CN107726480A - 半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法 - Google Patents

半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统和空气系统。所述制冷剂系统包括两个压缩机，四个除湿换热器，两个四通换向阀，蒸发器，两个节流装置以及两个三通换向阀；所述空气系统包括两个风机，八个风阀，两个风口。本发明不同运行压力下的除湿换热器采用并联连接，并在低压级的蒸发侧串联一个除湿蒸发器和蒸发器。高压除湿蒸发器采用吸附速度均匀的干燥剂实现热湿负荷预处理，通过高蒸发温度防止自身凝露，同时降低进入低压除湿蒸发器的空气露点，低压除湿蒸发器则采用吸附能力高的干燥剂实现热湿负荷高效处理，循环的切换时间得以延长。且低压侧串联的蒸发器可改善系统热湿负荷处理能力不一致的问题。

Description

半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法
技术领域
本发明涉及一种固体除湿热泵技术领域的系统，具体地，涉及一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法。
背景技术
固体除湿空调技术基于干燥剂对水蒸气的吸附作用处理空气中的潜热负荷，显热负荷则通过自然冷源或传统压缩式制冷系统来处理，系统实现了显热负荷和潜热负荷的分开处理，克服了压缩式空调技术集中处理负荷的局限。但除湿材料在固体除湿过程中释放出的吸附热，会导致干燥剂与被处理空气间的平衡吸附温度提高，这不仅会使得干燥剂的吸湿性能下降，同时会使得干燥剂的再生温度提高。基于除湿换热器的制冷剂冷却式除湿热泵循环通过紧凑的结构实现了冷却降温和吸附除湿热力过程的优化，然而此类循环仍存在一定的局限：为了保证连续的冷量输出，除湿换热器需在蒸发和冷凝过程之间相对频繁切换，在冷热交变过程除湿换热器拥有较高显热和潜热负荷处理能力的时间不一致，显热负荷处理能力不足。
经对现有技术的公开文献检索发现，为解决上述问题，Y.Jiang等在International Journal of Refrigeration上发表的Experimental investigation andanalysis of composite silica-gel coated fin-tube heat exchangers(2015,51:169-179)提出在切换至除湿蒸发器运行初期增加预冷过程(制冷剂保持管内运行，通过控制风机使管外处理空气不运行)延迟干燥剂的高吸湿性能的方案，然而这样增加了循环控制复杂度的同时无法实现连续的供冷过程，且仍只能通过控制循环切换时间防止凝露问题的产生。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法。
根据本发明提供的一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统；
所述制冷剂系统包括第一压缩机、第一除湿换热器、第二四通换向阀、蒸发器、第二除湿换热器、第一节流装置以及第一四通换向阀；
所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器、第二三通换向阀、第四除湿换热器、第一三通换向阀、第二节流装置以及第二压缩机；
所述制冷剂系统有多种路径；
一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第二除湿换热器和第一除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器和第一除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；
所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；
所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；
另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；
所述第二压缩机的排气口连接到第一三通换向阀和第二三通换向阀这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；
所述第一三通换向阀和第二三通换向阀这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器和第三除湿换热器这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器和第三除湿换热器这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；
所述第二节流装置的出口连接到第三除湿换热器和第四除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器和第四除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀和第一三通换向阀这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；
所述第二三通换向阀和第一三通换向阀这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口。
优选地，具有第一模式和第二模式；
制冷剂系统在所述第一模式和第二模式中均有多种路径；
在第一模式中：
一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第二除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；
所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；
所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；
另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；
所述第二压缩机的排气口经第一三通换向阀连接到第四除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；
所述第二节流装置的出口连接到第三除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器的一流道的另一流道口依次经第二三通换向阀、第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；
在第二模式中：
一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第一除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；
