CN101438111A - 通过再蒸发控制改进室内空气的质量 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于在制冷系统中从蒸发器外表面除去水分以避免水分进入调节空间的各种控制方法。在一个实施例中，以相反方向驱动蒸发器风扇，并且空气被引导到户外环境中。在其它实施例中，利用辅助排气扇与蒸发器风扇结合。同时，可以利用再热回路、热气旁通回路或热泵单元的特定特征，以便更有效地完成水分的排除。

Description

通过再蒸发控制改进室内空气的质量
背景技术
本申请涉及制冷系统的控制，特别是室内风扇运行的控制，以防止当制冷压缩机关闭时或系统启动时，水分从蒸发器外表面再蒸发然后通过室内气流输送进入调节环境。
利用制冷系统调节送入室内环境的空气。例如利用空调系统或热泵冷却和除湿或加热送入被调节环境中的空气。
最近几年中，室内空气质量问题已经引起重要关注，特别是在舒适范围之内的室内相对湿度的精确控制已经是加强研究的对象。部分地，这种所需的湿度控制归因于霉菌、细菌和真菌形成和生长的预防。
如已知的，制冷系统在它们设计寿命的大多数时间以部分负载条件运行。由此，当已经排除系统卸载的其它所有装置时，系统经常在起停模式运行以满足所要求的明显和潜在的容量需要。当系统在冷却方式运行时，冷却和除湿送入室内环境的空气的蒸发器具有冷的外表面。水分在蒸发器换热器的冷的外表面上形成，而冷却和除湿空气流过换热器并进入调节空间。这种水分被从气流中去掉并不断地排入排水盘。当系统关闭时，经常有大量水分积聚在蒸发器外表面上。由于在许多应用情况下，依照法规和管理需要，室内风扇必须不断地运行，当蒸发器逐渐加热，这种水分再蒸发并被再引入室内气流，并因此进入调节环境。
即使在系统启动时室内风扇与例如压缩机的其它系统部件同时关闭，突发的湿空气经常提供到室内环境以导致不希望的大湿度波动以及由此而产生的使用者不适。另外，这种在蒸发器外表面上积聚的水分将促进霉菌、细菌和真菌的形成和生长。工业实际中已经形成了使用防微生物的混合物处理外蒸发器表面，或使用紫外线灯防止微生物生长。这些措施与设计复杂性和额外费用有关。
由此，希望提供没有现有技术的缺点的方法来解决上述问题。
发明内容
在本发明公开的实施例中，用于驱动吹空气通过蒸发器的风扇的电动机具有旋转方向反转的特征。许多三相电动机已经能够相位反转(当相位反向时电动机在相反方向上转动)。在压缩机关闭时，风扇短时间内反向运行，并且空气在相反方向流过蒸发器。当从蒸发器外表面驱散水分时，这种负载有水分的空气优选地被送到户外环境中。在一个实施例中，控制来自回流管和来自户外环境的空气混合物的合适百分数的空气侧节能器切断来自回流管的流动。除去来自逐渐加热的蒸发器水分的所有空气由此输送到外部环境。通过室内风扇产生的热量帮助水分更快地再蒸发及从外蒸发器表面除去水分。
在第二实施例中，在很多情况下已经合并到系统设计中的辅助排气扇，在相反方向帮助主室内风扇驱动空气通过蒸发器盘管，同时可以关闭新鲜空气入口。毫无疑问的是，在这种实施例中，可以通过挡板阻挡回流管，并且室内风扇可以完全关闭。在后面的例子中，室内风扇不需要具有旋转方向反转的特征。
在另一个实施例中，具有可变容量温度(VVT)特征，并且具有旁通管的一种系统，可以利用主室内风扇和排气扇使空气正向流过蒸发器以除去水分。空气于是将流过旁通管然后流到户外环境。在这种实施例中，空气可以通过主室内风扇在短时间内重复再循环通过蒸发器，并且当大部分水分从蒸发器去掉并积聚在再循环空气中时，排气扇在短期内打开以便清除湿空气到户外环境。在这种实施例中，主室内风扇不必同样具有旋转方向反转的特征。
