CN113266882A - 不降温除湿装置及控制方法 - Google Patents

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CN113266882A CN202110540711.8A CN202110540711A CN113266882A CN 113266882 A CN113266882 A CN 113266882A CN 202110540711 A CN202110540711 A CN 202110540711A CN 113266882 A CN113266882 A CN 113266882A
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humidity
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都学敏
孟建军
张恒
孙杨
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Abstract

本发明公开了一种不降温除湿装置及控制方法，其包括压缩机、冷凝器以及新风机组，新风机组包括新风入口、风道以及新风出口，沿着气流流通方向，新风机组的风道内依次设置有风机、风阀以及蒸发器；风阀用于调节经过蒸发器的气流量；通过设置在风道中的风阀，控制新风输入过程中进行除湿和不进行除湿的流量比例，结构简单，安装方便更易实现，以空气湿度为参数调整风阀的开启大小，通过控制冷媒的蒸发温度和新风的流路和风量，调节新风输出参数，解决新风处理过程中冷热抵消的问题，达到不降温除湿的目的；比传统降温除湿后还需再热的方式相比，能够更节能，且更舒适。

Description

不降温除湿装置及控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体地说，是涉及一种不降温除湿装置及控制方法。
背景技术
中国南方地区每年3月至4月时，从南海吹来的暖湿气流与从西伯利亚南下的冷空气相遇使得空气变得阴冷潮湿，期间有小雨或大雾，此时一些冰冷的物体表面遇到暖湿气流后，就开始在物体表面凝结、起水珠（例如回南天气候）。
为了缓解这种潮湿天气带来的不适感，通常有两种解决措施，一种是建筑中只有空调，没有新风机组；如果用户关闭窗户避免潮湿的新风入侵，同时开启空调以制冷模式运行，即通过使空调室内机盘管的温度低于空气露点温度从而使空气中的水分凝结出来，但此时为初春，除湿后的空气温度较低，会给用户带去明显的冷风感；如果此时用户开启空调除湿并开启窗户进行通风，由于室外空气湿度较大，会加重室内机的负荷，室内机一直以高负荷运行，使得室内温度一直不能满足设定温度，同样会给用户带去严重的冷风感，同时还会造成能耗较大，不节能。
另一种情况：建筑中安装了新风机组，新风机组承担潜热负荷，为了达到除湿效果，采用较低蒸发温度去处理新风，然后再将新风温度加热到室内设定温度附近，造成冷热抵消的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的除湿装置及控制方法，以解决现有技术中存在的阴冷潮湿天气下，空调除湿功能容易造成冷风感，且除湿过程能耗较大，先冷却除湿再升温的工作过程存在能量损失等问题
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
在一个方面，本发明提出了一种不降温除湿装置，其包括：
新风机组，所述新风机组包括新风入口、风道以及新风出口，沿着气流流通方向，所述新风机组的所述风道内依次设置有风机、风阀以及蒸发器；所述风阀用于调节经过所述蒸发器的气流量；
其中，从所述压缩机输出的冷媒，进入到蒸发器中，在蒸发器中冷媒蒸发吸热，变成气态，然后经过冷凝器输送回所述压缩机内。
在本申请的一些实施例中，所述蒸发器与所述风道之间形成辅风道，所述风阀包括分隔部，所述分隔部可移动或转动连接在所述风道内，在所述分隔部的作用下，气流经过辅风道和/或蒸发器，从所述新风出口输出。
