一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)及其控制方法

　　一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)及其控制方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及除濕機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)及其控制方法。

　　背景技術(shù)

　　全新風(fēng)除濕機(jī)以其獨(dú)特的空氣處理方式和工程適應(yīng)性已經(jīng)在有全新風(fēng)除濕需求的各種場合得到廣泛應(yīng)用，如國防工程、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域、存放有毒有害物的倉庫等。但我們知道全新風(fēng)除濕機(jī)沒有回風(fēng)，全部處理室外高熱高濕的新風(fēng)，與回風(fēng)型的除濕機(jī)相比，通常全新風(fēng)除濕機(jī)本身的能耗很大。另外，全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)都有室內(nèi)排風(fēng)，其新風(fēng)處理過程會(huì)伴有持續(xù)的冷凝水產(chǎn)生，一般對室內(nèi)排風(fēng)的處理方法是直接將之排往室外，對冷凝水的處理方法也是直接排掉。而室內(nèi)排風(fēng)品質(zhì)高，冷凝水溫度低，大量高品質(zhì)排風(fēng)和低溫冷凝水不經(jīng)利用直接排出，非?？上?。這與國家的節(jié)能減排政策是相背離的，也給我們提出了新的課題。

　　目前，全新風(fēng)除濕機(jī)常用的冷凝方式主要有風(fēng)冷式、水冷式和蒸發(fā)冷凝式三種。風(fēng)冷冷凝要配室外機(jī)組，且冷凝溫度高，系統(tǒng)能耗高；水冷冷凝要配冷卻塔，冷卻水消耗量大；蒸發(fā)式冷凝的效果要好于風(fēng)冷式和水冷式，但要配戶外型蒸發(fā)式冷凝器。這些冷凝方式的排熱源和機(jī)組本身都是分開布置，其間需用水管或冷媒管連接，工程作業(yè)量大，占用較多的建筑空間。

　　現(xiàn)有的新風(fēng)機(jī)組，自帶直接蒸發(fā)制冷裝置為單冷式或熱泵式，這種單冷式或熱泵式制冷系統(tǒng)無法對空氣進(jìn)行調(diào)溫處理，無法實(shí)現(xiàn)出風(fēng)溫度在16—24℃之間無級調(diào)節(jié)，從而無法保證出風(fēng)溫度的控制精度要求。如中國專利文獻(xiàn)號(hào)CNA于2011年5月11日公開了一種蒸發(fā)式冷凝雙溫新風(fēng)機(jī)組，該機(jī)組包括新風(fēng)除濕功能段和蒸發(fā)冷凝排風(fēng)功能段，新風(fēng)除濕功能段和蒸發(fā)冷凝排風(fēng)功能段中設(shè)有自帶直接蒸發(fā)制冷裝置，且直接蒸發(fā)制冷裝置為單冷式或熱泵式。新風(fēng)除濕功能段的新風(fēng)入口處設(shè)有冷/熱水盤管。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的旨在提供一種將雙冷源深度除濕、熱管節(jié)能、冷凝熱多點(diǎn)排熱、內(nèi)置式蒸發(fā)式冷凝，排風(fēng)和冷凝水能量回收等多維節(jié)能技術(shù)綜合利用的雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)，解決全新風(fēng)除濕機(jī)本身能耗高、對高品質(zhì)排風(fēng)和低溫冷凝水沒有充分利用，無法實(shí)現(xiàn)出風(fēng)溫度在16—24℃之間無級調(diào)節(jié)的問題。

　　本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)的控制方法。

　　本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)，包括熱回收裝置、表冷除濕系統(tǒng)、直膨除濕系統(tǒng)和冷凝水回收系統(tǒng)，以上裝置和系統(tǒng)構(gòu)成新風(fēng)處理功能段和排風(fēng)冷凝功能段；

　　所述熱回收裝置為分置式熱管，包括熱管蒸發(fā)段和熱管冷凝段，所述熱管蒸發(fā)段設(shè)置在所述新風(fēng)處理功能段的新風(fēng)入口處，所述熱管冷凝段設(shè)置在所述排風(fēng)冷凝功能段的排風(fēng)入口處；

