CN103542469A - 温湿独立控制空调系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温湿独立控制空调系统，包括：高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元，其中由所述高温冷却机单元提供的第一温度的冷却介质流入所述室内机单变为第二温度；由所述低温冷却机单元提供的第三温度的冷却介质流入所述湿度处理单元；所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元。通过使用本发明，可以高效地实现温湿独立控制。

Description

温湿独立控制空调系统与方法

技术领域

本发明涉及空调技术，尤其涉及对温度和湿度分别进行独立控制的空调系统。

背景技术

一般的空调系统是温度湿度统一控制的空调系统，其通过改变向室内输送的空气的温度和湿度来实现室内温度和湿度的控制。但是，这样的系统由于同时处理显热和潜热，会导致冷却机的性能系数低，进而造成能量品位的浪费。此外，这样的系统还会带来系统积水进而引起霉菌的繁殖和传播等问题。

现有技术中有一些相关的方案，例如美国专利US7,721,560中提出了一种用于控制室内温度和湿度的系统，包括：包括风扇的中央空调系统；附在中央空调系统的回风管上的除湿器；包括恒温器、去湿器并且能够控制冷却电磁阀以提供温度控制以及控制除湿器电磁阀以提供湿度控制的系统控制单元，其中冷却电磁阀和除湿器电磁阀能够基于室内的温度和湿度而被独立地激活。

美国专利US5,325,676中提出了一种可变干燥剂辅助的空气预调节器，用于实现使用来对提供到空调空间的空气进行除湿，并且包括：第一管道装置，用于在入口端对进入空气除湿并且在释放端提供空气以调节空调空间，第二管道装置，用于通过从空调空间返回的空气来干燥再生，在第二管道装置的入口端具有至少一个空气流控制装置，第三管道装置，用于在入口端接收返回空气并且在释放端提供排气，在第三管道装置的入口至少有一个空气流控制装置空间并且在第三管道装置的释放端至少有一个空气流控制装置空间，耦合器装置，在第二管道装置的入口端的至少一个空气流控制装置和第三管道装置的入口端的所述一个流控制装置空间之间开口，干燥剂除湿装置，暴露于流经第一管道装置的空气用于除湿，并且暴露于流经第二管道装置的空气用于再生弱化的干燥剂，加热装置，用于通过第二管道装置调节空气至再生温度，以及热转移装置，暴露于流经第一和第三管道装置的每一个的空气。

但是，建设传统的系统的成本较高，多个部分需要单独设计而难以实现模块化设计。而且传统的系统运行能耗较高，特别是在湿度控制上效率较低。在日益强调节能环保理念的今天，业界对于建设成本和能耗更低的温湿独立控制的空调系统具有强烈的需求。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个方面，本发明提出一种温湿独立控制空调系统，包括：高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元，其中由所述高温冷却机单元提供的第一温度的冷却介质流入所述室内机单元后产生第二温度的冷却介质，所述第二温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中；由所述低温冷却机单元提供的第三温度的冷却介质流入所述湿度处理单元后产生第四温度的冷却介质，所述第四温度的冷却介质回流到所述低温冷却机单元中；其中所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元后产生第五温度的冷却介质，所述第五温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统,其中所述第一温度的冷却介质进一步分流到所述湿度处理单元后产生第六温度的冷却介质，所述第六温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统, 其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，并且所述第五温度高于所述第二温度。

   根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统,其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，所述第五温度高于所述第二温度，并且所述第六温度高于所述第一温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，并且所述第五温度低于所述第二温度。

   根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，所述第五温度低于所述第二温度，并且所述第六温度低于所述第一温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述第二温度的冷却介质分流流入所述低温冷却机单元的冷凝器后产生第五温度的冷却介质，并且所述第五温度的冷却介质从所述低温冷却机单元的冷凝器流出。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述低温冷却机单元为水水热泵。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据所述室内机单元的温度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据所述湿度处理单元的湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据所述室内机单元的温度要求和所述湿度处理单元的湿度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据所述湿度处理单元的湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述湿度处理单元包括第一盘管和第二盘管，所述第一温度的冷却介质流入到所述第一盘管的入口，并且所述第六温度的冷却介质从所述第一盘管的出口流出；所述第三温度的冷却介质流入到所述第二盘管的入口，并且所述第四温度的冷却介质从所述第二盘管的出口流出。

