空调系统技术方案

一种空气调节系统具有第一空调设备、第二空调设备及热泵组合。第一空调设备主要用于处理显热负荷，第二空调设备利用干燥剂使空气去湿，而热泵作为热源。因此，不仅不再需要冷却塔，而且有足够高的性能系数。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
总的说来，本专利技术涉及空调系统，尤其涉及主要用作冷却系统的空调系统。该空调系统把供去湿和冷却的由热泵操作的干燥剂辅助空调器和供处理显热的空调器结合起来使用。附图说明图11是住房上使用的利用热泵的传统空调装置的一个例子。这类常规空调系统通过对空气的冷却和去湿、随后又对空气预热使其相对湿度降低的办法产生合适的温度和湿度的环境空气。在这种方法中，采用双管束热泵作为热源。其实例示于图11，其中参考数字1指热泵；2指蒸发器；3指压缩机；4指热水冷凝器(冷却器)；5指冷却水冷凝器(冷却器)；7指膨胀阀；10指冷却水泵；11指热水泵；13指冷却水泵；14指冷却塔；而这些热泵附件用于产生冷却水和热水供应到装在楼房60内的冷却水管(冷却介质管路)20、21和热水管(加热介质管路)30、31。在楼房内部，冷却水管20、21经过相应管路44A-44E和45A-45E连接到许多热交换器51A-51E与环境空气热交换以处理房间附近的热负荷，这些热交换器可以是风扇盘管组件(以下就称风扇盘管组件)。在楼房中心区，冷却水管20、21和热水管30、31通过管路40A-40E、41A-41E、42A-42E及43A-43E、分别装有许多空气调节装置50A-50E，以便吸入外界空气OA和循环空气RA，把处理过的空气作为供给空气SA输送到调节室61A-61E并把废气EX排向外部环境，从而进行房间的空调(冷却)。在这种常规的空气调节方案中，调节室61A-61E内的环境空气由空气调节装置50A-50E中的冷却水进行冷却，以便把空气中的水分冷凝并排除，并再次用热水加热(预热处理)把温度和湿度调节到适宜和舒服的程度。在调节室61A-61E内环流的环境空气也由风扇盘管组件51A-51E进行冷却，主要为了降低太阳辐射生成的显热。空调过程在楼房60内产生的热负荷通过室内空气的热传递消耗在加热冷却水和冷却热水上。在热源内，温度升高后的冷却水在蒸发器2中被冷却，而热泵将热水冷凝器4和冷却水冷凝器5中的热量抽出，一部分被抽出的热量用于加热热水，其余热量排入冷却塔14。普通类型的空调系统内的热流见图12。从冷却水中提取的热量和输入到压缩机驱动装置的功率都输入到热泵中，一部分输出热量用于加热热水，其余排入冷却塔。取压缩机驱动装置提供的热量为1热量单位，并采用平常引用的使用系数COP(常见热泵的COP值为4)，则冷却水输入热量为4热量单位。与此同时，输出热量为1+4，总共5热量单位，其中一部分输出热量用于上面提到的重新加热热水。但是看一下房屋空调总的热平衡，这一预热过程意味着热能输入到房间里，因此应当被认为是在系统中循环的冷却水的内部负荷。因此，冷却过程能够利用的净热量小于4热量单位，即小于从冷却水管输入的热量。由此可见，普通的空调系统实际COP值为实际COP＝实际冷却功效/压缩机驱动装置输入＜4/1＝4这表明系统的实际COP小于4。上面计算表明，常规空调系统中，重新加热过程是内部负荷，提高了压缩机驱动装置的热负荷，而冷却水回收的热量未被利用，而被排放到冷却塔中去了。由此可见，典型的传统空调系统中，能量的利用不完善，实际COP未达到最佳值。本专利技术的目的是提供一种高性能的空调系统，其办法是取消重新加热这一步以降低空调负荷，把传统空调系统丢弃的热泵全部输出热量加以回收并用它作为干燥剂再生热源，因此也取消了冷却塔。实现这一目的的空调系统由下列部件组成热泵；加热介质管路，供从热泵提取热量的加热介质在其中循环；冷却介质管路供从热泵提取冷量的冷却介质在其中循环；第一空气调节装置，包括第一换热器在内，它使冷却介质管路中的冷却介质与调节空间中的空气进行热交换以达到对调节空间的环境控制；第二空气调节装置，包括处理空气管路、交流换热空气管路和干燥剂装置，干燥剂装置可交替地与处理空气管路或交流换热空气管路连通，使处理空气去湿及用交流换热空气对干燥剂装置进行再生；以及交流换热换热器，通过在交流换热空气管路中循环流动的交流换热空气和在加热介质管路中循环流动的加热介质进行热交换使交流换热空气加热。