　　所述表冷除濕系統(tǒng)包括表冷器和冷凍水流量調(diào)節(jié)閥，所述表冷器設(shè)置在所述熱管蒸發(fā)段的出風(fēng)側(cè)，冷凍水流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置在所述表冷器的出水管路上；

　　所述直膨除濕系統(tǒng)采用直接蒸發(fā)式制冷裝置，它包括設(shè)置在所述新風(fēng)處理功能段的壓縮機(jī)、制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥、蒸發(fā)器、再熱冷凝器、膨脹閥、第一單向閥和第二單向閥以及所述排風(fēng)冷凝功能段的散熱冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器，所述壓縮機(jī)的高壓出口與制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口相連通，制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的第一出口與散熱冷凝器的一端相連通，散熱冷凝器的另一端與蒸發(fā)式冷凝器的一端相連通，蒸發(fā)式冷凝器的另一端與第一單向閥的進(jìn)口相連通，制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的第二出口與再熱冷凝器的一端相連通，再熱冷凝器的另一端與第二單向閥的進(jìn)口相連通，第一單向閥與第二單向閥的出口合并后與膨脹閥的一端相連通，膨脹閥的另一端與蒸發(fā)器的一端相連通，蒸發(fā)器的另一端與壓縮機(jī)的低壓入口相連通，構(gòu)成制冷回路；所述蒸發(fā)式冷凝器設(shè)置在所述熱管冷凝段的出風(fēng)側(cè)，它的循環(huán)水通過進(jìn)水管及回水管與水箱連接，所述進(jìn)水管、回水管和水箱設(shè)在所述新風(fēng)處理功能段，所述進(jìn)水管上設(shè)有冷卻水泵，所述水箱上引出補(bǔ)水口、排污口和溢水口；所述散熱冷凝器設(shè)置在所述蒸發(fā)式冷凝器的出風(fēng)側(cè)；

　　所述的冷凝水回收系統(tǒng)包括冷凝水泵、凝結(jié)水盤和水箱，所述凝結(jié)水盤的凝結(jié)水通過冷凝水管連通到所述水箱，所述冷凝水管上設(shè)有冷凝水泵。

　　作為優(yōu)選，所述直膨除濕系統(tǒng)為冷凝熱多點(diǎn)排熱式調(diào)溫除濕系統(tǒng)，為單壓縮機(jī)構(gòu)成的制冷回路，或者，所述直接蒸發(fā)式制冷裝置也可由兩個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)成的雙制冷回路。

　　作為優(yōu)選，所述新風(fēng)處理功能段的出口端設(shè)有溫濕度傳感器。

　　作為優(yōu)選，所述排風(fēng)冷凝功能段的出口端設(shè)有內(nèi)嵌式電控箱。

　　上述雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)的控制方法包括以下步驟：

　　所述雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)的控制包括送風(fēng)溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)，通過溫濕度傳感器感測送風(fēng)的溫度和濕度，并根據(jù)感測的送風(fēng)溫度和濕度計(jì)算出送風(fēng)含濕量；

　　送風(fēng)含濕量采用模糊智能PI調(diào)節(jié)，即根據(jù)設(shè)定的送風(fēng)含濕量與計(jì)算所得送風(fēng)含濕量進(jìn)行模糊智能PI運(yùn)算，并把最終計(jì)算結(jié)果輸出至控制對象，即冷凍水流量調(diào)節(jié)閥和制冷壓縮機(jī)；當(dāng)送風(fēng)含濕量大于設(shè)定含濕量時(shí)，優(yōu)先調(diào)節(jié)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥，不斷增加冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥開度達(dá)到最大時(shí)，如果送風(fēng)含濕量仍大于設(shè)定含濕量，此時(shí)啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)，同時(shí)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度減至最小，如果送風(fēng)含濕量仍大于設(shè)定含濕量，這時(shí)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度不斷增大，直到送風(fēng)含濕量等于設(shè)定含濕量；當(dāng)送風(fēng)含濕量小于設(shè)定含濕量時(shí)，此時(shí)優(yōu)先減小冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度減至最小，而送風(fēng)含濕量仍小于設(shè)定含濕量時(shí)，此時(shí)停止制冷壓縮機(jī)，同時(shí)把冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度開到最大，如果此時(shí)送風(fēng)含濕量仍小于設(shè)定含濕量，繼續(xù)不斷減小冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)含濕量等于設(shè)定含濕量；

