CN115614852A - 一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，包括空气流路，空气流路具有送风流路和排风流路；送风流路连接有第一直膨冷却模块和第二直膨冷却模块；送风流路和排风流路对应有除湿转轮。本发明在新风处理段采用第一直膨冷却***代替表冷器，由于制冷剂直接同空气接触换热(原先表冷器依靠冷水间接式换热)，可以实现更彻底的冷却及除湿，从而靠第一直膨冷却***移除新风更多的湿负荷，减少三区除湿转轮需要承担的除湿负荷；采用第二直膨冷却***代替表冷器，同样凭借其更强的冷却能力，很容易将处理区进风温度降低，从而提升单级三区除湿转轮的除湿效率/能力。

Description

一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***
技术领域
本发明涉及一种除湿***，尤其是涉及一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***。
背景技术
工业中存在一些需要深度除湿的应用场景。例如锂电池的部分关键生产环节需要控制在无水环境，注液车间的露点温度一般要控制在-45℃甚至-60℃。要实现如此低露点的深度除湿，常见方案是采用两级转轮形式，将第一级两区转轮和第二级三区转轮配合，分阶段叠加实现。
图1示出一种单级三区转轮的***，该***同样有可能实现送风露点-50℃及更低的深度除湿，且较两级转轮***其结构更加简单。但是该单级三区转轮***为实现深度除湿，需要满足：(1)转轮除湿负荷不能过高；(2)较低的处理进风温度；(3)较高的再生温度，通常在120℃左右。
上述第(1)点要求的提出，是因为在两级转轮***中，第一级两区转轮承担了一部分新风的湿负荷，当该部分负荷不高时，将其也转移至单一的三区除湿转轮，通过其他条件的增强尚可满足；当该部分负荷很高时(例如新风量特别大，甚至是全新风形式)，只依靠该三区除湿转轮则力有不逮。
上述第(2)点要求的提出，是因为转轮除湿效率/能力随处理进风温度的下降而增加。更低的处理进风温度可以使转轮处理区的吸附材料温度快速下降，其等价的水蒸气分压和处理进风相差更大，可以实现更快速的除湿。
上述第(3)点要求的提出，是因为转轮除湿能力随再生温度的上升而增加，更高的再生温度可以使单一除湿转轮覆盖原先两级转轮共同的除湿能力。但与此同时，再生侧的加热功耗也随之增加。
在传统方案中，上述第(3)点依靠大量耗能的电加热实现，而第(1)点和第(2)点则很难满足。因为传统方案中转轮处理区进风温度依靠表冷器降低，其表冷水采用冷水***统一制备，通常按7℃供水12℃回水设计，很难进一步降低，限制了表冷器的冷却和除湿能力。前表冷除湿量有限，深度除湿要求下转轮要承担的除湿负荷很高；且经前表冷处理后进入转轮的空气温度较高，转轮除湿能力/效率未得到提升。
因此，有待进一步的改进。
发明内容
有鉴于此，本发明为克服现有技术中的缺陷提供一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其首先在新风处理段采用第一直膨冷却***代替表冷器，由于制冷剂直接同空气接触换热(原先表冷器依靠冷水间接式换热)，可以实现更彻底的冷却及除湿，从而靠第一直膨冷却***移除新风更多的湿负荷，减少三区除湿转轮需要承担的除湿负荷，来满足背景技术中提到的第(1)点要求。
其次，采用第二直膨冷却***代替表冷器，同样凭借其更强的冷却能力，很容易将处理区进风温度降低，从而提升单级三区除湿转轮的除湿效率/能力，满足了背景技术中提到的第(2)点要求。
第三，由于第一直膨冷却***更强的除湿能力减少了转轮的除湿负荷，搭配第二直膨冷却***更强的冷却能力降低转轮处理进风、提升处理效率，该单级三区转轮***所需再生温度可以大幅下降，仅需80℃或更低。并进一步采用高效热泵技术回收排风余热用于再生加热。从而解决了背景技术中提到的第(3)点要求较高再生温度导致的高再生功耗的问题。
