CN115164282A - 一种真空膜除湿暖通空调系统及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空膜除湿暖通空调系统及运行控制方法，该系统该方法包括空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板、真空膜除湿系统、热泵空调系统以及露点蒸发冷却系统、控制系统。室内回风与新风混合后进入空气过滤器，先由真空膜除湿装置除湿，再选择性地通过旁通管路、热泵末端以及露点蒸发冷却器中的一种或几种，实现空气温湿度调节。万向送风末端系统具有调节风向的功能，配合房间内安装的绝热辐射顶板，通过调节对流和辐射换热强度维持室内人员的舒适性。该系统该方法解决了夏季空调吹风感强、冬季供热效果差的问题，可以实现了温湿度独立控制和空调系统冬夏一体，解决了常规空调送风参数控制不精确的问题。

Description

一种真空膜除湿暖通空调系统及运行控制方法

技术领域

本发明涉及暖通空调系统设计与制造技术领域，具体涉及一种基于真空膜除湿技术的暖通空调系统及运行控制方法。

背景技术

为了降低暖通空调系统的能耗，营造舒适健康的室内环境，亟需开发新型暖通空调系统。温湿度独立控制空调技术将温度和湿度解耦控制，具有控制精度高，舒适性好，节能潜力高的优点。除湿技术是温湿度独立控制空调系统中的核心技术，常见的除湿技术包括：冷凝除湿、转轮除湿、溶液除湿等。冷凝除湿需要将空气温度降低至露点温度以下，这会造成除湿后空气温度远远低于室内所需要的温度，所以一般需要再热。再热的方法有很多，常见的是电加热和冷凝余热回收加热两种。电加热方便简单，但是却需要消耗更多的能耗。余热回收再热技术虽然在再热过程中几乎不增加能耗，但是对于除湿量和制冷量严重不匹配的工况却显得不太适用。转轮除湿技术和溶液除湿技术在除湿的过程中需要低品位热源对固体、液体除湿剂再生，这在低品位热源充足的环境节能效果显著，但是当低品位热源不足的时候，往往需要借助电加热技术，这进一步增加了系统的能耗。真空膜除湿技术是利用真空泵产生负压，在水蒸气选择性透过膜的两侧形成化学势差，实现除湿，整个过程可以维持空气温度不变，故又被称为等温除湿技术。现有空调系统主要是利用热泵系统实现冬夏一体，利用蒸发器实现夏季制冷，利用冷凝器实现冬季制热，难以准确控制室内温湿度。热泵系统夏季具有明显的吹风感觉，冬季热空气上浮，人员活动区温度较低，舒适性较差。蒸发冷却技术在湿度较高的环境效率较低，难以推广。在过渡季节，室内显热负荷较小，潜热负荷较大，此时传统的蒸汽压缩式空调会造成过度冷却，既浪费能源又无法保证室内温湿度满足要求。

为了解决以上问题，采用真空膜除湿技术作为湿度控制技术，并将热泵技术和露点蒸发冷却技术结合，共同作为温度控制技术，且安装在真空膜除湿装置的下游。利用真空膜除湿装置对空气除湿，除湿后的空气可以选择性的利用露点蒸发冷却系统和热泵系统中的一种或几种实现调温。最后，可变风向风口结构调节送风方向，将温湿度满足要求的空气按照设定的风向送入室内，并配合屋顶的绝热辐射顶板，调节室内人体的对流换热和辐射换热的比例，避免夏季空调吹风干过强，同时避免冬季热空气上浮时供热能力不足，保障人员的舒适性。同时，本发明可以很好的适用于显热负荷小，潜热负荷大的工况。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种真空膜除湿暖通空调系统及运行控制方法，将真空膜除湿技术、热泵技术、露点蒸发冷却技术、可变方向送风技术和绝热辐射顶板技术有机结合，解决了现有技术问题。

本发明提供了一种真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于，该系统包括空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板、真空膜除湿系统、热泵空调系统、露点蒸发冷却系统、控制系统；

