一種對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法及兩級制冷空調(diào)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)空氣處理裝置，特別是具有用水蒸發(fā)制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化新風多種功能的空氣調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，人們對居室內(nèi)的空氣的制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化室內(nèi)空氣的需求越來越迫切，但同時具備這些功能的空氣處理裝置市場上還從未有過，人們只好用壓縮式空調(diào)器、新風換氣機空氣凈化器等多臺設備來滿足這些需求，不僅投資高，占地面積大，而且都有一些難于克服的缺點。
[0003]壓縮式空調(diào)器耗電高、結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高、制冷劑為破壞大氣臭氧層的氯里昂，其發(fā)展不符合環(huán)保節(jié)能的世界潮流，在尚無有效代用品的當今，它的大量使用只是一種不得已的權(quán)宜之計。近年許多人試圖用水蒸發(fā)降溫來解決這一問題，利用水直接蒸發(fā)降溫的水蒸發(fā)式冷氣機家用型俗稱“空調(diào)扇”，商用型俗稱“環(huán)保空調(diào)”，但其原理是空氣等焓加濕，只能降溫不能制冷，對濕度較高的我國大部分地區(qū)都不可能取代壓縮式空調(diào)。專利申請?zhí)枮?01210168743.0、名為“露點間接、直接蒸發(fā)冷卻器模塊化蒸發(fā)冷卻空調(diào)”的創(chuàng)造發(fā)明公開了一種直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的技術(shù)方案，但其間接蒸發(fā)冷卻是間壁式換熱，效率很低，起主要作用的仍是直接蒸發(fā)冷卻的等焓加濕，其效果比水蒸發(fā)式冷氣機沒有根本改善，室外空氣經(jīng)處理后全熱降低很少，只能接近其濕球溫度，不可能接近露點，反而結(jié)構(gòu)更復雜，耗水量更多。就算能接近露點，在我國很多地區(qū)，高溫季節(jié)露點在23°C以上，不可能取代空調(diào)。
[0004]為克服現(xiàn)有壓縮式空調(diào)的缺點，業(yè)界進行了大量的嘗試，主要在吸收式空調(diào)和除濕空調(diào)等方面。吸收式空調(diào)除了設備投資比壓縮式高以外，還存在吸濕劑的腐蝕性、系統(tǒng)密封性及需要熱源、節(jié)電不節(jié)能的難題，業(yè)界認為這是該空調(diào)發(fā)展不可逾越的鴻溝。除濕空調(diào)同樣存在熱源問題，利太陽能及其它低品位熱源雖可節(jié)能但設備投資及家庭用戶的局限性制約了它的推廣應用，它們的綜合技術(shù)經(jīng)濟性遠遠不能與壓縮式空調(diào)相比擬。
[0005]從制冷原理上看，以上各種技術(shù)方案均未突破單一的蒸發(fā)式制冷或除濕的局限，所以它們的技術(shù)經(jīng)濟指標也難有突破性改進。
[0006]新風換氣機在國內(nèi)外市場占統(tǒng)治地位的是交叉流式板式換熱器，其熱回收率之低、使用壽命之短幾乎使它失去實際使用的經(jīng)濟價值。
[0007]室內(nèi)空氣凈化器在空氣污染成為人們關(guān)注的焦點的今天很快成為普通家庭必需的家居設施，但它只能消除室內(nèi)空氣中的固體顆粒，少數(shù)的還可以分解或吸附甲醛、苯等有害氣體，但因其處理風量十分有限，使用時必需關(guān)門閉戶，室內(nèi)二氧化碳、一氧化碳的積蓄、新鮮氧氣的缺乏對人的健康帶來了新的危害，與衛(wèi)生保健的最大法寶——通風換氣背道而馳，更不用說其家用配置動輒就是數(shù)千元甚至上萬元，讓普通消費者望而止步。
[0008]此外這三類設備是各司其職，一個一般的人居空間需要三者齊備，既不經(jīng)濟，又顯繁雜，甚至成為家庭的累贅。
