CN107166530B - 氯化锂除湿空调*** - Google Patents

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Abstract

本发明是一种氯化锂除湿空调***，涉及空调***技术领域。空调房热负荷包含显热负荷和潜热负荷，其中潜热负荷占很大一部分。空调房要达到同一温湿度，潜热负荷越大，空调能耗越大。本发明首先根据氯化锂的吸湿特性进行除湿处理，然后由空调蒸发器进行降温处理，蒸发器只处理空气显热负荷，大大降低了空调能耗。同时氯化锂溶液可除去空气中微生物、机械颗粒，保证空气质量。本发明包括氯化锂除湿循环***、制冷剂循环***、空调房空气循环***、室外空气***。

Description

氯化锂除湿空调***
技术领域
本发明是一种氯化锂除湿空调***，涉及空调***技术领域。
背景技术
随着国民经济的提高，空调作为一种舒适性家电已广泛的应用于大部分家庭。同时，空调的耗电量也占据全年耗电量相当大一部分，特别是夏季。空调放的热负荷包含湿空气显热负荷和潜热负荷两部分，其中潜热占据相当大的部分，也是空调主要能耗部分。空调房要达到同一温湿度，潜热负荷越大，空调能耗越大。传统空调主要是将湿空气降温到水蒸气饱和线除湿，然后在升温到需求温度，从而达到对空调房的降温除湿。这样在一定程度上增加了空调能耗。
氯化锂(LiCl)溶液具有很好的吸湿性。一定浓度的氯化锂溶液，在一定温度下，与湿空气充分接触，可使湿空气的含湿量大幅度降低并且保持平衡稳定。氯化锂溶液的吸湿能力与其浓度和温度有关，浓度越高，温度越低，吸湿能力越大，反之吸湿能力就小甚至增湿。
试想，如果能想法提前将空气中的水分出去，然后在进入空调蒸发器降温，此时，蒸发器只需吸收空气中的显热降温，在很大程度上便能降低空调能耗，以此达到空调节能的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种氯化锂除湿空调***，可有效降低空调能耗。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：氯化锂除湿空调***，包括制冷剂循环***和空调房空气循环***，空调房空气循环***包括空调房、蒸发器，蒸发器与空调房的进风口相连接，还包括氯化锂除湿循环***，氯化锂除湿循环***包括除湿装置、再生装置、泵，再生装置用于盛放氯化锂溶液，泵的进液端连接再生装置、出液端连接除湿装置顶部的喷淋装置，空调房的回风口通过管道连接于除湿装置底部，除湿装置顶部通过管道连接蒸发器。
实施时，在除湿装置中，低温高浓度的氯化锂溶液由上部喷淋而下与进入除湿装置的空气充分接触，吸收空气中的水分，降低空气湿度；本发明在对空调房空气进行降温处理之前先进行除湿处理，如此空调蒸发器只需处理空气中的显热负荷，从而很大程度上降低了空调负荷，达到降低能耗的目的。
为将氯化锂溶液进行重复利用，本发明还提供一种优选实施方式：除湿装置底部与再生装置之间设置有连接管道，通过氯化锂溶液的自重作用或者利用水泵将氯化锂溶液从除湿装置返送至再生装置；制冷剂循环***包括压缩机、排气电磁阀、再生装置、单向阀、冷凝器、节流装置、蒸发器、热交换器；排气电磁阀包括第一排气电磁阀和第二排气电磁阀，压缩机的排气端分两路分别与第一排气电磁阀和第二排气电磁阀连接；第一排气电磁阀与再生装置连接，再生装置与单向阀连接，压缩机压缩成的高温高压制冷剂蒸气流经再生装置时，用于加热再生装置中的氯化锂溶液；单向阀与第二排气电磁阀汇合后与冷凝器连接；冷凝器与节流装置连接；节流装置与蒸发器连接；蒸发器与热交换器连接；热交换器与压缩机的吸气口连接；泵的出液端连接至热交换器，经过热交换器之后再连接入除湿装置顶部的喷淋装置，氯化锂溶液流经热交换器时，在热交换器中与蒸发器产生的低温低压制冷剂蒸气进行热交换。
