跨臨界CO2制冷與轉輪除濕組合式空調系統技術方案

跨臨界ＣＯ↓［２］制冷與轉輪除濕組合式空調系統，屬于制冷與空調技術領域。本發明專利技術包括壓縮機、主氣體冷卻器、流量調節閥、第一副氣體冷卻器、第二副氣體冷卻器、截止閥、輔回路節流閥、輔回路蒸發器、主回路節流閥、主回路蒸發器組成的制冷系統，以及轉輪除濕機、電加熱器、控制器。制冷工質為ＣＯ↓［２］。主回路蒸發器、轉輪除濕機、輔回路蒸發器、第二副氣體冷卻器按照室外空氣流入室內的方向依次排列，第一副氣體冷卻器、主氣體冷卻器、電加熱器、轉輪除濕機按照室內空氣排出室外的方向依次排列。本發明專利技術有利于提高制冷循環的效率，降低轉輪除濕機的能耗，并且環保性好。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及的是一種空調系統，特別是一種采用跨臨界二氧化碳制冷機提供冷源，利用冷卻去濕和轉輪除濕共同作用提高去濕效果的跨臨界CO2制冷與轉輪除濕組合式空調系統，屬于制冷與空調

技術介紹
將空氣濕度降到所需要的范圍，是空調中經常需要解決的問題。目前，空氣除濕最主要的方法為二種冷卻除濕和固體吸附除濕。冷卻除濕在一般條件下除濕效果好，性能穩定且能耗較低；但對低濕要求的空氣進行處理時，需使蒸發器表面溫度降得很低，當表面溫度低于零度時，冷卻盤管將結霜，除濕能力下降，能耗增加，甚至于無法正常工作。應用固態吸附原理的轉輪除濕機，不受露點影響，且除濕量大，特別適用于低溫低濕條件下應用，但由于再生耗熱量大，使這類除濕機能耗偏高。轉輪除濕與冷卻除濕各有所長，如果能優化組合，將會更好地發揮其效能。當組合時，其中制冷系統的冷凝熱可以作為轉輪除濕機的部分再生熱，以降低轉輪除濕機的能耗。而將低濕度空氣的處理交給轉輪除濕機后，有利于提高制冷系統的蒸發溫度，提高制冷循環的效率。再生溫度的提升有利于提高轉輪除濕機的再生效率，因此如果制冷循環的冷凝溫度高、熱量大，則更適合于這種組合式空調系統。由于二氧化碳跨臨界循環的制熱效果高于一般的制冷系統，因此用于這種組合式空調系統更為有利。經對現有技術的公開文獻檢索發現，已有的采用二氧化碳作為制冷劑的專利包括(1)CO2-module for cooling and heating(制冷與加熱用的CO2模式)，美國專利號6,708,513；(2)Optimized CO2 operated air-conditioning system(優化的CO2空調系統)，美國專利號6,588,223；(3)Air-conditioning systemoperated with CO2(采用CO2的空調系統)，美國專利號6,543,239。這些專利中所述的二氧化碳制冷系統均單獨作為車用空調系統用，沒有進一步組合轉輪除濕機，對于空氣去濕的能力較弱。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種采用跨臨界二氧化碳制冷機提供冷源，利用冷卻去濕和轉輪除濕共同作用提高去濕效果的跨臨界CO2制冷與轉輪除濕組合式空調系統。其中制冷系統的冷凝熱作為轉輪除濕機的部分再生熱，以降低轉輪除濕機的能耗。將低濕度空氣的處理交給轉輪除濕機，以提高制冷系統的蒸發溫度，從而提高制冷循環的效率。利用二氧化碳跨臨界循環的制熱效果高于一般的制冷系統的特點，提高這種組合式空調系統的效率。本專利技術是通過以下技術方案實現的，本專利技術包括壓縮機、主氣體冷卻器、流量調節閥、第一副氣體冷卻器、第二副氣體冷卻器、截止閥、輔回路節流閥、輔回路蒸發器、主回路節流閥、主回路蒸發器、轉輪除濕機、電加熱器、控制器，其連接方式為壓縮機出口與主氣體冷卻器的進口相連，主氣體冷卻器的出口與流量調節閥的進口相連，流量調節閥有二個出口，其中一個出口與第一副氣體冷卻器的進口相連，另一個出口與第二副氣體冷卻器的進口相連，第一副氣體冷卻器的出口與第二副氣體冷卻器的出口匯合后再分成二路，其中一路與截止閥的進口相連，另一路與主回路節流閥的進口相連，截止閥的出口與輔回路節流閥的進口相連，輔回路節流閥的出口與輔回路蒸發器的進口相連，輔回路蒸發器的出口與壓縮機的進口相連，主回路節流閥的出口與主回路蒸發器的進口相連，主回路蒸發器的出口與壓縮機的進口相連，流量調節閥、截止閥、電加熱器的控制信號線均與控制器電連接。制冷工質采用CO2。主回路蒸發器、轉輪除濕機、輔回路蒸發器、第二副氣體冷卻器按照室外空氣流入室內的方向依次排列，第一副氣體冷卻器、主氣體冷卻器、電加熱器、轉輪除濕機按照室內空氣排出室外的方向依次排列。當系統工作時，壓縮機出來的超臨界CO2氣體首先在主氣體冷卻器中放出熱量，然后經流量調節閥分成二路流入第一副氣體冷卻器和第二副氣體冷卻器，并進一步放出熱量。