此外，背景技术中提到的第(2)点较低的处理区进风温度尽管保障了转轮深度除湿能力，但也使得其出口风温偏低，往往需要再热后送入室内，这部分加热功耗同样不容小觑。因此，本技术方案更进一步，将第二直膨冷却***的大部分冷凝废热用于处理后空气的再热，从而消除其需要额外耗功再热的不利影响。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，包括空气流路，所述的空气流路具有送风流路和排风流路；所述的送风流路连接有第一直膨冷却模块和第二直膨冷却模块；所述的送风流路和排风流路对应有除湿转轮。
优选的，所述的除湿转轮为单级三区除湿转轮，其具有处理区、清理区和再生区；所述的第一直膨冷却模块具有顺次设置的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流元件和第一蒸发器；所述的第二直膨冷却模块具有顺次设置的第二压缩机、第二冷凝器、第三冷凝器、第二节流元件和第二蒸发器。
优选的，所述的送风流路包括依次设置的第一过滤器、第二过滤器、送风风机和第三过滤器；所述的第一蒸发器设置在第一过滤器和第二过滤器之间；所述的第二蒸发器设置在第二过滤器和处理区之间；所述的第三冷凝器设置在处理区和送风风机之间。
本发明的第一过滤器采用初效或中效过滤器，第二过滤器和第三过滤器采用中效或高效过滤器。
优选的，所述的第一蒸发器和第二过滤器之间设置有回风口；排风流路一端设置在第二蒸发器和处理区之间；所述的排风流路连接有再生加热热泵模块；所述的再生加热热泵模块具有低温级制冷剂环路和高温级制冷剂环路；所述的低温级制冷剂环路包括顺次设置的低温级蒸发器、低温级压缩机、复叠换热器的制冷剂冷凝侧通道，低温级过冷器和低温级节流元件。
优选的，所述的高温级制冷剂环路包括顺次设置的复叠换热器的制冷剂蒸发侧通道，高温级压缩机，高温级冷凝器，高温级经济器和高温级节流元件；所述的高温级制冷剂环路具有中间补气支路。
该补气支路中，由高温级经济器出口的制冷剂分流一部分后，经过高温级辅助阀初步节流后，再流经高温级经济器的另一制冷剂通道，最后从高温级压缩机的中间补气口汇入。
优选的，所述的清理区、低温级过冷器、高温级冷凝器、再生区、三区转轮再生风机和低温级蒸发器依次设置在排风流路上；所述的再生区和高温级冷凝器之间设置有三区转轮再生电辅热。
发明中，三区转轮再生电辅热一般不开启，仅在再生加热热泵***出现故障时作为备用。
优选的，所述的第一冷凝器设置在排风流路上，并位于所述的高温级冷凝器之前。
优选的，所述的除湿转轮包括第一级双区转轮和三区除湿转轮；所述的二级三区除湿转轮具有处理区、清理区和再生区；所述的一级双区除湿转轮具有第一处理区和第一再生区。
优选的，所述的排风流路上对应第一级双区转轮设置有两区转轮再生加热热泵；所述的两区转轮再生加热热泵具有第三压缩机、第四冷凝器、第三节流元件和第三蒸发器。
优选的，所述的第四冷凝器、两区转轮再生电辅热、第一再生区、两区转轮再生风机和第三蒸发器依次设置在排风流路上。
第二直膨冷却模块的第二冷凝器和第三冷凝器，为串联关系。第一冷凝器通过风机向室外空气散热，并可通过调整风机转速(风量大小)来改变第一冷凝器和第二冷凝器中冷凝热的分配比例，进而起到调节第二冷凝器出口送风空气温度的目的。
本发明的运行过程如下：
