[发明专利]干燥剂辅助空调系统

说明书

一般地，本发明涉及空调系统，具体地涉及使用用于干燥剂再生(regeneration)及冷却处理空气的热泵设备或制冷设备的干燥剂辅助空调系统。

在美国专利No.2,700,537中公开了干燥剂辅助空调系统的已知先有技术的一个例子。早期的空调系统干燥剂类型要求有在100-150℃温度工作的热源以便再生干燥剂材料(水分吸附剂)，并需要使用象电加热器和沸腾器这样的高温热源。最近的发展允许一些干燥剂在60-80℃再生，系统的低温运行已成为可能。这样的低温热源是电驱动蒸气压缩热泵或制冷机的结合，用于干燥剂再生及冷却处理空气。

图15是USP4,430,864中公开的先有技术的一个例子，它包括：处理空气通道A；再生空气通道B；两个干燥剂床103A，103B；及用于干燥剂再生和冷却处理空气的热泵设备200。热泵设备200装配有两个埋置在两干燥剂床103A、103B中的热交换器，一个干燥剂床用作高/低温热源。一个干燥剂床用来流动处理空气以进行水分吸附，而另一干燥床用来流动再生空气以进行干燥剂再生。在某一时间完成这些处理之后，利用切换阀门105、106来转换再生空气和处理空气，以便进行相反步骤。

上述技术中，高/低温源和干燥剂设备分别集成为一个整体，与空调系统的冷却效应相应的热量变为热泵(制冷机)的热负载。因此整个系统的热效率受热泵的功率所限，系统内不会获得额外效应。因而，可得出结论：系统的复杂性不值得努力。

为解决这一问题，可考虑下面类型的结构。那就是，如图16所示，在再生空气通道上放置一高温源220来加热再生空气，而在处理空气通道上放置一低温源210来冷却处理空气。还装配一热交换器104，用于在干燥剂之后的处理空气和干燥剂之前的再生空气之间传导显热。在所示例子中，干燥剂设备是一干燥剂轮103，可旋转而与处理空气通道A和再生空气通道B相交。

在这一系统中，如图17中的空气湿度图所示，整个系统可得到由显热交换器产生的冷却效应加上由热泵设备产生的冷却效应而得的总冷却效应(ΔQ)，因而导致整个系统比图15所示的系统更高的热效率和更紧凑的设计。

然而，即使在这一系统中，在系统停用一段长时间后，干燥剂材料自然地吸附环境中的水分，这样在系统工作的启动状态下，它的吸附能力下降。这一效果由图17中的虚线表示，它显示在启动阶段系统中不能产生充分的干燥。干燥剂出口处的空气温度不会升高(状态L)，结果，显然交换器104中处理空气和再生空气之间的温度差很小，这样热交换也低，并且再生空气的高温热源220的入口温度也低(状态R)。在这些状态下运行热泵设备，再生空气不能加热到足够的高温(状态S)。因此，干燥剂材料的吸附能力得不到恢复而延迟系统的满负荷运行。

因此需要开发一种将干燥剂再生和冷却处理空气结合起来的高效空调器，以便使系统能快速达到它在所有状态下的满负荷运行能力。

上述目的由下面的干燥剂辅助空调系统来实现，它包括：流动处理空气的处理空气通道；流动再生空气的再生空气通道；能选择性地与处理空气通道或再生空气通道连通的干燥剂设备；热泵设备，其具有一压缩机，一蒸发器、一冷凝器及在其中流动制冷剂的热泵循环通道，该热泵为加热再生空气提供加热热源并为冷却处理空气提供冷却热源；回收热交换器，用来从再生通道中在干燥剂设备的下游方向流动的再生空气里回收热量给在热泵循环通道中流动的制冷剂，以用作热泵设备的蒸发热。

本发明的另一方面是一干燥剂辅助空调系统，它包括：流动处理空气的处理空气通道；流动再生空气的再生空气通道；能选择性地与处理空气通道或者再生空气通道相连通的干燥剂设备；热泵设备，其具有一压缩机、一蒸发器、一冷凝器及流动制冷剂的热泵循环通道，热泵为加热再生空气提供加热热源并为冷却处理空气提供冷却热源；促再生装置，因来暂时促进再生空气的再生能力。

图1是本发明干燥剂辅助空调器的第一实施例的示意图。

图2是表示第一实施例的干燥剂空调循环的空气湿度图。

图3是本发明干燥剂辅助空调器的第二实施例的示意图。

图4是表示正常工作模式下第二实施例的干燥剂空调循环的空气湿度图。

图5是本发明干燥剂辅助空调器的第三实施例的示意图。

图6是表示第三实施例的干燥剂空调循环的空气湿度图。

图7是本发明干燥剂辅助空调器的第四实施例的示意图。

图8是表示正常工作模式下第四实施例的干燥剂空调循环的空气湿度图。

图9是本发明干燥剂辅助空调器的第五实施例的示意图。

图10是表示第五实施例的干燥剂空调循环的空气湿度图。