CN100402947C - 恒温除湿装置及方法 - Google Patents

Abstract

恒温除湿装置及方法涉及一种恒温除湿的方法及其实现这种方法的装置，其恒温除湿装置的方法为：制冷剂经过压缩机压缩后，变成高温高压的制冷剂过热蒸气，从压缩机排出后，制冷剂将经过三通电子控制阀，三通电子控制阀将制冷剂分成两部分；一部分制冷剂将进入壳管式换热器，制冷剂在其中冷凝成液体后通过第二单向阀后进入储液器；另一部分制冷剂将进入翅片管式冷凝器进行冷凝放出热量，自身冷凝成液体并通过第一单向阀进入储液器，制冷剂在翅片管式冷凝器中与空气进行换热，将空气加热到所需的送风温度；制冷剂经过过冷后通过电子膨胀阀节流进入翅片管式蒸发器蒸发，制冷剂在翅片管式蒸发器中与空气进行换热，使空气实现降温除湿。

Description

恒温除湿装置及方法

技术领域

本发明涉及一种恒温除湿的方法及其实现这种方法的装置，属于制冷系统设计和制造的技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对居住、工作环境的舒适度要求也越来越高，不仅对温度而且对湿度也要求进行控制调节。同时在各种行业中对温度和湿度的控制也是保证其正常生产和运作的前提。目前对温度、湿度调节所采取的主要方式是采用恒温恒湿机组进行控制。其中对湿度控制所采取的主要方法有冷冻除湿、溶液除湿、吸附除湿等。其中以冷冻除湿应用最为广泛。但目前采取冷冻除湿方法的恒温除湿机组大多是采用先将空气通过蒸发器降温除湿，控制湿度，然后再通过电加热将空气加热升温，来控制温度。这种方式存在的弊端是：经过蒸发器冷冻除湿后处于露点状态的空气经过电加热器加热大幅度升温后才能达到送风温度要求，这就造成重复耗能，使得机组的经济性较低。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为解决现有除湿装置所存在能源消耗大、系统复杂、控制精度低的问题，提供一种控制精度高、能耗小、经济性能好的恒温除湿装置及方法。

技术方案：本发明的恒温除湿装置中，可变容量压缩机(变频压缩机、螺杆压缩机)的输入端与翅片管式蒸发器的输出端相连接，翅片管式蒸发器的输出端通过三通电子控制阀分别接翅片管式冷凝器和壳管式换热器的输入端，翅片管式冷凝器的输出端通过第一单向阀接储液器，壳管式换热器的输出端通过第二单向阀接储液器，储液器的输出端顺序通过第一截止阀、干燥过滤器、第二截止阀接翅片管式过冷器的输入端，翅片管式过冷器的输出端通过电子膨胀阀接翅片管式蒸发器的输入端；壳管式换热器的另一个输入端接冷却水电动调节阀。

在翅片管式蒸发器的进风口设有翅片管式蒸发器进风温度传感器，翅片管式蒸发器进风湿度传感器。在翅片管式蒸发器的输出端设有翅片管式蒸发器出口制冷剂温度传感器，翅片管式蒸发器出口制冷剂压力传感器。在壳管式换热器与第二单向阀之间设有壳管式换热器出口压力传感器。在翅片管式冷凝器的输出端与第一单向阀之间设有翅片管式冷凝器出口压力传感器。在翅片管式冷凝器的出风端设有辅助电加热器。

本发明的空气恒温除湿的方法具体是：空气经过恒温除湿装置时，首先经过翅片管式蒸发器，空气进行降温除湿，空气被处理到露点状态，空气中含湿量大大降低，同时空气的温度也降低，在这过程中通过调节翅片管式蒸发器中制冷剂的流量可实现空气中含湿量的控制。接着空气经过翅片管式过冷器，空气的含湿量不变，但温度将有所升高。空气将继续经过翅片管式冷凝器，在这过程中空气温度大大升高，通过调节翅片管式冷凝器中制冷剂的流量可控制空气的送风温度。如果此时温度达不到所要求的空气送风温度，辅助电加热器将启动，将空气加热到所需的送风温度。从而使空气经过整个装置时，可实现对空气的温度和湿度的控制。在整个过程中，空气升温所需要的热量主要来源于制冷系统的冷凝热。大多数情况下不需要外界消耗更多的能源还补充热量，从而实现整个装置的节能，具有更好的经济性。

恒温除湿装置所采取的方案为：制冷剂经过压缩机压缩后，变成高温高压的制冷剂过热蒸气，从压缩机排出后，制冷剂将经过三通电子控制阀，三通电子控制阀将制冷剂分成两部分：一部分制冷剂将进入壳管式换热器，制冷剂在其中冷凝成液体后通过第二单向阀后进入储液器；另一部分制冷剂将进入翅片管式冷凝器进行冷凝放出热量，自身冷凝成液体并通过第一单向阀进入储液器，制冷剂在翅片管式冷凝器中与空气进行换热，将空气加热到所需的送风温度。储液器中制冷剂经过干燥过滤器过滤干燥后进入翅片管式过冷器，制冷剂温度进一步降低，实现过冷。制冷剂经过过冷后通过电子膨胀阀节流进入翅片管式蒸发器蒸发，制冷剂在翅片管式蒸发器中与空气进行换热，使空气实现降温除湿，同时制冷剂吸热变成过热蒸气，最后被压缩机吸入，重新进行压缩。

