专利名称：一种太阳能固体除湿再生空调系统的制作方法
技术领域：
本发明是一种属于新能源及节能技术领域的太阳能固体除湿再生空调系统，特别涉及一种太阳能直接作用的固体除湿再生床及其与之相配套的空调系统。
背景技术：
暖通空调的能耗占建筑总能耗的50%左右。而通风空调系统在我国南方地区几乎代表了暖通空调的全部内容，其中与湿度相关的潜冷负荷又代表了通风空调系统负荷的25%-70%。因此，寻找空调系统除湿过程中节能降耗、有效利用可再生能源的方法，对实现我国节能减排的目标具有十分重要的意义。传统的蒸气压缩制冷除湿因对空气的过冷、再热处理及对高品位电能的消耗，造成非常大的能源浪费，因此是高能耗且环境不友好的；封闭吸收式制冷除湿尽管不需要电能，但却需要高温热源，且其热性能系数较低，因而也是一种不理想的空气处理方式。现有的吸湿剂除湿与空气干冷器(如机械压缩制冷、蒸发或露点冷却)降温相结合是一种比较理想的空气处理方式。但现有固体吸湿床具有空气流动阻力大、吸湿能力小、体积大及再生温度较高的问题。以硅胶为主要介质的固体吸附床具有相对较低的再生温度，因而适合于利用太阳能来再生。然而，传统的再生方式总是先用太阳热加热空气或水，然后将热空气或热水送入吸附床来再生吸附剂。这就存在着由太阳热到空气(水)、然后由空气(水)到吸附剂的两个传热过程。每一过程均有一定的能量损失。这样，两个过程叠加起来的能量损失就比较大，而相应的太阳热利用率就有所降低。而且，在大多数情况下，太阳能集热器与吸附床分开设置，这样系统的体积及占地都比较大。即使将太阳能集热器与吸附床结合在一起，为了有效地处理空气湿分，吸附床的厚度都很大，太阳辐射远不能穿透床体。这样吸附剂的再生仍然需要通过加热空气(水)来实现。这将导致吸附剂再生时间过长，系统吸湿、再生处于间歇性运行状态。此外，为了改善吸附剂吸湿能力、热质扩散系数以及热平衡状态下的吸附量，近年来常用的方法是在硅胶中填加一些惰性材料。但是这种方法不能有效地减少吸湿过程中由于空气中湿分凝结向空气中的放热。这样，空气除湿系统的后续装置，如换热器和空气冷却装置(机械压缩制冷、蒸发或露点冷却)的容积及负荷均比较大。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种高能效、低造价、低空气流动阻力、高吸湿能力、小体积以及高太阳热利用率的固体吸附除湿再生空调系统。本发明具有发展成为利用太阳能及自然界能量的低(零)碳空调系统的潜力，并可在建筑中获得广泛的应用的太阳能固体除湿再生空调系统。本发明的技术方案是本发明的太阳能固体除湿再生空调系统，包括有吸湿床、再生床、显热交换器、空气冷却装置、舱体、空气流动隔板、薄形固体吸附层、玻璃盖板，其中吸湿床与再生床的结构相同，包括有舱体、空气流动隔板、薄形固体吸附层、玻璃盖板，其中舱体上设有进风口及出风口，薄形固体吸附 层置于舱体内，玻璃盖板装设在舱体的敞开端，空气流动隔板将舱体沿长度方向分为若干空间，且空气流动隔板上开有若干气孔，且部分气孔上部装有从吸湿床上部进入的被处理空气能将其向下压迫导致这些气孔密封的轻型密封片，舱体内形成使被处理空气多次略过薄形固体吸附层、其湿分逐次被吸收的多回程气流，吸湿床的旁侧还设有使吸湿床的出口空气状态的稳定性得到保证的旁通空气通道，从吸湿床及旁通空气通道出来的吸湿床出口混合空气通过显热交换器及空气冷却装置冷却后以低温低湿状态送入空调空间，当吸湿床运行的同时、处于太阳光的直接照射之下、与吸湿床结构相同的再生床中的薄形固体吸附层在太阳光线的照射之下能使潜藏于薄形固体吸附层孔隙内的水分蒸发形成水蒸气，空调空间的室内回风通过显热交换器取得部分热量后从显热交换器下部进入再生床，能将空气流动隔板所设气孔上的轻型密封片冲开的室内回风略过薄形固体吸附层，将积藏于薄形固体吸附层孔隙内的水蒸气带走后从再生床上部排向室外，室内回风在再生过程中沿再生床作单程流动。