实施时，在除湿装置中，低温高浓度的氯化锂溶液由上部喷淋而下与进入除湿装置的空气充分接触，吸收空气中的水分，降低空气湿度，同时氯化锂溶液浓度降低，通过氯化锂溶液的自重作用或者利用水泵将氯化锂溶液从除湿装置返送至再生装置；在再生装置中，氯化锂溶液被压缩机排气加热后，溶液表面水蒸气分压高于空气中水蒸气分压，则溶液中水分蒸发后变成氯化锂浓溶液；氯化锂浓溶液在泵的作用下经过热交换器降温后进入除湿装置继续吸收空气中水蒸气，降低空气湿度；如此循环，实现了氯化锂溶液的重复利用。
本发明中制冷剂的循环过程为：制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压制冷剂蒸气由排气口排出，当再生装置需提供热量时，第一排气电磁阀开启，第二排气电磁阀闭合，高温高压制冷剂蒸气经第一排气电磁阀进入再生装置加热氯化锂溶液，然后经单向阀进入冷凝器；当再生装置不需要提供热量时，第一排气电磁阀闭合，第二排气电磁阀开启，高温高压制冷剂蒸气经过第二排气电磁阀直接进入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的制冷剂蒸气与室外空气换热，并冷凝成高压制冷剂液体。高压制冷剂液体经节流装置节流处理后变成低压制冷剂液体进入蒸发器。在蒸发器中低压制冷剂液体蒸发吸收经过除湿装置除湿处理后空气的显热负荷变成低温低压制冷剂蒸气，达到空气降温的目的。低温低压制冷剂蒸气进入热交换器与氯化锂浓溶液进行换热后温度有所上升，最后进入压缩机继续循环。热交换器使制冷剂蒸气具有一定的吸气过热度，防止压缩机出现液击，对压缩机起到了保护作用。
当再生装置不需提供热量时，第一排气电磁阀闭合，第二排气电磁阀开启，压缩机排气直接进入冷凝器，此时空调***的节能主要体现在蒸发器只需吸收空气中的显热负荷，能耗低。
当再生装置需提供热量时，第一排气电磁阀开启，第二排气电磁阀闭合，较前者而言，再生装置中采用压缩机高温排气对氯化锂溶液进行加热，有效地利用了本应通过冷凝器散失到空气中的热量，降低了冷凝器负荷，对于同样换热面积的冷凝器而言，在一定程度上提高了冷凝器出口制冷剂液体的过冷度，有利于提高空调***制冷量，也有利于降低空调能耗。
此外，空调房设置有用于采集室内湿度的传感器，传感器采集得到的湿度值用于联动控制排气电磁阀。当空调房湿度低于设定值时，降低再生装置中的加热量，氯化锂溶液的温度降低，氯化锂溶液的水分蒸发量减小，溶液浓度降低，除湿能力下降，使送风湿度提高；当空调房湿度高于设定值时，增加再生装置中的加热量，氯化锂溶液的温度升高，氯化锂溶液的水分蒸发量增加，溶液浓度升高，除湿能力升高，使送风湿度降低。如此即可维持空调房湿度在一个稳定的范围。
本发明还对空调房空气循环***作出了进一步改进，在***中设置有三通调节阀，三通调节阀的三个端口分别连接空调房的回风口、室外新风、除湿装置。通过三通调节阀可调节空调房的新风量，实现空气内循环、空气外循环、内外空气混合后进行处理三种工作模式，能够有效保证空调房空气质量，同时除湿装置中空气在氯化锂溶液的喷淋除湿过程中，空气中的微生物、机械颗粒等被溶液充分洗涤留在了溶液中，细菌微生物在氯化锂的作用下，因为失水而被杀死灭菌，降低空气中细菌含量，提高了空气质量。
本发明还包括室外空气***，室外空气***包括冷凝器、再生装置，冷凝器与再生装置连接，使得室外空气在冷凝器中与制冷剂热交换之后进入再生装置中。由于空气中的水蒸气分压低于再生装置中氯化锂溶液表面的水蒸气分压，从而可带走再生装置中的水蒸气，提高氯化锂溶液浓度，如是有利于实现氯化锂溶液的再生过程。