本发明提供了一种温湿独立控制空调系统，包括：高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元，其中由所述高温冷却机单元提供的第一温度的冷却介质流入所述室内机单元后产生第二温度的冷却介质，所述第二温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中；由所述低温冷却机单元提供的第三温度的冷却介质流入所述湿度处理单元后产生第四温度的冷却介质，所述第四温度的冷却介质回流到所述低温冷却机单元中；其中所述第一温度的冷却介质分流到所述湿度处理单元后产生第六温度的冷却介质，所述第六温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统, 其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，并且所述第六温度高于所述第一温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，并且所述第六温度低于所述第一温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述低温冷却机单元为风冷式冷水机。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据所述室内机单元的温度要求和所述湿度处理单元的湿度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据所述湿度处理单元的湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

    根据本发明的一个方面的温湿独立控制空调系统，其中所述湿度处理单元包括第一盘管和第二盘管，所述第一温度的冷却介质流入到所述第一盘管的入口，并且所述第六温度的冷却介质从所述第一盘管的出口流出；所述第三温度的冷却介质流入到所述第二盘管的入口，并且所述第四温度的冷却介质从所述第二盘管的出口流出。

    本发明提供了一种控制温湿独立控制空调系统的方法，包括控制所述第一温度的冷却介质流入到所述室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；控制所述第三温度的冷却介质流入到所述湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；并且控制所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元的流量。

    本发明还提供了一种控制温湿独立控制空调系统的方法，包括控制所述第一温度的冷却介质流入到所述室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；控制所述第三温度的冷却介质流入到所述湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；并且控制所述第一温度的冷却介质分流到所述湿度处理单元的流量。

通过使用本发明，可以高效地实现温湿独立控制。

附图说明

为便于理解，下面参照附图通过非限定性例子来描述本发明的实施例。图中： 

图1示出了根据本发明的一种温湿独立控制的空调系统；

图2示出了根据本发明的另一种温湿独立控制的空调系统；

图3示出了根据本发明的又一种温湿独立控制的空调系统。

具体实施方式

图1示出了本发明的温湿独立控制空调系统的一个实施例。该空调系统100包括高温冷却机单元101、低温冷却机单元102、湿度处理单元103以及室内机单元104。根据实际需要，空调系统100中上述各个单元的数量可能为一个或者多个，特别是，室内机单元104和湿度处理单元103的数量可以不止一个。

高温冷却机单元101提供第一温度的冷却介质流入室内机单元104。这里的冷却介质可以是水。在室内机单元104中经过热交换后，冷却介质的温度变为第二温度并且流出室内机单元104回流到高温冷却机单元101中。

低温冷却机单元102提供的第三温度的冷却介质流入湿度处理单元103。在湿度处理单元103中经过热交换后，冷却介质的温度变为第四温度并且流出湿度处理单元103回流到低温冷却机单元102。低温冷却机单元102可以是水水热泵（WWHP）。

在空调系统100中，对室内环境温度进行直接控制的设备是室内机单元104，其主要部件是风机盘管。室内机单元104通过使空气通过充满冷却介质的盘管对室内空气进行热交换，达到温度调节的目的。在空调系统100中进行湿度控制的是湿度处理单元103。湿度控制可以是通过使来自户外的新风通过湿度处理单元103中的盘管来实现的，容易理解的是，室内的回风或者新风和回风的混合同样可以适用于本发明。