所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；
所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第二除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；
另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；
所述第二压缩机的排气口经第二三通换向阀连接到第三除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；
所述第二节流装置的出口连接到第四除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器的一流道的另一流道口依次经第一三通换向阀、第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；
第一模式和第二模式之间相互切换。
优选地，在第一模式中，
一种路径为第一压缩机的排气口连接到第一四通换向阀的第一流道口；
所述第一四通换向阀的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第二流道口连接到第二除湿换热器的第一流道口；
所述第二除湿换热器的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第二除湿换热器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第二流道口；
所述第二四通换向阀的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二四通换向阀的第一流道口连接到第一节流装置的进口；
所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的第一流道口；
所述蒸发器的第一流道口与第二流道口相连接；
所述蒸发器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第三流道口；
所述第二四通换向阀的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第二四通换向阀的第四流道口连接到第一除湿换热器的第二流道口；
所述第一除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第一除湿换热器的第一流道口连接到第一四通换向阀的第四流道口；
所述第一四通换向阀的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第三流道口连接到第一压缩机的吸气口；
另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；
所述第二压缩机的排气口连接到第一三通换向阀的第一流道口；
所述第一三通换向阀的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一三通换向阀的第二流道口连接到第四除湿换热器的第二流道口；
所述第四除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第四除湿换热器的第一流道口连接到第二节流装置的进口；
所述第二节流装置的出口连接到第三除湿换热器的第一流道口；
所述第三除湿换热器的第一流道口和第二流道口相连接；
所述第三除湿换热器的第二流道口连接到第二三通换向阀的第一流道口；
所述第二三通换向阀的第一流道口与第三流道口相连接；
所述第二三通换向阀的第三流道口连接到第一四通换向阀的第四流道口；
所述第一四通换向阀的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第三流道口连接到第一压缩机的吸气口。
优选地，在第二模式中，
一种路径为第一压缩机的排气口连接到第一四通换向阀的第一流道口；
所述第一四通换向阀的第一流道口与第四流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第四流道口连接到第一除湿换热器的第一流道口；
所述第一除湿换热器的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一除湿换热器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第四流道口；
所述第二四通换向阀的第四流道口与第一流道口相连接；
所述第二四通换向阀的第一流道口连接到第一节流装置的进口；
所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的第一流道口；
所述蒸发器的第一流道口与第二流道口相连接；
所述蒸发器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第三流道口；
所述第二四通换向阀的第三流道口与第二流道口相连接；
所述第二四通换向阀的第二流道口连接到第二除湿换热器的第二流道口；
所述第二除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二除湿换热器的第一流道口连接到第一四通换向阀的第二流道口；
所述第一四通换向阀的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第三流道口连接到第一压缩机的吸气口；
另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；
所述第二压缩机的排气口连接到第二三通换向阀的第二流道口；
所述第二三通换向阀的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二三通换向阀的第一流道口连接到第三除湿换热器的第二流道口；
所述第三除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第三除湿换热器的第一流道口连接到第二节流装置的进口；
所述第二节流装置的出口连接到第四除湿换热器的第一流道口；
所述第四除湿换热器的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第四除湿换热器的第二流道口连接到第一三通换向阀的第二流道口；
所述第一三通换向阀的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一三通换向阀的第三流道口连接到第一四通换向阀的第二流道口；
所述第一四通换向阀的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀的第三流道口连接到第一压缩机的吸气口。
优选地，还包括第一被处理空气系统和第一再生空气系统。
优选地，还包括第二被处理空气系统和第二再生空气系统。
