一种复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置

技术领域

本发明涉及制冷空调技术领域，特别涉及一种复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置。

背景技术

现有转轮除湿机的再生温度达到90℃以上，加热一般采用电加热或蒸汽加热，这些都是较高品位的热源，运行费用高，且不利于低碳减排。常规热泵达不到再生温度，而高温热泵由于采用两级压缩，能效较低，节能量有限；另外，转轮除湿一般还需要制冷除湿，这些冷量一般需要外部制冷机组来提供。

二氧化碳作为一种天然环保制冷剂，具有许多优点：ODP＝0，GWP＝1，使用安全、无毒，单位容积制冷量大，导热性好，粘度小，利于换热和减少摩擦损失，价格低廉，容易获取。在跨临界二氧化碳制热系统中，可以将常温空气“一次性”加热到90℃，但不太适用小温差循环加热，当进风温度较高时，二氧化碳气冷器出气温度较高，冷却热利用率不高，造成系统能效较低；另外，在临界温度处的比热非常大，要使二氧化碳冷却，需要较大的冷量，如果利用回热器冷却，则损失很多制冷量，否则二氧化碳气体节流损失较大，因此总体能效较低。

目前，常规热泵和跨临界二氧化碳热泵用来加热转轮再生空气，都存在能效较低，运行费用较高，工况变化时运行不够稳定等问题。如何提高二氧化碳热泵循环加热能效，拓展二氧化碳热泵的应用范围，是推广二氧化碳热泵需要面临的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置，该转轮装置能够高效可靠的运行，节约大部分高品位热量，同时能够提供冷量，降低除湿机的运行费用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置，包括跨临界二氧化碳制冷系统、常规制冷系统和转轮除湿部件，还包括一过冷器，

所述跨临界二氧化碳制冷系统的二氧化碳气冷器的出口连接至所述过冷器的热侧入口，所述过冷器的热侧出口连接至二氧化碳回热器的入口；

所述过冷器的冷侧作为常规制冷系统的蒸发器，其冷侧入口连接至所述常规制冷系统的第一节流装置的出口，冷侧出口连接至所述常规制冷系统的第一压缩机的吸气口；

所述二氧化碳气冷器和所述常规制冷系统的冷凝器均设置在转轮再生进风处，用于对转轮再生空气进行加热。

在进一步的技术方案中，所述二氧化碳回热器的出口连接至第二节流装置的进口，所述第二节流装置的出口连接至储液器的进口，所述储液器的出口连接至冷风型蒸发器的进口，所述的冷风型蒸发器设置在转轮除湿处理的进风处，用于对空气直接进行制冷除湿。

在进一步的技术方案中，所述二氧化碳回热器的出口连接至第二节流装置的进口，所述第二节流装置的出口连接至储液器的进口，所述储液器的出口连接至冷水型蒸发器，所述冷水型蒸发器产生的冷冻水经水泵输送至表冷器，所述表冷器设置在转轮除湿处理的进风处，用于对空气进行制冷除湿。

在进一步的技术方案中，所述的表冷器还连接有外部冷冻水，用于补充制冷量或将多余的制冷量输出。

在进一步的技术方案中，所述转轮再生进风处还设有加热器，用于对转轮再生空气进行加热。

在进一步的技术方案中，再生湿空气排出口处设有热回收器，用于对再生新风进行预热，经预热处理的再生新风进入二氧化碳气冷器和常规制冷系统的冷凝器进行加热，再进入转轮再生区，且在二氧化碳气冷器和常规制冷系统的冷凝器的出风口处还设有电加热器。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明提供的复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置，能够在较大程度上减少转轮除湿机的运行费用，在一定程度上能够提高二氧化碳热泵循环加热能效，拓展二氧化碳冷热联供装置的应用范围。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。

附图说明

图1示出为本发明实施例1中提供的复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置的示意图；

图2示出为本发明实施例3中提供的复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置的示意图；

图3示出为本发明实施例5中提供的复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置的示意图；

图中标号说明：1、二氧化碳气冷器；2、冷凝器；3、第一压缩机；4、第一节流装置；6、过冷器；7、二氧化碳压缩机；8、二氧化碳回热器；9、第二节流装置；10、储液器；11、冷风型蒸发器；12、转轮；13、第一风机；14、第二风机；15、蒸汽加热器；16、常规制冷系统；17、跨临界二氧化碳制冷系统；18、冷水型蒸发器；19、水泵；20、表冷器；21、热回收器；22、电加热器。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图和实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

本实施例提供了一种复叠式过冷跨临界二氧化碳冷热联供转轮除湿装置，用于对空气进行除湿，同时对转轮进行再生以持续获得干燥空气。

结合图1所示，在本实施例中，所述的转轮除湿装置包括跨临界二氧化碳制冷系统17、常规制冷系统16、转轮除湿部件和过冷器6；

所述的跨临界二氧化碳制冷系统具体包括二氧化碳压缩机7、二氧化碳气冷器1、二氧化碳回热器8、第二节流装置9、储液器10和冷风型蒸发器11。

所述的常规制冷系统具体包括第一压缩机3、冷凝器2和第一节流装置4，所述过冷器6的冷侧作为常规制冷系统的蒸发器。

所述转轮除湿部件包括转轮12，设置于转轮除湿区的第一风机13和设置于转轮再生区的第二风机14；所述第一风机13用于将制冷除湿的空气向外引出，所述第二风机14用于将再生空气向外引出。