在空气侧，送风风机开启，驱动新风引入，流经第一过滤器净化和第一直膨冷却***的蒸发器初步降温除湿后，和回风混合，再流经第二过滤器净化、第二直膨冷却模块的第二蒸发器降温，此后一分为二，一部分流经三区除湿转轮的处理区完成深度除湿，出风露点可达到-50℃或者更低，再通过第二直膨冷却模块的第三冷凝器升温、第三过滤器深度净化后，将湿度和温度都调节到适宜状态的空气送入室内。三区除湿转轮进口的另一部分空气则在再生风机的驱动下，流经清理区，使三区除湿转轮即将旋转进入处理区的基体快速降温，同时该部分空气继续被三区转轮再生热泵加热***的冷凝侧升温后，经过三区除湿转轮的再生区实现转轮再生，恢复其除湿能力。三区除湿转轮再生后的空气富集了湿气，将其通过再生热泵的蒸发侧，充分回收其余热，提高***的能量利用率。
在制冷剂侧，第一直膨冷却模块中，两相态制冷剂在第一蒸发器中蒸发为低温低压的过热气体，被第一压缩机吸入后压缩为高温高压的制冷剂气体，流出后经过第一冷凝器向室外空气散热，变为制冷剂过冷液体，此后经节流元件节流为低温低压的两相态制冷剂，重新回到第一蒸发器中。第二直膨冷却模块中，两相态制冷剂在第二蒸发器中蒸发为低温低压的过热气体，被第二压缩机吸入后第二压缩机为高温高压的制冷剂气体，流出后经第二冷凝器向室外空气散热，并进一步在第三冷凝器中向流经的空气散热，形成更大的过冷度，转换为制冷剂过冷液体后，流经节流元件节流，重新形成低温低压的两相态制冷剂，回到蒸发器中。三区转轮再生加热热泵***中，两相态制冷剂在低温级蒸发器中蒸发为低温低压的过热气体，被低温级压缩机吸入后压缩为高温高压的制冷剂气体，流出后经过复叠换热器向高温级循环的制冷剂散热，并进一步在低温级过冷器中向流经的空气散热，形成较大的过冷度，转换为制冷剂过冷液体后，流经低温级节流元件节流，重新形成低温低压的两相态制冷剂，回到低温蒸发器中，构成低温级制冷剂循环。与此同时，两相态制冷剂在复叠换热器中从低温级循环的制冷剂中吸热成为过热气体，被高温级压缩机吸入后压缩成为高温高压的制冷剂气体，流出后经过高温级冷凝器散热，流出后一分为二，大部分经过高温级经济器进一步过冷并流经高温级节流元件节流后，重新成为两相态制冷剂，回到复叠换热器中；另外少部分经高温级辅助阀节流到中间压力，流经高温级经济器的另一制冷剂通道，使主流制冷剂过冷，其自身吸热成为过热气体后，从高温级压缩机的补气口流入，和复叠换热器流入压缩机吸气口压缩到中间压力的制冷剂混合，构成高温级制冷剂循环。
本发明的实施例还包含将第二直膨冷却模块的第二冷凝器和第三冷凝器采用并联方式连接的情形。通过并联接口处的三通阀调节进入各冷凝器的制冷剂流量，进而调节各换热器的加热能力，起到对送风调温的作用。该并联布置方式，使第三冷凝器中冷凝加热热量的调节范围更大，允许对送风温度起到更好的调节作用。
本发明的实施例还包含将第一直膨冷却模块的第一冷凝器也放置于三区除湿转轮再生区进口的情形。将其用于再生进风的加热，对处理侧直膨冷却模块的冷凝废热进行了更充分的回收，进一步提升***的能量利用率。同时，原再生加热热泵***的高温级冷凝器进风温度被初步加热后升高，可以省略低温级过冷器的使用，节省设备成本；***所需加热量也减少，可以降低耗功。
本发明的实施例还包含在转轮再生加热热泵***处用单级热泵***代替原先改进式复叠热泵***的情形。本发明在处理侧采用直膨冷却***降低了除湿转轮处理进风的含湿量和温度，使其除湿负荷降低，除湿效率上升，只需要提供80℃左右较低的再生温度。因此可以考虑采用单级热泵***将再生空气加热到最高约75℃，再搭配少量电辅热加热到所需温度。***形式简单，成本显著下降，控制也更方便。
本发明的实施例还包含形式更复杂的两级除湿转轮情形。该***由第一级两区转轮和三区除湿转轮构成。同样利用第一直膨冷却模块和第二直膨冷却模块更强的除湿和冷却能力，可以将第一/第二级转轮的再生温度都降低到80℃左右。同样回收第二直膨冷却模块的冷凝余热，将其用于送风的再热。
本发明有益效果尤其体现在深度除湿(例如送风露点-50℃或更低)的单级三区转轮除湿***的情形，其一般需要120℃左右的再生温度，同时要求处理进风的温度足够低。与之相比，本发明具有以下结构特征和有益效果：
