一種節能型冷凍深度除濕空氣處理方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于制冷與空調技術領域，涉及一種將內外復合式氣液兩相流熱管冷量回收節能技術、內外復合式熱泵節能技術、多級復合式冷凍深度除濕技術等有機結合而形成的空氣處理裝置，特別是一種高效節能型冷凍深度除濕空氣處理方法。
【背景技術】
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[0002]目前，制藥、電子、紡織等行業的許多生產過程中一年四季都必須有低濕的工藝性空調環境，而在夏季實現低濕的空氣處理過程往往需要消耗大量的能源；對流干燥(也稱氣流干燥)是工農業生產過程中應用最為廣泛的一種干燥方式，要實現對流干燥，必須有低濕度干燥氣源，而提供該低濕氣源往往也需要消耗大量的能源。現有實現空氣除濕的處理方法主要包括冷凍除濕法和轉輪除濕法兩種方案，通常采用的冷凍除濕法是利用7-12°C的冷凍水作冷媒來冷卻被處理的空氣，可達到的機器露點溫度一般在14°C以上，但是無法滿足低溫、低濕的空氣處理要求；轉輪除濕法盡管能達到很低的機器露點溫度，能夠滿足低濕的空氣處理要求，但處理過程能耗十分巨大。
[0003]為實現對空氣較為徹底的除濕，同時降低除濕過程能耗，近幾十年來，人們采用了直膨式冷凍除濕方法，如各類小型冷凍除濕機、小型冷凍調溫調濕機等，使冷凍除濕法處理空氣所能達到的機器露點溫度由14°C以上降低為10°C以上，除濕深度有所提高，但仍不能滿足許多生產過程的機器露點溫度要求。本申請人提出的專利號為ZL2012102908855.4的發明專利公開了一種節能式調溫調濕空氣處理方法，通過將內外復合式兩相流熱管冷量回收利用技術、并聯復合式壓縮制冷技術、內外復合式熱泵節能技術等有機結合，所構成的空調系統的能耗僅為利用轉籠除濕方法空調系統的1/5-1/3，而其使機器露點溫度能夠長期穩定地控制在4°C，具有顯著的節能效果，能夠滿足一般工業系統要求的機器露點溫度要求，但該技術不能滿足許多特殊生產過程要求的機器露點溫度低于4°C，有時甚至要求低到-25 °C的情形。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種節能型冷凍深度除濕的空氣處理方法，解決現有技術中低濕空氣處理過程能耗巨大的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明在節能型冷凍深度除濕空氣處理裝置中實現，其具體過程是:在風機的作用下，待處理的空氣從空氣預處理段中流出并進入調溫調濕段，在調溫調濕段內，被處理的空氣先被內外復合式兩相流熱管冷量回收利用子系統中的熱管冷量回收用蒸發器組冷卻降溫，然后再被預制冷用換熱器子系統的預制冷用換熱器組進一步冷卻，接著被內外復合式熱泵循環子系統的熱泵循環用蒸發器組進一步冷卻，此時，空氣溫度不低于4°C，達到第I露點溫度；達到第I露點溫度的空氣經前擋水板去除液態水滴后，再經過多級復合式冷凍除濕制冷循環子系統的2-10個冷凍除濕制冷循環用蒸發器進行深度冷卻，被處理的空氣最終達到第2露點溫度，最低達-25°C，隨后，空氣經后擋水板去除空氣中夾帶的液態水滴后依次流經多級復合式冷凍除濕制冷循環子系統的2-10個冷凍除濕制冷循環用冷凝器進行加熱，空氣溫度從第2露點溫度加熱到4-12°C后，空氣進入兩相流冷量回收利用冷凝器組被進一步加熱到12-20?，最后進入熱泵循環子系統的熱泵循環用冷凝器組進一步加熱，空氣達到設定的供風溫度后進入空氣后處理段，完成空氣的調溫調濕處理過程；其中，中央控制子系統通過調節預制冷用換熱器子系統與熱泵循環子系統的制冷能力控制第I露點溫度，達到降溫和初步除濕的目標；中央控制子系統通過調節多級復合式冷凍除濕制冷循環子系統的制冷能力控制第2露點溫度，達到深度除濕和準確控制相對濕度的目標；再通過調節熱泵循環子系統中對外排熱量的大小及無排熱熱泵循環子系統的工作臺數控制出風溫度，達到調溫的目標。
