CN102997346A - 一种新型高能效降温型除湿机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高能效降温型除湿机，其室外主机具有的水蒸发冷凝***包括壳体、以及均设于壳体内的用于通过蒸发高温水吸收热量同时形成低温水珠的水蒸发模块、用于收集水蒸发模块产生的低温水珠的低温水收集槽和用于将低温水收集槽内的低温水与冷媒热交换形成高温水的冷凝模块；水蒸发模块、低温水收集槽和冷凝模块顺次连通形成水循环；水蒸发模块还包括至少一个进风口、至少一个出风口和至少一个冷却风机，空气由冷却风机吸入，经蒸发高温水吸收热量后形成热风，热风通过冷却风机由出风口排出。所述新型高能效降温型除湿机的冷凝效率高，压缩机的压缩比低，改善了传统降温型除湿机整机的能效比，实现高能效。

Description

一种新型高能效降温型除湿机

技术领域

本发明涉及水蒸发式冷凝设备在制冷装置中的应用，属于暖通空调技术领域，尤其涉及一种新型高能效降温型除湿机。

背景技术

目前除湿机的种类繁多，主要有一般型(即升温型)除湿机、降温型除湿机、调温型除湿机、部分新风型除湿机、全新风型除湿机、多功能型除湿机。

传统的降温型除湿机的结构如图1所示，其包括室外主机1002(包括压缩机10010、风机、风冷冷凝***1000和膨胀阀10012)和室内机1001(风机和铜管翅片蒸发器10011)，其中空调***冷媒在空调风冷冷凝器中发生热交换，将室内机1001在铜管翅片蒸发器10011中吸收的热量和压缩机10010的输入功转化的热量一起转移至放热回路。

在这种***中，风冷冷凝***1000一般为大功率的轴流风机和风冷冷凝器，放热回路中的冷媒与流过风冷冷凝器中的风进行热交换。然而，这种***的缺陷在于，国标工况的理论冷凝温度永远大于35℃，而实际的冷凝温度一般参考美国的AIR工况，即冷凝温度54.4℃，导致压缩机的输入功率较大。因此普通降温型除湿机的单位功率除湿量一般在1.8~2.4L/（h·kW）之间，即使通过改善制造工艺和增大***匹配，其提高的空间也微乎其微。由于降温型除湿机的普及程度非常高，因此导致能源的巨大浪费。现有水蒸发冷凝器技术中还有一种湿帘装置，令热空气通过湿帘蒸发，热空气的温度即可降低，从而转换为冷空气。这种湿帘装置虽不能如传统空调那样将空气温度降至很低，但依然可以在工人周围创造出清凉、充满鲜风的环境。而且降温时的耗能仅是传统空调的8.9%。

现有技术中的一种基于湿帘装置的空气调节***，如图2所示，令空气和水分接触(接触面积增加数百倍)，水在蒸发过程中吸收热量-气化潜热(1kg的水蒸发约带走2300kl的热量)，即在焓值不变的条件下，吸收空气的显热，使空气的温度（干球温度）降低。具体过程是：当新鲜的空气通过设备的核心部件（蒸发滤网2000），产生热交换并过滤掉空气中的粉尘，令空气近似于沿等焓线变化而被降温，空气的温度最终被降到近于空气的湿球温度，然后通过风机2002送出出风口2003。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新型高能效降温型除湿机，其可提升降温型除湿机的冷凝效率，节约大量的运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。

为实现上述目的，所述新型高能效降温型除湿机，包括空调的室外主机以及与其连通的室内机，其特点是，所述室外主机还包括一个水蒸发冷凝***，所述水蒸发冷凝***包括一壳体、以及均设置于所述壳体内的用于通过蒸发高温水吸收热量同时形成低温水珠的水蒸发模块、用于收集水蒸发模块产生的低温水珠的低温水收集槽和用于将低温水收集槽内的低温水与冷媒热交换形成高温水的冷凝模块；所述水蒸发模块、低温水收集槽和冷凝模块顺次连通形成水循环；并且，

所述水蒸发模块还包括至少一个进风口、至少一个出风口和至少一个冷却风机，空气由所述冷却风机吸入，经蒸发高温水吸收热量后形成热风，热风通过所述冷却风机由出风口排出。

优选的是，所述水蒸发模块包括至少一个设置于壳体上的进风口、至少一个设置于壳体上的出风口、至少一个冷却风机、至少一个蒸发网、至少一条喷水管和一条第一水管；每个进风口处配置有一个蒸发网，每个蒸发网处配置有一条用于向蒸发网喷水的喷水管，各条所述喷水管均与所述第一水管相连通；各条所述喷水管上还包括用于向喷水管内注水的进水口；每个出风口处配置有一个用于将空气从进风口吸入、并且经过蒸发网由出风口排出的所述冷却风机；

