[发明专利]余热回收与溶液除湿结合的耐低温燃气热泵空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及溶液除湿的温湿度独立控制技术和燃气热泵空调余热回收技术。

背景技术

据调查，建筑能耗已占到我国社会总能耗的三分之一左右。其中，空调系统的能耗占到70％左右的水平。因此，降低建筑空调系统的能耗对于我国经济社会发展和技能目标具有重要意义。

(1)基于溶液除湿方式的温湿度独立控制空调系统

目前，空调系统普遍采用冷凝除湿方式实现对空气的降温与除湿处理，同时去除建筑的显热负荷与潜热负荷(湿负荷)。应用这种处理方式时，占总负荷一半以上的显热负荷本可以采用高温冷源排走，却需与除湿一起共用7℃的低温冷源进行处理，造成了能量利用品位上的浪费。另外，通过冷凝除湿方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑室内环境调节所需要的热湿比却在较大的范围内变化。而且，冷凝除湿方式产生的潮湿表面成为霉菌等生物污染物繁殖的良好场所，严重影响室内空气品质。

温湿度独立控制空调系统是解决上述问题的有效方式之一。在基于溶液除湿的温湿度独立控制空调系统中，可采用高温冷源(18℃)控制室内温度，从而实现了节能的效果和温湿度的全面调节与控制。由于除湿的任务由湿度控制系统承担，温度控制系统所需的冷源温度从原来的7℃提高至18℃，也为地下水等很多天然冷源的使用提供了条件，有利于资源的综合利用。

(2)空调系统冬季低温结霜问题

随着全球气候变化，冬季罕见低温恶劣气候出现的频率有增多的趋势。冬季室外环境温度过低，会导致风冷热泵空调器室外机蒸发器表面结霜。热泵空调在冬季运行时，室外侧结霜会导致空调制热效果大大降低，同时在化霜的过程中，如果不能合理的控制化霜时间及频率会有大量的能耗被浪费，降低空调的制热量。因此，从根源上消除结霜的条件来降低结霜可能性，减少除霜的时间可以显著的改善空调在冬季低温天气的制热效果。

(3)燃气热泵空调发动机余热利用

在燃气热泵空调系统中，燃气发动机驱动压缩机运行时，发动机转变为有效功的热当量占燃料燃烧发热量的37％，燃烧过程产生17％的能量损失，仍有可利用的46％热能被缸套水、废气带走未利用，不利于降低空调系统的能耗。

目前，现有的燃气热泵空调系统中燃气发动机尾气的能源品位比较低，回收比较困难。相比起来，利用燃气发动机冷却水的余热却容易许多。燃气发动机的冷却水温度最高可达75℃，可以用于加热生活热水等用途。

如果将燃气热泵空调发动机余热与溶液除湿系统结合起来。夏季利用发动机冷却水浓缩稀溶液、制取浓溶液用于独立控制湿度、消除湿负荷，冬季则利用冷却水余热加热蒸发器换热介质温度(室外空气)，既可以有效防止蒸发器低温结霜从而增强燃气热泵空调系统的低温适应性，又可以增加热泵机组冬季运行的COP值，降低机组冬季的运行能耗和运行费用。

发明内容

本发明提出了燃气热泵空调技术燃气发动机冷却水余热利用的新途径，目的在于提高空调机组的性能并减低空调系统运行能耗。

夏季利用发动机余热和蒸发式冷凝器中的冷凝热加热稀溶液，能提供更多的热量蒸发掉稀溶液中的水分使之更快速、有效的浓缩成浓溶液，完成持续循环除湿。

冬季利用燃气发动机余热加热蒸发器换热介质温度，防止蒸发器结霜，提高了机组对低温恶劣天气的适应性，保证正常使用；提高热泵机组的蒸发温度，进而增加热泵机组冬季运行的COP值，降低运行能耗和运行费用。

该技术尤其适合于我国夏热冬冷南方地区使用，可有效提高夏季溶液除湿效率并解决冬季使用空气源热泵结霜的问题。

为此，本发明采取了如下技术方案：本系统主要由燃气发动机1、压缩机2、热水余热回收装置3、四通换向阀4、换热器5、节流阀6、换热器7、储液罐8、溶液热交换器9、预处理器10、除湿器11、风机盘管12、油分离器13、水泵14、第一截止阀15、第二截止阀16、第三截止阀17、第四截止阀18、水泵19、溶液泵20第五截止阀21、第六截止阀22、隔热板23组成。

附图说明

图1余热回收与溶液除湿结合的耐低温燃气热泵空调系统原理图

图2余热回收与溶液除湿结合的耐低温燃气热泵空调系统夏季工况原理图

图3余热回收与溶液除湿结合的耐低温燃气热泵空调系统冬季工况原理图

具体实施方式