在本申请的一些实施例中，所述新风入口处设置有第一感应件；所述蒸发器的输出端设置有第二感应件，所述目标调节环境中设置有第三感应件。
在本申请的一些实施例中，所述第一感应件、第二感应件以及第三感应件均为温湿度感应器
在本申请的一些实施例中，所述蒸发器以及所述冷凝器之间还形成有节流装置。
在本申请的一些实施例中，所述冷凝器与所述压缩机之间还形成有气液分离器。
在本申请的一些实施例中，还包括四通阀，所述四通阀与所述压缩机、所述气液分离器、所述冷凝器以及所述蒸发器连接。
在另一个方面，本发明还提出了一种不降温除湿控制方法，其包括上述任一所述的不降温除湿装置。
在本申请的一些实施例中，具体包括以下步骤：
S1：第一感应件、第二感应件以及第三感应件分别监测对应新风入口处、蒸发器输出端以及实际设定环境中对应的温度TA、TB、TN和湿度bA、bB和bN ；
S2：根据风量平衡和湿平衡计算得出经过辅风道以及蒸发器的气流流量比例，进而确定风阀的开启幅度，达到从新风出口输出的新风湿度bC=bN；
S3：计算实际环境中的温度TN与新风出口处的温度TC之间的温度差；
S4：判断TN与TC之间的温度差，如果温度差的绝对值大于t，则调整压缩机或者节流装置，使得TN与TC之间的温度差在t范围内。
在本申请的一些实施例中，具体包括以下步骤：
S1：第一感应件以及第三感应件分别监测对应新风入口处、蒸发器输出端以及实际设定环境中对应的温度TA、TN和湿度bA和bN ；
S2：根据风量平衡、热平衡、湿平衡以及热湿比线计算得出从蒸发器输出的新风的理论焓值iB和湿度dB以及经过辅风道以及蒸发器的气流流量GA和GB，进而确定风阀的开启幅度；
S3：第二感应件测量得到蒸发器输出的新风的实际温度TB，结合从蒸发器输出的新风的理论焓值iB和湿度dB，计算出蒸发器处理该比例状态下的新风的制冷量；
S4：计算实际环境中的温度TN与新风出口处的温度TC之间的温度差；
S5：判断TN与TC之间的温度差，如果温度差的绝对值小于温差允许值t，则按照现有参数继续运行，如果温度差的绝对值大于t，则对应调整风阀、压缩机或者节流装置，使得TN与TC之间的温度差在t范围内
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
通过设置在风道中的风阀，控制新风输入过程中进行除湿和不进行除湿的比例，结构简单，安装方便更易实现，以空气湿度为参数调整风阀的开启大小，通过控制冷媒的蒸发温度和新风的流路和风量，调节新风输出参数，解决新风处理过程中冷热抵消的问题，达到不降温除湿的目的；比传统降温除湿后还需再热的方式相比，能够更节能，且更舒适。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的不降温除湿装置的一种实施例的连接结构示意图；
图2新风完全从辅风道流通的结构示意图；
图3新风从辅风道及蒸发器流通的结构示意图；
图4是新风完全从蒸发器流通的结构示意图；
图5是风阀为折板结构示意图；
图6是实施例1不降温除湿控制原理示意图；
图7是实施例1不降温除湿控制流程示意图；
图8是实施例2中不降温除湿控制原理示意图；
图9是实施例2中不降温除湿控制流程示意图；
图中，
1、压缩机；
2、四通阀；
3、冷凝器；
4、节流装置；
5、蒸发器；
6、气液分离器；
7、新风入口；
8、新风出口；
9、风机；
10、风阀； 101、转动轴；102、分隔部；
11、第一感应件；
12、第二感应件；
13、辅风道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。
如图1-4所示，实施例的不降温除湿装置包括新风机9组，该新风机9组形成有新风入口7以及新风出口8，在新风入口7及新风出口8之间形成风道。
从外界引入的新风通过新风入口7进入到风道中，风道中沿着新风气流的流动方向依次设置有风机9、风阀10以及蒸发器5，风机9的转速可调，风机9转速可以控制新风风量，新风进入风道之后，在风机9的作用下沿着风道流通，经过风阀10的分配后流入蒸发器5或者蒸发器5与风道之间的安装空隙（辅风道13）。
