CN1254648C - 一种并联型热泵调温调湿机组 - Google Patents
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Abstract
一种并联型热泵调温调湿机组，属于制冷、空调与除湿技术领域。本发明由压缩机，室外换热器，室内第一、第二换热器和节流装置通过制冷剂管路连接成一个制冷循环，其中室外换热器与室内第二换热器两个支路并联，该机组还包括一个四通阀。本发明通过四通阀可实现四种不同的运行模式，并可实现不停机快速除霜。能够满足全年运行冷热负荷大范围变化的要求，并通过两个并联换热器支路上的两个电磁阀的通断和室外换热器风量或水量的调节进行微量调节，能够满足不同湿/冷/热负荷的需要，使得对室内温度和湿度都能较好的控制在设定范围内，本发明适用范围广，可在我国大多数地区全年运行进行温湿度调节，提高了设备的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷冻除湿设备，尤其涉及一种热泵型调温除湿设备，属于制冷、空调与除湿技术领域。
背景技术
冷冻除湿机用蒸发器来给空气降温除湿，并回收系统的冷凝热，弥补空气中因为冷却除湿时散失的热量，是一种高效节能的除湿方式，已经广泛应用于粮食、木材等的除湿干燥和高湿空间的除湿与温度控制。
目前我国的冷冻除湿机主要有升温型和调温型两种。升温型除湿机由一个室内冷凝器和一个室内蒸发器构成，在给室内进行除湿的同时，也要把冷凝热散发到室内给室内空气加热。为了进一步提高供热能力和出风温度，在室外增设一个与室内蒸发器并联的蒸发器，这样的除湿机通过交替使用室内、外蒸发器可以向室内进行供热，也可以实现除湿功能，但不能实现室内调温目的，只能用于室内需要加热或者高温干燥室的场合。调温型除湿机是在升温型除湿机的基础上，在室外增加一个冷凝器，与室内冷凝器串联或者并联，如图1所示的王文质等公开的“一种可连续除湿列车空调机”(中国实用新型专利，专利号：98215431.3)就是一种并联双冷凝器型调温除湿机，由室外换热器1，室内第二换热器2，室内第二换热器控制第一电磁阀3，节流装置4，室内第一换热器5和压缩机6等连接而成，其中室内第二换热器2和室外换热器1并联作为冷凝器，室内第一换热器5为蒸发器。空气经过室内第一换热器5降温除湿后通过室内第二换热器2进行再热，并通过调节第一电磁阀的通断来控制室内空气温度。这样的系统由于室外换热器1要承担比较多的冷凝热，室内第二换热器2回收的冷凝热很少，因此只能适用于在室内需要制冷或热负荷比较小的情况，当室内热负荷比较大时，系统供热能力不足，不能满足要求，而且当室内温度比较低时，室内第一换热器5容易结霜，需要采用停机除霜或者采用辅助电加热的方式进行除霜，此外靠第一电磁阀的通断来调节温度，频繁通断使得第一电磁阀非常容易损坏。
综上所述，目前的除湿调温方案中只能适用于比较特定的环境要求，调节能力差，适用范围小，而我国气候类型多样，大部分地区冬夏温差大，热/冷/湿负荷随时间变化明显，这样的系统不能很好的满足实际的需要，全年使用时间短，也造成了设备的闲置和浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以在不同室内、外温度下对室内进行供热、制冷和除湿以满足室内温湿度要求的并联型热泵调温调湿机组，以提高除湿调温系统的性能，扩大除湿调温系统的适用范围。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种并联型热泵调温调湿机组，由压缩机、室外换热器、室内第二换热器、室内第一换热器和节流装置通过制冷剂管路连接成一个制冷循环，其中室外换热器与室内第二换热器两个支路并联，并在室内第二换热器的支路上安装用来控制支路通断的电磁阀，其特征在于：该机组还包括一个四通阀，所述的压缩机的排气口通过制冷剂管路与四通阀的a口相连，压缩机的吸气口通过管路与四通阀的c口相连；所述的室外换热器和室内第二换热器并联后通过制冷剂管路一端与四通阀的b口相连，其另一端与节流装置相连；在室外换热器的支路上安装有用来控制该支路通断的电磁阀，所述的室内换热器通过制冷剂管路一端与四通阀的d口相连，另一端与节流装置相连。