[0006]本發明所述節能型冷凍深度除濕空氣處理裝置的主體結構包括內外復合式氣液兩相流熱管冷量回收、預制冷用換熱器、內外復合式熱泵循環、多級復合式冷凍除濕制冷循環和中央控制五個子系統，內外復合式氣液兩相流熱管冷量回收子系統包括熱管冷量回收用蒸發器組和熱管冷量回收用冷凝器組，熱管冷量回收用蒸發器組的兩端分別與調溫調濕段和預制冷用換熱器組連通，調溫調濕段的前端與空氣預處理段連通；預制冷用換熱器子系統包括預制冷用換熱器組、預制冷用換熱器內外連接管和預制冷用換熱器的室外機組；預制冷用換熱器組的上端通過預制冷用換熱器內外連接管與預制冷用換熱器的室外機組連通；內外復合式熱泵循環子系統包括熱泵循環用蒸發器組和熱泵循環用冷凝器組；熱泵循環用蒸發器組的前端與預制冷用換熱器組連通，后端設有前擋水板，前擋水板后端設有第I露點溫度傳感器，第I露點溫度傳感器通過第I露點溫度傳感器信號線與中央控制器電信息連接；多級復合式冷凍除濕制冷循環子系統由2-10個冷凍除濕制冷循環按照串、并聯復合的結構形式布置構成，2-10個冷凍除濕制冷循環的結構與大小完全相同，按氣流流動方向，2-10個冷凍除濕制冷循環蒸發器采用并聯方式布置，2-10個冷凍除濕制冷循環冷凝器采用串聯方式布置，每個冷凍除濕制冷循環均包括冷凍除濕制冷循環蒸發器供液管、冷凍除濕制冷循環化霜電磁閥、冷凍除濕制冷循環節流閥、冷凍除濕制冷循環化霜蒸汽管、冷凍除濕制冷循環干燥過濾器、冷凍除濕制冷循環儲液罐、回液管、冷凍除濕制冷循環回氣溫度傳感器、冷凍除濕制冷循環蒸發器用接水盤、冷凍除濕制冷循環回氣管、冷凍除濕制冷循環壓縮機、冷凍除濕制冷循環排氣母管電磁閥、冷凍除濕制冷循環排氣母管、冷凍除濕制冷循環用蒸發器和冷凍除濕制冷循環用冷凝器，冷凍除濕制冷循環用蒸發器的后側設有冷凍除濕制冷循環冷凝器后調節風閥，冷凍除濕制冷循環用蒸發器的下端設有冷凍除濕制冷循環蒸發器用接水盤，冷凍除濕制冷循環用蒸發器分別通過冷凍除濕制冷循環蒸發器供液管、冷凍除濕制冷循環化霜蒸汽管、回液管、冷凍除濕制冷循環回氣管和冷凍除濕制冷循環排氣母管與冷凍除濕制冷循環用冷凝器管道聯通，冷凍除濕制冷循環壓縮機通過冷凍除濕制冷循環回氣管從冷凍除濕制冷循環用蒸發器中吸入低壓蒸汽，冷凍除濕制冷循環壓縮機的排氣送入冷凍除濕制冷循環化霜蒸汽管和冷凍除濕制冷循環排氣母管，冷凍除濕制冷循環蒸發器供液管和回液管串接聯通，冷凍除濕制冷循環蒸發器供液管和回液管之間從前向后依次設有冷凍除濕制冷循環節流閥、冷凍除濕制冷循環干燥過濾器和冷凍除濕制冷循環儲液罐，冷凍除濕制冷循環化霜蒸汽管上設有冷凍除濕制冷循環化霜電磁閥，冷凍除濕制冷循環回氣管和冷凍除濕制冷循環排氣母管之間的管路上依次設有冷凍除濕制冷循環回氣溫度傳感器、冷凍除濕制冷循環壓縮機和冷凍除濕制冷循環排氣母管電磁閥；第一個冷凍除濕制冷循環用冷凝器的前端設有后擋水板，后擋水板和第一個冷凍除濕制冷循環用冷凝器之間設有第2露點溫度傳感器；最后一個冷凍除濕制冷循環用冷凝器的后側依次設有熱管冷量回收用冷凝器組、熱泵循環用冷凝器組、風機和空氣后處理段，空氣后處理段內設置有出風口溫濕度傳感器和出風口風速風量傳感器；中央控制子系統包括中央控制器、冷凍除濕制冷循環化霜電磁閥控制線、冷凍除濕制冷循環回氣溫度傳感器信號線、第I露點溫度傳感器信號線、冷凍除濕制冷循環蒸發器后調節風閥控制線、冷凍除濕制冷循環壓縮機控制線、冷凍除濕制冷循環排氣母管電磁閥控制線、第2露點溫度傳感器信號線、風機風量調節控制線、出風口溫濕度傳感器信號線和出風口風速風量傳感器信號線，凍除濕制冷循環化霜電磁閥、冷凍除濕制冷循環回氣溫度傳感器、第I露點溫度傳感器、冷凍除濕制冷循環蒸發器后調節風閥、冷凍除濕制冷循環壓縮機、冷凍除濕制冷循環排氣母管電磁閥、第2露點溫度傳感器、風機、出風口溫濕度傳感器和出風口風速風量傳感器分別通過冷凍除濕制冷循環化霜電磁閥控制線、冷凍除濕制冷循環回氣溫度傳感器信號線、第I露點溫度傳感器信號線、冷凍除濕制冷循環蒸發器后調節風閥控制