CN111486534A - 低功耗恒温恒湿机及其工作方法 - Google Patents

低功耗恒温恒湿机及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低功耗恒温恒湿机及其工作方法，包括室内机和室外散热单元，所述室内机中设置有制冷除湿单元以及至少两个室内冷凝器，所述制冷除湿单元包括沿冷媒流动方向依次串联的储液罐、膨胀阀、室内蒸发器和压缩机；所述室外散热单元与制冷除湿单元通过管路连接形成外循环回路；各个室内冷凝器与制冷除湿单元分别通过管路连接形成内循环回路。该低功耗恒温恒湿机适用于低负荷或0负荷的环境，增加了能够实现热量回收的循环回路，通过将多余的热源排放到室外或回收，这样反复运行得到需要的温度和湿度，而不需要而外的电辅助加热，降低热能损耗和运行成本。

Description

低功耗恒温恒湿机及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种低功耗恒温恒湿机及其工作方法。
背景技术
低负荷或0负荷的环境是指室内几乎没有可产生热量的电子设备，也就是不存在能够造成室内温度上升的热源或者即便存在也是作用甚微，例如会议室、金库房、特殊药品、特殊机房、图书馆等；恒温恒湿机利用制冷除湿功能将环境的温度下降到设定温度并除湿，而在低负荷或0负荷的环境下工作时，如果要求达到温度10-22℃、湿度35%-50%的室内环境，采用常规的恒温恒湿机很难达到低湿度控制，需要启动电辅助加热，从而增加了功耗；如果电辅助加热的热量满足不了除湿的制冷量，需要反复停机加热除湿，造成温度湿度都无法控制在指定的温湿度的范围内。。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种低功耗恒温恒湿机及其工作方法，节省功耗，降低热能损耗和运行成本，适用于低负荷或0负荷的环境。
本发明采用以下方案实现：一种低功耗恒温恒湿机，其特征在于：包括室内机和室外散热单元，所述室内机中设置有制冷除湿单元以及至少两个室内冷凝器，所述制冷除湿单元包括沿冷媒流动方向依次串联的储液罐、膨胀阀、室内蒸发器和压缩机；所述室外散热单元与制冷除湿单元通过管路连接形成外循环回路；各个室内冷凝器与制冷除湿单元分别通过管路连接形成内循环回路。
进一步的，还包括至少两个与室内冷凝器一一对应的用以切换循环回路的换向四通阀，所述制冷除湿单元的出冷媒端经冷媒分流管分别与各个换向四通阀的D接口相连通，各个换向四通阀的E接口与对应室内冷凝器的入口端相连接，各个室内冷凝器的出口端分别与制冷除湿单元的进冷媒端相连接；各个换向四通阀的C接口与室外散热单元入口端相连接，室外散热单元的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端相连接。
进一步的，所述制冷除湿单元中的室内蒸发器和压缩机之间的连接管路与各个换向四通阀的S接口之间分别连接有泄压管路，所述泄压管路上安装有单向阀A；各个室内冷凝器以及室外散热单元与制冷除湿单元之间的连接管路上均安装有单向阀。
进一步的，所述室外散热单元采用室外冷凝器。
进一步的，所述室外散热单元包括水氟换热器和干冷器，干冷器和水氟换热器之间的连接管路上安装有散热循环泵。
进一步的，所述室内机的下部侧面设置有进风口，室内机的上部侧面设置有出风口，室内机内顶部安装有送风风机，所有室内冷凝器和室内蒸发器安装在室内机中部并均朝同一方向倾斜，所有室内冷凝器位于室内蒸发器上方，室内蒸发器较低端下方安装有接水盘，室内冷凝器上方安装有等离子发生器或紫外灯。
进一步的，所述制冷除湿单元还包括与压缩机的出口端相连接的油分离器，所述储液罐和膨胀阀之间的连接管道上串联有干燥过滤器、电磁阀和视液镜，室内蒸发器和压缩机之间的连接管道上串联有减震波纹软管。
本发明另一技术方案：一种如上所述低功耗恒温恒湿机的工作方法：（1）当需要将环境温度和湿度下降到设定值时，部分换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态；（2）当温度到达设定温度、而湿度还未达到设定值时，所有换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，所有循环回路介入工作，恒温恒湿机切换到除湿加热状态；（3）当温度又高于设定温度、而湿度还未达到设定值时，部分换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换回制冷除湿状态；通过步骤（1）~（3）反复切换运行直至将室内的温度和湿度都降到设定值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明低功耗恒温恒湿机适用于低负荷或0负荷的环境，通过在室内机中增设两个室内冷凝器，增加了能够实现热量回收的第一内循环回路和第二内循环回路，通过将多余的热源排放到室外或回收，这样反复运行得到需要的温度和湿度，而不需要而外的电辅助加热，节省功耗，降低热能损耗和运行成本。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一原理图；
图2是本发明实施例一室内机内部构造侧视图；
图3是本发明实施例一制冷状态示意图；
图4是本发明实施例一制冷除湿状态示意图；
图5是本发明实施例一除湿加热状态示意图；
