CN110382070A

CN110382070A - 用于高效大气水生成器和除湿设备的系统和方法

Info

Publication number: CN110382070A
Application number: CN201880016271.2A
Authority: CN
Inventors: 沙伦·达尔伯格; 阿叶·科哈维
Original assignee: Water Gen Ltd
Current assignee: Water Gen Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-03-11
Publication date: 2019-10-25
Also published as: IL251228A0; WO2018167774A1; MX2019010793A; BR112018072688A2; IL251228B

Abstract

一种除湿器设备(100)包括管道(102)、由外部冷却流体(110A)冷却的冷却芯热交换器(110)、至少第一和第二循环回路(120，130)，每个循环回路包括位于所述冷却芯(110)上游的预冷却热交换器(120A，130A)、位于所述冷却芯(110)下游的后加热热交换器(120B，130B)、以及在其对应的预冷却热交换器和后加热热交换器之间循环的热交换流体。第一循环回路(120)定位成比第二循环回路(130)更靠近冷却芯热交换器(110)。预冷却热交换器和后加热热交换器中的至少一者包括流体补偿罐和排放组件。热交换流体被指定为将在预冷却热交换器中吸收的热量朝对应的后加热热交换器传送，发射对应的后加热热交换器中的热量并回流到预冷却热交换器。

Description

用于高效大气水生成器和除湿设备的系统和方法

本发明的背景

除湿器和水提取装置(下文中称为除湿器)的性能评估可基于几个参数来进行，例如其物理尺寸、其降低处理过的空气中的绝对湿度含量的能力、水提取的速率等。一个具有重要意义的性能评估参数是用于从处理过的空气中提取给定量的水的能量的量。第二个重要参数是除湿器的简单性，除了其他参数以外，简单性可能影响其价格及其可维护性。当大规模除湿器(每天提取超过180升水)在竞争时，最后两个参数甚至更重要。

本发明的概要

公开了一种除湿器设备，包括：管道，其引导气流，具有进气口并且具有出气口；冷却芯热交换器，其位于所述管道内并由外部冷却流体冷却；至少第一预冷却热交换器，其位于所述冷却芯的上游；至少第二预冷却热交换器，其位于所述第一预冷却热交换器的上游，其平均温度高于所述第一预冷却热交换器的平均温度；至少第二后加热热交换器，其位于所述第一后加热热交换器的下游，其平均温度高于所述第一后加热热交换器的平均温度；第一冷却剂循环回路，其包括促动装置，并连接所述至少第一预冷却热交换器和所述至少第一后加热热交换器；第二冷却剂循环回路，其包括促动装置，并连接所述至少第二预冷却热交换器和所述至少第二后加热热交换器；第一热交换流体，其被指定为从所述第一预冷却热交换器流动，适于将在第一预冷却热交换器中吸收的热量朝第一后加热热交换器传送，发射第一后加热热交换器中的热量并回流到第一预冷却热交换器；以及第二热交换流体，其被指定为从所述第二预冷却热交换器流动，适于将在第二预冷却热交换器中吸收的热量朝第二后加热热交换器传送，发射第二后加热热交换器中的热量并回流到第二预冷却热交换器。第一热交换流体和第二热交换流体中的每一者在流过预冷却热交换器的同时吸收热量，并在其流过后加热热交换器的同时发射热量。

根据一些实施方式，用于促动外部冷却流体和第一热交换流体及第二热交换流体中的任一中的至少一者的促动装置是泵和压缩机中的一者。

根据一些实施方式，用于促动空气通过除湿器设备的促动装置是风扇。

根据一些实施方式，热交换流体是制冷剂，其适于在预冷却热交换器中沸腾，并适于在对应的后加热热交换器中液化。

根据一些实施方式，至少一个热交换器是管片式的。

根据一些实施方式，除湿器设备还包括容纳热交换流体的储罐，其适于补偿热交换流体的体积变化。

根据一些实施方式，除湿器设备还包括排放组件，其中与热交换流体混合的空气可与所述流体分离。

根据一些实施方式，外部冷却流体源是蒸汽压缩制冷系统，其中，所述蒸汽压缩制冷系统的冷凝器位于所述第二后加热热交换器的下游。

根据一些实施方式，除湿器设备还包括至少位于冷却芯下方的集水坑，其适于收集从除湿器中的空气提取的水。

公开了一种用于对空气除湿的方法，包括：推动空气经过第二预冷却热交换器，然后通过第一预冷却热交换器，该第一预冷却热交换器平均温度低于所述第二预冷却热交换器；使来自所述第一预冷却热交换器的空气流过冷却芯热交换器；使来自冷却芯热交换器的空气流过第一后加热热交换器，然后通过第二后加热热交换器，其中第二预冷却热交换器和第二后加热热交换器以第二热交换流体连接，该第二热交换流体从第二预冷却热交换器流向第二后加热热交换器并回流，并且其中，第一预冷却热交换器和第一后加热热交换器在第一热交换流体回路中连接，该第一热交换流体回路从第一预冷却热交换器流向第一后加热热交换器并回流。

根据一些实施方式，空气的推动是通过风扇进行的。

根据一些实施方式，用于对外部冷却流体和第一热交换流体及第二热交换流体中的任一中的至少一者进行空气除湿的方法由泵和压缩机中的一者在热交换流体回路中促动。

根据一些实施方式，热交换流体是制冷剂，其适于在预冷却热交换器中沸腾，并适于在配对的后加热热交换器中液化。

根据一些实施方式，至少一个热交换器是管片式的。

根据一些实施方式，用于对空气除湿的方法还包括使用集水坑收集除湿器中所提取的水的至少一部分。

根据一些实施方式，除湿器包括集水坑，其位于除湿器的下部并至少邻近冷却芯，适于收集从除湿器中的空气提取的水。

附图的简述

在说明书的结论部分中特别指出并清楚地要求保护被认为是本发明的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可最好地理解本发明的机制和操作方法、以及其目的、特征和优点，其中：

图1A示意性地示出了根据本发明的实施方式的除湿设备；

图1B是本领域中已知的热交换回路的示意图；

图1C示意性地示出了根据本发明的实施方式的具有排放组件1550的冷却剂回路；

图1D是根据本发明的实施方式的用于控制有效除湿系统的控制系统的示意性框图；

图2A是示出了如本领域中已知的仅具有冷却芯单元和冷凝器单元的热交换器的能量操作的湿度图；

图2B示出了沿着图2A中描述的除湿器的温度分布；

图2C是示出了如本领域中已知的图2A中描述的除湿器的性能的图表；

图3A是示出了如本领域中已知的具有冷却芯单元、冷凝器单元和一对预冷却器及后加热器的热交换器的能量操作的湿度图；

图3B示出了沿着图3A中描述的除湿器的温度分布；

图3C是示出了如本领域中已知的图3A中描述的除湿器的性能的图表；

图4A是示出了根据本发明的实施方式的具有冷却芯单元、冷凝器单元和两对预冷却器及后加热器的热交换器的能量操作的湿度图；

图4B示出了沿着图4A中描述的除湿器的温度分布；

图4C是示出了图4A中描述的除湿器的性能的图表；

图5A是示出了根据本发明的实施方式的具有冷却芯单元、冷凝器单元和三对预冷却器及后加热器的热交换器的能量操作的湿度图；

图5B示出了沿着图5A中描述的除湿器的温度分布；

图5C是示出了图5A中描述的除湿器的性能的图表；

图6A和图6B是示出了根据本发明的实施方式的用于控制除湿设备的操作的方法的一个实例的流程图的两个部分；并且

图7A和图7B是示出了根据本发明的实施方式的用于控制除湿设备的操作的方法的另一实例的流程图的两个部分。

将认识到，为了说明的简单和清楚，图中所示的元件不用必须按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大。为了说明，在图2B、图3B、图4B和图5B中给出了表示物理距离的数字，并且热交换器之间的物理空间可以是不同的。此外，在认为适当的情况下，参考标号可在这些图之间重复以指示对应的或类似的元件。

