热湿比可调的溶液辅助式热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及空调领域，提供热湿比可调的溶液辅助式热泵系统。该系统的第一新风与回风混合，经第一换热器被溶液处理后送入空调房间；第二新风经第三换热器处理后排至室外，第一、第二换热器与制冷剂回路的连接处设有第二调节阀，第三、第四换热器与制冷剂回路的连接处设有第四调节阀，第一、第三溶液连接管连接处和第二、第四溶液连接管连接处分别设有第一、第三调节阀，第一溶液泵与第一调节阀之间与带有第三二通阀的补水管连通；第二溶液泵与第三调节阀之间与带有第七二通阀的补水管连通；第五换热器与第一二通阀的管段上并联有旁通管段，旁通管段与第五换热器其中一条换热通道择一导通。本发明专利技术仅一套设备实现变工况空气处理，提高热泵系统能效。

【技术实现步骤摘要】
热湿比可调的溶液辅助式热泵系统
本专利技术涉及空调
，尤其涉及热湿比可调的溶液辅助式热泵系统。
技术介绍
目前，热泵空调系统因其节能高效和环保舒适的优势，得到广泛应用，但传统的热泵空调系统仍存在一些不足。以水作为载冷剂的传统热泵空调系统，夏季利用制取的低温冷冻水对空气进行降温及冷凝除湿，使空调系统的能效较低，且送风温度过低，室内热舒适性较低，因此通常需要对送风再热，但再热过程将造成冷热抵消，导致能源浪费；并且冷凝除湿过程产生的凝结水易滋生细菌，污染室内环境。传统的直膨式空气源热泵系统，减少了载冷剂与冷媒、空气间的换热环节，但仍存在上述问题。此外，还有以下问题：蒸发器、冷凝器内的冷媒均利用干球温度差与空气进行显热交换，从而蒸发温度和冷凝温度受到环境的限制；并且冬季无法对送风进行加湿，室外蒸发器存在结霜现象。传统热泵系统存在上述问题的一个主要原因是：夏季采用低温冷源通过冷凝除湿降温的方式同时处理送风的潜热负荷与显热负荷。而温湿度独立控制空调系统则将室内潜热负荷与显热负荷分开处理，分别由新风与室内循环风承担。以夏季降温除湿工况为例，该系统通常采用溶液除湿新风机组处理新风，实现对室内湿度的控制；另一套末端设备通过高温冷源对室内循环风进行显热降温处理，实现对室内温度的控制。该系统避免了冷凝除湿降温的方式，且实现了温湿分控，从而解决了上述问题。例如，中国专利申请号为201610453854.4的“一种热泵驱动的预冷式内冷型的溶液除湿空调机组”的专利技术专利，是上述温湿度独立控制系统中使用的一种新风机组，利用喷淋溶液对新风进行降温、除湿。但该专利技术专利仍存在以下不足：仅能实现对新风的处理，因此还需使用循环风处理系统，两套系统设备多、形式复杂，初投资较高。相比而言，目前出现的直膨式固体吸附除湿热泵空调系统，仅采用一套空气处理设备就解决了上述冷凝除湿的问题。例如，中国专利申请号为201110318394.1的“冷凝废热驱动的基于固体除湿的热湿独立控制的热泵系统”的专利技术专利，其除湿蒸发器和再生冷凝器均以固体吸附材料附着于传统翅片管式换热器表面制成，蒸发冷量和冷凝热量分别用于吸湿剂的除湿和再生过程，并按一定周期通过阀门切换冷媒管路与风管路来交替运行。因此，该热泵系统不能连续稳定运行。为此，中国专利申请号为201710335443.X的“半解耦式降温除湿与分级冷却的除湿热泵系统和方法”的专利技术专利在上述方案的基础上通过单独设置蒸发器缓解了上述方案的问题。但仍存在一些不足：冷媒管路和风管路复杂，占据较大空间；换热器通过与其表面直接接触的固体干燥剂进行热传导进而与空气热交换，存在较大接触热阻，换热效果有待进一步提高；固体干燥剂涂层技术仍有待进一步发展成熟；附着吸附材料(固体干燥剂的材料)的换热器热容较大，交替运行后达到稳定状态时间较长，这段时间内系统热湿负荷处理能力往往难以满足要求；固体材料不具备溶液流量可调节的优势，室内热湿比变化较大时，无法适应送风状态需求的变化；干燥的冬季若无室内排风或室内排风量不足时，则无法满足送风的加湿需求。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种热湿比可调的溶液辅助式热泵系统，仅采用一套设备同时完成新风及室内回风的显热、潜热处理，可实现制冷除湿、无霜制热加湿、过渡季免费供冷等多种工况要求；利用溶液的流动性以及换热效果好于固体吸湿剂的优势，辅助热泵循环，提高系统能效；且通过调节制冷剂和溶液的局部流量，配合补水管的使用，控制喷淋溶液的温度、浓度，满足大范围的空气处理变工况适应性。