如图1所示，从室内机单元104回流的冷却介质的一部分在回流到高温冷却机单元之前分流到低温冷却机单元102。在低温冷却机单元102中，具体而言是在冷凝器中经过热交换之后，冷却介质再以第五温度回流到高温冷却机单元101。

上述空调系统100既可以工作在制冷模式，又可以工作在制热模式。在制冷模式下，第二温度高于第一温度，第四温度高于第三温度，而第五温度高于第二温度。在制热模式中，第二温度低于第一温度，第四温度低于第三温度，而第五温度低于第二温度。

空调系统100还可以包括有控制单元105，控制单元105与高温冷却机单元101、低温冷却机单元102、湿度处理单元103以及室内机单元104相通信。根据室内机单元104的温度要求，控制单元105对高温冷却机单元101发出指令，调节其提供的冷却介质的流量和第一温度，根据湿度处理单元103的湿度要求，控制单元105向低温冷却机单元102发出指令，调节其提供的冷却介质的流量和第三温度。因此，整个空调系统的控制过程至少包括三个步骤：（1）控制第一温度的冷却介质流入到室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；（2）控制第三温度的冷却介质流入到湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；（3）控制所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元的流量。

图2示出了本发明的温湿独立控制空调系统的另一个一个实施例。该空调系统200包括高温冷却机单元201、低温冷却机单元202、湿度处理单元203以及室内机单元204。与图1示出的空调系统100不同，在空调系统200中，第一温度的冷却介质进一步分流到湿度处理203单元，在湿度处理单元203中进行了热交换之后，冷却介质的温度变为第六温度，并回流到高温冷却机单元201中。在制冷模式下，第六温度高于第一温度，而在制热模式中，第六温度低于第一温度。

在图2所示的空调系统200的实施例中，湿度处理单元203中具有第一盘管211和第一盘管212，所述第一温度的冷却介质流入到所述第一盘管211的入口，并且所述第六温度的冷却介质从所述第一盘管211的出口流出；所述第三温度的冷却介质流入到所述第一盘管212的入口，并且所述第四温度的冷却介质从所述第一盘管212的出口流出。在本发明的另一个实施例中，该第一盘管211靠近新风或者回风入口，第一盘管212沿着新风或者回风的流向处于第一盘管211的下游。这样，新风或者回风在被提供到室内之前要经过第一温度的盘管和具有第三温度的盘管的串行的两次处理。这样的配置可以进一步地提高系统的效率。举例而言，如果经过第一盘管211后的新风或回风的湿度已经满足设定要求，系统甚至可以直接关闭低温冷却机单元以节省能源提高系统效率。

图2所示的空调系统200也可以具有控制单元205，其与高温冷却机单元201、低温冷却机单元202、湿度处理单元203以及室内机单元204相通信。控制单元205根据室内机单元204的温度要求和湿度处理单元203的湿度要求调节高温冷却机单元201提供的冷却介质的流量和第一温度，根据湿度处理单元203的湿度要求调节低温冷却机单元202提供的冷却介质的流量和第三温度。

图3示出了本发明的温湿独立控制空调系统的另一个实施例。该空调系统300包括高温冷却机单元301、低温冷却机单元302、湿度处理单元303以及室内机单元304。

高温冷却机单元301提供具有第一温度的冷却介质，其一部分流入室内机单元304。在室内机单元304中热交换后，冷却剂的温度变为第二温度，并回流到高温冷却机单元301中。另一部分的具有第一温度的冷却介质分流到湿度处理单元303。在湿度处理单元303中热交换后，冷却剂的温度变为第六温度并回流到高温冷却机单元301中。

由低温冷却机单元302提供的具有第三温度的冷却介质流入湿度处理单元303。在湿度处理单元303中热交换后，冷却剂的温度变为第四温度并回流到低温冷却机单元302中。这里的低温冷却机可以为风冷式冷水机。

湿度处理单元303包括第一盘管311和第一盘管312，第一温度的冷却介质流入到第一盘管311的入口，并且第六温度的冷却介质从第一盘管311的出口流出；第三温度的冷却介质流入到第一盘管312的入口，并且第四温度的冷却介质从第一盘管312的出口流出。