在另一个实施例中，制冷系统具有再热回路，其有选择地在关闭之前短时间运行。在这种情况下，不仅室内风扇的热量，而且来自再热盘管的热量也可以被利用，以促进水分更快地再蒸发并从蒸发器外表面除去水分。类似地，如果制冷系统是热泵，在上面描述的排除水分过程的时候，它可以以短时间加热的方式运行。进一步地，可以使用如工业中已知的热气旁通回路，以便从压缩机排出区域旁通高压制冷剂进入蒸发器入口。在这种情况下，可以利用热气旁通回路以便帮助水分再蒸发并通过提供另外的预热除去水分。
在所有实施例中，排除水分过程可以通过计时器或通过传感器终止，例如湿度传感器、露点传感器、测量通过蒸发器压力降的传感器、蒸发器表面温度传感器、空气温度传感器或焓传感器。在所有例子中，系统在排除水分完成之后，以主动冷却方式或空气循环方式恢复正常运转。
本发明的这些及其他特征可以根据以下说明书和附图更好地理解，以下是简要的描述。
附图说明
图1是结合本发明的系统的示意图。
图2示出了本发明的运行控制。
图3示出了另一个实施例。
图4示出了另一个实施例。
图5示出了另一个实施例。
具体实施方式
制冷系统20在图1中示出，用来向例如建筑物的环境22提供调节空气。如已知的，建筑物之内的恒温器24允许使用者设定特殊的温度等级。用于制冷系统20的控制器因此运行制冷系统以实现需要的环境，闭合循环制冷回路26包括压缩制冷剂并输送它到户外换热器或冷凝器30的压缩机28。制冷剂从冷凝器出来通过膨胀装置32，然后到达室内换热器或蒸发器34。室内风扇36与蒸发器34相关，并驱动空气通过蒸发器34。如已知的，回流管38作为管道用于通过风扇36输送来自于室内空间22，并且经过蒸发器34以便进行调节的空气。然后这些空气输送到供给管40以便返回进入调节空间22。空气侧节能器44允许来自户外开口42的外界空气和来自回流管38的再循环室内空气进行适当的混合并输送通过蒸发器34。如已知的，节能器44也通过用于制冷系统26的控制器依照特定的需要进行控制。
如上所述，当调节空间22内的冷却需要得到满足并且系统容量卸载的所有可用装置都被排除时，制冷系统以起停模式运行。在关闭周期时，积聚在蒸发器34外表面的水分再蒸发进入到气流并且以其途径进入调节空间，如上所述这些都是不希望有的。
本发明的一个实施例在图2中示出。如图2所示，空气侧节能器44移动到通过回流管38的气流被阻挡且到户外开口42的气流被开放的位置。用于风扇36的电动机是可反转的风扇电动机。在短时间，以相对图1流动相反的方向驱动电动机，并且通过供给管40吸入空气并通过蒸发器34。这些空气从蒸发器34外表面除去水分，并通过户外开口42送入到户外环境。用这样的方式运行除去制冷系统压缩机关闭时的水分。通过室内风扇产生的热量帮助水分更快地再蒸发并从蒸发器外表面除去。优选地，在连续空气循环需求的情况下，这样的工序发生在关闭不久以后、或下次启动之前。只要满足用于排除水分的某些标准，这种运行就应该继续。这种用于排除水分过程终止的标准可以与计时器或传感器相关，例如湿度传感器、露点传感器、测量通过蒸发器的压力降的传感器、蒸发表面温度传感器、空气温度传感器或焓传感器。系统在排除水分完成之后，以主动冷却方式(当通过恒温器发出请求时)或空气循环方式恢复正常运转。
图3示出了另一个实施例，其中与回流管38相关的在很多情况下已经合并到系统设计中的辅助排气扇48，帮助主室内风扇36以相反方向驱动空气通过蒸发器，同时可以关闭新鲜空气入口。进一步地，如果需要，可以通过挡板阻挡回流管38，并且主室内风扇36可以完全关闭。在后面的例子中，主室内风扇36不需要具有旋转方向反转的特征。
图4示出了另一个实施例，其中制冷系统20具有可变容量温度(VVT)特征，并且在回流管38和供应管40之间具有旁通管52。关闭与供应管40相关的挡板50并且也关闭与回流管38相关的挡板54。主室内风扇36以图1的方向正向运行并且不需要反向。当运行时，辅助排气扇48接收来自旁通管52的气流，并输送空气到户外环境。以正向运行的主室内风扇36，驱动空气通过蒸发器34外表面以除去积聚的水分。在这种实施例中，通过主室内风扇36，短时间内空气重复得再循环通过蒸发器，并且当大部分水分从蒸发器34上去掉并积聚在再循环空气中时，排气扇打开，在短时间内将这种湿空气清除到户外环境中。在这样与户外环境连通时，主室内风扇36不需要运行。