本发明的有益效果是：
1、在对空调房空气进行降温处理之前进行除湿处理，如此空调蒸发器只需处理空气中的显热负荷，从而很大程度上降低了空调负荷，达到降低能耗的目的；
2、氯化锂溶液在除湿装置和再生装置之间循环，实现了氯化锂溶液的反复使用；
3、再生装置中采用压缩机高温排气对氯化锂溶液进行加热，有效地利用了本应通过冷凝器散失到空气中的热量，降低了冷凝器负荷，对于同样换热面积的冷凝器而言，在一定程度上提高了冷凝器出口制冷剂液体的过冷度，有利于提高空调***制冷量，也有利于降低空调能耗；
4、低温低压制冷剂蒸气进入热交换器与氯化锂浓溶液进行换热后温度有所上升，最后进入压缩机继续循环，热交换器使制冷剂蒸气具有一定的吸气过热度，可防止压缩机出现液击，对压缩机起到了保护作用；
5、通过湿度传感器与排气电磁阀的联动控制，可维持空调房湿度在一个稳定的范围；
6、室外空气经过冷凝器吸收制冷剂热量后，温度升高，相对湿度降低，进入再生装置后能更加有效地带走再生装置中的水蒸气，提高了再生效率；
7、空调房空气循环***中的三通调节阀可调节空调房的新风量，实现空气内循环、空气外循环、内外空气混合后进行处理三种工作模式，能够有效保证空调房空气质量，同时除湿装置中空气在氯化锂溶液的喷淋除湿过程中，空气中的微生物、机械颗粒等被溶液充分洗涤留在了溶液中，细菌微生物在氯化锂的作用下，因为失水而被杀死灭菌，降低空气中细菌含量，提高了空气质量。
附图说明
图1为本申请中氯化锂除湿空调***结构示意图；
图2为本申请中氯化锂除湿循环***结构示意图；
图3为本申请中制冷剂循环***结构示意图；
图4a为本申请中空调房空气内循环***结构示意图；
图4b为本申请中空调房空气外循环***结构示意图；
图4c为本申请中空调房空气内+外循环***结构示意图；
图5为本申请中室外空气***结构示意图。
图中零部件、部位及编号：1-压缩机、2-冷凝器、3-再生装置、4-节流装置、5-蒸发器、6-除湿装置、7-热交换器、8-泵、9-空调房、10-三通调节阀、11-排气电磁阀、11A-第一排气电磁阀、11B-第二排气电磁阀、12-单向阀。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的优选实施例中，包括氯化锂除湿循环***、制冷剂循环***、空调房空气循环***、室外空气***，各***之间相互联系。下面分别介绍各***的运行使用方案。
氯化锂除湿循环***如图2所示，包括除湿装置6、再生装置3、泵8、热交换器7，再生装置3用于盛放氯化锂溶液，泵8的进液端连接再生装置3，泵8的出液端连接至热交换器7，经过热交换器7之后再连接入除湿装置6顶部的喷淋装置；除湿装置6底部与再生装置3之间设置有连接管道，通过氯化锂溶液的自重作用或者利用水泵将氯化锂溶液从除湿装置6返送至再生装置3。
由于一定浓度的氯化锂溶液，在一定温度下，与湿空气充分接触，可使湿空气的含湿量大幅度降低并且保持平衡稳定。氯化锂溶液的吸湿能力与其浓度和温度有关，浓度越高，温度越低，吸湿能力越大，反之吸湿能力就小甚至增湿。在除湿装置6中，低温氯化锂浓溶液由上部喷淋而下与进入除湿装置6的空气充分接触，由于湿空气中水蒸气分压大于氯化锂溶液表面水蒸气分压，空气中的水蒸气分子向氯化锂溶液中转移，空气湿度降低；同时氯化锂溶液浓度降低变成氯化锂稀溶液汇集到除湿装置6底部，可通过重力作用或其它方式进入再生装置3；在再生装置3中，氯化锂溶液被压缩机1排气加热后，温度升高，氯化锂溶液表面水蒸气分压高于空气中水蒸气分压，水蒸气分子向空气中转移，从而氯化锂溶液浓度升高，吸收了水蒸气的空气被吹到室外环境中；氯化锂浓溶液在泵8的作用下进入热交换器7被低温低压的制冷剂蒸汽降温后，再进入除湿装置6继续吸收空气中的水蒸气。如是循环即可降低空调房空气的湿度。
