[发明专利]一种燃气热泵驱动的中空纤维膜液体除湿装置

说明书

技术领域

本发明涉及空气除湿系统及其工艺，尤其涉及一种燃气热泵驱动的中空纤维膜液体除湿装置。

背景技术

据统计，人的一生有70%~90%的时间在室内度过，因此通过调节室内环境以保证人体舒适性就显得非常重要。调节室内环境主要是通过控制房间内的温度和湿度两个参数来实现的。湿度与温度一样，也对人体的舒适感与健康起着重要影响。湿热的天气阻碍人体汗液蒸发，抑制了人体排汗散热的调节，使人感到闷热；潮湿的环境容易让人患上风湿、哮喘、过敏性鼻炎等疾病；过高的湿度还会加剧室内水溶性污染物的释放，加速颗粒物气溶胶凝结核的形成，危害人体健康。ASHRAE美国供热、制冷与空调协会通过研究发现，当空气的相对湿度为30~60%时，人体感觉最为舒适，因此提出的夏天和冬天热舒适区都有相应的湿度要求。

除湿技术按照其除湿机理可以分为：冷却除湿、干燥剂除湿（包括液体吸收除湿和固体吸附除湿）、电化学除湿和膜渗透除湿等多种方法。冷却除湿方法利用冷却盘管将空气温度降至其露点温度以下，使得空气中的水分在冷却器表面结露冷凝。干燥剂除湿方法是利用干燥剂与湿空气进行相接触，利用两者之间的水蒸气分压差，使空气中的水分传递到干燥剂之中。其中固体吸附式除湿通常采用硅胶、分子筛等固体吸附剂作为除湿剂。而液体吸收式除湿通常采用LiCl、CaCl₂等盐溶液或者二甘醇、三甘醇等有机物作为液体除湿剂。电化学除湿是利用水蒸气在电池阳极分解成氧气和质子，再将质子转移到阴极生成氢气分子或者与氧气结合生成水，以此来降低空气中的水分。膜渗透除湿方法是利用膜的选择透过性将空气中的水分从水蒸气分压高的一侧转移到水蒸气分压低的一侧，从而实现对高水蒸气分压侧空气除湿的方法。

上述前三种除湿方法存在很大的弊端。冷却除湿方法需要将空气的温度冷却到露点以下，冷却后的空气需要再进行加热后才能送入房间，这种先冷却后加热的过程造成能量冷热抵消浪费，系统能耗高；同时由于水蒸汽易于在冷却器表面冷凝造成冷却器常年潮湿，从而为细菌提供了生长和繁衍的场所，使室内空气品质严重下降；而对于露点温度过低的工况容易使冷却器表面结霜，需要停机利用额外的加热装置对其进行除霜处理，影响除湿过程的连续运行。固体吸附剂需要的再生温度高，因此较大的再生能耗制约了其在工程中的应用。液体吸收式除湿中吸湿剂与空气直接接触，空气不可避免地会夹带小液滴，进而会污染室内空气品质。而电化学除湿是作为一种新颖的除湿方法，目前其技术还不够成熟，而且除湿过程中需要直流电源，能源利用率不高。

膜法除湿利用膜技术替代现有的除湿方式实现非接触式液体除湿，从根本上解决了空气带液、飞沫污染的问题，代表了未来除湿技术发展的方向。公告号为CN101574612A的中国发明专利公布了一种非接触式液体除湿方法及除湿器，组件由数千根管径2-3毫米的中空纤维膜管束填装而成，吸湿溶液流经管内，空气横掠管外。空气中的水蒸气在膜两侧蒸汽压差的作用下通过跨膜运动实现水分的去除。由于膜具有水蒸气的选择透过性，拒绝了其他物质通过。同时这种间接的方式进行水分的热质交换，可以避免液滴漂移现象。公告号为CN103920374A的中国发明专利指出在中空纤维膜液体除湿中对空气进行压缩以提高水蒸气的跨膜驱动力，并利用压缩后的高温气体实现溶液的再生。但是组件压力升高容易造成膜破裂，污染空气品质，同时压缩空气需要消耗大量能量，系统的能源利用率不高，在用电高峰期会增大电网的负荷。公告号为CN105258250A的中国发明专利提出利用太阳能来再生溶液，虽然太阳能是一种清洁的可再生能源，但是其受天气条件的影响，限制了它的大规模工程应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术与设备的不足，提供一种燃气热泵驱动的中空纤维膜液体除湿装置及空气除湿方法，采用中空纤维膜组件实现气液间接接触，通过燃气热泵装置同时为中空纤维膜液体除湿系统提供除湿前的冷却与再生前的加热，解决现有技术中存在的室内空气品质下降、电网负荷大、能源利用率不高的问题。

本发明采用如下方案来实现：

一种燃气热泵驱动的中空纤维膜液体除湿装置，包括用于向室内输送空气的进气系统、用于向室外排气的排气系统，还包括燃气热泵装置、除湿溶液循环系统、燃气发动机余热回收装置，

所述的进气系统包括进气通道、沿空气进入方向依次设置在所述进气通道上的新风风机和中空纤维膜除湿组件；所述的排气系统包括排气通道、沿空气排出方向依次设置在所述排气通道上的排风风机和中空纤维膜再生组件；