CN114413351B - 一种除湿再热调节设备及空气调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种除湿再热调节设备及空气调节系统。该除湿再热调节设备包括箱体、预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机;其中,箱体具有新风入口和送风出口,预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机沿箱体内部的气体通道依次设置在箱体内。本发明通过预冷部与再热部共同形成第一循环回路,在夏季时,直接使用该第一循环回路进行空气调节;在过渡季时,利用再热部与板式换热器形成的第三循环回路,使得再热部与制冷部进行热交换,以利用制冷部内的高温制冷剂对再热部进行加热。由此,整个空气调节系统不会消耗多余的能量,利用新风与送风的温度差即可实现自动运转,并能够根据季节的不同选择不同的工作模式。
Description
技术领域
本发明涉及一种除湿再热调节设备,同时还涉及相应的空气调节系统,属于空气调节技术领域。
背景技术
随着人们对空气品质要求越来越高,要求将室外空气直接净化、降温、除湿至空调送风温度,因此双冷源深度除湿的需求不断增大。双冷源深度除湿的特点是进风和出风温差较大,因此使用U型热管的热效率能达到70%。
在夏季,U型热管的节能效果显著,但是进入春、秋等过渡季节,由于进出风温差小,导致U型热管的效率降低,再热量无法高于房间露点温度,因此,需要配置其他的再热冷凝器后方可使用。
在专利号为ZL 201110430940.0的中国发明专利中,公开了一种双冷源全新风除湿机及其控制方法,用于解决全新风除湿机本身的能耗高、对高品质排风和低温冷凝水没有充分利用,无法实现出风温度在16~24℃之间无级调节的问题。然而,该除湿机的整体结构较为复杂,需要两个风机分别完成排风和送风。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种除湿再热调节设备。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述除湿再热调节设备的空气调节系统。
为实现上述技术目的,本发明采用以下的技术方案:
根据本发明实施例的第一方面,提供一种除湿再热调节设备,包括箱体、预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机;
所述箱体具有新风入口和送风出口,所述预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机沿所述箱体内部的气体通道依次设置在所述箱体内;
所述预冷部设置于所述箱体的新风入口处,并通过第一管道与所述再热部连接成第一循环回路,所述第一循环回路容纳有第一制冷剂;
所述蒸发部通过板式换热器与所述制冷部连接成第二循环回路,所述第二循环回路容纳有第二制冷剂;
所述再热部通过第二管道与所述板式换热器连接成第三循环回路,所述第三循环回路容纳有所述第一制冷剂;
所述风机设置于所述箱体的送风出口处,以驱动外界新风从所述新风入口向所述送风出口流动;
在第一状态下,所述第一管道连通,所述第二管道断开,所述第一制冷剂在所述第一循环回路内循环流动,所述第二制冷剂在所述第二循环回路内循环流动,且所述第一制冷剂与所述第二制冷剂不进行热交换;
在第二状态下,所述第一管道断开,所述第二管道连通,所述第一制冷剂在所述第三循环回路内循环流动,所述第二制冷剂在所述第二循环回路内循环流动,且所述第一制冷剂与所述第二制冷剂在所述板式换热器内进行热交换;
当室外进风温度与室内送风温度的温差大于设定阈值时,所述除湿再热调节设备以所述第一状态运行,当室外进风温度与室内送风温度的温差不大于所述设定阈值时,所述除湿再热调节设备以所述第二状态运行。
其中较优地,所述第一循环回路为所述预冷部、所述第一管道以及所述再热部共同形成的第一热管,所述第一管道上设有第一阀门,以用于控制所述第一管道的连通与断开;
