一种制冷除湿空调系统的制作方法

本发明涉及空调系统技术领域，特指一种制冷除湿空调系统。

背景技术：

随着我国经济的发展，人们对生活水平的要求也越来越高，夏季对制冷空调的使用愈加普遍，同时，在我国的南方地区对于空气除湿也有很强的需求，传统的压缩式制冷空调，使用压缩机对制冷剂进行升温，会耗费大量的能量。同时常见的空调系统采用冷凝除湿方式对空气进行除湿操作，要求冷媒温度低于空气的露点温度，会耗费大量的低温冷源。

吸收式制冷系统的应用日益广泛，采用吸收制冷系统可以有效利用低温热源，例如太阳能集热器的使用，同时，由于无需使用压缩机，系统的噪声小，结构简单。近年来，随着对选择性透过膜的不断研究，基于选择性透过膜式吸收器技术得到较快的发展，膜式吸收器能在常压下高效运行，应用于除湿装置中，具有除湿效率高、气体不夹杂液滴、设备简单体积小、不造成多余能源耗用等优点。将吸收式制冷系统与膜式除湿系统进行有效耦合，充分利用可再生能源进行驱动是当前研究的一个热点。

目前，对吸收式制冷系统及空气除湿系统的耦合已有了一定研究。申请号为200810236454.3的发明专利“一种基于膜蒸馏技术的温湿度独立控制空调系统”，提出了用膜蒸馏设备中代替传统的再生器，有效降低了操作温度，在常压下实现了吸收剂的再生操作。但该发明中，采用喷淋法对空气进行除湿，会产生气液夹带的问题。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种制冷除湿空调系统，将太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统进行有效的耦合，太阳能吸收式制冷系统对空气进行降温操作，膜式除湿系统对空气进行除湿操作，利用太阳能集热器对稀溶液进行加热再生，同时，将太阳能吸收式制冷系统的吸收剂解析过程和膜式除湿系统的除湿液再生过程进行集中处理，使用膜蒸馏设备进行再生操作。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种制冷除湿空调系统，包括太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统，所述太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统耦合设置，太阳能吸收式制冷系统包括吸收剂循环系统与制冷剂循环系统，吸收剂循环系统由吸收器、吸收剂换热器、稀溶液储罐、换热器、膜蒸馏设备、浓溶液储罐对应连接组成;制冷剂循环系统由蒸发器、制冷剂换热器、膜蒸馏设备、冷凝器对应连接组成;所述膜式除湿系统由浓溶液储罐、膜除湿器与吸收器对应连接组成，换热器对应连接有太阳能集热器。

进一步而言，所述吸收器通过吸收剂溶液泵连接于吸收剂换热器的冷侧进口，吸收剂换热器的冷侧出口连接于稀溶液储罐，稀溶液储罐通过稀溶液泵连接于换热器，换热器连接于膜蒸馏设备的吸收剂进口，膜蒸馏设备吸收剂出口连接于吸收剂换热器的热侧进口，吸收剂换热器的热侧出口连接于浓溶液储罐，浓溶液储罐通过吸收剂流量阀连接于吸收器。

进一步而言，所述蒸发器通过制冷剂泵连接于制冷剂换热器的冷侧进口，制冷剂换热器的冷侧出口连接于膜蒸馏设备的制冷剂进口，膜蒸馏设备的制冷剂出口连接于冷凝器，冷凝器连接于制冷剂换热器的热侧进口，制冷剂换热器的热侧出口通过节流阀连接于蒸发器。

进一步而言，所述浓溶液储罐通过除湿剂泵与除湿剂流量阀连接于膜除湿器的除湿液通道进口，膜除湿器的除湿液通道出口连接于吸收器。

进一步而言，所述膜除湿器的空气通道一端设有空气出风口，膜除湿器的空气通道另一端通过蒸发器连接有风机。

进一步而言，所述膜除湿器为溶液流到带冷却管的内冷型膜接触器，膜除湿器的膜设置为平行板式膜设置。

进一步而言，所述吸收剂换热器的热侧进口管道、稀溶液储罐的管道与膜蒸馏设备的吸收剂出口管道之间通过三通阀对应连接。

进一步而言，所述太阳能集热器安装于墙体外侧，吸收剂循环系统、制冷剂循环系统与膜式除湿系统安装于墙体内部。

进一步而言，所述空气出风口设于墙体内侧。

本发明有益效果：

1.本发明将太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统进行有效的耦合，太阳能吸收式制冷系统对空气进行降温操作，膜式除湿系统对空气进行除湿操作，利用太阳能集热器对稀溶液进行加热再生，有效节约了能源，清洁且环保，同时，将太阳能吸收式制冷系统的吸收剂解析过程和膜式除湿系统的除湿液再生过程进行集中处理，使用膜蒸馏设备进行再生操作，有效简化了系统的结构;

