一种两级溶液除湿混合冷热源利用复合型空调系统的制作方法

本发明涉及一种两级溶液除湿再生空调系统，属于制冷空调系统设计与制造技术领域。

背景技术：

在各类建筑中，用于满足室内热舒适环境的空调系统的能耗约占到建筑总能耗50％左右，空调系统的能耗水平是衡量某建筑是否达到节能标准的重要指标。然而当前普遍使用的空调系统由于其自身结构和在空气处理方式上的缺陷，消耗了大量的电能并造成了较严重的环境污染问题，因而开发节能环保的空调系统显得越发急迫和具有实际意义。

现有的大多数空调系统在处理夏季空调房间的显热与潜热负荷或新风时，都是采用的温湿度耦合控制的方法：利用机械制冷机组所输送到表冷器中的低温冷冻水对空气进行冷却和除湿。对于这种传统的空气处理方式，为了同时实现温、湿度的控制，表冷器中冷源的温度也必须能够同时满足显热、潜热负荷处理的要求。但是满足显热负荷处理要求的冷源温度要远远高于满足潜热负荷处理要求的温度。在一般的空调房间中，显热负荷约占60％～80％，占总负荷一半以上的显热负荷本可以利用高温冷源进行处理，而在现有空气处理方式下，却被迫与潜热负荷的处理共用低温冷源，这就造成了能源利用品位上的极大浪费。

因此，寻找既节能又能满足室内复杂的热湿比变化，灵活掌控送风温湿度的空气调节方式成为相关领域的研究者们关注的重点。其中温湿度独立处理空调系统被认为是目前降低建筑空调能耗的一个有效方案。在该类系统中，溶液除湿空调技术发挥着重要的作用，并以其在空气湿负荷处理上的优势，对可再生能源的可利用性，以及在节能环保上所具有的突出价值，正逐渐得到推广与应用。而目前大多数在实际工程中得到应用的溶液除湿空调系统均采用的是热泵驱动的模式，进一步优化热泵驱动的溶液除湿空调系统的流程和结构对于降低空调系统的能耗意义重大。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提供一种新型的两级溶液除湿混合冷热源利用复合型空调系统，利用使用不同循环工质的两级除湿再生循环对新风的热湿负荷进行处理，使用常规冷、热源和热泵系统为除湿再生循环提供冷热量，以实现空气处理流程的优化和空调系统能耗的降低。

技术方案：为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种两级溶液除湿混合冷热源利用复合空调系统，其特征在于：包括溶液除湿再生循环系统、一个热泵系统、一个溶液冷却器(3)以及一个溶液加热器(16)；

所述溶液除湿再生循环系统为两级，其中第一级溶液除湿再生循环包括第一除湿器(1)、溶液冷却器(3)、第一溶液泵(4)、第一溶液热交换器(5)和第一再生器(6)；所述第一除湿器(1)的顶部溶液喷淋入口与所述溶液冷却器(3)的溶液端出口相连，所述第一除湿器(1)的底部溶液出口连接至所述第一溶液热交换器(5)的稀溶液进口；所述第一再生器(6)的顶部溶液喷淋进口连接至热泵系统的溶液冷凝器(8)，所述第一再生器(6)的底部溶液出口连接所述第一溶液热交换器(5)的浓溶液进口；所述第一溶液热交换器(5)的稀溶液出口连接到所述溶液冷凝器(8)的溶液进口，所述第一溶液热交换器(5)的浓溶液出口连接至所述溶液冷却器(3)的溶液端进口，所述第一溶液热交换器(5)的浓溶液出口端和所述溶液冷却器(3)的溶液端进口之间设有第一溶液泵(4)

所述热泵系统由制冷剂管路顺序连接的压缩机(7)、溶液冷凝器(8)、空气冷凝器(9)、节流装置(10)和蒸发器(11)组成；其中，所述溶液冷凝器(8)和所述空气冷凝器(9)串联连接，所述空气冷凝器(9)的空气进口处还设有第二风机(12)，空气冷凝器(9)的空气出口与所述第一再生器(6)的空气进口相通；

