CN108332449A - 热泵除湿机组及其控制方法 - Google Patents

热泵除湿机组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵除湿机组及其控制方法。热泵除湿机组包括热泵系统、第一风道和第二风道，热泵系统的蒸发器放置于第一风道内，热泵系统的冷凝器放置于第二风道内；第一风道的入口能够与外部空间和/或待除湿空间连通，第一风道的出口能够与外部空间或者第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，第二风道的入口和出口均与待除湿空间连通；还包括切换组件，切换组件使热泵除湿机组在不同工作状态之间切换。本发明提供的热泵除湿机组设置有第一风道和第二风道，并通过控制第一风道和第二风道之间的连通关系可以控制气流的流通路径，使所述热泵除湿机组能够以不同的模式工作，提高机组的工作效率及除湿效果。

Description

热泵除湿机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及干燥装置相关技术领域，特别是一种热泵除湿机组及其控制方法。
背景技术
封闭型热泵干燥装置达到稳定工作温度时，不一定恰好是物料干燥所需要的适宜温度，需要对循环出风温度进行精确控制；由于蒸发器散发的冷量没有排放到整体式机组外部环境之中，而是传递给了封闭循环风，因此封闭型热泵干燥装置的机组启动速度过慢，循环风的升温速度慢不利于工业化生产的快速启动。针对以上两个缺陷，对基本型封闭式热泵干燥装置有很多种改进形式，主要是增加辅助冷凝器或者辅助蒸发器实现快速启动升温，或者采用一定比例的回风与出风混合的风道设计，或者采用变频控制技术实现温度的精准控制，但上述方法的效果均不是太理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够提升启动速度的热泵除湿机组及其控制方法。
第一方面，提供一种热泵除湿机组，用于对待除湿空间进行除湿及调温，
包括热泵系统、第一风道和第二风道，所述热泵系统的蒸发器放置于所述第一风道内，所述热泵系统的冷凝器放置于所述第二风道内；所述第一风道的入口能够与外部空间和/或待除湿空间连通，所述第一风道的出口能够与外部空间或者第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，所述第二风道的入口和出口均与所述待除湿空间连通；所述热泵除湿机组至少包括两种工作状态，分别为：
第一工作状态，所述第一风道的入口和出口均与外部空间连通；
第二工作状态，所述第一风道的入口与所述待除湿空间连通，所述第一风道的出口与所述第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，
还包括切换组件，所述切换组件使所述热泵除湿机组在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
优选地，所述第一风道的入口处设置有进风风机；和/或，
所述切换组件包括设置在所述第一风道入口处的进风风门，和设置在所述第一风道的出口处的出风风门。
优选地，所述第二风道内设置有循环风机，所述循环风机用于对所述待除湿空间内的空气在所述热泵除湿机组内流动提供驱动力。
优选地，所述切换组件包括第一风门、第二风门和/或第三风门，
所述第一风门用于控制所述第二风道的入口与所述冷凝器所在的风道部分之间的通断；
所述第二风门用于控制所述第二风道与所述第一风道在所述蒸发器的气流上游侧的空间之间的通断；
所述第三风门用于控制所述第二风道与所述第一风道在所述蒸发器的气流下游侧的空间之间的通断。
优选地，所述第一风道和所述第二风道具有共用的风道壁，所述第二风门和/或所述第三风门设置在所述共用的风道壁上。
优选地，所述除湿机组还包括热管换热器，
所述热管换热器的蒸发段设置于所述第一风道内，所述热管换热器的冷凝段设置于所述第二风道内。
优选地，所述除湿机组还包括排风风道，所述待除湿空间内的空气能够通过所述排风风道排到外部空间。
优选地，所述除湿机组还包括换热结构，所述换热结构分别与所述第一风道的入口和所述排风风道的出口连通，使所述待除湿空间内排出的空气与进入到所述第一风道内的空气在所述换热结构内换热。
优选地，所述排风风道与所述第一风道共用所述第二风门，当所述第二风门打开时，所述第二风道与所述排风风道连通，和/或，
所述切换组件包括设置在所述排风风道的出口处的排风风门。
优选地，所述热泵除湿机组还包括第三工作状态，所述第一风道的入口同时与所述待除湿空间和外部空间连通，所述第一风道的出口与所述第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，和/或，
所述排风风道的入口与所述待除湿空间连通，所述排风风道的出口与所述外部空间连通。
第二方面，提供一种热泵除湿机组的控制方法，所述热泵除湿机组包括启动模式和除湿模式，
在启动模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在第一工作状态；
在除湿模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在第二工作状态。
