一种用于泳池建筑的热泵综合利用溶液除湿新风系统的制作方法

1.本发明涉及空调装置技术领域，尤其涉及一种用于泳池建筑的热泵综合利用溶液除湿新风系统。


背景技术：

2.由于我国建筑运行能耗近年来一直处于增长的趋势，能源形势越来越严峻，因此我国也提出了碳达峰、碳中和的目标，来降低社会生产活动中的二氧化碳排放量，空调系统作为建筑能耗中占比最大的一环，进行节能优化设计也至关重要。
3.针对泳池类型的建筑，由于泳池在全年都有较高的湿负荷，同时在夏冬季节也有对应的冷热负荷，因此在对泳池建筑调节温度的同时，还需要对其进行除湿。现有技术中，常规的空气除湿系统，主要通过热泵提供冷量冷却空气至露点温度，析出空气中的水分以达到除湿效果，再进行加热达到送风状态，这个过程会消耗较多的冷量，且热泵冷热量不匹配，导致系统能耗较高。而溶液除湿空调系统由于其在湿度控制上的突出效果和在建筑节能方面的巨大潜力，近年来倍受关注，其运行过程中主要的能量消耗为对除湿溶液冷却以及对再生溶液加热，如何降低这部分的能耗成为现阶段关注的焦点。


技术实现要素：

4.本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种用于泳池建筑的热泵综合利用溶液除湿新风系统。
5.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
6.一种用于泳池建筑的热泵综合利用溶液除湿新风系统，其特征在于：包括新风除湿模块、排风溶液再生模块和制冷剂循环模块；所述新风除湿模块内包括第一空气-制冷剂换热器、第二空气-制冷剂换热器、溶液除湿器、第一风机，新风除湿模块和室内之间设有第一风阀和送风口相互连通，新风除湿模块和室外之间设有第二风阀相互连通，所述室内的空气和室外的空气分别通过所述第一风阀和第二风阀进入新风除湿模块混合后，依次经过第二空气-制冷剂换热器、溶液除湿器、第一空气-制冷剂换热器和第一风机后通过送风口返回室内；所述排风溶液再生模块内包括依次设置的第三空气-制冷剂换热器、溶液再生器和第二风机，排风溶液再生模块和室内之间设有第三风阀相互连通，排风溶液再生模块和室外之间设有第四风阀相互连通，室内的空气和室外的空气分别通过所述第三风阀和第四风阀进入排风溶液再生模块混合后，依次经过第三空气-制冷剂换热器、溶液再生器和第二风机后排向室外；所述制冷剂循环模块包括第一溶液-制冷剂换热器、压缩机和制冷剂节流装置，制冷剂依次经过所述制冷剂节流装置、第一空气-制冷剂换热器、第二空气-制冷剂换热器、压缩机、第一溶液-制冷剂换热器、第三空气-制冷剂换热器后回到制冷剂节流装置形成循环，所述溶液再生器底部的溶液经过第一溶液泵后分为两个支路，一个支路通过第一溶液调节阀连接溶液除湿器的底部，另一个支路通过所述第一溶液-制冷剂换热器连接溶液再生器的顶部；还设置有溶液-水换热器、水泵和冷却塔形成冷却水循环回路，所述溶液
除湿器底部的溶液经过第二溶液泵后分为两条支路，一个支路通过第二溶液调节阀连接溶液再生器的底部，另一个支路通过所述溶液-水换热器连接溶液除湿器的顶部。
7.进一步的，所述新风除湿模块中还包括第四空气-制冷剂换热器、第五风阀、第六风阀和第七风阀，所述第五风阀设置在所述第一空气-制冷剂换热器和第二空气-制冷剂换热器之间，所述第六风阀设置在所述溶液除湿器和第四空气-制冷剂换热器之间，所述第七风阀设置在所述第六风阀和第一空气-制冷剂换热器之间，新风除湿模块和室内之间设有第八风阀相互连通，新风除湿模块和室外之间设有第九风阀相互连通，所述室内的空气通过所述第八风阀进入新风除湿模块后依次经过第四空气-制冷剂换热器、第六风阀、溶液除湿器，室外空气从所述第九风阀进入新风除湿模块与之混合后，依次经过第二空气-制冷剂换热器、第五风阀和第一风机后从所述送风口进入室内；所述排风溶液再生模块还包括设置在所述溶液再生器和第二风机之间的第五空气-制冷剂换热器；所述制冷剂循环模块还包括四通换向阀、第二溶液-制冷剂换热器，制冷剂依次经过所述制冷剂节流阀、第五空气-制冷剂换热器、第四空气-制冷剂换热器、第二溶液-制冷剂换热器、四通换向阀、压缩机、第一溶液-制冷剂换热器、四通换向阀、第二空气-制冷剂换热器后回到制冷剂节流装置形成循环。
