CN116447647A - 带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，包括室内模块和室外模块和控制主机；所述室外模块包括压缩机、冷凝器、中间热交换器、冷凝风道和第一换热风机；所述室内模块包括蒸发器、节流装置、蒸发风道、第二换热风机、室内湿度传感器、蒸发器盘管温度传感器、室内温度传感器和室内送风温度传感器；所述中间热交换器的第一通路和第二通路对流换热，通过中间热交换器对蒸发风道和冷凝风道进行热交换，补偿室内因除湿而降低的送风空气温度，达到恒温除湿的目的。

Description

带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统和控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体的说，涉及了一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统和控制方法。

背景技术

制冷设备广泛应用于需要温度和湿度控制行业，如家用空调，医药领域，冷链运输领域。目前的除湿大多采用制冷除湿的方法，通过降低室内空气温度，将空气中的水分冷凝在蒸发器上，再通过接水盘排出室外。通过此方法除湿会使室内温度降低，而恒温除湿正越来越多的应用于许多行业，如药品运输储藏，数据机房，以及舒适性空调等。

目前的恒温除湿方案，如公开号为CN111043676A的中国专利申请公开了一种新风除湿空调器和新风除湿方法；该新风除湿空调器包括压缩机、主 冷凝器、第一节流装置、第一蒸发器、第二节流装置、第二蒸发器、除湿蒸发器和控制阀管路系统；该系统部件和控制复杂，成本也较高；又如公开号CN112432239A的中国专利申请公开了空调器的恒温除湿系统、控制方法和空调器；该系统较为简单，直接将除湿后的冷空气排出室外，通过室内外压强差将室外空气通过门缝压入室内实现恒温除湿目的，但是当室外空气湿度过高，如下雨潮湿等天气，此方式会将室外湿空气不断压入室内，很难达到除湿的目的。

另外有一种恒温除湿方法，如公开号为CN 218495304 U的中国专利申请公开了一种恒温除湿空调系统，包括：控制单元、压缩机、换向阀、第一内机换热器、第二内机换热器、第一电磁阀、第二电磁阀。在执行恒温除湿模式时，第一内机换热器作为蒸发器，对室内空气进行除湿冷却；第二内机换热器作为冷凝器，对室内空气进行加热。通过上述设置，使得恒温除湿空调系统不仅可以满足低温高湿环境下的除湿需求，还可以在除湿时，使室内保持恒温状态，提升了用户的使用体验。此方法的不足之处在于：两个换热器需要切换工况使用，对于设备的寿命和性能要求较高，且不利于加热。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种通过热量回收的方式实现恒温控制、节省额外热源对室内空气的热补偿、效率更高的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统和控制方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，包括室内模块和室外模块和控制主机；

所述室外模块包括压缩机、冷凝器、中间热交换器、冷凝风道和第一换热风机，所述冷凝器和第一换热风机位于冷凝风道的回风口处，所述冷凝风道的回风口连通室外、送风口连通中间热交换器的第一通路进口，所述中间热交换器的第一通路出口连通室外，所述压缩机的出口连接冷凝器的入口；

所述室内模块包括蒸发器、节流装置、蒸发风道、第二换热风机、室内湿度传感器、蒸发器盘管温度传感器、室内温度传感器和室内送风温度传感器，所述蒸发器和第二换热风机安装于蒸发风道的回风口处，所述蒸发风道的回风口连通室内，所述蒸发风道设置有两个送风口并通道导风板切换，其中第一送风口连通室内、第二送风口连通中间热交换器的第二通路进口，所述中间热交换器的第二通路出口连通室内；所述蒸发器的进口通过节流装置连接冷凝器的出口，所述蒸发器的出口连接压缩机的入口以形成回路；

所述中间热交换器的第一通路和第二通路对流换热；

所述室内湿度传感器用于检测室内湿度并关联控制主机判断是否触发恒温除湿模式；

所述室内送风温度传感器和室内温度传感器配合并关联控制主机，以控制第一换热风机的转速；

所述蒸发器盘管温度传感器关联控制主机，以控制第二换热风机的转速。

基上所述，所述室内温度传感器安装于室内任意位置或蒸发风道的出风口处。

基上所述，当所述蒸发风道的第一送风口导通时，所述压缩机、冷凝器、第一换热风机、冷凝风道、蒸发器、节流装置、蒸发风道和第二换热风机构成制冷除湿系统。

基上所述，当所述蒸发风道的第二送风口导通时，所述压缩机、冷凝器、第一换热风机、冷凝风道、中间换热器、蒸发器、节流装置、蒸发风道和第二换热风机构成热补偿系统。

基上所述，所述导风板为电控导风板。

一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的控制方法，其特征在于：包括所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，通过以下方法进行控制：

制冷除湿模式下，所述蒸发风道的第一送风口导通，第二换热风机高速运转，使室内气体在蒸发风道内循环，并在蒸发器处凝结除湿；

恒温除湿模式下，所述蒸发风道的第二送风口导通，控制主机根据室内湿度传感器采集的数据计算露点温度，同时降低第二换热风机的转速，读取蒸发器盘管温度传感器的数据确保低于室内空气露点温度；与此同时，冷风经蒸发风道的第二送风口进入中间换热器，与来自冷凝风道的热风对流换热后通入室内；

