基于溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于膜溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统，其特征在于包括：第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、第一压缩机(3)、第二压缩机(4)、第一冷凝器(5)、第二冷凝器(6a)、溶液再生器(6)、第一膨胀阀(7)、第二膨胀阀(8)、第三膨胀阀(9)、膜除湿器(10)、回热器(11)、溶液泵(12)、一级散热器(13)、二级散热器(14)、凝水器(15)、储水罐(16)、真空泵(17)，其中：溶液再生器(6)包括第二冷凝器(6a)，双级热泵循环包括第一蒸发器(1)、第二蒸发器(2)、第一压缩机(3)、第二压缩机(4)、第一冷凝器(5)、第二冷凝器(6a)、第一膨胀阀(7)、第二膨胀阀(8)、第三膨胀阀(9)，工质为制冷剂，双级热泵循环包括单压缩机多级压缩、双冷凝器和双蒸发器的流程，制冷剂由低压双吸气口引入，制冷剂经压缩后一部分流入低压第一冷凝器(5)，剩余部分经再次压缩后流入溶液再生器(6)内的高压第二冷凝器(6a)，第二冷凝器(6a)中进行制冷剂-溶液换热，通过制冷剂蒸汽的冷凝热将处于真空条件下的溶液蒸发而实现溶液再生，除湿/再生循环包括膜除湿器(10)、回热器(11)、溶液泵(12)、一级散热器(13)、二级散热器(14)、溶液再生器(6)，工质为除湿溶液，浓溶液进入膜除湿器(10)对来自环境的湿空气进行除湿，同时溶液自身因吸收水蒸气而浓度下降，变成稀溶液后进入回热器(11)与再生后的高温浓溶液进行换热，温度提高，随后进入溶液再生器(6)，溶液被加热的同时也进行再生，再生后变回高温浓溶液，与再生前的低温稀溶液在回热器(11)中换热后温度降低，进而被溶液泵(12)抽至一级散热器(13)、二级散热器(14)与第二蒸发器(2)进行降温，以获得除湿所需的较低温度，最后回到膜除湿器(10)，完成除湿/再生循环，来自环境的高湿空气依次经膜除湿器(10)除湿和第一蒸发器(1)降温后被提供给用户，其中湿空气的湿负荷和热负荷由除湿和降温两个过程分开、独立处理。2.根据权利要求1所述的基于膜溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统，其特征在于：膜除湿器(10)有一对空气进/出口和一对溶液进/出口，具有较高的水蒸气分压力的高湿的空气和经第二蒸发器(2)冷却的具有较低的水蒸气分压力的浓溶液使膜两侧形成水蒸气分压力差，推动水蒸气从空气侧穿过膜进入溶液侧，从而实现除湿，溶液因吸收水蒸气而浓度下降，同时，水蒸气传质带来的潜热造成溶液温度升高，溶液再生器(6)包括第二冷凝器(6a)，第二冷凝器(6a)与溶液再生器(6)耦合为一个整体，主体结构为用于盛装溶液的真空的溶液再生器(6)，溶液再生器(6)内部腔体下方焊接有第二冷凝器(6a)，第二冷凝器型式为盘管式，溶液再生器(6)外部总共设有五个接口，包括一对制冷剂进/出口、一对溶液进/出口和顶部的一个水蒸气出口，水蒸气出口连接至凝水器(15)，系统运行之前，真空泵(17)将溶液再生器(6)溶液侧腔体、凝水器(15)和储水罐(16)内部抽成真空，之后真空泵(17)停止工作并保持在关机状态，经过除湿过程的稀溶液进入溶液再生器(6)，将制冷剂盘管淹没，来自压缩机(4)的制冷剂蒸汽在盘管内冷凝，放出热量，将溶液加热至再生温度，溶液表面形成较高的水蒸气分压力，与腔体的真空环境之间形成水蒸气分压力差，推动水蒸气从溶液中蒸发出来进入凝水器(15)，水蒸气在凝水器(15)中被冷凝成液态水，液态水储存在储水罐(16)中，从而将真空侧的压力维持基本稳定，保证溶液能不断被再生浓缩。3.根据权利要求1所述的基于膜溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统，其特征在于：
一级散热器(13)利用不限于环境空气的冷却流体冷却溶液，二级散热器(14)利用不限于室内排气的冷却流体冷却溶液，第二蒸发器(2)对溶液进行进一步降温以将溶液温度恢复至除湿所需的较低温度，保证进入膜除湿器(10)的溶液具有较低的水蒸气分压力以形成良好的除湿能力，空气除湿装置的型式可以采用绝热型/内冷型的溶液膜除湿器，也可以采用带杀菌功能和内冷却的金属间壁式溶液除湿器，第一冷凝器(5)、一级散热器(13)、二级散热器(14)、凝水器(15)的冷却流体包括环境空气、自然水源等，可根据应用场景的不同做相应的选择。

技术总结
本发明公开了基于膜溶液除湿与真空再生的热泵型空调系统，可用于解决夏季高湿气候下空调因处理湿负荷造成的制冷效果差且能耗大的问题与冬季空调机室外蒸发器易结霜的问题。本发明中热泵系统设置两级蒸发器与两级冷凝器，两个蒸发温度相比传统除湿系统均提高，系统性能提高；两个冷凝温度合理匹配环境状况，减少两台压缩机总功耗；利用膜溶液除湿技术对湿空气进行除湿，低温级蒸发器中仅进行显热降温；利用高温级蒸发器的冷量来冷却再生后的溶液，使溶液获得更好的除湿性能；利用高温级冷凝器释放的热量来再生吸湿后的溶液，并采用密闭真空低温再生，而非开式再生，再生温度更低，所需热量更少，有利于改善热泵的运行工况。有利于改善热泵的运行工况。有利于改善热泵的运行工况。


技术研发人员：袁卫星 李菲菲 杨波
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2022/1/28