CN101672502B - 热泵再生加热型节能除湿机的系统 - Google Patents

Abstract

热泵再生加热型节能除湿机的系统，包括依次连接在主气路上的过滤器、主蒸发器、除湿转轮的吸附干燥区、主风机、后加热器；热泵子系统和再生风机，所述热泵子系统包括回收冷凝器、回收蒸发器；所述再生风机、回收冷凝器、除湿转轮的再生区域、回收蒸发器依次连接在循环气路上；所述回收冷凝器设于所述除湿转轮再生区的空气进口；所述回收蒸发器设于所述除湿转轮再生区的空气出口。所述热泵子系统还包括辅助冷凝器，所述辅助冷凝器设于所述除湿转轮的吸附干燥区和主风机之间的主气路上。本发明使用热泵子系统对转轮进行加热再生，对主气路进行辅助后加热，既代替了再生电加热器，又减少了后加热的电加热功率，具有显著的节能特性。

Description

热泵再生加热型节能除湿机的系统

技术领域

本发明属于工业除湿机的节能技术领域，特别涉及一种热泵再生加热型节能除湿机系统。 

背景技术

大气中含水造成的湿度影响着人们的生活环境，而且对物质的保存和工业生产中某些加工工艺过程，以及在低湿条件下运行的仪器仪表，都有密切影响。特别是在一些湿度要求严格的厂房和仓库，需要有低湿度的空调环境保证。一般空调系统的夏季室内相对湿度为60％～70％，而对湿度敏感的药品、糖果食品、电子工业等生产厂房或仓库，相对湿度按生产要求应为30％～50％，这种情况下用一般冷冻除湿系统是很难达到参数要求的。此时利用轮转除湿机的吸附干燥可将湿度进一步降低，从而提高系统湿度控制的稳定性。在这种情况下用转轮除湿机配合一般冷冻除湿设备，可得到理想的低湿效果。 

市场上常用的除湿机主要有冷冻除湿机和轮转除湿机，其中冷冻除湿机是采用机械制冷的方法冷却空气，使空气温度低于露点温度而析出水分。当室内湿空气流经表冷器，与其表面接触，由于表冷器表面温度低于湿空气的露点温度，空气中的水分冷却凝结成水滴，聚集于淋水盘内排出，同时空气的温度和含湿量得到降低，从而达到除湿的目的。但其湿度不能满足更高要求，在对低湿要求的空气处理时，势必使表冷器温度降得很低，当表面温度低于零度时，冷却盘管容易结霜，除湿能力下降，能耗增加，甚至于无法正常工作，很不经济。 

组合式除湿机采用冷冻除湿和转轮除湿的组合，这样可以利用各自的优点：冷冻除湿在高温下除湿效率高，而转轮除湿在低温下除湿性能好，且除湿后有较高的温升，这样可以弥补冷冻除湿后空气温度较低的不足，常规型组合式除湿机的系统如图1所示： 

在主风机21的作用下，空气经过主蒸发器22，由于主蒸发器22的表面温度低于空气的露点温度，空气被冷却冷凝，达到了冷冻除湿的功能。除湿转轮23利用吸附剂在低温的时候吸收空气中的水分，在高温时将吸收的水分释放出来，达到循环除湿的功能。上述两种除湿方式，组合在一起就构成了组合式除湿机。 

转轮除湿机的再生区通过热空气流过，带走吸附剂中的水分，达到转轮23除湿能力的再生。通常组合式除湿机的再生热空气使用电加热器24作再生加热来加热室外空气。为了转轮23的再生，电加热器23需要消耗大量的电能，也是除湿机的主要耗能部件；同时，主空气被干燥后也需要后加热升温至要求的温度。因此，这种传统式的组合除湿机需要消耗大量的高 品质电能来产生热量，造成能源浪费和运行费高的缺点。 

发明内容

本发明提供一种热泵再生加热型节能除湿机的系统，其目的在于克服现有组合式除湿机转轮再生能耗过大的弊端，利用热泵系统对除湿转轮进行加热，代替了常规除湿机利用电加热器或蒸汽加热，可以明显减少耗电量。 

本发明采用如下技术方案： 

一种热泵再生加热型节能除湿机的系统，包括依次连接在主气路上的过滤器、主蒸发器、除湿转轮的吸附干燥区、主风机、后加热器；其特征在于还包括：热泵子系统和再生风机，所述热泵子系统包括回收冷凝器、回收蒸发器； 

