CN101363648B - 温湿独立控制的空调系统及制冷/除湿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温湿独立控制的空调系统及制冷/除湿方法，将冷媒循环系统、水循环系统与风管机送风系统形成组配，实现了温度和湿度的独立控制，能够极大地提高用户的舒适性并实现节能。

Description

温湿独立控制的空调系统及制冷/除湿方法

技术领域

本发明涉及一种空调系统，具体地说涉及一种温湿度独立控制的空调系统及制冷/除湿方法。

背景技术

目前常规家用中央空调设备夏季将除湿和降温结合在一起，即采用冷冻除湿方法，导致空调设备长期处于较低蒸发温度下工作，设备的能效比较低。

如果将室内空气的除湿过程与温度控制过程分离，可提高冷机效率，降低空调设备对人工能源的需求，因此近年来此领域的一个重要方向就是采用温度湿度独立控制的空调方式。目前，尚处于研究阶段的温度、湿度独立控制型空调系统，利用溶液(如溴化锂)为辅助工质的温度、湿度独立控制型空调系统，该型空调采用制冷循环系统和溶液循环系统，但由于该技术尚不成熟，其溶液循环系统受再生装置影响，系统结构较为复杂，成本高，需要专业人员维护才能运行，难以形成产业化。

发明内容

本发明提供了一种温湿独立控制的空调系统及制冷/除湿方法，用12～22℃的独立冷冻水循环，通过辐射或对流型末端消除室内显热，同时检测室内湿度，在需要除湿的时候，采用冷冻除湿，实现节能与室内空气品质改善的双重效果，它从空调器用户的舒适性和节能的要求入手，采用新型的空调系统组配和控制方式，实现温度和湿度的独立控制，降低室内噪音，提高室内的舒适性和实现节能。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种温湿独立控制的空调系统，包括冷媒循环系统、水循环系统与风管机送风系统；

所述冷媒循环系统包括通过冷媒管路连接的压缩机、冷凝器、换热器及二个以上的电子膨胀阀；

所述水循环系统包括通过水管连接的水泵、膨胀水箱、分水器、换热器及一个以上的室内辐射模块；

其特征在于还包括风管机送风系统，所述风管机送风系统具有风扇、新风管道、通风管道、回风管道、风机管路和设在所述风扇后面的蒸发器，以及控制蒸发器冷媒流量的电子膨胀阀，所述蒸发器的冷媒进、出管路与所述冷媒循环系统中的所述冷媒管路连通，所述蒸发器后面的所述风管机送风系统的管路上设有若干个出风支管，所述出风支管与室内连通，所述回风管道上设有若干个回风支管，所述回风支管与室内连通；

所述通风管道、新风管道中分别设有通风风阀、新风风阀。

所述风管机送风系统中还设有排风管道，所述排风管道的进口与所述风管机送风系统中的所述风扇后面的腔体连通，所述排风管道中设的排风风阀。

所述新风管道末端设置在所述通风管道的所述通风风阀后面。

一种上述空调系统的制冷/除湿方法，包括：

a、制冷/除湿开机；

b、获得房间温度及房间湿度，若该房间温度高于第一设定温度，则启动水循环系统制冷；若所述房间湿度高于第一设定湿度，则启动风管机送风系统除湿。

在上述方法中，还具有以下技术特征：

在制冷过程的步骤b中，若所述房间温度高于第二设定温度，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统除湿；

若所述房间温度低于第三设定温度，则所述水循环系统和所述风管机送风系统均停机；

若所述房间温度位于所述的第一设定温度和所述第二设定温度之间，则所述水循环系统制冷，所述风管机送风系统送风；

若所述房间温度位于所述第一设定温度和所述第三设定温度之间，则所述水循环系统关机，而所述风管机送风系统送风。

在上述方法中，步骤b包括：

b1、判断所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则执行步骤b2，否则执行步骤b3；

b2、判断所述房间湿度是否大于所述第一设定湿度，若是，则水循环系统制冷且风管机送风系统除湿，并转向步骤b1；否则执行步骤b5；

b3、判断所述房间湿度是否大于所述第一设定湿度，若是，则所述风管机送风系统除湿，所述水循环系统停机，并转向步骤b1；否则，执行步骤b4；

b4、判断所述房间温度是否低于所述第三设定温度，若是，则所述风管机送风系统和水循环系统均停机；否则，所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤b1；

b5、判断所述房间温度是否高于所述第二设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统除湿；否则，所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤b1。

