[发明专利]基于太阳能-地热能直接利用的空调方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于低品位可再生能源应用与建筑节能领域，具体涉及一种基于太阳能-地热能直接利用的温湿独立处理空调技术。

背景技术

随着经济发展，人民生活水平提高，原本不追求舒适性的建筑也逐渐开始采用各种调节房间舒适性手段。

夏季制冷建筑数量呈指数方式增长，而制冷主要采用传统电驱动空调系统。数量增加为国家电力系统又增加不少负担。由于要同时处理热湿负荷，制冷剂(或载冷剂)必须达到预期处理空气温度的露点温度，才能使空气中水蒸气析出部分，使空气可以承担湿负荷。这一方面限制了制冷机组蒸发温度，进而限制制冷机组COP提高；另一方面，由于处理空气温度低，某些时候仍然需要配备再热系统，这又导致部分能源的浪费。一般热湿独立处理空调系统则采用电驱动制冷机组承担热负荷，但机组COP有所提高。采用转轮除湿机承担湿负荷，用电加热或蒸汽热量等再生。

热驱动空调系统的出现使得空调系统与太阳能的结合成为可能。空气热湿独立处理进一步使得天然冷源的利用成为可能。研究出一套空调系统，利用可再生能源驱动，减少空调系统对电力系统的依靠，缓解每年越来越明显的夏季高峰电负荷，响应国家节能减排及可持续发展战略，是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能-地热能直接利用的温湿独立处理的空调方法及系统以突破传统电驱动空调系统概念，摒弃采用有害制冷剂的做法，将空调系统与环境系统融合，实现节能环保的目标。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种空调方法，独立处理室内热负荷与湿负荷，热负荷通过与土壤进行热交换带走；而湿负荷另行处理，利用太阳能提供必要的再生热量。

进一步，所述热负荷通过与土壤进行热交换带走是指热负荷由土壤换热器出水带走。

所述湿负荷另行处理是指用溶液除湿机处理。

通过地埋管换热器与浅层土壤进行热交换获得冷却水，该冷却水一部分通入室内干式风机盘管用于降低室内温度，另外一部分进入溶液除湿机充当冷源，用于降低溶液温度，之后被加热的水回到土壤换热器内再次被土壤冷却；被冷却后的盐溶液与由室内回风跟室外新风组成的混合风在除湿机的除湿芯中发生热质交换，混合风在此被冷却除湿后送入室内承担室内湿负荷，而盐溶液吸收空气中的水蒸气后变稀回到除湿溶液槽中。

用于除湿的盐溶液包括三甘醇、溴化锂、氯化锂和氯化钙等金属卤盐溶液，目前较为主流的即为氯化锂、氯化钙或两者混合溶液。

所述通过地埋管换热器与浅层土壤进行热交换获得的冷却水的温度为18～23℃；所述被冷却后的盐溶液的温度为22～25℃。

使用以太阳能为热源的溶液再生系统，以太阳能集热装置出水来加热再生溶液槽内溶液，室外风与再生溶液于再生芯中发生热质交换，再生溶液被冷却浓缩，将水蒸气释放到空气中后回到再生溶液槽中；溶液除湿机内，部分浓溶液与稀溶液混合，而被冷却的水再次进入太阳能集热器被加热。

所述太阳能集热装置出水温度不低于60℃；溶液除湿机内，保持溶液浓度变化不超过1％。

实现上述方法的空调系统，包括土壤换热环路，太阳能集热环路，除湿与再生环路。

土壤换热环路主设备位于室外，除湿与再生环路主设备位于设备间，太阳能集热环路主设备位于屋面；各主设备之间用管道连接；模块化的除湿机外置水管接口，一侧的接口分别连接土壤换热器供回冷水接口，另一侧的接口分别连接太阳能集热器供回热水接口。

所述土壤换热环路包括：除湿板式换热器、土壤热交换器、室内热交换器、冷水循环泵、第一电动阀、第二电动阀、电动流量调节阀；

土壤热交换器以水作为载冷剂，采用两支D25单U管并联形式，竖直埋入，其出口连接冷水循环泵，泵出口分两支：一支通过第一电动阀进入溶液除湿机部件除湿板式换热器冷流体入口端，冷却溶液后回到土壤热交换器入口；另一支通过第二电动阀进入室内热交换器，该交换器优选干式风机盘管，经换热后水流回土壤热交换器入口，两支管路流量由电动流量调节阀控制。

所述太阳能集热环路包括：太阳能集热器，热水循环泵、溶液除湿机部件再生板式换热器；太阳能集热器获得热水流入热水循环泵，泵出口连接溶液除湿机部件再生板式换热器热流体入口端，加热溶液后回到太阳能集热器。

所述除湿环路与再生环路对称设置于除湿机内两侧，两边溶液通过溶液热交换器与平衡管贯通；两侧溶液槽中溶液分别由两侧泵供入喷淋段，除湿机中间开设风口，吸入需要处理的空气，使其经过分别经过除湿芯体与再生芯体后从两侧吹出，进一步，具体的：