图6是本发明实施例二原理图；
图7是本发明实施例二室内机内部构造侧视图；
图中标号说明：100-室内机、110-第一室内冷凝器、120-第二室内冷凝器、130-油分离器、140-室内蒸发器、141-接水盘、150-压缩机、160-水氟换热器、170-散热循环泵、180-送风风机、190-等离子发生器。
具体实施方式
实施例一：如图1~5所示，一种低功耗恒温恒湿机，包括室内机100和室外散热单元，所述室内机100中设置有两个室内冷凝器（分别是第一室内冷凝器110和第二室内冷凝器120）以及制冷除湿单元，所述制冷除湿单元包括沿冷媒流动方向依次串联的储液罐130、膨胀阀、室内蒸发器140和压缩机150，膨胀阀为热力膨胀阀，在具体实施过程中也可以采用电子膨胀阀；所述室外散热单元与制冷除湿单元通过管路连接形成外循环回路，各个室内冷凝器与制冷除湿单元分别通过管路连接形成内循环回路；其中第一室内冷凝器与制冷除湿单元通过管路连接形成第一内循环回路；第二室内冷凝器与制冷除湿单元通过管路连接形成第二内循环回路；本发明将通过在室内机中增设两个室内冷凝器，增加了能够实现热量回收的第一内循环回路和第二内循环回路，可以根据室内的温湿度情况，选择是否启用第一内循环回路或第二内循环回路来将热量回收以提高除湿效率，通过将多余的热源排放到室外或回收，这样反复运行得到需要的温度和湿度，而不需要而外的电辅助加热，将环境中的热源回收，又将环境中的湿度从空气中提取排放到室外，节省功耗，降低热能损耗，降低运行成本；另外，通过分配两个室内冷凝器换热面积的比例，可以在制冷除湿状态时将温度控制到更低。
在本实施例中，所述室外散热单元采用室外冷凝器。
在本实施例中，还包括两个与两个室内冷凝器一一对应的用以切换循环回路的换向四通阀，分别是与第一室内冷凝器对应的第一换向四通阀和与第二室内冷凝器对应的第二换向四通阀，所述制冷除湿单元的出冷媒端经两个冷媒分流管分别与两个换向四通阀的D接口相连通，所述第一室内冷凝器的入口端与第一换向四通阀的E接口相连接，所述第一室内冷凝器的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端（也就是储液罐）相连接；所述第二室内冷凝器的入口端与第二换向四通阀的E接口相连接，所述第二室内冷凝器的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端（也就是储液罐）相连接；第一换向四通阀和第二换向四通阀的C接口均与室外散热单元入口端相连接，室外散热单元的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端（也就是储液罐）相连接。通过两个换向四通阀来实现三个循环回路之间的切换；压缩泵将冷媒分成两部分，一部分通往第一换向四通阀，另一部分通往第二换向四通阀；当第一换向四通阀和第二换向四通阀的D接口都与C接口连通时，两部分冷媒全部进入室外散热单元，仅外循环回路参与工作，此时为制冷状态，如图3所示；当第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口与C接口连通时，一部分冷媒进入第一室内冷凝器，另一部分冷媒进入室外散热单元，外循环回路和第一内循环回路同时参与工作，此时为制冷除湿状态，如图4所示；当第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口也与E接口连通时，一部分冷媒进入第一室内冷凝器，另一部分冷媒进入第二室内冷凝器，第一内循环回路和第二内循环回路同时参与工作，此时为除湿加热状态。
本发明低功耗恒温恒湿机工作方式如下：该低功耗恒温恒湿机处于低负荷或0负荷环境下，温度为30℃，湿度为80%，需要将环境温湿度控制在20ºC、50%时，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态，如图4所示，将一部的热量回收到室内，起到升温，另一部分的进行降温，使低温的冷气经过一部分的热气加热后送到环境中；当温度到达设定温度（20ºC）时，恒温恒湿机切换到除湿加热状态，如图5所示，将全部的热量回收到室内，起到升温，提高除湿效率；当温度又高于设定温度（20ºC）时，恒温恒湿机再次切换到制冷除湿状态，如图4所示，将一部的热量回收到室内，起到升温，另一部分的进行降温，使低温的冷气经过一部分的热气加热后送到环境中，就是这样反复循环就将室内的湿度降到设定的湿度。
在本实施例中，所述制冷除湿单元中的室内蒸发器和压缩机之间的连接管路与第一换向四通阀和第二换向四通阀的S接口之间均连接有泄压管路，使得换向四通阀既可以切换室内、外冷凝器，又可以将不启用的冷凝器中的运行冷媒由泄压管路回到低压；所述泄压管路上安装有单向阀A，分别为图1中的单向阀A1和单向阀A2；第一室内冷凝器、第二室内冷凝器和室外散热单元与制冷除湿单元之间的连接管路上均安装有单向阀，分别为图1中的单向阀1、单向阀2和单向阀3；换向四通阀的D接口和C接口连通时，S接口和E接口连通； D接口和E接口连通时， S接口和C接口连通；这样，每次换向四通阀换向时都会将原来的冷凝器中的冷媒通过换向四通阀切换经泄压管路回到到压缩机的低压侧，不会出现冷媒积压于不在工作的冷凝器中，每次换向四通阀换向，压缩机都属于低负荷运转切换，保证压缩机的良好运行状态；同时室外冷凝器配备恒压无极调速模块，在室外冷凝器低负荷下均可保证高压的压力。