根据本专利技术实施例的热湿比可调的溶液辅助式热泵系统，包括制冷剂回路和溶液循环单元，所述制冷剂回路上设有压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流装置和第三换热器，在所述第一换热器上并联有第二换热器，在所述第三换热器上并联有第四换热器；所述第二换热器和所述第四换热器还分别设于所述溶液循环单元中；所述溶液循环单元包括通过溶液管路连接的用户侧溶液循环单元和室外侧溶液循环单元，所述溶液管路上设有第五换热器；所述用户侧溶液循环单元包括通过所述溶液管路顺序连接的第一盛装容器、第一溶液泵、所述第二换热器和设置在所述第一换热器上部的第一喷淋装置，所述第一盛装容器设于所述第一换热器下部；所述室外侧溶液循环单元包括通过所述溶液管路顺序连接的第二盛装容器、第二溶液泵、所述第四换热器和设置在所述第三换热器上部的第二喷淋装置，所述第二盛装容器设于所述第三换热器下部；在所述第一盛装容器底部设置有第一溶液连接管，所述第一溶液连接管经过所述第五换热器的一侧换热通道与所述第二溶液泵的进口相连；在所述第二盛装容器底部设置有第二溶液连接管，所述第二溶液连接管经过所述第五换热器的另一侧换热通道与所述第一溶液泵的进口相连；所述第一换热器、所述第二换热器与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第二调节阀，所述第三换热器、所述第四换热器与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第四调节阀，所述第一盛装容器通过第三溶液连接管连接至所述第一溶液泵，所述第三溶液连接管与所述第二溶液连接管的连接处设有至少一个第一调节阀，所述第二盛装容器通过第四溶液连接管连接至所述第二溶液泵，所述第四溶液连接管与所述第一溶液连接管的连接处设有至少一个第三调节阀；在所述用户侧溶液循环单元中，第一新风与空调房间内的回风的一者或二者的混合，经过所述第一换热器的空气通道处理后成为送风送入所述空调房间；在所述室外侧溶液循环单元中，第二新风经过第三换热器的空气通道处理后排至室外；所述第一溶液泵与所述第一调节阀之间的所述第二溶液连接管还与带有第三二通阀的补水管连通；所述第二溶液泵与所述第三调节阀之间的所述第一溶液连接管还与带有第七二通阀的补水管连通；所述第五换热器与所述第二盛装容器之间的所述第二溶液连接管上或所述第五换热器与所述第一盛装容器之间的所述第一溶液连接管上设置有第一二通阀，并在所述第五换热器与所述第一二通阀的管段上并联有一条带有第二二通阀的旁通管段，所述旁通管段与所述第五换热器的其中一条换热通道择一导通。根据本专利技术的一个实施例，所述第三二通阀和所述第七二通阀为电动二通阀；所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀和所述第四调节阀为电动阀。根据本专利技术的一个实施例，所述用户侧溶液循环单元中处理的送风与经过所述第一喷淋装置喷淋出的溶液之间为逆流换热或者叉流换热；所述室外侧溶液循环单元中处理的第二新风与经过所述第二喷淋装置喷淋出的溶液之间为逆流换热或者叉流换热。根据本专利技术的一个实施例，所述再生装置的进口通过包括有第四二通阀和第三溶液泵的溶液管路和所述第一调节阀与所述第五换热器之间的所述第二溶液连接管连接；所述再生装置的出口通过包括有第五二通阀和第四溶液泵的溶液管路和所述第一盛装容器与所述第五换热器之间的所述第一溶液连接管连接。根据本专利技术的一个实施例，所述用户侧溶液循环单元的数量为多个，多个所述用户侧溶液循环单元通过制冷剂管路及溶液管路并联连接，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热湿比可调的溶液辅助式热泵系统，包括制冷剂回路和溶液循环单元，所述制冷剂回路上设有压缩机(3)、四通换向阀(4)、第一换热器(12)、节流装置(5)和第三换热器(22)，在所述第一换热器(12)上并联有第二换热器(14)，在所述第三换热器(22)上并联有第四换热器(24)；/n所述第二换热器(14)和所述第四换热器(24)还分别设于所述溶液循环单元中；/n所述溶液循环单元包括通过溶液管路连接的用户侧溶液循环单元(A)和室外侧溶液循环单元(B)，所述溶液管路上设有第五换热器(6)；/n所述用户侧溶液循环单元(A)包括通过所述溶液管路顺序连接的第一盛装容器(13)、第一溶液泵(16)、所述第二换热器(14)和设置在所述第一换热器(12)上部的第一喷淋装置(11)，所述第一盛装容器(13)设于所述第一换热器(12)下部；所述室外侧溶液循环单元(B)包括通过所述溶液管路顺序连接的第二盛装容器(23)、第二溶液泵(26)、所述第四换热器(24)和设置在所述第三换热器(22)上部的第二喷淋装置(21)，所述第二盛装容器(23)设于所述第三换热器(22)下部；/n在所述第一盛装容器(13)底部设置有第一溶液连接管(15)，所述第一溶液连接管(15)经过所述第五换热器(6)的一侧换热通道与所述第二溶液泵(26)的进口相连；/n在所述第二盛装容器(23)底部设置有第二溶液连接管(25)，所述第二溶液连接管(25)经过所述第五换热器(6)的另一侧换热通道与所述第一溶液泵(16)的进口相连；/n其特征在于，所述第一换热器(12)、所述第二换热器(14)与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第二调节阀，所述第三换热器(22)、所述第四换热器(24)与