优选地，所述第一被处理空气系统包括第一风机、第一风阀、第二风阀以及第一风口；所述第一被处理空气系统的连接方式为：
第一风机的出口连接到第一风阀的进口；
所述第一风阀的出口连接到第三除湿换热器的第三流道口；
所述第三除湿换热器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第三除湿换热器的第四流道口连接到第一除湿换热器的第三流道口；
所述第一除湿换热器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第一除湿换热器的第四流道口连接到第二风阀的进口；
所述第二风阀的出口连接到蒸发器的第三流道口；
所述蒸发器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述蒸发器的第四流道口连接到第一风口；
所述第一再生空气系统包括第二风口、第四风阀、第三风阀以及第二风机；所述第一再生空气系统的连接方式为：
第二风机的出口连接到第三风阀的进口；
所述第三风阀的出口连接到第二除湿换热器的第四流道口；
所述第二除湿换热器的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第二除湿换热器的第三流道口连接到第四除湿换热器的第四流道口；
所述第四除湿换热器的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第四除湿换热器的第三流道口连接到第四风阀的进口；
所述第四风阀的出口连接到第二风口。
优选地，所述第二被处理空气系统包括第一风机、第五风阀、第七风阀以及第一风口；所述第二被处理空气系统的连接方式为：
第一风机的出口连接到第五风阀的进口；
所述第五风阀的出口连接到第四除湿换热器的第三流道口；
所述第四除湿换热器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第四除湿换热器的第四流道口连接到第二除湿换热器的第三流道口；
所述第二除湿换热器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第二除湿换热器的第四流道口连接到第七风阀的进口；
所述第七风阀的出口连接到蒸发器的第三流道口；
所述蒸发器的第三流道口与第四流道口相连接；
所述蒸发器的第四流道口连接到第一风口；
所述第二再生空气系统包括第二风口、第六风阀、第八风阀以及第二风机；所述第二再生空气系统的连接方式为：
第二风机的出口连接到第八风阀的进口；
所述第八风阀的出口连接到第一除湿换热器的第四流道口；
所述第一除湿换热器的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一除湿换热器的第三流道口连接到第三除湿换热器的第四流道口；
所述第三除湿换热器的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第三除湿换热器的第三流道口连接到第六风阀的进口；
所述第六风阀的出口连接到第二风口。
优选地，第二压缩机的压力高于第一压缩机的压力；
第二节流装置的压力高于第一节流装置的压力；
第三除湿换热器的压力高于第一除湿换热器的压力；
第四除湿换热器的压力高于第二除湿换热器的压力；
在第一模式中，第三除湿换热器和第一除湿换热器这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口；第四除湿换热器和第二除湿换热器这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；
在第二模式中，第三除湿换热器和第一除湿换热器这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；第四除湿换热器和第二除湿换热器这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口。
本发明还提供了一种半解耦式分级除湿降温的方法，包括利用上述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统对空气进行分级除湿降温的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、高压除湿蒸发器采用吸附速度均匀的干燥剂实现热湿负荷预处理，通过高蒸发温度防止自身凝露，同时降低进入低压除湿蒸发器的空气露点防止凝露，低压除湿蒸发器则采用吸附能力高的干燥剂实现热湿负荷高效处理，循环的切换时间得以延长。
2、循环一方面采用除湿换热器耦合处理显热和潜热负荷，另一方面又通过一个普通的显热蒸发器补充处理显热负荷，可有效改善循环运行过程中冷热交变造成的动态显热和潜热负荷处理能力在时间上的不一致性。此外，通过改变流经除湿蒸发器和普通蒸发器的空气流量还可实现不同显热和潜热负荷处理能力的灵活配比，与只采用一个除湿蒸发/冷凝器的循环相比具有更大的负荷处理范围。
3、循环的高压级采用两级压缩，各级压力比适中，循环COP较单级循环获得提升，且可以通过中间冷却来进一步减少压缩机的耗功，可靠性，经济性均有所提高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的第一模式示意图。
图2为本发明的第二模式示意图。
图中所示：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统；所述制冷剂系统包括第一压缩机6、第一除湿换热器7、第二四通换向阀8、蒸发器11、第二除湿换热器18、第一节流装置21以及第一四通换向阀25；所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器4、第二三通换向阀5、第四除湿换热器16、第一三通换向阀17、第二节流装置23以及第二压缩机24；所述制冷剂系统有多种路径：一种路径为第一压缩机6的排气口经第一四通换向阀25连接到第二除湿换热器18和第一除湿换热器7这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器18和第一除湿换热器7这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第一节流装置21的进口；所述第一节流装置21的出口连接到蒸发器11的一流道的一流道口；所述蒸发器11的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第一除湿换热器7和第二除湿换热器18这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器7和第二除湿换热器18这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口；另一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第二压缩机24的吸气口；所述第二压缩机24的排