一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统技术方案

本发明专利技术提供了一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，包括新风处理组件和回风处理组件，其内部均交叉布置中空纤维膜管道与制冷剂管道，并且新风处理组件与回风处理组件的中空纤维膜管道相互连通形成除湿溶液循环管路，制冷剂管道相互连通形成制冷剂循环管路。与现有技术相比，本发明专利技术的新风湿负荷处理是采用的溶液除湿与冷凝除湿的复合形式，除湿效果更加明显，除湿溶液与空气以及其他换热设备不直接接触，避免了送风中携带除湿溶液液滴和设备的腐蚀问题，整个系统成本低、使用寿命长、节能效果显著。

A Composite Condensation and Dehumidification Fresh Air System with Hollow Fiber Membrane Solution

【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统
本专利技术涉及一种除湿新风系统，特别涉及一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统。
技术介绍
随着人们对办公、生活以及居住舒适度要求的提高，新风系统在建筑空调系统中的使用越来越广泛。在常规空调系统承担了建筑室内的绝大部分显然负荷的前提下，新风系统的主要任务就是处理新风和室内的潜热负荷。建筑环境内的空气湿度对于人们的舒适体验和健康有着极其重要的影响，特别是在夏季和梅雨季节，湿热的环境给人们的生活带来了极大的困扰，所以对送入室内的空气进行除湿很有必要；另一方面，对于图书馆、档案馆、博物馆、体育场、游泳馆、餐厅等公共建筑而言，空气的湿度控制与其功能的实现密切相关，在这些场所配备性能完善且高效节能的除湿机组也是其空调系统设计的重要一环。目前工程中所使用的新风除湿机组大多数都采用的是冷凝除湿的方式。在进行冷凝除湿时，需要将进入机组内的空气温度冷却至其对应状态的露点温度以下，此时空气中的水分会冷凝析出。要实现这种方法，新风机组内制冷循环所提供的冷源温度必须非常低，而新风机组内一般都是采用的蒸汽压缩式制冷循环，即蒸汽压缩式制冷循环的运行蒸发温度必须很低，而过低的蒸发温度会极大的提升系统的能耗，所以单纯的冷凝除湿新风机组的节能效果欠佳。另外，一般经过冷凝除湿后的送风温度往往会过低，因此还需在新风机组后设置额外的再热单元，来提升送风温度，这又导致了空调系统的能耗进一步增加。近些年，面对传统新风机组能耗过大的问题，采用非机械除湿方式的溶液除湿机组在国内外得到了广泛的应用，这类机组多采用热泵与溶液系统耦合的形式。在溶液除湿机组中，空气与除湿溶液进行直接接触，空气中的水分会被除湿溶液直接吸收，而稀释后的除湿溶液又可以利用热泵的冷凝热来进行再生。这类系统的最大优点是节能效果显著，蒸汽压缩式循环(热泵)的制冷温度不需要很低，只需要满足显热负荷的处理要求即可，热泵的冷凝热还能够被应用，另外溶液除湿过程还伴随着热量的释放，因此空气被除湿降温后温度也不会特别低。虽然溶液除湿机组有着明显的优势，然而其运行过程中的两个问题仍待解决。首先，在溶液除湿新风机组中，空气和除湿溶液是直接接触的，这会导致送风中夹带有除湿溶液的微小液滴，影响到送入室内的空气品质；其次，目前溶液除湿机组中通常使用的氯化钙、氯化锂和溴化锂溶液对于金属都具有极强的腐蚀性，机组内的除湿溶液与换热设备进行接触时会导致管道和各种壁面的腐蚀，这会极大的降低机组运行的稳定性和使用寿命。公布号为CN101975421A和CN106979573A的两个中国专利技术专利申请中分别公开了两种热泵驱动的溶液除湿空调系统，这两个系统中都采用膜除湿组件来解决溶液与空气直接接触所带来的问题，然而它们的共同缺陷是除湿溶液仍需要利用额外的换热设备来进行冷却和加热，因此并没有解决设备的腐蚀问题，所以系统仍待改进。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供了一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，其能够有效解决除湿溶液对设备的腐蚀问题，整个机组设备少，结构简单，且节能效果明显。技术方案：本专利技术所述的中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，包括新风处理组件和回风处理组件，其内部均交叉布置中空纤维膜管道与制冷剂管道，并且新风处理组件与回风处理组件的中空纤维膜管道相互连通形成除湿溶液循环管路，制冷剂管道相互连通形成制冷剂循环管路。所述制冷剂循环管路中设置有压缩机和膨胀阀，新风处理组件内部的制冷剂通过压缩机进入回风处理组件，然后在回风处理组件内部流通，最后再通过膨胀阀返回新风处理组件，形成循环。所述除湿溶液循环管路中设置有溶液泵，新风处理组件内部的除湿溶液通过溶液泵进入回风处理组件，然后在回风处理组件内部流通，最后再通过溶液泵返回新风处理组件，形成循环。