一种串级复合型深度除湿空气处理系统

1.本发明涉及能源领域，尤其涉及一种串级复合型深度除湿空气处理系统。


背景技术：

2.建筑室内热湿环境的调控过程包含对室内温度、湿度的调控两个方面，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，会带来能量利用品位损失，并且会因无法适应室内显热负荷、湿负荷的逐时变化而无法实现建筑热湿环境的有效调控。作为一种新型空调系统形式，温湿度独立控制空调系统利用不同的手段分别调节室内温度、湿度：通过送入干燥的空气来承担室内湿负荷、调节湿度，通过高温冷水或冷媒等来调节室内温度。这种空调方式可以更好地完成对室内温度、湿度的调节任务，在有效实现建筑热湿环境调控的同时还能实现很好的节能效果。在温湿度独立控制空调系统中，承担温度控制任务所需的高温冷水温度或冷媒温度一般在16～18℃左右，这时所需压缩制冷方式的冷源蒸发温度就可以远高于常规冷凝除湿方式对应的蒸发温度，制冷系统能效可以获得很大提高。目前已有多种形式的高温冷水机组，这也使得温湿度独立控制空调系统在各类建筑中得到了较好推广和应用。与此同时，针对仓储空调、食品工业、电子工业等除湿量大、要求送风湿度低的工业建筑，目前仍缺乏适宜的温湿度独立控制空调系统形式，限制了这种新型空调系统方式的进一步推广应用。
3.另一方面，与常规公共建筑相比，仓储、食品、电子等行业对温湿度、洁净度和新风供给等环境参数也有较高要求，一些工艺生产场合具有显热负荷高，通风量大，回风比例高等特点，同时工艺生产及环境具有较高的除湿需求，其需求的送风含湿量低，使用常规的冷凝除湿等技术无法将空气的含湿量降低到这些的工艺生产的送风含湿量需求。针对这种对温湿度具有较高处理要求的场合，采用温湿度独立控制空调系统形式有助于更好地满足其温湿度控制需求，实现高效系统营造。
4.另一方面，与冷凝除湿方法相比，吸湿剂方法处理空气湿度的过程由于具有不需再热、可利用多种品位能源等方面的优势，已经越来越受到科研和工程领域的关注。近年来，利用液体或固体吸湿剂对空气进行湿度处理的方法得到了较快发展，如溶液式空气处理装置、转轮空气处理装置等相关处理设备已得到了研发和应用，以满足部分工业建筑场合的湿度调节需求。采用溶液除湿形式，可通过对除湿液进行冷却等方式使送风空气的含湿量降低到3～5g/kg干空气，采用固体吸湿形式，如转轮空气处理装置，可将送风空气的含湿量降低到1g/kg干空气甚至更低，能够更好地满足这类工业场合的较高的除湿需求，实现更高效的系统营造。
5.从以上背景技术来看，目前尚未有针对仓储、食品、电子等工业特殊温湿度处理需求情况下的高效深度除湿空气处理装置。


技术实现要素：

6.针对上述问题，针对上述问题，本发明的目的是提供一种串级复合型深度除湿空
气处理系统，能够结合溶液除湿处理方法和固体吸湿方法进行湿度独立深度处理，利用内置热泵循环系统作为冷热源提高能效水平。
7.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
8.一种串级复合型深度除湿空气处理系统，包括：
9.加热装置，用于室内回风的加热；
10.固体吸附转轮，转动的布置在所述加热装置的出风侧，所述固体吸附转轮包括除湿区和再生区；
11.溶液再生装置，布置在所述再生区的出风侧，用于吸湿溶液的再生；
12.降温除湿装置，布置于所述溶液再生装置的出风侧，用于所述回风的冷凝除湿和降温；
13.溶液除湿装置，布置于所述降温除湿装置的出风侧，所述溶液除湿装置与所述溶液再生装置之间形成溶液循环回路，所述除湿区布置在所述溶液除湿装置的出风侧；
14.末端显热处理装置，布置在所述除湿区的出风侧，用于所述室内回风的温度调控；
15.室内回风依次经过所述加热装置、再生区、溶液再生装置、降温除湿装置、溶液除湿装置和末端显热处理装置后排出至室内。
16.优选地，还包括第一显热回收器，布置在所述加热装置的进风侧，用于所述室内回风的预热。
17.优选地，还包括第二显热回收器，所述第二显热回收器布置在所述溶液再生装置的出风侧，用于所述室内回风的降温，所述第一显热回收器与所述第二显热回收器之间形成热循环回路。
18.优选地，还包括溶液热泵循环装置，用于将所述溶液除湿装置除湿的过程中所产生的热量传送给所述溶液再生装置用于所述溶液的再生。
