CN109489138A - 基于双通道分离式多变工况除湿系统 - Google Patents

基于双通道分离式多变工况除湿系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双通道分离式多变工况除湿系统，包括变容量调温除湿系统、定容量降温除湿系统组；变容量调温除湿系统包括变容量压缩机，变容量压缩机的入口连接第一蒸发器组的出口，变容量压缩机的出口连接风冷冷凝器的入口，风冷冷凝器的出口连接第一蒸发器组的入口，第一蒸发器组和变容量压缩机之间设置气液分离器，变容量压缩机的出口还连接水冷冷凝系统；定容量降温除湿系统组包括与第一蒸发器组并排设置的第二蒸发器组，第二蒸发器组连接定容量降温除湿系统。本发明可实现双通道分离技术，适应变工况、变风量的运行需求；采用变容量压缩机与定容量压缩机组合，根据进风负荷变化，调节能量输出，既保证了除湿需求，又实现了节能运行。

Description

基于双通道分离式多变工况除湿系统
技术领域
本发明涉及一种基于双通道分离式多变工况除湿系统。
背景技术
为了保障国防工程内部环境质量，满足工作区域人体呼吸的需要，绝大多数国防工程必须通过口部引进新风，且要对引进的新风处理后才能送入洞库内。目前国防工程一般采用全新风除湿机和全工况除湿机来处理新风，且该通风空调系统多为定风量系统。现有全新风除湿机和全工况除湿机一般针对定风量、变负荷的运行要求设计，对于变风量、变负荷的多变工况运行要求，存在一定的不适应性。换言之，全新风除湿机和全工况除湿机不能完全适应变风量、变负荷的多变工况运行要求，更无法实现多变工况的节能运行要求。
一年中室外气象条件变化是很大的，一般将一年划分为夏季、冬季和过渡季三种空调季节。夏季多是雨季，应尽量少使用新风。冬季虽然干燥，但由于室外空气温度太低，也不宜长时间进行全新风运行，而过渡季却可以使通风系统全新风运行。一天中室外空气的含湿量也是变化的，一般在后半夜达到最低值。根据工程外气象条件的变化特点，以及工程内人员及设备运行规律，适时调节新风量，能够达到运行节能的目的。
国防工程中的通风空调系统应该能够根据室外气象条件变化，适时调节新风量，实现平时维护和战时保障双重需求，兼顾平战结合运行需要。因此，国防工程通风空调系统根据需要可以采用无新风、维护新风量、根据工程内CO2浓度连续调节新风量、以及全新风四种运行模式。不同运行模式下的新风量是不一样的，要实现这四种运行模式就要求新风处理设备可实现变风量、变负荷的多变工况运行模式。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于双通道分离式多变工况除湿系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于双通道分离式多变工况除湿系统，包括变容量调温除湿系统、定容量降温除湿系统组；变容量调温除湿系统包括变容量压缩机，变容量压缩机的入口连接第一蒸发器组的出口，变容量压缩机的出口连接风冷冷凝器的入口，风冷冷凝器的出口连接第一蒸发器组的入口，第一蒸发器组和变容量压缩机之间设置第一气液分离器，变容量压缩机的出口还连接水冷冷凝系统；定容量降温除湿系统组包括与第一蒸发器组并排设置的第二蒸发器组，第二蒸发器组连接定容量降温除湿系统。
其中，第一蒸发器组包括两个蒸发器，各个蒸发器分别连接变容量压缩机，其中一个蒸发器与变容量压缩机之间设置有第一单向阀，另一个蒸发器与变容量压缩机之间设置有第二单向阀；风冷冷凝器与第一蒸发器组之间设置有干燥过滤器和储液器，干燥过滤器的出口通过第一电子膨胀阀连接其中一个蒸发器，通过第二电子膨胀阀连接另一个蒸发器。
其中，第二蒸发器组包括与第一蒸发器组中的其中一个蒸发器顺着气流方向前后并排设置的蒸发器，以及与第一蒸发器组中的另一个蒸发器顺着气流方向前后并排设置的蒸发器，并排设置的蒸发器形成单独的风道；第二蒸发器组上设置有风阀。
其中，第二蒸发器组中的各个蒸发器分别连接一个定容量降温除湿系统。
其中，定容量降温除湿系统包括水冷冷凝器，水冷冷凝器连接定频压缩机，定频压缩机连接气液分离器，气液分离器的入口连接蒸发器的出口；蒸发器的入口通过热气旁通阀连接水冷冷凝器，蒸发器的入口通过热力膨胀阀、电磁阀以及干燥过滤器连接水冷冷凝器的出口。
其中，与变容量压缩机的出口连接的水冷冷凝系统包括一水冷冷凝器，该水冷冷凝器通过第四单向阀连接储液器，该水冷冷凝器通过冷媒三通比例调节阀连接变容量压缩机与风冷冷凝器。
其中，风冷冷凝器与储液器之间设置有第三单向阀。
其中，第一蒸发器组和第二蒸发器组上均设置有挡水板。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
