应的露点温度升高，从而实现高冷源温度下的空气中水蒸气冷凝取水。由于再生空气加湿前需对其进行加热，根据不同的被除湿空气进口状态及除湿水平，加热再生空气的热源温度在90℃～130℃范围内，只能采用电加热或高温蒸汽，从而不利于低温热源，如太阳能、热泵排热的利用。而多级转轮除湿/再生流程可有效降低再生温度，从而实现了太阳能加热装置的高效和长效运行，并可利用制冷系统冷凝器排热。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置及方法，可利用太阳能加热器或制冷系统冷凝热对再生空气加热，通过对加湿后的再生空气进行冷凝，可提高冷源温度，通过多级转轮流程，可降低再生温度，同时可实现对空气中颗粒物及污染物的过滤。该机组可同光伏发电结合，实现零能耗运行。该装置包括除湿转轮、转轮式显热交换器、冷凝器、蒸发器、凝水收集及净化装置、风机、箱体和空气过滤器，箱体空气入口处设有空气过滤器，箱体空气出口处设有风机，再生空气入口处设转轮式显热交换器，再生空气出口处设冷凝器，冷凝器之前设蒸发器，凝水收集及净化装置在蒸发器下方，除湿转轮设置在箱体内。该装置由两种加热方式，当采用太阳能热水加热再生空气时，该装置还包括空气-水换热器、太阳能热水器、热水管道、蓄热装置和水泵，空气-水换热器设置在除湿转轮之前，空气-水换热器通过热水管道与太阳能热水器相连，空气-水换热器和太阳能热水器之间设置蓄热装置，太阳能热水器出水处和蓄热装置出水处分别设置水泵。当采用制冷系统冷凝器加热再生空气时，该装置还包括压缩机、膨胀阀和制冷剂管道，蒸发器和冷凝器通过制冷剂管道相连，蒸发器进口处设置膨胀阀，蒸发器出口处设置压缩机。当采用太阳能热水加热再生空气时：(1)当被除湿空气为一组时，该装置第一级转轮系统包括除湿转轮和空气-水换热器，第2级到第N级转轮系统的结构相同，包括除湿转轮、空气-水换热器、转轮式显热交换器、风机和空气过滤器，被除湿空气经空气过滤器过滤后，依次经过第1级～第N级转轮系统后排出，其中，在进入第2级～第N级转轮前，被除湿空气通过转轮式显热交换器，被外界空气降温；再生空气经空气过滤器过滤后，首先经过转轮式显热交换器同经最后一次加湿后的再生空气换热，接着被第N级转轮系统的空气-水换热器加热后进入除湿转轮被加湿，然后依次通过第N-1级～第1级转轮系统中的空气-水换热器和除湿转轮；加湿后的再生空气经转轮式显热交换器降温，最后进入蒸发器，被降温和除湿，凝水被凝水收集及净化装置收集，降温除湿后的再生空气进入冷凝器，排除冷凝热，经风机排出箱体。(2)当被除湿空气为N组，且N＞1时，每一级转轮系统包括除湿转轮、空气-水换热器、风机和空气过滤器，每级被除湿空气经空气过滤器过滤后，经每一级转轮系统除湿后排出；再生空气经空气过滤器过滤后，首先经过转轮式显热交换器同经最后一次加湿后的再生空气换热，接着被第N级转轮系统的空气-水换热器加热后进入转轮系统被加湿，然后依次通过第N-1级～第1级转轮系统中的空气-水换热器和除湿转轮；加湿后的再生空气经转轮式显热交换器被再生空气降温，最后进入蒸发器，被降温和除湿，凝水被凝水收集及净化装置收集，降温除湿后的再生空气进入冷凝器，排除冷凝热，经风机排出箱体。当采用制冷系统冷凝器加热再生空气时：(1)当被除湿空气为一组时，第一级包括除湿转轮和冷凝器，第2级到第N级转轮系统的结构相同，包括除湿转轮和冷凝器、转轮式显热交换器、风机和空气过滤器，被除湿空气经空气过滤器过滤后，依次经过第1级～第N级转轮系统后排出，在进入第2级～第N级转轮前，被除湿空气通过转轮式显热交换器，被外界空气降温；再生空气经空气过滤器过滤后，首先经过转轮式显热交换器同经最后一次加湿后的再生空气换热，接着被第N级转轮系统的冷凝器加热后进入转轮系统被加湿，然后依次通过第N-1级～第1级转轮系统中的冷凝器和除湿转轮；加湿后的再生空气经转轮式显热交换器被再生空气降温，最后进入蒸发器，被降温和除湿，凝水被凝水收集及净化装置收集，降温除湿后的再生空气进入冷凝器，排除冷凝热，经风机排出箱体。(2)当被除湿空气为N组，且N＞1时，每一级转轮系统包括除湿转轮、冷凝器、风机和空气过滤器，每级被除湿空气经空气过滤器过滤后，经每一级转轮系统除湿后排出；再生空气经空气过滤器过滤后，首先经过转轮式显热交换器同经最后一次加湿后的再生空气换热，接着被第N级转轮系统的冷凝器加热后进入转轮系统被加湿，然后依次通过第N-1级～第1级转轮系统中的冷凝器和除湿转轮；加湿后的再生空气经转轮式显热交换器被再生空气降温，最后进入蒸发器，被降温和除湿，凝水被凝水收集及净化装置收集，降温除湿后的再生空气进入冷凝器，排除冷凝热，经风机排出箱体。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：该空气取水装置，再生热源可采用太阳能加热器或者制冷系统冷凝热，可实现空气冷凝过程冷源温度的提高并降低再生温度，同时可实现对空气中颗粒物及污染物的过滤。对加湿后的再生空气进行冷凝除湿实现了冷源温度的提高，可采用高蒸发温度制冷装置；采用多级转轮流程实现了再生温度的降低，因此再生热源可采用太阳能热水器或制冷装置的冷凝热。高蒸发温度及低冷凝温度的制冷装置压缩机能耗相对于低蒸发温度制冷装置可有效降低。同时，可采用热回收方式，降低再生空气加热量或高温冷源对空气的制冷量，也有利于压缩机功耗的降低。