双级再生转轮除湿系统及其空气处理方法

　　【专利摘要】本发明涉及一种双级再生转轮除湿系统及其空气处理方法，属于环境控制领域。其特征在于主要包括空气处理系统和再生系统。其特征在于除湿系统由新风过滤器、一级蒸发器、一级转轮、二级蒸发器、二级转轮、加热器和送风风机组成，其作用是将新风处理至要求的温湿度并送入室内；再生系统由再生风过滤器、二级冷凝器、二级转轮、一级冷凝器、一级转轮和再生风机组成，其作用是将转轮上吸附的水分去除，保持转轮的除湿能力。与现有的转轮除湿系统相比，本系统采用双级转轮负担湿负荷、单个转轮的再生温度低，且采用蒸发制冷循环为新风提供了冷却效果以及为转轮再生提供热源，具有温湿度一体控制和节能环保的优点。

　　【专利说明】双级再生转轮除湿系统及其空气处理方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及一种双级再生转轮除湿系统及其空气处理方法，属环境控制领域。

　　【背景技术】

　　[0002]转轮除湿具有除湿能力强、除湿量大、不存在机器露点等优点，在工厂、办公楼等场合应用潜力广泛。但其再生过程所需热量较多，通常需80-110°C再生温度，一般通过电加热对转轮进行再生，消耗能源较多。而其相对于其他设备的节能特性，是其能否被广泛使用的关键。近年来，如专利ZL提出可利用低品位热源的两级转轮除湿空调装置、专利ZL.6提出的基于太阳能热回收的吸收式制冷与固体转轮除湿空调系统、专利ZL.5提出的一种船用两级转轮除湿空调系统等，这些技术虽然解决了温湿度独立控制问题，但系统可行度稍欠佳:可利用低品位热源的两级转轮除湿空调装置将除湿置于降温之前，导致制冷循环能耗过大；太阳能制冷与除湿系统成本过高，效率低下且不稳定；船用两级转轮除湿空调系统应用面狭窄且结构较庞大。在保证制冷除湿性能的基础上，降低能耗、提高系统的持续运行能力是转轮除湿空调系统设计必需要解决的问题。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明提供了转轮再生温度低、节能性好、持续性和可靠性高的双级再生转轮除湿系统。

　　[0004]一种双级再生转轮除湿系统，其特征在于:包括空气处理系统和再生系统；上述空气处理系统依次包括新风过滤器、一级蒸发器、一级转轮的除湿段、二级蒸发器、二级转轮的除湿段、加热器和送风风机，其中新风过滤器的入口与室外环境相通，送风风机的出口与室内环境相通；上述再生系统依次包括再生风过滤器、二级冷凝器、二级转轮的再生段、一级冷凝器、一级转轮的再生段和再生风机，其中再生风过滤器的入口与室外环境相通，再生风机的出口与室外环境相通。

　　[0005]所述的双级再生转轮除湿系统的空气处理方法，其特征在于包括以下过程:空气处理过程:室外新风首先经过新风过滤器去除杂质，然后经过一级蒸发器降低温度提高相对湿度，再经过一级蒸发器使空气水蒸气分压力升高，有利于在一级转轮中更好的吸附除湿；在一级转轮的除湿段经转轮固体吸附除湿消除部分含湿量，此时由于转轮中吸附剂吸湿放热，新风温度有所升高，经过二级蒸发器降温，随后通过二级转轮的除湿段将湿度降至室内要求范围内送入室内；若二级转轮后的空气温度较低，无法达到室内送风温度，则可开启加热器对空气进行加热后由处理风机送入室内；转轮再生过程:室外新风首先通过再生风过滤器去除杂质，随后经过二级冷凝器加热升温，升温后的空气经过二级转轮的再生段带走二级转轮吸附的水分，二级转轮中吸附剂脱附吸热，空气温度有所降低，此时经过一级冷凝器加热升温，再为一级转轮脱附后由再生风机排出室外；在上述双级再生转轮除湿系统中，空气处理过程和再生过程同时进行，确保转轮一直具有吸湿能力，增加系统运行的持续性和可靠性。