气口连接到第一三通换向阀17和第二三通换向阀5这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第一三通换向阀17和第二三通换向阀5这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器16和第三除湿换热器4这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器16和第三除湿换热器4这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置23的进口；所述第二节流装置23的出口连接到第三除湿换热器4和第四除湿换热器16这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器4和第四除湿换热器16这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀5和第一三通换向阀17这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第二三通换向阀5和第一三通换向阀17这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口。
本发明提供的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统具有第一模式和第二模式；制冷剂系统在所述第一模式和第二模式中均有多种路径；在第一模式中：一种路径为第一压缩机6的排气口经第一四通换向阀25连接到第二除湿换热器18的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器18的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第一节流装置21的进口；所述第一节流装置21的出口连接到蒸发器11的一流道的一流道口；所述蒸发器11的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第一除湿换热器7的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器7的一流道的另一流道口经第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口；另一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第二压缩机24的吸气口；所述第二压缩机24的排气口经第一三通换向阀17连接到第四除湿换热器16的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器16的一流道的另一流道口连接到第二节流装置23的进口；所述第二节流装置23的出口连接到第三除湿换热器4的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器4的一流道的另一流道口依次经第二三通换向阀5、第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口；在第二模式中：一种路径为第一压缩机6的排气口经第一四通换向阀25连接到第一除湿换热器7的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器7的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第一节流装置21的进口；所述第一节流装置21的出口连接到蒸发器11的一流道的一流道口；所述蒸发器11的一流道的另一流道口经第二四通换向阀8连接到第二除湿换热器18的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器18的一流道的另一流道口经第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口；另一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第二压缩机24的吸气口；所述第二压缩机24的排气口经第二三通换向阀5连接到第三除湿换热器4的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器4的一流道的另一流道口连接到第二节流装置23的进口；所述第二节流装置23的出口连接到第四除湿换热器16的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器16的一流道的另一流道口依次经第一三通换向阀17、第一四通换向阀25连接到第一压缩机6的吸气口；第一模式和第二模式之间相互切换。
在第一模式中，一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第一四通换向阀25的第一流道口；所述第一四通换向阀25的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第二流道口连接到第二除湿换热器18的第一流道口；所述第二除湿换热器18的第一流道口与第二流道口相连接；所述第二除湿换热器18的第二流道口连接到第二四通换向阀8的第二流道口；所述第二四通换向阀8的第二流道口与第一流道口相连接；所述第二四通换向阀8的第一流道口连接到第一节流装置21的进口；所述第一节流装置21的出口连接到蒸发器11的第一流道口；所述蒸发器11的第一流道口与第二流道口相连接；所述蒸发器11的第二流道口连接到第二四通换向阀8的第三流道口；所述第二四通换向阀8的第三流道口与第四流道口相连接；所述第二四通换向阀8的第四流道口连接到第一除湿换热器7的第二流道口；所述第一除湿换热器7的第二流道口与第一流道口相连接；所述第一除湿换热器7的第一流道口连接到第一四通换向阀25的第四流道口；所述第一四通换向阀25的第四流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第三流道口连接到第一压缩机6的吸气口；另一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第二压缩机24的吸气口；所述第二压缩机24的排气口连接到第一三通换向阀17的第一流道口；所述第一三通换向阀17的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一三通换向阀17的第二流道口连接到第四除湿换热器16的第二流道口；所述第四除湿换热器16的第二流道口与第一流道口相连接；所述第四除湿换热器16的第一流道口连接到第二节流装置23的进口；所述第二节流装置23的出口连接到第三除湿换热器4的第一流道口；所述第三除湿换热器4的第一流道口和第二流道口相连接；所述第三除湿换热器4的第二流道口连接到第二三通换向阀5的第一流道口；所述第二三通换向阀5的第一流道口与第三流道口相连接；所述第二三通换向阀5的第三流道口连接到第一四通换向阀25的第四流道口；所述第一四通换向阀25的第四流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第三流道口连接到第一压缩机6的吸气口。