1、处理侧第一直膨冷却模块代替表冷器，实现更彻底的冷却和除湿，靠第一直膨冷却移除掉新风更多的湿负荷，减少除湿转轮自身的除湿负荷。从而使得即使在新风比例较高的情形下，依靠单级三区转轮实现深度除湿成为可能。相比靠两级转轮实现深度除湿的方案相比，***形式更加简单，初投资大幅降低。
2、处理侧采用直膨冷却模块，其制冷/除湿能力较原表冷的方式更强，使得一方面第一直膨冷却模块预冷新风时就能产生更大的除湿量，降低转轮自身的除湿负荷；另一方面配合第二直膨冷却模块更强的冷却能力，使得进入到除湿转轮处理区的空气温度更低，转轮除湿效率得到提升。综合以上效果，转轮可以采用更低的再生温度(可下降20～40℃)，再生加热功耗得到大幅降低。
3、对于传统单级三区除湿转轮，要实现-50℃及更低露点送风的深度除湿，需要将处理进风温度降至足够低，但与此同时出风温度也不高，一般还需要耗费大量电加热进行再热。本发明则直接回收利用第二直膨冷却模块在冷凝侧的大部分废热再热转轮后空气，既降低了第二直膨冷却***的冷凝温度，提升***能效；又大幅节约了原先需要的电加热再热功耗。
附图说明
图1为传统单级三区转轮的结构示意图。
图2为焓湿图上传统单级三区转轮的运行过程。
图3为本发明实施例一的结构示意图。
图4为焓湿图上本发明实施例一的运行过程。
图5为本发明实施例二的结构示意图。
图6为本发明实施例三的结构示意图。
图7为本发明实施例四的结构示意图。
图8为本发明实施例五的结构示意图。
图中：1为新风，2为第一过滤器，3为第一直膨冷却模块(包括3-1为第一压缩机，3-2为第一冷凝器，3-3为第一节流元件，3-4为第一蒸发器)，4为回风，5为第二直膨冷却模块(包括5-1为第二压缩机，5-2为第二冷凝器，5-3为第三冷凝器，5-4为第二节流元件，5-5为第二蒸发器)，6为第二过滤器，7为三区除湿转轮(包括7-1为处理区，7-2为清理区，7-3为再生区)，8为送风风机，9为第三过滤器，10为送风，11为第一级两区转轮(包括11-1为第一处理区，11-2为第一再生区)，12.两区转轮再生加热热泵(包括12-1为第三压缩机，12-2为第四冷凝器，12-3为第三节流元件，12-4为第三蒸发器)，13为两区转轮再生电辅热，14为两区转轮再生风机，15为第一表冷器，16为第二表冷器，17为送风加热器，20为三区转轮再生加热热泵(包括20-1为低温级蒸发器，20-2为低温级压缩机，20-3为复叠换热器，20-4为低温级过冷器，20-5为低温级节流元件，20-6为高温级压缩机，20-7为高温级冷凝器，20-8为高温级经济器，20-9为高温级辅助阀，20-10为高温级节流元件)，21为三区转轮再生电辅热，22为三区转轮再生风机，23为三区转轮再生排风。a～k为空气状态。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解的术语相同的含义，只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。
实施例一
参见图3，一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，包括空气流路，所述的空气流路具有送风流路和排风流路；所述的送风流路连接有第一直膨冷却模块3和第二直膨冷却模块5；所述的送风流路和排风流路对应有除湿转轮。
进一步的说，所述的除湿转轮为单级三区除湿转轮7，其具有处理区7-1、清理区7-2和再生区7-3；所述的第一直膨冷却模块3具有顺次设置的第一压缩机3-1、第一冷凝器3-2、第一节流元件3-3和第一蒸发器3-4；所述的第二直膨冷却模块5具有顺次设置的第二压缩机5-1、第二冷凝器5-2、第三冷凝器5-3、第二节流元件5-4和第二蒸发器5-5。