保证整个装置实现恒温除湿的关键是，通过三通电子控制阀调节流入翅片管式冷凝器中的制冷剂流量，以此来实现对送风温度的控制(当空气中冷负荷太大，冷凝热量不足时可启动辅助电加热)，同时通过调节壳管式换热器中的冷却水进水电动调节阀来实现整个冷凝热量的平衡。通过可调节容量的压缩机与电子膨胀阀综合控制可实现翅片管式蒸发器中的制冷剂调节，从而实现对空气含湿量的控制。

有益效果：该空气恒温除湿方法的优点是；将对整个空气的温度、湿度控制融合在一个装置中实现，整个装置结构简单，紧凑。使用冷冻除湿方式时，充分利用制冷系统的冷凝热，不需要外加能量对空气进行升温，避免了能量的重复消耗，从而实现整个过程的高效、节能，具有良好的经济性。

附图说明

图1是本发明恒温除湿方法的装置示意图。

以上图中有：可变容量压缩机1，三通电子控制阀2，翅片管式冷凝器3，壳管式换热器4，第一单向阀5，第二单向阀6，储液器7，第一截止阀8，干燥过滤器9，第二截止阀10，翅片管式过冷器11，电子膨胀阀12，翅片管式蒸发器13，辅助电加热器14，冷却水电动调节阀15，翅片管式冷凝器出口压力传感器31，壳管式换热器出口压力传感器41，翅片管式蒸发器进风温度传感器131，翅片管式蒸发器进风湿度传感器132，翅片管式蒸发器出口制冷剂温度传感器133，翅片管式蒸发器出口制冷剂压力传感器134。

具体实施方式

恒温除湿的装置系统流程图如图1所示，通过安装在装置空气入口位置的翅片管式蒸发器进风温度传感器检测空气的进口温度，通过翅片管式蒸发器进风湿度传感器检测空气的进口湿度。可变容量压缩机1的输入端与翅片管式蒸发器13的输出端相连接，翅片管式蒸发器13的输出端通过三通电子控制阀2分别接翅片管式冷凝器3和壳管式换热器4的输入端，翅片管式冷凝器3的输出端通过第一单向阀5接储液器7，壳管式换热器4的输出端通过第二单向阀6接储液器7，储液器7的输出端顺序通过第一截止阀8、干燥过滤器9、第二截止阀10接翅片管式过冷器11的输入端，翅片管式过冷器11的输出端通过电子膨胀阀12接翅片管式蒸发器13的输入端；壳管式换热器4的另一个输入端接冷却水电动调节阀15。在翅片管式蒸发器13的进风口设有翅片管式蒸发器进风温度传感器131，翅片管式蒸发器进风湿度传感器132。在翅片管式蒸发器13的输出端设有翅片管式蒸发器出口制冷剂温度传感器133，翅片管式蒸发器出口制冷剂压力传感器134。在壳管式换热器4与第二单向阀6之间设有壳管式换热器出口压力传感器41。在翅片管式冷凝器3的输出端与第一单向阀5之间设有翅片管式冷凝器出口压力传感器31。在翅片管式冷凝器3的出风端设有辅助电加热器14。

空气的恒温除湿在装置上的具体过程为：

1)、空气首先经过装置的翅片管式蒸发器，空气在其中进行降温除湿，变成低温低湿的空气，空气的含湿量大大降低，在这个除湿的过程中装置控制系统通过翅片管式蒸发器进风湿度传感器检测进口空气的含湿量，通过调节压缩机和电子膨胀阀改变蒸发器中制冷剂的流量，从而实现对空气含湿量的控制，使空气含湿量达到所需要求；

2)、空气经过翅片管式蒸发器除湿后，将与翅片管式过冷器进行换热，空气温度有所升高，翅片管式过冷器中的制冷剂温度降低实现过冷，同时经过特殊设计的翅片管式过冷器可起到挡水板的作用；

3)、空气将经过翅片管式冷凝器，并进行换热，在这过程中空气温度将升高，装置控制系统通过翅片管式蒸发器进风温度传感器检测到的进口空气的温度，调节三通电子控制阀控制进入翅片管式冷凝器的制冷剂流量，也即是调节翅片管式冷凝器的换热量，来达到控制空气温度的目的。如果系统的负荷太大，全部制冷剂在翅片管式冷凝器中的冷凝热也不能满足时，可通过辅助电加热器进行补充，从而在这过程中可实现对空气温度的控制。

制冷系统的具体过程为：

1)、制冷剂经过压缩机压缩后，变成高温高压的制冷剂过热蒸气，从压缩机排出后，经过一个三通电子控制阀，三通电子控制阀将制冷剂分成两部分：一部分制冷剂进入壳管式换热器，制冷剂在其中冷凝成液体后通过第二单向阀后进入储液器；另一部分制冷剂进入翅片管式冷凝器进行冷凝放出热量，自身冷凝成液体并通过第一单向阀进入储液器，制冷剂在翅片管式冷凝器中与空气进行换热，将空气加热到所需的送风温度，在这过程中装置控制系统根据翅片管式蒸发器进风温度传感器所检测的温度控制三通电子控制阀；