19.优选地，所述溶液热泵循环装置包括压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器，所述蒸发器用于冷却所述溶液除湿装置内的溶液，所述冷凝器用于加热所述溶液再生装置内的溶液，所述压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器构成第一回路系统。
20.优选地，所述溶液再生装置包括第一溶液循环泵，所述溶液除湿装置包括第二溶液循环泵，所述第一溶液循环泵用于将所述溶液再生装置内的溶液抽出与所述冷凝器进行热交换后返回至所述溶液再生装置；所述第二溶液循环泵用于将所述溶液除湿装置中的溶液抽出与所述蒸发器进行热交换后返回至所述溶液除湿装置。
21.优选地，还包括溶液热回收器，所述溶液热回收器设置在所述溶液除湿装置与所述溶液再生装置之间形成的溶液循环回路上，用于回收溶液循环产生的热量。
22.优选地，包括冷源，所述降温除湿装置与所述冷源连接，用于所述室内回风的降温除湿；所述冷源包括冷水机组和冷冻水泵，所述冷水机组用于制备冷冻水，所述冷冻水泵将所述冷冻水送出至所述降温除湿装置，用于所述室内回风的降温除湿。
23.优选地，包括热源，所述加热装置与所述热源连接，用于所述室内回风的加热；所述热源包括热泵热水机组和热水泵，所述热泵热水机组用于制备热水，所述热水泵用于将所述热水送出至所述加热装置，用于室内回风的加热，所述冷源与所述热源之间形成循环的回路系统。
24.优选地，所述末端显热处理装置与所述冷源或热源连接。
25.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
26.1、本发明提供的串级复合型深度除湿空气处理系统利用降温除湿装置、吸湿溶液除湿、固体吸附除湿形式相结合，对回风进行串级除湿，实现深度除湿，以满足工业产生环境所需的湿度处理需求，实现不同湿度处理区间的湿度处理，充分发挥各种除湿形式在对应湿度处理区间的优势，能够充分提高系统能效；
27.2、利用冷水机组产生冷冻水作为整个系统的冷源，热泵热水机组产生热水作为整个系统的热源，且所述冷源与所述热源之间形成回路系统，充分提高系统能效；
28.3、吸湿溶液再生
‑
除湿模块之间设置独立的溶液热泵循环，利用热泵循环的蒸发器对溶液进行冷却，满足除湿器处理过程的冷量需求；利用热泵循环的冷凝器对溶液进行加热，满足溶液再生过程的热量需求；除湿/再生循环溶液间设置热回收来回收热量，提高能效；
29.4、回风处理单元中，设置空气
‑
空气显热交换器，将回风处理单元入口处的空气与溶液再生器出口处的空气进行显热交换回收热量，实现对回风处理单元入口处的空气进行预热，并对溶液再生器出口处的空气进行冷却，降低空气处理过程所需的能耗，实现高效的空气处理过程。
附图说明
30.图1为本发明一实施例提供的串级复合型深度除湿空气处理系统的原理图；
31.图2为的图1中的回风处理单元的原理图；
32.附图标记说明：
[0033]1‑
冷水机组、2
‑
冷冻水泵、3
‑
热水机组、4
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热水泵、5
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溶液热回收器、6
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压缩机、7
‑
冷凝器、8
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节流阀、9
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蒸发器、10
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第一溶液循环泵、11
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第一显热回收器、12
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加热器、13
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降温除湿装置、14
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固体吸附转轮、15
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末端显热处理装置、16
‑
第二溶液循环泵、17
