一种温湿度独立控制空调系统的制作方法

本发明涉及一种空调系统，特别是关于一种基于溶液除湿的温湿度独立控制空调系统。

背景技术：

室内温度、湿度调控是建筑室内热湿环境营造过程的重要任务，常规空调系统通常利用单一冷源来同时实现对温度、湿度的调控，这会导致能量利用品位的浪费，并会因无法适应室内显热负荷、湿负荷的变化而影响热湿环境调控效果。温湿度独立控制空调系统则可以利用不同的手段分别调节室内温度、湿度：利用干燥空气来承担室内湿负荷、调节湿度，利用单独的显热末端装置和高温冷媒等来调节室内温度。这种新型空调系统可以更好地满足室内温度、湿度调节需求，并能实现很好的节能效果。

在现有的温湿度独立控制空调系统中，通常利用16～18℃的高温冷水或冷媒来承担温度控制任务，相应的冷水机组或制冷机组的蒸发温度显著高于常规冷凝除湿方式对应的蒸发温度，有助于大幅改善冷水机组能效。目前已有多种形式的高温冷水机组，可满足不同规模建筑的冷源设备需求。与此同时，如何充分发挥高温冷源能效水平高的优势，利用高温冷水等尽可能多地满足空调系统各环节处理需求，是进一步提升温湿度独立控制空调系统能效、促进其推广应用的重要任务。因此，亟需构建新的高效温湿度独立控制空调系统形式，提出新的系统架构。

另一方面，空气湿度处理过程是空调系统的重要组成环节，实现高效的空气湿度处理过程对提升整个空调系统的能效具有重要意义。与冷凝除湿方法相比，溶液除湿方式采用具有吸湿性质的盐溶液作为介质，通过溶液与新风进行传热传质来实现对新风的除湿处理过程。溶液除湿方式能够高效地满足空气湿度处理需求，并具有不需要再热等优势，已经越来越受到科研和工程领域的关注。近年来，利用溶液除湿方式对空气进行湿度处理的方法也得到了较快发展，相关处理设备已得到了研发和应用。例如采用余热驱动、热泵驱动的溶液除湿新风机组等设备相继得到了开发应用。但现有溶液除湿空气处理机组多采用热法再生，利用冷凝热、热水等作为额外热源加热稀溶液，并利用再生空气与吸湿溶液的热质交换过程来将稀溶液中的水分带走，实现溶液的浓缩再生。这种热法再生方式需要相应热源辅助，不利于简化装置结构；同时溶液中的水分最终变为水蒸气排出，不利于整个处理装置能效的提升。因此，寻求新的溶液再生方法，对进一步提升溶液除湿空气处理装置的性能具有重要意义。

由此可见，目前尚未有将高温冷水机组与压缩再生的溶液除湿方法有效结合的温湿度独立控制空调系统。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种将高温冷水机组与压缩再生的溶液除湿方法有效结合的温湿度独立控制空调系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种温湿度独立控制空调系统，其特征在于，该系统包括高温冷水机组、冷冻水泵、室内显热末端装置、空气预冷模块、溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元；其中，所述高温冷水机组的出口经所述冷冻水泵分别连接所述室内显热末端装置、空气预冷模块和溶液除湿处理单元的进口，所述室内显热末端装置、空气预冷模块和溶液除湿处理单元的出口再接回所述高温冷水机组形成回路，所述溶液除湿处理单元和溶液再生处理单元首尾相连形成回路；利用所述高温冷水机组产生的部分高温冷水通入所述室内显热末端装置来承担室内温度调节任务，利用所述高温冷水机组产生的部分高温冷水通入所述空气预冷模块来对新风进行预冷处理，利用所述高温冷水机组产生的部分高温冷水通入所述溶液除湿处理单元来对循环喷淋溶液进行冷却。

在一个优选的实施例中，所述溶液除湿处理单元包括溶液除湿器、第一溶液泵和溶液-冷水换热器；所述空气预冷模块与所述溶液除湿器并排设置形成新风冷却除湿通道；所述溶液-冷水换热器的溶液出口经所述第一溶液泵连接所述溶液除湿器的喷淋进口，所述溶液除湿器的底部溶液出口连接所述溶液-冷水换热器的溶液进口；所述溶液-冷水换热器的冷水进口和冷水出口分别连接所述高温冷水机组的出口和进口。

