热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统技术方案

本发明专利技术公开了热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，系统包括热泵、新风除湿器、溶液再生器、冷却塔和设置在新风除湿器与溶液再生器之间的溶液回路上的储液罐，所述热泵为水冷冷水热泵，其冷水端和室内空调末端相连，热水端和溶液再生器或冷却塔相连，溶液再生器、冷却塔与热泵之间的热水管上设置换向阀；所述储液罐包括稀溶液罐与浓溶液罐。本发明专利技术通过系统设计将多余的热量在储液灌中以化学能的方式进行蓄存，采用分时运行、双工况切换的控制策略，完全解决了热泵在驱动再生器时耗热量与系统冷量出力不匹配的问题，有效地解决了溶液除湿系统的冷热不匹配问题，可显著提高系统的综合能效比，实现了空调系统的热湿独立控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属空调
，尤其是溶液除湿空调领域，具体地说是一种蓄能型溶液除湿空调系统。
技术介绍
基于热湿独立控制的溶液除湿空调系统有很多优点。首先，它能够有效杀死空气中的细菌，去除粉尘和其它有害物，避免了凝水表面所导致的霉菌污染。其次，它是全新风一次直流的空调系统，这使得室内空气品质得到显著提高。同时，这种空调系统对于建筑节能有着很重要的意义。目前的溶液除湿空调系统包括新风除湿器和溶液再生器，其中再生器的驱动热源可以选择城市热网热水、常规热泵冷凝器等设备的余热。城市市政热网仅在北方的大部分城市有，而且热水温度不易调节。目前采用热泵驱动的溶液除湿系统均为新风空调器，它利用常规热泵冷凝器的冷凝热量直接驱动溶液再生，蒸发器则被用于冷却除湿过程中释放的潜热，但不容易解决冷热量不匹配的问题，同时由于其仅处理新风，这种系统还需要再配一台冷水机组用于去除建筑显热负荷，整个系统的设备较复杂。因此，解决溶液除湿系统的冷热不匹配问题，设计出一种设备结构简单、制造方便、综合能效高的除湿空调系统成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，以克服现有技术存在的上述缺陷。本专利技术解决技术问题的技术方案如下一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，其特征在于，系统包括热泵、新风除湿器、溶液再生器、冷却塔、设置在新风除湿器与溶液再生器之间的溶液回路上的储液罐，所述热泵为水冷冷水热泵，其冷水端和室内空调末端相连，热水端和溶液再生器或冷却塔相连，溶液再生器、冷却塔与热泵之间的热水管上设置换向阀；所述储液罐包括稀溶液罐与浓溶液罐；所述浓溶液罐一端连接溶液再生器的溶液出口，另一端通过浓溶液泵连接新风除湿器的溶液入口，所述稀溶液罐一端连接新风除湿器的溶液出口，另一端通过稀溶液泵连接溶液再生器的溶液入口，浓溶液从浓溶液罐中送到新风除湿器，吸湿后形成的稀溶液自流回稀溶液罐中，稀溶液罐中的稀溶液被送到再生器中浓缩再生，再生后的浓溶液溢流回到浓溶液罐中。本专利技术通过系统设计将多余的热量在储液灌中以化学能的方式进行蓄存，采用分时运行、双工况切换的控制策略，完全解决了热泵在驱动再生器时耗热量与系统冷量出力不匹配的问题，有效地解决了溶液除湿系统的冷热不匹配问题，可显著提高系统的综合能效比，热泵的COP可从3.0提高到非再生工况下的5.0，并使所述系统的综合能效比达到5.5～6.0。同时系统采用水冷冷水高温热泵，利用热泵产生的高温热水驱动再生器，而冷冻水则用来去除室内显热负荷，可以和简单的新风除湿器(不自带热泵)、再生器等构成一个完整的空调系统，使系统设备更加简单，并实现了空调系统的热湿独立控制。该系统运行时，热泵产生的冷冻水大部分供给室内末端的干式风机盘管用于去除室内的显热负荷，小部分冷冻水则进入带溶液热回收的新风除湿器，带走除湿过程中产生的热量。热泵产生的热水则送入再生器对因为除湿而稀释的溶液进行浓缩再生，再生后的浓溶液溢流进入浓溶液罐储存起来供新风机使用。如果储液罐中的浓溶液量已经达到该日的除湿需求，则关闭再生器、同时开启冷却塔，热泵产生的热水上冷却塔散掉。由于此时热水温度可以降到37℃左右，因此热泵的COP会有大幅度的提高。新风除湿器使用已经蓄存在储液罐中的浓溶液完成除湿过程。由于浓溶液蓄能是蓄存化学能，其蓄能密度约为冰蓄冷的3～5倍，储液罐不需要任何保温措施，结构简单、制造方便。本专利技术的显著效果1、本专利技术提出了一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，解决了溶液除湿空调系统存在的冷热不匹配问题，使得在无城市热网的地区也可方便使用基于热湿独立控制的溶液除湿空调系统，在提高室内空气品质的同时降低能源消耗。2、热泵运行再生工况时，60℃～75℃的热水用于再生，冷水则大部分用于去除房间的显热负荷、小部分用于冷却除湿过程释放的潜热。