在第二模式中，一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第一四通换向阀25的第一流道口；所述第一四通换向阀25的第一流道口与第四流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第四流道口连接到第一除湿换热器7的第一流道口；所述第一除湿换热器7的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一除湿换热器7的第二流道口连接到第二四通换向阀8的第四流道口；所述第二四通换向阀8的第四流道口与第一流道口相连接；所述第二四通换向阀8的第一流道口连接到第一节流装置21的进口；所述第一节流装置21的出口连接到蒸发器11的第一流道口；所述蒸发器11的第一流道口与第二流道口相连接；所述蒸发器11的第二流道口连接到第二四通换向阀8的第三流道口；所述第二四通换向阀8的第三流道口与第二流道口相连接；所述第二四通换向阀8的第二流道口连接到第二除湿换热器18的第二流道口；所述第二除湿换热器18的第二流道口与第一流道口相连接；所述第二除湿换热器18的第一流道口连接到第一四通换向阀25的第二流道口；所述第一四通换向阀25的第二流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第三流道口连接到第一压缩机6的吸气口；另一种路径为第一压缩机6的排气口连接到第二压缩机24的吸气口；所述第二压缩机24的排气口连接到第二三通换向阀5的第二流道口；所述第二三通换向阀5的第二流道口与第一流道口相连接；所述第二三通换向阀5的第一流道口连接到第三除湿换热器4的第二流道口；所述第三除湿换热器4的第二流道口与第一流道口相连接；所述第三除湿换热器4的第一流道口连接到第二节流装置23的进口；所述第二节流装置23的出口连接到第四除湿换热器16的第一流道口；所述第四除湿换热器16的第一流道口与第二流道口相连接；所述第四除湿换热器16的第二流道口连接到第一三通换向阀17的第二流道口；所述第一三通换向阀17的第二流道口与第三流道口相连接；所述第一三通换向阀17的第三流道口连接到第一四通换向阀25的第二流道口；所述第一四通换向阀25的第二流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀25的第三流道口连接到第一压缩机6的吸气口。
本发明提供的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，还包括第一被处理空气系统和第一再生空气系统。
本发明提供的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，还包括第二被处理空气系统和第二再生空气系统。
所述第一被处理空气系统包括第一风机1、第一风阀2、第二风阀9以及第一风口12；所述第一被处理空气系统的连接方式为：第一风机1的出口连接到第一风阀2的进口；所述第一风阀2的出口连接到第三除湿换热器4的第三流道口；所述第三除湿换热器4的第三流道口与第四流道口相连接；所述第三除湿换热器4的第四流道口连接到第一除湿换热器7的第三流道口；所述第一除湿换热器7的第三流道口与第四流道口相连接；所述第一除湿换热器7的第四流道口连接到第二风阀9的进口；所述第二风阀9的出口连接到蒸发器11的第三流道口；所述蒸发器11的第三流道口与第四流道口相连接；所述蒸发器11的第四流道口连接到第一风口12；所述第一再生空气系统包括第二风口13、第四风阀14、第三风阀19以及第二风机22；所述第一再生空气系统的连接方式为：第二风机22的出口连接到第三风阀19的进口；所述第三风阀19的出口连接到第二除湿换热器18的第四流道口；所述第二除湿换热器18的第四流道口与第三流道口相连接；所述第二除湿换热器18的第三流道口连接到第四除湿换热器16的第四流道口；所述第四除湿换热器16的第四流道口与第三流道口相连接；所述第四除湿换热器16的第三流道口连接到第四风阀14的进口；所述第四风阀14的出口连接到第二风口13。
所述第二被处理空气系统包括第一风机1、第五风阀3、第七风阀10以及第一风口12；所述第二被处理空气系统的连接方式为：第一风机1的出口连接到第五风阀3的进口；所述第五风阀3的出口连接到第四除湿换热器16的第三流道口；所述第四除湿换热器16的第三流道口与第四流道口相连接；所述第四除湿换热器16的第四流道口连接到第二除湿换热器18的第三流道口；所述第二除湿换热器18的第三流道口与第四流道口相连接；所述第二除湿换热器18的第四流道口连接到第七风阀10的进口；所述第七风阀10的出口连接到蒸发器11的第三流道口；所述蒸发器11的第三流道口与第四流道口相连接；所述蒸发器11的第四流道口连接到第一风口12；所述第二再生空气系统包括第二风口13、第六风阀15、第八风阀20以及第二风机22；所述第二再生空气系统的连接方式为：第二风机22的出口连接到第八风阀20的进口；所述第八风阀20的出口连接到第一除湿换热器7的第四流道口；所述第一除湿换热器7的第四流道口与第三流道口相连接；所述第一除湿换热器7的第三流道口连接到第三除湿换热器4的第四流道口；所述第三除湿换热器4的第四流道口与第三流道口相连接；所述第三除湿换热器4的第三流道口连接到第六风阀15的进口；所述第六风阀15的出口连接到第二风口13。
所述第二压缩机24的压力高于第一压缩机6的压力；第二节流装置23的压力高于第一节流装置21的压力；第三除湿换热器4的压力高于第一除湿换热器7的压力；第四除湿换热器16的压力高于第二除湿换热器18的压力；在第一模式中，第三除湿换热器4和第一除湿换热器7这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口；第四除湿换热器16和第二除湿换热器18这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；在第二模式中，第三除湿换热器4和第一除湿换热器7这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；第四除湿换热器16和第二除湿换热器18这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口。
本发明还提供了一种半解耦式分级除湿降温的方法，包括利用上述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统对空气进行分级除湿降温的步骤。
优选的，第一压缩机6为低压压缩机，第一除湿换热器7为第一低压除湿换热器，第二除湿换热器18为第二低压除湿换热器，第一节流装置21为低压节流装置；第二压缩机24为高压压缩机，第三除湿换热器4为第一高压除湿换热器，第四除湿换热器16为第二高压除湿换热器，第二节流装置23为高压节流装置。
