[发明专利]一种基于冷凝热分级利用的热泵驱动溶液除湿装置及方法

权利要求书

1.一种基于冷凝热分级利用的热泵驱动溶液除湿装置，其特征在于，该装置包括蒸气压缩热泵循环回路、主溶液循环回路和新风循环回路，还包括辅溶液循环回路、闭式空气循环回路和冷却水循环回路，其中：

所述蒸气压缩热泵循环回路包括蒸发器（1）、压缩机（2）、第一级冷凝器（3）、第二级冷凝器（4）、第一阀门（5）、第二阀门（6）、第一冷却器（7）和节流阀（8）；所述蒸发器（1）的第一输出端依次通过压缩机（2）、第一级冷凝器（3）与第二级冷凝器（4）第一输入端连接；第二级冷凝器（4）第一输出端分两路：一路通过第一阀门（5）与节流阀（8）的输入端连接；一路通过第二阀门（6）、第一冷却器（7）与节流阀（8）的输入端连接，节流阀（8）的输出端与蒸发器（1）的第一输入端连接；

所述主溶液循环回路与蒸气压缩热泵循环回路共用蒸发器（1）和第一级冷凝器（3），还包括第一溶液泵（14）、第一除湿器（15）、第一溶液热交换器（16）、第一再生器（17）和第二溶液泵（18）；

第一除湿器（15）第一输出端与蒸发器（1）第二输入端连接，蒸发器（1）第二输出端通过第一溶液泵（14）与第一除湿器（15）第一输入端连接；第一除湿器（15）第二输出端通过第一溶液热交换器（16）与第一再生器（17）第一输入端连接，第一再生器（17）第一输出端通过第一溶液热交换器（16）与第一除湿器（15）第二输入端连接；第一再生器（17）第二输出端与第一级冷凝器（3）第二输入端连接，第一级冷凝器（3）第二输出端通过第二溶液泵（18）与第一再生器（17）第二输入端连接；第一再生器（17）第三输入端与室内回风连接，第一再生器（17）顶部输出端与环境相连；

所述新风循环回路与主溶液循环回路共用第一除湿器（15），与冷却水循环回路共用第一冷却器（7），还包括第一空气热交换器（9）、第三阀门（10）、第四阀门（11）、第五阀门（12）和第一风机（13）；

第一空气热交换器（9）下部输出端分两路：一路通过第三阀门（10）与第一冷却器（7）第一输入端连接，第一冷却器（7）第一输出端通过第四阀门（11）与第一风机（13）输入端连接；一路通过第五阀门（12）与第一风机（13）输入端连接，第一风机（13）输出端与第一除湿器（15）第三输入端连接；第一除湿器（15）顶部输出端与房间连接；

所述辅溶液循环回路与蒸气压缩热泵循环回路共用第二级冷凝器（4），与闭式空气循环回路共用第二除湿器（23），还包括第二再生器（19）、第三溶液泵（20）、第二溶液热交换器（21）和第二冷却器（22）；

第二再生器（19）第一输出端通过第三溶液泵（20）、第二溶液热交换器（21）、第二冷却器（22）与第二除湿器（23）第一输入端连接；第二除湿器（23）第一输出端通过第二溶液热交换器（21）与第二级冷凝器（4）第二输入端连接，第二级冷凝器（4）第二输出端与第二再生器（19）第一输入端连接；第二再生器（19）第二输入端与室内回风连接，第二再生器（19）顶部输出端与环境相连；

所述闭式空气循环回路与辅溶液循环回路共用第二除湿器（23），与冷却水循环回路共用间接蒸发冷却器（26），还包括第二空气热交换器（24）和第二风机（25）；

第二除湿器（23）第二输出端通过第二空气热交换器（24）、第二风机（25）与间接蒸发冷却器（26）第一输入端连接；间接蒸发冷却器（26）第一输出端通过第二空气热交换器（24）与第二除湿器（23）第二输入端连接；

所述冷却水循环回路与闭式空气循环回路共用间接蒸发冷却器（26），还包括第一冷却器（7）、循环水泵（27）和冷却水泵（28）；

间接蒸发冷却器（26）第三输出端与第一冷却器（7）第二输入端连接，第一冷却器（7）第二输出端通过冷却水泵（28）与间接蒸发冷却器（26）第三输入端连接；间接蒸发冷却器（26）第二输出端通过循环水泵（27）与间接蒸发冷却器（26）第二输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于冷凝热分级利用的热泵驱动溶液除湿装置，其特征在于，主溶液循环回路和辅溶液循环回路中的溶液为同种类或者不同种类。

3.一种如权利要求1所述装置的冷凝热分级利用的热泵驱动溶液除湿方法，其特征在于，包括以下步骤： 

主溶液循环回路利用第一除湿器（15）中的浓溶液对新风进行降温减湿，使新风达到室内送风状态点，同时第一除湿器（15）中溶液浓度降低，稀释后的溶液经过第一级冷凝器（3）加热后，进入第一再生器（17）与室内回风热质交换，同时第一再生器（17）中的溶液浓度增加，从而第一除湿器（15）中的溶液恢复吸收新风中水蒸气的能力，经过蒸发器（1）冷却后，重新进入第一除湿器（15）；

辅溶液循环利用第二除湿器（23）中的浓溶液吸收闭式空气中的水分，获取干燥空气，同时第二除湿器（23）中溶液浓度降低，稀释后的溶液经过第二级冷凝器（4）加热后，溶液表面水蒸气分压力升高，进入第二再生器（19）再生，重新获取吸湿能力；

闭式空气循环中利用干燥空气在间接蒸发冷却器（26）中蒸发冷却获取低温冷却水，使空气湿度增加，重新进入第二除湿器（23）减湿；

冷却水循环中利用低温冷却水进入第一冷却器（7）实现整个装置的过冷制冷剂模式或预冷却新风模式，其中：

过冷制冷剂模式：当第一阀门（5）、第三阀门（10）、第四阀门（11）关闭，第二阀门（6）、第五阀门（12）打开时，第二级冷凝器（4）出口的制冷剂经过第二阀门（6）进入第一冷却器（7）被低温冷却水冷却，实现制冷剂制冷；同时新风在第一空气热交换器（9）中热回收后，通过第五阀门（12）和第一风机（13）进入第一除湿器（15）；

预冷却新风模式：当第一阀门（5）、第三阀门（10）、第四阀门（11）打开，第二阀门（6）、第五阀门（12）关闭时，新风经过第一空气热交换器（9）后进入第一冷却器（7）中被低温冷却水冷却实现预冷却新风；同时第二级冷凝器（4）出口的制冷剂经过第一阀门（5）、节流阀（8）进入蒸发器（1）。