本发明涉及膜式除湿及制冷领域，具体地，涉及一种太阳能驱动的空气隙膜制冷装置。
背景技术：
据统计，我国的建筑能耗占全社会能源消耗的30%以上，其中空调能耗占建筑能耗的40%以上。因此建筑节能是保障我国能源安全的重要组成部分，关系到我国的能源安全和可持续发展。
近年来，随着膜材料的发展，基于膜除湿器的液体除湿技术得到较快的发展。在这种膜除湿器内，使用了选择透过膜将空气和除湿液隔开，选择透过膜可以防止除湿液中的溶质进入空气中，利用膜除湿器对除湿液进行减湿浓缩具有较好的除湿效果，还可以循环利用除湿液。
因此，很有必要设计一种基于膜除湿器的空调制冷装置以降低能耗，提高制冷效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能驱动的空气隙膜制冷装置，本发明提供的太阳能驱动的空气隙膜制冷装置低能耗、高制冷效率的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能驱动的空气隙膜制冷装置，所述制冷装置包括溴化锂储液器、热水储罐和用于对热水储罐进行加热的太阳能加热器，所述溴化锂储液器内设置有溴化锂溶液-热水换热器，所述溴化锂溶液-热水换热器两端与热水储罐相连接，所述太阳能加热器、热水储罐和溴化锂溶液-热水换热器形成热水流道；所述制冷装置还包括蒸发器、冷凝水储罐，所述冷凝水储罐、蒸发器和溴化锂储液器依次连接；所述制冷装置还包括冷却塔和空气隙膜除湿器，所述空气隙膜除湿器与溴化锂储液器相连形成热水循环流道，与冷却塔相连形成冷水循环流道；所述空气隙膜除湿器内设置有冷凝板，所述热水循环流道和冷水循环流道分布于冷凝板两侧。
市面上的空调绝大部分是空气压缩式空调，相比空气压缩式空调，采用膜除湿器的制冷装置无需采用压缩机，对动力设备的要求少，同等制冷效果下消耗的能源大幅减少。本发明提供的空气隙膜制冷装置利用溴化锂有较强的吸水性，使水分蒸发吸收环境中的热量制冷。空气隙膜除湿器具有较高的填充度，可高效去除溴化锂溶液中的水分。本发明提供的空气隙膜制冷装置高效节能，结构简单。
本发明提供的制冷装置的制冷原理如下：
溴化锂储液罐中的溴化锂对水具有很强的吸收能力，会吸收水蒸气。冷凝水储罐中的冷凝水受溴化锂的吸引流经蒸发器，在蒸发器中吸收外界热量蒸发，对外界产生制冷效果，水蒸气进入溴化锂储液罐。空气隙膜除湿器的热水流道与溴化锂储液罐和溴化锂液泵相连，冷水流道与冷却塔和冷却水水泵相连。溴化锂溶液和冷却水在空气隙膜除湿器中形成逆流的状态，逆流具有较高的换热效果。溴化锂储液罐中的溴化锂吸收水蒸气被稀释，经由太阳能加热器、热水储罐和溴化锂溶液-热水换热器形成得热水流道加热，加热后的溴化锂溶液蒸气压高于冷却水，由于蒸气压压差，析出水蒸气进入空气隙膜除湿器进行减湿浓缩，水蒸气吸收冷却水的冷量冷凝，冷凝水进入冷凝水储罐，依次循环。
优选地，所述空气隙膜除湿器为平板式膜除湿器或中空纤维膜管式膜除湿器。
优选地，所述空气隙膜除湿器由支撑板、密封胶圈、选择透过膜、密封胶圈、金属网、聚水胶圈、冷凝板、密封胶圈和支撑板依次组装而成。
优选地，所述选择透过膜为聚偏氟乙烯多孔膜、聚四氟乙烯膜及其疏水改性共混膜或者复合膜。
优选地，所述中空纤维膜管式膜除湿器包括冷却水外管道、冷却水内管道和中空纤维膜管三种管道，所述冷却水内管道和中空纤维膜管之间通过空气隙隔开。
优选地，所述冷却水内管道和中空纤维膜管的数量均为多个。
优选地，一根冷却水内管道和一根中空纤维膜管构成一个排布单元；或，一根冷却水内管道和两根中空纤维膜管构成一个排布单元，各管道呈三角形式排列；或，一根冷却水内管道和四根中空纤维膜管构成一个排布单元，所述中空纤维膜管呈环形围绕所述冷却水内管道排列。
优选地，所述制冷装置还包括散热器，所述散热器两端与溴化锂储液器连接。散热器用于排出溴化锂吸收水蒸气所释放的相变潜热。
优选地，所述散热器与溴化锂储液器之间设置有溴化锂溶液液泵；所述太阳能加热器与热水储罐之间设置有液泵；所述溴化锂溶液-热水换热器与热水储罐之间设置有热水液泵；所述空气隙膜除湿器与溴化锂储液器之间设置有溴化锂液泵；所述空气隙膜除湿器与冷却塔之间设置有冷却水水泵。
优选地，所述冷凝水储罐与蒸发器之间设置有节流阀。冷凝水储罐中的冷凝水流经节流阀，在蒸发器中蒸发制冷，进入溴化锂储液罐，溴化锂吸收水蒸气。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的空气隙膜制冷装置利用溴化锂有较强的吸水性，使水分蒸发吸收环境中的热量制冷。空气隙膜除湿器具有较高的填充度，可高效去除溴化锂溶液中的水分。本发明提供的太阳能驱动的空气隙膜制冷装置低能耗、高制冷效率的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种太阳能驱动的空气隙膜制冷装置的示意图。