进一步的说，所述的送风流路包括依次设置的第一过滤器2、第二过滤器6、送风风机8和第三过滤器9；所述的第一蒸发器设置3-4在第一过滤器2和第二过滤器6之间；所述的第二蒸发器5-5设置在第二过滤器6和处理区7-1之间；所述的第三冷凝器5-3设置在处理区7-1和送风风机8之间。
进一步的说，所述的第一蒸发器3-4和第二过滤器6之间设置有回风口4；排风流路一端设置在第二蒸发器5-5和处理区7-1之间；所述的排风流路连接有再生加热热泵模块20；所述的再生加热热泵模块20具有低温级制冷剂环路和高温级制冷剂环路；所述的低温级制冷剂环路包括顺次设置的低温级蒸发器20-1、低温级压缩机20-2、复叠换热器20-3的制冷剂冷凝侧通道，低温级过冷器20-4和低温级节流元件20-5。
进一步的说，所述的高温级制冷剂环路包括顺次设置的复叠换热器20-3的制冷剂蒸发侧通道，高温级压缩机20-6，高温级冷凝器20-7，高温级经济器20-8和高温级节流元件20-10；所述的高温级制冷剂环路具有中间补气支路。
进一步的说，所述的清理区7-2、低温级过冷器20-4、高温级冷凝器20-7、再生区7-3、三区转轮再生风机22和低温级蒸发器20-1依次设置在排风流路上；所述的再生区7-3和高温级冷凝器20-7之间设置有三区转轮再生电辅热21。
本实施例的工作原理如下：送风流路中，引入新风1，流经第一过滤器2和第一直膨冷却模块的第一蒸发器3-4后，与回风4混合，再流经第二过滤器6、第二直膨冷却模块的第二蒸发器5-5后，一分为二，其中一大部分继续流经三区除湿转轮7的处理区7-1后，经第二直膨冷却模块的第三冷凝器5-3、送风风机8、第三过滤器9，送入室内。排风流路中，三区除湿转轮7入口前的另一部分空气先流经三区除湿转轮的清理区7-2，再依次流经再生加热热泵***20的低温级过冷器20-4、高温级冷凝器20-7、电辅热21后，进入三区除湿转轮的再生区7-3，从再生区流出后，经再生风机22和再生加热热泵20的低温级蒸发器20-1排出。
本实施例的制冷剂环路包括独立的第一直膨冷却模块3、第二直膨冷却模块5和三区转轮再生加热热泵20的制冷剂环路。其中，第一直膨冷却模块3的制冷剂环路，由第一压缩机3-1、第一冷凝器3-2、第一节流元件3-3和第一蒸发器3-4顺次连接而成。第二直膨冷却模块5的制冷剂环路，由第二压缩机5-1、第二冷凝器5-2、第三冷凝器5-3、第二节流元件5-4和第二蒸发器5-5顺次连接而成。三区转轮再生加热热泵20的制冷剂环路，包括低温级制冷剂环路和高温级制冷剂环路。低温级制冷剂环路和高温级制冷剂环路通过中间复叠换热器20-3实现换热式连接。其中，低温级制冷剂环路由低温级蒸发器20-1，低温级压缩机20-2，复叠换热器20-3的制冷剂冷凝侧通道，低温级过冷器20-4和低温级节流元件20-5顺次连接而成。高温级制冷剂环路由复叠换热器20-3的制冷剂蒸发侧通道，高温级压缩机20-6，高温级冷凝器20-7，高温级经济器20-8和高温级节流元件20-10顺次连接而成。高温级制冷剂环路还包括中间补气支路，对应的高温级压缩机20-6采用带中间补气口的喷气增焓式压缩机，该补气支路中，由高温级经济器20-8出口的制冷剂分流一部分后，经过高温级辅助阀20-9初步节流后，再流经高温级经济器20-8的另一制冷剂通道，最后从高温级压缩机20-6的中间补气口汇入。
本实施例的空气流路和制冷剂环路存在换热式连接，第一直膨冷却模块3的第一蒸发器3-4放置于新风入口段流经第一过滤器2之后。第二直膨冷却模块5中，第二蒸发器5-5放置于新风和回风混合后流经第二过滤器6之后，第三冷凝器5-3放置于三区除湿转轮7的处理区7-1之后。三区转轮再生加热热泵系20中，低温级过冷器20-4和高温级冷凝器20-7依次放置于三区除湿转轮再生区7-3的空气入口处，低温级蒸发器20-1放置于三区除湿转轮再生区7-3的空气出口。
本实施例中，第一过滤器2采用初效或中效过滤器，第二过滤器6和第三过滤器9采用中效或高效过滤器。