图5示出了另一个实施例60。实施例60类似于图2的实施例，然而再热回路合并到制冷系统设计中。如已知的，例如三通阀62有选择地旁通制冷剂到再热盘管61，并且返回制冷剂到主制冷回路上的点64。再热回路可以分流并返回至少一部分制冷剂到主制冷回路内的许多位置，并且公开的位置仅仅显示为一个例子。如已知的，倘若调节空间存在减湿需求(恒湿器请求)而没有有效的冷却需求(没有恒温器请求)，再热回路就典型地用来再热蒸发器下游的室内空气(其中空气被冷却并除湿)。然而，在本发明中，再热盘管61用来进一步方便从蒸发器34的外表面排除水分的过程。在实施例60中，制冷压缩机关闭之前，制冷系统在短时间以再热方式运行，以便允许再热盘管加热到其常规运行温度。当关闭制冷压缩机28并且室内风扇36反向运行时，不仅室内风扇的热量而且来自再热盘管61的热量都被利用以加热流动通过蒸发器34的空气，以便促进水分更快地再蒸发并除去水分。
类似地，如果制冷系统是热泵，它可以短时间在排除水分过程时以加热方式运行，如上面描述的，以便允许室内换热器(在加热运行方式中作为冷凝器)加热，并在室内气流反转时便于排除水分过程。必须指出制冷系统在制冷压缩机关闭以及室内风扇36停止之前可以短时间内以加热方式运行。这允许室内换热器更快地加热。当达到需要的温度时，如上所述，在排除水分过程时室内风扇反向运行。同样地，旁通到蒸发器入口的热气可以利用以帮助水分的再蒸发及除去。
很清楚，尽管已经公开了单回路结构，本发明的好处也适用于多回路系统设置。
尽管本发明的优选实施方案已经公开，本领域普通技术人员可以认识到在本发明范围之内可以进行某些变化。因此，应该考虑以下权利要求以确定本发明实际的范围和内容。

Claims (34)

1、一种制冷系统，包括：
压缩机，用于压缩制冷剂并输送制冷剂到冷凝器，制冷剂从所述冷凝器到达膨胀装置，然后到达蒸发器；
风扇，用于流动空气通过蒸发器；和
空气管道系统，用于输送空气通过蒸发器，并进入调节的空间；和
控制器，可操作以有选择地运行制冷系统，以便移动空气通过蒸发器，并输送空气到外部环境中，以便除去来自蒸发器的水分。
2、如权利要求1所述的制冷系统，其中所述风扇具有可反转的特征，并且所述控制器可操作地在第一方向运行所述风扇，以便移动空气通过蒸发器然后输送进入调节的空间，并且所述控制器可操作地在反向的第二方向运行所述风扇，以便移动空气通过蒸发器并到达外部环境。
3、如权利要求2所述的制冷系统，其中所述可反转的特征从由电动机、开关和接触器组成的组中选出。
4、如权利要求1所述的制冷系统，其中空气侧节能器装置控制在室外空气和室内回流空气之间的输送到蒸发器的空气的混合。
5、如权利要求4所述的制冷系统，其中运行所述空气侧节能器，以便当所述风扇在所述第二方向运行时，阻挡从所述风扇回到室内回流管的空气流动。
6、如权利要求4所述的制冷系统，其中在所述电动机在所述第二方向运行时，至少部分地阻挡回流管。
7、如权利要求2所述的制冷系统，其中再热回路合并到制冷系统中，再热回路具有设置在所述风扇和所述蒸发器之间的换热器，并且在第二方向驱动风扇时，所述再热回路用来在空气达到蒸发器之前加热输送通过蒸发器的空气。
8、如权利要求2所述的制冷系统，其中所述制冷系统是热泵，并且所述制冷系统以加热方式运行，以便在第二方向驱动风扇时加热输送通过蒸发器的空气。
9、如权利要求1所述的制冷系统，其中所述制冷系统是热泵，并且所述制冷系统在第二方向驱动风扇之前的短时间内，随着风扇关闭以加热方式运行。
10、如权利要求1所述的制冷系统，其中到蒸发器入口的热气旁通合并到制冷系统，并且当在第二方向驱动风扇时，所述热气旁通用来加热蒸发器。
