[发明专利]一种空气调节方法及装置

说明书

本发明涉及一种室内空气调节的方法及用此方法制成的空调装置。

现有的室内空调装置主要有压缩式和吸收式空调器两大类，它们共同的缺点是：室内外空气分隔，容易引起空调病：结构复杂，制造成本高；功能单一，仅能致冷和除湿；使用时能量消耗高。由于这些缺点，限制了它们的应用。为降低成本而出现的用水蒸发制冷的冷风机，制冷时不断增加室内湿度，且降温能力有限，很少应用。

本发明的目的是提供一种新的空气调节方法和装置，用低得多的制造成本和使用成本实现制冷，并在制冷的过程中更新室内空气，必要时还可除湿或加湿，也可进行保温换气，实现一机多用。

本发明的目的是这样实现的：用一种新的空气调节方法，以水蒸发制冷和气体热交换为基础，通过一种新的工作循环，达到降温和换气的目的。其原理是：当空调器工作时，室内外的空气不断地在空调器中互相交换，室内空气在排出室外的过程中首先加湿降温，然后一边加湿一边与进入室内的室外空气进行热交换，而室外的空气在进入室内的过程中与排出室外的室内空气进行隔湿热交换而降温，从而达到制冷并换气的目的。若室外空气湿度较高，在进行隔湿热交换前先进行除湿。其工作过程如图1所示。图1为湿空气的焓-湿图。图1中横坐标为每千克空气的含水量(g／kg)，纵坐标为摄氏温度(℃)，横向直线束为等温线，斜向直线束为等焓线(单位为kcal／kg)，竖向直线束为等绝对湿度线，曲线束为等相对湿度线(单位为％)；A点为室内空气的状态(假定是空调室内舒适的温度和湿度点)，B点为室内空气在空调器内绝热加湿后的状态，C点为换热加湿后排出室外的状态；a点为室外空气的状态，b点为室外空气与排出室外的室内空气进行隔湿换热后进入室内的状态，在室内“冷量”散失后升温再回到状态A。本空调器的工作循环如下：室外空气进入空调器后与排出室外的室内空气进行隔湿换热，从状态a降温到状态b，然后进入室内，在室内“冷量”散失而升温到达状态A。室内空气进入空调器后从状态A绝热加湿降温到状态B，然后与进入空调器的室外空气换热升温，同时不断充分加湿，达到状态C时排出室外。若在湿热地区，室外空气的湿度较高，例如状态为d点，在进入空调器后，需先进行除湿使之达到状态c，然后进行上述循环。图2是本发明的工作流程图。换热的必要条件是b点的温度高于B点的温度，若换热器的效率足够高，b点的温度就能很接近B点，而室内保温效果越好，A点也越接近b点。当这三点十分接近时，它们也都接近L点，L点是状态b及其同一竖线上的各状态的空气的露点，所以说b点只能接近露点而不能低于露点，也就是说在不除湿时，这种空调的降温的极限是露点，当露点较高时，需有d-c除湿环节。用这种原理制成的空调器除了可以制冷换气外，还可以有多种功能：排气过程不加湿可以实现保温换气或除湿换气，排气过程不加湿、进气过程加湿可以实现保温加湿换气。

实现上述方法的空调装置非常简单，它主要由风机和热交换器组成(在湿热地区再增加一个除湿器)：一个风机把室内空气送入热交换器的排气通道，在其中进行加湿和换热(吸热)，然后排出室外；另一个风机把室外空气送入热交换器的进气通道(用除湿器时先进入除湿器然后再进入热交换器的进气通道)，在其中隔湿降温然后送入室内，从而使进入室内的空气即降温又不增加绝对湿度。本发明在技术上实现的关键是设计一种换热效率很高的气体热交换器，其工作原理是：室内外两股气体间的热交换是以两种液体为媒介来实现的，即一种气体与一种液体直接接触而换热，这种液体又通过固体隔壁与另一种液体换热，另一种液体则与另一种气体直接接触而换热，从而实现两种气体间的间接的高效换热。这种气体热交换器的结构原理是：良导热固体隔壁把热交换器分隔成两组通道，各通道内充以表面积率极高的透气材料，两种不同的液体不断地喷淋在透气材料上，待换热的气体分别在两组通道中相向逆流，与浸饱了液体的透气材料充分接触，与之进行热交换，而两种液体同时也喷淋在良导热固体隔壁的两侧，通过隔壁相互进行热交换，这样热量便从一种气体传向一种液体，再通过固体隔壁传到另一种液体，最后传到另一种气体。这种气-液-固-液-气的换热方式虽然传热路线长，但因气-液的接触面积相当大，而液-固-液的传热系数也相当大，所以总的传热效率比传统的气-固-气传热方式要高得多。热交换器中的两种液体(液媒)根据空调器的不同工况按如下方式选择：

用于湿热环境制冷换气：排气通道中需不断加湿，用水做换热加湿液媒；进气通道中需除湿和隔湿换热，用液体吸湿剂(如氯化钙或氯化锂饱和溶液等)做换热液媒；

用于干热环境制冷换气：空气在进气通道中不一定要隔湿，进排气通道中都可以用水做换热液媒；