本发明的详述

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的充分理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况中，没有详细描述众所周知的方法、过程和部件，以免使本发明难以理解。

虽然本发明的实施方式不限于这一点，但是本文中使用的术语“多个”和“多个”可包括例如“多个”或“两个或更多个”。在整个说明书中，术语“多个”或“多个”可用于描述两个或更多个部件、装置、元件、单元、参数等。当在本文中使用时，术语集可包括一个或多个项目。除非明确说明，否则本文描述的方法实施方式不限于特定顺序或序列。另外，一些所述方法实施方式或其元件可同步地、在相同时间点或同时地发生或执行。

根据本发明的一些实施方式，使用对称地设置在冷却芯的上游和下游的单级或多级预冷却和后加热而能够实现诸如空气的气体流/气流的有效除湿，如在下文中详细描述的。将单级定义为一对预冷却和后加热。在一些实施方式中，至少两级预冷却和后加热应更好地对称地设置在冷却芯的上游和下游。如这里所使用的，对称地指的是沿着气流的预冷却器和后加热的对称顺序，即，一对预冷却热交换器和后加热热交换器分别设置在冷却芯热交换器的上游和下游，使得位于冷却芯热交换器的上游且最靠近冷却芯热交换器的预冷却热交换器通过在闭合循环中流动的冷却剂与位于最靠近冷却芯热交换器且位于冷却芯热交换器的下游的后加热热交换器配对，等等，然而预冷却器和后加热器中的任一个离冷却芯热交换器的精确距离即使有也是不太重要的。本发明的这些实施方式对于例如从大气中提取或产生水是非常有用的。

这样，在每对预冷却器和后加热器中，平均冷却剂温度不同于任何其他对。因此，预冷却热交换器可逐渐冷却流向冷却芯热交换器的气流，这导致热交换效率增加。大量成对的预冷却器和后加热器的性能的理论极限类似于逆流热交换器布置，然而根据本发明的系统的构造在大多数情况中可以更简单且更便宜。

参考图1A，其示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的除湿设备100。除湿设备100可包括管道102，以引导气流通过具有入口102A和出口102B的除湿设备100(在图1A中从左到右)。在气流的路径中设置至少一个冷却芯热交换器(CCHE)110。此外，在气流的路径中定位三对热交换器，每对热交换器包含彼此连通的预冷却热交换器(PCHE)和对应的后加热热交换器(PHHE)。第一对(120)位于更靠近通向CCHE的气流且分别位于其上游和下游，第二对(130)相对于第一对定位成更远离CCHE且位于CCHE的上游和下游，并且第三对相对于第二对定位成更远离CCHE且位于CCHE的上游和下游，如下面进一步详细解释的。如上所述，每个PCHE及其对应的PHHE相对于CCHE 110以对称顺序(不用必须以对称距离)设置在气流的路径中，并且在对应的循环冷却剂回路中连接。

图1A中的除湿设备100包含三对CCHE和PHHE：第一对120、第二对130和第三对140。每对包含通过冷却剂循环回路彼此连通的PCHE和PHHE，适于减小其间的温差。也就是说，第一循环冷却剂回路连接第一对，第二循环冷却剂回路连接第二对，等等。

第一对的PCHE 120A最靠近CCHE 110且位于其上游，并且第一对的PHHE 120B最靠近CCHE 110且位于其下游。

第二对的PCHE 130A位于CCHE 110的上游且离CCHE 110第二远，并且第二对的PHHE 130B位于CCHE 110的下游且离CCHE 110第二远。

第三对的PCHE 140A位于CCHE 110的上游且离CCHE 110第三远，并且第三对的PHHE 140B位于CCHE 110的下游且离CCHE 110第三远。

本领域技术人员将认识到，适于经由各种热交换器推动诸如空气、气体或气体混合物(在下文中表示为“空气”)的流体流的鼓风机106可位于沿着空气流动路径的其他位置，或者可在自发流动可用的情况下完全消除。鼓风机可由风扇、空气泵或任何空气促动装置代替。类似地，可根据需要使用本领域已知的其他元件，例如过滤器。

在本发明的一些实施方式中，可增加第四对、第五对和更多对预冷却热交换器和后加热热交换器。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可选择PCHE和PHHE对的实际数量以满足设计要求，如下文中解释的。

每对PCHE和PHHE共享共同的热交换流体冷却剂循环，根据本发明的一些实施方式，其不同于其他对的循环。因此，冷却剂流体流过一个PCHE，到达其对应的PHHE，然后返回到同一PCHE。为了在此循环中促动冷却剂，可使用促动装置，例如泵、鼓风机等。在第一循环中，安装泵120C；在第二循环中，安装泵130C；并且在第三循环中，安装泵140C。

在本发明的一些实施方式中，泵是压缩机，其在相对于图中所示的方向的另一方向上推动流体，冷却剂是制冷剂，PCHE是蒸发器，PHHE是冷凝器，并且所有这些形成制冷循环。在该情况中，应在PHHE的冷却剂出口的下游和PCHE的冷却剂出口的上游使用膨胀阀(未在图中示出)。

在本发明的一些实施方式中，不使用促动装置，并且循环可例如通过重力通过这样的方式来进行，即，将PCHE物理地定位在PHHE下方，允许冷却剂在PCHE的顶部离开而进入到PHHE的顶部中，并且允许冷却剂从PHHE的底部返回到PCHE的底部。在这种情况中，冷却剂的密度差可促动循环。

在本发明的一些实施方式中，热交换流体的流动可由泵、阀或任何其他合适的装置控制。在一些情况中，当特定对的操作需要减少或完全关闭时，该控制可将流量减少到最小并且甚至使其完全停止。在本发明的一些实施方式中，冷却剂可保持在一个相(气体或液体)中，在其他实施方式中，制冷剂可用作冷却剂，因此其可在从液体加热到气体期间和从气体冷却到液体期间改变其相，和在热管中一样，如本领域中已知的。

根据一些实施方式，至少一个热交换循环还可包括补偿贮存器，以补偿热交换流体在系统的操作期间的体积变化，如关于图1B详细解释的，图1B是如本领域中已知的热交换回路150的示意图。

如从以上描述中明显看出的，进入除湿设备的空气在通过每级PCHE时通过将热量传递到在PCHE中流动的热交换流体而逐渐冷却。类似地，通过CCHE单元下游的每个PHHE的空气由从流过后加热热交换器的热交换流体传递到空气且同时冷却该流体的热量逐渐加热。