第三方面，提供一种热泵除湿机组的控制方法，所述第一风道的入口处设置有进风风机，所述排风风道的出口处设置有排风风机，所述热泵除湿机组包括调温模式，
在调温模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在第三工作状态；将所述排风风机和所述进风风机打开，由所述待除湿空间排出的空气一部分流入所述第一风道，在所述第一风道内与外部空间进入所述第一风道的空气混合后被冷却除湿，然后进入所述第二风道，在所述第二风道内被加热后流回所述待除湿空间，另一部分通过所述排风风道排到外部空间。
本发明提供的热泵除湿机组设置有第一风道和第二风道，并通过控制第一风道和第二风道之间的连通关系可以控制气流的流通路径，使所述热泵除湿机组能够以不同的模式工作，提高机组的工作效率及除湿效果。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明提供的热泵除湿机组的启动模式的状态示意图；
图2示出本发明提供的热泵除湿机组的除湿模式的状态示意图；
图3示出本发明提供的热泵除湿机组的调温模式的状态示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供的热泵除湿机组用于对待除湿空间(下文中称为室内)内的空气进行干燥以及对室内空气温度进行调节，包括热泵系统、第一风道100和第二风道200，所述第一风道100的入口与外部空间即待除湿空间以外的空间(下文中称为室外)连通，所述第一风道100的出口能够与室外连通，所述第一风道100内设置有冷却装置，用于通过吸收气流的热量的方式对气流进行冷却，以便达到对气流除湿的目的，所述冷却装置至少包括所述热泵系统的蒸发器140。所述第二风道200的入口和出口均与室内空间连通，所述第二风道200内设置有加热装置，用于对气流进行加热，从而达到提高室内温度的目的，所述加热装置至少包括所述热泵系统的冷凝器230。所述热泵除湿机组还包括切换组件，可以控制所述热泵除湿机组处于不同的工作状态，所述切换组件使得所述第二风道200能够与所述第一风道100连通，使室内的空气能够通过所述第二风道200进入所述第一风道100，使得气流流经所述冷却装置，通过冷却除湿之后再流入所述第二风道200，流经所述加热装置加热升温后再流入室内，并以此循环实现对室内空气的除湿。
如图1、2、3所示，所述第一风道100的入口处设置有全热交换器110和进风风机组件120，所述进风风机组件120包括进风风机和进风风门，所述进风风机使室外的空气通过所述全热交换器110进入所述第一风道100，所述进风风门用于开启或封闭所述第一风道100的入口。所述第一风道100内部设置有第一冷却部130和蒸发器140，优选地，在气流方向上，所述第一冷却部130位于所述蒸发器140的上游位置，所述第一冷却部130和所述蒸发器140构成所述冷却装置。所述第一风道100的出口处设置有出风风门150，所述出风风门150用于开启或封闭所述第一风道100的出口，当所述出风风门150开启时，流经所述第一风道100的气流能够通过所述第一风道100的出口流到室外。
所述第二风道200包括第二风道入口210，室内的空气通过所述第二风道入口210进入到所述第二风道200内，所述第二风道200内设置有第一加热部220和冷凝器230，优选地，在气流方向上，所述第一加热部220位于所述冷凝器230的上游位置，所述第一加热部220与所述冷凝器230构成所述加热装置，用于对气流加热。切换组件包括第一风门240、第二风门250和第三风门260，通过控制风门的开闭状态可以控制气流的流动路径，从而使气流获得不同的处理。具体地，所述第一风门240设置在位于所述第一加热部220上游的位置处，所述第一风门240开启时，气流可以在第二风道200内流到所述第一加热部220和所述冷凝器230的位置处，当所述第一风门240关闭时，气流不能通过所述第二风道流到所述第一加热部220和所述冷凝器230的位置处。所述第二风门250和第三风门260用于控制所述第一风道100与第二风道200之间的通断，优选地，所述第一风道100与第二风道200之间设置有共用的风道壁，所述第二风门250和第三风门260设置在所述第一风道100与第二风道200共用的风道壁上。所述第二风门250设置在靠近所述第二风道入口210的位置处，并且，在气流方向上所述第二风门250位于所述第一冷凝部130的上游位置。当所述第二风门250打开时，所述第二风道200与所述第一风道100连通；当所述第二风门250打开时，所述第一风门240关闭，当所述第二风门250关闭时，所述第一风门240打开。所述第三风门260设置在所述蒸发器140的下游位置处，并且，所述第三风门位于所述第一加热部220的上游位置处，通过所述第二风门250流入所述第一风道100内的气流在流经所述第一冷却部130和所述蒸发器140之后，通过所述第三风门260流回所述第二风道200，并依次流经所述第一加热部220和所述冷凝器230。所述第二风门250和所述第三风门260同时开启或关闭。所述第二风道200的出口处设置有循环风机270，所述循环风机270提供驱动力，使室内的空气能够从所述第二风道200的第二风道入口210进入，并由所述第二风道200的出口流回室内。