在上述方法中，在除湿过程的步骤b中包括：

B1、判断所述房间湿度是否高于所述第一设定湿度，若是，则执行步骤B2；否则，执行步骤B5；

B2、判断室内外温度是否大于第四设定温度且所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则执行步骤B3；否则，执行步骤B 6；

B3、判断所述房间温度是否高于第五设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且风管机送风系统除湿；否则，所述水循环系统停机，所述风管机送风系统除湿，然后执行步骤B1；

B4、判断所述房间温度是否大于第六设定温度，若是，则执行步骤B3，否则，所述水循环系统制冷且风管机送风系统除湿并重复执行本步骤；

B5、判断所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统送风；否则，所述水循环系统停机且所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤B1；

B6、进行不降温除湿并返回步骤B1执行。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

1、本发明将冷媒循环系统、水循环系统与风管机送风系统形成组配，实现了温度和湿度的独立控制，能够极大地提高用户的舒适性并实现节能。

2、采用水循环系统进行辐射换热，无噪音，并且由于辐射换热不承担湿负荷，采用温度相对较高的18℃的水进行辐射制冷，可大大提高制冷系统的蒸发温度，从而提高系统的能效比，实现了节能目的。蒸发器只承担新风和室内回风的湿负荷，可以实现风量的集中处理，提高了室内空气品质，降低了室内噪声。

3、送风系统包含送风、回风、新风、排风。制冷制热季节新风通过新风管道进入室内与回风进行回合经风管机处理后送入需要的房间；通风季节，则通过通风管道进入室内，实现全新风。

4、在制冷季节不需要除湿时，单独采用水循环系统辐射制冷，因此可提高空调蒸发器的蒸发压力，压比小，功耗小，可以在很大程度上提高能效比，从而达到节能目的。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明进行详细地描述。

图1是本发明温湿独立控制的空调系统的系统图；

A、变频压缩机；B、油分离器；C、四通阀；D、冷凝器；E、电子膨胀阀；F、高压储液器；G、截止阀；H、电子膨胀阀；I、蒸发器；J、电子膨胀阀；K、板式换热器；L、截止阀；M、气液分离器；N、水泵；0、膨胀水箱；P、分水器；Q1、Q2、Q3、Q4室内幅射模块；R1、出风支管；R2、出风支管；R3、出风支管；R4、出风支管；S、新风风阀；T、排风风阀；U、通风风阀；V1、分歧管；V2、分歧管；W、回风管道；W1、回风支管；W2、回风支管；W3、回风支管；W4、回风支管；X、新风管道；Y、通风管道；Z、排风管道；10、冷媒循环系统；20、水循环系统；30、风管机送风系统；31、风扇；32、风机管路。

图2是本发明中制冷方法的一个实施例的流程图；

图3是本发明中除湿方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明的冷媒循环系统10包括通过冷媒管路连接的压缩机A，冷凝器D，板式换热器K，电子膨胀阀E、J；

本发明的水循环系统20包括通过水管连接的水泵N，膨胀水箱0，分水器P，多个室内辐射模块Q1、Q2、Q3、Q4；

本发明的风管机送风系统30包括具有风扇31、新风管道X、通风管道Y、回风管道W、风机管路32和设在所述风扇31后面的蒸发器I，以及控制蒸发器I冷媒流量的电子膨胀阀H，所述蒸发器I的冷媒进、出管路与所述冷媒循环系统10中的冷媒管路连通，蒸发器I后面的管路32上设有若干个出风支管R1、R2、R3、R4，出风支管R1、R2、R3、R4与室内连通，所述回风管道W上设有若干个回风支管W1、W2、W3、W4，所述回风支管W1、W2、W3、W4与室内连通；

通风管道Y中设有通风风阀U；新风管道X中设有新风风

阀S。

风管机送风系统30中还设有排风管道Z，排风管道Z的进口与所述风管机送风系统30中的所述风扇31后面的腔体连通，排风管道Z中设的排风风阀T。

所述新风管道X末端设置在所述通风管道Y的所述通风风阀U后面。

工作流程：1)制冷时，参见图1实线箭头的指向。

冷媒从压缩机A排除后，进入油分器B，经四通阀C进入D冷凝器冷却后，进入F高压储液器，经截止阀G流出室外机后经分歧管V1分别流入水机系统20和风管机送风系统30。进入水循环系统20中的冷媒，首先经过电子膨胀阀J节流后进入板式换热器K与水进行换热，产生低温水；