所述新风系统出口安装在空气循环系统的回风口下游，且和空气过滤器上游的风管连接；

所述热泵空调系统、所述露点蒸发冷却系统、以及阀门所在的风管三者处于并联安装的状态；

所述真空膜除湿系统安装在所述热泵空调系统、所述露点蒸发冷却系统、以及阀门三所在的支路风管汇合的主干管道的上游；

所述万向送风末端系统设置在所述空气循环系统的送风口的末端；

所述控制系统均与空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板、真空膜除湿系统、热泵空调系统、露点蒸发冷却系统电连接；所述控制系统可以对所述真空膜除湿暖通空调系统的阀门开度、风机功率、泵功率和风口方向进行调控。

所述空气循环系统包括：空气过滤器、回风口、阀门一、阀门二、阀门三、阀门四、阀门五、阀门六、风管连接件、循环风机、送风口；所述回风口设置在室内墙壁下侧位置，所述空气过滤器与所述回风口通过风管连接件相连，用于对室内的空气进行过滤，所述空气过滤器与循环风机通过风管连接件相连，所述循环风机为空气循环提供驱动力；所述送风口设置在室内墙壁上侧位置，在所述回风口和所述送风口之间设置有阀门一、阀门二、阀门三、阀门四、阀门五、阀门六。

所述的真空膜除湿暖通空调系统的新风系统，其特征在于：所述新风系统包括有阀门七、新风风机；所述阀门七一端连接于空气循环系统，另一端与新风风机连接；所述新风风机与室外环境相连接，用于将外界空气供入空气循环系统，为室内提供新风。

为了调整送风方向，所述万向送风末端系统包括：可变风向风口结构。为保证所述所述万向送风末端系统送风灵活性，所述可变风向风口结构设置在所述送风口中；所述万向送风末端系统的可变风向风口结构至少可以在两个垂直平面上分别实现30°~150°角度范围的方向调控。

所述热泵空调系统包括热泵机组和阀门四，所述阀门四用于控制气流向热泵机组的流通；所述露点蒸发冷却系统包括露点蒸发冷却器、阀门五、阀门六，所述阀门五用于控制露点蒸发冷却系统的一次风量，阀门六用于控制露点蒸发冷却系统的二次风量，露点蒸发冷却器还与室外环境相通，用于排出露点蒸发冷却系统的二次空气。

为了增强辐射换热的效果，同时降低所述绝热辐射顶板向屋顶的传热，所述绝热辐射顶板包括：由保温性能良好的材料制作的保温层、由表面辐射发射率较高的材料制作的高发射率层。所述绝热辐射顶板安装在房间的顶部，所述绝热辐射顶板的保温层位于所述绝热辐射顶板的高发射率层上方。所述高发射率层可直接与房间内的人体和其他表面实现辐射换热。

所述可变风向风口结构与所述绝热辐射顶板配合，可以调节房间内人员的对流换热和辐射换热的比例。具体表现为：

当所述可变风口朝向人，则由相当大的送风直接吹向人体，此时对流换热所占的比重较大，人体所感受到的吹风感较强烈；

夏季制冷工况，当所述可变风口不朝向人，或送风风速较低，则人体感受到的吹风感较弱，同时空气会改变所述绝热辐射顶板中的高发射率层的温度，高发射率层通过辐射换热与人体实现热量交换，此时对流换热量与辐射换热量的比值较小，人体感受到的吹风感较弱。

冬季供热工况，热空气上浮，聚集在房间的顶部，热空气将所述绝热辐射板中的高发射率层加热，然后所述高发射率层通过辐射换热的方式与人体和其他表面实现热量交换。

通过上述调节模式，可以很好的满足不同人员对空调的需求，具体表现为：当人员体温较高，发热量较大，需要快速降温的时候，可以采用对流换热占比较高的模式运行；当人员处于睡眠、静坐等发热量较低的状态，需要降低吹风感的时候，则可以采用辐射换热占比较高的模式运行。冬季工况，则同时利用的对流换热和辐射换热的方式解决了热空气上浮，供热能力不足的问题。