8.进一步的，所述制冷剂循环模块中还包括第一制冷剂阀、第二制冷剂阀、第三制冷剂阀、第四制冷剂阀、第五制冷剂阀、第六制冷剂阀、第七制冷剂阀和第八制冷剂阀，所述第一制冷剂阀设置在所述制冷剂节流阀和第一空气-制冷剂换热器之间，所述第二制冷剂阀设置在制冷剂节流阀和第三空气-制冷剂换热器之间，所述第三制冷剂阀设置在制冷剂节流阀和第二空气-制冷剂换热器之间，在制冷剂节流装置和第四空气-制冷剂换热器之间依次设置有所述第四制冷剂阀、第五制冷剂阀和第六制冷剂阀，所述第七制冷剂阀设置在第五空气-制冷剂换热器和第四制冷剂阀之间，所述第八制冷剂阀设置在第五制冷剂阀和四通换向阀之间。
9.进一步的，所述溶液除湿器和溶液再生器之间设置有溶液回热器，所述第一溶液调节阀的出口通过所述溶液回热器连接溶液除湿器的底部，所述第二溶液调节阀的出口通过溶液回热器连接溶液再生器的底部。
10.进一步的，所述第一溶液调节阀、第二溶液调节阀、第一制冷剂阀、第二制冷剂阀、第三制冷剂阀、第四制冷剂阀、第五制冷剂阀、第六制冷剂阀、第七制冷剂阀、第八制冷剂阀均为二位三通换向阀；所述第一风阀、第二风阀、第三风阀、第四风阀、第五风阀、第六风阀、第七风阀、第八风阀、第九风阀均为对开多叶调节阀，所述四通换向阀为气动旋转式四通阀。
11.进一步的，所述制冷剂循环模块中的制冷剂为r410a。
12.进一步的，所述溶液为licl、libr、cacl2溶液中的一种或几种。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明针对泳池类型的建筑，由于泳池在全年都有较高的湿负荷，同时在夏冬季节也有对应的冷热负荷，因此提出了一种预除湿 溶液除湿的高效除湿空调系统。2、对于冷热量不匹配的问题，能够通过在溶液再生器前后分别设置加热器与冷却器进行平衡。3、本发明不仅能减少除湿过程消耗的冷量，还能通过冷热量匹配来提高热泵的蒸发温度，进而提升热泵的cop，从而大大降低系统能耗。4、在溶液再生装置中选择licl、libr、cacl2溶液中的一种或几种，同时为了保证除湿量与再生量
的平衡，利用热泵系统冷凝潜热与高温冷凝显热量对再生溶液进行加热，提高再生过程浓度势差，从而保证溶液能够达到较好的再生效果。
附图说明
14.图1为本发明实施例结构示意图；
15.图2为本发明在夏季时的运行模式示意图；
16.图3为本发明在冬季是的运行模式示意图。
17.其中：1-第一空气-制冷剂换热器，2-第二空气-制冷剂换热器，3-溶液除湿器，4-第四空气-制冷剂换热器，5-冷却塔，6-溶液-水换热器，7-第二溶液-制冷剂换热器，8-第一溶液-制冷剂换热器，9-第三空气-制冷剂换热器，10-溶液再生器，11-第五空气-制冷剂换热器，12-溶液回热器，13-第二风机，14-第一风机，15-水泵，16-第二溶液泵，17-第一溶液泵，18-压缩机，19-四通换向阀，20-第一溶液调节阀，21-第二溶液调节阀，22-第八制冷剂阀，23-第六制冷剂阀，24-第五制冷剂阀，25-第七制冷剂阀，26-第四制冷剂阀，27-第二制冷剂阀，28-第一制冷剂阀，29-第三制冷剂阀，30-制冷剂节流装置，31-第一风阀，32-第八风阀，33-第五风阀，34-第二风阀，35-第九风阀，36-第七风阀，37-第六风阀，38-第三风阀，39-第四风阀，40-送风口。
具体实施方式
18.为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
19.图1示出了一种用于泳池建筑的热泵综合利用溶液除湿新风系统的实施例，其包括新风除湿模块、排风溶液再生模块和制冷剂循环模块；