进入风管机送风系统30的冷媒同样先经过电子膨胀阀H进行节流，然后进入风管机蒸发器I与空气进行换热，对空气进行处理，产生低温低湿空气。

从板式换热器K出来的冷水在水泵N的动力作用下经分水器P进入进行流量调节后进入室内辐射模块Q1、Q2、Q3、Q4进行辐射换热。

在制冷状态时，通风管道Y中的通风风阀U处于图1所示的实线位置，通风管道Y关闭。此时，新风管道X中的新风风阀S开启，风管机送风系统30中的风扇31吸入的新风经风管机送风系统30处理后经风道通过出风口R1、R2、R3、R4进入各个房间进行空气置换提高空气品质。

室内的一部分空气经回风管道W的回风口W1、W2、W3、W4流入风管机送风系统30，其中的一部分经排风管道Z排至室外，以达到室内空气的平衡。而新风与部分回风混合后经蒸发器I送到室内。

2)制热时，参见图1虚线箭头的指向。

在制热状态时，通风管道Y中的通风风阀U处于图1所示的虚线位置，回风管道W被关闭，通风管道Y处于开启状态，新风管道X中的风阀S也可以打开。

制热循环流程：冷媒在压缩机A中压缩后，高温高压气体排放至油分离器B进行回油，然后经四通阀C，截止阀L后，由分歧管V2将高温高压冷媒气体分别送入水循环系统和风管机送风系统。其中进入水循环系统的冷媒在板式换热器K中与水进行换热产生高温水，然后返回至室外机；而产生的高温水经分水器P后分别进入各房间进行辐射换热，换热后的水重新进入板式换热器进行循环换热。进入风管机的高温高压的冷媒气体在蒸发器I中与新风进行换热，使送入室内的空气达到合适的送风状态；而处理后的空气则通过各风道进入需要进行换新风的房间。从水循环系统和风管机送风系统出来的冷媒在分歧管V1处汇合重新进入室外机进行蒸发，首先经过高压储液罐F后由电子膨胀阀E进行节流，再进入蒸发器D进行蒸发，蒸发换热后冷媒进入汽液分离器M进行汽液分离，最后再进入压缩机A进行循环。

控制原理：稳定运行状态下，本发明中的水循环系统承担空气的显热负荷，而风管机送风系统则承担空气的潜热负荷，由于水循环系统和风管机送风系统的流量分别由各自的电子膨胀阀进行控制，可以进行自由调节改变各自承担的负荷，极限状态为水机全关或全开，风管机送风系统同样的全开或全关，压缩机频率可调。当室内环境温度降低而湿度仍较大时，则可适当减小水机的冷媒流量，对于风管机的冷媒流量可维持不变或适当增加以保持或增大除湿量，从而实现温度和湿度的独立控制。

温度、湿度发生其他变化时同样处理。风管机送风系统30包括送风、回风、新风、排风。

制冷制热季节新风通过新风管道进入室内与回风进行回合经风管机处理后送入需要的房间；通风季节，则通过通风管道进入室内，实现全新风。

参考图2，图示了本发明中制冷方法的一个实施例的流程图。如图所示，包括以下步骤：

步骤S201，制冷开机；

步骤S202，风管机系统送风；即，此时风管机系统不进行除湿操作，仅仅送风；

步骤S203，判断房间温度是否高于第一设定温度，若是，则执行步骤S204，否则执行步骤S206；

本步骤的目的在于判断所述房间的温度是否较高；

其中，本步骤中首先通过温度传感器获得所述房间温度，再进行上述判断；

步骤S204，判断房间湿度是否大于第一设定湿度，若是，则执行步骤S205，否则执行步骤S211；

本步骤的目的在于判断所述房间的湿度是否较大；

其中，本步骤中首先通过湿度传感器获得所述房间湿度，再进行上述判断；

步骤S205，水机系统制冷且风管机系统除湿；

即，一种情况：经过了上述步骤S203和步骤S204的判断后，表明所述房间温度较高、湿度较大，因而需要进行制冷和除湿操作，而制冷的工作由所述水机系统来完成，除湿的工作由所述风管机系统来完成。

另一种情况：经过了步骤S203、步骤S204及步骤S211的判断后，表明所述房间的温度很高、湿度符合要求，因而仅需要进行制冷操作。所以，所述水机系统进行制冷，并且，由于温度过高，因而此处风管机系统也进行除湿操作，以进行辅助的制冷，进而更快的降温。