所述再生风机、回收冷凝器、除湿转轮的再生区域、回收蒸发器依次连接在循环气路上； 

所述回收冷凝器设于所述除湿转轮再生区的空气进口；所述回收蒸发器设于所述除湿转轮再生区的空气出口。 

进一步地，所述热泵子系统还包括辅助冷凝器，所述辅助冷凝器设于所述除湿转轮的吸附干燥区和主风机之间的主气路上。 

进一步地，所述除湿转轮的1/4通道为再生区域，除湿转轮的3/4通道为吸附干燥区。 

进一步地，所述热泵子系统还包括制冷压缩机、膨胀阀；所述制冷压缩机、回收冷凝器、辅助冷凝器、膨胀阀和回收蒸发器依次连接于一循环管路上。 

进一步地，还包括储液器，所述储液器连接于所述辅助冷凝器和膨胀阀之间的循环管路上。 

进一步地，还包括干燥过滤器和电磁阀，所述干燥过滤器和电磁阀依次连接于所述储液器和膨胀阀之间的循环管路上。 

本发明的优点和积极效果是：使用热泵子系统对转轮进行再生加热、对主气路进行辅助后加热，代替了再生电加热器，减少了后加热的电加热功率，降低了除湿机的耗电量，可节能50％～70％左右，具有显著的节能特性，用户使用更加经济，符合国家节能导向。热泵子系统的冷凝器分成两个部分，回收冷凝器用于加热再生空气，辅助冷凝器用于调节热泵子系统的冷凝压力并辅助加热主气路干空气。在实现节能效果的同时，仍然可以精确控制热泵子系统的工作状态，控制除湿机的出风状态。 

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。 

附图说明

图1为现有常规型组合式除湿机系统图； 

图2本发明热泵再生加热型节能除湿机的系统实施例示意图； 

图3本发明实施例中热泵子系统示意图。 

具体实施方式

如图2所示，一种热泵再生加热型节能除湿机的系统，包括： 

依次连接在主气路上的过滤器10、主蒸发器11、除湿转轮12的吸附干燥区、主风机13、后加热器14； 

其特征在于：还包括热泵子系统和再生风机9，所述热泵子系统包括回收冷凝器2、回收蒸发器8； 

所述再生风机9、回收冷凝器2、除湿转轮12的再生区域、回收蒸发器8依次连接在循环气路上。循环气路上的这些部件构成除湿转轮再生空气子系统； 

所述回收冷凝器2设于所述除湿转轮12再生区的空气进口，利用冷凝热加热再生进风对转轮进行再生；所述回收蒸发器8设于所述除湿转轮12再生区的空气出口，利用蒸发产生的冷量对再生出来的热风进行除湿，除掉再生风中的水分。 

其中，所述热泵子系统还包括辅助冷凝器3，所述辅助冷凝器3设于所述除湿转轮12的吸附干燥区和主风机13之间的主气路上，主气路上的这些部件共同构成主空气处理子系统。利用冷凝器加热经过除湿转轮12的吸附干燥区的空气，降低后加热电功率，并能稳定热泵子系统的高压。 

本发明通过热泵子系统对除湿转轮12进行再生，其过程如下： 

首先利用热泵子系统的回收冷凝器2产生的冷凝热替代电加热等来加热再生空气，即通过回收冷凝器2进行加热，使其温度达到再生温度的要求；然后，被加热的高温空气进入除湿转轮12的再生区，对除湿转轮12进行再生，使除湿转轮12上吸收水分的吸附剂在高温空气的作用下解吸释放出来，吸附剂得到再生，水分随空气排出；同时，热风含湿量增加，当通过回收蒸发器8时，高温空气中的水分经回收蒸发器8冷却凝结，形成水珠，从回收蒸发器8表面流下从而排掉。最后，被降温的冷风通过再生风机9的作用回到回收冷凝器2，并重新开始循环。 

其中，除湿转轮12的1/4通道为再生区域，除湿转轮12的3/4通道为吸附干燥区。即除湿转轮12一端的1/4通道面积和回收冷凝器2连接，其余3/4通道面积的一端和辅助冷凝器3连接，另一端3/4通道面积和主蒸发器11连接。转轮在电机的带动下不断旋转。 

其中，所述热泵子系统如图3所示，还包括制冷压缩机1、储液器4、干燥过滤器5、电磁阀6、膨胀阀7； 

所述制冷压缩机1、回收冷凝器2、辅助冷凝器3、储液器4、干燥过滤器5、电磁阀6、膨胀阀7和回收蒸发器8依次连接于一循环管路上。 

主空气处理子系统的空气处理过程是：室外空气经中效过滤器10过滤后，进入主蒸发器11被冷却除湿，然后进入除湿转轮12的吸附干燥区进一步被除湿，再经过辅助冷凝器3被辅助加热，最后由主风机13送到后加热器14加热到所要求的温度，处理后的干空气送到工作区。 

除湿转轮再生空气子系统的空气处理过程是一个循环过程：首先空气经再生风机9送入回收冷凝器2被加热，然后，被加热的高温空气进入除湿转轮12的再生区，使除湿转轮12上吸收水分的吸附剂在高温空气的作用下解吸释放出来，水分随空气排出，吸附剂得到再生；高温湿空气经回收蒸发器8冷却，热风中的水分开始凝结并形成水珠从换热器表面流下从而排掉。最后，被降温的冷风通过再生风机9的作用回到回收冷凝器2并重新开始循环。 

