[发明专利]基于膜分离技术的空气冷却方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于空气调节和膜分离技术领域，涉及一种空气冷却方法及其装置，特别涉及一种基于膜分离技术的空气冷却方法及其装置。

背景技术

对于空气的冷却和调节是改善人们生活环境或保证设备正常运行的必要手段，通常可采用强制通风或采用合适的制冷技术实现，但是前者主要由外界环境所决定，无法从根本上加以解决，而后者是目前空气调节所采用的主要手段，常见的有采用氟利昂工质的机械压缩式制冷方法、采用热能驱动的吸收式或喷射式制冷方法，但是这些方法均存在能耗大或维护保养困难的缺点。

随着我国对低碳经济的重视，很多古老的空气调节技术在新技术新工艺的推动下，再次焕发出新的生命，其中最典型的就是蒸发冷却技术。蒸发冷却是人类已知最早的冷却方式，其工作原理十分简单，就是利用环境中空气的相对湿度通常未达到100％，从而将水喷入空气中，使水蒸发吸收热量，从而对空气达到冷却的目的，过去在纺织厂等行业得到广泛应用，但是该技术也有一些缺点，例如水蒸发的效率低、冷却后的空气湿度大等。随着能源短缺和环境问题的日趋突出，由于蒸发冷却技术节能、环保、经济及改善室内空气品质等独特优势，在进入20世纪80年代以来再次广泛地引起众多学者的关注，并提出了一些新的方法克服其原来的缺点，例如采用间接蒸发冷却。总体而言，蒸发冷却技术相对于传统的制冷技术而言，COP可提高2.5倍～5倍，在炎热干燥地区可节能80％～90％，在炎热潮湿地区可节能20％～25％，在中湿度地区可节能40％，因此在空调领域有着广阔的应用前景，例如申请号为02100431.5的专利“一种间接蒸发式供冷的方法及其装置”，申请号为200810017581.4的专利“一种间接蒸发冷却式冷风/冷水复合型空调机组”和申请号为200710173263.2的专利“基于超声波技术的蒸发冷却空调装置”均从不同技术侧面对蒸发冷却技术进行了相应的改进。

但是，从前述分析也可以发现，蒸发冷却技术的节能效果取决于所处地区或工作环境中空气的相对湿度和温度，当空气温度较高及空气中水蒸气含量接近饱和时，则蒸发冷却的效果就会大大降低，甚至无法工作。理论上，可以先设法降低空气中的水蒸气含量，即对空气除湿，然后再通过蒸发冷却设备来调节空气的温度，从而提高其效率，如申请号为200710045902.7的专利“太阳能驱动的单个转轮两级除湿空调器”就公开了一种首先采用 吸附式转轮对空气除湿，然后再通过间接和直接蒸发冷却器降低回风温度的装置。然而，吸附式转轮除湿效率降低，且需要消耗大量的热量，除非可利用“免费”的可再生能源，否则系统的综合性能系数较传统的制冷方法更低，不能达到节能的目的。

实际上，除湿的方法很多，例如采用膜分离技术就可以高效地对空气中的水蒸气进行脱除。膜法除湿作为一种新的除湿方法，具有传统除湿方法的不具有的许多优点，如除湿过程连续进行，无腐蚀问题，无需阀门切换，无运动部件，系统可靠性高，易维护，能耗小，维护费用低等。

要使水蒸气透过膜，必须在膜的两端产生一个浓度差，这种浓度差既可由膜两端压力差造成，又可由膜两端温度差造成。目前对膜空气除湿基本都是以膜两边的水蒸气分压差作为驱动势，因此为了强化传湿，应尽量增大膜两侧的压力差。具体在系统方案上，有压缩法、真空法和膜/除湿剂混合法等，而其中压缩法由于能耗低、除湿效率高，因此被最为广泛地使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可运行于较高相对湿度环境下的蒸发冷却空气调节方法，其采用膜分离技术将空气中的水蒸气去除，然后再通过间接式蒸发冷却器和直接式蒸发冷却器，将被冷却空气的温度和湿度调节到合适范围后，送入被冷却对象，以达到空气调节的目的。

本发明的技术目的是通过以下技术方案来解决的：

一种基于膜分离技术的空气冷却方法，其将被冷却空气依次通过间接蒸发冷却器的冷侧通道和直接蒸发冷却器进行冷却即可，所述间接蒸发冷却器中用于与被冷却空气进行热交换的热源介质通过以下步骤制取：将定量的空气增压、冷却后输入膜除湿组件高压侧进行除湿处理以获得低湿度空气，并在膜除湿组件的低压侧采用吹扫气法吹除低压侧膜壁面上的水蒸气，所述的低湿度空气再次冷却后即可输入间接蒸发冷却器热源通道。