　　送風(fēng)溫度采用PI控制方式，即根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定溫度的差值進(jìn)行PI計(jì)算，最終把運(yùn)算結(jié)果輸出至制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥；當(dāng)送風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，不斷增大制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度；當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，不斷減小制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度。

　　本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

　?。?）采用分置式熱管技術(shù)，充分回收排風(fēng)冷量對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，降低后級除濕裝置負(fù)荷，提高整機(jī)能效。

　　（2）應(yīng)用冷凝熱多點(diǎn)排熱技術(shù)，通過再熱冷凝器有效回收除濕機(jī)冷凝熱來對空氣進(jìn)行調(diào)溫處理，不需要多余的能耗裝置，即可實(shí)現(xiàn)出風(fēng)溫度在16—24℃之間連續(xù)可調(diào)，從而保證對出風(fēng)溫度的精確控制。

　?。?）充分回收低溫冷凝水作為蒸發(fā)式冷凝器的補(bǔ)充水，既回收了冷凝水的冷量，又節(jié)約了冷卻水耗量。

　　本發(fā)明將雙冷源深度除濕、熱管節(jié)能、冷凝熱多點(diǎn)排熱、內(nèi)置式蒸發(fā)式冷凝，排風(fēng)和冷凝水能量回收等多維節(jié)能技術(shù)綜合利用，具有結(jié)構(gòu)簡單合理、制作成本低、智能化程度高、操作靈活、能耗低的特點(diǎn)。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；

　　圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

　　圖中，1為熱管冷凝段，2為蒸發(fā)式冷凝器，3為散熱冷凝器，4為排風(fēng)機(jī)，5為冷卻水泵，6為水箱，7為冷凝水泵，8為制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥，9為壓縮機(jī)，10為凝結(jié)水盤，11為熱管蒸發(fā)段，12為表冷器，13為蒸發(fā)器，14為膨脹閥，15為第二單向閥，16為再熱冷凝器，17為送風(fēng)機(jī)，18為第一單向閥，19為冷凍水流量調(diào)節(jié)閥，20為溫濕度傳感器，22為電控箱，a為進(jìn)口，b為第一出口，c為第二出口，d為補(bǔ)水口，e為溢水口，f為排污口。A為新風(fēng)，B為送風(fēng)，C為回風(fēng)，D為排風(fēng)，箭頭代表方向，圖1中，粗實(shí)線表示空氣的氣流通道，細(xì)實(shí)線代表制冷劑路，虛線代表水路。

　　如圖1和2所示，一種雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)，包括熱回收裝置、表冷除濕系統(tǒng)、直膨除濕系統(tǒng)和冷凝水回收系統(tǒng)，以上裝置和系統(tǒng)構(gòu)成新風(fēng)處理功能段和排風(fēng)冷凝功能段；

　　所述熱回收裝置為分置式熱管，包括熱管蒸發(fā)段11和熱管冷凝段1，所述熱管蒸發(fā)段11設(shè)置在所述新風(fēng)處理功能段的新風(fēng)入口處，所述熱管冷凝段1設(shè)置在所述排風(fēng)冷凝功能段的排風(fēng)入口處；

　　所述表冷除濕系統(tǒng)包括表冷器12和冷凍水流量調(diào)節(jié)閥17，所述表冷器12設(shè)置在所述熱管蒸發(fā)段11的出風(fēng)側(cè)，冷凍水流量調(diào)節(jié)閥17設(shè)置在所述表冷器12的出水管路上；