现有全新风除湿机和全工况除湿机多适应于定风量系统，本发明可以在变风量系统应用。本发明可实现双通道分离技术，完全适应变工况、变风量的运行需求；采用变容量压缩机与定容量压缩机多机头组合，根据进风负荷变化，精确调节能量输出，既保证了除湿需求，又实现了节能运行；采用多组蒸发器并列式布置，实现输出冷量与换热面积的最佳匹配，高效节能。进风范围宽广，工况多变，风量可以调节，适应性强。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1-第一蒸发器，2-第二蒸发器，3-挡水板，4-第二蒸发器组，5-挡水板，6-风阀，7-风冷冷凝器，8-变频风机，9-第二单向阀，10-第一单向阀，11-第二电子膨胀阀，12-第一电子膨胀阀，13-干燥过滤器，14-储液器，15-气液分离器，16-变频压缩机，17-第三单向阀，18-冷媒三通比例调节阀，19-第四单向阀，20-水冷冷凝器，21-水流量调节阀，22-热力膨胀阀，23-气液分离器，24-电磁阀，25-热气旁通阀，26-定频压缩机，27-干燥过滤器，28-水冷冷凝器，29-第二水流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示的一种基于双通道分离式多变工况除湿系统，包括变容量调温除湿系统、定容量降温除湿系统组；变容量调温除湿系统包括变容量压缩机16，变容量压缩机16的入口连接第一蒸发器组的出口，变容量压缩机16的出口连接风冷冷凝器7的入口，风冷冷凝器7的出口连接第一蒸发器组的入口，第一蒸发器组和变容量压缩机16之间设置第一气液分离器15，变容量压缩机16的出口还连接水冷冷凝系统；定容量降温除湿系统组包括与第一蒸发器组并排设置的第二蒸发器组4，第二蒸发器组4连接定容量降温除湿系统。与变容量压缩机16的出口连接的水冷冷凝系统包括一水冷冷凝器20，该水冷冷凝器20通过第四单向阀19连接储液器14，该水冷冷凝器20通过三通阀18连接变容量压缩机16与风冷冷凝器7，风冷冷凝器7与储液器14之间设置有第三单向阀17。第一蒸发器组和第二蒸发器组4上均设置有挡水板，第一蒸发器组上设置挡水板3，第二蒸发器组上设置挡水板5。第一蒸发器组包括两个蒸发器，即图1中所示的第一蒸发器1和第二蒸发器2，各个蒸发器分别连接变容量压缩机16，第一蒸发器1与变容量压缩机16之间设置有第一单向阀10，第二蒸发器2与变容量压缩机16之间设置有第二单向阀9；风冷冷凝器7与第一蒸发器组之间设置有干燥过滤器13和储液器14，干燥过滤器13的出口通过第一电子膨胀阀12连接第一蒸发器1，通过第二电子膨胀阀11连接第二蒸发器2。第二蒸发器组4包括与第一蒸发器组中的第一蒸发器1并排设置的蒸发器，以及与第一蒸发器组中的第二蒸发器2并排设置的蒸发器，并排设置的蒸发器形成单独的风道，如图1所示的风道A和风道B；第二蒸发器组4的其中一个蒸发器上设置有风阀6。第二蒸发器组4中的各个蒸发器分别连接一个定容量降温除湿系统。两个定容量降温除湿系统分别包括水冷冷凝器28、36，水冷冷凝器28连接定频压缩机26，水冷冷凝器26连接定频压缩机34，定频压缩机26连接气液分离器23，定频压缩机34连接气液分离器31，气液分离器23、31的入口连接蒸发器的出口；蒸发器的入口通过热气旁通阀25、33连接水冷冷凝器，蒸发器的入口通过热力膨胀阀22、30、电磁阀24、32以及干燥过滤器27、35连接水冷冷凝器的出口。
还可设置传感器组，包括进风温度传感器、进风湿度传感器、中间温度传感器、出风温度传感器、出风湿度传感器、排气温度传感器、排气压力传感器、吸气温度传感器、吸气压力传感器；所述控制系统包括信号检测、信号输入、数据分析处理和信号输出。
所述风道A和风道B顺着气流方向采用左右并列布置。风阀6为电动风阀，且结构为密闭式。
在变风量变负荷条件下调节能量输出时，为了保证第一蒸发器1和第二蒸发器2切换时，冷媒在两支路定向流动而不致反串倒流，在第一蒸发器1和第二蒸发器2出口分别设置第一单向阀10和第二单向阀9，且第一单向阀10和第二单向阀9采用并联连接；为了保证风冷冷凝器7和水冷冷凝器20中的冷媒定向流动而不致反串倒流，所述风冷冷凝器7和水冷冷凝器20出口到储液器14之间分别设有第三单向阀17和第四单向阀19，所述第三单向阀17和第四单向阀19采用并联连接。为了精确控制进入风冷冷凝器7的冷媒流量，在变容量压缩机16排气口设置冷媒三通比例调节阀18，所述冷媒三通比例调节阀18采用分流的方式，出口分别连接风冷冷凝器7和水冷冷凝器20，所述风冷冷凝器7和水冷冷凝器20采用并联连接，大部分工况下可代替电加热补偿，节能效果显著。同时，为了保证出风温度全范围精确可调，所述变频调温除湿系统的风冷冷凝器7后可再设置辅助加热装置。根据实际需要，加热装置可以是电加热器、热水盘管或者蒸汽盘管，其加热量的控制连接到除湿系统的控制中心。