图2为本发明实施例1提供的平板式空气隙膜除湿器示意图。
图3为本发明实施例2提供的中空纤维管式空气隙膜除湿器的截面示意图。
图4为本发明实施例2提供的中空纤维管排布方式示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
图1为本发明实施例1提供的一种太阳能驱动的空气隙膜制冷装置的示意图，如图1所示，所述制冷装置包括溴化锂储液器1、热水储罐7和用于对热水储罐7进行加热的太阳能加热器4，所述溴化锂储液器1内设置有溴化锂溶液-热水换热器8，所述溴化锂溶液-热水换热器8两端与热水储罐7相连接，所述太阳能加热器4、热水储罐7和溴化锂溶液-热水换热器8形成热水流道；所述制冷装置还包括蒸发器9、冷凝水储罐11，所述冷凝水储罐11、蒸发器9和溴化锂储液器1依次连接；所述制冷装置还包括冷却塔14和空气隙膜除湿器16，所述空气隙膜除湿器16与溴化锂储液器1相连形成热水循环流道，与冷却塔14相连形成冷水循环流道；所述空气隙膜除湿器16内设置有冷凝板13，所述热水循环流道和冷水循环流道分布于冷凝板13两侧。其中，所述冷凝水储罐11与蒸发器9之间设置有节流阀10。
溴化锂储液罐1中的溴化锂对水具有很强的吸收能力，会吸收水蒸气。冷凝水储罐11中的冷凝水受溴化锂的吸引流经节流阀10降压，在蒸发器9中吸收外界热量蒸发，对外界产生制冷效果，水蒸气进入溴化锂储液罐1。如图1所示，空气隙膜除湿器16的热水流道与溴化锂储液罐1和溴化锂液泵12相连，冷水流道与冷却塔14和冷却水水泵15相连。溴化锂溶液和冷却水在空气隙膜除湿器16中形成逆流的状态，逆流具有较高的换热效果。溴化锂储液罐1中的溴化锂吸收水蒸气被稀释，经由太阳能加热器4、热水储罐7和溴化锂溶液-热水换热器8形成得热水流道加热，加热后的溴化锂溶液蒸气压高于冷却水，由于蒸气压压差，析出水蒸气进入空气隙膜除湿器16进行减湿浓缩，水蒸气吸收冷却水的冷量冷凝，冷凝水进入冷凝水储罐，依次循环。
其中，所述制冷装置还包括散热器2，所述散热器2两端与溴化锂储液器1连接。溴化锂吸收水蒸气形成溴化锂溶液，不断输入的水蒸气会不断地释放出相变潜热。相变潜热会降低溴化锂对水蒸气的吸收效果，且提高溴化锂储液罐1内的压力，产生危险因素。散热器2用于排出相变潜热。
所述散热器2与溴化锂储液器1之间设置有溴化锂溶液液泵3；所述太阳能加热器4与热水储罐7之间设置有液泵5；所述溴化锂溶液-热水换热器8与热水储罐7之间设置有热水液泵6；所述空气隙膜除湿器16与溴化锂储液器1之间设置有溴化锂液泵12；所述空气隙膜除湿器16与冷却塔14之间设置有冷却水水泵15。
在本实施例中，所述空气隙膜除湿器16为平板式膜除湿器，图2为本实施例提供的平板式空气隙膜除湿器的示意图，如图所示，所述空气隙膜除湿器16由支撑板a1、密封胶圈b1、选择透过膜c、密封胶圈b2、金属网d、聚水胶圈e、冷凝板f、密封胶圈b3和支撑板a2依次组装而成。其中，所述选择透过膜c为聚偏氟乙烯多孔膜。密封胶圈b1内走热流体，密封胶圈b3内走冷流体。热流体与冷流体不直接接触，中间隔着选择透过膜c、金属网d、空气隙、冷凝板f。热流体与冷流体形成蒸气压压差，使热流体中的水蒸气透过选择透过膜c进入空气隙。空气隙中的水蒸气吸收冷流体传递给冷凝板f的冷量，冷凝成水流出。金属网d大幅度增加了水蒸气吸收冷量的面积，提高热流体的减湿浓缩效果。本实施例中，选择透过膜c采用的是聚偏氟乙烯多孔膜，其表面是一薄层液体硅胶或聚二甲基硅氧烷以增加膜的疏水性，这样就只允许水蒸气通过膜进行传递，而其它的气体和液体不能透过膜。
实施例2
本实施例提供的制冷装置与实施例1的区别是，本实施例中采用中空纤维膜管式膜除湿器。
图3为本实施例提供的中空纤维管式空气隙膜除湿器的截面示意图，如图所示，所述中空纤维膜管式膜除湿器包括冷却水外管道g、冷却水内管道h和中空纤维膜管i三种管道，所述冷却水内管道h和中空纤维膜管i之间通过空气隙j隔开。其中，所述冷却水内管道h和中空纤维膜管i的数量均为多个。热流体流经中空纤维膜管i内，冷却水流经多根冷却水内管道h内及环形的冷却水外管道g。热流体与冷却水形成逆流的状态。热流体与冷却水形成蒸气压压差，使热流体中的水蒸气透过中空纤维膜进入空气隙。水蒸气吸收冷却水的冷量，在冷却水内管道h的外壁及冷却水外管道g的内壁形成液滴，液滴汇集排出到中空纤维膜管式膜除湿器外。
如图4所示，中空纤维膜管式膜除湿器的内冷却水管道h和中空纤维膜管i的排布方式有多种，内冷却水管道h和中空纤维膜管i的排布很密集，取其中一个排布单元来看，排布方式可以是一对一纵向排列k、三角形排列l、四边形排列m。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。