需要说明的是本发明中提到的低压和高压是相对而言的，可以理解为低压部件中的压力小于高压部件中的压力，因此命名为低压部件、高压部件、低压回路、高压回路等
详细地说，在第一模式中，制冷剂流路优选的分为两种回路，低压回路与高压回路，在低压回路中，制冷剂经第一压缩机6压缩后压力温度升高，经第一四通换向阀25流入第二除湿换热器18中放热冷凝，接着经过第二四通换向阀8，并在第一节流装置21中降压降温后进入蒸发器11，在蒸发器11中吸热蒸发，后经第二四通换向阀8进入第一除湿换热器7进一步吸热蒸发，产生分级制冷的效果，最后经第一四通换向阀25流回第一压缩机6；在高压回路中，制冷剂经第一压缩机6压缩后压力温度升高，后流入第二压缩机24进一步提高其压力和温度，接着经过第一三通换向阀17流入第四除湿换热器16中放热冷凝，后经第二节流装置23降压降温后流入第三除湿换热器4中吸热蒸发，从第三除湿换热器4出来的制冷剂蒸气经第二三通换向阀5与从第一除湿换热器7出来的制冷剂蒸气混合后经第一四通换向阀25流回第一压缩机6。
被处理空气在第一风机1的作用下经第一风阀2流经第三除湿换热器4表面，被冷却除湿，接着流经第一除湿换热器7表面被进一步冷却除湿，接着经第二风阀9流经蒸发器11表面进行显热负荷补充处理，最后被送至第一风口12。
再生空气在第二风机22的作用下经第三风阀19流经第二除湿换热器18表面，被加热同时带走解析出的水蒸气，接着流经第四除湿换热器16表面被进一步增温加湿，最后高压高湿的再生空气经第四风阀14被送至第二风口13。
详细地说，在第二模式中，制冷剂流路也优选的分为两种回路，低圧回路与高圧回路；在低压回路中，制冷剂经第一压缩机6压缩后压力温度升高，经第一四通换向阀25流入第一除湿换热器7中放热冷凝，接着经过第二四通换向阀8，并在第一节流装置21中降压降温后进入蒸发器11，在蒸发器11中吸热蒸发，后经第二四通换向阀8进入第二除湿换热器18进一步吸热蒸发，产生分级制冷的效果，最后经第一四通换向阀25流回第一压缩机6；在高压回路中，制冷剂经第一压缩机6压缩后压力温度升高，后流入第二压缩机24进一步提高其压力和温度，接着经过第二三通换向阀5流入第三除湿换热器4中放热冷凝，后经第二节流装置23降压降温后流入第四除湿换热器16中吸热蒸发，从第四除湿换热器16出来的制冷剂蒸气经第一三通换向阀17与从第二除湿换热器18出来的制冷剂蒸气混合后经第一四通换向阀25流回第一压缩机6。
被处理空气在第一风机1的作用下经第五风阀3流经第四除湿换热器16表面，被冷却除湿，接着流经第二除湿换热器18表面被进一步冷却除湿，接着经第七风阀10流经蒸发器11表面进行显热负荷补充处理，最后被送至第一风口12。
再生空气在第二风机22的作用下经第八风阀20流经第一除湿换热器7表面，被加热同时带走解析出的水蒸气，接着流经第三除湿换热器4表面被进一步增温加湿，最后高温高湿的再生空气经第六风阀15被送至第二风口13。
在冬季，可将再生空气引入室内，实现向室内供暖并同时实现加湿，将被处理空气排至室外。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，包括制冷剂系统；
所述制冷剂系统包括第一压缩机(6)、第一除湿换热器(7)、第二四通换向阀(8)、蒸发器(11)、第二除湿换热器(18)、第一节流装置(21)以及第一四通换向阀(25)；
所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器(4)、第二三通换向阀(5)、第四除湿换热器(16)、第一三通换向阀(17)、第二节流装置(23)以及第二压缩机(24)；
所述制冷剂系统有多种路径；
一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；
所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；
所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；
另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；
所述第二压缩机(24)的排气口连接到第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；
所述第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；
所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；
所述第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口。
2.根据权利要求1所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，具有第一模式和第二模式；
制冷剂系统在所述第一模式和第二模式中均有多种路径；
在第一模式中：
一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第二除湿换热器(18)的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器(18)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；
所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；
所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一除湿换热器(7)的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器(7)的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；
另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；
所述第二压缩机(24)的排气口经第一三通换向阀(17)连接到第四除湿换热器(16)的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器(16)的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；
所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器(4)的一流道的另一流道口依次经第二三通换向阀(5)、第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；
在第二模式中：
一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第一除湿换热器(7)的一流道的一流道口；