此外，空调房9设置有用于采集室内湿度的传感器，传感器采集得到的湿度值用于联动控制排气电磁阀11。当空调房9湿度低于设定值时，降低再生装置3中的加热量，氯化锂溶液的温度降低，氯化锂溶液的水分蒸发量减小，溶液浓度降低，除湿能力下降，使送风湿度提高；当空调房9湿度高于设定值时，增加再生装置3中的加热量，氯化锂溶液的温度升高，氯化锂溶液的水分蒸发量增加，溶液浓度升高，除湿能力升高，使送风湿度降低。如此即可维持空调房9湿度在一个稳定的范围。
制冷剂循环***如图3所示，包括压缩机1、排气电磁阀11、再生装置3、单向阀12、冷凝器2、节流装置4、蒸发器5、热交换器7；排气电磁阀11包括第一排气电磁阀11A和第二排气电磁阀11B，压缩机1的排气端分两路分别与第一排气电磁阀11A和第二排气电磁阀11B连接；第一排气电磁阀11A与再生装置3连接，再生装置3与单向阀12连接，压缩机1压缩成的高温高压制冷剂蒸气流经再生装置3时，用于加热再生装置3中的氯化锂溶液；单向阀12与第二排气电磁阀11B汇合后与冷凝器2连接；冷凝器2与节流装置4连接；节流装置4与蒸发器5连接；蒸发器5与热交换器7连接；热交换器7与压缩机1的吸气口连接。
制冷剂在压缩机1中被压缩成高温高压制冷剂蒸气由排气口排出，当再生装置3需提供热量时，第一排气电磁阀11A开启，第二排气电磁阀11B闭合，高温高压制冷剂蒸气经第一排气电磁阀11A进入再生装置3加热氯化锂溶液，然后经单向阀12进入冷凝器2；当再生装置3不需要提供热量时，第一排气电磁阀11A闭合，第二排气电磁阀11B开启，高温高压制冷剂蒸气经过第二排气电磁阀11B直接进入冷凝器2。在冷凝器2中，高温高压的制冷剂蒸气与室外空气换热，并冷凝成高压制冷剂液体。高压制冷剂液体经节流装置4节流处理后变成低压制冷剂液体进入蒸发器5。在蒸发器5中低压制冷剂液体蒸发吸收经过除湿装置6除湿处理后空气的显热负荷变成低温低压制冷剂蒸气，达到空气降温的目的。低温低压制冷剂蒸气进入热交换器7与氯化锂浓溶液进行换热后温度有所上升，最后进入压缩机1继续循环。热交换器7使制冷剂蒸气具有一定的吸气过热度，防止压缩机1出现液击，对压缩机1起到了保护作用。
当再生装置3不需提供热量时，第一排气电磁阀11A闭合，第二排气电磁阀11B开启，压缩机1排气直接进入冷凝器2，此时空调***的节能主要体现在蒸发器5只需吸收空气中的显热负荷，能耗低。
当再生装置3需提供热量时，第一排气电磁阀11A开启，第二排气电磁阀11B闭合，较前者而言，再生装置3中采用压缩机1高温排气对氯化锂溶液进行加热，有效地利用了本应通过冷凝器2散失到空气中的热量，降低了冷凝器2负荷，对于同样换热面积的冷凝器2而言，在一定程度上提高了冷凝器2出口制冷剂液体的过冷度，有利于提高空调***制冷量，也有利于降低空调能耗。
空调房空气循环***如图4a、图4b、图4c所示，包括空调房9、三通调节阀10、除湿装置6、蒸发器5；蒸发器5与空调房9的进风口相连接，三通调节阀10的三个端口分别连接空调房9的回风口、室外新风、除湿装置6底部,除湿装置6顶部通过管道连接蒸发器5。
空调房回风(图4a)、室外新风(图4b)、回风+新风(图4c)，进入除湿装置6与喷淋而下的低温氯化锂浓溶液充分接触，由于湿空气中水蒸气分压大于氯化锂溶液表面水蒸气分压，空气中的水蒸气分子向氯化锂溶液中转移，空气湿度降低；然后相对湿度低的空气进入蒸发器5被低温低压制冷剂液体蒸发吸收显热负荷，温度降低到设定温度，送入空调房9。如是实现了空调房9空气循环，达到了对空调房9降温除湿的目的，实现了对空调房温湿度的控制。
