CN116255747A - 一种全热回收型冷热联供除湿装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全热回收型冷热联供除湿装置，包括沿进气方向依次设置的初效过滤器（1）、前表冷换热器（2）、转轮（3）、后表冷换热器（4）、风机（5）、中效过滤器（6）和再生功能段；再生功能段包括依次相连的再生初效过滤器（7）、再生加热器（8）、转轮（3）和再生风机（9）；前表冷换热器（2）、后表冷换热器（4）和再生加热器（8）的管程分别与冷热联供一体机（10）相连。本发明的优点是运行稳定、全热回收、节能高效，能在较大程度上减少转轮除湿机的运行费用。
Description
技术领域
本发明属于空气处理技术领域，尤其涉及一种全热回收型冷热联供除湿装置及方法。
背景技术
最为广泛的空气除湿是采用降温除湿方法。降温除湿原理是利用制冷压缩机持续不断地给空气换热器提供冷源，降低流经换热器的空气的露点温度，让空气中的水份在换热器的表面冷凝成水珠，如此循环，一定程度上降低空气中的含湿量。
工业领域要想获得更低相对湿度的空气，仅通过降温除湿的方法已不能满足使用要求，因此工业除湿机普遍采用降温除湿和转轮除湿相结合的串联方案，湿空气先经过降温除湿后，再经过转轮物理吸附空气中的水份，获得超低露点的干燥空气。
转轮是由特殊复合耐热材料制成的波纹状、载有吸湿剂的蜂窝状转轮，蜂窝状转轮具有吸湿比表面积大、流通阻力小、除湿效率高等特点。转轮的两侧由高密封性的隔板将整个表面分成两个扇区：空气处理扇区和再生还原扇区。当需要除湿的处理空气进入处理扇区，空气中水蒸气被不断旋转的转轮中的载体所吸附而得到干燥，并释放潜热，干燥后的空气则通过风机送出***。随着吸收水分的增加，转轮处理扇区趋于湿度饱和，为维持其稳定的除湿性能，饱和的转轮部分在马达驱动下，转入再生区域，开始转轮吸湿剂的再生过程。再生空气经过再生加热器加热后达到 100~140 ℃，反向吹入再生区域，高温状态下转轮中已吸附的水分被脱附，同时释放大量显热，自身温度降低，变成了饱含水分的湿空气排出，从而完成了水分的转移，恢复了转轮强大的吸湿能力，再转入工作区域进行除湿。上述的除湿和再生过程是同时发生，空气不断被干燥 , 转轮不断被再生，周而复始，从而保证了除湿机持续恒定的工作状态。
传统的工业除湿机，是通过冷热分离的方案分别获得冷源和热源，冷源由制冷机组产生，制冷机组在提供冷源的同时，产生的冷凝热负荷由冷却塔或蒸发冷排出到空气中，能量损失严重；另一方面，除湿机转轮的再生加热器的热负荷通过电加热或者高温蒸汽获得，热效率不高。因此，目前市面上工业除湿机是个高耗能产品，优化和提高工业除湿机的综合能效已迫在眉睫，空气除湿行业技术变革大势所趋。
发明内容
本发明目的就是为了解决现有工业除湿机能耗高、热效率低的问题，提供了一种全热回收型冷热联供除湿装置，运行稳定、全热回收、节能高效，能在较大程度上减少转轮除湿机的运行费用。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种全热回收型冷热联供除湿装置，包括沿进气方向依次设置的初效过滤器、前表冷换热器、转轮、后表冷换热器、风机、中效过滤器和再生功能段；
所述再生功能段包括依次相连的再生初效过滤器、再生加热器、转轮和再生风机；
所述前表冷换热器、后表冷换热器和再生加热器的管程分别与冷热联供一体机相连，以用于提供冷热水为介质分别进行热交换、以实现降温除湿和转轮再生。
进一步地，所述冷热联供一体机上设有热源侧出口、热源侧进口、冷源侧出口和冷源侧进口，再生加热器的管程入口与冷热联供一体机的热源侧出口相连，且其管程出口与冷热联供一体机的热源侧进口相连，前表冷换热器和后表冷换热器的管程入口与冷热联供一体机的冷源侧出口相连，且其管程出口与冷热联供一体机的冷源侧进口相连。