所述真空膜除湿系统包括：真空泵、真空膜除湿组件、管道。所述真空膜除湿系统的真空膜除湿组件的水蒸气选择性透过膜可以从空气中吸收水分，并在所述真空泵的抽吸作用下同步实现再生。所述真空膜除湿空调系统将除湿和再生过程一体化，可以实现等温除湿，即除湿前后空气温度基本保持不变。温度和湿度的解耦控制，更有利于同时控制温度和湿度满足要求。

为了使所述真空膜除湿系统能够在真空度较低的工况下运行，降低能耗和噪音，所述真空膜除湿组件中设置有低选择性真空除湿膜，所述低选择性真空除湿膜包括有支撑层、疏水层、亲水层、活性层；所述疏水层被安置在支撑层之上，所述亲水层粘附在疏水层之上，所述活性层被均匀涂敷在亲水层之上；所述低选择性真空除湿膜可以从空气中吸收水分，并在所述真空泵的抽吸作用下可同步实现再生。

所述低选择性真空除湿膜的支撑层为不锈钢孔板；所述低选择性真空除湿膜的疏水层为利用疏水无纺布；所述低选择性真空除湿膜的亲水层为利用聚乙烯醇溶液涂敷或浸渍制作；所述低选择性真空除湿膜的活性层为聚乙烯醇、氯化钙和蒸馏水的混合溶液涂敷或浸渍制作；

所述的一种真空膜除湿暖通空调系统的控制系统，其特征在于：所述控制系统可以对所述真空膜除湿暖通空调系统的阀门开度、电机功率和风口方向进行调控。在制冷季节优先采用露点蒸发冷却系统实现制冷，只有当露点蒸发冷却系统制冷量无法满足要求时，才利用热泵空调系统实现制冷。

所述的一种真空膜除湿暖通空调系统的运行控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：新风通过所述新风系统后汇入所述空气循环系统的主管道，与回风混合，然后经过所述空气过滤器（5-1）处理后变成清洁干净的空气；

步骤2：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

步骤2.1：当不需要除湿时，使阀门一（9-1）保持关闭状态，使阀门二（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态，空气过阀门二（9-2）所在的管道后进入调温环节；

步骤2.2：当需要除湿时，使阀门一（9-1）保持开启状态，使阀门二（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门一（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节；

步骤3：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

步骤3.1：当不需要调节温度时，使阀门三（9-3）保持开启状态，使用阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）保持关闭状态，空气流经阀门三（9-3）所在的支管；

步骤3.2：当需要调节温度时，使阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门三（9-3）保持关闭状态；利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控，对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气温度进行调控；

步骤4：经过过滤、调湿、调温中的一种或几种工艺处理后的空气通过所述万向送风末端系统送入室内，并控制所述万向送风末端系统的可变风向风口结构（2-1）调节送风方向和送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，同时控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性和满足人员的主动操作需求。

本文明的真空膜除湿暖通空调系统及方法具有如下有益的效果：

1．可以调节室内人体的对流换热和辐射换热的比例，避免夏季空调吹风感过强；同时利用了辐射换热作用，避免冬季热空气上浮时供热能力不足，保障人员的舒适性；

2. 优先采用蒸发冷却技术实现制冷，热泵空调系统的蒸发器无需承担除湿任务，在干工况下运行，更加节能环保；

3. 实现了温湿度独立控制，在过渡季节或室内显热负荷不大，但是潜热负荷较大的工况，本发明可以同时保证温度和湿度满足要求，且尺寸小巧，安装灵活方便；

4.在真空除湿系统中提供了一种新的低选择性真空除湿膜，可以更节能、高效地实现空气除湿。

附图说明：

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明绝热辐射顶板示意图；

图3为本发明真空膜除湿组件示意图。

图中标记如下：

绝热辐射顶板（1），高发射率层（1-1），保温层（1-2），可变风向风口（2-1）、室外环境（3）、新风风机（4-1）、循环风机（4-2）、真空泵（4-3）、空气过滤器（5-1）、真空膜除湿组件（6-1）、热泵空调系统（7-1）、露点蒸发冷却系统（8-1）、阀门一（9-1）、阀门二（9-2）、阀门三（9-3）、阀门四（9-4）、阀门五（9-5）、阀门六（9-6）、阀门七（9-7）、低选择性真空除湿膜（10）、干空气出口（11）、湿空气入口（12）、真空膜除湿组件与真空泵的连接口（13）。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于:包括空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板（1）、真空膜除湿系统、热泵空调系统（7-1）、露点蒸发冷却系统（8-1）、控制系统；