[0009]消費者企盼有一種同時具有無壓縮機、無氟里昂的制冷、室內(nèi)外換氣且回收換氣能量和凈化新風等多種功能的空氣調(diào)節(jié)裝置出世，但至今仍未見這樣的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)功能單一，不能同時滿足空氣處理的各方面的需要，且現(xiàn)有空調(diào)耗電高、結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高、污染環(huán)境，現(xiàn)有換氣機熱回收率低、使用壽命短，現(xiàn)有空氣凈化器不能通風換氣的缺點，提供一種同時具備以上三類設備的功能且高效率、低成本的空氣處理技術(shù)與設備，特別是提供一種在我國所有高露點的地區(qū)都能取代壓縮式空調(diào)的環(huán)保節(jié)能制冷設備。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法:
用過濾換熱器進行室內(nèi)外換氣以凈化室內(nèi)空氣，并在換氣過程中對進入室內(nèi)的新風制冷，其特征在于:
所述制冷方法為兩級制冷，包括第一級等濕降溫制冷和第二級等溫除濕制冷。
[0012]所述第一級等濕降溫制冷的方法是:
用兼具換熱和過濾功能的過濾換熱器與進入和排出室內(nèi)的空氣換熱，回收排出室外的空氣攜帶的熱能同時凈化進入室內(nèi)的新風，在排氣過程中用水蒸發(fā)的方法對待排出室外的空氣進行等焓加濕使之溫度降低到濕球溫度，用已降溫的空氣對過濾換熱器進行接觸換熱降溫；在進氣過程中用被降溫的過濾換熱器與進入室內(nèi)的新風換熱使之等濕制冷降溫，同時濾除新風中的固體微粒使之凈化。
[0013]所述等濕降溫的凈化制冷工作循環(huán)如下:
1)、排氣半周:
待排出空氣等焓降溫:用供水裝置對待排出室外的室內(nèi)空氣和/或過濾換熱器供水加濕，使待排空氣等焓降溫到接近其濕球溫度；
換熱:在被降溫的待排空氣透過過濾換熱器的過程中與過濾換熱器進行直接接觸式熱交換，使過濾換熱器被冷卻到也接近所述濕球溫度；
過濾換熱器風干:當過濾換熱器被冷卻到接近所述濕球溫度時停止供水，未加濕的待排空氣在透過過濾換熱器時對過濾換熱器進行風干，到過濾換熱器得到的水分又被排氣完全帶走為止，此時待排空氣含濕量開始降低，溫度開始升高，立即切換到下一個半周以便停止排氣；
過濾換熱器凈化:排氣透過過濾換熱器排出室外的同時，也將過濾換熱器中阻留的固體微粒帶走一并排出室外，使過濾換熱器自動得以反沖凈化；
2)、進氣半周:
新風等濕制冷:進氣半周開始，繼續(xù)停止供水加濕，待進入室內(nèi)的室外新鮮空氣從相反方向透過在排氣半周內(nèi)已被降溫和風干的過濾換熱器，與之進行直接接觸換熱，將熱量傳遞給過濾換熱器，其自身被等濕制冷降溫，降到接近過濾換熱器的溫度，即接近前半周排出的室內(nèi)空氣的濕球溫度；
新風凈化:新風在透過過濾換熱器的同時，其攜帶的固體微粒及有害物質(zhì)被阻留在過濾換熱器中，自身得以凈化；
經(jīng)制冷和凈化的室外新鮮空氣最后被送入室內(nèi)，完成一個進排氣循環(huán)； 3)、繼續(xù)不斷循環(huán):這樣的進排氣循環(huán)周而復始不斷進行，每次進入室內(nèi)的新鮮空氣的溫度接近此次循環(huán)前室內(nèi)空氣的濕球溫度，而含濕量接近室內(nèi)外的空氣，同時使室內(nèi)污濁空氣部分地更新；
4)、室內(nèi)空氣狀態(tài)達到平衡點:隨著進排氣循環(huán)不斷地交替進行，送入室內(nèi)的室外新鮮空氣和與之混合的室內(nèi)空氣溫度不斷降低，直到制冷量與室內(nèi)外空氣焓差相等，溫度不再降低，制冷過程達到平衡點；另一方面，室內(nèi)空氣的污染濃度不斷降低，直至回風的潔凈度與送入室內(nèi)的新風的潔凈度相等，凈化過程也達到平衡點。
[0014]所述第二級等溫除濕制冷的方法是:對己經(jīng)過第一級等濕降溫制冷的新風進行等溫除濕，其方法如下:使從過濾換熱器輸出的被等濕降溫制冷的新風進入除濕系統(tǒng)，其含有的水份被除濕系統(tǒng)吸收，含濕量降低而溫度基本不變，從而進一步降低其焓值；除濕系統(tǒng)吸收水分含濕量提高，然后用相對濕度較低的室外高溫空氣吸收其所含水份，使其脫水再生，然后繼續(xù)循環(huán)使用。
[0015]根據(jù)上述對室內(nèi)空氣凈化制冷的方法設計的兩級制冷空調(diào)器，包括機殼10、置于機殼內(nèi)的過濾換熱器20、供水系統(tǒng)50和新風除濕系統(tǒng)60。
[0016]所述機殼10內(nèi)設有換熱腔，過濾換熱器20設置于換熱腔內(nèi)，腔內(nèi)設置橫隔板16將換熱腔分隔為右腔和左腔，同時將過濾換熱器分隔為右腔區(qū)21和左腔區(qū)22，過濾換熱器又將右腔和左腔分隔為右前腔101、右后腔102和左前腔103、左后腔104 ;右前腔機殼壁上有連通室內(nèi)的送風口 12，左前腔機殼壁上有連通室內(nèi)的回風口 11，右后腔機殼壁上有連通室外的新風口 13，左后腔機殼壁上有連通室外的排風口 14;在新風口 13和排風口 14之間設有連通它們的室外空氣通道18。
