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溶液空调技术产品研发、工艺设计及应用

成果案例︱2015-02-19︱︱

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本产品是溶液空调技术产品研发、工艺设计及应用,主要设计核心为温湿度独立空调系统及核心组件溶液调湿空调机组(产品系列)。

溶液调湿空调技术属于空调领域节能的革命性创新技术,亦属于完全民族自主知识产权的专利技术体系。基于溶液调湿技术的空调机组产品,是构成先进的“温湿度独立空调系统”的关键组成设备。

需要特别说明的是:

(1)“温湿度独立空调系统”是一种比传统空调更先进的中央空调系统,相比传统中央空调系统,前者在节能和经济性、抵御PM2.5和卫生健康性能、温湿度控制参数精度等方面具有着明显的优势。而“温湿度独立控制空调系统”的技术关键点,就在于溶液调湿空调机组的成功开发与应用。截至当前,“温湿度独立空调系统”已经有十余年、超过700个产品的成功应用,正如液晶显示器必然替代传统的CRT显示器,温湿度独立控制空调是空调系统的一次“更新换代”。

(2)“温湿度独立空调系统”主要有三方面设备构成:一、溶液调湿空调机组;二、制冷机,提供14度的高温冷冻水;三、干式空气处理末端,如干式风机盘管、辐射毛细管、冷梁等设备。其中溶液调湿空调机组是核心组件。

(二)产品主要研发设计内容

1、温湿度独立空调系统设计

温湿度独立空调系统技术,是空调系统的一次“更新换代”。传统空调系统采用低温冷水同时控制温度和湿度(即热湿联合处理),温湿度独立调节空调系统则由高温冷水控制室内温度,由溶液调湿机组控制室内湿度,温度、湿度分别控制,因此具有五大方面优势:显著节能(节能率>35%),提升卫生防疫能力与避免交叉感染,舒适度高,环境控制精度高,冬季防冻(-40度以内均无防冻问题)。该空调系统技术是国家认定的绿色建筑关键技术。

温湿度独立调节空调系统是对常规空气处理方式的变革,它彻底颠覆了传统空调系统“一只手”(低温冷水)做“两件事”(降温、除湿)的理念,改为“两只手”(高温冷水、溶液除湿)做“两件事”。

温湿度独立调节空调系统的工作原理示意,见下图:

 

 

图 温湿度独立调节空调系统设计

2、溶液调湿空调机组设计

 

图 溶液空调机组理典型图片(GHRD系列)

 



左视                                                     主视                                                 右视

 

                                                            俯视

                                           图 溶液空调机组结构图(CAD)

 

                                                                图 溶液空调机组设计

溶液调湿空调机组主要包括溶液调湿模块、全热回收单元、除湿单元、再生单元等,遵循以下空气处理流程:新风--溶液全热回收--溶液调湿。其核心模块设计如下:

(1)溶液调湿模块设计

溶液调湿采用具有调湿功能的无机盐溶液为工作介质,利用不同浓度盐溶液的吸湿与放湿特性实现对空气的除湿与加湿处理过程。盐溶液表面与空气中的水蒸气分压力差是二者进行水分传递的驱动力,当溶液表面蒸汽压低于空气的水蒸气分压力时,空气被除湿,温度降低。反之,空气被加湿,温度升高。

          

                  图1 溶液除湿过程图                                             图2 溶液加湿过程图

(2)全热回收单元设计

溶液泵从下层单元模块的溶液槽中把溶液输送至上层单元的顶部,溶液自顶部的布液器喷淋而下润湿填料,并与室内回风在填料中接触,溶液被降温浓缩,回风被加热加湿。降温浓缩后的溶液从上层单元底部溢流进入下层单元顶部,经布液器均匀的分布到下层填料中。室外新风在下层填料中与溶液接触,溶液被加热稀释,空气被降温除湿。溶液重新回到底部溶液槽中,完成循环。在此全热回收单元中,利用溶液的循环流动,新风被降温除湿、回风被加热加湿,从而实现了能量从室内回风到新风的传递过程。冬季的情况与夏季相反,新风被加热加湿、回风被降温除湿。

 

图3 全热回收单元工作过程原理图

(3)除湿单元设计

溶液从溶液槽内被溶液泵抽出,与热泵的蒸发器换热后,溶液被冷却降温,并送入布液器内,通过布液器将溶液均匀的喷洒在填料表面。低温的浓溶液与新风接触,吸收空气中的水分和热量,形成干爽凉快的新风并送入室内。

图4 除湿单元工作过程图

(4)再生单元设计

除湿单元中因吸收空气中的水分而变稀的溶液被输送至再生单元,溶液与热泵的冷凝器换热后,溶液被加热升温。加热了的稀溶液与室内回风接触,回风被加热并带走溶液中的水分。溶液因此得以浓缩再生,恢复原有吸湿特性,并流回除湿单元以进行再一次循环。

 

图5 再生单元工作过程图

所有机组均由上述三类单元通过不同的方式组合配置。

 

3、运行方案设计

产品的运行方案,主要分为夏季工况和冬季工况。以典型的热泵式溶液调湿新风机组为例,介绍本产品机组的运行方案:

(1)夏季工况

在夏季,高温潮湿的室外新风在全热回收单元中和室内回风进行热交换并初步被降温除湿,然后进入除湿单元中被进一步降温、除湿到达送风状态点。除湿单元中变稀的溶液被送入再生单元进行浓缩。热泵循环的制冷量用于降低溶液温度以提高除湿能力,冷凝器的排热量用于浓缩再生溶液,能源利用效率极高。

 

图6 热泵式溶液调湿新风机组(夏季工况)

特殊机型产品,如深度除湿机、新风防冻机等,其运行参数有差别,但运行方案原理相同。这里不赘述介绍。

(2)冬季工况

在冬季,切换四通阀改变制冷剂循环方向,实现空气的加热加湿功能。

 

图7 热泵式溶液调湿新风机组(冬季工况)







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