其中，对于所述水机系统具体的制冷过程及所述风管机系统的除湿过程的具体阐述可以参考本发明空调系统的实施例的相关内容；

本步骤结束后转向步骤S203重复执行；

步骤S206，判断房间湿度是否大于第一设定湿度，若是，则执行步骤S207，否则执行步骤S208。

本步骤的目的同样是对所述房间湿度是否较大进行判定；

所述房间湿度可以在本步骤之初通过湿度传感器获得；

步骤S207，水机系统停机且风管机系统除湿。

即，当通过步骤S203及步骤S206的判断后，则表明房间温度满足要求，但是湿度较大，因而此时不需要进行制冷操作，仅仅需要进行除湿。

所以，所述水机系统停止工作(不需要制冷)，而所述风管机系统工作在除湿的状态；

同样，对于所述风管机系统的具体除湿过程可以参考本发明空调系统的实施例的相关内容；

本步骤结束后转向步骤S203执行；

步骤S208，判断房间温度是否低于第三设定温度，若是，则执行步骤S209，否则执行步骤S210。

其中，所述第三设定温度低于所述第一设定温度；

本步骤的目的在于，判断所述房间温度是否过低；

步骤S209，水机系统停机且风管机系统停机。

即，当通过步骤S203、步骤S206、步骤S208一路运行至本步骤，则表明所述房间的温度过低，湿度满足要求，所以不需要进行制冷，也不需要进行除湿，因而所述水机系统和风管机系统均停机；

本步骤结束后转向步骤S203执行；

步骤S210，水机系统停机且风管机系统送风。

即，当通过步骤S203、步骤S206、步骤S208一路运行至本步骤，则表明所述房间湿度符合要求，温度也符合要求，此时仅需要进行通风，因而所述水机系统停机，所述风管机系统送风；

本步骤结束后转向步骤S203执行；

步骤S211，判断房间温度是否高于第二设定温度，若是，则执行步骤S205，否则执行步骤S212。

其中，所述第二设定温度高于所述第一设定温度；

本步骤的目的在于判断所述房间温度是否过热；

步骤S212，水机系统制冷且风管机系统送风。

即，通过步骤S203、步骤S204及步骤S211的判断后，表明所述房间温度较高、湿度符合要求，因而仅需要进行一般的制冷，所以仅仅所述水机系统进行制冷，而所述风管机系统进行送风(因为温度没有过高，因而不需要风管机系统进行除湿辅助制冷)。

本步骤结束后转向步骤S203执行。

参考图3，图示了本发明中除湿方法的一个实施例的流程图。如图所示，包括以下步骤：

步骤S301，除湿开机。

步骤S302，判断房间湿度是否高于第一设定湿度，若是，则执行步骤S303，否则执行步骤S207。

本步骤的目的在于判断所述房间的湿度是否较高；并且，在本步骤之初首先通过湿度传感器获得所述房间湿度；

步骤S303，判断室内外温度是否大于第四设定温度，及房间温度是否高于第一设定温度，若上述两个条件均符合，则执行步骤S304，否则执行步骤S310。

其中，所述第四设定温度为一个经验温度，其可以是对人体较为舒适的温度；

本步骤的目的在于判断所述房间需不需要制冷；、

所述室外温度可以在本步骤之初通过室外机的温度传感器获得；并且，所述室内温度亦是指房间温度；

步骤S304，判断房间温度是否高于第五设定温度，若是，则执行步骤S305，否则执行步骤S311。

其中，所述第五设定温度高于所述第一设定温度，优选的所述第五设定温度高于所述第一设定温度至少2摄氏度；

本步骤的目的在于判断所述房间温度是否过高；

步骤S305，水机系统制冷且风管机系统除湿。

即，通过步骤S302、步骤S303及步骤S304运行至本步骤，则表明所述房间的湿度较高且房间温度很高，需要进行制冷及除湿操作(不但除湿，还可以辅助制冷)。因而，所述水机系统制冷，所述风管机系统除湿。

步骤S306，判断房间温度是否高于第六设定温度，若是，则执行步骤S304，否则执行步骤S305。

其中，所述第六设定温度高于所述第一设定温度，优选的，所述第六设定温度高于所述第一设定温度1摄氏度；

本步骤的目的在于判断所述房间温度是否达到要求，若是，则执行步骤S304的判断以进入步骤S311，否则，继续执行步骤S305进行降温；

步骤S307，判断房间温度是否高于第一设定温度，若是，则执行步骤S308，否则执行步骤S309。

其中，在本步骤之初可以通过温度传感器获得所述房间温度；

步骤S308，水机系统制冷且风管机系统送风。

即，当通过步骤S302及步骤S307运行至本步骤时，则表明所述房间的湿度符合要求，温度较高，因此只需要进行降温，所以所述水机系统制冷，所述风管机系统仅进行送风。

本步骤结束后转向步骤S302执行；

步骤S309，水机系统停机且风管机系统送风。

即，当通过步骤S302及步骤S307运行至本步骤时，则表明所述房间的湿度符合要求，温度也符合要求，因此不需要降温也不需要除湿，所以所述水机系统停机，而所述风管机系统仅进行送风。