所述第三循环回路为所述再热部、所述第二管道以及所述板式换热器共同形成的第二热管,所述第二管道上设有第二阀门,以用于控制所述第二管道的连通与断开。
其中较优地,所述制冷部包括压缩机、板式换热器、四通阀、气液分离器、外机模组和储液罐;
所述板式换热器的进口与所述压缩机的出口连接,所述板式换热器的出口通过第三管道与所述蒸发部的进口连接;
所述四通阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口,所述第一阀口与所述第二阀口连通,所述第三阀口与所述第四阀口连通,所述第一阀口与所述压缩机的出口连接,所述第二阀口与所述外机模组的进口连接;
所述外机模组的出口与所述储液罐的进口连接,所述储液罐的出口与所述蒸发部的进口连接;
所述蒸发部的出口与所述第三阀口连接,所述第四阀口与所述气液分离器的进口连接,所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接。
其中较优地,所述储液罐与所述蒸发部的进口之间设置有制冷膨胀阀;所述第三管道的第一端与所述板式换热器的出口连接,所述第三管道的第二端位于所述制冷膨胀阀与所述蒸发部的进口之间,所述第三管道上设有流量调节件。
其中较优地,所述流量调节件包括电子膨胀阀和单向阀,所述电子膨胀阀具有可调节开口大小的阀口,所述单向阀设置在所述电子膨胀阀与所述第三管道的第二端之间,以用于限制第二制冷剂的流向。
其中较优地,所述预冷部包括第一预冷管和第二预冷管,所述第一预冷管通过所述第一管道与所述再热部连接成所述第一热管,所述第二预冷管设置于所述第一预冷管的远离所述新风入口的一侧。
其中较优地,所述第一预冷管内流动的制冷剂与所述第二预冷管内流动的制冷剂不同。
其中较优地,还包括加湿部,所述加湿部设置于所述再热部与所述风机之间,以用于对外界新风进行加湿。
其中较优地,所述压缩机上安装有第一温度传感器,以用于检测所述压缩机的排气温度;所述四通阀与所述气液分离器之间设有第二温度传感器,以用于检测吸气温度。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种空气调节系统,包括上述的除湿再热调节设备。
本发明具有以下技术效果:
本发明实施例提供的除湿再热调节设备,通过预冷部与再热部共同形成第一循环回路,在夏季时,直接使用该第一循环回路进行空气调节;在过渡季时,利用再热部与板式换热器形成的第三循环回路,使得再热部与制冷部进行热交换,以利用制冷部内的高温制冷剂对再热部进行加热,从而可以避免配置其他的再热冷凝器。由此,整个空气调节系统不会消耗多余的能量,利用新风与送风的温度差即可实现自动运转,并能够根据季节的不同选择不同的工作模式;同时,通过热交换的方式能够将制冷部排出的部分热量回收利用,减少能量的浪费;此外,由于无需配置其他的再热冷凝器,从而能够节约整个空气调节系统的内部空间,便于优化整体结构的布局。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的除湿再热调节设备的结构示意图;
图2为图1所示的除湿再热调节设备中,制冷部的结构示意图;
图3为本发明第二实施例提供的除湿再热调节设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
<第一实施例>
请参照图1所示,为本发明第一实施例提供的一种除湿再热调节设备,其包括:箱体1、预冷部2、蒸发部3、制冷部4、再热部5和风机6。
箱体1具有新风入口11和送风出口12,箱体1内从新风入口11到送风出口12的空腔构成了气体通道,外界新风从新风入口11进入箱体1,从送风出口12离开箱体1。预冷部2、蒸发部3、制冷部4、再热部5和风机6沿箱体1内部的气体通道依次设置在箱体1内。当风机6驱动外界新风进入新风入口11后,外界新风会依次经过预冷部2、蒸发部3、制冷部4、再热部5和风机6后,从送风出口12吹出。