在一个优选的实施例中，所述溶液再生处理单元包括第二溶液泵、溶液再生器和溶液-溶液热回收器；所述溶液再生器的底部溶液出口经所述溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液进口；所述溶液再生器的喷淋进口依次经所述第二溶液泵和溶液-溶液热回收器连接所述溶液除湿器的底部溶液出口。

在一个优选的实施例中，所述溶液再生处理单元还包括压缩机和凝水槽，所述压缩机的进口连接所述溶液再生器的顶部蒸汽出口，所述压缩机的出口连接所述溶液再生器中的冷凝盘管；所述凝水槽与所述溶液再生器中的冷凝盘管相连通。

在一个优选的实施例中，所述溶液除湿器、溶液泵和溶液-冷水换热器为分级设置的多个，多级所述溶液除湿器底部通过管线串联连通，首级所述溶液除湿器的底部溶液出口与所述溶液再生器的喷淋进口连接，末级所述溶液除湿器的底部溶液进口与所述溶液再生器的底部溶液出口连接。

在一个优选的实施例中，所述室内显热末端装置为安装在不同房间内的多个，所述室内显热末端装置为风机盘管或辐射板。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明利用高温冷水预冷新风和溶液除湿处理单元共同实现对新风的湿度处理过程，满足排除室内湿负荷的需求，负责调节室内湿度；利用高温冷水通入室内显热末端装置来主要承担室内显热负荷，调节室内温度。这样，高温冷水机组与溶液除湿空气处理装置可以实现有效结合，分别调节室内温湿度，共同构成温湿度独立控制空调系统。2、本发明将高温冷水机组产生的部分高温冷水用于对需要进行湿度处理的新风预冷，由于对空气除湿是比降温更难的任务，利用高温冷水对空气进行预冷，可有效分担新风湿度处理过程的负荷，减少除湿过程的不匹配损失。3、本发明利用部分高温冷水对溶液除湿处理单元的循环喷淋溶液进行冷却，可利用吸湿溶液来实现更匹配的热湿处理过程。4、本发明利用压缩再生方法满足稀溶液的再生处理需求，基于低压下溶液沸点降低的原理设置溶液再生单元，利用稀溶液在低压下的喷淋过程使得其中的水分变为水蒸气，再利用压缩机将排出的水蒸气加压送入冷凝盘管，在冷凝盘管内水蒸气与盘管外的稀溶液换热冷凝，可有效将稀溶液中的水分凝结、实现溶液的浓缩再生，大幅减小再生装置的体积，提高再生过程能效。5、本发明的高温冷水机组的蒸发温度可从常规机组的5℃左右提高到16℃左右，可以最大限度地利用高温冷水来提供冷量，系统冷量全部由高温冷水机组供给，有助于提高整个空调系统的能效水平。本系统可独立调节室内温度、湿度，最大限度发挥高温冷源的能效优势，可更好地满足室内温度、湿度调节需求，实现空调系统的高效运行。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明空气预冷模块与溶液除湿处理单元的结构示意图。

图中附图标记：

1为高温冷水机组；2为冷冻水泵；3为室内显热末端装置；4为空气预冷模块；5为溶液除湿处理单元；6为溶液泵；7为溶液-冷水换热器；8为压缩机；9为溶液再生器；10为凝水槽；11为溶液-溶液热回收器；d为溶液除湿器；r为溶液再生处理单元。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明提供的温湿度独立控制空调系统包括高温冷水机组1、冷冻水泵2、室内显热末端装置3、空气预冷模块4、溶液除湿处理单元5和溶液再生处理单元r。其中，高温冷水机组1的出口经冷冻水泵2分别连接室内显热末端装置3、空气预冷模块4和溶液除湿处理单元5的进口，室内显热末端装置3、空气预冷模块4和溶液除湿处理单元5的出口再接回高温冷水机组1形成回路。从高温冷水机组1流出的高温冷水(16～18℃)经由冷冻水泵2分别送入室内显热末端装置3、空气预冷模块4和溶液除湿处理单元5中。从室内显热末端装置3、空气预冷模块4和溶液除湿处理单元5中流出的高温冷水再汇合流回高温冷水机组1。与常规冷水机组相比，本发明中的高温冷水机组1工作在较高蒸发温度下，系统全部冷量均由高温冷水机组1提供，可实现更优的处理能效。待除湿的空气首先经过空气预冷模块4被预冷，经过溶液除湿处理单元5进一步处理后，空气被处理到可以排除室内湿负荷的状态，之后空气被送入各个房间承担调节室内湿度的任务。在本实施例中，多个室内显热末端装置3安装在不同的房间内，可为风机盘管或辐射板等形式，满足室内温度调节需求。这样，空气预冷模块4和溶液除湿处理单元5共同对空气进行湿度处理、满足室内湿度调节需求；室内显热末端装置3则用来满足室内温度调节需求，高温冷水机组与压缩再生的溶液除湿方法得到了有效结合，共同构成了温湿度独立控制空调系统。