进一步地，所述冷热联供一体机包括冷热水机组、热水箱、冷水箱、热水泵和冷水泵,冷水泵的进口与冷水箱的出口相连，冷水泵的出口通过冷热联供一体机的冷源侧出口分别与前、后表冷换热器的管程入口相连，热水泵的进口与热水箱的出口相连，热水泵再通过冷热联供一体机的热源侧出口分别与再生热加热器的管程入口和用户供热管网的进口相连。
进一步地，所述冷热联供一体机的冷源侧进口和热源侧进口均与冷热水机组的进口相连，热水箱和冷水箱的进口均与冷热水机组的出口相连。
进一步地，所述转轮上设有除湿进风口、除湿出风口、再生进风口和再生出风口，除湿进风口与前表冷换热器的壳程出口相连，除湿出风口与后表冷换热器的壳程入口相连，再生进风口与再生加热器的壳程出口相连，再生出风口与再生风机相连。
进一步地，所述转轮设有空气处理扇区和再生还原扇区，空气处理扇区与前、后表冷换热器相连，再生还原扇区与再生功能段相连。
为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种全热回收型冷热联供除湿方法，具体步骤如下，包括：
（1）湿空气先过初效过滤器进行初步过滤，然后通入前表冷换热器的壳程内，冷热联供一体机为前表冷换热器的管程提供冷源，冷源与湿空气换热进行降温和部分除湿；
（2）换热后的空气进入转轮的空气处理扇区，空气中水蒸气被不断旋转的转轮中的载体所吸附而得到干燥，并释放潜热，干燥后的空气再进入后表冷换热器的壳程内换热，后表冷换热器管程内的冷源亦由冷热联供一体机提供；
（3）二次换热后的空气再由风机抽至中效过滤器内进行二次过滤后排出；
（4）室内风再通过再生初效过滤器进入再生加热器的壳程内，再生加热器的热负荷由冷热联供一体机提供高温热水，加热流经再生加热器的空气成高温蒸汽；
（5）高温蒸汽反向吹入转轮的再生还原扇区，高温状态下转轮中已吸附的水分被脱附，同时释放大量显热，自身温度降低，变成了饱含水分的湿空气排出，从而完成了水分的转移，恢复了转轮的吸湿能力。
进一步地，所述冷热联供一体机的冷热水机组同时将冷源和热源通过水泵提供给除湿装置或用户使用，冷热水机组本身消耗的电能转化为冷负荷和热负荷。
进一步地，所述冷热水机组采用复叠式高低温耦合技术，低温级采用环保冷媒R134a，实现-10℃～20℃的冷源，高温级采用R245fa环保冷媒，实现80℃～125℃的热源，同时提供给除湿装置或用户使用。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点具体在于：
（1）本发明采用复叠式高低温耦合技术，冷热水机组既能产生温度范围-10℃～20℃的中低温冷源，也能产生温度范围80℃～125℃的高温热源，可同时满足冷热联供的使用要求；
（2）本发明的装置节能高效，充分利用冷热水机组产生的冷负荷和热负荷，实现真正意义上的零排放，冷热水机组本身消耗的电能转化为冷负荷和热负荷，均完全被有效使用，无能量损失，节能效果显著；
（3）本发明的装置运行稳定、故障率低，采用水作为制冷剂与新风之间的换热介质，水与制冷剂之间的换热***设置有缓冲箱可以储存能量，从而实现水与空气换热***达到变工况空气状态调节，保证了除湿装置在任何季节中全新风温度和湿度变化的情况下稳定运行。
附图说明
图1为本发明的全热回收型冷热联供除湿装置结构示意图；
图2为本发明的冷热联供一体机的内部结构示意图。
具体实施方式
实施例1
为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种全热回收型冷热联供除湿装置及方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1和图2，一种全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