20.新风除湿模块内依次设置第一风机14、第一空气-制冷剂换热器1、第二空气-制冷剂换热器2、溶液除湿器3和第四空气-制冷剂换热器4，新风除湿模块和室内之间设有第一风阀31、第八风阀32和送风口40相互连通，新风除湿模块和室外之间设有第二风阀34和第九风阀35相互连通，第一空气-制冷剂换热器1和第二空气-制冷剂换热器2之间设置有第五风阀33，溶液除湿器3和第四空气-制冷剂换热器4之间设置有第六风阀37，在第一空气-制冷剂换热器1和第六风阀之间设置有第七风阀36；
21.排风溶液再生模块内包括依次设置的第三空气-制冷剂换热器9、溶液再生器10、第五空气-制冷剂换热器11和第二风机13，排风溶液再生模块和室内之间设有第三风阀38相互连通，排风溶液再生模块和室外之间设有第四风阀39相互连通；
22.制冷剂循环模块包括第一溶液-制冷剂换热器8、第二溶液-制冷剂换热器7、压缩机18、四通换向阀19、制冷剂节流装置30、第一制冷剂阀28、第二制冷剂阀27、第三制冷剂阀29、第四制冷剂阀26、第五制冷剂阀24、第六制冷剂阀23、第七制冷剂阀25和第八制冷剂阀22，制冷剂节流装置30、第一空气-制冷剂换热器1、第二空气-制冷剂换热器2、压缩机18、第一溶液-制冷剂换热器8、第三空气-制冷剂换热器9、制冷剂节流装置30依次连接形成循环回路，第一制冷剂阀28设置在制冷剂节流阀30和第一空气-制冷剂换热器1之间，第二制冷剂阀27设置在制冷剂节流阀30和第三空气-制冷剂换热器9之间，第三制冷剂阀29设置在制冷剂节流阀30和第二空气-制冷剂换热器2之间，在制冷剂节流装置30和第四空气-制冷剂
换热器4之间依次设置有第四制冷剂阀26、第五制冷剂阀24和第六制冷剂阀23，第七制冷剂阀25设置在第五空气-制冷剂换热器11和第四制冷剂阀26之间，第八制冷剂阀22设置在第五制冷剂阀24和四通换向阀19之间；
23.溶液再生器10底部的出口经过第一溶液泵17后分为两个支路，一个支路通过第一溶液调节阀20和溶液回热器12后连接溶液除湿器3的底部入口，另一个支路通过第一溶液-制冷剂换热器8连接溶液再生器10的顶部入口；
24.还设置有溶液-水换热器6、水泵15和冷却塔5形成冷却水循环回路，溶液除湿器3底部出口经过第二溶液泵16后分为两条支路，一个支路通过第二溶液调节阀21和溶液回热器12后连接溶液再生器10的底部，另一个支路通过第二溶液-制冷剂换热器7和溶液-水换热器6后连接溶液除湿器3的顶部入口。
25.本发明综合利用各热泵装置的冷热量，构建溶液除湿循环、冷却水循环以及新风、排风模块，建立高效溶液除湿新风空调系统，能够减少新风冷热抵消以及热泵系统的冷热不匹配问题，从而提升热泵蒸发温度，大大提高系统能效，并通过调节四通换向阀、溶液换向装置、风阀切换运行模式，分为冬季运行模式和夏季运行模式，其中所有阀门、风阀初始均处于关闭状态。
26.当上述实施例在夏季的运行模式如图2所示，此时四通换向阀19处于上侧与左侧导通、下侧与右侧导通状态，打开第八制冷剂阀22、第五制冷剂阀24、第二制冷剂阀27、第一制冷剂阀28、第一风阀31、第二风阀34、第七风阀36、第三风阀38和第四风阀39。在新风除湿模块中，室内回风从第一风阀31进入新风除湿模块与从第二风阀34进入的室外新风混合后，依次经过第二空气-制冷剂换热器2、溶液除湿器3、第七风阀36和第一空气-制冷剂换热器1后被第一风机14从送风口40送入室内，此时第一空气-制冷剂换热器1、第二空气-制冷剂换热器2作为热泵的蒸发器来冷却空气，溶液除湿器3为新风除湿。在排风溶液再生模块中，室内排风从第三风阀38进入，与从第四风阀39进入的室外排风混合后，依次经过第三空气-制冷剂换热器9、溶液再生器10和第二风机13后排出室外，第三空气-制冷剂换热器9作为热泵的冷凝器冷却制冷剂。在制冷剂循环模块中，制冷剂依次经过制冷剂节流装置30、第一制冷剂阀28、第一空气-制冷剂换热器1、第二空气-制冷剂换热器2、四通换向阀19、压缩机18、第一溶液-制冷剂换热器8、四通换向阀19、第八制冷剂阀22、第五制冷剂阀24、第三空气-制冷剂换热器9和第二制冷剂阀27后回到制冷剂节流装置30形成循环回路，第一溶液-制冷剂换热器8作为热泵制冷剂的冷凝器。