优选地，在本实施例中，所述第一冷却部130与所述第一加热部220之间设置有冷媒连通管路，所述第一冷却部130和所述第一加热部220构成热管换热器，所述第一冷却部130为热管换热器的蒸发段，所述第一加热部220为热管换热器的冷凝段。进一步地，在所述第一冷却部130和所述第一加热部220之间的连通管路上还设置有制冷剂泵，所述制冷剂泵提供驱动力，使冷媒在所述第一冷却部130和所述第一加热部220之间流动。
优选地，本发明提供的热泵除湿机组还包括排风风道，所述排风风道的出口与室外连通，所述排风风道的入口能够与所述第二风道200连通，通过所述排风风道能够将室内的空气排至室外。进一步地，所述排风风道的出口与所述全热交换器110连通，所述排风风道的出口处还设置有排风风机组件300，所述排风风机组件300包括排风风机和排风风门，所述排风风机提供驱动力使气流通过所述全热交换器110排出，所述排风风门用于开启或封闭所述排风风道的出口。优选地，当所述第二风门250开启时，所述第二风道200能够与所述排风风道连通。所述进风风门、第一风门240、第二风门250、第三风门260和所述排风风门构成所述切换组件，用于控制所述热泵除湿机组的工作状态。
优选地，本发明提供的热泵除湿机组还包括控制部400，所述控制部400用于控制各部分的工作状态，例如可以控制风门的开闭及风机的启停等。进一步地，所述第二风道200的出风口处还设置有感温装置，所述感温装置用于检测出风温度。所述控制部400根据所述感温装置检测到的出风温度控制所述热泵除湿机组的工作状态，从而避免出风温度过高或过低。
本发明提供的热泵除湿机组控制方法包括：
在所热泵除湿机组开始除湿之前首先进入启动模式，所述热泵除湿机组处于第一工作状态，如图1所示，即：
打开所述第一风道100的出风风门150，打开所述第二风道200的第一风门240，关闭所述第二风门250和第三风门260。同时，使所述第一冷却部130和所述第一加热部220不进行换热(将所述第一冷却部130和第一加热部220之间连通管路上的制冷剂泵关闭)，所述蒸发器140和所述冷凝器230进行换热(即开启热泵系统的压缩机使得热泵系统运行)。开启所述进风风机组件120，即所述进风风机和进风风门开启，关闭所述排风风机组件300，即关闭所述排风风机和排风风门。
此时，室外的空气形成的气流在所述第一风道100内流通，并再次流到室外；室内的空气形成的气流在所述第二风道200内流通，并再次流到室内。并且，所述第一风道100内的蒸发器140吸收室外空气的热量，并将热量传输至所述冷凝器230后释放。这个过程能够对流经所述第二风道200的室内空气进行加热使其升温，同时，还能够对所述热泵除湿机组的其他部件进行预热，提高整机的启动速度。
在启动模式运行一段时间后，优选运行30-300秒后，和/或，当检测到出风温度≥Tset(Tset＝40～90)，切换到除湿模式，所述热泵除湿机组处于第二工作状态，如图2所示，即：
开启所述第二风道200的第二风门250和第三风门260，关闭所述第一风道100的出风风门150，和第二风道200的第一风门240。并使所述第一冷却部130、蒸发器140、第一加热部220和冷凝器230同时进行换热。同时关闭所述进风风机组件120，即关闭所述进风风机和进风风门，并关闭所述排风风机组件300，即关闭所述排风风机和排风风门。
此时，室内的空气经所述第二风道200的回风口250进入到所述第二风道200，再通过所述第二风门250进入到所述第一风道100。气流流经所述第一冷却部130时，被所述第一冷却部130进行冷却温度降低，然后再流经所述蒸发器140温度再次降低，并降至露点温度以下，从而使气流中的水汽形成凝露，从而除去气流中的水汽，使气流被干燥。干燥后的气流通过所述第三风门260流回所述第二风道200，并流经所述第一加热部220，被所述第一加热部220加热升温，然后再流经所述冷凝器230，再次被加热升温后通过所述循环风机270加压提速后流入到室内，从而向室内提供干燥高温的空气。
当所述热泵除湿机组的出风温度过高时，即出风温度高于出风温度>＝Th(Th＝40～90)并持续30-300秒时，进入调温模式，如图3所示，即：
控制所述进风风机组件120和排风风机组件300开启，从而使室内的一部分空气经所述排风风道流到室外能够带走一部分热量，同时，室外的温度比较低的空气也能够通过所述进风风机组件120流入到所述第一风道100内，与所述第一风道100内的室内空气混合并被除湿和加热后流入室内，这样可以起到对室内空气降温的作用。进一步地，室外流入所述第一风道100的室外空气和通过所述排风风道流出的室内空气都流经所述全热交换器110，在所述全热交换器110内，室外的空气能够与室内流出的空气换热，从而使室外的空气升温后流入到所述第一风道100内，避免造成第一风道100内的空气有过大的温度差，同时还能避免造成热量的大量流失。但是，换热过程会有热量的损失，从而能够起到对室内的空气降温的目的。相反的，当室内的温度过低时，则关闭所述进风风机组件120和所述排风风机组件300，进入除湿模式。
在调温模式下，还可以通过控制部400控制进风风门以及排风风门的开度，从而控制进风量和排风量，以对循环风温度进行辅助性调节控制。
本发明提供的热泵除湿机组能够通过引入低温的室外空气同时排出部分高温的室内空气，有助于控制循环风的出风温度。同时，还可以通过风道内布置的各种风门和风阀的启闭控制，实现风道切换，可以实现热泵干燥机组的快速启动，提高工业化生产的效率。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (13)