　　所述直膨除濕系統(tǒng)為直接蒸發(fā)式制冷裝置，它包括設(shè)置在所述新風(fēng)處理功能段的壓縮機(jī)9、制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥8、蒸發(fā)器13、再熱冷凝器16、膨脹閥14、第一單向閥18和第二單向閥15以及所述排風(fēng)冷凝功能段的散熱冷凝器3和蒸發(fā)式冷凝器2，所述壓縮機(jī)9的高壓出口與制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥8的進(jìn)口a相連通，制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥8的第一出口b與散熱冷凝器3的一端相連通，散熱冷凝器3的另一端與蒸發(fā)式冷凝器2的一端相連通，蒸發(fā)式冷凝器2的另一端與第一單向閥18的進(jìn)口相連通，制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥8的第二出口c與再熱冷凝器16的一端相連通，再熱冷凝器16的另一端與第二單向閥15的進(jìn)口相連通，第一單向閥18的出口與第二單向閥15的出口合并后與膨脹閥14的一端相連通，膨脹閥14的另一端與蒸發(fā)器13的一端相連通，蒸發(fā)器13的另一端與壓縮機(jī)9的低壓入口相連通，構(gòu)成制冷回路；制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥8通過控制器來控制第一出口b和第二出口c的制冷劑流量分配；所述蒸發(fā)式冷凝器2設(shè)置在所述熱管冷凝段1的出風(fēng)側(cè)；所述散熱冷凝器3設(shè)置在所述蒸發(fā)式冷凝器2的出風(fēng)側(cè)；

　　所述直膨除濕系統(tǒng)的主冷凝器為蒸發(fā)式冷凝器2，它的循環(huán)水通過進(jìn)水管及回水管與水箱6連接，所述進(jìn)水管、回水管和水箱6設(shè)在所述新風(fēng)處理功能段，所述進(jìn)水管上設(shè)有冷卻水泵5，所述水箱6上引出補(bǔ)水口d、排污口f和溢水口e，利用室內(nèi)排風(fēng)和冷卻水作為冷卻介質(zhì)，冷卻水冷凝匯集在蒸發(fā)式冷凝器2的底部，再回到水箱6，與水箱6里的補(bǔ)充水相混合，由冷卻水泵5送至蒸發(fā)式冷凝器2的噴淋裝置，噴淋在蒸發(fā)式冷凝器2的冷凝盤管表面，冷卻盤管內(nèi)的高溫汽態(tài)制冷劑。室內(nèi)排風(fēng)在排風(fēng)機(jī)4的牽引下，經(jīng)過冷凝盤管，一方面冷卻水，一方面強(qiáng)化水蒸發(fā)。冷凝盤管處水與空氣為相互接觸換熱。循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)掉的水可通過補(bǔ)水口d從外部供水源處得到補(bǔ)充。水箱6的水位通過浮球閥來控制。水箱6內(nèi)補(bǔ)水過多或回水過多要溢出時(shí)，通過溢水口e排出，水箱6下部排污口f接排污閥；

　　所述的冷凝水回收系統(tǒng)包括冷凝水泵7、凝結(jié)水盤10和水箱6，新風(fēng)流經(jīng)表冷器12和蒸發(fā)器13，會(huì)伴有持續(xù)的冷凝水產(chǎn)生，冷凝水聚集在凝結(jié)水盤10里，通過冷凝水泵7送至水箱6里；

　　所述新風(fēng)處理功能段的出口端設(shè)有溫濕度傳感器20；

　　所述排風(fēng)冷凝功能段的出口端設(shè)有內(nèi)嵌式電控箱22。

　　新風(fēng)處理功能段主要對新風(fēng)進(jìn)行處理，處理過程為：新風(fēng)先經(jīng)過熱管蒸發(fā)器11預(yù)冷降溫，然后經(jīng)過表冷器12一級降溫除濕，再經(jīng)過蒸發(fā)器13二級降溫除濕，最后經(jīng)過再熱冷凝器16加熱升溫，由送風(fēng)機(jī)17送出。