湿空气可经由管道102从入口102A朝向出口102B促动，例如通过鼓风机106。鼓风机106被绘制为靠近管道102的出口102B设置。然而，将显而易见的是，其可设置在其他位置，例如靠近入口102A，或者在沿着管道102中的空气的流动路径的任何其他位置。根据一些实施方式，可使用多个鼓风机，其沿着管道102中的空气流动路径设置。鼓风机的数量及其位置的选择可能经受各种考虑，例如可用的安装空间、外部安装约束、能量计算等。在一些实施方式中，鼓风机可位于设备外部，并且在一些实施方式中，可能根本不需要鼓风机，例如在足够坚固的地方，例如在类似风洞的地方，或者在存在烟囱效应隧道的地方。

集水坑104可靠近管道102或其内部设定，适于收集从设备100排出的水。通常，集水坑104可安装在CCHE 110下方，因为预期从空气流动管道102中提取大量的水。然而，集水坑104可另外设置在管道102的其他位置下方，例如在一些PCHE下方，或者在可由特定设计约束规定的其他位置下方。集水坑104还可包括出水管道104A，其可适于将从设备100收集的水引导到水收集或处理系统(未示出)。因此，出水管道104A可包括阀、泵和附加的水处理元件(未示出)，如可能需要的和如本领域中已知的。

CCHE 110适于将流过其的空气的温度降低到其露点以下。可对CCHE 110供给通过冷却剂入口110A进入并通过冷却剂出口110B离开的冷却剂。冷却剂适于在指定温度/温度范围内工作，并且能够对于流过其的每单位空气量交换指定量的热量，或者根据任何其他引导参数交换。在一些实施方式中，可对CCHE 110供给可从诸如海洋深水的自然资源接收的冷却剂。

在本发明的一些实施方式中，冷却剂可在整个操作循环中保持在一个相(气体或液体)中，在其他实施方式中，制冷剂可用作冷却剂，因此其可在CCHE中通过期间将其相从液体变为气体。

在本发明的一些实施方式中，CCHE是蒸汽压缩制冷系统(未在图中示出)的蒸发器部分。制冷系统可包含压缩机、冷凝器、膨胀装置等，如本领域中已知的。冷凝器(未在图中示出)可优选位于最后一个PHHE的下游。冷凝器可位于鼓风机106的上游、鼓风机106的下游、或者可通过其他方式冷却。

在本发明的一些实施方式中，在对120、130、140的至少一个热交换流体中和/或在CCHE 110中使用的冷却剂可具有低于零摄氏度的冰点。

在本发明的一些实施方式中，PCHE和/或PHHE和/或CCHE中的至少一者可包含空气释放装置(如关于图1C绘制和解释的)，以允许积聚或滞留的空气从热交换流体循环中逸出。在一些实施方式中，空气释放装置连接到热交换器的上部。在一些实施方式中，空气释放装置连接到热交换器的出口歧管。在一些实施方式中，空气释放装置连接到热交换器的出口歧管的上部。在一些实施方式中，空气释放装置连接到出口热交换流体促动装置。在本发明的一些实施方式中，空气释放装置可通过受控空气释放装置或通过排放装置来体现。在本领域中已知几种具有机械、电子或手动机构的空气释放装置，并且本领域技术人员将知道如何将适当的空气释放装置结合到系统中。排放装置允许小部分的热交换流体从热交换器的顶部朝向贮存器(罐)循环，优选地但不是必须地，该贮存器(罐)由驱动热交换流体的同一促动力驱动。如果存在空气，排放装置帮助从热交换器的内部排出空气，而热交换器的性能有较小的劣化或没有劣化。排放装置可以是排放组件的一部分，该排放组件包括允许从系统中排出空气的其他元件。例如，排放组件可包括连接到循环回路(例如，在热交换器的出口歧管的顶部)的腔体形式的空气阱、在一端连接到空气阱中的出口且在另一端连接到贮存器罐的排放装置、以及连接到罐贮存器的空气排放装置。排放装置例如可以是排放器，即允许流动比其余循环回路中的流动弱的空气排放管。此外，使用特别设计的排放器，例如下面所示的排放器，其能够获得高度尺寸几乎完全不受排放组件影响的除湿设备，其中，具有现有技术排放器的系统通常由于热交换器而需要保持对于排放装置的一些高度尺寸。

优选地，但不是必须地，PCHE、PHHE和CCHE单元可体现为片管加热型热交换器。在一些实施方式中，至少一些热交换器可以是其他类型，例如板式热交换器、管式热交换器或者适合于系统的特定设计要求的任何其他类型或组合。

在本发明的一些实施方式中，至少一个空气过滤器(未在图中示出)可设置在CCHE的上游，以防止灰尘和/或沙子的颗粒接近热交换器，从而避免污染冷凝水和/或防止那些颗粒堵塞通过至少一些热交换器的气流。

安装在特定除湿系统(例如系统100)中的PCHE和PHHE对的数量可基于许多替代或累积考虑来确定，例如，安装地点的预期环境条件；系统所需的效率；系统的成本与安装地点的电力成本；在运输、安装和销售等方面允许的尺寸限制。

现在参考图1B，其示意性地示出了热交换回路150。热交换回路150是图1A的第一对120、第二对130或第三对140中的任何热交换回路的示意图。热交换回路150包括膨胀/收缩补偿贮存器170，其适于容纳一定量的可在回路150中使用的热交换流体170A。通常，流体的平均温度随时间的变化可改变其体积，使得其可膨胀、收缩或由于泄漏而损失。补偿贮存器170可适于根据需要通过一种或多种已知的装置和方法向回路150提供流体或从回路150接收流体，例如贮存器内部的预加载压力(通过加压气体、预加载弹簧等)、重力补偿等。补偿贮存器170包括流体入口孔170B。热交换回路150还可包括流体排放阀170E和流体排放出口170F。贮存器可包含用于指示一个或多个物理参数的装置，例如低液位、低压、高液位、流体温度等。

本领域已知的空气排放组件，例如联接到图1B的出口170D的排放阀170C，更好地安装在冷却剂循环的最高点，以使得能够将空气滞留在回路中。这进而要求将为空气排放阀保留一定的安装高度，从而由于热交换器而消耗高度安装，这是不利的。

参考图1C，其示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的具有排放组件1550的冷却剂回路1500。排放组件1550可连接到热交换器1510，该热交换器是PCHE-PHHE对的PCHE或PHHE(未示出对应的PHHE或PCHE)。热交换器1510可具有流体促动装置1514，其适于经由热交换器的入口歧管1510A将冷却剂流体推动到热交换器1510。经由冷却剂出口歧管1510B离开热交换器1510的冷却剂流体可经由回流管1511朝向促动装置1514往回循环。系统排放阀1555A和排放阀1555B可使得系统能够排放。冷却剂出口歧管1510B可配备有空气阱1520，其形成为在其顶部封闭的腔体，并且连接到冷却剂循环回路。在空气阱1520腔体的最上部，相应细的空气排放管1552可连接到流体补偿罐1560，优选地连接到其顶部。补偿罐(补偿贮存器)1560可部分地用冷却剂流体1562填充。罐1560还可配备有再填充入口1560B。罐1560的出口1560A可通过管1554连接到冷却剂循环回路。在例行操作中，整个系统可处于由促动装置1514提供的压力下。可能在冷却剂流体中发现的气泡可穿过出口歧管1510B，并且由于其上浮趋势而可能滞留在空气阱1520中。由于排放管1552的直径和较大的回流管1511的直径的差异，经由排放管1552的流速小于回流流速。流速的差异也可通过使用限流器、流量调节器和其他设置在管道1552上的装置来实现，如本领域中已知的装置。滞留在空气阱1520中的气泡可由通过排放管1552并注入到补偿罐1560中的流携带。罐1560设置有空气排放装置1560A，如本领域中已知的。在本发明的一些实施方式中，空气排放阀可安装在出口1560A上，并且单向阀可安装在入口1560B上，这允许将补偿罐定位成低于热交换器1510的最高点。空气阱1520可位于热交换器1510的最高点，或者靠近它。由于整个冷却剂回路1500在压力下操作，所以不需要将空气排放阀元件定位在热交换器1510的顶部。

