雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)及其空氣處理方法

　　雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)及其空氣處理方法

　　【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)及其空氣處理方法，屬于環(huán)境控制領(lǐng)域。其特征在于主要包括空氣處理系統(tǒng)和再生系統(tǒng)。其特征在于除濕系統(tǒng)由新風(fēng)過濾器、一級(jí)蒸發(fā)器、一級(jí)轉(zhuǎn)輪、二級(jí)蒸發(fā)器、二級(jí)轉(zhuǎn)輪、加熱器和送風(fēng)風(fēng)機(jī)組成，其作用是將新風(fēng)處理至要求的溫濕度并送入室內(nèi)；再生系統(tǒng)由再生風(fēng)過濾器、二級(jí)冷凝器、二級(jí)轉(zhuǎn)輪、一級(jí)冷凝器、一級(jí)轉(zhuǎn)輪和再生風(fēng)機(jī)組成，其作用是將轉(zhuǎn)輪上吸附的水分去除，保持轉(zhuǎn)輪的除濕能力。與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)采用雙級(jí)轉(zhuǎn)輪負(fù)擔(dān)濕負(fù)荷、單個(gè)轉(zhuǎn)輪的再生溫度低，且采用蒸發(fā)制冷循環(huán)為新風(fēng)提供了冷卻效果以及為轉(zhuǎn)輪再生提供熱源，具有溫濕度一體控制和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

　　【專利說明】雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)及其空氣處理方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001]本發(fā)明涉及一種雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)及其空氣處理方法，屬環(huán)境控制領(lǐng)域。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002]轉(zhuǎn)輪除濕具有除濕能力強(qiáng)、除濕量大、不存在機(jī)器露點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在工廠、辦公樓等場合應(yīng)用潛力廣泛。但其再生過程所需熱量較多，通常需80-110°C再生溫度，一般通過電加熱對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行再生，消耗能源較多。而其相對(duì)于其他設(shè)備的節(jié)能特性，是其能否被廣泛使用的關(guān)鍵。近年來，如專利ZL提出可利用低品位熱源的兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)裝置、專利ZL.6提出的基于太陽能熱回收的吸收式制冷與固體轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)、專利ZL.5提出的一種船用兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)等，這些技術(shù)雖然解決了溫濕度獨(dú)立控制問題，但系統(tǒng)可行度稍欠佳:可利用低品位熱源的兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)裝置將除濕置于降溫之前，導(dǎo)致制冷循環(huán)能耗過大；太陽能制冷與除濕系統(tǒng)成本過高，效率低下且不穩(wěn)定；船用兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用面狹窄且結(jié)構(gòu)較龐大。在保證制冷除濕性能的基礎(chǔ)上，降低能耗、提高系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行能力是轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必需要解決的問題。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0003]本發(fā)明提供了轉(zhuǎn)輪再生溫度低、節(jié)能性好、持續(xù)性和可靠性高的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)。

　　[0004]一種雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，其特征在于:包括空氣處理系統(tǒng)和再生系統(tǒng)；上述空氣處理系統(tǒng)依次包括新風(fēng)過濾器、一級(jí)蒸發(fā)器、一級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段、二級(jí)蒸發(fā)器、二級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段、加熱器和送風(fēng)風(fēng)機(jī)，其中新風(fēng)過濾器的入口與室外環(huán)境相通，送風(fēng)風(fēng)機(jī)的出口與室內(nèi)環(huán)境相通；上述再生系統(tǒng)依次包括再生風(fēng)過濾器、二級(jí)冷凝器、二級(jí)轉(zhuǎn)輪的再生段、一級(jí)冷凝器、一級(jí)轉(zhuǎn)輪的再生段和再生風(fēng)機(jī)，其中再生風(fēng)過濾器的入口與室外環(huán)境相通，再生風(fēng)機(jī)的出口與室外環(huán)境相通。