‑
第二显热回收器、18
‑
溶液除湿装置、19
‑
溶液再生装置、101
‑
热源、102
‑
冷源、103
‑
回风处理装置。
具体实施方式
[0034]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]
如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种串级复合型深度除湿空气处理系统，包括冷源101、热源102以及连接再所述冷源101和热源102之间的回风处理单元103。室内回风经过所述与所述热源102进行连接的加热装置进行加热后再进入至所述回风处理单元103，对所述回风处理单元103内的除湿装置进行再生，然后再进入与冷源101连接的降温除湿装置进行降温除湿，进行降温除湿后再返回至所述回风处理单元103内进行独立地深度除湿后以及温度调控后返回至室内，如此循环，从而形成一个循环的串级复合型深度除湿空气处理系统。
[0038]
所述回风处理单元103包括加热装置12、固体吸附转轮14、溶液再生装置19、降温除湿装置13、溶液除湿装置18以及末端显热处理装置15。所述加热装置12用于室内回风的加热。所述固体吸附转轮14转动的布置在所述加热装置12的出风侧，所述固体吸附转轮14包括除湿区和再生区。所述溶液再生装置19布置在所述再生区的出风侧，用于吸湿溶液的再生。所述降温除湿装置13布置在所述溶液再生装置19的出风侧，用于所述回风的降温除湿。所述溶液除湿装置18被布置于所述降温除湿装置13的出风侧，所述溶液除湿装置18与所述溶液再生装置19之间形成溶液循环回路，所述吸湿区布置在所述溶液除湿装置18的出风侧。所述末端显热处理装置15被布置在所述吸湿区的出风侧，用于所述室内回风的独立温度调控。室内回风依次经过所述加热装置12、再生区、溶液再生装置19、降温除湿装置13、溶液除湿装置18和末端显热处理装置15后排出至室内。
[0039]
室内回风经所述加热装置12加热后达到固体吸湿转轮14的再生区空气所需的再生温度，加热后的空气经过固体吸附转轮14的再生区被进一步处理，并实现固体吸附转轮再生，固体吸附转轮14的再生区转动至底部变为吸湿区，与此同时吸湿区经过吸湿空气内的水分后转动至顶部变为再生区，并由所述加热后的空气进行再生，如此循环。随后空气经过溶液再生装置被进一步处理，并实现吸湿溶液再生。空气再经过降温除湿装置13实现降温除湿；空气经过溶液除湿装置18被进一步处理，实现进一步除湿；随后空气经过固体吸湿转轮14的除湿区被进一步处理，实现深度除湿，满足湿度的处理要求；随后空气经过末端显热处理装置15，根据室内对送风温度需求的不同，可以设置表冷器或加热器对经过除湿处理后的空气进行降温或加热，所述表冷器或者加热器与所述冷源101或者热源102连接以满足对温度的处理要求，经过回风处理单元103处理后的空气作为送风送入室内末端，从而实现对回风的高效串级深度除湿，并满足温度、湿度独立控制的需求。
[0040]
其中，溶液再生装置19与溶液除湿装置18构成溶液循环回路，当经过加热后的空气进入至所述溶液再生装置19内对除湿溶液进行再生后，再生后的溶液进入至所述溶液除湿装置18进行继续除湿，如此同时，溶液除湿装置18内的溶液返回至所述溶液再生装置19内进行再生，如此循环，从而实现了溶液除湿装置18的连续除湿。
[0041]
为了进一步减小能效的损失，提高能效，本发明提供的串级复合型除湿空气处理系统还进一步包括还包括第一显热回收器11，用于所述室内回风的预热。
[0042]
当所述室内回风经过溶液再生装置19进行再生后，在进入溶液除湿装置18之前，为了满足除湿的冷量需求，本发明还包括第二显热回收器17，所述第二显热回收器17布置在所述溶液再生装置19的出风侧，用于所述室内回风的降温，所述第一显热回收器11与所
述第二显热回收器17之间形成热循环回路。所述第二显热回收器17将回风的降温过程中产生热量传送回所述第一显热回收器11进行预热，从而进一步减小了热量的损失，提高了能效。
[0043]
为了确保回风在进入溶液除湿装置18进行除湿时，满足溶液除湿装置18冷量的需求，本发明提供的空气处理系统还包括降温除湿装置13，用于所述回风的第一级降温除湿。
[0044]
为了进一步提高能效，本发明提供的空气处理系统还包括溶液热泵循环装置，用于将所述溶液除湿装置18除湿的过程中所产生的热量传送给所述溶液再生装置19用于所述溶液的再生。
[0045]