流經第一副氣體冷卻器和第二副氣體冷卻器的制冷劑經出口匯合后再分成二路，其中一路流經截止閥和輔回路節流閥變成低溫低壓制冷劑，在輔回路蒸發器中放出冷量后流回壓縮機；另一路經主回路節流閥變成低溫低壓制冷劑，在主回路蒸發器中放出冷量后流回壓縮機。來自室外需要進入空調室的空氣，首先流經主回路蒸發器降溫去濕，然后經轉輪除濕機進一步去濕，再經輔回路蒸發器進一步冷卻，最后經第二副氣體冷卻器加熱后流入室內。由于不需要由主回路蒸發器承擔所有的去濕任務，因此蒸發溫度不需要太低，可避免蒸發器表面結霜等不利情況。而輔回路蒸發器和第二副氣體冷卻器對于流入室內的空氣起到進一步溫度調節的作用。從空調器室需要排向室外的空氣，首先經第一副氣體冷卻器升溫，然后經主氣體冷卻器進一步升溫，再經電加熱器加熱后，流過轉輪除濕機，吸收轉輪除濕機的水份后排向室外。由于跨臨界CO2氣體溫度在氣體冷卻器中是逐漸降低的，因此先經第一副氣體冷卻器再經主氣體冷卻器的空氣流動，可以有效提升這部分空氣的溫度，提高流經轉輪除濕機時吸收水份的能力。控制器根據排向室外的空氣進入轉輪除濕機的溫度，調節電加熱器的加熱功率；根據通過轉輪除濕機流向空調室內的空氣是否需要再冷卻，控制器使截止閥開啟或關閉；根據流向空調室內的空氣需要加熱的量，控制器調節流量調節閥的開啟度，如果所需要的熱量較小，則減小調節閥流入第二副氣體冷卻器的容量，直至安全關閉。截止閥采用電磁閥，輔回路節流閥和主回路節流閥采用熱力膨脹閥，流量調節閥采用出口阻力可調的三通閥。本專利技術具有顯著的優點和積極效果。第一，將低濕度空氣的處理交給轉輪除濕機后，有利于提高制冷系統的蒸發溫度，提高制冷循環的效率；第二，制冷系統的冷凝熱可以作為轉輪除濕機的部分再生熱，降低轉輪除濕機的能耗；第三，采用自然工質二氧化碳作為制冷劑，不破壞臭氧層，環保性好；第四，跨臨界CO2循環的冷凝熱較大而溫度高，有利于轉輪除濕機的脫濕再生。附圖說明圖1為本專利技術跨臨界CO2制冷與轉輪除濕組合式空調系統示意圖。圖中，1為壓縮機，2為主氣體冷卻器，3為流量調節閥，4為第一副氣體冷卻器，5為第二副氣體冷卻器，6為截止閥，7為輔回路節流閥，8為輔回路蒸發器，9為主回路節流閥，10為主回路蒸發器，11為轉輪除濕機，12為電加熱器，13為控制器。圖中實線箭頭示出制冷劑的流向，空心箭頭示出空氣的流向，虛線示出控制信號連接線。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施作進一步描述。如圖1，本專利技術包括壓縮機1、主氣體冷卻器2、流量調節閥3、第一副氣體冷卻器4、第二副氣體冷卻器5、截止閥6、輔回路節流閥7、輔回路蒸發器8、主回路節流閥9、主回路蒸發器10、轉輪除濕機11、電加熱器12、控制器13，其連接方式為壓縮機1出口與主氣體冷卻器2的進口相連，主氣體冷卻器2的出口與流量調節閥3的進口相連，流量調節閥3有二個出口，其中一個出口與第一副氣體冷卻器4的進口相連，另一個出口與第二副氣體冷卻器5的進口相連，第一副氣體冷卻器4的出口與第二副氣體冷卻器5的出口匯合后再分成二路，其中一路與截止閥6的進口相連，另一路與主回路節流閥9的進口相連，截止閥6的出口與輔回路節流閥7的進口相連，輔回路節流閥7的出口與輔回路蒸發器8的進口相連，輔回路蒸發器8的出口與壓縮機1的進口相連，主回路節流閥9的出口與主回本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種跨臨界ＣＯ２制冷與轉輪除濕組合式空調系統，其特征在于它包括壓縮機（１）、主氣體冷卻器（２）、流量調節閥（３）、第一副氣體冷卻器（４）、第二副氣體冷卻器（５）、截止閥（６）、輔回路節流閥（７）、輔回路蒸發器（８）、主回路節流閥（９）、主回路蒸發器（１０）、轉輪除濕機（１１）、電加熱器（１２）、控制器（１３），其連接方式為：壓縮機（１）出口與主氣體冷卻器（２）的進口相連，主氣體冷卻器（２）的出口與流量調節閥（３）的進口相連，流量調節閥（３）有二個出口，其中一個出口與第一副氣體冷卻器（４）的進口相連，另一個出口與第二副氣體冷卻器（５）的進口相連，第一副氣體冷卻器（４）的出口與第二副氣體冷卻器（５）的出口匯合后再分成二路，其中一路與截止閥（６）的進口相連，另一路與主回路節流閥（９）的進口相連，截止閥（６）的出口與輔回路節流閥（７）的進口相連，輔回路節流閥（７）的出口與輔回路蒸發器（８）的進口相連，輔回路蒸發器（８）的出口與壓縮機（１）的進口相連，主回路節流閥（９）的出口與主回路蒸發器（１０）的進口相連，主回路蒸發器（１０）的出口與壓縮機（１）的進口相連，流量調節閥（３）、截止閥（６）、電加熱器（１２）的控制信號線均與控制器（１３）電連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁國良，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]