具体而言，所述蒸发器5与所述风道之间形成辅风道13，从新风入口输入的新风气流在从风道流通过程中，在风阀10的作用下，有多种流通方式，风阀10将辅风道13完全封堵的情况下，新风全部进入蒸发器5内，经过蒸发器5除湿后从新风出口输出；当风阀10将辅风道13部分封堵后，新风部分从辅风道直接输出到新风出口，另一部分经过蒸发器5输出；当风阀10将蒸发器5全部封堵后，新风全部从辅风道13输出，不经过蒸发器5除湿作用。
所述风阀包括分隔部102，所述分隔部102可移动或转动连接在所述风道内，通过分隔部102的隔挡作用，确定从辅风道13以及蒸发器5的分流比例。
以下提出一种风阀结构的实施例，蒸发器5位于风道的底部，蒸发器5与风道的顶部间隔一定距离，形成辅风道13，新风从新风入口7进入风道之后，在风阀10的控制下，可以以一定比例经过蒸发器5输出到新风出口8或者直接从辅风道13输送到新风出口8。
风阀10包括转动轴101以及连接在转动轴101上的分隔部102，转动轴101垂直于气流流通方向，可转动连接在蒸发器5上，通过分隔部102在转动轴101上的转动角度，将从风机9输出的新风分隔开来。
风阀结构并不局限于上述实施例，还可以是以下的实现方式：蒸发器5设置在风道中，分隔部102为挡板结构，分隔部102通过平移对蒸发器5的新风输入量以及辅风道13的新风输入量进行控制；
如图5所示，分隔部102除了为挡板结构外，还可以是折板结构，通过折板的打开程度，改变通过蒸发器5和辅风道13的新风流量。
蒸发器5通过连接管路连接有压缩机1、气液分离器6、第一冷凝器3、第一节流装置4以及四通阀2，四通阀2与压缩机1、气液分离器6、第一冷凝器3以及蒸发器5连接。
四通阀2分别将压缩机1与蒸发器5连通、第一冷凝器3与气液分离器6连通，在工作过程中，从压缩机1输出的冷媒通过连接管路输送到蒸发器5内，在蒸发器5中冷媒蒸发吸热，变为气态，气态冷媒经过第一节流装置4、第一冷凝器3以及气液分离器6输送回压缩机1内。
以风阀10包括转动轴101以及连接在转动轴101上的分隔部102为例，将新风流通过程进行详细的说明：
如图2所示，此状态下，分隔部102的端部接触风道底部，则分隔部102完全将蒸发器5前端封闭，此状态下，新风从风机9输出之后，完全经过辅风道13输出到新风出口8，新风完全不经过除湿处理。
如图3所示，此状态下，分隔部102将新风平均分配到蒸发器5和辅风道13内，新风除湿与未除湿的比例为1:1；随着分隔部102的转动角度，新风以不同的比例分配。
如图4所示，此状态下，分隔部102端部与风道顶部接触，完全将辅风道13封堵，新风完全进入到蒸发器5内，达到新风100%除湿。
根据具体的室内环境需要，可以通过计算得出所需新风除湿与未除湿的混合比例，进而调节风阀10的具体开启角度，此时需要采集新风入口7处、目标调节环境以及经过蒸发器5处理之后这三个位置的新风参数。
新风入口7处设置有第一感应件11、蒸发器5的输出端设置有第二感应件12，目标调节环境中设置有第三感应件。
根据具体的参数需求，第一感应件11、第二感应件12以及第三感应件均为温湿度感应器，采集者三处的温湿度信息，定义未经过除湿处理的新风A、经过蒸发器5除湿处理之后的新风B以及混合之后的新风C。
蒸发器5以及冷凝器3之间还形成有节流装置4，用于控制流经管道的冷媒量，冷凝器3与压缩机1之间还形成有气液分离器6，四通阀2与压缩机1、气液分离器6、冷凝器3以及蒸发器5连接。
四通阀2分别将压缩机1与蒸发器5连通、将冷凝器3与气液分离器6连通，在工作过程中，从压缩机1输出的冷媒通过连接管路输送到蒸发器5内，在蒸发器5中冷媒蒸发吸热，变为气态，气态冷媒经过节流装置4、冷凝器3以及气液分离器6输送回压缩机1内。
本申请实现不降温除湿的实施例1如下：
新风的处理过程如图6所示，图6中，横坐标为湿度，纵坐标为温度值。
室外新风A分成两部分，一部分经过蒸发器5处理到B点，一部分不经过处理依然保持状态A点，然后处理后的状态B点的新风与状态A点的新风混合成C点，且使C点与N点的绝对湿度相同，然后通过不断反复调节系统运行状态从而改变B点的状态最终目的是使C点与N点接近，达到不降温除湿的目的。