更为具体的，所述溶液热泵循环装置包括压缩机6、冷凝器7、节流阀8和蒸发器9，所述蒸发器9用于冷却所述溶液除湿装置18内的溶液，所述冷凝器7用于加热所述溶液再生装置19内的溶液，所述压缩机6、冷凝器7、节流阀8和蒸发器9构成第一回路系统。
[0046]
所述溶液再生装置19包括第一溶液循环泵10，所述溶液除湿装18置包括第二溶液循环泵16，所述第一溶液循环泵10用于将所述溶液再生装置19内的溶液抽出并与所述冷凝器7进行热交换后返回至所述溶液再生装置19；所述第二溶液循环泵16用于将所述溶液除湿装置18中的溶液抽出与所述蒸发器9进行热交换后返回至所述溶液除湿装置18。
[0047]
所述冷凝器7将与所述溶液除湿装置18内的除湿溶液热交换后传送个所述冷凝器7，所述冷凝器7将热量传送给所述溶液再生装置19内在生溶液，以满足溶液再生的热量的需求，本发明听过所述溶液热泵循环装置的设置能够进一步提高能量的利用率，减小了能量的损失，提高了能效。
[0048]
本发明提供的串级复合型深度除湿空气处理系统还包括溶液热回收器5，所述溶液热回收器5设置在所述溶液除湿装置18与所述溶液再生装置19之间形成的溶液循环回路上，用于回收溶液循环产生的热量。
[0049]
所述加热装置11或者降温除湿装置13具体可以采用冷水或者热水作为媒介实现加热装置11的加热以及降温除湿装置13的降温需求。所述降温除湿装置13与所述冷源101连接，用于所述室内回风的降温；所述冷源101包括冷水机组1和冷冻水泵2，所述冷水机组1用于制备冷冻水，所述冷冻水泵2将所述冷冻水送出至所述降温除湿装置13，用于所述室内回风的降温。
[0050]
所述加热装置11与所述热源102连接，用于所述室内回风的加热；所述热源102包括热水机组3和热水泵4，所述热泵热水机组2用于制备热水，所述热水泵4用于将所述热水送出至所述加热装置11，用于室内回风的加热。
[0051]
为了进一步提高能量的利用率，减小热量的损失，提高能效所述冷源101与所述热源102之间形成循环的回路系统。当所述冷源101内的热水与湿内新风进行热量交换后，将热量传送给所述新风，而进行热量交换后的热水变为冷水继续流入至冷源101内，由冷水机组1进行进一步的降温处理后用于低温除湿，低温除湿后的冷水与空气进行热量交换后进一步返回至热源102，经过热水机组3的加热后，再继续用于新风的加热，如此循环，构成一个回路系统。用冷水机组1产生冷冻水作为整个系统的冷源，热水机组3产生热水作为整个系统的热源，充分提高系统能效。
[0052]
为了有效独立地控制所述空气的出风温度，同时减小热量的损失，所述末端显热处理装置15与所述冷源101或热源102连接。
[0053]
综上，本发明提供的串级复合型深度除湿处理系统的工作原理为：
[0054]
回风先经过第一显热回收器11，与经过溶液再生器19后的第二显热回收器17进行显热交换，实现对回风的预热；经预热后的空气经过加热器12，与热泵4制得的热水在加热器12进行换热，并被加热至固体吸湿转轮14的再生区空气所需的再生温度；加热后的空气经过固体吸附转轮14的再生区被进一步处理，并实现固体吸附转轮47再生；随后空气经过溶液再生器19被进一步处理，并实现吸湿溶液再生；随后空气再经过空气
‑
空气显热回收器11，与回风处理单元103入口回风进行显热交换，实现降温；随后空气经过表冷器13，与冷冻水在表冷器13处进行换热，实现对回风的降温除湿；随后空气经过溶液除湿器18被进一步处理，实现进一步除湿；随后空气经过固体吸湿转轮14的除湿区被进一步处理，实现深度除湿，满足湿度的处理要求；随后空气经过表冷器或加热器15，根据室内对送风温度需求的不同，可以设置表冷器或加热器对经过除湿处理后的空气进行降温或加热，满足对温度的处理要求。回风处理单元103中的溶液除湿
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再生循环设置了独立的溶液热泵循环装置，由压缩机6、冷凝器7、节流阀8、蒸发器9组成，其中蒸发器9用于冷却溶液、满足除湿过程冷量需求，冷凝器7则用来加热溶液、满足再生过程热量需求。溶液热回收器5用来对在溶液除湿器18和再生器19间循环的溶液进行热回收，溶液除湿器18和再生器19均配有循环泵10来实现溶液循环。经过回风处理单元c处理后的空气作为送风送入室内末端，从而实现对回风的高效串级深度除湿，并满足温度、湿度独立控制的需求。
[0055]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。