CN104654497A - 一种用于封闭空间内的热湿处理装置 - Google Patents

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杨勋
李文欣
马婷婷
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Abstract

本发明公开了一种用于封闭空间内的热湿处理装置，空气换热装置为中空的筒状体，在筒状体内设有风道，在筒状体上表面设置有添冰孔，添冰孔设有可打开的密封机构，筒状体下端带有排液口以将融化后的冰材料排出。所述进风装置带有匀流腔和与匀流腔连通的进风口及冷凝水出口，所有风道一端与匀流腔连通；所述出风装置设有集风箱，所有风道另一端与集风箱连通，集风箱收口形成出风口，在出风口内设有送风机。本装置构成简单，无需外在冷源和热汇，无制冷运动部件，极大地提高了封闭空间内空气处理的效率，节约了制造和运行维护成本。

Description

一种用于封闭空间内的热湿处理装置
技术领域
本发明涉及冷却除湿装置，具体指一种封闭空间内基于相变蓄冷材料的低能耗空气冷却除湿装置，属于空气调节技术领域。
背景技术
    封闭空间（如飞行舱、避难舱）内的空气温湿度关系到空间内人员的身体健康、工作状态及仪器设备的运行性能等重要问题。对一些封闭空间（如飞行舱），空气的冷却除湿处理是环境控制的重要且必要内容。
    根据热力学第二定律，采用传统的蒸气压缩或空气压缩制冷技术，封闭空间内的空气冷却除湿***必须要有以下部件：冷源、热汇、压缩机（或热压缩机）、换热器及其它辅助部件。对封闭空间，自身不可能既作冷源，又当热汇，除非只是进行局部制冷，但这样一来，由于压缩机的热作用，这样会带来整体环境的恶化。即便通过与外界进行换热实现了制冷***的运行，***的质量和体积、压缩机的驱动电能（或热压缩机的驱动热能）、运动部件的运行维护均是需要考虑的内容。而上述这些问题，给脆弱的环境控制***带来了较大的压力。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种封闭空间内基于相变蓄冷材料的低能耗空气冷却除湿装置，本装置无需消耗额外能耗进行制冷除湿，重量低、能耗少，特别适合飞行舱、避难舱等密闭小空间进行一定时间的环境控制需求。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于封闭空间内的热湿处理装置，包括空气换热装置，空气换热装置一端接进风装置，另一端接出风装置；所述空气换热装置为中空的筒状体，在筒状体内均匀设有若干上下贯通的风道，在筒状体上表面设置有添冰孔用于向筒状体内部风道周围添加冰材料，添冰孔设有可打开的密封机构（密封盖）以将冰材料封闭于筒状体内，筒状体下端带有排液口以将融化后的冰材料排出，排液口设有可打开的密封机构；所述进风装置带有匀流腔和与匀流腔连通的进风口及冷凝水出口，所有风道一端与匀流腔连通；所述出风装置设有集风箱，所有风道另一端与集风箱连通，集风箱收口形成出风口，在出风口内设有送风机。
所述进风装置的进风口设置在匀流腔侧壁上，冷凝水出口设于匀流腔底部。
所述进风装置的进风口为可调式百叶结构，通过调节百叶结构的角度来调节装置的回风量，以便控制送风参数，达到调节封闭空间内温度的目的。
所述空气换热装置上的风道均匀地位于多个同心圆上，且同时位于均匀分布的多个半径上。
所述风道由若干管束穿过空气换热装置而形成。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明充分利用冰材料蓄冷技术，将封闭空间内的制冷问题转移至封闭空间外来处理，将封闭空间内的进行时制冷问题转移至进行之前进行处理，巧妙地实现了技术难点的时空转移，极大地提高了封闭空间内空气处理的效率，节约了制造和运行维护成本。
2、本装置构成简单，无需外在冷源和热汇，无制冷运动部件，无安全隐患，有效地解决了封闭空间内冷源来源、热汇去处、制冷动力、设备质量和体积、运行维护等诸多封闭空间空气调节的难点问题。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明空气换热装置结构图。
图3为本发明出风装置结构图。
图4为本发明管束构成的风道结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
参见图1-图4，从图上可以看出，本发明是一种用于封闭空间内基于相变蓄冷材料的低能耗空气冷却除湿装置，包括空气换热装置1，空气换热装置1下端接进风装置2，上端接出风装置3。所述空气换热装置1为中空的圆形筒状体，在筒状体内设有若干上下贯通的风道4。实际设计时，所述风道4由若干管束穿过空气换热装置而形成。在筒状体上表面设置有添冰孔5用于向筒状体内部风道周围添加冰材料，添冰孔5设有可打开的密封机构（密封盖）以将冰材料封闭于筒状体内，筒状体下端带有排液口6以将融化后的冰材料排出，排液口同样设有可打开的密封机构。所述进风装置2带有匀流腔和与匀流腔连通的进风口7及冷凝水出口8，所有风道一端与匀流腔连通。所述出风装置3设有集风箱9，所有风道另一端与集风箱9连通，集风箱9收口形成出风口10，在出风口10内设有送风机11。空气换热装置的所有冷桥部位均保温处理或者为保温材料。