具体如下：
如图7所示，定义经过辅风道13的A点状态的新风风量为GA，经过蒸发器5处理的新风风量为GB，从新风机9组输出的总的风量为GC；
定义经过辅风道13的A点状态的新风的焓值和绝对湿度分别为iA、dA，经过蒸发器5处理的新风的焓值和绝对湿度分别为iB、dB，从新风机9组输出的新风的焓值和绝对湿度分别为iC、dC；待调节环境N中的绝对湿度为dN。
A点绝对湿度dA可根据新风入口7处的第一感应件11的检测温度和相对湿度确定，同理B点绝对湿度dB可根据新风入口7处的第二感应件12的检测温度和相对湿度确定,因此dA和dB 是已知的；
不经过除湿处理的新风A与经过了除霜处理的新风B混合为C，C点的绝对湿度与设定点的绝对湿度相同。
若以新风的送风湿度为控制目标，也即是混合点C的湿度要和设定点N的湿度相同，而设定点N的湿度可以有室内侧控制器上的第三感应件确定。
则，
按照风量平衡： GA+GB=GC ；
总新风量 GC可通过风机9转速确定，所以是已知的；
按照湿平衡：GAdA+GBdB=GCdC，
dC=dN；
已知GC、dA、dB、dC可以求出GA和GB，进而确定经过辅风道13和蒸发器5的新风流量，从而确定风阀10的开启大小。
风阀10位置确定之后，通过第三感应件监测目标环境中的实际温度TC和绝对湿度dc，并与目标温度TN和dN进行比较，当环境中的︱TC-TN︱小于允许温度误差t的时候，则不需要进一步调整，按照此参数状态运行即可。
当环境中的︱TC-TN︱大于允许温度误差t的时候，调整压缩机1的运行频率或者节流装置4的阀开度，使得C点的温度值向N点靠拢，达到缓慢调节的目的。
允许温度误差t可以根据实际的环境需求来提前设定，在此并不做特殊限定，控制系统接收第一感应件11、第二感应件12以及第三感应件检测温度，并进行相关程序的运算，并发送控制信号给压缩机1、节流装置4以及风阀10等，对压缩机1的频率和节流装置4以及风阀10的开度进行调整和控制。
如图8、图9所示，本申请还提出了另一种不降温除湿的控制方式，实施例2：
图8中，横坐标为湿度，纵坐标为温度，在新风装置中，外界的新风A分为两为两部分，一部分经过蒸发器5处理到B点，一部分不经过处理从辅风道13输出，此部分的新风依然保持状态A点，然后蒸发器5处理后的状态B点的新风与未经过处理的处于状态A点的新风混合成C点，控制的目标为使混合之后的C点与目标N点重合。
此控制方式的控制目标是根据风量平衡、热平衡以及湿平衡计算得到B点的参数：
具体计算方法如下：
按照风量平衡： GA+GB=GC；
根据热平衡：GAiA+GBiB=GCic
按照湿平衡：GAdA+GBdB=GCdc，
总新风量 Gc可通过风机9转速确定，所以是已知的，
且，dc=dn
已知GC、dA、dB、dC可以求出GA和GB，进而确定经过辅风道13和蒸发器5的新风流量，从而确定风阀10的开启大小。
A点绝对湿度dA可根据新风入口7处的第一感应件11的检测温度和相对湿度确定，因此dA是已知的；
而设定点N的湿度可以有室内侧控制器上的第三感应件确定，因此可根据设定温度和设定的相对湿度计算出dn。
再根据热湿比线算出iB与dB的关系，如下
Figure 145916DEST_PATH_IMAGE001
=
Figure 429130DEST_PATH_IMAGE002
综上，根据上面四个公式可以求出B点的焓值iB以及湿度dB。
根据B点的焓值、温度和绝对温度，计算A点处理到B点所需要的制冷量，从而控制压缩机1的运行频率和节流装置4的阀开度。
同样的，风阀10位置以及压缩机1频率、节流装置4的阀开度确定之后，通过第三感应件监测目标环境中的实际温度TC和绝对湿度dC，并与目标温度TN和dN进行比较，当环境中的︱TC-TN︱小于允许温度误差t的时候，则不需要进一步调整，按照此参数状态运行即可。
当环境中的︱TC-TN︱大于允许温度误差t的时候，调整压缩机1的运行频率或者节流装置4的阀开度，使得C点的温度值向N点靠拢，达到缓慢调节的目的。