所述低温水收集槽位于水蒸发模块的下方，用于将水蒸发模块中各个蒸发网上滴下的低温水珠收集起来；

所述冷凝模块包括水冷冷凝器和一条第二水管，所述水冷冷凝器包括相互独立且毗邻设置的用于流通冷媒的冷媒通道和用于流通水的水通道；所述冷媒通道的两端分别通过进冷媒管和出冷媒管连接设置于所述室内机中的铜管与翅片蒸发器连接；所述水通道的一端通过水泵连接所述水管，所述水通道的另一端通过第二水管连接低温水收集槽；并且，

各所述喷水管中的水喷至相对应的蒸发网上，在蒸发网上留下低温水珠，低温水珠滴落由所述低温水收集槽收集起来，在所述水泵的作用下，低温水收集槽中的低温水流进水冷冷凝器的水通道内，与冷凝通道中的冷媒进行热交换后，升温形成高温水，高温水经水泵的作用通过第一水管流进各喷水管，参与下一循环的水蒸发冷凝过程。

优选的是，各所述喷水管上设置有用于喷水的多个孔。

优选的是，各所述喷水管上设置有用于喷水的多个孔，每个孔配置有一喷淋装置。

优选的是，各所述喷水管位于相对应的蒸发网的上方，并沿该蒸发网的周长方向设置，在各所述喷水管的下壁开设多个所述孔。

优选的是，各所述喷水管位于相对应的蒸发网的斜上方，并沿该蒸发网的周长方向设置，在各所述喷水管的侧壁开设多个所述孔。

优选的是，所述水蒸发冷凝***还包括至少一个用于向低温水收集槽内补水的补水装置，所述补水装置包括至少一个与低温水收集槽相连通的补水上水管，以及至少一个用于检测所述低温水收集槽中低温水水位的低温水水位检测装置。

优选的是，所述出风口倾斜设置在所述壳体上。

优选的是，所述蒸发网为普通蒸发网、有机填料蒸发网、有机填料蜂窝式蒸发网、无机填料蒸发网、无机填料蜂窝式蒸发网中的一种；所述水冷冷凝器为螺旋套管换热器、板式换热器或壳管式换热器。

优选的是，所述进冷媒管和出冷媒管均为铜管。

所述水蒸发冷凝***的工作原理为，水泵将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，水温升高，进入高温水进水部，高温水进水部提供温度较高的水并淋在蒸发网上，高温水沿着蒸发网往下流，当高温水流到底部时，便变成了低温水。冷却风机将环境中的空气从进风口吸入，穿过蒸发网并在穿过蒸发网的过程中对温度较高的水降温，降温后的水继续下流进入低温水收集装置，同时流经蒸发网的热风经冷却风机排出水蒸发冷凝***，然后水泵再次将低温水压入水冷冷凝器中与冷媒发生热交换，如此循环往复。

本发明的有益效果在于，所述新型高能效降温型除湿机采用水蒸发冷凝方式，将大大降低水温，进而降低冷凝温度，使得空调制冷剂的热交换效率大大提高，而且结构紧凑，由于采用湿帘原理换热，需要的补水很少，补水量仅是蒸发相变的水量。同时通过调节风机的风速，可以控制蒸发的水量，进而控制低温水收集槽中的水温(即进入水冷冷凝器中的水温)，从而调节冷凝温度，因此在不同的环境下，即使在环境干球温度35℃、湿球温度34℃的情况下，也可以将冷凝温度控制在32℃左右(即绝对压力12.55bar左右)。因此降温型除湿机的单位功率除湿量一般可以达到4.0L/（h·kW）甚至可以达到4.5L/（h·kW）以上，大大节约了运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。