本发明可通过以下步骤实施，以实现不同的工况。
步骤A01：通过进风温度传感器、进风湿度传感器、出风温度传感器、出风湿度传感器、中间温度传感器检测空气实时温度参数和湿度参数；
通过冷媒侧压力传感器、温度传感器检测冷媒实时压力参数和温度参数。
步骤A02：控制系统将传感器组检测到得实时参数传输到控制中心；
步骤A03：控制中心将接收到的信号进行数据分析处理，判断实时温度参数、湿度参数、压力参数是否在设定参数的上下限范围内，是，执行步骤A01-步骤A04；否，执行步骤A05；
步骤A04：执行步骤A01-步骤A03；
步骤A05：控制系统控制变容量压缩机16、变频风机8的频率；控制各个电子膨胀阀、冷媒三通比例调节阀18、水流量调节阀21的开启比例，控制各个定频压缩机、各个电磁阀、风阀6的开闭，以此调节送风实时参数至设定参数的上下限范围内。
所述步骤A05中，对于压缩机的控制，优先控制变容量压缩机16，定频压缩机与变容量压缩机16联合控制。
具体包括以下步骤：
步骤B01：开机开启变容量压缩机16，各定频压缩机不开启。
步骤B02：控制中心根据实测的出风露点温度与设定露点温度的偏差值的大小控制变容量压缩机16的容量投入和定频压缩机的开启。
步骤B03：假设设定出风露点温度上下限为±1℃时，当实测出风露点温度低于设定值下限，即＜TL设－1℃，减少变容量压缩机16的容量投入，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。
步骤B04：若变容量压缩机16以最小容量投入，实测出风露点仍然＜TL设-1℃，此时系统处于低负荷运行状态，通过调节电子膨胀阀、蒸发器组及水流量调节阀，调节制冷系统冷媒的高、低压，从而调节压缩机的能量输出，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。
步骤B05：当实测出风露点温度高于设定值上限，即＞TL设+1℃，优先增大变容量压缩机16的容量投入，直至实测露点温度＜设定值上限，若变容量压缩机16以最大容量投入，实测出风露点仍然＞TL设+1℃，此时开启1组或2组定频压缩机，再调节变容量压缩机16的容量大小，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。
步骤B06：当变容量压缩机16和定频压缩机系统均投入运行时，实测出风露点＜TL设-1℃，优先降低变容量压缩机16频率，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。若变容量压缩机16以最小容量投入，实测出风露点仍然＜TL设-1℃，此时关闭定频压缩机，再调节变容量压缩机16的容量大小，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。
所述步骤A05中，对于压缩机的控制，还可以根据第一蒸发器1出风侧设置的中间露点传感器来控制。具体包括以下步骤：
步骤C01：开机开启变容量压缩机16系统，定频压缩机不开启。
步骤C02：控制模块根据实测的中间温度与设定中间温度的偏差值的大小控制变容量压缩机16的容量投入和定频压缩机的开启。
步骤C03：假设设定中间温度上下限为±1℃时，当检测到中间温度低于设定值下限，即＜TL设－1℃，定频压缩机不开启。
步骤C04：当检测到中间温度高于设定值上限，即＞TL设+1℃，开启1组定频压缩机或2组定频压缩机，此时再调节变容量压缩机16的容量投入，直至实测中间温度维持在设定值的上限和下限之间。
此处，2组定频压缩机可以同步开启，也可以选择性开启其中1组或2组均开。
步骤C05：当变容量压缩机16和定频压缩机系统均投入运行时，中间温度＜TL设-1℃，优先降低变容量压缩机16频率，直至实测中间温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。若变容量压缩机16以最小容量投入，出风露点仍然＜TL设-1℃，此时关闭定频压缩机，再调节变容量压缩机16的容量大小，直至实测出风露点温度维持在露点温度设定值的上限和下限之间。
所述步骤A05中，对于变频风机8和风阀6的控制，具体包括以下步骤：
步骤D01：开机即开变频风机8；
步骤D02：根据除湿系统需求风量大小，通过变频器调节变频风机8的电机转速，从而调节变频风机8风量。