有效除湿系统(例如设备100)的操作参数可以是入口空气温度、湿度和流速、在每对PCHE和PHHE处设定的温度、在CCHE处设定的温度、每对PCHE和PHHE中的热交换流体的循环速率、向CCHE提供冷却剂的速率等。这些参数的设置可能受诸如进入空气温度、相对湿度、电功率的可用性、所需的提取水的量、可用的安装空间等的变量的影响，并且可进行调整以满足这些变量。

控制除湿系统(例如设备100)的操作的控制参数可包括进入管道102的空气的实际温度和/或湿度、经由管道102的空气的流速、在PCHE和/或PHHE及CCHE的入口和/或出口处的热交换流体的温度、热交换流体的流速和/或其压力、提供给鼓风机106的功率、测得的水提取的速率、在贮存器中的流体存在、空气过滤器上的压降、一些系统元件的温度限制等。

现在参考图1D，其是根据本发明的实施方式的用于控制用于有效除湿设备(例如设备100)的控制系统1000的示意性框图。控制系统1000包括中央控制器1100、控制每个热交换回路(例如对120、130和140)的控制单元1100A、1100B和1100C、控制CCHE(例如CCHE110)的操作的控制单元1200和控制空气风扇(例如鼓风机106)的操作的控制单元1300。

虽然本发明的实施方式不限于这方面，但是利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等术语的讨论可以指计算机、计算平台、计算系统或其他电子计算装置的操作和/或处理，其将在计算机的寄存器和/或存储器内表示为物理(例如，电子)量的数据操纵和/或变换成在计算机的寄存器和/或存储器或其他可储存指令以执行操作和/或处理的信息非暂时性存储介质内类似地表示为物理量的其他数据。

控制器1100可以是例如中央处理单元处理器(CPU)、芯片或任何合适的计算或运算装置。控制器1100可包括存储单元、储存单元、I/O单元和通信单元(在图中都没有示出)。替代地，控制器1100可以是液压、气动或机械计算装置。

存储器和/或储存单元可以是或可包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SD-RAM)、双倍数据速率(DDR)存储器芯片、闪存、易失性存储器、非易失性存储器、高速缓冲存储器、缓冲器、短期存储单元、长期存储单元、或者其他适当的存储单元或储存单元。存储器420可以是或可包括多个可能不同的存储单元。存储单元可储存可执行代码，当由控制器执行时，该可执行代码执行本文描述的操作和方法。在一些实施方式中，储存单元可以是或可包括例如硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘(CD)驱动器、CD可记录(CD-R)驱动器、通用串行总线(USB)装置或其他适当的可移动和/或固定储存单元。替代地，存储装置可在液压、气动或机械装置中实现。

控制单元1100A、1100B和1100C可包括以下控制装置中的一个或多个：温度传感器，用于感测与过程相关联的温度，例如沿着回路的指定位置处的热交换流体的温度和加湿器的入口处及可选地在附加位置处的空气温度；湿度传感器，用于感测除湿器的入口处及可选地在附加位置处的空气湿度；流速指示器，用于指示在选定的热交换回路处的热交换流体的流速；流速传感器，用于感测例如流入和/或流出回路的PCHE和/或PHHE的空气的流速；功率传感器，用于感测例如提供给回路的流体泵的功率；液位传感器，用于感测例如补偿罐中的液位；压缩机RPM传感器；鼓风机RPM传感器等。

控制单元1200可包括：温度传感器，用于感测提供给CCHE的冷却剂的温度；流速传感器，用于感测其流速；压力传感器，用于感测其压力；功率指示器，用于指示在使冷却剂循环通过冷却芯时投入的功率。

控制单元1300可包括：功率传感器，用于感测提供给空气风扇的功率；空气流速传感器，用于感测通过风扇的空气流速。

对于具有给定数量的PCHE和PHHE对以及给定管道尺寸和风扇尺寸的除湿设备，可控制其操作的控制变量可包括：每对中的PCHE和PHHE中的每一者的指定温度。冷却剂及相应的PCHE和PHHE的实际温度可能很难控制，因为其主要是通过除湿器的空气流速、其初始温度和湿度、CCHE的设定点温度和冷却其的制冷机的冷却能力的结果。然而，可切断每个PCHE和PHHE中的冷却剂流体的流速，并且在需要时可切断冷却剂的流动。

当热交换对的数量及其操作性质可由设计者选择时，可获得进一步的设计自由度，并且可选择对的数量、空气管道的截面尺寸(孔径)和形式、CCHE的类型以及风扇的尺寸和功率以符合除湿设备的所需性能。

对没有PCHE和PHHE对而是仅具有CCHE和冷凝器的除湿设备、具有一对PCHE和PHHE的CCHE和冷凝器的除湿设备，以及具有两对和三对PCHE和PHHE的CCHE和冷凝器的除湿设备执行计算操作。在图2A至图2D的图表中总结除湿结果。

通过将机器孔径标准化为1m²来进行计算，即，所有PCHE、CCHE、PHHE和冷凝器具有1m²的同一孔径尺寸，并且空气分层地流过它们。热交换器的参数计算如下：

将对此计算选择的压缩机选择为具有这样的冷却功率，以在每个构造提供6℃的CCHE温度。从市场上存在的少数商用压缩机中标准化性能系数(COP)与蒸发温度和冷凝温度。假设用于使流体(在此实例中是水)在成对的热交换器中循环的每个泵各自消耗360W，并且鼓风机消耗大约1.4KW。假设单对中的水温保持在±0.3℃内，并且因此，该计算忽略了单对内的温差。

现在参考图2A，其是示出了如本领域中已知的流过仅具有冷却芯单元和冷凝器单元(即，没有预冷却单元和后加热单元)的除湿器的空气的一些物理特征的湿度图。还参考图2B和图2C，图2B示出了沿着图2A中描述的除湿器的温度和湿度分布，图2C是示出了如本领域中已知的图2A中描述的除湿器的性能的图表。

图2A的曲线图描述了流过除湿器的空气的温度和湿度的变化。水平轴线代表5℃的级中的干球温度。在水平线上标出了平均温度：CCHE温度；和冷凝器温度。竖直轴线示出了水的湿度比，即，每千克干燥空气中存在多少千克水蒸气。从左上到右下横跨图表的对角线描述了每两条相邻的线之间相差10KJ/Kg的等焓线。从右上到左下横跨图表的曲线代表了每两条相邻的线之间相差10％的相对湿度的线。最左侧的相对湿度线(粗线)代表露点的线。