附图说明

图1为现有技术中的传统降温型除湿机的制冷***工作原理图。

图2为现有技术中湿帘空调(即环保空调)的工作原理图。

图3为本发明所述的新型高能效降温型除湿机的结构示意图。

图4为在本发明的一实施例中，新型高能效降温型除湿机中的水蒸发冷凝***的结构示意图。

图5为图4所示的水蒸发冷凝***的内部结构示意图。

图6为图4和图5中所示的水蒸发冷凝***的工作原理图。

图7a为图3至图6中所示的水蒸发冷凝***中蒸发网和喷水管的位置关系图。

图7b为图3至图6中所示的水蒸发冷凝***中蒸发网和喷水管的另一种实施方式的位置关系图。

图8示出了在本发明的另一实施例中的水蒸发冷凝***的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：

在本发明中，高温水、低温水均为相对概念，但应该理解，在空调工程领域，高温水可指温度在32℃左右的水，低温水可指温度在26℃左右的水。

如图3至图5所示，所述新型高能效降温型除湿机包括空调的室外主机1002以及与该室外主机1002相连通的室内机1001。特别的，所述室外主机1002还包括一个水蒸发冷凝***100，所述水蒸发冷凝***100包括一壳体1、以及均设置于所述壳体1内的用于通过蒸发高温水吸收热量同时形成低温水珠306的水蒸发模块、用于收集水蒸发模块产生的低温水珠306的低温水收集槽5和用于将低温水收集槽5内的低温水与冷媒热交换形成高温水的冷凝模块；所述水蒸发模块、低温水收集槽5和冷凝模块顺次连通形成水循环。

另外，所述水蒸发模块还包括至少一个进风口102、至少一个出风口103和至少一个冷却风机4，空气由所述冷却风机4吸入，经蒸发高温水吸收热量后形成热风，热风通过所述冷却风机4由出风口103排出。在这里，进风口102的数量可以增加或减少，例如可以为一个、两个、三个、四个或六个，各进风口102可配合设置有带有孔321或槽的挡板。

具体地，如图5中所示的所述水蒸发模块包括分别设置于壳体1的四个侧面的四个进风口102、设置于壳体1顶部的出风口103、设置于该出风口103处的一个冷却风机4（轴流风机）、四个蒸发网2、四条喷水管302和一条第一水管304；每个进风口102处配置有一个蒸发网2，所述蒸发网2可以为具有一定厚度，例如100毫米的，蒸发网2可以为普通蒸发网、有机填料蒸发网、有机填料蜂窝式蒸发网、无机填料蒸发网、无机填料蜂窝式蒸发网中的一种；每个蒸发网2处配置有一条用于向蒸发网2喷高温水的喷水管302，各条所述喷水管302均与所述第一水管304相连通；各条所述喷水管302上还包括用于向喷水管302内注高温水的进水口301；所述冷却风机4将空气从进风口102吸入（按照图3和图4中的箭头P1和P2所示的方向）、并且经过蒸发网2的升温作用由出风口103排出（按照图3和图4中的箭头P3所示的方向）。特别地，为了缩小机组的宽度同时有利于防止出风带水现象，通常出风选择斜出风方式，于是，所述出风口103倾斜设置在所述壳体1上，如图6所示。

所述低温水收集槽5位于水蒸发模块的下方，用于将水蒸发模块中各个蒸发网2上滴下的低温水珠306收集起来。

所述冷凝模块包括水冷冷凝器504和一条第二水管305，所述水冷冷凝器504为螺旋套管换热器、板式换热器或壳管式换热器；所述水冷冷凝器504包括相互独立且毗邻设置的用于流通冷媒的冷媒通道和用于流通水的水通道；所述冷媒通道的两端分别通过进冷媒管500和出冷媒管501连接设置于所述室内机1001中的铜管与翅片蒸发器10011连接，进冷媒管500经在压缩机10010与铜管与翅片蒸发器10011连接，出冷媒管501经膨胀阀10012与铜管与翅片蒸发器10011连接。所述进冷媒管500和出冷媒管501均为铜管。所述水通道的一端通过水泵303连接所述第一水管304，所述水通道的另一端通过第二水管305连接低温水收集槽5的低温水排出口6。此时低温水收集槽5作为水源，可将喷水管302送出的高温水冷却成为低温水后再送入水冷冷凝器504。

各所述喷水管302中的水喷至相对应的蒸发网2上，在蒸发网2上留下低温水珠306，低温水珠306滴落由所述低温水收集槽5收集起来，在所述水泵303的作用下，低温水收集槽5中的低温水流进水冷冷凝器504的水通道内，与冷凝通道中的冷媒进行热交换后，升温形成高温水，高温水经水泵303的作用通过第一水管304流进各喷水管302，参与下一循环的水蒸发冷凝过程。