本实施例中，三区转轮再生电辅热21一般不开启，仅在再生加热热泵***20出现故障时作为备用。
本实施例中第二直膨冷却模块5的第二冷凝器5-2和第三冷凝器5-3，为串联关系，第二冷凝器5-2通过风机向室外空气散热，并可通过调整风机转速(风量大小)来改变第二冷凝器5-2和第三冷凝器5-3中冷凝热的分配比例，进而起到调节第三冷凝器5-3出口送风空气温度的目的。
本实施例在运行过程中，在空气侧，送风风机8开启，驱动新风1引入，流经第一过滤器2净化和第一直膨冷却模块的第一蒸发器3-4初步降温除湿后，和回风4混合，再流经第二过滤器6净化、第二直膨冷却模块5的第二蒸发器5-5降温，此后一分为二，一部分流经三区除湿转轮的处理区7-1完成深度除湿，出风露点可达到-50℃或者更低，再通过第二直膨冷却模块5的第三冷凝器5-3升温、第三过滤器9深度净化后，将湿度和温度都调节到适宜状态的空气13送入室内。三区除湿转轮7进口的另一部分空气则在再生风机22的驱动下，流经清理区7-2，使三区除湿转轮7即将旋转进入处理区的基体快速降温，同时该部分空气继续被三区转轮再生热泵加热20的冷凝侧升温后，经过三区除湿转轮的再生区7-3实现转轮再生，恢复其除湿能力。三区除湿转轮7再生后的空气富集了湿气，将其通过再生热泵20的蒸发侧，充分回收其余热，提高***的能量利用率。
本实施例在运行过程中，在制冷剂侧，第一直膨冷却模块3中，两相态制冷剂在第一蒸发器3-4中蒸发为低温低压的过热气体，被第一压缩机3-1吸入后压缩为高温高压的制冷剂气体，流出后经过第一冷凝器3-2向室外空气散热，变为制冷剂过冷液体，此后经第一节流元件3-3节流为低温低压的两相态制冷剂，重新回到第一蒸发器3-4中。第二直膨冷却模块5中，两相态制冷剂在第二蒸发器5-5中蒸发为低温低压的过热气体，被第二压缩机5-1吸入后压缩机为高温高压的制冷剂气体，流出后经第二冷凝器5-2向室外空气散热，并进一步在第三冷凝器5-3中向流经的空气散热，形成更大的过冷度，转换为制冷剂过冷液体后，流经第二节流元件5-4节流，重新形成低温低压的两相态制冷剂，回到第二蒸发器5-5中。三区转轮再生加热热泵20中，两相态制冷剂在低温级蒸发器20-1中蒸发为低温低压的过热气体，被低温级压缩机20-2吸入后压缩为高温高压的制冷剂气体，流出后经过复叠换热器20-3向高温级循环的制冷剂散热，并进一步在低温级过冷器20-4中向流经的空气散热，形成较大的过冷度，转换为制冷剂过冷液体后，流经低温级节流元件20-5节流，重新形成低温低压的两相态制冷剂，回到低温蒸发器20-1中，构成低温级制冷剂循环。与此同时，两相态制冷剂在复叠换热器20-3中从低温级循环的制冷剂中吸热成为过热气体，被高温级压缩机20-6吸入后压缩成为高温高压的制冷剂气体，流出后经过高温级冷凝器20-7散热，流出后一分为二，大部分经过高温级经济器20-8进一步过冷并流经高温级节流元件20-10节流后，重新成为两相态制冷剂，回到复叠换热器20-3中；另外少部分经高温级辅助阀20-9节流到中间压力，流经高温级经济器20-8的另一制冷剂通道，使主流制冷剂过冷，其自身吸热成为过热气体后，从高温级压缩机20-6的补气口流入，和复叠换热器20-3流入压缩机吸气口压缩到中间压力的制冷剂混合，构成高温级制冷剂循环。
图4还在焓湿图上示出了本实施例的典型运行过程，a～k标记了***中不同位置的空气状态，与图3中的标号一致。同时图1和图2中也给出了传统单级三区除湿转轮的结构和相同工况下的运行状态。从图2中可以看到，传统方案中第二表冷器16需要先将转轮进口的空气从状态点d进一步冷却到e，从而保证转轮出口空气露点能低至-50℃。但较低的入口空气温度也使得流经转轮后出风温度仍较低(状态点e到f)，通常需要利用送风加热器17进一步再热到所需温度(状态点f到g)。