在溶液除湿器3中，浓溶液从顶部喷洒下来，吸收新风中的水分后成为稀溶液，然后从底部经过第二溶液泵16，一部分泵送至溶液-水换热器6中经过冷却水冷却后返回到溶液除湿器3的顶部，另一部分通过第二溶液调节阀21调节流量，然后经过溶液回热器12加热后送入溶液再生器10的底部。在溶液再生器10中，稀溶液从顶部喷淋下来，被热空气加热后带走水分成为浓溶液，然后从底部经过第一溶液泵17，一部分泵送至第一溶液-制冷剂换热器8被制冷剂加热后返回到溶液再生器10的顶部，另一部分通过第一溶液调节阀20调节流量，然后经过溶液回热器12冷却后送入溶液除湿器3的底部。
27.当上述实施例在冬季的运行模式如图3所示，此时四通换向阀19处于上侧与右侧导通、下侧与左侧导通状态，打开第六制冷剂阀23、第七制冷剂阀25、第四制冷剂阀26、第三制冷剂阀29、第八风阀32、第五风阀33、第九风阀35、第六风阀37、第三风阀38。在新风除湿模块中，室内回风从第八风阀32进入新风除湿模块，依次经过第四空气-制冷剂换热器4、第
六风阀37和溶液除湿器3，与从第九风阀35进入的室外新风混合后，再依次经过第二空气-制冷剂换热器2和第五风阀33后被第一风机14从送风口40送入室内，此时第四空气-制冷剂换热器4作为热泵的蒸发器加热制冷剂，第二空气-制冷剂换热器2作为热泵的冷凝器来加热新风，溶液除湿器3为新风除湿。在排风溶液再生模块中，室内排风从第三风阀38进入，依次经过溶液再生器10、第五空气-制冷剂换热器11和第二风机13后排出室外，第五空气-制冷剂换热器11作为热泵的蒸发器加热制冷剂。在制冷剂循环模块中，制冷剂依次经过制冷剂节流装置30、第四制冷剂阀26、第七制冷剂阀25、第五空气-制冷剂换热器11、第六制冷剂阀23、第四空气-制冷剂换热器4、第二溶液-制冷剂换热器7、四通换向阀19、压缩机18、第一溶液-制冷剂换热器8、四通换向阀19、第二空气-制冷剂换热器2和第三制冷剂阀29后回到制冷剂节流装置30形成循环回路，第一溶液-制冷剂换热器8作为热泵制冷剂的冷凝器，第二溶液-制冷剂换热器7作为热泵制冷剂的蒸发器。在溶液除湿器3中，浓溶液从顶部喷洒下来，吸收新风中的水分后成为稀溶液，然后从底部经过第二溶液泵16，一部分泵送经过第二溶液-制冷剂换热器7被冷却后返回到溶液除湿器3的顶部，另一部分通过第二溶液调节阀21调节流量，然后经过溶液回热器12加热后送入溶液再生器10的底部。在溶液再生器10中，稀溶液从顶部喷淋下来，被热空气加热后带走水分成为浓溶液，然后从底部经过第一溶液泵17，一部分泵送至第一溶液-制冷剂换热器8被制冷剂加热后返回到溶液再生器10的顶部，另一部分通过第一溶液调节阀20调节流量，然后经过溶液回热器12冷却后送入溶液除湿器3的底部。
28.在夏季工况下，室内回风先与高含湿量新风混合，依次经过表冷器预除湿、溶液除湿、冷却器降温三个过程达到送风状态；而在冬季工况下，室内回风经过表冷器预除湿、溶液除湿过程，与室外低含湿量新风混合后，再被冷凝器加热至送风状态。同时夏季使用冷却塔系统对除湿溶液冷却、冬季使用热泵系统多余的冷量冷却除湿溶液均能大大降低除湿能耗。
29.本发明的技术方案是将热泵系统和溶液除湿再生系统加以改造，通过详细计算溶液除湿器、溶液再生器、换热器所需尺寸并辅以辅助功能部件即可实现。系统能效计算主要是借助叉流热质传递模型以及传热传质经验公式，并设置相关换热设备的能效参数代入matlab进行模拟计算，完成对当地夏季标准工况(不考虑泵与风机能耗)不同新风占比的计算，相比于传统冷冻除湿机组，当新风在送风中占比为10％-30％范围内时，热泵的节能率能够达到32％-38％，考虑到一般情况下冷却水系统以及溶液系统的输送能耗占比有15％，系统总节能率也能达到20％，同时还可以解决冷热不匹配的问题，无需在室外另设风冷冷凝器进行散热，从而高效利用热泵的冷热量，系统的整体性也更优。
30.上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。