所述第一除湿换热器(7)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；
所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；
所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第二除湿换热器(18)的一流道的一流道口；
所述第二除湿换热器(18)的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；
另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；
所述第二压缩机(24)的排气口经第二三通换向阀(5)连接到第三除湿换热器(4)的一流道的一流道口；
所述第三除湿换热器(4)的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；
所述第二节流装置(23)的出口连接到第四除湿换热器(16)的一流道的一流道口；
所述第四除湿换热器(16)的一流道的另一流道口依次经第一三通换向阀(17)、第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；
第一模式和第二模式之间相互切换。
3.根据权利要求2所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，在第一模式中，
一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第一四通换向阀(25)的第一流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第二流道口连接到第二除湿换热器(18)的第一流道口；
所述第二除湿换热器(18)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第二除湿换热器(18)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第二流道口；
所述第二四通换向阀(8)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二四通换向阀(8)的第一流道口连接到第一节流装置(21)的进口；
所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的第一流道口；
所述蒸发器(11)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述蒸发器(11)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第三流道口；
所述第二四通换向阀(8)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第二四通换向阀(8)的第四流道口连接到第一除湿换热器(7)的第二流道口；
所述第一除湿换热器(7)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第一除湿换热器(7)的第一流道口连接到第一四通换向阀(25)的第四流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第三流道口连接到第一压缩机(6)的吸气口；
另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；
所述第二压缩机(24)的排气口连接到第一三通换向阀(17)的第一流道口；
所述第一三通换向阀(17)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一三通换向阀(17)的第二流道口连接到第四除湿换热器(16)的第二流道口；
所述第四除湿换热器(16)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第四除湿换热器(16)的第一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；
所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)的第一流道口；
所述第三除湿换热器(4)的第一流道口和第二流道口相连接；
所述第三除湿换热器(4)的第二流道口连接到第二三通换向阀(5)的第一流道口；
所述第二三通换向阀(5)的第一流道口与第三流道口相连接；
所述第二三通换向阀(5)的第三流道口连接到第一四通换向阀(25)的第四流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第三流道口连接到第一压缩机(6)的吸气口。
4.根据权利要求2所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，在第二模式中，
一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第一四通换向阀(25)的第一流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第一流道口与第四流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第四流道口连接到第一除湿换热器(7)的第一流道口；
所述第一除湿换热器(7)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第一除湿换热器(7)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第四流道口；
所述第二四通换向阀(8)的第四流道口与第一流道口相连接；
所述第二四通换向阀(8)的第一流道口连接到第一节流装置(21)的进口；
所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的第一流道口；
所述蒸发器(11)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述蒸发器(11)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第三流道口；
所述第二四通换向阀(8)的第三流道口与第二流道口相连接；
所述第二四通换向阀(8)的第二流道口连接到第二除湿换热器(18)的第二流道口；
所述第二除湿换热器(18)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二除湿换热器(18)的第一流道口连接到第一四通换向阀(25)的第二流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第三流道口连接到第一压缩机(6)的吸气口；
另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；