当再生器关闭、热泵运行低温工况时，热水温度约32℃～37℃，COP可达5.0，整个系统综合能效比达到5.5～6.0，高于常规热泵系统的能效比。3、整个空调系统除新风除湿器、溶液再生器以及热泵外，不再需要另外的冷热源，设备形式更加简单。附图说明图1是本专利技术空调系统连接结构示意图。具体实施例方式下面结合附图进一步说明本专利技术的具体实施方式。参见图1，本专利技术提出的一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，系统包括热泵1、新风除湿器2、溶液再生器3、冷却塔6、设置在新风除湿器与溶液再生器之间的溶液回路上的储液罐等，所述热泵为水冷冷水热泵1，其冷水端和室内空调末端相连，热水端和溶液再生器3或冷却塔6相连，溶液再生器3、冷却塔6与热泵之间的热水管上设置换向阀；所述储液罐包括稀溶液罐4与浓溶液罐5；所述浓溶液罐5一端连接溶液再生器3的溶液出口，另一端通过浓溶液泵15连接新风除湿器2的溶液入口，所述稀溶液罐4一端连接新风除湿器2的溶液出口，另一端通过稀溶液泵16连接溶液再生器3的溶液入口，浓溶液7从浓溶液罐5中送到新风除湿器2，吸湿后形成的稀溶液8自流回稀溶液罐4中，稀溶液罐4中的稀溶液9被送到再生器3中浓缩再生，再生后的浓溶液7溢流回到浓溶液罐5中。本专利技术空调系统的运行方式新风除湿器2和溶液再生器3的运行方式与普通溶液除湿系统类似，浓溶液7被浓溶液泵15从浓溶液罐5中送到新风除湿器2，与进入除湿器2的室外新风进行热质交换，新风被除湿后送入房间，为了充分利用回风的能量，除湿器中还设有溶液全热回收模块，对回风进行全热回收，然后再排到室外，完成除湿后被稀释的稀溶液8自流回稀溶液罐4中。稀溶液罐4中的稀溶液9被稀溶液泵16送到再生器3中浓缩再生，再生后的浓溶液溢流回到浓溶液罐5中。在稀溶液罐中设有一个高液位开关A和一个低液位开关B。系统开始运行时，热泵1运行高温热水工况(出水温度为60℃～75℃)，新风除湿器2和溶液再生器3全开，热水11进入再生器驱动再生进行，换热降温后的热水12进入热泵重新被冷凝器加热。热泵冷水13大部分送入房间去除显热负荷，小部分送入新风除湿器2带走除湿过程中释放的热量。随着再生过程的进行，稀溶液罐4中的液位不断降低，当液位降至低液位开关B以下时，说明稀溶液的再生过程已经完成，此时关闭再生器3并打开冷却塔6，通过阀门(17、18)切换使热泵热水11送到冷却塔6散热，散热后的热水12流回热泵1，稳定后热泵运行低温热水工况(出水37℃左右)。新风除湿器2继续使用浓溶液罐中蓄存的浓溶液进行除湿，随着除湿过程的进行，稀溶液罐中的液位不断上升，待液位上升至高液位开关A时，说明浓溶液已经全部被稀释了，此时打开再生器3、关闭冷却塔6，重新切换阀门(17、18)使热泵的热水11进入再生器3驱动再生，直至再生过程完成，如此反复循环。权利要求1.一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，其特征在于，系统包括热泵(1)、新风除湿器(2)、溶液再生器(3)、冷却塔(6)、设置在新风除湿器与溶液再生器之间的溶液回路上的储液罐，所述热泵为水冷冷水热泵(1)，其冷水端和室内空调末端相连，热水端和溶液再生器(3)或冷却塔(6)相连，溶液再生器(3)、冷却塔(6)与热泵之间的热水管上设置换向阀；所述储液罐包括稀溶液罐(4)与浓溶液罐(5)；所述浓溶液罐(5)一端连接溶液再生器(3)的溶液出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热泵驱动的蓄能型溶液除湿空调系统，其特征在于，系统包括热泵（１）、新风除湿器（２）、溶液再生器（３）、冷却塔（６）、设置在新风除湿器与溶液再生器之间的溶液回路上的储液罐，所述热泵为水冷冷水热泵（１），其冷水端和室内空调末端相连，热水端和溶液再生器（３）或冷却塔（６）相连，溶液再生器（３）、冷却塔（６）与热泵之间的热水管上设置换向阀；所述储液罐包括稀溶液罐（４）与浓溶液罐（５）；所述浓溶液罐（５）一端连接溶液再生器（３）的溶液出口，另一端通过浓溶液泵（１５）连接新风 除湿器（２）的溶液入口，所述稀溶液罐（４）一端连接新风除湿器（２）的溶液出口，另一端通过稀溶液泵（１６）连接溶液再生器（３）的溶液入口，浓溶液（７）从浓溶液罐（５）中送到新风除湿器（２），吸湿后形成的稀溶液（８）自流回稀溶液罐（４）中，稀溶液罐（４）中的稀溶液（９）被送到再生器（３）中浓缩再生，再生后的浓溶液（７）溢流回到浓溶液罐（５）中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘拴强，朱伟峰，江亿，邓良和，陈晓阳，叶倩，汪维，
申请(专利权)人：清华大学，上海市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]