因此，转轮入口前空气需要降温处理(状态点d到e)，流出后需要再热(状态点f到g)，在传统方案中前者靠冷水***制备的冷冻水通入表冷器16实现，后者靠送风加热器17的电加热实现，需要分别耗功，***能耗大。相比之下，本***采用的第一直膨冷却模块3能力更强，较原先的第一表冷器可以除去新风中更多的湿(状态点a到b)，降低转轮的除湿负荷；同时第二直膨冷却模块5可以提供更大的制冷量，使得进入三区除湿转轮7处理区7-1的空气温度更低(状态点d到e)，因此转轮的除湿效率上升，同样除湿能力下可以采用更低的再生温度(状态点i，本示例中107℃下降到84℃)，且再生热泵机组可以回收排风的余热(状态点j到k)，再生加热的耗功下降；另一方面，三区除湿转轮处理区7-1出口空气的再热(状态点f到g)，依靠第二直膨冷却***5的第二冷凝器5-3实现，直接利用第二直膨冷却***的冷凝废热，而不需要像传统方案中额外采用电加热，又进一步降低了能耗。
因此，本实施例的有益效果体现在：(1)直膨冷却***的制冷/除湿能力较原表冷的方式更强，使得一方面第一直膨冷却模块3预冷新风时就能产生更大的除湿量，降低转轮自身的除湿负荷；另一方面配合第二直膨冷却模块5更强的冷却能力，使得进入到三区除湿转轮7处理区7-1的空气温度更低，转轮除湿效率得到提升。综合以上效果，转轮可以采用更低的再生温度(可下降20～40℃)，再生加热功耗得到大幅降低；(2)对于单级三区除湿转轮而言，要实现-50℃及更低露点送风的深度除湿，需要将处理进风温度降至足够低，但与此同时出风温度也不高，一般还需要耗费大量电加热进行再热。在本实施例中，直接回收利用第二直膨冷却模块5在冷凝侧的大部分废热再热转轮后空气，既降低了第二直膨冷却模块5的冷凝温度，提升***能效；又大幅节约了原先需要的电加热再热功耗。
实施例二
本实施例参见图5，其***原理与实施例一类似。区别在于第二直膨冷却模块5的第二冷凝器5-2和第三冷凝器5-3为并联关系，通过并联接口处的三通阀调节进入各冷凝器的制冷剂流量，进而调节各换热器的加热能力，起到对送风调温的作用。该实施例中冷凝器的并联布置方式，使第三冷凝器5-3中冷凝加热热量的调节范围更大，允许对送风温度起到更好的调节作用。
实施例三
本实施例参见图6，其***原理与实施例一大致相同。主要区别在于对处理侧直膨冷却***的冷凝废热进行了更充分的回收，进一步提升***的能量利用率。
具体说来，本实施例将第一直膨冷却模块3的冷凝器3-2放置于三区除湿转轮再生区7-3的进口，也用于再生进风的加热。由此原再生加热热泵20的高温级冷凝器20-7进风温度已经较高，可以省略低温级过冷器20-4的使用，节省设备成本；***所需加热量也减少，可以降低耗功。
实施例四
本实施例参见图7，其***原理与实施例一大致相同。主要区别在于转轮再生加热热泵***20处用单级热泵***代替了原先的改进式复叠热泵***。
由于本发明在处理侧采用直膨冷却***降低了除湿转轮处理进风的含湿量和温度，使其除湿负荷降低，除湿效率上升，只需要提供80℃左右较低的再生温度。因此可以考虑采用单级热泵***将再生空气加热到最高约75℃，再搭配少量电辅热加热到所需温度。该实施例能耗略有上升，但***形式简单，成本显著下降，控制也更方便。
当然，本实施例也可以像实施例二一样，将第一直膨冷却模块3的第一冷凝器3-2放置于再生进风处，用于其初步加热，以进一步减少再生加热热泵***20所需配备容量和功耗。
实施例五
本实施例参见图8，其将本发明的技术精神用于形式更复杂的两级除湿转轮。当该***中不安装第一级两区转轮11及其配套的加热热泵12、电辅热13、再生风机14等部件时，就退回到同实施例一相同的构型。
本实施例中***由第一级的两区转轮11和第二级的三区除湿转轮7构成。同样利用第一直膨冷却模块3和第二直膨冷却模块5更强的除湿和冷却能力，可以将第一/第二级转轮的再生温度都降低到80℃左右。同样回收第二直膨冷却***5的冷凝余热，将其用于送风的再热。第一直膨冷却模块3的冷凝余热，如有需要也可回收，类似实施例二中，将其用于第一级/第二级转轮再生进风的部分加热。
