CN112963909A - 一种宽温度范围工作的除湿装置及方法 - Google Patents

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项宇锴
郑茂华
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沈建林
杜劝业
康荣波
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Abstract

本发明涉及一种宽温度范围工作的除湿装置及方法，该除湿装置包括半导体制冷片和压缩机制冷单元，所述压缩机制冷单元主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、毛细管以及风机组成，所述半导体制冷片设于蒸发器的上风向位置，所述半导体制冷片包括热端和冷端，所述半导体制冷片的热端朝向上风向，冷端朝向蒸发器。该装置及方法有利于提高除湿装置在更宽温度范围的环境，特别是低温环境下的除湿能力。

Description

一种宽温度范围工作的除湿装置及方法
技术领域
本发明属于空气除湿技术领域，具体涉及一种宽温度范围工作的除湿装置及方法。
背景技术
在供电系统中，开关柜长期在潮湿、闷热的环境中工作，这会在内部聚积大量的水汽形成凝露，凝露一旦附着在绝缘表面就会使绝缘介质加速劣化，引发断路器跳闸或电气设备损坏，甚至造成重大的电力事故。尤其是在我国广大的南方地区，春季及梅雨季节的空气湿度过高极易造成凝露。要解决凝露问题，就需要降低开关柜内空气的湿度——除湿，将柜内空气中的水蒸气吸收并排出柜体。
冷凝式除湿的基本原理是将空气温度降低到露点温度以下，空气中的水蒸气就会凝结成水，主要实现方案有以下两种：（1）通过压缩机工作，蒸发器的温度降低到露点温度以下，潮湿的空气通过风机引入蒸发器表面，空气中的水蒸气迅速冷凝成水珠，通过两器翅片滑入排水箱，除湿后的空气经过冷凝器加热回温，再排出去，从而达到除湿的效果。（2）采用半导体冷凝技术替换传统的压缩机，可以有效降低设备工作的震动和噪声。
但是，现有的技术方案存在以下问题：（1）当环境温度比较低时（一般在10℃以下）会引起热交换系统结霜，而这个过程是无可避免的，所以冷凝式除湿在环境温度较低的情况下，会定期进入除霜状态，此时是无法进行除湿工作的。基于压缩机的冷凝系统，换热器系统热惯性大，除霜过程需要十几分钟至几十分钟，且时长随环境温度的下降而延长，甚至低温下根本无法实现除湿的功能。（2）基于半导体冷凝的除湿技术，半导体制冷片热惯性非常小，制冷或制热时间非常快，但是制冷效率低，为压缩机能效比的1/4~1/3（压缩机为2~3：1，半导体为0.5~0.6：1），在制冷过程中产生大量的热，高温环境下散热困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽温度范围工作的除湿装置及方法，该装置及方法有利于提高除湿装置在更宽温度范围的环境，特别是低温环境下的除湿能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种宽温度范围工作的除湿装置，包括半导体制冷片和压缩机制冷单元，所述压缩机制冷单元主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、毛细管以及风机组成，所述半导体制冷片设于蒸发器的上风向位置，所述半导体制冷片包括热端和冷端，所述半导体制冷片的热端朝向上风向，冷端朝向蒸发器。
进一步地，所述半导体制冷片和蒸发器下端连接有排水管。
进一步地，还包括控制单元，所述控制单元分别与半导体制冷片、压缩机的控制端电性连接，以分别控制半导体制冷片、压缩机工作。
进一步地，所述除湿装置设于开关柜中，所述压缩机、半导体制冷片分别采用结构、功率小于设定值的微型压缩机、小功率半导体制冷片。
进一步地，所述除湿装置具有壳体，所述半导体制冷片和压缩机制冷单元设于壳体内，所述壳体上开设有进气口，所述进气口上设有过滤网，所述进气口设于半导体制冷片的热端前侧。
本发明还提供了一种宽温度范围工作的除湿方法，包括以下步骤：
当环境温度不低于设定值时，仅压缩机工作，潮湿空气经过蒸发器降温凝结成水，由排水管排出开关柜；
当环境温度低于设定值时，先启动半导体制冷片，热端产生的热量快速加热开关柜内的低温湿空气，当开关柜内空气的温度上升到压缩机的制冷工作条件时，再启动压缩器，加热后的空气一部分经冷端凝结成水，另一部分经蒸发器凝结成水；