较低的能量需求，有利于光伏发电的应用，特别在电力稀缺的地区，实现零能耗运行。附图说明图1为本专利技术的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置采用太阳能热水加热再生空气的N级转轮一股除湿空气取水装置结构示意图；图2为本专利技术的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置采用太阳能热水加热再生空气的N级转轮N股除湿空气取水装置结构示意图；图3为本专利技术的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置采用制冷系统冷凝器加热再生空气的N级转轮一股除湿空气取水装置结构示意图；图4为本专利技术的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置采用制冷系统冷凝器加热再生空气的N级转轮N股除湿空气取水装置结构示意图；图5为本专利技术太阳能加热装置同再生空气加热器的连接示意图；图6为本专利技术的高蒸发温度制冷系统蒸发器及冷凝器连接示意图，其中，(a)为图1和图2的制冷系统连接形式，(b)为图3和图4的制冷系统连接形式。其中：1-除湿转轮；2-转轮式显热交换器；3-蒸发器；4-冷凝器；5-凝水收集及净化装置；6-空气-水换热器；7-风机；8-热水管道；9-箱体；10-空气过滤器；11-太阳能热水器；12-蓄热装置；13-水泵；14-压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置，其特征在于：包括除湿转轮(1)、转轮式显热交换器(2)、冷凝器(4)、蒸发器(3)、凝水收集及净化装置(5)、风机(7)、箱体(9)和空气过滤器(10)，箱体(9)空气入口处设有空气过滤器(10)，箱体(9)空气出口处设有风机(7)，再生空气入口处设转轮式显热交换器(2)，再生空气出口处设冷凝器(4)，冷凝器(4)之前设蒸发器(3)，凝水收集及净化装置(5)在蒸发器(3)下方，除湿转轮(1)设置在箱体(9)内。

【技术特征摘要】
1.一种多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置，其特征在于：包括除湿转轮(1)、转轮式显热交换器(2)、冷凝器(4)、蒸发器(3)、凝水收集及净化装置(5)、风机(7)、箱体(9)和空气过滤器(10)，箱体(9)空气入口处设有空气过滤器(10)，箱体(9)空气出口处设有风机(7)，再生空气入口处设转轮式显热交换器(2)，再生空气出口处设冷凝器(4)，冷凝器(4)之前设蒸发器(3)，凝水收集及净化装置(5)在蒸发器(3)下方，除湿转轮(1)设置在箱体(9)内。2.根据权利要求1所述的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置，其特征在于：该装置还包括空气-水换热器(6)、太阳能热水器(11)、热水管道(8)、蓄热装置(12)和水泵(13)，空气-水换热器(6)设置在除湿转轮(1)之前，空气-水换热器(6)通过热水管道(8)与太阳能热水器(11)相连，空气-水换热器(6)和太阳能热水器(11)之间设置蓄热装置(12)，太阳能热水器(11)出水处和蓄热装置(12)出水处分别设置水泵(13)。3.根据权利要求1所述的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置，其特征在于：该装置还包括压缩机(14)、膨胀阀(15)和制冷剂管道(16)，蒸发器(3)和冷凝器(4)通过制冷剂管道(16)相连，蒸发器(3)出口处设置压缩机(14)，蒸发器(3)进口处设置膨胀阀(15)。4.根据权利要求1或2所述的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置的使用方法，其特征在于：当被除湿空气为一组时，该装置第一级转轮系统包括除湿转轮(1)和空气-水换热器(6)，第2级到第N级转轮系统的结构相同，包括除湿转轮(1)、空气-水换热器(6)、转轮式显热交换器(2)、风机(7)和空气过滤器(10)，被除湿空气经空气过滤器(10)过滤后，依次经过第1级～第N级转轮系统后排出，其中，在进入第2级～第N级转轮前，被除湿空气通过转轮式显热交换器(2)，被外界空气降温；再生空气经空气过滤器(10)过滤后，首先经过转轮式显热交换器(2)同经最后一次加湿后的再生空气换热，接着被第N级转轮系统的空气-水换热器(6)加热后进入除湿转轮(1)被加湿，然后依次通过第N-1级～第1级转轮系统中的空气-水换热器(6)和除湿转轮(1)；加湿后的再生空气经转轮式显热交换器(2)降温，最后进入蒸发器(3)，被降温和除湿，凝水被凝水收集及净化装置(5)收集，降温除湿后的再生空气进入冷凝器(4)，排除冷凝热，经风机(7)排出箱体(9)。5.根据权利要求1或2所述的多级转轮和制冷装置结合的空气取水装置的使用方法，其特征在于：当被除湿空气为N组，且N＞1...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂壤，马飞，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11