恒温恒湿模式下，所述室内温度传感器、室内送风温度传感器检测室内循环风的温度，并通过控制主机控制第一换热风机的转速，控制中间换热器的换热量，进而控制室内送风温度接近室内环境温度。

基上所述，控制主机内预设湿度上限和湿度下限，以及目标温度、温度下限和温度上限的参数；

当温度高于温度上限时，不考虑湿度参数，进入制冷模式；

当温度介于目标温度和温度上限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入制冷模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度介于目标温度和温度下限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入待机模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度低于温度下限时，不考虑湿度参数，进入待机模式。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：

1.针对室内环境，利用蒸发器、第二换热风机、蒸发风道配合导向板所分隔的两种通路，在需要制冷时，打开第一送风口，第二换热风机将冷风导入室内，实现冷风循环，水汽在蒸发器处凝结并排出；当需要恒温排湿时，打开第二送风口，第二换热风机将冷风导向中间热交换器，中间热交换器从冷凝器处获取热量，将冷风的温度中和升温，使送入室内的气流恒温。

2.针对室外，采用冷凝器、冷凝风道和第一换热风机的作用实现外界气流的循环，在制冷需求时，热风无热交换过程，直接排放到外界环境中，在恒温除湿需求时，热风与冷风换热中和，放热降温后排入室外，作为恒温排湿的热源来源，由于热源来自于空调系统自产热，消耗的能源没有明显增加，利用了原有的外排放热，起到节能效果。

3.为了实现温度和湿度的精准控制，在室内安装温度传感器和湿度传感器，并在出风口处安装室内送风温度传感器，在蒸发器盘管处安装蒸发器盘管温度传感器，综合对第一换热风机和第二换热风机的功率进行调节，在恒温排湿的过程中，一方面，保证蒸发器盘管的温度处于露点，能够使空气中的水汽凝结，另一方面，能够确保室内温度的调配更加均衡。

附图说明

图1是本发明中带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的原理图。

图2是本发明中带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的工作模式示意图。

图3是带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的风机控制逻辑图。

图中：1.压缩机；2.冷凝器；3.中间热交换器；4.冷凝风道；5.第一换热风机；6.蒸发器；7.节流装置；8.蒸发风道；9.第二换热风机；10.室内湿度传感器；11.蒸发器盘管温度传感器；12.室内温度传感器；13.室内送风温度传感器；14.第一送风口；15.第二送风口；41. 冷凝风道的回风口；42.冷凝风道的送风口；81.蒸发风道的回风口。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，包括室内模块和室外模块和控制主机。

所述室外模块包括压缩机1、冷凝器2、中间热交换器3、冷凝风道4和第一换热风机5，所述冷凝器2和第一换热风机5位于冷凝风道4的回风口处，所述冷凝风道的回风口41连通室外，冷凝风道的送风口42连通中间热交换器3的第一通路进口，所述中间热交换器3的第一通路出口回到冷凝风道4的后半段并连通室外或直接连通室外，所述压缩机1的出口连接冷凝器2的入口。

所述室内模块包括蒸发器6、节流装置7、蒸发风道8、第二换热风机9、室内湿度传感器10、蒸发器盘管温度传感器11、室内温度传感器12和室内送风温度传感器13，所述蒸发器6和第二换热风机9安装于蒸发风道的回风口81处，所述蒸发风道的回风口81连通室内，所述蒸发风道8设置有两个送风口并通道导风板14切换，其中第一送风口14连通室内、第二送风口15连通中间热交换器3的第二通路进口，所述中间热交换器3的第二通路出口连通室内；所述蒸发器6的进口通过节流装置7连接冷凝器2的出口，所述蒸发器6的出口连接压缩机1的入口以形成回路。

所述中间热交换器3的第一通路和第二通路对流换热。

工作原理：

压缩机1、冷凝器2、节流装置7、蒸发器6构成空调系统的基本回路，其中蒸发器6配合第二换热风机5用于冷量的室内循环，冷凝器2配合第一换热风机9用于热量的对外排放。

当运行制冷模式时，机组的蒸发风道8内的第二换热风机5处于高速运转状态，同时导风板14将通道切换至第一送风口14，室内空气通过蒸发风道8进行内部的循环，一方面进行降温，一方面在流经蒸发器6时，到达露点温度凝结成水珠，通过空调的接水盘排出室外，在制冷的同时完成除湿。

当运行恒温除湿模式时，首先通过室内湿度传感器采集室内的湿度信息，通过室内温度传感器采集室内温度信息，计算出露点温度，控制第二换热风机5降速，使蒸发器盘管的温度低于室内空气的露点温度，与此同时，切换导风板14的位置，将通道切换至第二送风口15，室内循环空气在流经蒸发器盘管时，水汽凝结，干燥的空气从第二送风口15进入中间热交换器3的第二通路进口；