所述溶液除湿再生循环系统中第二级溶液除湿再生循环包括第二除湿器(13)、第二溶液泵(14)、第二溶液热交换器(15)、溶液加热器(16)和第二再生器(17)；

其中，所述第二除湿器(13)的顶部溶液喷淋入口与所述蒸发器(11)的溶液端出口相连，所述第二除湿器(13)的底部溶液出口连接至所述第二溶液热交换器(15)的稀溶液进口；所述第二再生器(17)的顶部溶液喷淋进口连接至所述溶液加热器(16)的溶液端出口，所述第二再生器(17)的底部溶液出口连接所述第二溶液热交换器(15)的浓溶液进口；所述第二溶液热交换器(15)的稀溶液出口连接到所述溶液加热器(16)的溶液端进口，所述第二溶液热交换器(15)的浓溶液出口连接至所述蒸发器(11)的溶液端进口，所述第二溶液热交换器(15)的浓溶液出口端和所述蒸发器(11)的溶液端进口之间设有所述第二溶液泵(14)；所述第二再生器(17)的空气进口设有第三风机(18)；

新风依次经过第一除湿器(1)和第二除湿器(13)处理，第一除湿器(1)的空气进口端设有第一风机(2)，而第一除湿器(1)的空气出口与第二除湿器(13)的空气进口相通。

进一步的，所述第一级溶液除湿再生循环的溶液冷却器(3)中冷却水端使用的是30℃左右的常规冷却水，所述第一再生器(6)的再生热源为溶液冷凝器(8)和空气冷凝器(9)提供的冷凝热；所述第二级溶液除湿再生循环中，所述第二除湿器(13)除湿溶液进口端的溶液依靠所述蒸发器(11)进行冷却，所述第二再生器(17)的再生热源为溶液加热器(16)的水端所使用的50℃以下的热水提供。

进一步的，所述第一除湿器(1)和第一再生器(6)所在的第一级溶液除湿再生循环使用氯化钙溶液作为循环工质；所述第二除湿器(13)和第二再生器(17)所在的第二级溶液除湿再生循环使用氯化锂或者溴化锂溶液作为循环工质。

本发明中两级溶液除湿混合冷热源利用复合型空调系统主要包括第一级溶液除湿再生循环、第二级溶液除湿再生循环以及一个热泵循环。其中，第一级除湿器中使用常温氯化钙溶液对新风进行预除湿，利用30℃左右的常温冷却水对除湿循环溶液进行降温，该级除湿再生循环的再生热源采用热泵提供的冷凝热，冷凝热由循环溶液和再生空气同时带入第一再生器中；第二级除湿器中使用低温氯化锂或溴化锂溶液对新风进行进一步的除湿降温，该级溶液循环中溶液的降温由蒸发器承担，而溶液再生的热量由50℃以下的热水提供。

本发明技术方案中，新风的处理分为高温高湿和高温低湿两个区间，高温高湿的新风由常温氯化钙溶液处理，高温低湿的新风由低温氯化锂溶液或溴化锂溶液处理。这是因为高温高湿空气的水蒸气分压力很高，常温的氯化钙溶液的水蒸气分压力就已经低于高温高湿空气的数值，所以没有必要采用除湿能力更强的低温溶液，并且氯化钙溶液的价格远低于氯化锂和溴化锂溶液，所以对高温高湿空气的初步除湿采用氯化钙溶液更经济合理，而此时使用的是冷却塔提供的30℃的免费冷却水，进一步节约了能源；高温高湿的空气被初步处理后，含湿量大幅降低，要进一步对空气进行除湿常温的氯化钙溶液已经不能满足要求，必须使用除湿能力更强的氯化锂或溴化锂溶液，而且必须使用低温溶液来对空气进行降温，此时第二级除湿循环的溶液冷却不能使用常规冷源，而需冷却温度更低的蒸发器提供，但是第二除湿循环的除湿量实际上是小于第一级除湿循环的，所以该级溶液的再生热量需求也较小，因此可以采用50℃以下的建筑内余热资源即可。

有益效果：

1、本发明的新风温湿度处理过程采用分温湿度区的两级处理模式，不同空气温湿度区使用对应参数的不同除湿溶液进行处理，实现了新风处理过程的热力学优化的同时合理的使用了冷热源，提升了整个空调系统的经济性和能效特性。