[0017]本發(fā)明過濾換熱器20為轉(zhuǎn)輪式儲熱過濾換熱器，包括中心軸21、繞中心軸轉(zhuǎn)動的圓盤狀換熱轉(zhuǎn)輪22和驅(qū)動換熱轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)輪電機23，中心軸的軸線置于橫隔板16平面內(nèi)，換熱轉(zhuǎn)輪22轉(zhuǎn)動時被橫隔板16分隔為不斷轉(zhuǎn)移的右腔區(qū)221和左腔區(qū)222，其轉(zhuǎn)動的周邊與換熱腔內(nèi)壁之間的空隙用縱隔板15填充，縱隔板中心開有包容換熱轉(zhuǎn)輪的圓孔，換熱轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動時，其各區(qū)域連續(xù)不斷地出入右腔和左腔，則其各個區(qū)域也連續(xù)地周期性地在右腔區(qū)和左腔區(qū)之間轉(zhuǎn)換；
在右后腔102和左前腔103內(nèi)，分別固定安裝有半圓環(huán)狀空氣密封環(huán)片224，空氣密封環(huán)片用薄片狀柔性耐磨材料制成，固定在縱隔板15或固定托板19上，其自由邊覆蓋在換熱轉(zhuǎn)輪的邊緣上；
過濾換熱器20包括濾芯和支持它們的框架，濾芯由空氣過濾材料如空氣過濾棉或其它兼具透氣、耐水、儲熱、換熱和過濾功能的高表面積率、高空隙率的材料制成，空氣透過時與空氣進行直接接觸式換熱，換熱的同時對空氣進行凈化過濾；
所述左前腔103內(nèi)設有小隔板1031和分流管1033，小隔板從左腔區(qū)222的未端分隔出一個風干扇區(qū)1032，分流管兩端分別連接回風口 11和風干扇區(qū)，使部分回風從回風口直接通到風干扇區(qū)。
[0018]供水系統(tǒng)50用于對待排出的室內(nèi)的空氣和/或過濾換熱器供水加濕，它包括置于機殼10底部的水箱51、水泵52或補水閥53、供水器54和連接水泵或補水閥與供水器的水管55，供水器54置于左前腔103內(nèi)；水泵52為置入水箱51內(nèi)的潛水泵，補水閥53為與自來水管連通的電控水開關(guān)，供水器54包括一個或多個置于左前腔內(nèi)的噴霧咀或開有多個灑水孔的布水管；
新風除濕系統(tǒng)60為溶液除濕系統(tǒng)，包括用于從新風中吸收水分的除濕區(qū)62、使自身脫水的再生區(qū)63和吸濕溶液循環(huán)系統(tǒng)61。除濕區(qū)62、再生區(qū)63均為空氣過濾網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，除濕區(qū)置于過濾換熱器和送風口 12之間，再生區(qū)置于室外空氣通道18中，它們均用耐腐蝕的空氣過濾材料如初效過濾棉、尼龍織物等制成；溶液循環(huán)系統(tǒng)包括置于除濕區(qū)和再生區(qū)上面的布液槽611、下面的集液槽612、輸液泵613和連接輸液泵與布液槽、集液槽的管系614，管系中包括置于水箱51內(nèi)的吸濕溶液冷卻器6141 ;輸液泵將吸濕溶液泵送到布液槽，由布液槽布灑到除濕區(qū)和再生區(qū)上，在網(wǎng)上與氣流傳質(zhì)后往下流入集液槽，由集液槽流入冷卻器與水箱中的水間壁換熱后再進入輸液泵，形成不斷循環(huán)；
吸濕溶液冷卻器6141為管殼式換熱器，用導熱性良好的金屬蛇形管或多支路并聯(lián)的塑膠管浸沒在水箱51的水面下構(gòu)成，管的兩端連接集液槽612和輸液泵613 ；
吸濕溶液循環(huán)系統(tǒng)61內(nèi)的吸濕溶液為氯化鈣或溴化鋰水溶液。
[0019]在室外空氣相對濕度很高的濕熱氣侯條件下使用的兩級制冷空調(diào)器，再生區(qū)63的進風側(cè)還設置一套電熱器633，電熱器633為帶金屬散熱翅片的正溫度系數(shù)陶瓷即PTC電熱組件或帶金屬散熱翅片的金屬電熱管。
[0020]轉(zhuǎn)輪式儲熱過濾換熱器的換熱腔的右腔為新風通過的新風通道，左腔為排風通過的排風通道；除濕區(qū)62設置在右前腔101內(nèi)、緊靠過換熱轉(zhuǎn)輪的右腔區(qū)221的出風面；再生區(qū)63置于左后腔104內(nèi)，從左后腔中分隔出與新風口連通的室外空氣通道18。
[0021]工作時室外新風透過過濾換熱器后再透過除濕區(qū)62，與布灑在除濕區(qū)上的吸濕溶液直接接觸傳質(zhì)，所含水分被濃縮的吸濕溶液吸收，濕度降低而制冷；
另一股室外空氣從新風口進入室外空氣通道18，透過再生區(qū)63，與布灑在再生區(qū)上的吸濕溶液直接接觸傳質(zhì)，將溶液中的水分蒸發(fā)，含濕量提高，最后從排風口排出室外，溶液在傳質(zhì)中脫水其濃度也相應提高。
[0022]空調(diào)器工作