所述新风系统出口安装在空气循环系统的回风口下游，且和空气过滤器（5-1）上游的风管连接；

所述热泵空调系统（7-1）、所述露点蒸发冷却系统（8-1）、以及阀门三（9-3）所在的风管三者处于并联安装的状态；

所述真空膜除湿系统安装在所述热泵空调系统（7-1）、所述露点蒸发冷却系统（8-1）、以及阀门三（9-3）所在的支路风管汇合的主干管道的上游；

所述万向送风末端系统设置在所述空气循环系统的送风口的末端；

所述控制系统可以对所述真空膜除湿暖通空调系统的阀门开度、风机功率、泵功率和风口方向进行调控。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述空气循环系统包括：空气过滤器（5-1）、回风口、阀门一（9-1）、阀门二（9-2）、阀门三（9-3）、阀门四（9-4）、阀门五（9-5）、阀门六（9-6）、风管连接件、循环风机（4-2）、送风口；所述回风口设置在室内墙壁下侧位置，所述空气过滤器（5-1）与所述回风口通过风管连接件相连，用于对室内的空气进行过滤，所述空气过滤器（5-1）与循环风机（4-2）通过风管连接件相连，所述循环风机（4-2）为空气循环提供驱动力；所述送风口设置在室内墙壁上侧位置，在所述回风口和所述送风口之间设置有阀门一（9-1）、阀门二（9-2）、阀门三（9-3）、阀门四（9-4）、阀门五（9-5）、阀门六（9-6）。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述万向送风末端系统包括：可变风向风口结构（2-1）；所述可变风向风口结构（2-1）设置在所述送风口中；所述万向送风末端系统的可变风向风口结构（2-1）至少可以在两个垂直平面上分别实现30°~150°角度范围的方向调控。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述热泵空调系统（7-1）包括热泵机组和阀门四（9-4），所述阀门四（9-4）用于控制气流向热泵机组的流通；所述露点蒸发冷却系统（8-1）包括露点蒸发冷却器、阀门五（9-5）、阀门六（9-6），所述阀门五（9-5）用于控制露点蒸发冷却系统（8-1）的一次风量，阀门六（9-6）用于控制露点蒸发冷却系统的二次风量，露点蒸发冷却器还与室外环境（3）相通，用于排出露点蒸发冷却系统的二次空气。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述绝热辐射顶板（1）包括：由保温性能良好的材料制作的保温层（1-2）、由表面辐射发射率较高的材料制作的高发射率层（1-1）。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述绝热辐射顶板（1）安装在房间的顶部，所述绝热辐射顶板（1）的保温层（1-2）在所述绝热辐射顶板（1）的高发射率层（1-1）的上方。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述真空膜除湿系统包括：真空泵（4-3）、真空膜除湿组件（6-1）；所述真空膜除湿组件（6-1）与阀门一（9-1）为串联关系；真空膜除湿组件（6-1）通过真空泵（4-3）与室外环境（3）相连，用于排出除湿过程中透过膜的水蒸气和空气；所述真空膜除湿组件（6-1）和阀门一（9-1）所在的管路与阀门二（9-2）所在的管路为并联关系。

所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述真空膜除湿系统的真空膜除湿组件（6-1）中设置有低选择性真空除湿膜，所述低选择性真空除湿膜包括有支撑层、疏水层、亲水层、活性层；所述疏水层被安置在支撑层之上，所述亲水层粘附在疏水层之上，所述活性层被均匀涂敷在亲水层之上；所述低选择性真空除湿膜可以从空气中吸收水分，并在所述真空泵（4-3）的抽吸作用下可同步实现再生。

