[发明专利]一种温度和湿度独立控制的制冷-热泵复合能量系统

说明书

技术领域

本发明属于暖通空调技术应用领域，涉及室内热舒适度调节和系统节能过程，特别涉及一种温度和湿度独立控制的制冷-热泵复合能量系统。

背景技术

近年来，极端恶劣天气不断加剧，人们对室内环境的热舒适性要求也越来越高。尤其是我国南方高温高湿地区，在夏季，高温和高湿气候严重影响人体与环境的热湿平衡，人们生活环境的热舒适性大大降低。根据人体热舒适性指标PMV，温度和湿度参数是影响人体热舒适性的重要关键因素，对于南方高温高湿地区，湿度对人体的热舒适度影响更大。鉴于此，各种除湿空调设备应运而生，常见的除湿技术有吸附式除湿、溶液除湿、冷凝除湿等等。

节能减排是近年来全世界的又一项战略任务，也是我国“十二五”规划的重要内容。我国建筑能耗占社会总能耗的比例已达到25％，这其中，空调设备的能耗占很大比重，因此，在保证人体热舒适性的前提下，实现空调设备的节能减排是空调设备的重要发展方向。

温湿度独立控制系统已被证明可以提高制冷系统的性能系数，降低能耗，改善室内环境的有效途径，其核心思想是将空气中的温度和湿度参数进行独立控制，提高制冷系统蒸发温度，提高系统的制冷效率，提高室内空气参数的可控性。

目前研究较多的是基于溶液除湿的温湿度独立控制系统。新风通过喷淋的除湿溶液进行热质交换，除湿后的空气再经过蒸发器或风机盘管送至室内；溶液再生过程多采用余热、废热或回收制冷系统冷凝器的热量对溶液进行预热。

专利《二氧化碳超临界循环热泵与溶液除湿相结合的空调装置》(专利申请号：200620022837.7)公开了一种二氧化碳超临界循环热泵与溶液除湿相结合的空调装置，该系统采用二氧化碳热泵的蒸发器提供较高温度的冷水(15-18℃)满足建筑的供冷要求，二氧化碳热泵的冷凝器产生的较高温度(80-90℃)的热量用于溶液的再生，这种技术方案中，由于二氧化碳的超临界循环，系统的COP本身就比较低，而且，二氧化碳冷却器的放热属于显热放热，其冷却器的面积较大，再者，系统的高压力对二氧化碳压缩机的要求非常高，系统成本较高。专利《一种温湿度独立控制空调系统》(专利申请号：200710092891.8)公布了一种温湿度独立控制空调系统，该系统将空气源热泵机组冷凝器散热量进行回收，用作溶液再生的热量，实现除湿溶液的再生，减少溶液再生对其它废热量的需求，这种技术方案虽然可以提高能量的利用率，但仍然需要外热源，系统比较复杂。专利《一种溶液除湿结合制冷压缩机冷热双侧能量进行空气调节的方法》(专利申请号：200510018081.9)公布了一种溶液除湿结合制冷压缩机利用冷热双侧能量进行空气调节的方法，利用压缩机蒸发侧处理空气显热，调节空气温度，利用压缩机冷凝侧放出的热量对吸湿后浓度降低的溶液进行浓缩再生，这种方法存在着系统能量匹配和随着室外空气参数变化可控性的问题。

以上技术方案都比较好的解决了空气温湿度参数的独立控制问题，但大部分仍然需要外热源，导致系统结构复杂，限制了系统的可推广性。

从室内湿度控制的核心机理来看，室外新风或渗风进入室内，必然将水蒸气带入，而室内人体散发的水蒸气和其他途径所散发的水蒸气，对于室内湿度的控制而言，必须将室内多余的水蒸气送至室外。从能量输送的角度来看，溶液除湿的方法是将室内水蒸气的潜热吸收后，水蒸气变为液态水，再通过溶液再生的方式输入相应的潜热量，将液体水汽化后，变为水蒸气再输送至室外，因此，要实现湿度的真正独立控制，必须在溶液除湿阶段和溶液再生阶段分别匹配相应的能量。

发明内容

本发明的目的在于从室内空气的温、湿度控制机理出发，对温度控制过程与除湿和再生过程中的能量进行独立匹配，达到温湿度的独立控制。即，温度控制过程中对空气的降温过程采用独立的制冷系统进行，湿度控制过程中对于除湿和再生过程采用独立的热泵系统来进行。具体来说，溶液除湿过程中溶液所吸收的水蒸气潜热由热泵系统的蒸发器来补偿，而溶液再生过程中水蒸气的汽化潜热由热泵系统的冷凝器来补偿；而对空气的温度控制过程由制冷系统的蒸发器来进行，制冷系统的冷凝器的热量用于预热除湿稀溶液。

为达到上述目的，本发明拟通过以下技术方案来解决：