1.一种热泵除湿机组，用于对待除湿空间进行除湿及调温，其特征在于，
包括热泵系统、第一风道和第二风道，所述热泵系统的蒸发器放置于所述第一风道内，所述热泵系统的冷凝器放置于所述第二风道内；所述第一风道的入口能够与外部空间和/或待除湿空间连通，所述第一风道的出口能够与外部空间或者第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，所述第二风道的入口和出口均与所述待除湿空间连通；所述热泵除湿机组至少包括两种工作状态，分别为：
第一工作状态，所述第一风道的入口和出口均与外部空间连通；
第二工作状态，所述第一风道的入口与所述待除湿空间连通，所述第一风道的出口与所述第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，
还包括切换组件，所述切换组件使所述热泵除湿机组在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述第一风道的入口处设置有进风风机；和/或，
所述切换组件包括设置在所述第一风道入口处的进风风门；和/或，
所述切换组件包括设置在所述第一风道的出口处的出风风门。
3.根据权利要求1所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述第二风道内设置有循环风机，所述循环风机用于对所述待除湿空间内的空气在所述热泵除湿机组内流动提供驱动力。
4.根据权利要求2所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述切换组件包括第一风门、第二风门和/或第三风门，
所述第一风门用于控制所述第二风道的入口与所述冷凝器所在的风道部分之间的通断；
所述第二风门用于控制所述第二风道与所述第一风道在所述蒸发器的气流上游侧的空间之间的通断；
所述第三风门用于控制所述第二风道与所述第一风道在所述蒸发器的气流下游侧的空间之间的通断。
5.根据权利要求4所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述第一风道和所述第二风道具有共用的风道壁，所述第二风门和/或所述第三风门设置在所述共用的风道壁上。
6.根据权利要求1至5之一所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述除湿机组还包括热管换热器，
所述热管换热器的蒸发段设置于所述第一风道内，所述热管换热器的冷凝段设置于所述第二风道内。
7.根据权利要求4或5所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述除湿机组还包括排风风道，所述待除湿空间内的空气能够通过所述排风风道排到外部空间。
8.根据权利要求7所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述除湿机组还包括换热结构，所述换热结构分别与所述第一风道的入口和所述排风风道的出口连通，使所述待除湿空间内排出的空气与进入到所述第一风道内的空气在所述换热结构内换热。
9.根据权利要求7所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述排风风道与所述第一风道共用所述第二风门，当所述第二风门打开时，所述第二风道与所述排风风道连通，和/或，
所述切换组件包括设置在所述排风风道的出口处的排风风门。
10.根据权利要求9所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述热泵除湿机组还包括控制部，所述控制部用于控制所述进风风门和/或所述排风风门的开度。
11.根据权利要求7所述的热泵除湿机组，其特征在于，所述热泵除湿机组还包括第三工作状态，所述第一风道的入口同时与所述待除湿空间和外部空间连通，所述第一风道的出口与所述第二风道的冷凝器的气流上游侧连通，和/或，
所述排风风道的入口与所述待除湿空间连通，所述排风风道的出口与所述外部空间连通。
12.一种如权利要求1至11之一所述的热泵除湿机组的控制方法，其特征在于，所述热泵除湿机组包括启动模式和除湿模式，
在启动模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在所述第一工作状态；
在除湿模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在第二工作状态。
13.一种如权利要求11所述的热泵除湿机组的控制方法，其特征在于，所述第一风道的入口处设置有进风风机，所述排风风道的出口处设置有排风风机，所述热泵除湿机组包括调温模式，
在调温模式，控制所述切换组件使得所述热泵除湿机组工作在所述第三工作状态；将所述排风风机和所述进风风机打开，由所述待除湿空间排出的空气一部分流入所述第一风道，在所述第一风道内与外部空间进入所述第一风道的空气混合后被冷却除湿，然后进入所述第二风道，在所述第二风道内被加热后流回所述待除湿空间，另一部分通过所述排风风道排到外部空间。
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