所述低选择性真空除湿膜的支撑层为不锈钢孔板；所述低选择性真空除湿膜的疏水层为利用疏水无纺布；所述低选择性真空除湿膜的亲水层为利用聚乙烯醇溶液涂敷或浸渍制作；所述低选择性真空除湿膜的活性层为聚乙烯醇、氯化钙和蒸馏水的混合溶液涂敷或浸渍制作；

所述的真空膜除湿暖通空调系统的控制系统，其特征在于：所述新风系统包括有阀门七（9-7）、新风风机（4-1），所述阀门七（9-7）一端连接于空气循环系统，另一端连接与新风风机（4-1）连接；所述新风风机（4-1）与室外环境3相连接，用于将外界空气供入空气循环系统，为室内提供新风。

所述的真空膜除湿暖通空调系统的运行控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：新风通过所述新风系统后汇入所述空气循环系统的主管道，与回风混合，然后经过所述空气过滤器（5-1）处理后变成清洁干净的空气；

步骤2：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

步骤2.1：当不需要除湿时，使阀门一（9-1）保持关闭状态，使阀门二（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态，空气过阀门二（9-2）所在的管道后进入调温环节；

步骤2.2：当需要除湿时，使阀门一（9-1）保持开启状态，使阀门二（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门一（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节；

步骤3：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

步骤3.1：当不需要调节温度时，使阀门三（9-3）保持开启状态，使用阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）保持关闭状态，空气流经阀门三（9-3）所在的支管；

步骤3.2：当需要调节温度时，使阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门三（9-3）保持关闭状态；利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控，对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气温度进行调控；

步骤4：经过过滤、调湿、调温中的一种或几种工艺处理后的空气通过所述万向送风末端系统送入室内，并控制所述万向送风末端系统的可变风向风口结构（2-1）调节送风方向和送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，同时控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性和满足人员的主动操作需求。

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

如果不需要除湿，则使阀门（9-1）保持关闭状态，使阀门（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态；空气过阀门（9-1）所在的管道后进入调温环节。

如果需要除湿，则使阀门（9-1）保持开启状态，使阀门（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节。

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

如果不需要调节空气温度，则使阀门（9-3）保持开启状态，使用阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）保持关闭状态；空气流经阀门（9-3）所在的支管。

如果需要调节空气温度，则使阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门（9-3）保持关闭状态。利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控。

对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气降温。当露点蒸发冷却系统（8-1）在高效工况的制冷量无法满足要求时，则打开热泵空调系统（7-1），同步利用热泵空调系统（7-1）的蒸发器降温。此时热泵空调系统（7-1）的蒸发器为干工况运行，干工况运行时的蒸发温度比湿工况运行时的蒸发温度高，在风机能耗不变的情况下，干工况热泵空调系统（7-1）的COP更高，且调温度之后的空气可直接送入室内，不需要再热。

对于冬季工况，仅仅利用热泵空调系统（7-1）的冷凝器为空气升温。

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于夏季工况，需要避免室内存在较强的吹风感，引起人员不舒适。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，减小吹风感，同时让空气降低绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。降温后的低绝热辐射顶板（1）和人体发生辐射换热。调整可变风向风口（2-1）的角度可以有效的控制人体对流换热和辐射换热的比例。

对于冬季工况，由于热空气上浮，会造成人员不舒适，且增加空调能耗。上浮的热空气会升高绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。升温后的降温后的低绝热辐射顶板（1-1）和人体发生辐射换热。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，也可控制人体对流换热和辐射换热的比例。

本文明的真空膜除湿暖通空调系统及方法具有如下有益的效果：

1．可以调节室内人体的对流换热和辐射换热的比例，避免夏季空调吹风感过强；同时利用了辐射换热作用，避免冬季热空气上浮时供热能力不足，保障人员的舒适性；

2. 优先采用蒸发冷却技术实现制冷，热泵空调系统的蒸发器无需承担除湿任务，在干工况下运行，更加节能环保；

3. 实现了温湿度独立控制，在过渡季节或室内显热负荷不大，但是潜热负荷较大的工况，本发明可以同时保证温度和湿度满足要求，且尺寸小巧，安装灵活方便；

4.在真空除湿除湿系统中提供了一种新的低选择性真空除湿膜，可以更节能、高效实现空气除湿。

实施例1：

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

此时不需要除湿，则使阀门（9-1）保持关闭状态，使阀门（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态；空气过阀门（9-1）所在的管道后进入调温环节；