　　[0005]所述的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的空氣處理方法，其特征在于包括以下過程:空氣處理過程:室外新風(fēng)首先經(jīng)過新風(fēng)過濾器去除雜質(zhì)，然后經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器降低溫度提高相對(duì)濕度，再經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器使空氣水蒸氣分壓力升高，有利于在一級(jí)轉(zhuǎn)輪中更好的吸附除濕；在一級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段經(jīng)轉(zhuǎn)輪固體吸附除濕消除部分含濕量，此時(shí)由于轉(zhuǎn)輪中吸附劑吸濕放熱，新風(fēng)溫度有所升高，經(jīng)過二級(jí)蒸發(fā)器降溫，隨后通過二級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段將濕度降至室內(nèi)要求范圍內(nèi)送入室內(nèi)；若二級(jí)轉(zhuǎn)輪后的空氣溫度較低，無法達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)溫度，則可開啟加熱器對(duì)空氣進(jìn)行加熱后由處理風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)；轉(zhuǎn)輪再生過程:室外新風(fēng)首先通過再生風(fēng)過濾器去除雜質(zhì)，隨后經(jīng)過二級(jí)冷凝器加熱升溫，升溫后的空氣經(jīng)過二級(jí)轉(zhuǎn)輪的再生段帶走二級(jí)轉(zhuǎn)輪吸附的水分，二級(jí)轉(zhuǎn)輪中吸附劑脫附吸熱，空氣溫度有所降低，此時(shí)經(jīng)過一級(jí)冷凝器加熱升溫，再為一級(jí)轉(zhuǎn)輪脫附后由再生風(fēng)機(jī)排出室外；在上述雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，空氣處理過程和再生過程同時(shí)進(jìn)行，確保轉(zhuǎn)輪一直具有吸濕能力，增加系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性和可靠性。

　　[0006]本發(fā)明采用壓縮式制冷系統(tǒng)為轉(zhuǎn)輪除濕再生提供熱量，代替了電加熱的作用，同時(shí)給空氣降溫，達(dá)到了溫濕度一體處理的效果。此外，本發(fā)明使用了分級(jí)除濕分級(jí)再生的方式，將濕負(fù)荷分配在兩個(gè)轉(zhuǎn)輪上，降低了轉(zhuǎn)輪再生溫度，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，減少了能源損耗。相對(duì)于一般轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)節(jié)能效果顯著、可靠性增強(qiáng)。

　　【專利附圖】

　　【附圖說明】

　　[0007]圖1是雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)示意圖；

　　圖2是一級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕段和再生段分區(qū)示意圖；

　　圖3是二級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕段和再生段分區(qū)示意圖；

　　圖1中的標(biāo)號(hào)名稱:1、新風(fēng)過濾器，2、一級(jí)蒸發(fā)器，3、一級(jí)轉(zhuǎn)輪，4、二級(jí)蒸發(fā)器，5、二級(jí)轉(zhuǎn)輪，6、加熱器，7、送風(fēng)風(fēng)機(jī)，8、再生過濾器，9、二級(jí)冷凝器，10、一級(jí)冷凝器，11、再生風(fēng)機(jī)，12、一級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段，13、一級(jí)轉(zhuǎn)輪的再生段，14、二級(jí)轉(zhuǎn)輪的除濕段，15、二級(jí)轉(zhuǎn)輪的再生段。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0008]如圖1所示，本發(fā)明中所述的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，主要包括除濕系統(tǒng)和再生系統(tǒng)，上述除濕系統(tǒng)包括新風(fēng)過濾器1、一級(jí)蒸發(fā)器2、一級(jí)轉(zhuǎn)輪3的除濕段、二級(jí)蒸發(fā)器4、二級(jí)轉(zhuǎn)輪5的除濕段、加熱器6和送風(fēng)風(fēng)機(jī)7，其中新風(fēng)過濾器I與外界環(huán)境接觸，送風(fēng)風(fēng)機(jī)7將處理后的空氣送入室內(nèi)；上述再生系統(tǒng)包括再生風(fēng)過濾器8、二級(jí)冷凝器9、二級(jí)轉(zhuǎn)輪5的再生段、一級(jí)冷凝器10、一級(jí)轉(zhuǎn)輪3的再生段和再生風(fēng)機(jī)11，其中再生風(fēng)過濾器8與外界環(huán)境接觸，再生風(fēng)機(jī)11將轉(zhuǎn)輪再生后的空氣排至環(huán)境中。一級(jí)蒸發(fā)器2和一級(jí)冷凝器10屬于同一壓縮蒸汽制冷循環(huán)；二級(jí)蒸發(fā)器4和二級(jí)冷凝器9屬于同一壓縮蒸汽制冷循環(huán)。圖中略去了壓縮機(jī)和膨脹閥。