本步骤结束后执行步骤S302；

步骤S310，不降温除湿。

即，当运行至本步骤时，则表明温度符合要求，仅需要进行除湿，但是由于除湿也会起到一定的降温作用，因而此处采用不降温的除湿。

本步骤结束后执行步骤S302；

步骤S311，水机系统停机且风管机系统除湿。

即，当通过步骤S302、步骤S303及步骤S304至本步骤时，则表明湿度较大，温度符合要求，因而不需要制冷，需要除湿，所以此时所述水机系统停机，而所述风管机系统进行除湿。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种温湿独立控制的空调系统，包括冷媒循环系统、水循环系统和风管机送风系统；

所述冷媒循环系统包括通过冷媒管路连接的压缩机、冷凝器、换热器及二个以上的电子膨胀阀；

所述水循环系统包括通过水管连接的水泵、膨胀水箱、分水器、换热器及一个以上的室内辐射模块；

其特征在于：所述风管机送风系统具有风扇、新风管道、通风管道、回风管道、风机管路和设在所述风扇后面的蒸发器，以及控制蒸发器冷媒流量的电子膨胀阀，所述蒸发器的冷媒进、出管路与所述冷媒循环系统中的所述冷媒管路连通，所述蒸发器后面的所述风管机送风系统的管路上设有若干个出风支管，所述出风支管与室内连通，所述回风管道上设有若干个回风支管，所述回风支管与室内连通；

所述通风管道中设有通风风阀、新风管道中设有新风风阀。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述风管机送风系统中还设有排风管道，所述排风管道的进口与所述风管机送风系统中的所述风扇后面的腔体连通，所述排风管道中设有排风风阀。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于所述新风管道末端设置在所述通风管道的所述通风风阀后面。

4.一种权利要求1所述的空调系统的制冷/除湿方法，包括：

a、制冷/除湿开机；

b、获得房间温度及房间湿度，若该房间温度高于第一设定温度，则启动水循环系统制冷；若所述房间湿度高于第一设定湿度，则启动风管机送风系统除湿。

5.根据权利要求4所述的制冷/除湿方法，其特征在于，在制冷过程的步骤b中，若所述房间温度高于第二设定温度，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统除湿；

若所述房间温度低于第三设定温度，则所述水循环系统和所述风管机送风系统均停机；

若所述房间温度位于所述的第一设定温度和所述第二设定温度之间，则所述水循环系统制冷，所述风管机送风系统送风；

若所述房间温度位于所述第一设定温度和所述第三设定温度之间，则所述水循环系统关机，而所述风管机送风系统送风。

6.根据权利要求5所述的制冷/除湿方法，其特征在于，步骤b包括：

b1、判断所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则执行步骤b2，否则执行步骤b3；

b2、判断所述房间湿度是否大于所述第一设定湿度，若是，则水循环系统制冷且风管机送风系统除湿，并转向步骤b1；否则执行步骤b5；

b3、判断所述房间湿度是否大于所述第一设定湿度，若是，则所述风管机送风系统除湿，所述水循环系统停机，并转向步骤b1；否则，执行步骤b4；

b4、判断所述房间温度是否低于所述第三设定温度，若是，则所述风管机送风系统和水循环系统均停机；否则，所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤b1；

b5、判断所述房间温度是否高于所述第二设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统除湿；否则，所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤b1。

7.根据权利要求4所述的制冷/除湿方法，其特征在于，在除湿过程的步骤b中包括：

B1、判断所述房间湿度是否高于所述第一设定湿度，若是，则执行步骤B2；否则，执行步骤B5；

B2、判断室内外温度是否大于第四设定温度且所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则执行步骤B3；否则，执行步骤B6；

B3、判断所述房间温度是否高于第五设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且风管机送风系统除湿；否则，所述水循环系统停机，所述风管机送风系统除湿，然后执行步骤B1；

B4、判断所述房间温度是否大于第六设定温度，若是，则执行步骤B3，否则，所述水循环系统制冷且风管机送风系统除湿并重复执行本步骤；

B5、判断所述房间温度是否高于所述第一设定温度，若是，则所述水循环系统制冷且所述风管机送风系统送风；否则，所述水循环系统停机且所述风管机送风系统送风；本步骤结束后，执行步骤B1；

B6、进行不降温除湿并返回步骤B1执行。

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