预冷部2设置于箱体1的新风入口11处,并通过第一管道101与再热部5连接成第一循环回路,第一循环回路容纳有第一制冷剂。蒸发部3通过板式换热器42与制冷部4连接成第二循环回路,第二循环回路容纳有第二制冷剂。再热部5通过第二管道102与板式换热器42连接成第三循环回路,第三循环回路容纳有第一制冷剂。风机6设置于箱体1的送风出口12处,以驱动外界新风从新风入口11向送风出口12流动。
在第一状态下,第一管道101连通,第二管道102断开,第一制冷剂在第一循环回路内循环流动,第二制冷剂在第二循环回路内循环流动,且第一制冷剂与第二制冷剂不进行热交换。在第二状态下,第一管道101断开,第二管道102连通,第一制冷剂在第三循环回路内循环流动,第二制冷剂在第二循环回路内循环流动,且第一制冷剂与第二制冷剂在板式换热器42内进行热交换。当室外进风温度与室内送风温度的温差大于设定阈值时,除湿再热调节设备以第一状态运行,当室外进风温度与室内送风温度的温差不大于设定阈值时,除湿再热调节设备以第二状态运行。由此,可根据季节的不同选择不同的工作模式。
具体的,在本实施例中,该预冷部2通过第一管道101与再热部5连接成第一热管(该第一热管即为第一循环回路)。其中,预冷部2用于对外界新风进行初步预冷除湿,再热部5用于对外界新风进行再加热,以保证外界新风吹出的温度适宜。同时,第一管道101上设有第一阀门10,以用于控制第一管道101的开启和关闭。
在本发明的一个实施例中,预冷部2包括第一预冷管21和第二预冷管22,第一预冷管21通过第一管道101与再热部5连接成第一热管,第二预冷管22设置于第一预冷管21的远离新风入口11的一侧。由此,外界新风经过预冷部2时,会先通过第一预冷管21进行预冷除湿,在经过第二预冷管22进行预冷除湿,从而形成双冷源式的预冷部2,以提高对外界新风的预冷除湿效果。在本实施例中,第一预冷管21内流动的制冷剂与第二预冷管22内流动的制冷剂不同,第一预冷管21为U型热管的预冷段,第二预冷管22则为水盘管,该水盘管内流动的制冷剂为水。
蒸发部3通过板式换热器42与制冷部4连接成第二循环回路,第二循环回路内循环流动有第二制冷剂。可以理解的是,当第二制冷剂在第二循环回路内进行循环流动时,会以高温高压气态—高温高压液态—(节流后)低温低压气液混合态—低温低压气态—进入压缩机压缩的形式进行循环,当第二制冷剂处于低温液态时,会进入到蒸发部3内,从而保证蒸发部3处于低温状态。当外界新风经过蒸发部3后,利用低温的蒸发部3能够对外界新风进行深度的除湿。
再热部5通过第二管道102与板式换热器42连接成第二热管(该第二热管即为第三循环回路),第二热管内流动有第一制冷剂,第二管道102上设有第二阀门20。当第一阀门10开启,第二阀门20关闭时,则第一热管开启,第二热管关闭,此时,该系统多用于夏季,利用进风温度与送风温度的温差,实现第一热管的高效运行。当第一阀门10关闭,第二阀门20开启时,则第一热管关闭,第二热管开启,此时,该系统多用于过渡季(即春季或秋季),由于进风温度与送风温度的温差相对较小且湿度相对适宜,因此无需通过预冷部2进行预冷除湿,通过第一制冷剂与制冷部4中的高温第二制冷剂在板式换热器42内进行热交换,从而对第一制冷剂进行加热,以实现对再热部5的加热。
其中,可以理解的是,板式换热器42为板式换热器,本实施例中,该板式换热器42内具有两个相互独立的腔体,两个腔体之间通过导热板隔开,其中一个腔体内流动有第一制冷剂,另一个腔体内流动有第二制冷剂,从而使得第一制冷剂与第二制冷剂仅通过导热板发生热交换,二者互不接触。
风机6设置于箱体1的送风出口12处,以驱动外界新风从新风入口11向送风出口12流动。在本发明的一个实施例中,可在风机6与再热部5之间设置空气过滤器,以过滤空气中的杂质(例如:灰尘、颗粒物、飘絮等),提高送风质量。在又一个变形例中,空气过滤器也可以设置在风机6与送风出口12之间。