　　[0006]本发明采用压缩式制冷系统为转轮除湿再生提供热量，代替了电加热的作用，同时给空气降温，达到了温湿度一体处理的效果。此外，本发明使用了分级除湿分级再生的方式，将湿负荷分配在两个转轮上，降低了转轮再生温度，实现了能源的梯级利用，减少了能源损耗。相对于一般转轮除湿系统节能效果显著、可靠性增强。

　　【专利附图】

　　【附图说明】

　　[0007]图1是双级再生转轮除湿系统示意图；

　　图2是一级转轮除湿段和再生段分区示意图；

　　图3是二级转轮除湿段和再生段分区示意图；

　　图1中的标号名称:1、新风过滤器，2、一级蒸发器，3、一级转轮，4、二级蒸发器，5、二级转轮，6、加热器，7、送风风机，8、再生过滤器，9、二级冷凝器，10、一级冷凝器，11、再生风机，12、一级转轮的除湿段，13、一级转轮的再生段，14、二级转轮的除湿段，15、二级转轮的再生段。

　　【具体实施方式】

　　[0008]如图1所示，本发明中所述的双级再生转轮除湿系统，主要包括除湿系统和再生系统，上述除湿系统包括新风过滤器1、一级蒸发器2、一级转轮3的除湿段、二级蒸发器4、二级转轮5的除湿段、加热器6和送风风机7，其中新风过滤器I与外界环境接触，送风风机7将处理后的空气送入室内；上述再生系统包括再生风过滤器8、二级冷凝器9、二级转轮5的再生段、一级冷凝器10、一级转轮3的再生段和再生风机11，其中再生风过滤器8与外界环境接触，再生风机11将转轮再生后的空气排至环境中。一级蒸发器2和一级冷凝器10属于同一压缩蒸汽制冷循环；二级蒸发器4和二级冷凝器9属于同一压缩蒸汽制冷循环。图中略去了压缩机和膨胀阀。

　　[0009]空气处理过程:新风首先经过新风过滤器I去除杂质，然后经过一级蒸发器2降低温度提高相对湿度，在一级转轮3的除湿段经转轮固体吸附除湿消除部分含湿量，此时由于转轮3中吸附剂吸湿放热，新风温度有所升高，再经过二级蒸发器4降温，随后通过二级转轮5的除湿段将湿度降至室内要求范围内送入室内；若二级转轮5后的空气无法达到室内送风温度，则可开启加热器6对空气进行加热后由处理风机7送入室内。

　　[0010]转轮再生过程:室外新风首先通过再生风过滤器8去除杂质，随后经过二级冷凝器9加热升温，升温后的空气经过二级转轮5的再生段带走二级转轮5吸附的水分，二级转轮5中吸附剂脱附吸热，空气温度有所降低，此时经过一级冷凝器10加热升温，再为一级转轮3脱附后由再生风机11排出室外。

　　[0011]系统具体运行时，处理系统和再生系统同时工作，空气处理过程和转轮再生过程同时进行。空气处理过程中，新风经过过滤器I去除含有的粉尘等杂质，避免转轮内部通道被堵塞；去除杂质后在一级蒸发器2中降低温度提高相对湿度，提高了水蒸气分压力，促进了转轮3的除湿效果；在转轮3除湿段除湿后经二级蒸发器4消除因固体吸湿剂吸湿产生的热量，在此基础上通过二级转轮5将湿度调整到室内所需范围，此时若温度满足要求，则直接通过处理风机7送入室内；若不满足要求，则使用加热器6加热后送入室内。转轮再生过程中，同样使用室外新风作为空气源，新风经过过滤器8过滤杂质，在二级冷凝器9中被加热后送入二级转轮5的再生段，促进其脱附；在一级冷凝器10中吸热恢复较高的再生温度，从而对一级转轮3的再生段进行脱附；该过程完成后高湿度空气由再生风机11排至环境中。