如图2所示，溶液除湿处理单元5包括溶液除湿器d、溶液泵6和溶液-冷水换热器7。在本实施例中，溶液除湿器d、溶液泵6和溶液-冷水换热器7为分级设置的两个(仅依次为例，并不限于此)，空气预冷模块4与两级溶液除湿器d并排间隔设置形成空气冷却除湿通道。溶液-冷水换热器7的溶液出口经溶液泵6连接溶液除湿器d的喷淋进口，溶液除湿器d的底部溶液出口连接溶液-冷水换热器7的溶液进口。溶液-冷水换热器7的冷水进口和冷水出口分别连接高温冷水机组1的出口和进口。第一级溶液除湿器d和第二级溶液除湿器d底部通过管线串联连通，第一级溶液除湿器d的底部溶液出口与溶液再生处理单元r的进口连接，第二级溶液除湿器d的底部溶液进口与溶液再生处理单元r的出口连接。待除湿的空气先被空气预冷模块4预冷，空气依次流经两级溶液除湿器d被除湿。对于从两级溶液除湿器d底部流出的溶液，大部分被送至相应的溶液-冷水换热器7中，利用高温冷水等对溶液进行降温，以便带走溶液与空气热质交换过程中的热量，增强溶液的除湿能力，之后溶液再被溶液泵6送至溶液除湿器d顶部喷淋，与空气进行热质交换。小部分从第二级溶液除湿器d底部流出的溶液流至第一级溶液除湿器d，并与从第一级溶液除湿器d流出的部分溶液混合后一起被送至溶液再生处理单元r实现溶液的浓缩再生。

溶液再生处理单元r包括溶液泵6、压缩机8、溶液再生器9、凝水槽10和溶液-溶液热回收器11。压缩机8的进口连接溶液再生器9的顶部蒸汽出口，压缩机8的出口连接溶液再生器9中的冷凝盘管。溶液再生器9的底部溶液出口经溶液-溶液热回收器11连接第二级溶液除湿器d的底部溶液进口。溶液再生器9的喷淋进口依次经溶液泵6和溶液-溶液热回收器11连接第一级溶液除湿器d的底部溶液出口。凝水槽10与溶液再生器9中的冷凝盘管相连通。在溶液再生处理单元r中，由溶液泵6将稀溶液送至溶液再生器9的顶部喷淋而下，稀溶液喷淋过程中与冷凝盘管换热，溶液升温。基于低压下溶液沸点降低的原理，稀溶液达到沸点，稀溶液中的水分变为水蒸气，由溶液再生器9的顶部蒸汽出口流出后进入压缩机8，被压缩后水蒸气的压力、温度均显著升高，之后进一步流入冷凝盘管内，与管外喷淋而下的稀溶液进行换热，管内水蒸气降温凝结，变为液态水，汇入凝水槽10中，实现对稀溶液中水分的凝结收集处理。喷淋而下的稀溶液在沸腾后，溶液中的水分变为水蒸气流出，实现了溶液的浓缩再生，浓溶液汇集在溶液再生器9底部后，流出溶液再生器9。对于在溶液除湿器d和溶液再生器9之间循环的溶液，利用溶液-溶液换热器11来进行热回收，降低该再生处理过程的冷热量抵消，提高处理能效。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。