如可看到的，流过除湿器的空气的温度和湿度的变化由虚线2000代表，并且开始于点2001，在该点空气进入除湿器。在冷却期间，湿度比保持恒定(大约0.0132Kg水/Kg空气)。当空气的温度达到露点时(点2002)，湿度比降低到大约0.0081，并且当气流离开CCHE单元时(点2003)，当气流流过冷凝器时，其温度开始升高，同时湿度比保持大约0.0081，直到空气的温度达到大约45.5℃为止。

在图2B中，水平轴线描述了沿着除湿器的空气管道的位置，从入口的左侧开始，在其出口的右侧结束。左竖直轴线代表温度(范围从0℃到60℃)。右竖直轴线代表范围从0％到100％的相对湿度。曲线图2010示出了当空气流过除湿器时空气的温度变化，曲线图2011示出了当空气流过除湿器时空气的湿度变化，并且曲线图2012示出了沿着除湿器的热交换器的温度分布。虽然在实践中，在热交换器之间存在距离，但是为了简化，在图中将其省略。CCHE的温度是大约6℃。空气以大约26.7℃的温度进入除湿器，并且其平均温度逐渐下降，直到其达到露点2010A(在离入口大约18mm处)并且温度降低的速率减小为止。在离入口88mm的距离处，气流在大约11℃下离开CCHE(点2010B)并且进入冷凝器。冷凝器的温度是大约49℃。结果，气流的温度开始升高，直到气流在大约45.5℃的温度下在点2010C离开除湿器为止。

图2C示出了仅具有CCHE(蒸发器)和冷凝器的除湿器的性能，即，如本领域中已知的，即，这里没有PCHE和PHHE对正在操作。在此图表中，上半部分(粗黑线上方的部分)示出了除湿设备中的每级的操作信息：在竖直最左侧列中，列出了除湿设备的各个级，并且在最上一行中，列出了用于反映性能的操作变量。在该图表的下部中，示出了系统级的计算全部性能细节。显著的性能数量是水提取的效率(用瓦特*小时/升水表示)，其在用粗黑线包围的框中示出，在本实例中是515.6瓦特*小时/升水。

现在参考图3A，其是示出了如本领域中已知的流过具有冷却芯单元、冷凝器单元和一对预冷却器及后加热器的除湿器的空气的一些物理特征的湿度图。还参考图3B和图3C，图3B示出了沿着图3A中描述的除湿器的温度和湿度分布，图3C是示出了如本领域中已知的图3A中描述的除湿器的性能的图表。

图3A的曲线图描述了流过除湿器的空气的温度和湿度的变化。水平轴线代表5℃的级中的干球温度。在水平线上标出了有意义的温度：CCHE温度(设定为6℃)；CCHE/PHHE对温度(大约18.5℃)和冷凝器温度(大约46.9℃)。竖直轴线示出了水的湿度比，即，每千克干燥空气中存在多少千克水蒸气。从左上到右下横跨图表的对角线描述了每两条相邻的线之间相差10KJ/Kg的等焓线。从右上到左下横跨图表的曲线代表了每两条相邻的线之间相差10％的相对湿度的线。最左侧的相对湿度线(粗线)代表露点的线。

如可看到的，流过除湿器的空气的温度和湿度的变化由虚线3000代表，并且开始于点3001，在该点空气进入除湿器。在冷却期间，水的比含量保持恒定(大约0.0132Kg水/Kg空气)。空气流过CCHE交叉点3002并达到露点(点3003)。平均温度保持下降(从大约18.3℃到大约10.4℃)，并且湿度比降低到大约0.0078。气流在大约PHHE处离开CCHE单元(点3004)并到达PHHE，在此其温度开始升高到大约20.5℃/87RH，当其流过冷凝器时其温度升高到大约45℃/13％RH(点3006)，然后其离开除湿器。

在图3B中，水平轴线描述了沿着除湿器的空气管道的位置，从入口的左侧开始，在其出口的右侧结束。左竖直轴线代表温度(范围从0℃到60℃)。右竖直轴线代表范围从0％到100％的相对湿度。曲线图3010示出了当空气流过除湿器时空气的温度变化，曲线图3011示出了当空气流过除湿器时空气的湿度变化，曲线图3012示出了沿着除湿器的热交换器的温度分布。PCHE/PHHE的温度(3013)是大约18.5℃。CCHE的温度(3014)设定为6℃。冷凝器的温度(3015)是大约46.9℃。

空气以大约26℃的温度进入除湿器(点3010A)，并流过PCHE，在此其温度下降。在44mm处，其以20.5℃的平均温度离开PCHE，并且进入CCHE。在CCHE中，平均空气温度逐渐降低，直到其达到露点3010B(在离入口大约49mm处)并且温度降低的速率减小为止。在气流流过CCHE的同时，气流温度继续下降，直到其在大约10.4℃(点3010C)到达离入口大约132mm的距离处。空气离开CCHE并流过PHHE(在点3010C和3010D之间)，并且其温度升高到大约16.5℃。空气从这里流过冷凝器，并且当空气离开除湿器时其温度升高到大约45℃。相对湿度曲线图3011相应地从入口处的大约60％升高到当空气从PCHE流到CCHE时的大约87％，并且保持100％直到空气离开CCHE为止。当空气流过PHHE时，相对湿度然后降低到大约67％，然后当空气离开冷凝器时，相对湿度降低到大约13％。

图3C示出了具有CCHE(蒸发器)、一对PCHE/PHHE和冷凝器(其在图3A和图3B中示出)的除湿器的性能，如本领域中已知的。在此图表中，上半部分(粗黑线上方的部分)示出了除湿设备中的每级的操作信息：在竖直最左侧列中，列出了除湿设备的各个级，并且在最上一行中，列出了用于反映性能的操作变量。在该图表的下部中，示出了系统级的计算全部性能细节。显著的性能数量是水提取的效率(用瓦特*小时/升水表示)，其在用粗黑线包围的框中示出，在本实例中是400.4瓦特*小时/升水。

现在参考图4A，其是示出了根据本发明的一些实施方式的流过具有冷却芯单元、冷凝器单元和两对预冷却器及后加热器的除湿器的空气的一些物理特征的湿度图。还参考图4B和图4C，图4B示出了沿着图4A中描述的除湿器的温度和湿度分布，图4C是示出了图4A中描述的除湿器的性能的图表。

图4A的曲线图描述了流过除湿器的空气的温度和湿度的变化。水平轴线代表5℃的级中的干球温度。在水平线上标出了有意义的温度：CCHE温度(设定为6℃)；第一CCHE/PHHE对温度(大约16.1℃)；第二CCHE/PHHE对温度(大约20.7℃)；和冷凝器温度(大约46.7℃)。竖直轴线示出了水的湿度比，即，每千克干燥空气中存在多少千克水蒸气。从左上到右下横跨图表的对角线描述了每两条相邻的线之间相差10KJ/Kg的等焓线。从右上到左下横跨图表的曲线代表了每两条相邻的线之间相差10％的相对湿度的线。最左侧的相对湿度线(粗线)代表露点的线。