从而除湿装置实现根据环境温度的高低进行宽温度范围工作。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明将压缩机制冷除湿与半导体制冷除湿相结合，不仅除湿效率高，在环境温度适宜时，以压缩机制冷除湿为主，充分发挥压缩机制冷的高能效比，而且除湿工作温度范围宽，利用半导体制冷的低热惯性，系统能在低温环境下保持连续的除湿能力。与单纯半导体制冷除湿方案相比，效率高，且没有散热问题。相反利用半导体制冷过程产生的热量，对低温湿空气进行加热，一举两得，解决了开关柜长期在潮湿、闷热的环境中的潮湿凝露问题，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例提供了一种宽温度范围工作的除湿装置，包括半导体制冷片1和压缩机制冷单元，所述压缩机制冷单元主要由蒸发器2、压缩机3、冷凝器4、毛细管5以及风机6组成，所述半导体制冷片1设于蒸发器2的上风向位置，所述半导体制冷片1包括热端11和冷端12，所述半导体制冷片1的热端11朝向上风向，冷端12朝向蒸发器2；所述半导体制冷片1和蒸发器2下端连接有排水管7。
在本实施例中，为了实现装置的自动控制，除湿装置还包括控制单元，所述控制单元分别与半导体制冷片、压缩机的控制端电性连接，以分别控制半导体制冷片、压缩机工作。
在本实施例中，所述除湿装置设于开关柜中。所述压缩机、半导体制冷片分别采用结构、功率小于设定值的微型压缩机、小功率半导体制冷片。所述除湿装置具有壳体8，所述半导体制冷片和压缩机制冷单元设于壳体8内，所述壳体8上开设有进气口，所述进气口上设有过滤网9，所述进气口设于半导体制冷片的热端前侧。
本发明还提供了一种宽温度范围工作的除湿方法，包括以下步骤：
1）当环境温度不低于设定值时，仅压缩机工作，潮湿空气经过蒸发器降温凝结成水，由排水管排出开关柜。
2）当环境温度低于设定值时，基于压缩机的除湿方法效能大大下降，甚至无法工作，此时启动半导体制冷片，由于半导体制冷片工作过程中，热端会产生大量的热量，利用该热量对开关柜内温度过低的低温湿空气进行加热，当开关柜内空气的温度上升到压缩机的制冷工作条件时，再启动压缩器；加热后的空气一部分经冷端凝结成水，另一部分经蒸发器凝结成水。
从而除湿装置实现根据环境温度的高低进行宽温度范围工作。
由于半导体制冷片热惯性非常小，制冷或制热时间非常快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到1分钟，制冷片就能达到最大温差。所以在温度低于10℃，甚至0℃以下时，可以利用半导体响应的快速性，在制冷、制热之间快速循环切换，保持低温状态下的除湿能力，弥补了常规压缩机低温无法除湿的缺陷。同时虽然半导体制冷能效比小于1，但制热的能效比永远大于1（例如半导体的制冷能效比为0.6：1，则制热能效比为1.6：1，即相同的电功率情况下，半导体制热能比电阻制热多60%），可以利用这一特性，快速加热柜内的低温湿空气。当柜内空气温度上升到压缩机制冷的工作条件，再启动压缩器，利用压缩机的高能效比，快速除湿。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种宽温度范围工作的除湿装置，其特征在于，包括半导体制冷片和压缩机制冷单元，所述压缩机制冷单元主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、毛细管以及风机组成，所述半导体制冷片设于蒸发器的上风向位置，所述半导体制冷片包括热端和冷端，所述半导体制冷片的热端朝向上风向，冷端朝向蒸发器。
2.根据权利要求1所述的一种宽温度范围工作的除湿装置，其特征在于，所述半导体制冷片和蒸发器下端连接有排水管。
3.根据权利要求1所述的一种宽温度范围工作的除湿装置，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元分别与半导体制冷片、压缩机的控制端电性连接，以分别控制半导体制冷片、压缩机工作。
4.根据权利要求1所述的一种宽温度范围工作的除湿装置，其特征在于，所述除湿装置设于开关柜中，所述压缩机、半导体制冷片分别采用结构、功率小于设定值的微型压缩机、小功率半导体制冷片。
5.根据权利要求1所述的一种宽温度范围工作的除湿装置，其特征在于，所述除湿装置具有壳体，所述半导体制冷片和压缩机制冷单元设于壳体内，所述壳体上开设有进气口，所述进气口上设有过滤网，所述进气口设于半导体制冷片的热端前侧。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述除湿装置的宽温度范围工作的除湿方法，其特征在于，包括以下步骤：
当环境温度不低于设定值时，仅压缩机工作，潮湿空气经过蒸发器降温凝结成水，由排水管排出开关柜；
当环境温度低于设定值时，先启动半导体制冷片，热端产生的热量快速加热开关柜内的低温湿空气，当开关柜内空气的温度上升到压缩机的制冷工作条件时，再启动压缩器，加热后的空气一部分经冷端凝结成水，另一部分经蒸发器凝结成水；
从而除湿装置实现根据环境温度的高低进行宽温度范围工作。
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