　　[0009]空氣處理過程:新風(fēng)首先經(jīng)過新風(fēng)過濾器I去除雜質(zhì)，然后經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器2降低溫度提高相對(duì)濕度，在一級(jí)轉(zhuǎn)輪3的除濕段經(jīng)轉(zhuǎn)輪固體吸附除濕消除部分含濕量，此時(shí)由于轉(zhuǎn)輪3中吸附劑吸濕放熱，新風(fēng)溫度有所升高，再經(jīng)過二級(jí)蒸發(fā)器4降溫，隨后通過二級(jí)轉(zhuǎn)輪5的除濕段將濕度降至室內(nèi)要求范圍內(nèi)送入室內(nèi)；若二級(jí)轉(zhuǎn)輪5后的空氣無法達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)溫度，則可開啟加熱器6對(duì)空氣進(jìn)行加熱后由處理風(fēng)機(jī)7送入室內(nèi)。

　　[0010]轉(zhuǎn)輪再生過程:室外新風(fēng)首先通過再生風(fēng)過濾器8去除雜質(zhì)，隨后經(jīng)過二級(jí)冷凝器9加熱升溫，升溫后的空氣經(jīng)過二級(jí)轉(zhuǎn)輪5的再生段帶走二級(jí)轉(zhuǎn)輪5吸附的水分，二級(jí)轉(zhuǎn)輪5中吸附劑脫附吸熱，空氣溫度有所降低，此時(shí)經(jīng)過一級(jí)冷凝器10加熱升溫，再為一級(jí)轉(zhuǎn)輪3脫附后由再生風(fēng)機(jī)11排出室外。

　　[0011]系統(tǒng)具體運(yùn)行時(shí)，處理系統(tǒng)和再生系統(tǒng)同時(shí)工作，空氣處理過程和轉(zhuǎn)輪再生過程同時(shí)進(jìn)行。空氣處理過程中，新風(fēng)經(jīng)過過濾器I去除含有的粉塵等雜質(zhì)，避免轉(zhuǎn)輪內(nèi)部通道被堵塞；去除雜質(zhì)后在一級(jí)蒸發(fā)器2中降低溫度提高相對(duì)濕度，提高了水蒸氣分壓力，促進(jìn)了轉(zhuǎn)輪3的除濕效果；在轉(zhuǎn)輪3除濕段除濕后經(jīng)二級(jí)蒸發(fā)器4消除因固體吸濕劑吸濕產(chǎn)生的熱量，在此基礎(chǔ)上通過二級(jí)轉(zhuǎn)輪5將濕度調(diào)整到室內(nèi)所需范圍，此時(shí)若溫度滿足要求，則直接通過處理風(fēng)機(jī)7送入室內(nèi)；若不滿足要求，則使用加熱器6加熱后送入室內(nèi)。轉(zhuǎn)輪再生過程中，同樣使用室外新風(fēng)作為空氣源，新風(fēng)經(jīng)過過濾器8過濾雜質(zhì)，在二級(jí)冷凝器9中被加熱后送入二級(jí)轉(zhuǎn)輪5的再生段，促進(jìn)其脫附；在一級(jí)冷凝器10中吸熱恢復(fù)較高的再生溫度，從而對(duì)一級(jí)轉(zhuǎn)輪3的再生段進(jìn)行脫附；該過程完成后高濕度空氣由再生風(fēng)機(jī)11排至環(huán)境中。

　　[0012]如圖2所示，一級(jí)轉(zhuǎn)輪3中除濕段為12，再生段為13，除濕段12和再生段13面積之比為1:1，此時(shí)轉(zhuǎn)輪再生溫度適中；在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)對(duì)系統(tǒng)除濕風(fēng)量要求較大時(shí)除濕段

　　12和再生段13面積之比可調(diào)整為3:1，但此時(shí)所需的再生溫度較高，能耗增大。即所述一級(jí)轉(zhuǎn)輪3中除濕段和再生段的面積比值為1:1一3:1，具體由實(shí)際情況確定。