包括沿进气方向依次设置的初效过滤器1、前表冷换热器2、转轮3、后表冷换热器4、风机5、中效过滤器6和再生功能段；
所述再生功能段包括依次相连的再生初效过滤器7、再生加热器8、转轮3和再生风机9；
所述前表冷换热器2、后表冷换热器4和再生加热器8的管程分别与冷热联供一体机10相连，以用于提供冷热水为介质分别进行热交换、以实现降温除湿和转轮再生；
冷热联供一体机10上设有热源侧出口10a、热源侧进口10b、冷源侧出口10c和冷源侧进口10d，再生加热器8的管程入口与冷热联供一体机10的热源侧出口10a相连，且其管程出口与冷热联供一体机10的热源侧进口10b相连，前表冷换热器2和后表冷换热器4的管程入口与冷热联供一体机10的冷源侧出口10c相连，且其管程出口与冷热联供一体机10的冷源侧进口10d相连；
冷热联供一体机10内包括冷热水机组101、热水箱102、冷水箱103、热水泵104和冷水泵105，冷水泵105的进口与冷水箱103的出口相连，冷水泵105的出口通过冷热联供一体机10的冷源侧出口10c分别与前表冷换热器2、后表冷换热器4的管程入口相连，热水泵104的进口与热水箱102的出口相连，热水泵104再通过冷热联供一体机10的热源侧出口10a分别与再生热加热器8的管程入口和用户供热管网11的进口相连；
冷热联供一体机10的冷源侧进口10d和热源侧进口10b均与冷热水机组101的进口相连，热水箱102和冷水箱103的进口均与冷热水机组101的出口相连。
本实施例中，转轮3上设有空气处理扇区和再生还原扇区，空气处理扇区设有除湿进风口3a和除湿出风口3b，再生还原扇区设有再生进风口3c和再生出风口3d，除湿进风口3a与前表冷换热器2的壳程出口相连，除湿出风口3b与后表冷换热器4的壳程入口相连，再生进风口3c与再生加热器8的壳程出口相连，再生出风口3d与再生风机9相连。
使用时，前表冷换热器2和后表冷换热器4均由冷热联供一体机10提供的冷源给预处理气体进行降温和部分除湿，再生加热器8由冷热联供一体机10提供的热源给流经再生加热器8的气体加热成高温气体，被加热的高温气体经过转轮3，蒸发转轮吸收的水分，从而实现转轮的有效循环再使用。
本发明所用冷热水机组采用复叠式高低温耦合技术，可同时将冷源和热源通过水泵提供给除湿装置或用户使用，低温级采用环保冷媒R134a，实现-10℃～20℃的冷源，高温级采用R245fa环保冷媒，实现80℃～125℃的热源。
本发明能够在较大程度上减少转轮除湿机的运行费用，避免能量损失，提高热交换效率，保证设备的正常稳定运行。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
包括沿进气方向依次设置的初效过滤器（1）、前表冷换热器（2）、转轮（3）、后表冷换热器（4）、风机（5）、中效过滤器（6）和再生功能段；
所述再生功能段包括依次相连的再生初效过滤器（7）、再生加热器（8）、转轮（3）和再生风机（9）；
所述前表冷换热器（2）、后表冷换热器（4）和再生加热器（8）的管程分别与冷热联供一体机（10）相连。
2.根据权利要求1所述的全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
所述冷热联供一体机（10）上设有热源侧出口（10a）、热源侧进口（10b）、冷源侧出口（10c）和冷源侧进口（10d），再生加热器（8）的管程入口与冷热联供一体机（10）的热源侧出口（10a）相连，且其管程出口与冷热联供一体机（10）的热源侧进口（10b）相连，前表冷换热器（2）和后表冷换热器（4）的管程入口与冷热联供一体机（10）的冷源侧出口（10c）相连，且其管程出口与冷热联供一体机（10）的冷源侧进口（10d）相连。