本发明通过四通阀进行制冷和制热模式转换，能够满足全年运行冷热负荷大范围变化的要求，并通过两个并联换热器支路的通断和室外换热器风量或水量的调节进行微量调节，能够满足不同湿/冷/热负荷的需要，使得对室内温度和湿度都能较好的控制在设定范围内。本发明采用四通阀换向除霜的方法，实现不停机快速除霜。本发明适用范围广，调节能力强，可以在我国大多数地区全年运行进行温湿度调节，提高了设备的利用率。
附图说明
图1是现有技术中并联双冷凝器型调温除湿机系统原理图。
图2是本发明的并联型热泵调温调湿机组原理图。
图3是风冷并联型热泵调温调湿机组结构示意图。
图4是水冷并联型热泵调温调湿机组结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施作进一步的说明。
如图2所示，本发明主要由压缩机6，四通阀8，节流装置4，室外换热器1，室外换热器控制第二电磁阀7，室内第一换热器5，室内第二换热器2，室内第二换热器控制第一电磁阀和室内风机9构成；压缩机6的排气口通过制冷剂管路与四通阀8的a口相连，压缩机6的吸气口通过管路与四通阀8的c口相连，室外换热器1和室内第二换热器2采用并联的形式通过制冷剂管路一端与四通阀8的b口相连，其另一端与与节流装置4相连；在室外换热器1和室内第二换热器2两个并联的支路上分别安装用来控制两个支路通断的第二电磁阀7和第一电磁阀3，室内第一换热器5通过制冷剂管路一端与四通阀8的d口，另一端与节流装置4相连。室内空气在室内风机9的作用下依次通过室内第一换热器5和室内第二换热器2再返回室内。
室外换热器1可以采用风冷换热器或水冷换热器，并分别采用变速风机或变速水泵来调节室外换热器的换热量。节流装置4可以采用毛细管，热力膨胀阀或者电子膨胀阀等。通过四通阀8的流向转换与第一电磁阀和7的通断，本发明所提出的并联型热泵调温调湿机组可以实现降温除湿、调温除湿、升温除湿、制热调湿、自动除霜等几种运行模式，在每种模式下还可以进一步调节室外换热器的风量或者水量实现温湿度的精确控制。
(i)降温除湿模式
当室内温湿度都比较高，而且室内冷负荷比较大时，系统运行于降温除湿模式。此时四通阀8不带电，四通阀8的a口与b口连通、c口与d口连通，第一电磁阀关闭，第二电磁阀7打开，室外换热器1为冷凝器，室内第一换热器5为蒸发器。制冷剂从压缩机6出来后，流入四通阀8的a口，从四通阀8的b口流入室外换热器1中冷凝，再经过第二电磁阀7和节流装置4节流后流入室内第一换热器5蒸发为气体后，流入四通阀8的d口，再从四通阀8的c口流回压缩机6，制冷剂流动方向如图2中实线箭头所示。由于室内第二换热器2的制冷剂流路被第一电磁阀关闭，室内空气只被室内第一换热器5降温除湿，成为低温低湿的空气返回室内。在这种模式下，还可以调节室外换热器1的风量或水量进一步调节制冷量和除湿量，制冷量和除湿量都随着室外换热器1风量或水量的增加而上升。
(ii)调温除湿模式
当室内湿度和湿负荷都比较高，而且室内冷负荷比较小时，系统运行于调温除湿模式。此时四通阀8不带电，四通阀8的a口与b口连通、c口与d口连通，第一电磁阀和7都打开，室外换热器1和室内第二换热器2为两个并联的冷凝器，室内第一换热器5为蒸发器。制冷剂从压缩机6出来后，流入四通阀8的a口，从四通阀8的b口流出，然后分别流入室内第二换热器2和室外换热器1中冷凝后，再分别经过第一电磁阀和7汇合后再经过节流装置4节流后流入室内第一换热器1蒸发为气体后，流入四通阀8的d口，再从四通阀8的c口流回压缩机6，制冷剂流动方向如图2中实线箭头所示。由于室内第二换热器2中也有高温制冷剂流过，室内空气只被室内第一换热器5降温除湿后，经过室内第二换热器2进行再热后，空气返回室内。在这种模式下，还可以调节室外换热器1的风量和水量来调节两个冷凝器换热量的分配，进一步控制室内再热量，从而达到控制室内空气温度的目的。随着室外换热器1风量或水量的增加，室外换热器1的换热量上升，而室内第二换热器2的换热量即空气的再热量降低。