　　[0012]如图2所示，一级转轮3中除湿段为12，再生段为13，除湿段12和再生段13面积之比为1:1，此时转轮再生温度适中；在实际应用中当对系统除湿风量要求较大时除湿段

　　12和再生段13面积之比可调整为3:1，但此时所需的再生温度较高，能耗增大。即所述一级转轮3中除湿段和再生段的面积比值为1:1一3:1，具体由实际情况确定。

　　[0013]如图3所示，二级转轮5中除湿段为14，再生段为15，除湿段14和再生段15面积之比为1:1，在实际应用中当对系统除湿风量要求较大时除湿段14和再生段15面积之比也可为3:1。此时转轮再生温度适中；在实际应用中当对系统除湿风量要求较大时除湿段14和再生段15面积之比可调整为3:1，但此时所需的再生温度较高，能耗增大。即所述二级转轮5中除湿段和再生段的面积比值为1:1一3:1，具体由实际情况确定。

　　[0014]与以前的转轮除湿方法相比，双级再生转轮除湿系统集成了对送风温度的处理，安装空间更小更灵活；且充分利用了冷凝热代替电加热，达到节能的目的；此外分级的方式也更有效地利用了能源并提高了系统冗余度。

　　【权利要求】

　　1.一种双级再生转轮除湿系统，其特征在于:包括空气处理系统和再生系统；上述空气处理系统依次包括新风过滤器(I)、一级蒸发器(2)、一级转轮(3)的除湿段、二级蒸发器(4)、二级转轮(5)的除湿段、加热器(6)和送风风机(7)，其中新风过滤器(I)的入口与室外环境相通，送风风机(7)的出口与室内环境相通；上述再生系统依次包括再生风过滤器(8)、二级冷凝器(9)、二级转轮(5)的再生段、一级冷凝器(10)、一级转轮(3)的再生段和再生风机(11)，其中再生风过滤器(8)的入口与室外环境相通，再生风机(11)的出口与室外环境相通。

　　2.根据权利要求1所述的双级再生转轮除湿系统，其特征在于:所述一级转轮(3)中除湿段和再生段的面积比值为1:1一3:1。

　　3.根据权利要求1所述的双级再生转轮除湿系统，其特征在于:所述二级转轮(5)中除湿段和再生段的面积比值为1:1一3:1。

　　4.根据权利要求1所述的双级再生转轮除湿系统的空气处理方法，其特征在于包括以下过程:空气处理过程:室外新风首先经过新风过滤器(I)去除杂质，然后经过一级蒸发器(2)降低温度提高相对湿度，再经过一级蒸发器(2)使空气水蒸气分压力升高，有利于在一级转轮(3)中更好的吸附除湿；在一级转轮(3)的除湿段经转轮固体吸附除湿消除部分含湿量，此时由于转轮(3)中吸附剂吸湿放热，新风温度有所升高，经过二级蒸发器(4)降温，随后通过二级转轮(5)的除湿段将湿度降至室内要求范围内送入室内；若二级转轮(5)后的空气温度较低，无法达到室内送风温度，则可开启加热器(6)对空气进行加热后由处理风机(7)送入室内；转轮再生过程:室外新风首先通过再生风过滤器(8)去除杂质，随后经过二级冷凝器(9)加热升温，升温后的空气经过二级转轮(5)的再生段带走二级转轮(5)吸附的水分，二级转轮(5)中吸附剂脱附吸热，空气温度有所降低，此时经过一级冷凝器(10)加热升温，再为一级转轮(3)脱附后由再生风机(11)排出室外；在上述双级再生转轮除湿系统中，空气处理过程和再生过程同时进行，确保转轮一直具有吸湿能力，增加系统运行的持续性和可靠性。

　　【文档编号】F24F13/28GKSQ

　　【公开日】2014年3月26日申请日期:2013年12月19日优先权日:2013年12月19日

　　【发明者】蒋彦龙,王瑜,王刚,黄龙,韩建军申请人:南京航空航天大学