所述第二压缩机(24)的排气口连接到第二三通换向阀(5)的第二流道口；
所述第二三通换向阀(5)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第二三通换向阀(5)的第一流道口连接到第三除湿换热器(4)的第二流道口；
所述第三除湿换热器(4)的第二流道口与第一流道口相连接；
所述第三除湿换热器(4)的第一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；
所述第二节流装置(23)的出口连接到第四除湿换热器(16)的第一流道口；
所述第四除湿换热器(16)的第一流道口与第二流道口相连接；
所述第四除湿换热器(16)的第二流道口连接到第一三通换向阀(17)的第二流道口；
所述第一三通换向阀(17)的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一三通换向阀(17)的第三流道口连接到第一四通换向阀(25)的第二流道口；
所述第一四通换向阀(25)的第二流道口与第三流道口相连接；
所述第一四通换向阀(25)的第三流道口连接到第一压缩机(6)的吸气口。
5.根据权利要求3所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第一被处理空气系统和第一再生空气系统。
6.根据权利要求4所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，还包括第二被处理空气系统和第二再生空气系统。
7.根据权利要求5所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，第一被处理空气系统包括第一风机(1)、第一风阀(2)、第二风阀(9)以及第一风口(12)；
所述第一被处理空气系统的连接方式为：
第一风机(1)的出口连接到第一风阀(2)的进口；
所述第一风阀(2)的出口连接到第三除湿换热器(4)的第三流道口；
所述第三除湿换热器(4)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第三除湿换热器(4)的第四流道口连接到第一除湿换热器(7)的第三流道口；
所述第一除湿换热器(7)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第一除湿换热器(7)的第四流道口连接到第二风阀(9)的进口；
所述第二风阀(9)的出口连接到蒸发器(11)的第三流道口；
所述蒸发器(11)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述蒸发器(11)的第四流道口连接到第一风口(12)；
第一再生空气系统包括第二风口(13)、第四风阀(14)、第三风阀(19)以及第二风机(22)；
所述第一再生空气系统的连接方式为：
第二风机(22)的出口连接到第三风阀(19)的进口；
所述第三风阀(19)的出口连接到第二除湿换热器(18)的第四流道口；
所述第二除湿换热器(18)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第二除湿换热器(18)的第三流道口连接到第四除湿换热器(16)的第四流道口；
所述第四除湿换热器(16)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第四除湿换热器(16)的第三流道口连接到第四风阀(14)的进口；
所述第四风阀(14)的出口连接到第二风口(13)。
8.根据权利要求6所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，第二被处理空气系统包括第一风机(1)、第五风阀(3)、第七风阀(10)以及第一风口(12)；
所述第二被处理空气系统的连接方式为：
第一风机(1)的出口连接到第五风阀(3)的进口；
所述第五风阀(3)的出口连接到第四除湿换热器(16)的第三流道口；
所述第四除湿换热器(16)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第四除湿换热器(16)的第四流道口连接到第二除湿换热器(18)的第三流道口；
所述第二除湿换热器(18)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述第二除湿换热器(18)的第四流道口连接到第七风阀(10)的进口；
所述第七风阀(10)的出口连接到蒸发器(11)的第三流道口；
所述蒸发器(11)的第三流道口与第四流道口相连接；
所述蒸发器(11)的第四流道口连接到第一风口(12)；
第二再生空气系统包括第二风口(13)、第六风阀(15)、第八风阀(20)以及第二风机(22)；
所述第二再生空气系统的连接方式为：
第二风机(22)的出口连接到第八风阀(20)的进口；
所述第八风阀(20)的出口连接到第一除湿换热器(7)的第四流道口；
所述第一除湿换热器(7)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第一除湿换热器(7)的第三流道口连接到第三除湿换热器(4)的第四流道口；
所述第三除湿换热器(4)的第四流道口与第三流道口相连接；
所述第三除湿换热器(4)的第三流道口连接到第六风阀(15)的进口；
所述第六风阀(15)的出口连接到第二风口(13)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，第二压缩机(24)的压力高于第一压缩机(6)的压力；
第二节流装置(23)的压力高于第一节流装置(21)的压力；
第三除湿换热器(4)的压力高于第一除湿换热器(7)的压力；
第四除湿换热器(16)的压力高于第二除湿换热器(18)的压力；
在第一模式中，第三除湿换热器(4)和第一除湿换热器(7)这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口；第四除湿换热器(16)和第二除湿换热器(18)这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；
在第二模式中，第三除湿换热器(4)和第一除湿换热器(7)这两者的第一流道口与第二流道口均为热流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为冷流通道的流道口；第四除湿换热器(16)和第二除湿换热器(18)这两者的第一流道口与第二流道口均为冷流通道的流道口，第三流道口与第四流道口均为热流通道的流道口。
10.一种半解耦式分级除湿降温的方法，其特征在于，包括利用所述权利要求1至9中任一项所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统对空气进行分级除湿降温的步骤。
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