2.本发明的膜式除湿系统采用膜除湿器，有效避免了空气除湿过程的气液夹带问题;

3.本发明将太阳能集热器安装于墙体外侧，用于吸收太阳能，将吸收剂循环系统、制冷剂循环系统与膜式除湿系统安装于墙体内部，有效节约了室内空间，在墙体内侧只设置有空气出风口，美观大方。

附图说明

图1是本发明空调系统结构示意图;

图2是本发明在墙体内的布置示意图。

1.吸收器;2.吸收剂溶液泵;3.吸收剂换热器;4.稀溶液储罐;5.稀溶液泵;6.换热器;7.太阳能集热器;8.膜蒸馏设备;9.冷凝器;10.制冷剂换热器;11.节流阀;12.风机;13.蒸发器;14.制冷剂泵;15.膜除湿器;16.除湿剂流量阀;17.除湿剂泵;18.浓溶液储罐;19.吸收剂流量阀;20.三通阀;21.空气出风口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1和图2所示，本发明所述一种制冷除湿空调系统，包括太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统，太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统耦合设置，太阳能吸收式制冷系统包括吸收剂循环系统与制冷剂循环系统;吸收剂循环系统由吸收器1、吸收剂换热器3、稀溶液储罐4、换热器6、膜蒸馏设备8、浓溶液储罐18对应连接组成;制冷剂循环系统由蒸发器13、制冷剂换热器10、膜蒸馏设备8、冷凝器9对应连接组成;膜式除湿系统由浓溶液储罐18、膜除湿器15与吸收器1对应连接组成;换热器6对应连接有太阳能集热器7。

太阳能吸收式制冷系统的工作原理：

吸收式制冷循环包含两个工质的循环：一个是吸收剂的循环，另一个是制冷剂的循环，高浓度的吸收剂具有强烈的吸收制冷剂气体的能力，使得制冷剂液体能够在低温低压蒸发制冷，将制冷剂由低温低压区搬运到较高压力温度区，同时，因吸收制冷剂而变稀的吸收剂溶液被外部热源加热，析出水蒸气，重新变为高浓度的吸收剂，流回吸收器1中;由吸收剂析出的水蒸气经过冷凝器9后变为低温高压水，之后经由节流阀11的节流作用，变为低温低压水汽混合物，流入蒸发器13中，空气经由蒸发器13后温度降低。

膜式除湿系统的工作原理：

膜除湿器15具有除湿液流道与空气流道，低温高浓度的除湿液与空气同时流过膜除湿器15，低温高浓度的除湿液，其表面的水蒸气分压较低，而待除湿的空气，其水蒸汽分压较高，在两侧水蒸气分压差的推动下，空气中的水蒸气转移到除湿液中，达到对空气进行除湿的目的，吸收了水蒸气的除湿液浓度降低，吸湿能力下降，将稀除湿液转移到吸收器1中，参与到吸收剂循环，重新变为浓的除湿液。

本发明将太阳能吸收式制冷系统与膜式除湿系统进行有效的耦合，太阳能吸收式制冷系统对空气进行降温操作，膜式除湿系统对空气进行除湿操作，利用太阳能集热器7对稀溶液进行加热再生，有效节约了能源，清洁且环保，同时，将太阳能吸收式制冷系统的吸收剂解析过程和膜式除湿系统的除湿液再生过程进行集中处理，使用膜蒸馏设备进行再生操作，有效简化了系统的结构;本发明所述的膜式除湿系统采用膜除湿器，有效避免了空气除湿过程的气液夹带问题。

更具体而言，所述吸收器1通过吸收剂溶液泵2连接于吸收剂换热器3的冷侧进口，吸收剂换热器3的冷侧出口连接于稀溶液储罐4，稀溶液储罐4通过稀溶液泵5连接于换热器6，换热器6连接于膜蒸馏设备8的吸收剂进口，膜蒸馏设备8吸收剂出口连接于吸收剂换热器3的热侧进口，吸收剂换热器3的热侧出口连接于浓溶液储罐18，浓溶液储罐18通过吸收剂流量阀19连接于吸收器1。采用这样的结构设置，其工作原理：吸收剂换热器3冷侧口通过吸收剂溶液泵2从吸收器1内吸收浓溶液进行吸收制冷，同时因吸收剂制冷而变稀的吸收剂溶液进入稀溶液储罐4，换热器6通过稀溶液泵5从稀溶液储罐4内吸收溶液，通过太阳能进行外部热源加热，加热后的溶液经过膜蒸馏设备8进行膜蒸馏，重新析出水蒸气，最后再进入吸收剂换热器3的热侧口重新变为高浓度的吸收剂，通过浓溶液储罐18进行存储，就这样，循环作用下，有效实现了吸收剂吸收及再生的效果。