在本实施例中，所述室内机的下部侧面设置有进风口，进风口处安装有空气过滤网，室内机的上部侧面设置有出风口，室内机内顶部安装有送风风机180，所述第一室内冷凝器、第二室内冷凝器和室内蒸发器安装在室内机中部并均朝同一方向倾斜，第一室内冷凝器和第二室内冷凝器位于室内蒸发器上方，室内蒸发器较低端下方安装有接水盘141；在具体实施过程中，本实施例中的送风风机180可以采用EC送风风机，在达到设定温度、湿度时，降低风量，节约电能。
在本实施例中，第一室内冷凝器和第二室内冷凝器上方安装有等离子发生器190，具备除霉灭菌效果，也可以采用紫外线灯。
在本实施例中，所述制冷除湿单元还包括与压缩机的出口端相连接的油分离器130，油分离器就是作为制冷除湿单元的出冷媒端，上述的两个换向四通阀便是通过冷媒分流管和油分离器连接，在不设置油分离器130情况下，压缩机则作为制冷除湿单元的出冷媒端并通过冷媒分流管和换向四通阀连接；所述储液罐和膨胀阀之间的连接管道上串联有干燥过滤器、电磁阀和视液镜，室内蒸发器和压缩机之间的连接管道上串联有减震波纹软管，压缩机安装在位于其下方的底板上，所述底板下方安装有支撑着底板的减震弹簧。
一种如上所述低功耗恒温恒湿机的工作方法，（1）当需要将环境温度和湿度下降到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和室外冷凝器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口与C接口连通，外循环回路和第一内循环回路介入工作，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态；（2）当温度到达设定温度、而湿度还未达到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和第二室内冷凝器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口也与E接口连通，第一内循环回路和第二内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换到除湿加热状态；（3）当温度又高于设定温度、而湿度还未达到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和室外冷凝器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口与C接口连通，外循环回路和第一内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换回制冷除湿状态；通过步骤（1）~（3）反复切换运行直至将室内的温度和湿度都降到设定值。
实施例二：如图6~7所示，本实施例与实施例一的区别在于室外散热单元的构造不同，本实施例中的室外散热单元包括水氟换热器160和干冷器，干冷器和水氟换热器之间的连接管路上安装有散热循环泵170。实施例一中的室外散热单元直接采用室外冷凝器，基于直接蒸发原理，称之为A型；而本实施例采用间接换热，用于室外机的安装位置受限制的情况，使用水\乙二醇混合液进行转换实现外机长远距离散热，称之为G型，解决了直接采用冷凝器（即A型）因管道长冷媒不容易回到压缩机和压缩机的负荷的问题。
一种如上所述低功耗恒温恒湿机的工作方法，（1）当需要将环境温度和湿度下降到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和水氟换热器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口与C接口连通，外循环回路和第一内循环回路介入工作，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态；（2）当温度到达设定温度、而湿度还未达到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和第二室内冷凝器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口也与E接口连通，第一内循环回路和第二内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换到除湿加热状态；（3）当温度又高于设定温度、而湿度还未达到设定值时，两个换向四通阀切换第一室内冷凝器和水氟换热器与制冷除湿单元连通，即第一换向四通阀的D接口和E接口连通，第二换向四通阀的D接口与C接口连通，外循环回路和第一内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换回制冷除湿状态；通过步骤（1）~（3）反复切换运行直至将室内的温度和湿度都降到设定值。
实施例三：本实施例与实施例一的区别在于室内冷凝器和换向四通阀的数量不同，本实施例中室内冷凝器和换向四通阀的数量相同并且大于两个，可以是3、4、5、6…所有室内冷凝器的连接方式与实施例1中第一室内冷凝器或第二室内冷凝器的连接方式相同，每个室内冷凝器配备一个换向四通阀；所述制冷除湿单元的出冷媒端经冷媒分流管分别与各个换向四通阀的D接口相连通，各个换向四通阀的E接口与对应室内冷凝器的入口端相连接，各个室内冷凝器的出口端分别与制冷除湿单元的进冷媒端相连接，各个室内冷凝器与制冷除湿单元分别通过管路连接形成内循环回路；各个换向四通阀的C接口与室外散热单元入口端相连接，室外散热单元的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端相连接；本实施例与实施例一相比，增加了室内冷凝器的数量，可以提高控制精度，来控制温度湿度的曲线波动范围。