上述吸湿床、再生床能相互切换。上述空气流动隔板上开有的气孔为小直径圆孔。上述再生床的旁侧也设有一旁通空气通道。上述薄形固体吸附层是由硅胶和微胶囊相变颗粒混合的材料组成。上述空气流动隔板上装有轻型密封片的气孔和未装有轻型密封片的气孔沿薄形固体吸附层两侧左右对称分布。本发明与现有技术中传统的固体吸附除湿空调系统相比，本发明具有如下优点
(I)本发明将平板太阳能集热器与薄形固体吸附层结合在一起可使太阳辐射直接
作用于床体湿分上使其蒸发，而不需要通过热空气(水)的加热来蒸发。这样可以有效地提高系统的太阳能热利用率。太阳能集热面上覆盖一玻璃板，可以减少床体向外界的热损失。(2)本发明吸湿与再生可在同一个床体上定期交替进行。由于吸附层的厚度较薄，其吸湿及再生速率将会加快，从而切换时间也将缩短。这样可保证被处理出口空气状态的相对稳定。(3)本发明当床体切换至吸湿工作态时，被处理空气通过分隔板上圆孔孔洞的开闭(空气动压的作用)实现沿床体的多回程往复流动，从而达到期望的空气吸湿率。(4)本发明当床体切换至再生工作态时，略过床体的再生空气将聚集在固体吸附层孔隙内的水蒸气带走，由于再生空气仅作为水蒸气的携带载体，因而在进入床体前不必加热，从而节省系统再生耗能。在此情况下，再生空气将通过分隔板上圆孔孔洞的开启(空气动压的作用)实现沿床体的直流流动。(5)本发明吸湿床出口处，被处理空气的湿度可以通过调节旁通空气的流量来实现，从而可以保证相对稳定的出口空气状态。(6)与传统固体吸附层相比，本发明中薄形固体吸附层可获得改善的吸湿能力、减小的热质交换阻力系数以及增加的空气热吸收量。热吸收量的增加可有效地降低吸湿床出口空气温度，减小除湿空调系统中其它装置(被处理及再生空气热交换器及被处理空气冷却器)的容积及负荷。本发明是一种集平板太阳能集热器与薄形固体吸附层于一体的固体吸湿再生床。本发明为达到要求的吸湿能力，被处理空气在床体内的流动将是多回程流型。而为实现利用低温空气有效排除床体内的湿分的目的，再生空气在床体中的流动将是直流流型。本发明可有效地提高太阳热利用率，减小被处理空气经吸湿床带走的显热从而减小床体后续空气处理装置的容量和体积，提高系统的热/电性能系数。本发明是一种新型、高能效、低造价、低空气流动阻力、高吸湿能力、小体积以及高太阳热利用率的固体吸附除湿再生空调系统。本发明具有发展成为利用太阳能及自然界能量的低(零)碳空调系统的潜力，并可在建筑中获得广泛的应用。
图I是本发明太阳能固体除湿再生空调系统的原理 图2是本发明吸附床在吸湿状态下的空气流动示意 图3是本发明吸附床在再生状态下的空气流动示意图。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的太阳能固体除湿再生空调系统，包括有吸湿床5、再生床6、显热交换器7、空气冷却装置8、舱体10、空气流动隔板11、薄形固体吸附层12、玻璃盖板13，其中吸湿床5与再生床6的结构相同，包括有舱体10、空气流动隔板11、薄形固体吸附层12、玻璃盖板13，其中舱体10上设有进风口及出风口，薄形固体吸附层12置于舱体10内，玻璃盖板13装设在舱体10的敞开端，空气流动隔板11将舱