在本实施例中,当处于夏季时,由于进风温度与送风温度的温差较大,因此,将第一阀门10开启,第二阀门20关闭,此时,第一热管开启,第二热管关闭,同时,制冷部4内的处于低温液态下的第二制冷剂仅用于对蒸发部3进行制冷,以进行除湿。外界新风(35℃,75%)从新风入口11进入箱体1内后,首先经过预冷部2进行预冷除湿,以初步降低外界新风的温度和湿度(例如:从35℃,75%降低至24℃,88%);再然后,经过预冷除湿后的外界新风经过低温的蒸发部3后进行深度除湿(例如:从24℃,88%降低至10℃,95%);再然后,深度除湿后的外界新风经过再热部5进行再加热(例如:从10℃,95%升高至15℃,90%);最后,将温度湿度适宜的空气从送风出口12吹向室内。
当处于过渡季时,由于进风温度与送风温度的温差较小,因此,将第一阀门10关闭,第二阀门20开启,此时,第一热管关闭,第二热管开启,同时,制冷部4内处于高温的第二制冷剂通过板式换热器42与第二热管内流动的第一制冷剂发生热交换,以对第一制冷剂进行加热,从而对再热部5进行加热。热交换后的的第二制冷剂经节流阀(图中未示出)节流后形成低温液态的第二制冷剂,以用于对蒸发部3进行制冷。外界新风从新风入口11进入箱体1内后,外界新风经过预冷部2后(此时,预冷部2不在对外界新风进行预冷除湿),在蒸发部3处进行深度的冷凝除湿;然后,经过深度除湿后的外界新风经过再热部5进行再加热;最后,将温度湿度适宜的空气从送风出口12吹向室内。
下面对制冷部的工作过程进行详细说明:
如图2所示,在上述实施例中,制冷部4包括压缩机41、板式换热器42、四通阀43、气液分离器44、外机模组45和储液罐46。
具体的,板式换热器42的进口与压缩机41的出口连接,板式换热器42的出口通过第三管道103与蒸发部3的进口连接。四通阀43具有第一阀口431、第二阀口432、第三阀口433和第四阀口434,其中,第一阀口431与第二阀口432连通,第三阀口433与第四阀口434连通,第一阀口431与压缩机41的出口连接,第二阀口432与外机模组45的进口连接,外机模组45的出口与储液罐46的进口连接,储液罐46的出口与蒸发部3的进口连接;蒸发部3的出口与第三阀口433连接,第四阀口434与气液分离器44的进口连接,气液分离器44的出口与压缩机41的进口连接。由此,形成了上述的循环回路。
具体运行时,首先由压缩机41对第二制冷剂进行压缩,从而形成高温气态化的第二制冷剂,高温气态化的第二制冷剂从压缩机41的出口流出后,分成两路分别流入板式换热器42和四通阀43内。其中,流经板式换热器42的第二制冷剂经过节流阀节流后,形成低温液态的第二制冷剂,并从蒸发部3的进口流入蒸发部3内;而流经四通阀43的第二制冷剂会从第二阀口432流出四通阀43,然后,依次流经外机模组45和储液罐46后,从蒸发部3的进口流入蒸发部3内。由此,从压缩机41流出的高温气态化的第二制冷剂通过两条并联的管路共同汇入蒸发部3内,形成气液混合的第二制冷剂;然后,气液混合的第二制冷剂从蒸发部3的出口流出后,通过第三阀口433流入四通阀43内,并从第四阀口434流出四通阀43;再然后,气液混合的第二制冷剂流入气液分离器44,以进行降温冷却和气液分离;最后,冷却后的低温液态化第二制冷剂流入压缩机41内,以用于对低温液态化第二制冷剂进行再次压缩,由此,完成整个循环。
可以理解的是,当从压缩机41的出口流出的高温气态化的第二制冷剂流入板式换热器42内后,如果第二热管处于开启状态(例如:处于过渡季时),则此时,第二热管内的第一制冷剂也会流入板式换热器42内,从而使得第一制冷剂与第二制冷剂在板式换热器内进行非接触式热交换。由此,可利用制冷部4本身所产生的部分热量对再热部5进行加热,从而实现了对制冷部4所产生热量的回收利用,减少了能量的浪费,并能够避免设置其他再热冷凝器。如果第二热管处于关闭状态,则板式换热器42也处于关闭状态,此时,从压缩机41的出口流出的高温气态化的第二制冷剂直接经过四通阀43,并依次经过外机模组45和储液罐46后,从蒸发部3的进口流入蒸发部3内。
在上述实施例中,压缩机41上安装有第一温度传感器100,以用于检测压缩机41的排气温度;四通阀43与气液分离器44之间设有第二温度传感器200,以用于检测吸气温度。由此,通过第一温度传感器100和第二温度传感器200能够精准检测第二制冷剂的温度,以判断整个空气调节系统是否运转正常。