特别地，蒸发网2与喷水管302之间的位置关系有两种，分别如图7a和7b所示。参考图7a，各所述喷水管302位于相对应的蒸发网2的上方，并沿该蒸发网2的周长方向设置，在各所述喷水管302的下壁开设多个孔321，从底面向蒸发网2喷水。参考图7b，各所述喷水管302位于相对应的蒸发网2的斜上方，并沿该蒸发网2的周长方向设置，在各所述喷水管302的侧壁开设多个孔321，从侧面向蒸发网2喷水。

在上述实施例中，喷水管302沿蒸发网2的周长方向设置。这里，如图8所示，所述蒸发网2的横截面呈“回”字形，中间是中空的，沿所述蒸发网2的周长方向，指的是沿呈“回”字型的蒸发网2的两个“口”之间的区域设置，形成的喷水管302的形状也呈一个“口”字形，即该喷水管302形成的“口”字介于蒸发网2的两个“口”之间。

进一步地，为增加喷水管302可充分地向蒸发网2喷水，在喷水管302上开设的每个孔321上配置有一喷淋装置322。

在前述对高温水的冷却过程中，由于部分水会以蒸汽的形式被冷却风机4（轴流风机）抽出，因此低温水收集槽5中的水有可能逐渐减少，这种情况在环境空气湿度很低时尤其明显。这样有必要对低温水收集槽5中的水进行补充，这种补充可通过设置一补水装置实现。具体地，所述补水装置包括至少一个与低温水收集槽5相连通的补水上水管71，至少一个用于检测所述低温水收集槽5中低温水水位的低温水水位检测装置72、以及与该低温水水位检测装置72联动的开关装置，所述低温水水位检测装置72可以为一浮球。

优选的是，还可以设置补水电磁阀和浮球开关，设置于低温水收集槽5的上部，并与补水上水管71相连，用于补充水分和排水时确保没有水进入低温水收集槽5中。

并且，还可以设置排水电磁阀，设置于低温水收集槽5的底部，用于定期排除低温水收集槽5内杂质较多的水，确保良好的换热效率。所述低温水水位检测装置72以及开关装置还可以是现有技术中已知的其他机械装置、机电、液动、气动装置。

另外，图3和图4分别示出低温水收集槽5和冷凝模块的两种位置关系：在图3中，低温水收集槽5设置在壳体1内的最底部，冷凝模块与蒸发网2置于同一水平面上；在图4中，冷凝模块置于壳体1内的最底部，低温水收集槽5位于冷凝模块的上部。

所述水蒸发冷凝***100在工作的时候，喷水管302提供温度较高的水并淋在蒸发网2上，冷却风机4将环境中的空气从进风口102吸入，穿过蒸发网2并在穿过蒸发网2的过程中对温度较高的水降温，降温后的水继续下流进入低温水收集槽5，流经蒸发网2的空气温度升高后经冷却风机4排出冷却设备。

水蒸发冷凝***100可以对来自板式换热器或其他类型的水冷换热器的能的换热水进行冷却，利用蒸发网2的高效蒸发带走热量。换热水均匀分布在蜂窝式蒸发网2表面，形成数百倍面积的水膜，冷却风机4驱动空气流掠过水帘促使水膜蒸发，迅速将水冷冷凝器504出来的高温水约32℃降低至环境湿球温度，甚至更低，可以稳定控制在26℃。

根据压缩机压焓图，冷凝温度每降低1℃，压缩机10010能效比提高2.3%左右，压缩机10010的输入功率下降2%左右。传统降温型除湿机的冷凝温度一般为54.4℃，而本专利所述的新型高能效降温型除湿机，在最严酷的情况下，也能将冷凝温度降至32℃，由此，压缩机10010能效比提高了100%左右，***能效比提高了一倍左右。

本发明所述的新型高能效降温型除湿机，采用水蒸发冷凝***100，投资很低、占地空间很小。补水量仅是蒸发相变的水量。同时通过调节冷却风机4的风速，可以控制蒸发的水量，进而控制水箱中的水温(即进入水冷冷凝器504中的水温)，从而调节冷凝温度，因此在不同的环境下，即使在环境干球温度35℃、湿球温度34℃的情况下，也可以将冷凝温度控制在32℃左右(即绝对压力12.55bar左右)。因此降温型除湿机的单位功率除湿量一般可以达到4.0L/（h·kW）甚至可以达到4.5L/（h·kW）以上，大大节约了运行费用，同时降低了压缩机的压缩比，大大提高了机组的使用寿命。该新型高能效降温型除湿机与同样10L/h除湿量的普通降温型除湿机相比，1年的耗电费用约节省4000元人民币，蒸发消耗的水费仅为300元人民币左右(1年按照2000个小时计算)，如果中国有20万个用户，则每年节约国家资源约8亿元。