在本实施例中，所述制冷除湿单元中的室内蒸发器和压缩机之间的连接管路与各个换向四通阀的S接口之间分别连接有泄压管路，所述泄压管路上安装有单向阀A；各个室内冷凝器以及室外散热单元与制冷除湿单元之间的连接管路上均安装有单向阀。
一种如上所述低功耗恒温恒湿机的工作方法：（1）当需要将环境温度和湿度下降到设定值时，部分（至少一个）换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态；（2）当温度到达设定温度、而湿度还未达到设定值时，所有换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，所有循环回路介入工作，恒温恒湿机切换到除湿加热状态；（3）当温度又高于设定温度、而湿度还未达到设定值时，部分换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换回制冷除湿状态；通过步骤（1）~（3）反复切换运行直至将室内的温度和湿度都降到设定值。
步骤（1）和步骤（3）中恒温恒湿机处于制冷除湿状态时，具体介入工作的室内冷凝器数量通过控制系统根据当前的温湿度状况来控制分配，通过增加室内冷凝器数量，可以提高控制精度，来控制温度湿度的曲线波动范围。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种低功耗恒温恒湿机，其特征在于：包括室内机和室外散热单元，所述室内机中设置有制冷除湿单元以及至少两个室内冷凝器，所述制冷除湿单元包括沿冷媒流动方向依次串联的储液罐、膨胀阀、室内蒸发器和压缩机；所述室外散热单元与制冷除湿单元通过管路连接形成外循环回路；各个室内冷凝器与制冷除湿单元分别通过管路连接形成内循环回路。
2.根据权利要求1所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：还包括至少两个与室内冷凝器一一对应的用以切换循环回路的换向四通阀，所述制冷除湿单元的出冷媒端经冷媒分流管分别与各个换向四通阀的D接口相连通，各个换向四通阀的E接口与对应室内冷凝器的入口端相连接，各个室内冷凝器的出口端分别与制冷除湿单元的进冷媒端相连接；各个换向四通阀的C接口与室外散热单元入口端相连接，室外散热单元的出口端与制冷除湿单元的进冷媒端相连接。
3.根据权利要求2所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：所述制冷除湿单元中的室内蒸发器和压缩机之间的连接管路与各个换向四通阀的S接口之间分别连接有泄压管路，所述泄压管路上安装有单向阀A；各个室内冷凝器以及室外散热单元与制冷除湿单元之间的连接管路上均安装有单向阀。
4.根据权利要求1、2或3所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：所述室外散热单元采用室外冷凝器。
5.根据权利要求1、2或3所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：所述室外散热单元包括水氟换热器和干冷器，干冷器和水氟换热器之间的连接管路上安装有散热循环泵。
6.根据权利要求1所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：所述室内机的下部侧面设置有进风口，室内机的上部侧面设置有出风口，室内机内顶部安装有送风风机，所有室内冷凝器和室内蒸发器安装在室内机中部并均朝同一方向倾斜，所有室内冷凝器位于室内蒸发器上方，室内蒸发器较低端下方安装有接水盘，室内冷凝器上方安装有等离子发生器或紫外灯。
7.根据权利要求6所述的低功耗恒温恒湿机，其特征在于：所述制冷除湿单元还包括与压缩机的出口端相连接的油分离器，所述储液罐和膨胀阀之间的连接管道上串联有干燥过滤器、电磁阀和视液镜，室内蒸发器和压缩机之间的连接管道上串联有减震波纹软管。
8.一种如权利要求2所述低功耗恒温恒湿机的工作方法，其特征在于：（1）当需要将环境温度和湿度下降到设定值时，部分换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机先进入制冷除湿状态；（2）当温度到达设定温度、而湿度还未达到设定值时，所有换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，所有循环回路介入工作，恒温恒湿机切换到除湿加热状态；（3）当温度又高于设定温度、而湿度还未达到设定值时，部分换向四通阀切换对应室内冷凝器与制冷除湿单元连通，其余换向四通阀切换室外散热单元与制冷除湿单元连通，外循环回路和部分内循环回路介入工作，恒温恒湿机切换回制冷除湿状态；通过步骤（1）~（3）反复切换运行直至将室内的温度和湿度都降到设定值。
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