如图1所示,在上述实施例中,除湿再热调节设备还包括加湿部7,加湿部7设置于再热部5与风机6之间,以用于对外界新风进行加湿。其中,该加湿部7主要应用于冬季环境下,由于冬季的空气相对干燥,因此,经过加热之后,空气的整体湿度不适合直接吹入室内,需要经过加湿部7进行加湿,以保证空气的湿度适宜。在本发明的一个实施例中,该加湿部7后装有温湿度传感器300用于检测送风湿度,以确认外界新风的湿度是否适宜;当外界新风的湿度不适宜直接吹入室内时,通过空气加湿器对外界新风进行加湿后,再由风机6吹入室内。此外,在加湿部7后装有温湿度传感器300用于检测出风温度。当温湿度传感器300检测到的温度没有达到目标出风温度,控制系统通过PID算法调节电子膨胀阀81的开度调节参与再热换热的流量,最终维持送风温度恒定。
综上所述,在本实施例中,通过预冷部2与再热部5共同形成U型热管,在夏季时,直接使用该U型热管进行空气调节;在过渡季时,通过将U型热管的再热部5与制冷部4进行热交换,以利用制冷部4内的高温第二制冷剂对U型热管的再热部5进行加热,从而可以避免配置其他的再热冷凝器;在冬季时,通过设置于再热部5与风机6之间的加湿部7,能够对外界新风进行加湿,以保证空气的湿度适宜。由此,整个空气调节系统不会消耗多余的能量,利用新风与送风的温度差即可实现自动运转,并能够根据季节的不同选择不同的工作模式;同时,通过热交换的方式能够将制冷部排出的部分热量回收利用,减少能量的浪费;此外,由于无需配置其他的再热冷凝器,从而能够节约整个空气调节系统的内部空间,便于优化整体结构的布局。
<第二实施例>
如图3所示,为本发明第二实施例提供的一种除湿再热调节设备,其包括:箱体1、预冷部2、蒸发部3、制冷部4、再热部5和风机6。本实施例与第一实施例的不同之处在于,本实施例中可以对再热部5进行温度调节。
具体的,在本实施例中,储液罐46与蒸发部3的进口之间设置有制冷膨胀阀47;第三管道103的第一端与板式换热器42的出口连接,第三管道103的第二端位于制冷膨胀阀47与蒸发部3的进口之间,第三管道103上设有流量调节件8。由此,通过调节该流量调节件8能够控制流入板式换热器42内的第二制冷剂的多少,当流入板式换热器42内的第二制冷剂越多时,则第一制冷剂与第二制冷剂经过热交换后的温度越高,当流入板式换热器42内的第二制冷剂越少时,则第一制冷剂与第二制冷剂经过热交换后的温度越低,从而可根据需要对再热部5进行温度调节,以满足不同使用情况的使用需求。
在本发明的一个实施例中,流量调节件8包括电子膨胀阀81和单向阀82。电子膨胀阀81具有可调节开口大小的阀口,当阀口的开口越大时,则流入板式换热器42内的第二制冷剂越多,当阀口的开口越小时,则流入板式换热器42内的第二制冷剂越少。单向阀82设置在电子膨胀阀81与第三管道103的第二端之间,以用于限制第二制冷剂从第三管道103的第二端流向第三管道103的第一端。容易理解的是,在其他实施例中,也可以根据需要对流量调节件8进行适应性选择。
本实施例除上述结构之外,其余结构与第一实施例均相同,在此不再赘述。
<第三实施例>
本发明实施例还提供一种空气调节系统,该空气调节系统包括第一实施例或第二实施例所述的除湿再热调节设备。
上面对本发明进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言,在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将构成对本发明专利权的侵犯,将承担相应的法律责任。
Claims (9)
1.一种除湿再热调节设备,其特征在于包括:箱体、预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机;
所述箱体具有新风入口和送风出口,所述预冷部、蒸发部、制冷部、再热部和风机沿所述箱体内部的气体通道依次设置在所述箱体内;
所述预冷部设置于所述箱体的新风入口处,并通过第一管道与所述再热部连接成第一循环回路,所述第一循环回路容纳有第一制冷剂;