如可看到的，流过除湿器的空气的温度和湿度的变化由虚线4000代表，虚线4000开始于点4001，在该点空气在26.7℃/60％RH下进入除湿器。在冷却期间，水的比含量保持恒定(大约0.0132Kg水/Kg空气)。空气流过第二CCHE交叉点4002并在18.3℃达到露点(点4003)。温度保持下降(从大约18.3℃到大约11℃)，并且当温度越过点4004时，其进入第一PCHE，温度继续下降，并且当空气流过CCHE时，空气中的水的比含量降低到大约0.0077。气流在10℃(点4005)离开CCHE单元，并且到达第一PHHE，在那里其温度开始升高到14.6℃/74％RH(点4006)。空气流过第二PHHE，在19.2℃/55RH(点4007)离开第二PHHE，然后通过冷凝器，在那里其温度升高到大约45℃/13％RH(点4008)，并且离开除湿器。

在图4B中，水平轴线描述了沿着除湿器的空气管道的位置，从入口的左侧开始，在其出口的右侧结束。左竖直轴线代表温度(范围从0℃到50℃)。右竖直轴线代表范围从0％到100％的相对湿度。曲线图4010示出了当空气流过除湿器时空气的温度变化，曲线图4011示出了当空气流过除湿器时空气的湿度变化，曲线图4012示出了沿着除湿器的热交换器的温度分布。第二PCHE/PHHE的温度(4013)是大约20.7℃。第一PCHE/PHHE的温度(4014)是大约16.1℃。CCHE的温度(4015)是大约6℃。冷凝器的温度(4016)是大约46.7℃。

空气以大约26℃的温度进入除湿器(点4010A)，并且当空气离开第二PCHE并流向第一PCHE时，其温度逐渐降低到大约22.1℃的温度(点4010B)，直到其达到露点4010C(在离入口大约72mm处)并且温度降低的速率减小为止。气流流过CCHE，并且温度继续下降直到其在离入口大约176mm的距离处达到大约10℃(点4010D)。空气离开CCHE并流过第一PHHE(在点4011D和4010E之间)，并且其温度升高到大约14.6℃。从这里开始，空气从点4010E流过第二PHHE到点4010F，并且其温度升高到大约19.2℃，然后到冷凝器，并且当空气离开除湿器时，其温度在点4010G升高到大约45℃。相对湿度曲线图4011相应地从入口处的大约60％升高到当空气从第二PCHE流向第一PCHE时的大约79％，然后当空气流过CCHE时进一步升高到100％，并且保持100％直到空气离开CCHE为止。当空气离开第一PHHE时，相对湿度降低到大约74％，然后当空气离开第二PHHE时，相对湿度降低到大约55％，当空气离开冷凝器时，相对湿度降低到13％。

图4C示出了具有CCHE(蒸发器)、两对PCHE/PHHE和冷凝器(其在图4A和图4B中示出)的除湿器的性能。在此图表中，上半部分(粗黑线上方的部分)示出了除湿设备中的每级的操作信息：在竖直最左侧列中，列出了除湿设备的各个级，并且在最上一行中，列出了用于反映性能的操作变量。在该图表的下部中，示出了系统级的计算全部性能细节。显著的性能数量是水提取的效率(用瓦特*小时/升水表示)，其在用粗黑线包围的框中示出，在本实例中是359.3瓦特*小时/升水。

现在参考图5A，其是示出了根据本发明的一些实施方式的流过具有冷却芯单元、冷凝器单元和三对预冷却器及后加热器的除湿器的空气的一些物理特征的湿度图。还参考图5B和图5C，图5B示出了沿着图5A中描述的除湿器的温度和湿度分布，图5C是示出了图5A中描述的除湿器的性能的图表。

图5A的曲线图描述了流过除湿器的空气的温度和湿度的变化。水平轴线代表5℃的级中的干球温度。在水平线上标出了有意义的温度：CCHE温度(设定为6℃)；第一CCHE/PHHE对温度(大约15.1℃)；第二CCHE/PHHE对温度(大约18.5℃)；第三CCHE/PHHE对温度(大约22℃)；和冷凝器温度(大约46.6℃)。竖直轴线示出了水的湿度比，即，每千克干燥空气中存在多少千克水蒸气。从左上到右下横跨图表的对角线描述了每两条相邻的线之间相差10KJ/Kg的等焓线。从右上到左下横跨图表的曲线代表了每两条相邻的线之间相差10％的相对湿度的线。最左侧的相对湿度线(粗线)代表露点的线。

如可看到的，流过除湿器的空气的温度和湿度的变化由虚线5000代表，虚线5000开始于点5001，在那里空气进入除湿器。在冷却期间，水的比含量保持恒定(大约0.0132Kg水/Kg空气)。空气流过第三CCHE，在23.2℃/74％RH(点5002)下离开，并进入第二PCHE。空气在19.6℃/92％RH(点5003)下离开第二PCHE，并流过第一CCHE。在第一CCHE内，空气平均温度越过点5004，在那里其达到露点，并且继续冷却直到其在17.2℃(点5005)下离开第一PCHE为止。然后空气进入CCHE，在那里其冷却到9.7℃，并且当空气离开CCHE时，湿度比降低到大约0.0075(Kg水/Kg空气)。气流离开CCHE(点5007)，并且流过第一PHHE，在那里其温度开始升高，并在76％RH下达到13.8℃(点5007)。其从这里流过第二PHHE，在那里其温度在61％RH下升高到17.3℃(点5008)，从这里，空气流过第三PHHE，在那里其温度在49％RH下升高到20.9℃(点5008)。空气从这里流过冷凝器，在那里其温度在13％RH下升高到大约45℃(点5009A)，并且空气在该点离开除湿器。

在图5B中，水平轴线描述了沿着除湿器的空气管道的位置，从入口的左侧开始，在其出口的右侧结束。左竖直轴线代表温度(范围从0℃到50℃)。右竖直轴线代表范围从0％到100％的相对湿度。曲线图5010(在点5010A-5010I之间延伸的细虚线)示出了当空气流过除湿器时空气的温度变化；曲线图5011示出了当空气流过除湿器时空气的湿度变化；曲线图5012示出了沿着除湿器的热交换器的温度分布。第三PCHE/PHHE的温度是大约22℃。第二PCHE/PHHE的温度是大约18.5℃。第一PCHE/PHHE的温度是大约15.1℃。CCHE的温度设定为6℃。冷凝器的温度是大约46.6℃。

空气以大约26.7℃的温度进入除湿器(点5010A)，并且当空气离开第三PCHE并流到第二PCHE然后流到第一PCHE时，其温度逐渐降低到大约22℃的温度(点5010B)。温度达到点5010C和5010D点之间的露点。气流流过CCHE，温度继续下降直到其达到大约9.7℃(点5010E)为止。空气离开CCHE并流过第一、第二和第三PHHE(通过点5010E、5010F、5010G和5010H)，并且其温度升高到大约20.9℃。从这里开始，空气从点5010H流过冷凝器到点5010I，并且其温度升高到大约45℃，在那里空气离开除湿器。相对湿度曲线图5011相应地从入口处的大约60％升高到当空气从第三PCHE流到第二PCHE时的大约74％，升高到当空气从第二PCHE流到第一PCHE时的大约92％，然后在空气流过CCHE之前进一步升高到100％，并且保持100％直到空气离开CCHE为止。当空气流过第一PHHE时，相对湿度降低到大约76％，当空气流过第二PHHE时，相对湿度降低到大约61％，然后当空气流过第三PHHE时，相对湿度降低到大约49％，并且当空气离开冷凝器时，相对湿度降低到13％。

