[发明专利]空调系统及其运行方法

说明书

技术领域

本发明是关于空调系统，具体说是关于能连续地通过干燥剂进行空气除湿处理和通过热泵再生干燥剂的空调系统。

技术背景

图8表示一基于US专利4430864中揭示的惯常技术的系统，它包括：处理空气通路A；再生空气通路B；二干燥剂床103A、103B；为再生干燥剂和冷却处理空气的热泵200。热泵200利用嵌入在干燥剂床103A、103B中的热交换器220、210分别作为高、低温热源，其中一干燥剂床通过流通处理空气进行除湿，而另一干燥剂床通过流通再生空气再生干燥剂床。在进行空气调节一定的时间间隔之后，操作四路转换阀105、106以在相对干燥剂床中流通再生空气和处理空气来进行各自的干燥剂床中的逆过程。

在上述惯常技术中，热泵200的高/低热源和各个干燥剂被集中在各个单元中，而等于冷却效果的热量ΔQ完全加载在热泵上(蒸汽压缩循环)。即就是，冷却效果不能超过所用的热泵的能力(蒸汽压缩循环)。因此，使得系统复杂化无利可图。

因而，为解决这样的问题，可以考虑象图9中所示那样的系统，在再生空气通路B中置入高温源220来加热再生空气和在处理空气通路A中置入低温空气源240来冷却处理空气，以及设置用于在干燥剂后处理空气与干燥剂前再生空气之间交换显热的热交换器104。在此情况中，干燥剂103采用一干燥剂轮，它转动以便跨越处理空气通路及与再生空气通路B。

这一系统能提供冷却效果(ΔQ)相当于由热泵所产生的冷却效果和在处理空气与再生空气间进行的显热交换所产生的冷却效果之总和，如图10中所表明的空气湿度图中所示，这样即得到设计更紧凑和能产生较之图8中所示系统所取得的冷却效果更高的系统。

在这样的热泵中，需要为干燥剂再生提供温度超过65℃的高温热源，和为冷却处理空气提供温度约为10℃的低温热源。图11中所示的焓熵图中表明对制冷剂HFC134a的蒸汽压缩型冷却处理。如图11中所示，温升幅度为55℃，而压力比和压缩机功率接近通常的基于制冷剂HCFC22的空调系统。因此，存在有构成在空调系统中采用对HCFC22的压缩机供干燥剂再生的热泵的可能性，而如果压缩机出口处(图11中为80℃)的过热蒸汽中的显热能加以利用，就有可能将再生空气加热到高于冷凝温度的温度。

在这样配置的系统中，当全部再生空气要由热泵的高温热源热交换器作热交换时，对于制冷剂和再生空气的温度变化与焓间的关系即如图12中所示。如图12中表明的，如果在热交换器的高温热源220的制冷剂被冷凝的冷凝热导区的温度分额被取作为80％，则再生空气可被加热到由40℃到约60℃，但在系统的热泵方面的整体能力中由制冷剂的超热蒸汽所能提供的热量仅占约全部所生成热的12％，如图11中所示。由于这一原因，此12％份额对再生空气的加热为：

(20℃/0.88)×0.12＝2.7℃

所以来自由压缩机出来的过热蒸汽的显热几乎无助于提高再生空气，从而就必须在低于冷凝温度的温度(图中为62.7℃)再生干燥剂材料。

另一方面，在采用象硅胶这样的材料作为干燥剂材料时，高达90℃左右的干燥剂再生温度越高，吸湿能力就越高，因此，再生空气的温度越高，干燥剂协助的空调系统的潜热处理能力越高而冷却效果得到改善。因此，为实现一这目标，如果在力求增加再生温度中将冷凝温度提高到约75℃，则在随后而来的处理中，制冷剂的冷凝压力如图11中的点线所示那样成为异常地高(24.1kg/cm²)，而在设计用于干燥剂空调系统中的热泵时即不再可能采用HCFC22压缩机。压缩机功率也被增大和性能指标下降。

本发明提出一空调系统，使得能提高热泵中被压缩制冷剂的过热蒸汽的温度，即就是，增加它的焓，从而能增加由热泵的高温热源输出的热中的显热比例，用于加热再生空气从而能增加干燥剂的除湿能力。这样的系统具有优越的除湿能力并节省能量，而依靠由处理空气和再生空气双方获取为再生干燥剂的热源，干燥剂可在启动系统前独立地再生，当显热很小时系统可以主要通过除湿处理空气来进行。