所述蒸发部通过板式换热器与所述制冷部连接成第二循环回路,所述第二循环回路容纳有第二制冷剂;
所述再热部通过第二管道与所述板式换热器连接成第三循环回路,所述第三循环回路容纳有所述第一制冷剂;
所述风机设置于所述箱体的送风出口处,以驱动外界新风从所述新风入口向所述送风出口流动;
在第一状态下,所述第一管道连通,所述第二管道断开,所述第一制冷剂在所述第一循环回路内循环流动,所述第二制冷剂在所述第二循环回路内循环流动,且所述第一制冷剂与所述第二制冷剂不进行热交换;
在第二状态下,所述第一管道断开,所述第二管道连通,所述第一制冷剂在所述第三循环回路内循环流动,所述第二制冷剂在所述第二循环回路内循环流动,且所述第一制冷剂与所述第二制冷剂在所述板式换热器内进行热交换;
当室外进风温度与室内送风温度的温差大于设定阈值时,所述除湿再热调节设备以所述第一状态运行,当室外进风温度与室内送风温度的温差不大于所述设定阈值时,所述除湿再热调节设备以所述第二状态运行;
其中,所述第一循环回路为所述预冷部、所述第一管道以及所述再热部共同形成的第一热管,所述第一管道上设有第一阀门,以用于控制所述第一管道的连通与断开;
所述第三循环回路为所述再热部、所述第二管道以及所述板式换热器共同形成的第二热管,所述第二管道上设有第二阀门,以用于控制所述第二管道的连通与断开。
2.如权利要求1所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述制冷部包括压缩机、板式换热器、四通阀、气液分离器、外机模组和储液罐;
所述板式换热器的进口与所述压缩机的出口连接,所述板式换热器的出口通过第三管道与所述蒸发部的进口连接;
所述四通阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口,所述第一阀口与所述第二阀口连通,所述第三阀口与所述第四阀口连通,所述第一阀口与所述压缩机的出口连接,所述第二阀口与所述外机模组的进口连接;
所述外机模组的出口与所述储液罐的进口连接,所述储液罐的出口与所述蒸发部的进口连接;
所述蒸发部的出口与所述第三阀口连接,所述第四阀口与所述气液分离器的进口连接,所述气液分离器的出口与所述压缩机的进口连接。
3.如权利要求2所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述储液罐与所述蒸发部的进口之间设置有制冷膨胀阀;所述第三管道的第一端与所述板式换热器的出口连接,所述第三管道的第二端位于所述制冷膨胀阀与所述蒸发部的进口之间,所述第三管道上设有流量调节件。
4.如权利要求3所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述流量调节件包括电子膨胀阀和单向阀,所述电子膨胀阀具有可调节开口大小的阀口,所述单向阀设置在所述电子膨胀阀与所述第三管道的第二端之间,以用于限制第二制冷剂的流向。
5.如权利要求1所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述预冷部包括第一预冷管和第二预冷管,所述第一预冷管通过所述第一管道与所述再热部连接成所述第一热管,所述第二预冷管设置于所述第一预冷管的远离所述新风入口的一侧。
6.如权利要求5所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述第一预冷管内流动的制冷剂与所述第二预冷管内流动的制冷剂不同。
7.如权利要求1所述的除湿再热调节设备,其特征在于还包括加湿部,所述加湿部设置于所述再热部与所述风机之间,以用于对外界新风进行加湿。
8.如权利要求2所述的除湿再热调节设备,其特征在于:所述压缩机上安装有第一温度传感器,以用于检测所述压缩机的排气温度;所述四通阀与所述气液分离器之间设有第二温度传感器,以用于检测吸气温度。
9.一种空气调节系统,其特征在于包括如权利要求1~8中任意一项所述的除湿再热调节设备。
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