3.根据权利要求2所述的全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
所述冷热联供一体机（10）包括冷热水机组（101）、热水箱（102）、冷水箱（103）、热水泵（104）和冷水泵（105），冷水泵（105）的进口与冷水箱（103）的出口相连，冷水泵（105）的出口通过冷热联供一体机（10）的冷源侧出口（10c）分别与前表冷换热器（2）和后表冷换热器（4）的管程入口相连，热水泵（104）的进口与热水箱（102）的出口相连，热水泵9104再通过冷热联供一体机（10）的热源侧出口（10a）分别与再生热加热器（8）的管程入口和用户供热管网（11）的进口相连。
4.根据权利要求3所述的全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
所述冷热联供一体机（10）的冷源侧进口（10d）和热源侧进口（10b）均与冷热水机组（101）的进口相连，热水箱（102）和冷水箱（103）的进口均与冷热水机组（101）的出口相连。
5.根据权利要求1~4任一项所述的全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
所述转轮（3）上设有除湿进风口（3a）、除湿出风口（3b）、再生进风口（3c）和再生出风口（3d），除湿进风口（3a）与前表冷换热器（2）的壳程出口相连，除湿出风口（3b）与后表冷换热器（4）的壳程入口相连，再生进风口（3c）与再生加热器（8）的壳程出口相连，再生出风口（3d）与再生风机（9）相连。
6.根据权利要求1~4任一项所述的全热回收型冷热联供除湿装置，其特征在于：
所述转轮（3）设有空气处理扇区和再生还原扇区，空气处理扇区与前、后表冷换热器相连，再生还原扇区与再生功能段相连。
7.一种使用如权利要求1所述除湿装置进行全热回收型冷热联供除湿方法，具体步骤如下，其特征在于，包括：
步骤一：湿空气先过初效过滤器（1）进行初步过滤，然后通入前表冷换热器（2）的壳程内，冷热联供一体机（10）为前表冷换热器（2）的管程提供冷源，冷源与湿空气换热进行降温和部分除湿；
步骤二：换热后的空气进入转轮（3）的空气处理扇区，空气中水蒸气被不断旋转的转轮（3）中的载体所吸附而得到干燥，并释放潜热，干燥后的空气再进入后表冷换热器（4）的壳程内换热，后表冷换热器（4）管程内的冷源亦由冷热联供一体机（10）提供；
步骤三：二次换热后的空气再由风机（5）抽至中效过滤器（6）内进行二次过滤后排出；
步骤四：室内风再通过再生初效过滤器（7）进入再生加热器（8）的壳程内，再生加热器（8）的热负荷由冷热联供一体机（10）提供高温热水，加热流经再生加热器（8）的空气成高温蒸汽；
步骤五：高温蒸汽反向吹入转轮（3）的再生还原扇区，高温状态下转轮（3）中已吸附的水分被脱附，同时释放大量显热，自身温度降低，变成了饱含水分的湿空气排出，从而完成了水分的转移，恢复了转轮（3）的吸湿能力。
8.根据权利要求7所述的全热回收型冷热联供除湿方法，其特征在于：
所述冷热联供一体机（10）的冷热水机组（101）同时将冷源和热源通过水泵提供给除湿装置或用户使用，冷热水机组本身消耗的电能转化为冷负荷和热负荷。
9.根据权利要求8所述的全热回收型冷热联供除湿方法，其特征在于：
所述冷热水机组（101）采用复叠式高低温耦合技术，低温级采用环保冷媒R134a，实现-10℃～20℃的冷源，高温级采用R245fa环保冷媒，实现80℃～125℃的热源，同时提供给除湿装置或用户使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20230613 |