最后说明的是，以上实施例仅以说明本发明的技术方案而非限制，尽管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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，包括空气流路，其特征在于：所述的空气流路具有送风流路和排风流路；所述的送风流路连接有第一直膨冷却模块和第二直膨冷却模块；所述的送风流路和排风流路对应有除湿转轮。
2.根据权利要求1所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的除湿转轮为单级三区除湿转轮，其具有处理区、清理区和再生区；所述的第一直膨冷却模块具有顺次设置的第一压缩机、第一冷凝器、第一节流元件和第一蒸发器；所述的第二直膨冷却模块具有顺次设置的第二压缩机、第二冷凝器、第三冷凝器、第二节流元件和第二蒸发器。
3.根据权利要求2所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的送风流路包括依次设置的第一过滤器、第二过滤器、送风风机和第三过滤器；所述的第一蒸发器设置在第一过滤器和第二过滤器之间；所述的第二蒸发器设置在第二过滤器和处理区之间；所述的第三冷凝器设置在处理区和送风风机之间。
4.根据权利要求3所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的第一蒸发器和第二过滤器之间设置有回风口；排风流路一端设置在第二蒸发器和处理区之间；所述的排风流路连接有再生加热热泵模块；所述的再生加热热泵模块具有低温级制冷剂环路和高温级制冷剂环路；所述的低温级制冷剂环路包括顺次设置的低温级蒸发器、低温级压缩机、复叠换热器的制冷剂冷凝侧通道，低温级过冷器和低温级节流元件。
5.根据权利要求4所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的高温级制冷剂环路包括顺次设置的复叠换热器的制冷剂蒸发侧通道，高温级压缩机，高温级冷凝器，高温级经济器和高温级节流元件；所述的高温级制冷剂环路具有中间补气支路。
6.根据权利要求5所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的清理区、低温级过冷器、高温级冷凝器、再生区、三区转轮再生风机和低温级蒸发器依次设置在排风流路上；所述的再生区和高温级冷凝器之间设置有三区转轮再生电辅热。
7.根据权利要求6所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的第一冷凝器设置在排风流路上，并位于所述的高温级冷凝器之前。
8.根据权利要求1所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的除湿转轮包括第一级双区转轮和三区除湿转轮；所述的二级三区除湿转轮具有处理区、清理区和再生区；所述的一级双区除湿转轮具有第一处理区和第一再生区。
9.根据权利要求8所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的排风流路上对应第一级双区转轮设置有两区转轮再生加热热泵；所述的两区转轮再生加热热泵具有第三压缩机、第四冷凝器、第三节流元件和第三蒸发器。
10.根据权利要求9所述的一种回收直膨冷却冷凝热的低再生温度深度除湿***，其特征在于：所述的第四冷凝器、两区转轮再生电辅热、第一再生区、两区转轮再生风机和第三蒸发器依次设置在排风流路上。
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