图5C示出了具有CCHE(蒸发器)、三对PCHE/PHHE和冷凝器(其在图5A和图5B中示出)的除湿器的性能。在此图表中，上半部分(粗黑线上方的部分)示出了除湿设备中的每级的操作信息：在竖直最左侧的列中，列出了除湿设备的各个级，并且在最上一行中，列出了用于反映性能的操作变量。在该图表的下部中，示出了系统级的计算全部性能细节。显著的性能数量是水提取的效率(用瓦特*小时/升水表示)，其在用粗黑线包围的框中示出，在本实例中是338.3瓦特*小时/升水。

根据本发明的一些实施方式的除湿设备旨在提供高度改进的比耗量结果，因此这些产生的图可用作用于评估根据本发明的实施方式的除湿系统的性能的参考数字。

虽然所有四个系统中的空气流速是相同的，蒸发器温度是相同的，冷凝器温度是几乎相同的，但是通过比较图2C、图3C、图4C和图5C可以看出，添加成对的PCHE-PHHE增加了水的提取并降低了能量消耗。即使在添加第一对PCHE-PHHE之后，此影响也是明显的。根据本发明的一些实施方式，由每个PCHE从空气吸收的能量几乎等于由其成对的PHHE提供给空气的能量，如图3A、图4A和图5A中的等焓线所示。

虽然当添加成对的PCHE/PHHE时比能耗降低，但是如上所述，总体改进是有限的。如果添加太多对的PCHE/PHHE单元，则其提供的能量节约可能低于冷却剂循环泵的能量消耗及添加的鼓风机消耗。添加成对的PCHE/PHHE单元还影响除湿器的尺寸及其价格。因此，根据本发明的一些实施方式的除湿器的优化可考虑这些参数，根据给定安装的规范而给予每个限制变量适当的权重。

已发现，根据本发明的一些实施方式，较宽范围的冷却剂流速可确保除湿器的适当操作。因此，对于根据本发明的一些实施方式的在其最佳工作点(即，最低可能的瓦特*小时/升水)或接近其最佳工作点操作的除湿器，冷却剂流速的大改变将具有非常小的影响。

根据本发明的一些实施方式建造和操作的除湿器被证明是可根据除湿器的空气路径横截面积(孔径)线性地向上缩放的。对于给定数量的成对的PCHE/PHHE单元和给定的孔径空气速度，随着压缩机容量、热交换器孔径和冷却剂泵容量而扩展除湿器孔径，除湿器将在几乎相同的瓦特*小时/升水以及每小时的提取水的量随着孔径面积几乎线性增长的情况下保持在工作点操作。

根据本发明的一些实施方式建造和操作的除湿器的性能可与逆流热交换器的性能进行比较，因为在根据本发明的除湿器中，热交换是逐渐在温度方面进行的，类似于在逆流热交换器中进行的热交换。

对于具有供给冷却芯热交换器的给定冷却剂压缩机、给定的孔径尺寸和给定数字N级的成对的预冷却和后加热热交换器的给定的除湿设备，其中N≥2，除湿设备可设定为其最佳工作条件的操作参数是冷却芯热交换的实际冷却能力(所提供的冷却剂的容量和温度)和通过除湿设备的空气流速。为了最佳地控制根据本发明的一些实施方式构造和操作的除湿设备的操作，可设置温度传感器以指示每个预冷却和后加热级处的温度、除湿设备的入口处和冷却芯热交换器处的温度和相对湿度、空气流速、提供给促动空气通过除湿设备的风扇的功率以及从空气中提取水的速率。

在图6A和6B中示出了根据本发明的一些实施方式构造的用于控制除湿设备的操作的一种方法，图6A和6B是根据现在参考的本发明的一些实施方式的控制流程图600的两个互补部分。图6A至图6B中描述的方法使得能够操作具有两级或更多级预冷却单元和后加热单元、具有恒定的压缩机冷却速率和可变的空气流速的除湿器。

作为第一步骤，在框602，以全功率操作鼓风机，并在几秒后操作压缩机。在框604，应用第三时间延迟T_D3以允许系统进入平衡。在框606，计算CCHE的设定点温度，以在给定的已知环境空气条件下产生最佳性能。在到达判定点610之前，在框608应用第四时间延迟T_D4，在判定点610检查CCHE处的温度是否低于设定点。如果其低于设定点[是]，则将控制流引导到判定点612，在那里检查空气促动鼓风机是否以其最大功率运行。如果其以最大功率运行[是]，则将控制流引导到判定点616，在那里检查CCHE温度是否低于0℃。如果其不低于0℃[否]，则将控制流引导到判定点622，在那里检查预冷却/后加热循环泵是否关闭。如果所有泵都关闭[是]，则控制流返回到框606以执行另一控制循环。如果至少一个泵是开[否]，则将控制流引导到框624以关闭一个泵，然后前进到框606以执行另一控制循环。如果在判定点616检测到CCHE处的温度低于0℃[是]，则将控制流引导到框626，在那里在以下操作之前应用第五时间延迟(T_D5)，在框628，关闭压缩机，在框630，控制过程等待直到CCHE处的温度升高到高于5℃为止，在框632，重新启动压缩机，并且控制流返回到框606以执行另一控制循环。

如果在判定点612检测到空气促动鼓风机没有以其最大功率运行[否]，则在框618处给出指令以将鼓风机的转速增加预定量，并且控制流返回到框606以执行另一控制循环。

如果在判定点610检测到CCHE处的温度不低于预定值[否]，则将控制流引导到判定点614，在那里检查是否所有预冷却/后加热泵都在运行。如果不是所有泵都在运行[否]，则将控制流引导到框634，在那里给出指令以使预冷却/后加热泵中的一个转动，并且控制流返回到框606以执行另一控制循环。如果在判定点614检查到所有预冷却/后加热泵都打开[是]，则例如使用PID控制循环(或类似的)来控制空气促动鼓风机的转速，以达到CCHE的设定点温度，并且控制流返回到框606以执行另一控制循环。

在给定位置设定给定除湿装置的目标操作参数可基于测得的环境条件、在设备的过滤器(如果安装的话)处测得的空气压降来进行，然后根据预先准备的可凭经验计算的图表来设定控制参数。

在图7A和7B中示出了用于控制根据本发明的一些实施方式构造的除湿设备的操作的另一方法，图7A和7B是流程图700的两个互补部分，示出了用于控制根据本发明的一些实施方式的除湿设备(例如图1A的除湿设备100)的操作的方法的一个实例。图7A至图7B中描述的方法涉及具有两级或更多级如上所述构造和操作的PCHE-PHHE单元的除湿器的操作。流程图700可用于控制具有可变的压缩机冷却速率和可变的空气流速的除湿器。

在框702，该过程通过操作所有级的冷却剂流体循环泵并以其最大流速操作鼓风机而开始。在启动压缩机之前，在框704，从冷却剂泵的操作应用第一延迟时间T_D1，并且在框706，使压缩机以预定的中间范围功率启动。T_D1的时间长度取决于各种参数和变量，并且可根据除湿设备的固有时间常数和根据环境条件来确定。在此步骤，框708，计算CCHE的设定点温度，以在给定的已知环境空气条件下产生最佳性能。在设定温度之后，在判定点612检查每个CCHE处的温度是否高于相应的设定点温度之前，在框610应用第二时间延迟T_D2。如果至少一个后加热热交换器的温度高于相应的设定点[是]，则将过程流引导到判定点714，在那里检查压缩机是否在其最大功率下运行。如果不是在其最大功率下运行[否]，则将流程引导到框718，在那里向压缩机发出将功率增加预定量的命令，并且控制过程流返回到框708以执行控制过程的另一个循环。