所述跨临界二氧化碳制冷系统的二氧化碳气冷器1的出口连接至所述过冷器6的热侧入口，所述过冷器6的热侧出口连接至二氧化碳回热器8的入口；

所述过冷器6的冷侧入口连接至所述常规制冷系统的第一节流装置4的出口，过冷器6的冷侧出口连接至所述常规制冷系统的第一压缩机3的吸气口；

所述二氧化碳气冷器1和所述常规制冷系统的冷凝器2均设置在转轮再生进风处，用于对转轮再生空气进行加热。

所述二氧化碳回热器8的出口连接至第二节流装置9的进口，所述第二节流装置9的出口连接至储液器10的进口，所述储液器10的出口连接至冷风型蒸发器11的进口，所述的冷风型蒸发器11设置在转轮除湿处理的进风处，用于对空气直接进行制冷除湿。

在本实施例1的运行原理中，二氧化碳经过二氧化碳压缩机7压缩处理后压力上升至超临界压力，然后进入二氧化碳气冷器1，对转轮再生进风处的空气进行加热，从二氧化碳气冷器1出来的二氧化碳在二氧化碳回热器8中被进一步冷却，再经过第二节流装置9节流降压，部分气体液化，形成湿蒸汽回到储液器10中，储液器10中的湿蒸汽经冷风型蒸发器11对转轮除湿进风处的空气进行制冷，冷风型蒸发器11的出口的二氧化碳经二氧化碳回热器8换热升温后进入二氧化碳压缩机7的吸气口。

在夏季，二氧化碳气冷器1的冷却进风温度较高，如图1所示可高达35℃，导致从二氧化碳气冷器1出来的二氧化碳制冷剂温度仍较高，一般可达到45-55℃，基于本实施例的方案，通过过冷器6进行冷却，由于过冷器6的冷侧作为常规制冷系统的蒸发器，常规制冷剂在过冷器6的冷侧进行蒸发吸热，对过冷器6热侧的二氧化碳进行冷却降温，然后再经过二氧化碳回热器8进一步冷却成液体，从而有效的降低了节流损失，同时降低了节流前的二氧化碳焓值，增加了二氧化碳系统的制冷量。

本实施例提供的转轮除湿装置，可具体根据二氧化碳气冷器1的出口温度来控制常规制冷系统的开停或加卸载，具有使用方便的优点。

实施例2

本实施例与实施例1中转轮除湿装置基本相同，不同的是，在所述转轮再生进风处还设有加热器，用于对转轮再生空气进行加热。

所述的加热器可具体选择为蒸汽加热器15，或采用电加热。当转轮再生空气的加热温度达不到要求时，可开启蒸汽加热器15继续加热到要求温度。

实施例3

本实施例与实施例1中的转轮除湿装置基本相同，不同的是，结合图2所示，所述储液器10的出口连接至冷水型蒸发器18，所述冷水型蒸发器18产生的冷冻水经水泵19输送至表冷器20，所述表冷器20设置在转轮除湿处理的进风处，用于对空气进行制冷除湿。

也即，本实施例是将实施例1中的冷风型蒸发器11替换为冷水型蒸发器18，同时增加了表冷器20对处理空气进行制冷除湿，冷水型蒸发器18产生冷冻水经过水泵19输送到表冷器20，利用表冷器20对空气进行制冷除湿。

实施例4

本实施例与实施例3中的转轮除湿装置基本相同，不同的是，结合图2所示，所述的表冷器20还连接有外部冷冻水，用于补充制冷量或将多余的制冷量输出。

具体的，若制冷量不够则通过外部冷冻水补充，若制冷量过大也可以供应给外部需要制冷的场合，基于此方案可平衡机组制冷量，扩大使用范围。

实施例5

本实施例与实施例3中的转轮除湿装置基本相同，不同的是，

结合图3所示，再生湿空气排出口处设有热回收器21，用于对再生新风进行预热，经预热处理的再生新风进入二氧化碳气冷器1和常规制冷系统的冷凝器2进行加热，再进入转轮再生区，且在二氧化碳气冷器1和常规制冷系统的冷凝器2的出风口处还设有电加热器22。

基于本实施例的方案，在再生湿空气排出口处增加了热回收器21，对再生新风进行预热至较高温度，再进入二氧化碳气冷器1和冷凝器2进行加热，然后经过电加热器22加热至要求温度，送入转轮再生区对转轮12再生。因为再生空气进入二氧化碳气冷器1温度较高，导致二氧化碳气冷器1的二氧化碳出口温度较高，可达60℃，常规制冷系统的蒸发器，即过冷器6能够有效的降低二氧化碳节流前的温度。这样即可以回收利用转轮再生排出的湿空气热量，又能提高二氧化碳热泵系统的能效。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。