(iii)升温除湿模式
当室内湿度和湿负荷都比较高，但是室内温度低且热负荷比较小时，系统运行于升温除湿模式。此时四通阀8不带电，四通阀8的a口与b口连通、c口与d口连通，第一电磁阀打开，第二电磁阀7关闭，室内第二换热器2为冷凝器，室内第一换热器5为蒸发器。制冷剂从压缩机6出来后，流入四通阀8的a口，从四通阀8的b口流入室内第二换热器2中冷凝后，再经过第一电磁阀和节流装置4节流后流入室内第一换热器5蒸发为气体，流入四通阀8的d口，再从四通阀8的c口流回压缩机6，制冷剂流动方向如图2中实线箭头所示。由于室内第二换热器2中也有高温制冷剂流过，室内空气只被室内第一换热器5降温除湿后，经过室内第二换热器2进行再热后，空气返回室内。在这种模式下，由于室外换热器1的制冷剂流路被第二电磁阀7关断，全部冷凝热都由室内第二换热器2承担，系统冷凝热要大于蒸发热，所以被处理的空气湿度下降温度上升。
(iv)制热调湿模式
当室内温度很低，而且热负荷比较大时，尽管相对湿度比较高，但是含湿量比较低，除去空气中的水分比较困难，但是将空气加热后，含湿量不变的情况下，空气的相对湿度就迅速下降，因此可以通过系统制热运行，来实现对室内温湿度的控制。此时四通阀8带电，四通阀8的a口与d口连通、b口与c口连通，第二电磁阀7打开，第一电磁阀关闭，室外换热器1为蒸发器，室内第一换热器5为冷凝器。制冷剂从压缩机6出来后，流入四通阀8的a口，从四通阀8的d口流入室内第一换热器5中冷凝后，再经过节流装置4节流后经过第二电磁阀7流入室外换热器1蒸发为气体后，流入四通阀8的b口，再从四通阀8的c口流回流回压缩机6，制冷剂流动方向如图2中虚线箭头所示。在这种模式下，由于室内第二换热器2的制冷剂流路被第一电磁阀关断，室内空气只被室内第一换热器5加热后，经过室内第二换热器2不进行换热后返回室内。
(v)自动除霜
本发明采用四通阀换向除霜的方法，实现不停机快速除霜。
当系统运行于模式(i)-(iii)时，室内第一换热器5为蒸发器，当蒸发器表面温度低于0℃，进入蒸发器5的空气相对湿度大时，空气中的水分可能在蒸发器外表面结霜，当霜达到一定厚度后，使得空气侧压力损失上升，空气流量降低，换热效果差，需要进行除霜。当空气侧压力损失超过设定值后，给四通阀8通电，使得机组运行于制热调湿模式(iv)，室内第一换热器5作为冷凝器，高温制冷剂的进入使得霜迅速融化后，四通阀8再断电，恢复原来的运行模式。
当系统运行于制热调湿模式(iv)时，室外换热器1为蒸发器，当室外空气温度低湿度高而且蒸发器表面温度低于0℃时，室外换热器外表面也可能结霜，当霜达到一定厚度后，使得空气侧压力损失上升，空气流量降低，换热效果差，需要进行除霜。当空气侧压力损失超过设定值后，给四通阀8断电，使得机组运行于调温除湿模式(ii)，室外换热器1作为冷凝器，高温制冷剂的进入使得霜迅速融化，室内第二换热器2也作为冷凝器，防止被室内第一换热器5降温的空气直接进入室内，当霜完全除掉后，四通阀8再通电，恢复制热调温模式。
具体实施例1：风冷并联型热泵调温调湿机组
图3为本发明采用风冷并联型热泵调温调湿机组的结构示意图