经试验，在2300千克/平方米·小时的喷淋密度下，进风速度为1.5米/秒时，在标准工况下（环境干球温度：27℃湿球温度：19.5℃），换热水流经80cmX60cmX10cm的蒸发网2后，温度可由45℃下降至30℃以内。

本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加都包含了本发明的落在了本发明权利要求的范围中的部分。

相似的编号通篇指代相似的元件。为清晰起见，在附图中可能有将某些线、层、元件、部件或特征放大的情况。

Claims (10)

1.一种新型高能效降温型除湿机，包括空调的室外主机以及与其连通的室内机，其特征在于：所述室外主机还包括一个水蒸发冷凝***，所述水蒸发冷凝***包括一壳体、以及均设置于所述壳体内的用于通过蒸发高温水吸收热量同时形成低温水珠的水蒸发模块、用于收集水蒸发模块产生的低温水珠的低温水收集槽和用于将低温水收集槽内的低温水与冷媒热交换形成高温水的冷凝模块；

所述水蒸发模块、低温水收集槽和冷凝模块顺次连通形成水循环；并且，

所述水蒸发模块还包括至少一个进风口、至少一个出风口和至少一个冷却风机，空气由所述冷却风机吸入，经蒸发高温水吸收热量后形成热风，热风通过所述冷却风机由出风口排出。

2.根据权利要求1所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：

所述水蒸发模块包括至少一个设置于壳体上的进风口、至少一个设置于壳体上的出风口、至少一个冷却风机、至少一个蒸发网、至少一条喷水管和一条第一水管；每个进风口处配置有一个蒸发网，每个蒸发网处配置有一条用于向蒸发网喷水的喷水管，各条所述喷水管均与所述第一水管相连通；各条所述喷水管上还包括用于向喷水管内注水的进水口；每个出风口处配置有一个用于将空气从进风口吸入、并且经过蒸发网由出风口排出的所述冷却风机；

所述低温水收集槽位于水蒸发模块的下方，用于将水蒸发模块中各个蒸发网上滴下的低温水珠收集起来；

所述冷凝模块包括水冷冷凝器和一条第二水管，所述水冷冷凝器包括相互独立且毗邻设置的用于流通冷媒的冷媒通道和用于流通水的水通道；所述冷媒通道的两端分别通过进冷媒管和出冷媒管连接设置于所述室内机中的铜管与翅片蒸发器连接；所述水通道的一端通过水泵连接所述水管，所述水通道的另一端通过第二水管连接低温水收集槽；并且，

各所述喷水管中的水喷至相对应的蒸发网上，在蒸发网上留下低温水珠，低温水珠滴落由所述低温水收集槽收集起来，在所述水泵的作用下，低温水收集槽中的低温水流进水冷冷凝器的水通道内，与冷凝通道中的冷媒进行热交换后，升温形成高温水，高温水经水泵的作用通过第一水管流进各喷水管，参与下一循环的水蒸发冷凝过程。

3.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：各所述喷水管上设置有用于喷水的多个孔。

4.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：各所述喷水管上设置有用于喷水的多个孔，每个孔配置有一喷淋装置。

5.根据权利要求3或4所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：各所述喷水管位于相对应的蒸发网的上方，并沿该蒸发网的周长方向设置，在各所述喷水管的下壁开设多个所述孔。

6.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：各所述喷水管位于相对应的蒸发网的斜上方，并沿该蒸发网的周长方向设置，在各所述喷水管的侧壁开设多个所述孔。

7.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：所述水蒸发冷凝***还包括至少一个用于向低温水收集槽内补水的补水装置，所述补水装置包括至少一个与低温水收集槽相连通的补水上水管，以及至少一个用于检测所述低温水收集槽中低温水水位的低温水水位检测装置。

8.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：所述出风口倾斜设置在所述壳体上。

9.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：所述蒸发网为普通蒸发网、有机填料蒸发网、有机填料蜂窝式蒸发网、无机填料蒸发网、无机填料蜂窝式蒸发网中的一种；所述水冷冷凝器为螺旋套管换热器、板式换热器或壳管式换热器。

10.根据权利要求2所述的新型高能效降温型除湿机，其特征在于：所述进冷媒管和出冷媒管均为铜管。

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