更具体而言，所述蒸发器13通过制冷剂泵14连接于制冷剂换热器10的冷侧进口，制冷剂换热器10的冷侧出口连接于膜蒸馏设备8的制冷剂进口，膜蒸馏设备8的制冷剂出口连接于冷凝器9，冷凝器9连接于制冷剂换热器10的热侧进口，制冷剂换热器10的热侧出口通过节流阀11连接于蒸发器13。采用这样的结构设置，其工作原理：蒸发器13内的空气通过制冷剂泵14抽至制冷剂换热器10进行蒸发制冷，再通过膜蒸馏设备8进行膜蒸馏，再通过冷凝器9后变为低温高压水，之后经由制冷剂换热器10和节流阀11的节流作用，变为低温低压水汽混合物，重新流入蒸发器13中，空气经由蒸发器13后温度降低，循环作用下，实现了制冷剂制冷及再生的效果。

更具体而言，所述浓溶液储罐18通过除湿剂泵17与除湿剂流量阀16连接于膜除湿器15的除湿液通道进口，膜除湿器15的除湿液通道出口连接于吸收器1。采用这样的结构设置，其工作原理：浓溶液储罐18内的溶液通过除湿剂泵17吸入至膜除湿器15内进行除湿，除湿后的除湿液由吸收器1进行吸收，实现对空气除湿的作用，采用膜除湿器15进行除湿，有效避免了空气除湿过程的气液夹带问题。除湿剂流量阀16的作用在于控制浓溶液储罐18到膜除湿器15的流量。

更具体而言，所述膜除湿器15的空气通道一端设有空气出风口21，膜除湿器15的空气通道另一端通过蒸发器13连接有风机12。采用这样的结构设置，风机12将空气吹入至蒸发器13内进行蒸发，再通过膜除湿器15进行除湿效果，然后通过空气出风口21吹入室内。

更具体而言，所述膜除湿器15的膜设置为平行板式膜设置。采用这样的结构设置，可对空气进行非接触式除湿，膜设置中的膜具有选择透过性，只允许水蒸气通过，膜设置为平行板式膜设置时，除湿液和空气的流动方式采用顺流或逆流。

更具体而言，所述吸收剂换热器3的热侧进口管道、稀溶液储罐4的管道与膜蒸馏设备8的吸收剂出口管道之间通过三通阀20对应连接。

更具体而言，所述太阳能集热器7安装于墙体外部，吸收剂循环系统、制冷剂循环系统与膜式除湿系统安装于墙体内部;所述空气出风口21设于墙体内侧。采用这样的结构设置，有效节约了室内空间，在墙体内侧只设置有空气出风口21，美观大方。

本实施例空调系统的工作过程如下：

以溴化锂溶液作为本实施例浓溶液储罐18内的浓溶液，溴化锂浓溶液经过吸收剂流量阀19进入吸收器1，在吸收器1中吸收蒸发器13的水蒸气，转变为溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液与来自膜蒸馏设备8的溴化锂浓溶液进行换热操作，温度得到提升，在稀溶液储罐4中进行集中储存，溴化锂稀溶液在换热器6中被加热，加热所需的热量由太阳能集热器7提供，高温的溴化锂溶液在膜蒸馏设备8中析出其含有的水蒸气，同时来自蒸发器13的冷水对溴化锂溶液进行降温操作，最终转化为低温溴化锂浓溶液，低温溴化锂浓溶液一部分回流至稀溶液储罐4进行重复再生过程，以达到需求的浓度，另一部分与来自吸收器1的溴化锂稀溶液进行换热，温度进一步降低，最后，溴化锂浓溶液进入浓溶液储罐18进行集中储存，作为吸收式制冷的吸收剂和膜式除湿系统的除湿剂使用，同时，膜蒸馏设备8中产生的高温高压水蒸气在冷凝器9中被冷凝为低温高压水，接着与来自蒸发器13的低温水在换热器10中进行换热，温度进一步降低，高压水经过节流阀11的节流作用，转变为低温的水和水蒸气混合物，进入蒸发器13进行吸热操作，低温水蒸气对空气进行降温操作后变为低温水，经制冷剂泵14被送入膜蒸馏8中完成循环。此外，浓溶液储罐中的溴化锂浓溶液一部分进入了吸收器1，另一部分经除湿液泵17及除湿液流量阀16进入膜除湿器15，低温溴化锂浓溶液吸收空气中的水蒸气，对空气起到除湿作用，经处理后的空气通过空气出风口21进入室内，吸湿后的溴化锂溶液仍然具有一定的吸湿能力，可以作为吸收剂进入蒸发器1中。

本系统的换热器6使用板式换热器，这种换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点，特别是由于其拥有扁平的外形，因此十分适合安装在墙体中，本系统的膜除湿器15可以做成扁平的形式，有利于在墙体内部安装。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。