图3所示的空调系统300既可以工作在制冷模式下也可以工作在制热模式下。在制冷模式下，第二温度高于第一温度，第四温度高于第三温度，并且第六温度高于第一温度。在制热模式况下，第二温度低于第一温度，第四温度低于第三温度，并且第六温度低于第一温度。

温湿独立控制空调系统300还包括有控制单元305，其与高温冷却机单元301、低温冷却机单元302、湿度处理单元303以及室内机单元304相通信，并且根据室内机单元304的温度要求和湿度处理单元303的湿度要求调节高温冷却机单元301提供的冷却介质的流量和第一温度，根据湿度处理单元303的湿度要求调节低温冷却机单元302提供的冷却介质的流量和第三温度。因此，整个空调系统的控制过程至少包括三个步骤，包括，(1)控制所述第一温度的冷却介质流入到所述室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；(2)控制所述第三温度的冷却介质流入到所述湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；并且(3)控制所述第一温度的冷却介质分流到所述湿度处理单元的流量。

本发明的控制过程可按照特定特征或示例至少部分根据应用通过各种方式来实现。例如，这种方法可通过硬件、固件、软件或者它们的任何组合来实现。在硬件实现中，例如，装置可在一个或更多的专用集成电路(ASICs)、数字信号处理器(DSPs)、数字信号处理装置(DSPDs)、可编程逻辑器件(PLDs)、现场可编程门阵列(FPGAs)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置或者设计成执行诸如这里的功能的其它装置单元或者它们的任何组合中实现。

同样，在一些实施例中，控制过程可采用执行这里功能或者它们的任何组合的模块来实现。例如，有形地具体化指令的任何机器可读介质可在实现这类方法中使用。在一实施例中，例如，软件或代码可存储在存储器中并且由处理单元来运行。存储器可在处理单元中和/或处理单元外部来实现。这里所使用的术语“存储器”表示任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或者其它存储器，并且并不局限于存储器的任何特定类型或者存储器的数量或者存储介质的类型。

存储介质可包括可由计算机、计算平台、计算装置等等来访问的任何可用介质。作为举例而不是限制，计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或者其它磁存储装置，或者可用于携带或存储采取指令或数据结构形式的期望的程序代码并且可由计算机、计算平台或计算装置来访问的其它任何介质。

虽然上文已经示出了当前被认为是示例特征的内容，但是本领域的技术人员将会理解，在不背离要求保护的主题的情况下，可以对本发明中所描述的具体实施例进行各种修改。因此，要求保护的主题并不局限于所公开的特定示例，相反，其包括了落入所附权利要求的范围之内的所有内容。

Claims (21)

1.一种温湿独立控制空调系统，包括：高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元，其中

由所述高温冷却机单元提供的第一温度的冷却介质流入所述室内机单元后产生第二温度的冷却介质，所述第二温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中；

由所述低温冷却机单元提供的第三温度的冷却介质流入所述湿度处理单元后产生第四温度的冷却介质，所述第四温度的冷却介质回流到所述低温冷却机单元中；

其中所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元后产生第五温度的冷却介质，所述第五温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

2.如权利要求1所述的温湿独立控制空调系统,其中所述第一温度的冷却介质进一步分流到所述湿度处理单元后产生第六温度的冷却介质，所述第六温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

3.如权利要求1所述的温湿独立控制空调系统，其中所述第二温度的冷却介质分流流入所述低温冷却机单元的冷凝器后产生第五温度的冷却介质，并且所述第五温度的冷却介质从所述低温冷却机单元的冷凝器流出。

4.如前述任一权利要求所述的温湿独立控制空调系统，其中所述低温冷却机单元为水水热泵。

5.如前述权利要求1所述的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据室内温度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据室内湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

6.如前述权利要求2所述的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据室内温度要求和室内湿度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据室内湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