本装置使用时，先在筒状空气处理装置中添加冰材料（如乙二醇复合冰球混合物，但不局限于此），然后启动送风机，在送风机负压侧、进风装置内部及空气换热装置的风道内形成相对负压，封闭空间内热湿空气经由进风装置的进风口进入匀流腔，再均匀进入各风道，在风道内与柱状空气处理装置中的冰材料进行换热，热湿空气被冷却除湿，冷凝水在重力（或微重力）作用下沿风道落入进风装置匀流腔内，最后通过冷凝水出口排除。处理后的空气进入出风装置集风箱内，经送风机加压后从出风口流出，进入封闭空间。固体冰材料吸收潜热后逐渐发生相变，直至全部融化为液体，然后液体继续吸收显热并不断升温，当液体温度达到某一预设温度时，认为其冷却除湿能力已不能达到预期要求，于是打开密封机构，将液体经由筒状体下端排液口排空，排空后再把排液口封闭，然后将准备好的冰材料通过添冰孔加入，再将添冰孔封闭，装置恢复初始的热湿处理能力，继续开始新一轮的冷却除湿过程。
优选地，所述进风装置的进风口设置在匀流腔侧壁上，冷凝水出口设于匀流腔底部。冷凝水出口通过密封装置密封，当冷凝水量达到集液装置容量的上限时，冷凝水集中排出用于该封闭空间的其他用途。
所述进风装置的进风口为可调式百叶结构，通过调节百叶结构的角度来调节装置的回风量，以便控制送风参数，达到调节封闭空间内温度的目的。
在风道的布设上，本发明空气换热装置上的风道均匀地位于多个同心圆上，且同时位于均匀分布的多个半径上，见图4，以达到空气与柱状空气处理装置内的冰材料均匀换热，避免因局部快速发生相变而导致柱状空气处理装置内部换热，进而使得装置换热能力下降的现象发生。
本发明冷却除湿装置通常竖直摆放以方便冷凝水流下，如果需要倾斜亦可，只要保证冷凝水能够沿重力或者微重力方向流入下面进风装置并能够从冷凝水出口流出即可。
储冷冰材料（以下以乙二醇冰为例）蓄冷属于相变蓄冷技术，利用乙二醇溶液的相变过程进行潜热的储存和释放，具有蓄冷密度大、蓄冷温度恒定等优点。本发明利用乙二醇冰蓄冷技术，对封闭空间（如飞行舱、避难舱等）内的空气进行冷却除湿处理。通过预先在封闭空间外制作好的乙二醇复合冰球混合物进行相变冷量的高密度储存，然后转移至封闭空间内进行可控的、持久的冷量释放。整个***构成简单，无需外在冷源和热汇、无制冷运动部件，无安全隐患，有效地解决了封闭空间内冷源来源、热汇去处、制冷动力、设备质量和体积、运行维护等诸多封闭空间空气调节的难点问题。
本发明充分利用冰材料蓄冷技术，将封闭空间内的制冷问题转移至封闭空间外来处理，将封闭空间内的进行时制冷问题转移至进行之前进行处理，巧妙地实现了技术难点的时空转移，极大地提高了封闭空间内空气处理的效率，节约了制造和运行维护成本，体现了工程哲学的精神。
本发明无需消耗额外能耗进行制冷除湿，冷源由蓄冷冰材料供给，***仅存在风机能耗。这对于要求重量低、能耗少、控制简单安全的飞行舱、避难舱等密闭小空间进行一定时间的环境控制需求，具备较大的实用意义。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于封闭空间内的热湿处理装置，其特征在于：包括空气换热装置，空气换热装置一端接进风装置，另一端接出风装置；所述空气换热装置为中空的筒状体，在筒状体内均匀设有若干上下贯通的风道，在筒状体上表面设置有添冰孔用于向筒状体内部风道周围添加冰材料，添冰孔设有可打开的密封机构以将冰材料封闭于筒状体内，筒状体下端带有排液口以将融化后的冰材料排出，排液口设有可打开的密封机构；所述进风装置带有匀流腔和与匀流腔连通的进风口及冷凝水出口，所有风道一端与匀流腔连通；所述出风装置设有集风箱，所有风道另一端与集风箱连通，集风箱收口形成出风口，在出风口内设有送风机。
2.根据权利要求1所述的一种用于封闭空间内的热湿处理装置，其特征在于，所述进风装置的进风口设置在匀流腔侧壁上，冷凝水出口设于匀流腔底部。
3.根据权利要求2所述的一种用于封闭空间内的热湿处理装置，其特征在于，所述进风装置的进风口为可调式百叶结构，通过调节百叶结构的角度来调节装置的回风量，以便控制送风参数，达到调节封闭空间内温度的目的。
4.根据权利要求1所述的一种用于封闭空间内的热湿处理装置，其特征在于，所述空气换热装置上的风道均匀地位于多个同心圆上，且同时位于均匀分布的多个半径上。
5.根据权利要求1所述的一种用于封闭空间内的热湿处理装置，其特征在于，所述风道由若干管束穿过空气换热装置而形成。
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