而冷凝器2所产生的热量在第一换热风机5的作用下导入中间热交换器3的第一通路，对第二通路中的冷气进行升温加热，使其回复到室温所需温度，具体的调节形式，是依据室内温度传感器、室内送风温度传感器关联，控制第一换热风机5的功率实现换热量的控制，最终实现了室内温度的调节。

具体的，所述室内温度传感器安装于室内任意位置或蒸发风道的出风口处。所述导风板为电控导风板，方便自动化控制。

如图2所示，本实施例中，给出一种在实际应用过程中的模型方式，控制主机内预设湿度上限和湿度下限，以及目标温度、温度下限和温度上限的参数。

当温度高于温度上限时，不考虑湿度参数，进入制冷模式；

当温度介于目标温度和温度上限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入制冷模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度介于目标温度和温度下限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入待机模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度低于温度下限时，不考虑湿度参数，进入待机模式。

如图3所示，恒温恒湿模式下，第一换热风机和第二换热风机的控制方法是：

当蒸发器盘管温度小于室内露点温度，室内送风温度≥室内温度，控制第一换热风机的转速保持不变；

当蒸发器盘管温度≥室内露点温度，降低第二换热风机的转速；

当蒸发器盘管温度小于室内露点温度，室内送风温度＜室内温度，控制第一换热风机提高转速。

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 (7)

1.一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，其特征在于：包括室内模块和室外模块和控制主机；

所述室外模块包括压缩机、冷凝器、中间热交换器、冷凝风道和第一换热风机，所述冷凝器和第一换热风机位于冷凝风道的回风口处，所述冷凝风道的回风口连通室外、送风口连通中间热交换器的第一通路进口，所述中间热交换器的第一通路出口连通室外，所述压缩机的出口连接冷凝器的入口；

所述室内模块包括蒸发器、节流装置、蒸发风道、第二换热风机、室内湿度传感器、蒸发器盘管温度传感器、室内温度传感器和室内送风温度传感器，所述蒸发器和第二换热风机安装于蒸发风道的回风口处，所述蒸发风道的回风口连通室内，所述蒸发风道设置有两个送风口并通道导风板切换，其中第一送风口连通室内、第二送风口连通中间热交换器的第二通路进口，所述中间热交换器的第二通路出口连通室内；所述蒸发器的进口通过节流装置连接冷凝器的出口，所述蒸发器的出口连接压缩机的入口以形成回路；

所述中间热交换器的第一通路和第二通路对流换热；

所述室内湿度传感器用于检测室内湿度并关联控制主机判断是否触发恒温除湿模式；

所述室内送风温度传感器和室内温度传感器配合并关联控制主机，以控制第一换热风机的转速；

所述蒸发器盘管温度传感器关联控制主机，以控制第二换热风机的转速。

2.根据权利要求1所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，其特征在于：所述室内温度传感器安装于室内任意位置或蒸发风道的出风口处。

3.根据权利要求1或2所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，其特征在于：当所述蒸发风道的第一送风口导通时，所述压缩机、冷凝器、第一换热风机、冷凝风道、蒸发器、节流装置、蒸发风道和第二换热风机构成制冷除湿系统。

4.根据权利要求3所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，其特征在于：当所述蒸发风道的第二送风口导通时，所述压缩机、冷凝器、第一换热风机、冷凝风道、中间换热器、蒸发器、节流装置、蒸发风道和第二换热风机构成热补偿系统。

5.根据权利要求4所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，其特征在于：所述导风板为电控导风板。

6.一种带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的控制方法，其特征在于：包括权利要求1-5任一项所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统，通过以下方法进行控制：

制冷除湿模式下，所述蒸发风道的第一送风口导通，第二换热风机高速运转，使室内气体在蒸发风道内循环，并在蒸发器处凝结除湿；

恒温除湿模式下，所述蒸发风道的第二送风口导通，控制主机根据室内湿度传感器采集的数据计算露点温度，同时降低第二换热风机的转速，读取蒸发器盘管温度传感器的数据确保低于室内空气露点温度；与此同时，冷风经蒸发风道的第二送风口进入中间换热器，与来自冷凝风道的热风对流换热后通入室内；

恒温恒湿模式下，所述室内温度传感器、室内送风温度传感器检测室内循环风的温度，并通过控制主机控制第一换热风机的转速，控制中间换热器的换热量，进而控制室内送风温度接近室内环境温度。

7.根据权利要求6所述的带冷凝热回收的恒温除湿制冷系统的控制方法，其特征在于：控制主机内预设湿度上限和湿度下限，以及目标温度、温度下限和温度上限的参数；

当温度高于温度上限时，不考虑湿度参数，进入制冷模式；

当温度介于目标温度和温度上限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入制冷模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度介于目标温度和温度下限之间时，若湿度低于湿度下限，则进入待机模式，若湿度高于湿度下限，则进入恒温除湿模式；

当温度低于温度下限时，不考虑湿度参数，进入待机模式。