体10沿长度方向分为若干空间，且空气流动隔板11上开有若干气孔，且部分气孔上部装有从吸湿床5上部进入的被处理空气I能将其向下压迫导致这些气孔密封的轻型密封片，舱体10内形成使被处理空气I多次略过薄形固体吸附层12、其湿分逐次被吸收的多回程气流，吸湿床5的旁侧还设有使吸湿床5的出口空气状态的稳定性得到保证的旁通空气通道4，从吸湿床5及旁通空气通道4出来的吸湿床出口混合空气2通过显热交换器7及空气冷却装置8冷却后以低温低湿状态送入空调空间9，当吸湿床5运行的同时、处于太阳光的直接照射之下、与吸湿床5结构相同的再生床6中的薄形固体吸附层12在太阳光线的照射之下能使潜藏于薄形固体吸附层12孔隙内的水分蒸发形成水蒸气，空调空间9的室内回风3通过显热交换器7取得部分热量后从显热交换器7下部进入再生床6，能将空气流动隔板11所设气孔上的轻型密封片冲开的室内回风3略过薄形固体吸附层12，将积藏于薄形固体吸附层12孔隙内的水蒸气带走后从再生床6上部排向室外，室内回风3在再生过程中沿再生床6作单程流动。上述吸湿床5、再生床6能相互切换。上述空气流动隔板11上开有的气孔为小直径圆孔。上述再生床6的旁侧也设有一旁通空气通道4。上述薄形固体吸附层12是由硅胶和微胶囊相变颗粒混合的材料组成。本实施例中，上述空气流动隔板11上装有轻型密封片的气孔和未装有轻型密封片的气孔沿薄形固体吸附层(12)两侧左右对称分布。本发明的工作原理如下从吸湿床5上部进入的被处理空气I将这些密封片向下压迫导致这些孔洞密封，这样便在舱体10内形成多回程气流，见图2。被处理空气I多次略过薄形固体吸附层12，其湿分逐次被吸收，这样便在吸湿床5出口处达到要求的干度。被处理空气I在其湿分被吸收的同时，水蒸气凝结放出的热量一部分被薄形固体吸附层12内的相变颗粒材料吸收，而其余部分被被处理空气I带走导致其温度升高。通过调节吸湿床5旁侧设有的旁通空气通道4的流量，吸湿床5出口空气状态的稳定性可得到保证。从吸湿床5及旁通空气通道4出来的混合空气2通过显热交换器7及空气冷却装置8冷却，然后以低温低湿状态送入空调空间9。空气冷却装置8可以是机械压缩制冷、蒸发或露点等当吸湿床5运行的同时，再生床6则处于太阳光的直接照射之下。由于薄形固体吸附层12是多孔介质材料且其厚度较薄，太阳光线将能传透薄形固体吸附层12，且能使潜藏于薄形固体吸附层12孔隙内的水分蒸发形成水蒸气。空调空间(9)的室内回风(3)就是再生空气，这部分再生空气首先通过显热交换器7取得部分热量，导致其温度有所上升，然后从下部进入再生床6，将圆孔上设置的轻型密封片冲开，均匀地略过薄形固体吸附层12，将积 藏于薄形固体吸附层12孔隙内的水蒸气带走。与此同时，这部分再生空气也将微胶囊相变颗粒中积存的热量带走，导致相变材料的凝结，最后从再生床6上部排向室外。在再生过程中，再生空气通过显热交换器获取部分热量，然后以单程直流的方式通过再生床，将固体吸附层内产生的水蒸气带走，从而实现吸附材料的再生。见图3。上述吸湿床5与再生床6有着完全相同的构造，而且可定期切换使其功能互置，这样便可保证整个除湿空调系统的连续运行。
权利要求
