[发明专利]降低水分凝结的方法、空气干燥组件及空气制冷系统

说明书

本公开提供一种空气干燥组件，包括：制冷空气风机、环境空气风机、吸附式干燥单元以及控制单元，控制单元控制第一组换向阀和第二组换使得吸附式干燥单元处于除湿工作状态、再生状态或空闲状态。所述吸附式干燥单元在除湿状态下对将被制冷的空气进行除湿后输送到空气制冷系统的进气口，在再生状态下利用从环境空气加热吸附剂中被吸附的水分使其蒸发而使得吸附剂内的水分被环境空气带走而再生所述吸附剂。本公开提供还提供了利用所述吸附式干燥组件的空气制冷系统以及利用其降低水分凝结的方法。

技术领域

本公开涉及空气制冷系统，尤其涉及一种空气制冷系统中降低水分凝结的方法、实现该方法的空气干燥组件以及利用该空气干燥组件的空气制冷系统。

背景技术

空气制冷器是我们日常生活中最常见的换热器，如空调制冷组件的工质蒸发器、冰箱内部金属盘管等。然而，空调制冷组件会需要向外排出冷凝水，冰箱会结霜，这不仅会影响生活品质，还会带来电耗增加。

图1是传统家用空调器原理图。如图1所示，通常，家用空调器包括制冷组件110和散热组件120两部分。制冷组件110包括膨胀阀111和蒸发器112。室内热空气进入制冷组件110，然后与蒸发器112内蒸发器112的冷媒工质进行热交换将热量释放到冷媒工质，从而变成冷空气。同时，在室内热空气在将热量释放到蒸发器112的冷媒工质过程中热空气的大部分水蒸汽由于温度降低而被冷凝成液态水，附着在蒸发器112表面。而经过冷却获得冷空气经过制冷组件110的风扇(未示出)送回到室内而附着在蒸发器112表面最后被收集到接水槽(图中未示出)中，然后经由排水管被排出室外。在此过程中，通过蒸发器112的冷媒从液态吸收热量变成气态。

散热组件120包括冷凝器121和压缩机122。由制冷组件110的蒸发器112变成气态的冷媒工质经由散热组件120的压缩机122加压后会释放大量热量，被压缩的冷媒工质经过冷凝器121后的散热风扇将热量释放到周围空气中，从而冷媒被冷凝成高压液态冷媒工质。高压液态冷媒经由制冷组件110的膨胀阀111减压后经蒸发器112吸热变成气态，完成冷媒循环。在这个循环过程中，室内空气被冷却，室外空气被加热到更高温度排放。

众所周知，一般家庭室内进出风温度在8～12度左右，而蒸发温度8～5度，但夏季室外环境温度有时会超过30℃，国内空调机关于室外环境温度的设计值一般为43℃。此外，在夏季里，不但经常是室外温度超过30度，而且室外湿度也很大，往往超过60％，这时每一立方空气中的含水量高达20.19克。如果按照室内空调设定为22℃，湿度也维持在60％的要求，此时1立方空气含水量为12.58克。也就是说，要达到该要求，需要把空气温度降低8度，同时还要冷凝7.6克水分。实际上空调的除湿功能就是利用这种原理，将室内环境绝对湿度从2.5％降低到1.5％之间，相对湿度22℃维持在60％左右。

每当空调将1克水蒸汽冷凝成液态水，就要吸收热量约580cal，而将1立方的空气降低1度，也才需要130cal左右。当把1立方干燥空气从30℃冷却到22℃时，需要吸收的热量为1.04Kcal热量，而把7.6克水蒸汽冷凝则吸收4.41Kcal的热量，后者竟然是前者的4倍。换句话说空调制冷所消耗的功其实只有20％是用于冷却空气，而80％是用来冷凝空气中的水汽。这也就是为什么北方采暖标准为60w/m2，而制冷标准是120w/m2的最主要原因。所以只要设法降低水蒸汽的冷凝，就能大大降低空调功耗。

实际上，由于空调的蒸发器表面只有5～8度，所以即便是在干燥状态下，例如室外环境为温度35℃，相对湿度20％，经过冷却后室内温度达到22℃，如果不产生凝结水，其相对湿度也只能达到42.5％。而实际情况却是室内空气被空调机吸引到蒸发器表面，使部分空气制冷到5℃，那么1立方空气就会有凝结水2克冷凝水产生。只有在非常干燥状况下，例如相对湿度为10％@35℃条件下，5℃的蒸发器表面才不会产生凝结水。