允许温度误差t可以根据实际的环境需求来提前设定，在此并不做特殊限定，控制系统接收第一感应件11、第二感应件12以及第三感应件检测温度，并进行相关程序的运算，并发送控制信号给压缩机1、节流装置4以及风阀10等，对压缩机1的频率和节流装置4以及风阀10的开度进行调整和控制。
本申请通过控制新风的流路分配，来解决传统除湿新风处理过程中冷凝除湿后还需再热的问题，结构简单，安装方便更易实现，以空气湿度为参数调整风阀10的开启大小，通过控制冷媒的蒸发温度和新风的流路和风量，调节新风输出参数，解决新风处理过程中冷热抵消的问题，达到不降温除湿的目的；比传统降温除湿后还需再热的方式相比，能够更节能，且更舒适。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种不降温除湿装置，其特征在于，包括：
新风机组，所述新风机组包括新风入口、风道以及新风出口，沿着气流流通方向，所述新风机组的所述风道内依次设置有风机、风阀以及蒸发器；所述风阀用于调节经过所述蒸发器的气流量；
其中，从所述压缩机输出的冷媒，进入到蒸发器中，在蒸发器中冷媒蒸发吸热，变成气态，然后经过冷凝器输送回所述压缩机内。
2.根据权利要求1所述的不降温除湿装置，其特征在于，
所述蒸发器与所述风道之间形成辅风道，所述风阀包括分隔部，所述分隔部可移动或转动连接在所述风道内，在所述分隔部的作用下，气流经过辅风道和/或蒸发器，从所述新风出口输出。
3.根据权利要求2所述的不降温除湿装置，其特征在于，
所述新风入口处设置有第一感应件；所述蒸发器的输出端设置有第二感应件，所述目标调节环境中设置有第三感应件。
4.根据权利要求3所述的不降温除湿装置，其特征在于，
所述第一感应件、第二感应件以及第三感应件均为温湿度感应器。
5.根据权利要求1所述的不降温除湿装置，其特征在于，
所述蒸发器以及所述冷凝器之间还形成有节流装置。
6.根据权利要求5所述的不降温除湿装置，其特征在于，
所述冷凝器与所述压缩机之间还形成有气液分离器。
7.根据权利要求6所述的不降温除湿装置，其特征在于，
还包括四通阀，所述四通阀与所述压缩机、所述气液分离器、所述冷凝器以及所述蒸发器连接。
8.一种不降温除湿控制方法，其特征在于，包括上述权利要求1-6任一所述的不降温除湿装置。
9.根据权利要求8所述的不降温除湿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：第一感应件、第二感应件以及第三感应件分别监测对应新风入口处、蒸发器输出端以及实际设定环境中对应的温度TA、TB、TN和湿度bA、bB和bN ；
S2：根据风量平衡和湿平衡计算得出经过辅风道以及蒸发器的气流流量比例，进而确定风阀的开启幅度，达到从新风出口输出的新风湿度bC=bN；
S3：计算实际环境中的温度TN与新风出口处的温度TC之间的温度差；
S4：判断TN与TC之间的温度差，如果温度差的绝对值大于t，则调整压缩机或者节流装置，使得TN与TC之间的温度差在t范围内。
10.根据权利要求8所述的不降温除湿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：第一感应件以及第三感应件分别监测对应新风入口处、蒸发器输出端以及实际设定环境中对应的温度TA、TN和湿度bA和bN ；
S2：根据风量平衡、热平衡、湿平衡以及热湿比线计算得出从蒸发器输出的新风的理论焓值iB和湿度dB以及经过辅风道以及蒸发器的气流流量GA和GB，进而确定风阀的开启幅度；
S3：第二感应件测量得到蒸发器输出的新风的实际温度TB，结合从蒸发器输出的新风的理论焓值iB和湿度dB，计算出蒸发器处理该比例状态下的新风的制冷量；
S4：计算实际环境中的温度TN与新风出口处的温度TC之间的温度差；
S5：判断TN与TC之间的温度差，如果温度差的绝对值小于温差允许值t，则按照现有参数继续运行，如果温度差的绝对值大于t，则对应调整风阀、压缩机或者节流装置，使得TN与TC之间的温度差在t范围内。
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