1.一种太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于包括有吸湿床(5)、再生床(6)、显热交换器(7)、空气冷却装置(8)、舱体(10)、空气流动隔板(11)、薄形固体吸附层(12)、玻璃盖板(13)，其中吸湿床(5)与再生床(6)的结构相同，包括有舱体(10)、空气流动隔板(11)、薄形固体吸附层(12)、玻璃盖板(13)，其中舱体(10)上设有进风口及出风口，薄形固体吸附层(12)置于舱体(10)内，玻璃盖板(13)装设在舱体(10)的敞开端，空气流动隔板(11)将舱体(10)沿长度方向分为若干空间，且空气流动隔板(11)上开有若干气孔，且部分气孔上部装有从吸湿床(5)上部进入的被处理空气(I)能将其向下压迫导致这些气孔密封的轻型密封片，舱体(10)内形成使被处理空气(I)多次略过薄形固体吸附层(12)、其湿分逐次被吸收的多回程气流，吸湿床(5)的旁侧还设有使吸湿床(5)的出口空气状态的稳定性得到保证的旁通空气通道(4)，从吸湿床(5)及旁通空气通道(4)出来的吸湿床出口混合空气(2)通过显热交换器(7)及空气冷却装置(8)冷却后以低温低湿状态送入空调空间(9)，当吸湿床(5)运行的同时、处于太阳光的直接照射之下、与吸湿床(5)结构相同的再生床(6)中的薄形固体吸附层(12)在太阳光线的照射之下能使潜藏于薄形固体吸附层(12)孔隙内的水分蒸发形成水蒸气，空调空间(9)的室内回风(3)通过显热交换器(7)取得部分热量后从显热交换器(7)下部进入再生床(6)，能将空气流动隔板(11)所设气孔上的轻型密封片冲开的室内回风(3)略过薄形固体吸附层(12)，将积藏于薄形固体吸附层(12)孔隙内的水蒸气带走后从再生床(6)上部排向室外，室内回风(3)在再生过程中沿再生床(6)作单程流动。
2.根据权利要求I所述的太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于上述吸湿床(5)、再生床(6)能相互切换。
3.根据权利要求I所述的太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于上述空气流动隔板(11)上开有的气孔为小直径圆孔。
4.根据权利要求I所述的太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于上述再生床(6)的旁侧也设有一旁通空气通道(4)。
5.根据权利要求I所述的太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于上述薄形固体吸附层(12)是由硅胶和微胶囊相变颗粒混合的材料组成。
6.根据权利要求I所述的太阳能固体除湿再生空调系统，其特征在于上述空气流动隔板(11)上装有轻型密封片的气孔和未装有轻型密封片的气孔沿薄形固体吸附层(12)两侧左右对称分布。
全文摘要
本发明是一种太阳能固体除湿再生空调系统。包括吸湿床(5)、再生床(6)、显热交换器(7)、空气冷却装置(8)、舱体(10)、空气流动隔板(11)、薄形固体吸附层(12)、玻璃盖板(13)，吸湿床(5)与再生床(6)的结构相同，包括有舱体(10)、空气流动隔板(11)、薄形固体吸附层(12)、玻璃盖板(13)。本发明是一种集平板太阳能集热器与薄形固体吸附层于一体的固体吸湿再生床。本发明是一种新型、高能效、低造价、低空气流动阻力、高吸湿能力、小体积以及高太阳热利用率的固体吸附除湿再生空调系统。本发明具有发展成为利用太阳能及自然界能量的低(零)碳空调系统的潜力，并可在建筑中获得广泛的应用。
文档编号F24F12/00GK102620369SQ20121010256
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者杨晚生, 王璋元, 赵旭东 申请人:广东工业大学