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

此时不需要调节空气温度，则使阀门（9-3）保持开启状态，使用阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）保持关闭状态；空气流经阀门（9-3）所在的支管；

对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气降温。当露点蒸发冷却系统（8-1）在高效工况的制冷量无法满足要求时，则打开热泵空调系统（7-1），同步利用热泵空调系统（7-1）的蒸发器降温。此时热泵空调系统（7-1）的蒸发器为干工况运行，干工况运行时的蒸发温度比湿工况运行时的蒸发温度高，在风机能耗不变的情况下，干工况热泵空调系统（7-1）的COP更高，且调温度之后的空气可直接送入室内，不需要再热；

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于夏季工况，需要避免室内存在较强的吹风感，引起人员不舒适。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，减小吹风感，同时让空气降低绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。降温后的低绝热辐射顶板（1）和人体发生辐射换热。调整可变风向风口（2-1）的角度可以有效的控制人体对流换热和辐射换热的比例。

实施例2：

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

此时不需要除湿，则使阀门（9-1）保持关闭状态，使阀门（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态；空气过阀门（9-1）所在的管道后进入调温环节；

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

此时需要调节空气温度，则使阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门（9-3）保持关闭状态。利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控；

对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气降温。当露点蒸发冷却系统（8-1）在高效工况的制冷量无法满足要求时，则打开热泵空调系统（7-1），同步利用热泵空调系统（7-1）的蒸发器降温。此时热泵空调系统（7-1）的蒸发器为干工况运行，干工况运行时的蒸发温度比湿工况运行时的蒸发温度高，在风机能耗不变的情况下，干工况热泵空调系统（7-1）的COP更高，且调温度之后的空气可直接送入室内，不需要再热；

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于夏季工况，需要避免室内存在较强的吹风感，引起人员不舒适。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，减小吹风感，同时让空气降低绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。降温后的低绝热辐射顶板（1）和人体发生辐射换热。调整可变风向风口（2-1）的角度可以有效的控制人体对流换热和辐射换热的比例。

实施例3：

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

此时需要除湿，则使阀门（9-1）保持开启状态，使阀门（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节；

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

此时不需要调节空气温度，则使阀门（9-3）保持开启状态，使用阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）保持关闭状态；空气流经阀门（9-3）所在的支管；

对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气降温。当露点蒸发冷却系统（8-1）在高效工况的制冷量无法满足要求时，则打开热泵空调系统（7-1），同步利用热泵空调系统（7-1）的蒸发器降温。此时热泵空调系统（7-1）的蒸发器为干工况运行，干工况运行时的蒸发温度比湿工况运行时的蒸发温度高，在风机能耗不变的情况下，干工况热泵空调系统（7-1）的COP更高，且调温度之后的空气可直接送入室内，不需要再热；

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于夏季工况，需要避免室内存在较强的吹风感，引起人员不舒适。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，减小吹风感，同时让空气降低绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。降温后的低绝热辐射顶板（1）和人体发生辐射换热。调整可变风向风口（2-1）的角度可以有效的控制人体对流换热和辐射换热的比例。

实施例4：

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

此时需要除湿，则使阀门（9-1）保持开启状态，使阀门（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节；

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

此时需要调节空气温度，则使阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门（9-3）保持关闭状态。利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控；

对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气降温。当露点蒸发冷却系统（8-1）在高效工况的制冷量无法满足要求时，则打开热泵空调系统（7-1），同步利用热泵空调系统（7-1）的蒸发器降温。此时热泵空调系统（7-1）的蒸发器为干工况运行，干工况运行时的蒸发温度比湿工况运行时的蒸发温度高，在风机能耗不变的情况下，干工况热泵空调系统（7-1）的COP更高，且调温度之后的空气可直接送入室内，不需要再热；