2)、储液器中制冷剂经过干燥过滤器过滤干燥后进入翅片管式过冷器，制冷剂温度进一步降低，实现过冷，从而提高整个制冷系统的效率；

3)、制冷剂经过过冷后通过电子膨胀阀节流进入翅片管式蒸发器蒸发，制冷剂在翅片管式蒸发器中与空气进行换热，使空气实现降温除湿，在这过程中电子膨胀阀通过翅片管式蒸发器出口制冷剂温度传感器、翅片管式蒸发器出口制冷剂压力传感器检测翅片管式蒸发器出口的制冷剂压力和温度，装置控制系统将其换算成翅片管式蒸发器出口制冷剂的过热度，根据过热度控制电子膨胀阀的开度；

4)、制冷剂在翅片管式蒸发器中吸热变成过热蒸气最后被压缩机吸入，重新进行压缩。

同时装置控制系统检测翅片管式冷凝器出口压力传感器、壳管式换热器出口压力传感器得出翅片管式冷凝器与壳管式换热器的出口压力，通过调节电动调节阀的开度，控制壳管式换热器中冷却水的流量，从而实现壳管式换热器中的制冷剂压力与翅片管式冷凝器相等。

Claims (7)

1.一种恒温除湿装置，其特征在于可变容量压缩机(1)的输入端与翅片管式蒸发器(13)的输出端相连接，可变容量压缩机(1)的输出端通过三通电子控制阀(2)分别接翅片管式冷凝器(3)和壳管式换热器(4)的输入端，翅片管式冷凝器(3)的输出端通过第一单向阀(5)接储液器(7)，壳管式换热器(4)的输出端通过第二单向阀(6)接储液器(7)，储液器(7)的输出端顺序通过第一截止阀(8)、干燥过滤器(9)、第二截止阀(10)接翅片管式过冷器(11)的输入端，翅片管式过冷器(11)的输出端通过电子膨胀阀(12)接翅片管式蒸发器(13)的输入端；壳管式换热器(4)的另一个输入端接冷却水电动调节阀(15)。

2.根据权利要求1所述的恒温除湿装置，其特征在于在翅片管式蒸发器(13)的进风口设有翅片管式蒸发器进风温度传感器(131)、翅片管式蒸发器进风湿度传感器(132)。

3.根据权利要求1所述的恒温除湿装置，其特征在于在翅片管式蒸发器(13)的输出端设有翅片管式蒸发器出口制冷剂温度传感器(133)、翅片管式蒸发器出口制冷剂压力传感器(134)。

4.根据权利要求1所述的恒温除湿装置，其特征在于在壳管式换热器(4)与第二单向阀(6)之间设有壳管式换热器出口压力传感器(41)。

5.根据权利要求1所述的恒温除湿装置，其特征在于在翅片管式冷凝器(3)的输出端与第一单向阀(5)之间设有翅片管式冷凝器出口压力传感器(31)。

6.根据权利要求1所述的恒温除湿装置，其特征在于在翅片管式冷凝器(3)的出风端设有辅助电加热器(14)。

7.一种采用权利要求1所述的恒温除湿装置的恒温除湿方法，其特征在于恒温除湿装置的方法为：制冷剂经过压缩机压缩后，变成高温高压的制冷剂过热蒸气，从压缩机排出后，制冷剂将经过三通电子控制阀，三通电子控制阀将制冷剂分成两部分：一部分制冷剂将进入壳管式换热器，制冷剂在其中冷凝成液体后通过第二单向阀后进入储液器；另一部分制冷剂将进入翅片管式冷凝器进行冷凝放出热量，自身冷凝成液体并通过第一单向阀进入储液器，制冷剂在翅片管式冷凝器中与空气进行换热，将空气加热到所需的送风温度；储液器中制冷剂经过干燥过滤器过滤干燥后进入翅片管式过冷器，制冷剂温度进一步降低，实现过冷；制冷剂经过过冷后通过电子膨胀阀节流进入翅片管式蒸发器蒸发，制冷剂在翅片管式蒸发器中与空气进行换热，使空气实现降温除湿，同时制冷剂吸热变成过热蒸气，最后被压缩机吸入，重新进行压缩；

空气经过恒温除湿装置时，首先经过翅片管式蒸发器，空气进行降温除湿，空气被处理到露点状态，空气中含湿量大大降低，同时空气的温度也降低；接着空气经过翅片管式过冷器，空气的含湿量不变，但温度将有所升高；空气将继续经过翅片管式冷凝器，在这过程中空气温度大大升高，通过调节翅片管式冷凝器中制冷剂的流量控制空气的送风温度；如果此时温度达不到所要求的空气送风温度，辅助电加热器将启动，将空气加热到所需的送风温度，从而使空气经过整个装置时，实现对空气的温度和湿度的控制。