步骤D03：假设以55％风量设定为风阀6开启条件，当实需风量＜55％设计风量，风阀6关闭，空气通过风道A，风道B不流通，第一电子膨胀阀12开启，第二电子膨胀阀11关闭，空气流经1个降温除湿系统。
步骤D04：当实需风量≥55％设计风量，风阀6开启，空气均匀通过风道A和风道B，第一电子膨胀阀开启，第二电子膨胀阀开启，空气流经2个降温除湿系统。
所述步骤A05中，对于冷媒三通比例调节阀阀18的控制，具体包括以下步骤：
步骤E01：出风温度传感器把实测的出风温度参数传输到控制中心，控制系统判断实测出风温度参数是否高于设定出风温度，是，执行步骤E02；否，执行步骤E03；
步骤E02：假设设定温度上下限为±2℃时，当检测出风温度高于设定值上限，即＞T设+2℃，减小冷媒三通比例调节阀阀18第一出口的开度，减少风冷冷凝器7的加热量，直至实测出风温度保持在温度上下限之间；
步骤E03：当检测出风温度低于设定值下限，即＜T设－2℃，增大冷媒三通比例调节阀阀18第一出口的开度，增加风冷冷凝器7的加热量。直至实测出风温度维持在温度设定值的上限和下限之间。
所述步骤A05中，对于水流量调节阀的控制，具体包括以下步骤：
步骤F01：排气压力传感器把实测的排气压力参数传输到控制中心，控制系统判断实测排气压力是否高于冷媒正常高压，是，执行步骤F02；否，执行步骤F03；
步骤F02：当检测排气压力高于正常高压压力范围，增大水流量调节阀21的开度，增大水冷冷凝器20的换热量，直至实测排气压力在冷媒正常高压范围内；
步骤F03：当检测排气压力低于正常高压压力范围，减小水流量调节阀21的开度，减小水冷冷凝器20的换热量，直至实测排气压力在冷媒正常高压范围内。
根据进风风量和工况的变化和各传感器组实测温度信号、湿度信号和压力信号联合控制电子膨胀阀开启比例、电磁阀的开启或关闭及其各种组合情况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：包括变容量调温除湿系统、定容量降温除湿系统组；变容量调温除湿系统包括变容量压缩机，变容量压缩机的入口连接第一蒸发器组的出口，变容量压缩机的出口连接风冷冷凝器的入口，风冷冷凝器的出口连接第一蒸发器组的入口，第一蒸发器组和变容量压缩机之间设置第一气液分离器，变容量压缩机的出口还连接水冷冷凝系统；定容量降温除湿系统组包括与第一蒸发器组并排设置的第二蒸发器组，第二蒸发器组连接定容量降温除湿系统。
2.根据权利要求1所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：第一蒸发器组包括两个蒸发器，各个蒸发器分别连接变容量压缩机，其中一个蒸发器与变容量压缩机之间设置有第一单向阀，另一个蒸发器与变容量压缩机之间设置有第二单向阀；风冷冷凝器与第一蒸发器组之间设置有干燥过滤器和储液器，干燥过滤器的出口通过第一电子膨胀阀连接其中一个蒸发器，通过第二电子膨胀阀连接另一个蒸发器。
3.根据权利要求2所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：第二蒸发器组包括与第一蒸发器组中的其中一个蒸发器顺着气流方向前后并排设置的蒸发器，以及与第一蒸发器组中的另一个蒸发器顺着气流方向前后并排设置的蒸发器，并排设置的蒸发器形成单独的风道；第二蒸发器组上设置有风阀。
4.根据权利要求1所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：第二蒸发器组中的各个蒸发器分别连接一个定容量降温除湿系统。
5.根据权利要求4所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：定容量降温除湿系统包括水冷冷凝器，水冷冷凝器连接定频压缩机，定频压缩机连接气液分离器，气液分离器的入口连接蒸发器的出口；蒸发器的入口通过热气旁通阀连接水冷冷凝器，蒸发器的入口通过热力膨胀阀、电磁阀以及干燥过滤器连接水冷冷凝器的出口。
6.根据权利要求1所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：与变容量压缩机的出口连接的水冷冷凝系统包括一个水冷冷凝器，该水冷冷凝器通过第四单向阀连接储液器，该水冷冷凝器通过冷媒三通比例调节阀连接变容量压缩机与风冷冷凝器。
7.根据权利要求1所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：风冷冷凝器与储液器之间设置有第三单向阀。
8.根据权利要求1所述的基于双通道分离式多变工况除湿系统，其特征在于：第一蒸发器组和第二蒸发器组上均设置有挡水板。
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