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于夏季工况，需要避免室内存在较强的吹风感，引起人员不舒适。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，减小吹风感，同时让空气降低绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。降温后的低绝热辐射顶板（1）和人体发生辐射换热。调整可变风向风口（2-1）的角度可以有效的控制人体对流换热和辐射换热的比例。

实施例5：

如图1所示，室内的回风在和新风混合后流经空气过滤器（5-1），过滤除去空气中的大部分杂质，根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

此时不需要除湿，则使阀门（9-1）保持关闭状态，使阀门（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态；空气过阀门（9-1）所在的管道后进入调温环节；

根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

此时需要调节空气温度，则使阀门（9-4）、阀门（9-5）和阀门（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门（9-3）保持关闭状态。利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控；

对于冬季工况，仅仅利用热泵空调系统（7-1）的冷凝器为空气升温；

经过过滤工艺、调湿工艺、调温工艺中的一种或几种工艺处理后的空气通过万向送风末端系统送入室内。控制所述万向送风末端系统的可变风向风口（2-1）调节送风方向或送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性：

对于冬季工况，由于热空气上浮，会造成人员不舒适，且增加空调能耗。上浮的热空气会升高绝热辐射顶板（1）中的高发射率层的温度。升温后的降温后的低绝热辐射顶板（1-1）和人体发生辐射换热。通过调整可变风向风口（2-1）的角度，也可控制人体对流换热和辐射换热的比例。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于:包括空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板（1）、真空膜除湿系统、热泵空调系统（7-1）、露点蒸发冷却系统、控制系统；

所述新风系统出口安装在空气循环系统的回风口下游，且和空气过滤器（5-1）上游的风管连接；

所述热泵空调系统（7-1）、所述露点蒸发冷却系统（8-1）、以及阀门三（9-3）所在的风管三者处于并联安装的状态；

所述真空膜除湿系统安装在所述热泵空调系统（7-1）、所述露点蒸发冷却系统（8-1）、以及阀门三（9-3）所在的支路风管汇合的主干管道的上游；

所述万向送风末端系统设置在所述空气循环系统的送风口的末端；

所述控制系统均与空气循环系统、新风系统、万向送风末端系统、绝热辐射顶板（1）、真空膜除湿系统、热泵空调系统（7-1）、露点蒸发冷却系统（8-1）电连接；所述控制系统可以对所述真空膜除湿暖通空调系统的阀门开度、风机功率、泵功率和风口方向进行调控。

2.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述空气循环系统包括：空气过滤器（5-1）、回风口、阀门一（9-1）、阀门二（9-2）、阀门三（9-3）、阀门四（9-4）、阀门五（9-5）、阀门六（9-6）、风管连接件、循环风机（4-2）、送风口；所述回风口设置在室内墙壁下侧位置，所述空气过滤器（5-1）与所述回风口通过风管连接件相连，用于对室内的空气进行过滤，所述空气过滤器（5-1）与循环风机（4-2）通过风管连接件相连，所述循环风机（4-2）为空气循环提供驱动力；所述送风口设置在室内墙壁上侧位置，在所述回风口和所述送风口之间设置有阀门一（9-1）、阀门二（9-2）、阀门三（9-3）、阀门四（9-4）、阀门五（9-5）、阀门六（9-6）。

3.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统的新风系统，其特征在于：所述新风系统包括有阀门七（9-7）、新风风机（4-1）；所述阀门七（9-7）一端连接于空气循环系统，另一端与新风风机（4-1）连接；所述新风风机（4-1）与室外环境（3）相连接，用于将外界空气供入空气循环系统，为室内提供新风。

4.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述万向送风末端系统包括：可变风向风口结构（2-1）；所述可变风向风口结构（2-1）设置在所述送风口中；所述万向送风末端系统的可变风向风口结构（2-1）至少可以在两个垂直平面上分别实现30°~150°角度范围的方向调控。