11、如权利要求1所述的制冷系统，其中在排除水分过程时，所述风扇最初从蒸发器再循环空气到供应管，通过旁通管到达回流管并且反向通过蒸发器，然后运送空气到户外环境中，并且在运行时供应管对调节的环境闭合。
12、如权利要求1所述的制冷系统，其中在排除水分过程时，所述风扇从蒸发器循环空气到供应管，通过旁通管到达回流管，然后运送空气到户外环境中，并且在运行时供应管对调节的环境闭合。
13、如权利要求1所述的制冷系统，其中排气扇帮助移动空气到所述外部环境。
14、如权利要求1所述的制冷系统，其中排除水分的运行发生在所述制冷系统关闭之后。
15、如权利要求14所述的制冷系统，其中刚好在制冷系统启动之前除去水分。
16、如权利要求1所述的制冷系统，其中根据从计时器或传感器中获得的信息有选择地运行所述控制器。
17、如权利要求16所述的制冷系统，其中所述至少一个传感器是从一组湿度传感器、露点传感器、压力传感器、温度传感器和焓传感器中选出的。
18、一种运行制冷系统的方法，包括以下步骤：
(1)提供压缩机，用于压缩制冷剂和输送制冷剂到冷凝器，制冷剂从所述冷凝器到达膨胀装置，然后到达蒸发器；
(2)提供风扇，用于空气流动通过蒸发器；和
(3)通过空气管道系统输送空气通过蒸发器，并进入调节的空间；并
(4)控制器有选择地运行制冷系统以移动空气通过蒸发器，并输送空气到外部环境中，以便除去来自蒸发器的水分。
19、如权利要求18所述的方法，其中所述风扇具有可反转的特征，并且所述控制器运行所述特征，以便在第一方向运行所述风扇，以移动空气通过蒸发器然后输送进入调节的空间，并且运行所述特征以在反向的第二方向运行所述风扇，以便移动空气通过蒸发器并到达外部环境。
20、如权利要求19所述的方法，其中所述可反转的特征从由电动机、开关和接触器组成的组中选出。
21、如权利要求18所述的方法，其中空气侧节能器装置控制在室外空气和室内回流空气之间的输送到蒸发器的空气的混合。
22、如权利要求21所述的方法，其中运行所述空气侧节能器，以便当所述风扇在所述第二方向运行时，阻挡从所述风扇回到室内回流管的空气流动。
23、如权利要求21所述的方法，其中在所述电动机在所述第二方向运行时，至少部分地阻挡回流管。
24、如权利要求19所述的方法，其中再热回路合并到制冷系统中，再热回路具有设置在所述风扇和所述蒸发器之间的换热器，并且当在第二方向驱动风扇时，所述再热回路用来在空气达到蒸发器之前加热输送通过蒸发器的空气。
25、如权利要求19所述的方法，其中所述制冷系统是热泵，并且所述制冷系统以加热方式运行，以便当在第二方向驱动风扇时加热输送通过蒸发器的空气。
26、如权利要求19所述的方法，其中所述制冷系统是热泵，并且所述制冷系统在第二方向驱动风扇之前的短时间内，随着风扇关闭以加热方式运行。
27、如权利要求19所述的方法，其中到蒸发器入口的热气旁通合并到制冷系统，并且当在第二方向驱动风扇时，所述热气旁通用来加热蒸发器。
28、如权利要求18所述的方法，其中在排除水分过程时，所述风扇最初从蒸发器再循环空气到供应管，通过旁通管到达回流管并且反向通过蒸发器，然后运送空气到户外环境中，并且在运行时供应管对调节的环境闭合。
29、如权利要求18所述的方法，其中在排除水分过程时，所述风扇从蒸发器循环空气到供应管，通过旁通管到达回流管，然后运送空气到户外环境中，并且在运行时供应管对调节的环境闭合。
30、如权利要求18所述的方法，其中排气扇帮助移动空气到所述外部环境。
31、如权利要求18所述的方法，其中排除水分发生在所述制冷系统关闭之后。
32、如权利要求18所述的方法，其中刚好在制冷系统启动之前除去水分。
33、如权利要求18所述的方法，其中根据从计时器或传感器中获得的信息有选择地运行所述控制器。
34、如权利要求33所述的方法，其中所述至少一个传感器是从一组湿度传感器、露点传感器、压力传感器、温度传感器和焓传感器中选出的。
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