[发明专利]一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及热泵运行防结霜，结合热泵制取冷热水的地板辐射空调系统，溶液除湿，温湿度独立控制空调技术领域。

背景技术

我国夏热冬冷地区，气候特征比较特殊，夏季高温高湿，冬季阴冷潮湿。而夏热冬冷地区经济活跃，空调需求量高，气候的特殊性造成该地区的空调能耗较高。

夏季空调制冷过程中，除湿成了能耗的大块。传统的冷凝除湿，是通过将空气温度冷却到露点温度以下，以除去空气当中的水蒸气。此种方法所需制冷剂温度较低，造成压缩机耗能较高。溶液除湿通过直接与空气接触以除去空气中的水蒸气，因此大大的节约了能源，但除湿过程当中伴随着汽化潜热的释放，造成溶液的除湿性能降低，所以往往在除湿过程中配合其他冷却装置以维持除湿液的温度，另外溶液除湿需要专门的装置进行溶液再生，以满足除湿过程溶液浓度，由此造成了系统的复杂度增大。冬季制热过程中，传统空调由于蒸发器侧空气温度较低，蒸发器表面容易结霜，空调的制热性能大大降低，因此不得不进行除霜处理，由此造成了能源的浪费。

采用外表面蒸发式溶液除湿，除湿过程无需另外配备冷却装置，其将蒸发冷却与除湿相结合，在除湿过程维持除湿剂的除湿性能。将外表面蒸发式溶液除湿与热泵相结合，夏季热泵冷凝器对溶液进行再生，冬季溶液防止热泵蒸发器结霜。系统在夏/冬季为室内提供高温冷水/低温热水进行地板辐射制冷/采暖。不仅为室内空间提供舒适的温湿度环境，还大大得降低了空调的能耗。

发明内容

技术问题：传统的蒸汽压缩式空调通过冷凝除湿的方式控制空气湿度，极大的浪费了能源，在制冷过程当中往往不能同时精确控制湿度，导致室内环境舒适度大大降低。空气源热泵冬季制热过程中，在室外空气温度较低时容易结霜，导致系统制热性能大大降低，从而必须对蒸发器进行除霜处理，进一步加大了能耗。溶液除湿过程中伴随着汽化潜热的释放，导致溶液温度升高，这将大大的降低了溶液的除湿性能。传统的溶液除湿装置大多为绝热型，少数内冷型除湿装置虽然除湿效果优于绝热型装置，但需另外配备一套冷却装置，加大了除湿系统的复杂度。本专利将外表面蒸发式溶液除湿装置和热泵相结合，为室内地板辐射系统提供冷热水的同时，对室内空气进行湿度控制，将温湿度独立处理，降低空调能耗，提高室内环境的舒适度。

技术方案：本发明的一种结合热泵与溶液除湿的温湿度独立控制系统包括冷热水回路、空气回路、制冷剂回路、溶液回路及蒸发冷却回路。

冷热水回路分第一水回路和第二水回路。第一水回路主要由热交换器、地板辐射U型管和第二水泵等设备组成。从热交换器中流出的冷/热水在地板辐射U型管中吸收/放出热量，后经第二水泵作用重新回到热交换器中与铜管内的制冷剂交换热量。第二水回路主要由第三水泵及溶液-水换热器组成，第二水回路的作用是在系统冬季运行时给溶液预热，从热交换器中流出的热水经过溶液-水换热器之后返回到热交换器中。

空气回路主要由外表面蒸发式溶液除湿器、第三风机、第一风阀、第二风阀等组成，夏季部分新风及由室内流出的回风混合后送入外表面蒸发式溶液除湿器中，在除湿器中，空气在竖直的溶液管中由下向上流动，期间与管内壁的除湿剂进行传热传质作用，除湿过程释放的潜热通过外表面蒸发冷却的作用散出。除湿后的空气通过第三风机的作用送回到室内。冬季同样部分新风及有室内流出的回风混合后送入除湿器中，此时除湿器外部封闭，整个装置相当于绝热，除湿剂在除湿器中浓缩再生，释放水蒸气到空气中，为空气加湿，加湿后的空气经第三风机送入室内。

制冷剂回路主要由溶液式热质交换器、四通换向阀、压缩机及热交换器组成。夏季工况下，热交换器为蒸发器，热交换器出来的制冷剂经过四通换向阀流向压缩机，之后流进冷凝器溶液式热质交换器中，制冷剂与铜管外的除湿剂进行显热换热，后经过膨胀阀降压后流向热质交换器中。冬季工况下，热交换器为冷凝器，在热交换器中，制冷剂给管外水进行加热，后流出热交换器，通过膨胀阀后，进入蒸发器溶液式热质交换器中，制冷剂吸收铜管外除湿剂的热量后汽化，之后通过四通换向阀流向压缩机，经压缩机加压作用后再回到热交换器当中。