5.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述热泵空调系统（7-1）包括热泵机组和阀门四（9-4），所述阀门四（9-4）用于控制气流向热泵机组的流通；所述露点蒸发冷却系统（8-1）包括露点蒸发冷却器、阀门五（9-5）、阀门六（9-6），所述阀门五（9-5）用于控制露点蒸发冷却系统（8-1）的一次风量，阀门六（9-6）用于控制露点蒸发冷却系统（8-1）的二次风量，露点蒸发冷却器还与室外环境（3）相通，用于排出露点蒸发冷却系统的二次空气。

6.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述绝热辐射顶板（1）包括：由保温性能良好的材料制作的保温层（1-2）、由表面辐射发射率较高的材料制作的高发射率层（1-1）。

7.如权利要求6所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述绝热辐射顶板（1）安装在房间的顶部，所述绝热辐射顶板（1）的保温层（1-2）在所述绝热辐射顶板（1）的高发射率层（1-1）的上方。

8.如权利要求1所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述真空膜除湿系统包括：真空泵（4-3）、真空膜除湿组件（6-1）；所述真空膜除湿组件（6-1）与阀门一（9-1）为串联关系；真空膜除湿组件（6-1）通过真空泵（4-3）与室外环境（3）相连，用于排出除湿过程中透过膜的水蒸气和空气；所述真空膜除湿组件（6-1）和阀门一（9-1）所在的管路与阀门二（9-2）所在的管路为并联关系。

9.如权利要求8所述的真空膜除湿暖通空调系统，其特征在于：所述真空膜除湿系统的真空膜除湿组件（6-1）中设置有低选择性真空除湿膜，所述低选择性真空除湿膜包括有支撑层、疏水层、亲水层、活性层；所述疏水层被安置在支撑层之上，所述亲水层被均匀涂敷在疏水层之上，所述活性层被均匀涂敷在亲水层之上；所述低选择性真空除湿膜可以从空气中吸收水分，并在所述真空泵（4-3）的抽吸作用下可同步实现再生。

10.一种如权利要求1-9任一所述的真空膜除湿暖通空调系统的运行控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：新风通过所述新风系统后汇入所述空气循环系统的主管道，与回风混合，然后经过所述空气过滤器（5-1）处理后变成清洁干净的空气；

步骤2：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数、新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行湿度调节：

步骤2.1：当不需要除湿时，使阀门一（9-1）保持关闭状态，使阀门二（9-2）保持开启状态；保持真空泵（4-3）处于关闭状态或者低功耗运行状态，空气过阀门二（9-2）所在的管道后进入调温环节；

步骤2.2：当需要除湿时，使阀门一（9-1）保持开启状态，使阀门二（9-2）保持关闭状态；空气通过阀门一（9-1）所在的管道进入真空膜除湿组件（6-1），保持真空泵（4-3）开启，利用真空膜除湿组件（6-1）进行除湿，除湿后的空气进入调温环节；

步骤3：根据室内热湿负荷情况、以及室外新风温湿度参数以及新风量，和/或人员的主动操作需求，由控制系统确定是否需要进行温度调节：

步骤3.1：当不需要调节温度时，使阀门三（9-3）保持开启状态，使用阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）保持关闭状态，空气流经阀门三（9-3）所在的支管；

步骤3.2：当需要调节温度时，使阀门四（9-4）、阀门五（9-5）和阀门六（9-6）中的一个或几个保持一定程度的开启状态，使阀门三（9-3）保持关闭状态；利用热泵空调系统（7-1）和露点蒸发冷却系统（8-1）中的一个或两个对空气温度进行调控，对于夏季工况，优先利用露点蒸发冷却系统（8-1）对空气温度进行调控；

步骤4：经过过滤、调湿、调温中的一种或几种工艺处理后的空气通过所述万向送风末端系统送入室内，并控制所述万向送风末端系统的可变风向风口结构（2-1）调节送风方向和送风角度，同时配合所述绝热辐射顶板（1），调节室内人员的辐射换热/对流换热的比例，同时控制人体吹风感，保障室内人员的舒适性和满足人员的主动操作需求。

Images