7.如前述任一权利要求所述的温湿独立控制空调系统，其中所述湿度处理单元包括第一盘管和第二盘管，所述第一温度的冷却介质流入到所述第一盘管的入口，并且所述第六温度的冷却介质从所述第一盘管的出口流出；所述第三温度的冷却介质流入到所述第二盘管的入口，并且所述第四温度的冷却介质从所述第二盘管的出口流出。

8.如权利要求7所述的温湿独立控制空调系统，所述第二盘管沿着流入到所述湿度处理单元的新风或者回风的流向布置在所述第一盘管的下游。

9. 如权利要求1所述的温湿独立控制空调系统, 其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，并且所述第五温度高于所述第二温度。

10.如权利要求2所述的温湿独立控制空调系统,其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，所述第五温度高于所述第二温度，并且所述第六温度高于所述第一温度。

11.如权利要求1所述的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，并且所述第五温度低于所述第二温度。

12.如权利要求2所述的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，所述第五温度低于所述第二温度，并且所述第六温度低于所述第一温度。

13.一种温湿独立控制空调系统，包括：高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元，其中

    由所述高温冷却机单元提供的第一温度的冷却介质流入所述室内机单元后产生第二温度的冷却介质，所述第二温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中；

    由所述低温冷却机单元提供的第三温度的冷却介质流入所述湿度处理单元后产生第四温度的冷却介质，所述第四温度的冷却介质回流到所述低温冷却机单元中；

    其中所述第一温度的冷却介质分流到所述湿度处理单元后产生第六温度的冷却介质，所述第六温度的冷却介质回流到所述高温冷却机单元中。

14.如权利要求13所述的温湿独立控制空调系统, 其中在制冷模式下，所述第二温度高于所述第一温度，所述第四温度高于所述第三温度，并且所述第六温度高于所述第一温度。

15.如权利要求13所述的温湿独立控制空调系统, 其中在制热模式下，所述第二温度低于所述第一温度，所述第四温度低于所述第三温度，并且所述第六温度低于所述第一温度。

16.如权利要求13－15的任意一项所述的温湿独立控制空调系统，其中所述低温冷却机单元为风冷式冷水机。

17.如权利要求13－16的任意一项所述的温湿独立控制空调系统，其中所述温湿独立控制空调系统还包括有控制单元，所述控制单元与所述高温冷却机单元、低温冷却机单元、湿度处理单元以及室内机单元相通信，并且所述控制单元根据室内温度要求和室内湿度要求调节所述高温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第一温度，根据室内湿度要求调节所述低温冷却机单元提供的冷却介质的流量和第三温度。

18.如权利要求13－17的任意一项所述的温湿独立控制空调系统，其中所述湿度处理单元包括第一盘管和第二盘管，所述第一温度的冷却介质流入到所述第一盘管的入口，并且所述第六温度的冷却介质从所述第一盘管的出口流出；所述第三温度的冷却介质流入到所述第二盘管的入口，并且所述第四温度的冷却介质从所述第二盘管的出口流出。

19.如权利要求18所述的温湿独立控制空调系统，所述第二盘管沿着流入到所述湿度处理单元的新风或者回风的流向布置在所述第一盘管的下游。

20.一种控制权利要求1-12任一所述的温湿独立控制空调系统的方法，包括，

    控制所述第一温度的冷却介质流入到所述室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；

    控制所述第三温度的冷却介质流入到所述湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；并且

    控制所述第二温度的冷却介质分流到所述低温冷却机单元的流量。

21.一种控制权利要求13-19任一所述的温湿独立控制空调系统的方法，包括，

    控制所述第一温度的冷却介质流入到所述室内机单元的流量和所述第一温度的大小，用以调节室内的温度；

    控制所述第三温度的冷却介质流入到所述湿度处理单元的流量和所述第三温度的大小，用以调节室内的湿度；并且

    控制所述第一温度的冷却介质分流到所述湿度处理单元的流量。

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