　　排風(fēng)冷凝功能段主要利用排風(fēng)的冷量帶走系統(tǒng)的冷凝熱，在排風(fēng)機(jī)4的牽引下，排風(fēng)依次經(jīng)過熱管冷凝器1、蒸發(fā)式冷凝器2和散熱冷凝熱3。

　　本發(fā)明雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)采用模塊化組合式結(jié)構(gòu)，整機(jī)分為上下兩部分，下部設(shè)置新風(fēng)處理通道，上部設(shè)置排風(fēng)冷凝通道，熱管蒸發(fā)段、表冷器和蒸發(fā)器依次設(shè)置在新風(fēng)處理通道的進(jìn)風(fēng)口上。熱管冷凝段、蒸發(fā)式冷凝器和散熱冷凝器依次設(shè)置在排風(fēng)冷凝通道的進(jìn)風(fēng)口上。新風(fēng)處理通道的出風(fēng)口設(shè)置有送風(fēng)機(jī)，排風(fēng)冷凝通道的出風(fēng)口設(shè)置有排風(fēng)機(jī)。室內(nèi)排風(fēng)經(jīng)排風(fēng)冷凝通道熱濕處理后排往室外，室外高溫高濕的新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)處理通道熱濕處理后送往室內(nèi)。

　　本發(fā)明的雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)既可獨(dú)立使用，即室外新風(fēng)經(jīng)過機(jī)組處理后直接送至使用場合，適用于全新風(fēng)空氣處理系統(tǒng)。又可作為溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的一種構(gòu)建方式，作為新風(fēng)除濕方案。

　　上述雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)的控制方法包括以下步驟：

　　所述雙冷源全新風(fēng)除濕機(jī)的控制包括送風(fēng)溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)，通過溫濕度傳感器感測送風(fēng)的溫度和濕度，并根據(jù)感測的送風(fēng)溫度和濕度計(jì)算出送風(fēng)含濕量；

　　送風(fēng)含濕量采用模糊智能PI調(diào)節(jié)，即根據(jù)設(shè)定的送風(fēng)含濕量與計(jì)算所得送風(fēng)含濕量進(jìn)行模糊智能PI運(yùn)算，并把最終計(jì)算結(jié)果輸出至控制對象，即冷凍水流量調(diào)節(jié)閥和制冷壓縮機(jī)；當(dāng)送風(fēng)含濕量大于設(shè)定含濕量時(shí)，優(yōu)先調(diào)節(jié)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥，不斷增加冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥開度達(dá)到最大時(shí)，如果送風(fēng)含濕量仍大于設(shè)定含濕量，此時(shí)啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)，同時(shí)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度減至最小，如果送風(fēng)含濕量仍大于設(shè)定含濕量，這時(shí)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度不斷增大，直到送風(fēng)含濕量等于設(shè)定含濕量；當(dāng)送風(fēng)含濕量小于設(shè)定含濕量時(shí)，此時(shí)優(yōu)先減小冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，當(dāng)冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度減至最小，而送風(fēng)含濕量仍小于設(shè)定含濕量時(shí)，此時(shí)停止制冷壓縮機(jī)，同時(shí)把冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度開到最大，如果此時(shí)送風(fēng)含濕量仍小于設(shè)定含濕量，繼續(xù)不斷減小冷凍水流量調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)含濕量等于設(shè)定含濕量；

　　送風(fēng)溫度采用PI控制方式，即根據(jù)送風(fēng)溫度與設(shè)定溫度的差值進(jìn)行PI計(jì)算，最終把運(yùn)算結(jié)果輸出至制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥；當(dāng)送風(fēng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，不斷增大制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度；當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，不斷減小制冷劑三通比例調(diào)節(jié)閥的開度，直到送風(fēng)溫度等于設(shè)定溫度。

　　應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。