举例说明： 

为了便于比较，选择典型的主空气流量为18000m³/h的组合式除湿机进行分析。根据常规船用除湿机出风要求Td≤25±3℃，RH≤45％，计算发现再生温度要求达到60℃，再生风量6000m³/h，因此，在不同季节时，常规除湿机再生加热功率如下(以下室外气温条件均以上海气候条件为依据)： 

夏季室外气温条件为：Td＝35℃，Tw＝30℃70％；计算实际再生加热量Q1＝6000×1.2×1.02×(60-35)/3600＝51kW。 

过渡季节雨季室外气温条件为：Td＝16℃，RH＝95％；计算实际再生加热量Q2＝6000×1.2×1.02×(60-16)/3600＝90kW。 

冬季室外气温条件为：Td＝10℃，RH＝70％；为维持船仓露点温度低于环境温度，再生温度为50℃，计算实际再生加热量Q2＝6000×1.2×1.02×(50-10)/3600＝82kW。 

系统设计热泵压缩机采用Danfoss涡旋压缩机Performer ZY300，制冷量＝74kW，输入功率＝23kW，冷凝负荷Q3＝74+23＝97kW；工况：Te＝6℃，Tc＝55℃，过热10℃，过冷0℃，因此，冷凝负荷满足再生加热的要求。 

考虑不同季节时，再生加热负荷会发生变化，使用辅助冷凝器来控制热泵高压。选定辅助冷凝器风机电机功率1.5kW。因此，热泵系统输入功率为24.5kW。 

通过比较常规除湿机和本发明设计的热泵再生加热型节能除湿机耗电功率，可以得出节能除湿机的节能效果，见表1所示： 

表1：热泵再生加热型节能除湿机再生系统的节能效率 

	夏季	过渡季雨季	冬季
				常规除湿机耗电功率kW	51	90	82
节能除湿机耗电功率kW	24.5	24.5	24.5
				节能除湿机的节能效率	52％	73％	70％

年度耗电量和电费的比较： 

设定每年中除湿机夏季工况的工作时间为三个月，过渡季节的工作时间为五个月，冬季4个月，每个月22天为工作日，每天8小时工作制，由此计算两种除湿机每年用电量对比如下表2所示。 

表2：常规除湿机与热泵再生加热型节能除湿机的再生加热部分每年用电量和运行费对比 

备注：其中节约的电费是按上海市用电价格0.675元/kWh计算，同时设备装机容量可减少65KW。 

通过上述实例可以看出：热泵再生加热型节能除湿机利用热泵系统代替常规除湿机中的电加热对转轮进行再生，能够显著降低耗电量和设备装机容量，节约年运行费，具有明显的节能效果。 

Claims (6)

1.一种热泵再生加热型节能除湿机的系统，包括依次连接在主气路上的过滤器(10)、主蒸发器(11)、除湿转轮(12)的吸附干燥区、主风机(13)、后加热器(14)；其特征在于还包括：热泵子系统和再生风机(9)，所述热泵子系统包括回收冷凝器(2)、回收蒸发器(8)；

所述再生风机(9)、回收冷凝器(2)、除湿转轮(12)的再生区域、回收蒸发器(8)依次连接在循环气路上；

所述回收冷凝器(2)设于所述除湿转轮(12)再生区的空气进口；所述回收蒸发器(8)设于所述除湿转轮(12)再生区的空气出口。

2.根据权利要求1所述的热泵再生加热型节能除湿机的系统，其特征在于：

所述热泵子系统还包括辅助冷凝器(3)，所述辅助冷凝器(3)设于所述除湿转轮(12)的吸附干燥区和主风机(13)之间的主气路上。

3.根据权利要求1或2所述的热泵再生加热型节能除湿机的系统，其特征在于：

所述除湿转轮(12)的1/4通道为再生区域，所述除湿转轮(12)的3/4通道为吸附干燥区。

4.根据权利要求2所述的热泵再生加热型节能除湿机的系统，其特征在于：

所述热泵子系统还包括制冷压缩机(1)、膨胀阀(7)；所述制冷压缩机(1)、回收冷凝器(2)、辅助冷凝器(3)、膨胀阀(7)和回收蒸发器(8)依次连接于一循环管路上。

5.根据权利要求4所述的热泵再生加热型节能除湿机的系统，其特征在于：

还包括储液器(4)，所述储液器(4)连接于所述辅助冷凝器(3)和膨胀阀(7)之间的循环管路上。

6.根据权利要求5所述的热泵再生加热型节能除湿机的系统，其特征在于：

还包括干燥过滤器(5)和电磁阀(6)，所述干燥过滤器(5)和电磁阀(6)依次连接于所述储液器(4)和膨胀阀(7)之间的循环管路上。

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