空调房空气循环***中三通调节阀10可调节空调房的新风量，实现空气内循环(图4a)、空气外循环(图4b)、内外空气混合后进行处理(图4c)三种工作模式，能够有效保证空调房空气质量，同时除湿装置6中空气在氯化锂溶液的喷淋除湿过程中，空气中的微生物、机械颗粒等被溶液充分洗涤留在了溶液中，细菌微生物在氯化锂的作用下，因为失水而被杀死灭菌，降低空气中细菌含量，提高了空气质量。
室外空气***如图5所示，室外空气***包括冷凝器2、再生装置3，冷凝器2与再生装置3连接，使得室外空气在冷凝器2中与制冷剂热交换之后进入再生装置3中。由于空气中的水蒸气分压低于再生装置3中氯化锂溶液表面的水蒸气分压，从而可带走再生装置3中的水蒸气，提高氯化锂溶液浓度，如是有利于实现氯化锂溶液的再生过程。

Claims (4)

1.氯化锂除湿空调***，包括制冷剂循环***和空调房空气循环***，空调房空气循环***包括空调房(9)、蒸发器(5)，蒸发器(5)与空调房(9)的进风口相连接，其特征在于：还包括氯化锂除湿循环***，氯化锂除湿循环***包括除湿装置(6)、再生装置(3)、泵(8)，再生装置(3)用于盛放氯化锂溶液，泵(8)的进液端连接再生装置(3)、出液端连接除湿装置(6)顶部的喷淋装置，空调房(9)的回风口通过管道连接于除湿装置(6)底部，除湿装置(6)顶部通过管道连接蒸发器(5)；
除湿装置(6)底部与再生装置(3)之间设置有连接管道，通过氯化锂溶液的自重作用或者利用水泵将氯化锂溶液从除湿装置(6)返送至再生装置(3)；
制冷剂循环***包括压缩机(1)、排气电磁阀(11)、再生装置(3)、单向阀(12)、冷凝器(2)、节流装置(4)、蒸发器(5)、热交换器(7)；
排气电磁阀(11)包括第一排气电磁阀(11A)和第二排气电磁阀(11B)，压缩机(1)的排气端分两路分别与第一排气电磁阀(11A)和第二排气电磁阀(11B)连接；
第一排气电磁阀(11A)与再生装置(3)连接，再生装置(3)与单向阀(12)连接，压缩机(1)压缩成的高温高压制冷剂蒸气流经再生装置(3)时，用于加热再生装置(3)中的氯化锂溶液；单向阀(12)与第二排气电磁阀(11B)汇合后与冷凝器(2)连接；
冷凝器(2)与节流装置(4)连接；
节流装置(4)与蒸发器(5)连接；
蒸发器(5)与热交换器(7)连接；
热交换器(7)与压缩机(1)的吸气口连接；
泵(8)的出液端连接至热交换器(7)，经过热交换器(7)之后再连接入除湿装置(6)顶部的喷淋装置，氯化锂溶液流经热交换器(7)时，在热交换器(7)中与蒸发器(5)产生的低温低压制冷剂蒸气进行热交换。
2.如权利要求1所述的氯化锂除湿空调***，其特征在于：空调房(9)设置有用于采集室内湿度的传感器，传感器采集得到的湿度值用于联动控制排气电磁阀(11)。
3.如权利要求1或2所述的氯化锂除湿空调***，其特征在于：空调房空气循环***还包括三通调节阀(10)，三通调节阀(10)的三个端口分别连接空调房(9)的回风口、室外新风、除湿装置(6)。
4.如权利要求1或2所述的氯化锂除湿空调***，其特征在于：还包括室外空气***，室外空气***包括冷凝器(2)、再生装置(3)，冷凝器(2)与再生装置(3)连接，使得室外空气在冷凝器(2)中与制冷剂热交换之后进入再生装置(3)中。
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