　　[0013]如圖3所示，二級(jí)轉(zhuǎn)輪5中除濕段為14，再生段為15，除濕段14和再生段15面積之比為1:1，在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)對(duì)系統(tǒng)除濕風(fēng)量要求較大時(shí)除濕段14和再生段15面積之比也可為3:1。此時(shí)轉(zhuǎn)輪再生溫度適中；在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)對(duì)系統(tǒng)除濕風(fēng)量要求較大時(shí)除濕段14和再生段15面積之比可調(diào)整為3:1，但此時(shí)所需的再生溫度較高，能耗增大。即所述二級(jí)轉(zhuǎn)輪5中除濕段和再生段的面積比值為1:1一3:1，具體由實(shí)際情況確定。

　　[0014]與以前的轉(zhuǎn)輪除濕方法相比，雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)集成了對(duì)送風(fēng)溫度的處理，安裝空間更小更靈活；且充分利用了冷凝熱代替電加熱，達(dá)到節(jié)能的目的；此外分級(jí)的方式也更有效地利用了能源并提高了系統(tǒng)冗余度。

　　【權(quán)利要求】

　　1.一種雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，其特征在于:包括空氣處理系統(tǒng)和再生系統(tǒng)；上述空氣處理系統(tǒng)依次包括新風(fēng)過濾器(I)、一級(jí)蒸發(fā)器(2)、一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)的除濕段、二級(jí)蒸發(fā)器(4)、二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)的除濕段、加熱器(6)和送風(fēng)風(fēng)機(jī)(7)，其中新風(fēng)過濾器(I)的入口與室外環(huán)境相通，送風(fēng)風(fēng)機(jī)(7)的出口與室內(nèi)環(huán)境相通；上述再生系統(tǒng)依次包括再生風(fēng)過濾器(8)、二級(jí)冷凝器(9)、二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)的再生段、一級(jí)冷凝器(10)、一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)的再生段和再生風(fēng)機(jī)(11)，其中再生風(fēng)過濾器(8)的入口與室外環(huán)境相通，再生風(fēng)機(jī)(11)的出口與室外環(huán)境相通。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，其特征在于:所述一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)中除濕段和再生段的面積比值為1:1一3:1。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，其特征在于:所述二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)中除濕段和再生段的面積比值為1:1一3:1。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的空氣處理方法，其特征在于包括以下過程:空氣處理過程:室外新風(fēng)首先經(jīng)過新風(fēng)過濾器(I)去除雜質(zhì)，然后經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器(2)降低溫度提高相對(duì)濕度，再經(jīng)過一級(jí)蒸發(fā)器(2)使空氣水蒸氣分壓力升高，有利于在一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)中更好的吸附除濕；在一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)的除濕段經(jīng)轉(zhuǎn)輪固體吸附除濕消除部分含濕量，此時(shí)由于轉(zhuǎn)輪(3)中吸附劑吸濕放熱，新風(fēng)溫度有所升高，經(jīng)過二級(jí)蒸發(fā)器(4)降溫，隨后通過二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)的除濕段將濕度降至室內(nèi)要求范圍內(nèi)送入室內(nèi)；若二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)后的空氣溫度較低，無法達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)溫度，則可開啟加熱器(6)對(duì)空氣進(jìn)行加熱后由處理風(fēng)機(jī)(7)送入室內(nèi)；轉(zhuǎn)輪再生過程:室外新風(fēng)首先通過再生風(fēng)過濾器(8)去除雜質(zhì)，隨后經(jīng)過二級(jí)冷凝器(9)加熱升溫，升溫后的空氣經(jīng)過二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)的再生段帶走二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)吸附的水分，二級(jí)轉(zhuǎn)輪(5)中吸附劑脫附吸熱，空氣溫度有所降低，此時(shí)經(jīng)過一級(jí)冷凝器(10)加熱升溫，再為一級(jí)轉(zhuǎn)輪(3)脫附后由再生風(fēng)機(jī)(11)排出室外；在上述雙級(jí)再生轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中，空氣處理過程和再生過程同時(shí)進(jìn)行，確保轉(zhuǎn)輪一直具有吸濕能力，增加系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性和可靠性。

　　【文檔編號(hào)】F24F13/28GKSQ

　　【公開日】2014年3月26日申請(qǐng)日期:2013年12月19日優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日

　　【發(fā)明者】蔣彥龍,王瑜,王剛,黃龍,韓建軍申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)