[发明专利]基于溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统

说明书

本发明公开了基于膜溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统，可用于解决夏季高湿气候下空调因处理湿负荷造成的制冷效果差且能耗大的问题与冬季空调机室外蒸发器易结霜的问题。本发明中热泵系统设置两级蒸发器与两级冷凝器，两个蒸发温度相比传统除湿系统均提高，系统性能提高；两个冷凝温度合理匹配环境状况，减少两台压缩机总功耗；利用膜溶液除湿技术对湿空气进行除湿，低温级蒸发器中仅进行显热降温；利用高温级蒸发器的冷量来冷却再生后的溶液，使溶液获得更好的除湿性能；利用高温级冷凝器释放的热量来再生吸湿后的溶液，并采用密闭真空低温再生，而非开式再生，再生温度更低，所需热量更少，有利于改善热泵的运行工况。

技术领域

本发明涉及一种基于膜溶液除湿与热泵真空再生溶液的新型热湿独立处理空调系统。

背景技术

当今社会，科学技术的发展使得空调越来越普及，人们对居住环境和空气品质的要求也越来越髙。人们对空调不仅要求准确的温湿度控制，还期望更高的空气品质。在我国南方地区，夏季制冷和冬季供暖都依赖于空调。高品质的室内空气离不开室外新风的输送，然而在我国南方大部分地区因室外常年多雨，空气相对湿度很高，高湿的环境不仅会导致金属生锈、物品发霉、损害电器设备、还会使人员产生不舒适感，因此必须对引入的新风进行除湿，降低空气湿度就成为这些地区空气调节的主要任务。

综上，带有除湿功能的新风处理空调系统不仅能提高室内空气品质，保证人员身体的健康，而且能减少经济损失。然而，水蒸气冷凝的潜热很高，与空气降温相比，对空气进行除湿要消耗大量的能量，高湿地区除湿过程消耗的能量大约占空调总能耗的40％，对于全新风空调来说，除湿所需的能量会占到总能耗的60％以上。所以为了实现节约能源和满足人们更高的生产生活需求的目标，不仅需要研究新型的除湿技术，更需要对新风空调除湿系统进行设计优化。

目前，建筑能耗占社会总能耗的比例已高达20～30％，而这其中又有40～50％是暖通空调造成的。可见，暖通空调的节能对于改善全社会的能源节约问题将起着关键作用。

暖通空调的能耗较大一部分是用在夏季制冷上。而在南方，夏季也正是湿度最大的时候，高湿的条件给空调运行带来非常不利的影响，空调需要处理的不只是显热负荷，还有相当比例的湿负荷。这是因为，空调在对湿空气进行降温时，湿空气很快就会达到饱和状态而凝出液态水，空调的制冷量被大量浪费在水蒸气的冷凝潜热上，而不是用于空气的进一步降温。为保证制冷效果，只能加大制冷量，从而造成高能耗。

南方冬季供暖同样依赖于空调，南方冬季室外空气温度较低，湿度却很高，使得空调室外机极易结霜，蒸发器结霜会使得空调制热性能急剧恶化，为保证加热效果，就需要加大功耗，由此产生了较高的能耗。

热湿独立处理的新风空调是解决上述问题的一个有效手段。其基本理念是，利用独立的低能耗除湿方法预先对湿空气进行除湿处理，然后空气以较低的湿度进入空调蒸发器而被冷却至目标温度，其间不产生相变潜热，制冷量仅用于空气的显热降温。而要实现持续的除湿能力，就必须对除湿工质进行再生处理，将吸收的水分从溶液中分离出来以重新获得除湿所需的浓度。固体除湿通常需要很高的再生温度，常见的固体除湿方法如转轮除湿，再生温度高、成本高。溶液除湿对再生温度要求相对较低，更适合缺乏高温热源的空调系统。

中国专利201010175918.1公开了一种热回收型溶液除湿新风机组，热泵的两级并联蒸发器用于冷却溶液以对空气进行除湿和降温，热泵的两级并联冷凝器用于加热溶液使其获得再生能力，除湿和再生分别在两级串联喷淋式除湿器和两级串联喷淋式再生器中进行。中国专利ZL201320097733.2公开了一种热泵驱动的逆流式溶液调湿新风机组，可通过调节制冷系统蒸发器的冷量，来调节除湿溶液的温度，同时通过适当的补水控制除湿溶液的浓度，实现对新风除湿和降温。中国专利ZL201810146294.7公开了一种热泵驱动的溶液除湿-再生空气处理系统，采用两组独立的热泵对溶液进行梯级加热和冷却，而除湿器和再生器均为单级。