如果在判定点712检测到CCHE的温度低于其相应的设定点[否]，则将过程流引导到判定点716，在那里检查空气促动鼓风机是否以其最大功率工作。如果不是[否]，则在框724向鼓风机发出增加其转速的命令，并且控制过程流返回到框708以执行控制过程的另一循环。

如果在判定点714检测到外部冷却剂压缩机以最大功率运行[是]，则在框720向空气促动鼓风机发出将其转速降低预定速率的命令，并且将过程流引导到判定点726，在那里检查鼓风机的转速是否低于预定下限转速。如果鼓风机的转速不低于预定下限转速[否]，则控制过程流返回到框708以执行控制过程的另一循环。

如果在判定点616检测到空气促动鼓风机的转速处于其最大速度[是]，则将控制过程流引导到框722，在那里向冷却剂压缩机发出降低其功率的命令，然后引导到判定点728，在那里检查压缩机是否以低于预定下限功率的功率运行。如果不是[否]，则控制过程流返回到框710以执行控制过程的另一循环。

如果在判定点726发现鼓风机的转速低于其预定下限[是]，则意味着除湿设备的控制参数已经达到其极限，而不能操作除湿设备以达到其操作点，并且在框730声明错误状态。类似地，如果在判定点728发现冷却剂压缩机已经达到其功率下限[是]，则含义是类似的——控制过程在运行极限之外，并且在框730声明错误状态。在声明错误状态之后，在框732可关闭除湿设备。

对于本领域技术人员来说将显而易见的是，图6A至图6B和图7A至图7B中所示的控制过程仅是实例，并且控制过程的许多其他变型可用于控制根据本发明的一些实施方式构造的除湿设备的操作。例如，在不存在空气促动鼓风机的情况下(例如，在当除湿设备安装在风力强且电力昂贵的位置处使得空气被自发地促动的情况中)，控制过程将相应地改变，从而将压缩机功率作为单个控制参数。

虽然本文已经说明和描述了本发明的某些特征，但是本领域中普通技术人员现在将想到许多修改、替代、改变和等效物。因此，应理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正精神内的所有这样的修改和改变。

Claims

1.一种除湿器设备，包括：

管道，引导气流，具有进气口和出气口；

冷却芯热交换器，位于所述管道内并由外部冷却流体冷却；

至少第一预冷却热交换器，位于冷却芯的上游；

至少第一后加热热交换器，位于所述冷却芯的下游；

至少第二预冷却热交换器，位于所述第一预冷却热交换器的上游，所述第二预冷却热交换器的平均温度高于所述第一预冷却热交换器的平均温度；

至少第二后加热热交换器，位于所述第一后加热热交换器的下游，所述第二后加热热交换器的平均温度高于所述第一后加热热交换器的平均温度；

第一冷却剂循环回路，包括：促动装置，连接所述至少第一预冷却热交换器和所述至少第一后加热热交换器；以及热交换流体，被指定为从所述第一预冷却热交换器流动，适于将在所述第一预冷却热交换器中吸收的热量朝所述第一后加热热交换器传送，以发射所述第一后加热热交换器中的热量并回流到所述第一预冷却热交换器；

第二冷却剂循环回路，包括：促动装置，连接所述至少第二预冷却热交换器和所述至少第二后加热热交换器；以及第二热交换流体，被指定为从所述第二预冷却热交换器流动，适于将在所述第二预冷却热交换器中吸收的热量朝所述第二后加热热交换器传送，以发射所述第二后加热热交换器中的热量并回流到所述第二预冷却热交换器；

上述预冷却热交换器和上述后加热热交换器中的至少一者包括：流体补偿罐和排放组件；

所述排放组件包括空气阱腔体和空气排放管，其中，所述空气阱腔体连接到上述冷却剂循环回路，并且连接到所述空气排放管，所述空气排放管连接到所述流体补偿罐，所述流体补偿罐包括空气排放装置，所述空气排放装置通过管连接到上述冷却剂循环回路和冷却剂流体，所述管允许所述冷却剂流体从所述流体补偿罐流出和流向所述流体补偿罐。

2.根据权利要求1所述的除湿器设备，其中，至少一个所述促动装置是泵、鼓风机和压缩机中的一者。

3.根据权利要求1所述的除湿器设备，还包括促动空气通过所述管道的风扇。

4.根据权利要求1所述的除湿器，其中，所述第一热交换流体和所述第二热交换流体中的至少一者是制冷剂，所述制冷剂适于在预冷却热交换器中沸腾并适于在对应的后加热热交换器中液化。

5.根据权利要求1所述的除湿器，其中，至少一个上述热交换器是管片式的。

6.根据权利要求1所述的除湿器，其中，外部冷却流体源是蒸汽压缩制冷系统，其中，所述蒸汽压缩制冷系统的冷凝器位于所述第二后加热热交换器的下游。

7.根据权利要求1所述的除湿器，还包括中央控制器，所述中央控制器包括控制单元，每个所述控制单元控制包括上述预冷却热交换器和上述后加热热交换器的热交换回路中的冷却剂的流速。

8.根据权利要求1所述的除湿器，还包括至少位于所述冷却芯下方的集水坑，所述集水坑适于收集从所述除湿器中的空气提取的水。

9.一种用于对空气除湿的方法，包括：

推动空气经过第二预冷却热交换器，然后通过第一预冷却热交换器，所述第一预冷却热交换器的平均温度低于所述第二预冷却热交换器的平均温度；

使来自所述第一预冷却热交换器的空气流过冷却芯热交换器；

使来自所述冷却芯热交换器的空气流过第一后加热热交换器，然后通过第二后加热热交换器，

其中，所述第二预冷却热交换器和所述第二后加热热交换器在第二热交换流体回路中连接，所述第二热交换流体回路从所述第二预冷却热交换器流向所述第二后加热热交换器并回流，并且其中，所述第一预冷却热交换器和所述第一后加热热交换器在第一热交换流体回路中连接，所述第一热交换流体回路从所述第一预冷却热交换器流向所述第一后加热热交换器并回流，并且进一步地其中，所述第一热交换流体回路和所述第二热交换流体回路中的至少一者包括根据权利要求1定义的排放组件。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过风扇进行空气的推动。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过泵和压缩机中的一者在上述热交换流体回路中促动外部冷却流体和所述第一热交换流体及所述第二热交换流体中的任一中的至少一者。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，上述热交换流体是制冷剂，所述制冷剂适于在预冷却热交换器中沸腾并适于在配对的后加热热交换器中液化。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个上述热交换器是管片式的。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括通过热交换流体补偿罐来补偿上述热交换流体中的体积变化。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述冷却芯热交换器通过蒸汽压缩制冷系统来冷却，所述蒸汽压缩制冷系统的冷凝器位于所述后加热热交换器的下游。

16.根据权利要求9所述的方法，还包括使用集水坑收集所述除湿器中的所提取的水的至少一部分。

17.根据权利要求9所述的方法，还包括控制上述热交换流体回路中的冷却剂的流速。