2、本发明能够实现热泵冷凝热和建筑内余热资源的有效利用，热泵冷凝热由串联的溶液冷凝器和空气冷凝器同时处理，冷凝热的处理效果得到增强的同时冷凝温度也有所降低，能够降低热泵电能消耗；建筑内余热资源可以供给第二除湿再生循环用于溶液再生，合理利用了空调系统资源。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图1中有：第一除湿器1，第一风机2，溶液冷却器3，第一溶液泵4，第一溶液热交换器5，第一再生器6，压缩机7，溶液冷凝器8，空气冷凝器9，节流装置10，蒸发器11，第二风机12，第二除湿器13，第二溶液泵14，第二热交换器15，溶液加热器16，第二再生器17，第三风机18。

具体实施方式

结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明的一种两级溶液除湿混合冷热源利用复合空调系统，主要由两级溶液除湿再生循环系统和一个热泵系统组成，同时包括提供额外冷热源的一个溶液冷却器3和一个溶液加热器16。

所述系统的新风处理过程采用两级分温湿度区的模式。新风依次经过第一除湿器1和第二除湿器13处理，第一除湿器1的空气进口端设有第一风机2，而第一除湿器1的空气出口与第二除湿器13的空气进口相通。

系统中，第一级溶液除湿再生循环包括第一除湿器1、溶液冷却器3、第一溶液泵4、第一溶液热交换器5和第一再生器6。具体构建方式为：第一除湿器1的顶部溶液喷淋入口与溶液冷却器3的溶液端出口相连，第一除湿器1的底部溶液出口连接至第一溶液热交换器5的稀溶液进口；第一再生器6的顶部溶液喷淋进口连接至热泵系统的溶液冷凝器8，第一再生器6的底部溶液出口连接第一溶液热交换器5的浓溶液进口；第一溶液热交换器5的稀溶液出口连接到溶液冷凝器8的溶液进口，第一溶液热交换器5的浓溶液出口连接至溶液冷却器3的溶液端进口，第一溶液热交换器5的浓溶液出口端和溶液冷却器3的溶液端进口之间设有第一溶液泵4。溶液冷却3中使用的冷源是30℃左右的常规冷却水。第一级溶液除湿再生循环中使用的工质为氯化钙溶液。

所述的热泵系统中，制冷剂管路顺序连接压缩机7、溶液冷凝器8、空气冷凝器9、节流装置10和蒸发器11。其中，溶液冷凝器8和空气冷凝器9串联连接，空气冷凝器9的空气进口处设有第二风机12，空气冷凝器(9)的空气出口与第一再生器(6)的空气进口相通。

所述系统中第二级溶液除湿再生循环包括第二除湿器13、第二溶液泵14、第二溶液热交换器15、溶液加热器16和第二再生器17。具有的构建方式为：第二除湿器13的顶部溶液喷淋入口与热泵的蒸发器11的溶液端出口相连，第二除湿器13的底部溶液出口连接至第二溶液热交换器15的稀溶液进口；第二再生器17的顶部溶液喷淋进口连接至溶液加热器16的溶液端出口，第二再生器17的底部溶液出口连接第二溶液热交换器15的浓溶液进口；第二溶液热交换器15的稀溶液出口连接到溶液加热器16的溶液端进口，第二溶液热交换器15的浓溶液出口连接至蒸发器11的溶液端进口，第二溶液热交换器15的浓溶液出口端和蒸发器11的溶液端进口之间设有第二溶液泵14；第二再生器17的空气进口设有第三风机18。其中，溶液加热器(16)中使用的热源是50℃左右的建筑余热水，第二除湿再生循环中使用的工质为除湿能力较强的氯化锂或者溴化锂溶液。

本发明至少具有如下优点：

1、本发明的新风温湿度处理过程采用分温湿度区的两级处理模式，不同空气温湿度区使用对应参数的不同除湿溶液进行处理，实现了新风处理过程的热力学优化的同时合理的使用了冷热源，提升了整个空调系统的经济性和能效特性。

2、本发明能够实现热泵冷凝热和建筑内余热资源的有效利用，热泵冷凝热由串联的溶液冷凝器和空气冷凝器同时处理，冷凝热的处理效果得到增强的同时冷凝温度也有所降低，能够降低热泵电能消耗；建筑内余热资源可以供给第二除湿再生循环用于溶液再生，合理利用了空调系统资源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。