所述系统中还包括新风风道和回风风道，其进口均分别设有风机。所述除湿溶液在只允许水分子通过膜壁而不允许溶质分子通过的中空纤维膜管道中流动。所述新风处理组件和回风处理组件均包括串联设置的多个空气处理组件，两种空气处理组件的数量相同，且一一对应相互连通形成除湿溶液循环管路和制冷剂循环管路。优选的，所述新风处理组件和回风处理组件均包括串联设置的两个空气处理组件，形成两级除湿系统，第一级除湿溶液循环管路中的除湿溶液为氯化钙溶液，第二级除湿溶液循环管路中的除湿溶液为氯化锂溶液或者溴化锂溶液。本专利技术中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统的工作原理及优选的方案如下：本专利技术所述系统优选包括两级新风处理与回风利用模块，以及相应的热泵系统、溶液循环系统和空气动力装置。该系统中两级新风处理与回风利用模块是由两个完整的热泵驱动的溶液除湿再生系统构成。每级模块包括两个空气处理组件、一个压缩机、一个膨胀阀和两个溶液泵。溶液除湿循环的作用是除去新风中的湿负荷，热泵的作用是为系统提供冷量和溶液再生的热量，回风作为溶液再生的再生空气使用、同时可以带走热泵多余的冷凝热。在新风风道内，新风经过每级的空气处理组件时都会被除湿降温；在回风风道内，回风经过每级的空气处理组件时都会带走溶液中的水分和系统的多余冷凝热。进一步的，所述系统中的空气处理组件为本专利技术的核心部件。系统内所有的空气处理组件的主体结构均采用的是中空纤维膜管道与制冷剂管道的复合形式。空气处理组件内，除湿溶液只在中空纤维膜管道内流动，中空纤维膜管道壁只允许水蒸气(水分)透过而不允许如溶质分子的其它物质透过；热泵系统的制冷剂只在制冷剂管道内流动，制冷剂管道与中空纤维膜管道采用的是横向交叉纵向平行的布置方式；空气流经空气处理组件时，通过制冷剂管壁与内部的制冷剂发生冷热量的传递，同时通过中空纤维膜管壁与其内部的除湿溶液发生水分的传递和热量的传递。进一步的，所述系统中新风风道从新风进口端依次布置两级模块的第一空气处理组件和第二空气处理组件。新风在第一空气处理组件内完成的是初步除湿和一级降温过程，此处的中空纤维膜管道内使用的是除湿能力相对较弱的氯化钙溶液，制冷剂管道内的制冷剂温度只是低于进口处的环境空气的露点温度，新风内的水蒸气在溶液吸收和制冷剂冷凝的双重作用下析出，水蒸气最终都透过中空纤维膜壁进入到其中的管道中，此时除湿溶液被稀释，新风从第一空气处理组件流出后湿度和温度都初步降低；新风在第二空气处理组件内完成的是深度除湿和二级降温过程，此处的中空纤维膜管道内使用的是除湿能力相对较强的氯化锂或者溴化锂溶液，制冷剂管道内的制冷剂温度进一步降低至低于经初步降温和除湿后的新风所对应的露点温度，此时新风再次在溶液吸收和制冷剂冷凝的双重作用下完成深度除湿和二次降温，除湿溶液同时被稀释，新风经第二空气处理组件处理后达到送风状态，最终送入相应的空调区域。所述系统中的除湿溶液的运行浓度范围不固定，可以根据系统的运行工况进行实时调节。进一步的，所述系统中回风风道从回风进口端依次布置两级模块中的第三空气处理组件和第四空气处理组件，其中第四空气处理组件与第一空气处理组件属于第一级模块，第三空气处理组件与第二空气处理组件属于第二级模块。回风首先进入的是第三空气处理组件，第三空气处理组件的中空纤维膜内流动的是来自第二空气处理组件中被稀释的氯化锂或者溴化锂溶液；制冷剂管道内流动的是需要释放冷凝热的制冷剂；回风进入空气处理组件后吸收制冷剂管道所释放的冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，其特征在于，包括新风处理组件和回风处理组件，其内部均交叉布置中空纤维膜管道与制冷剂管道，并且新风处理组件与回风处理组件的中空纤维膜管道相互连通形成除湿溶液循环管路，制冷剂管道相互连通形成制冷剂循环管路。

【技术特征摘要】
1.一种中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，其特征在于，包括新风处理组件和回风处理组件，其内部均交叉布置中空纤维膜管道与制冷剂管道，并且新风处理组件与回风处理组件的中空纤维膜管道相互连通形成除湿溶液循环管路，制冷剂管道相互连通形成制冷剂循环管路。2.根据权利要求1所述的中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，其特征在于，所述制冷剂循环管路中设置有压缩机和膨胀阀，新风处理组件内部的制冷剂通过压缩机进入回风处理组件，然后在回风处理组件内部流通，最后再通过膨胀阀返回新风处理组件，形成循环。3.根据权利要求1所述的中空纤维膜溶液复合冷凝除湿新风系统，其特征在于，所述除湿溶液循环管路中设置有溶液泵，新风处理组件内部的除湿溶液通过溶液泵进入回风处理组件，然后在回风处理组件内部流通，最后再通过溶液泵返回新风处理组件，形成循环。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伦，宋霞，张小松，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32