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第四调节阀，所述第一盛装容器(13)通过第三溶液连接管(39)连接至所述第一溶液泵(16)，所述第三溶液连接管(39)与所述第二溶液连接管(25)的连接处设有至少一个第一调节阀，所述第二盛装容器(23)通过第四溶液连接管(40)连接至所述第二溶液泵(26)，所述第四溶液连接管(40)与所述第一溶液连接管(15)的连接处设有至少一个第三调节阀；/n在所述用户侧溶液循环单元(A)中，第一新风(33)与空调房间(31)内的回风(32)的一者或二者的混合，经过所述第一换热器(12)的空气通道处理后成为送风(35)送入所述空调房间(31)；在所述室外侧溶液循环单元(B)中，第二新风(34)经过第三换热器(22)的空气通道处理后排至室外；/n所述第一溶液泵(16)与所述第一调节阀之间的所述第二溶液连接管(25)还与带有第三二通阀(9)的补水管连通；/n所述第二溶液泵(26)与所述第三调节阀之间的所述第一溶液连接管(15)还与带有第七二通阀(30)的补水管连通；/n所述第五换热器(6)与所述第二盛装容器(23)之间的所述第二溶液连接管(25)上或所述第五换热器(6)与所述第一盛装容器(13)之间的所述第一溶液连接管(15)上设置有第一二通阀(7)，并在所述第五换热器(6)与所述第一二通阀(7)的管段上并联有一条带有第二二通阀(8)的旁通管段，所述旁通管段与所述第五换热器(6)的其中一条换热通道择一导通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种热湿比可调的溶液辅助式热泵系统，包括制冷剂回路和溶液循环单元，所述制冷剂回路上设有压缩机(3)、四通换向阀(4)、第一换热器(12)、节流装置(5)和第三换热器(22)，在所述第一换热器(12)上并联有第二换热器(14)，在所述第三换热器(22)上并联有第四换热器(24)；
所述第二换热器(14)和所述第四换热器(24)还分别设于所述溶液循环单元中；
所述溶液循环单元包括通过溶液管路连接的用户侧溶液循环单元(A)和室外侧溶液循环单元(B)，所述溶液管路上设有第五换热器(6)；
所述用户侧溶液循环单元(A)包括通过所述溶液管路顺序连接的第一盛装容器(13)、第一溶液泵(16)、所述第二换热器(14)和设置在所述第一换热器(12)上部的第一喷淋装置(11)，所述第一盛装容器(13)设于所述第一换热器(12)下部；所述室外侧溶液循环单元(B)包括通过所述溶液管路顺序连接的第二盛装容器(23)、第二溶液泵(26)、所述第四换热器(24)和设置在所述第三换热器(22)上部的第二喷淋装置(21)，所述第二盛装容器(23)设于所述第三换热器(22)下部；
在所述第一盛装容器(13)底部设置有第一溶液连接管(15)，所述第一溶液连接管(15)经过所述第五换热器(6)的一侧换热通道与所述第二溶液泵(26)的进口相连；
在所述第二盛装容器(23)底部设置有第二溶液连接管(25)，所述第二溶液连接管(25)经过所述第五换热器(6)的另一侧换热通道与所述第一溶液泵(16)的进口相连；
其特征在于，所述第一换热器(12)、所述第二换热器(14)与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第二调节阀，所述第三换热器(22)、所述第四换热器(24)与所述制冷剂回路的连接处设有至少一个第四调节阀，所述第一盛装容器(13)通过第三溶液连接管(39)连接至所述第一溶液泵(16)，所述第三溶液连接管(39)与所述第二溶液连接管(25)的连接处设有至少一个第一调节阀，所述第二盛装容器(23)通过第四溶液连接管(40)连接至所述第二溶液泵(26)，所述第四溶液连接管(40)与所述第一溶液连接管(15)的连接处设有至少一个第三调节阀；
在所述用户侧溶液循环单元(A)中，第一新风(33)与空调房间(31)内的回风(32)的一者或二者的混合，经过所述第一换热器(12)的空气通道处理后成为送风(35)送入所述空调房间(31)；在所述室外侧溶液循环单元(B)中，第二新风(34)经过第三换热器(22)的空气通道处理后排至室外；
所述第一溶液泵(16)与所述第一调节阀之间的所述第二溶液连接管(25)还与带有第三二通阀(9)的补水管连通；
所述第二溶液泵(26)与所述第三调节阀之间的所述第一溶液连接管(15)还与带有第七二通阀(30)的补水管连通；
所述第五换热器(6)与所述第二盛装容器(23)之间的所述第二溶液连接管(25)上或所述第五换热器(6)与所述第一盛装容器(13)之间的所述第一溶液连接管(15)上设置有第一二通阀(7)，并在所述第五换热器(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李先庭，梁辰吉昱，肖寒松，石文星，王宝龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11