在这种结构的空调系统中，由于把主要用于处理显热负荷的第一空调装置与使用干燥剂以使空气去湿的第二空气调节装置和作为热源的热泵组合起来，不仅不再需要排除废热用的冷却塔，而且还有足够高的利用系数(COP)。第一空气调节装置最好是提供处理空气内部循环的显热换热器，但也可采用其它空气调节装置，例如基于Pennington循环的干燥剂辅助空调装置。图1是本空调系统第一实施例基本结构的示意图。图2是该第一实施例中干燥剂辅助空调器部分的示意图。图3是第一实施例中处理空气循环的空气湿度图。图4说明了第一实施例热泵部分的热流。图5是本空调系统第二实施例基本结构的示意图。图6是第二实施例中干燥剂辅助空调交流换热空气循环的湿度图。图7说明第二实施例热泵部分的热流。图8是本空调系统第三实施例基本结构的示意图。图9是第三实施例中热泵部分热流的说明。图10是第四实施例的干燥剂辅助空调器部分的示意图。图11是传统空调系统基本结构示意图。图12是传统干燥剂辅助空调系统热流说明。下面根据图1～4说明第一实施例。图1是本专利技术空调系统基本结构的示意图，它把干燥剂辅助空调器与去除显热的另一空调装置组合起来。在图1中，参考数字1指热泵，用虚线表示；2指蒸发器；3指压缩机；4指热水冷凝器；7指膨胀阀；10指冷却水泵；11指热水泵。这台热泵用来产生冷却水和热水分别供应给冷却水管路(冷却介质管路)20、21和热水管(加热介质管路)30、31。为了处理建筑物附近的显热负荷，把许多风扇盘管机组51A-51E、分别经管路44A-44E和45A-45E连接到冷却水管20、21。在建筑物中心区，许多干燥剂辅助空调器70A-70E经管路40A-40E、41A-41E、42A-42E、43A-43E连接到冷却水管20、21及热水管30、31，以调节空气。下面按照图2作说明。干燥剂辅助空调器70A-70E吸入外界空气OA和循环空气RA，把处理过的空气作为供气SA通过管道输送到调节空间61A-61E以便进行空气调节，并将废气EX排列外部环境。在这种布局的空调系统中，在干燥剂辅助空调器70A-70E中冷却负荷部分处理潜热以获得环境空气的去湿效应，而在风扇盘管机组51A-51E中执行用于去除阳光带来的显热的邻近区域的冷却负荷部分。在这种老式系统里，潜热负荷直接由冷却水处理，因此，必须提供冷却到处理空气露点以下的冷却水，从而通常需要供应的冷却水5-7℃左右。但在本系统中，冷却水只需去除显热，因此，如果冷却水的湿度比环境空气低约10℃就够了，以便循环的冷却水温度约15℃。干燥剂辅助空调的交流换热空气必须在60-80℃，循环的热水温度为70-90℃。图2是干燥剂辅助空调器的示意图。示于图2的干燥剂空调器的结构如下调节空间61A-61E经管路107与送风机102的入口连接；送风机102的出口经管路108与干燥剂盘103相连；从干燥剂盘103排出的处理空气经管路109通到显热换热器104与交流换热空气进行热交换；从换热器104出口的处理空气经管路110连到冷却水换热器115；冷却水换热器115出口的处理空气经管路119通到加湿器105；加湿器105出口的处理空气经管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
空调系统的组成：热泵；加热介质管路，供加热介质在其中循环流动，以便从热泵获取加热能力；冷却介质管路，供冷却介质在其中循环流动，以便从热泵获取冷却能力；第一空调设备，它包括第一换热器，通过冷却介质管路中的冷却介质与调节空间内的 空气之间进行热交换以便获得对调节空间进行环境控制的能力；第二空调设备，它包括处理空气管路、交流换热空气管路及干燥剂装置，干燥剂装置可交替地与处理空气管路或交流换热空气管路连通使处理空气脱湿并由交流换热空气使干燥剂装置再生。交流换热热 交换器，它通过在交流换热空气管路中环流的交流换热空气与在加热介质管路中环流的加热介质之间进行热交换以便加热交流换热空气。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田健作，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]