如图3所示，风冷并联型热泵调温调湿机组由压缩机6，四通阀8，节流装置4，室外换热器1，室外换热器控制第二电磁阀7，室内第一换热器5，室内第二换热器2，室内第二换热器控制第一电磁阀和室内风机9等基本部件通过管路连接而成。压缩机6的排气口通过制冷剂管路与四通阀8的a口相连，压缩机6的吸气口通过管路与四通阀8的c口相连，室外换热器1和室内第二换热器2采用并联的形式通过制冷剂管路一端与四通阀的b口相连，另一端与节流装置4相连，在室外换热器1和室内第二换热器2两个并联的支路上分别安装用来控制两个支路通断的第二电磁阀7和第一电磁阀3，室内第一换热器5通过制冷剂管路一端与四通阀8的d口相连，另一端与节流装置4相连。室内空气在室内风机9的作用下依次通过室内第一换热器5和室内第二换热器2再返回室内。
其中室外换热器1采用风冷换热器，室外风机10可以采用变速风机或者几台风机，通过调节风机转速或者开启的台数来调节室外换热器的风量。
为了防止系统内压力过高，在压缩机出口安装压力控制器11保证系统内压力不超过设定的范围。
为了提高机组的适应性和调节范围，节流装置4采用热力膨胀阀或者电子膨胀阀自动控制压缩机的吸气过热度，与压缩机6吸气口的汽液分离器12共同作用，防止液态制冷剂直接回到压缩机6造成对压缩机6的损坏，并在节流装置4前安装高压贮液器13和干燥过滤器14防止气态制冷剂或杂质进入节流装置4。在高压贮液器13进口安装第一单向阀15和第二单向阀17，在节流装置4出口安装第三单向阀16和第四单向阀18，使得制冷剂在制冷或制热时都是依次通过高压贮液器13、干燥过滤器14和节流装置4。
为了防止空气中的灰尘落在室内第一换热器5和室内第二换热器2上，在室内第一换热器5空气侧入口加装空气过滤器19。并在室内第一换热器5空气侧出口安装挡水板20防止被室内第一换热器5除掉的水分被空气直接带走。
风冷开联型热泵调温调湿机组仍可以实现上述降温除湿，调温除湿，升温除湿，供热调湿和自动除霜等几种运行模式，在各种运行模式下，通过调节室外风机10的转速或者开启台数来调节室外换热器1的风量，进而对机组的制冷量、制热量和除湿量进行调节，更为精确的控制室内温度和湿度。
将压缩机6、四通阀8、室内风机9、第一电磁阀和7，室外风机10等的控制器都安装在电控箱21内。
具体实施例2：水冷并联型热泵调温调湿机组
图4为本发明采用水冷并联型热泵调温调湿机组的结构示意图。
如图4所示，水冷并联型热泵调温调湿机组的部件组成和连接关系与风冷并联型热泵调温调湿机组相同，只是室外换热器1采用水冷换热器，图3中室外风机10由图4中的水泵22所代替。
水冷并联型热泵调温调湿机组仍可以实现上述降温除湿，调温除湿，升温除湿，供热调湿和自动除霜等几种运行模式，在各种运行模式下，通过调节水泵22的转速来调节室外换热器1的水量，进而对机组的制冷量、制热量和除湿量进行调节，更为精确的控制室内温度和湿度。
Claims (8)
1.一种并联型热泵调温调湿机组，由压缩机(6)、室外换热器(1)、室内第二换热器(2)、室内第一换热器(5)和节流装置(4)通过制冷剂管路连接成一个制冷循环，其中室外换热器(1)与室内第二换热器(2)两个支路并联，并在室内第二换热器(2)的支路上安装用来控制支路通断的第一电磁阀(3)，其特征在于：该机组还包括一个四通阀(8)，所述的压缩机(6)的排气口通过制冷剂管路与四通阀(8)的a口相连，压缩机的吸气口通过管路与四通阀的c口相连；所述的室外换热器(1)和室内第二换热器(2)并联后通过制冷剂管路一端与四通阀的b口相连，其另一端与节流装置(4)相连；在室外换热器(1)的支路上安装有用来控制该支路通断的第二电磁阀(7)，所述的室内第一换热器(5)通过制冷剂管路一端与四通阀(8)的d口相连，另一端与节流装置(4)相连。
2.按照权利要求1所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：在所述的压缩机(6)出口安装有压力控制器(11)。
3.按照权利要求1所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：在所述的压缩机(6)入口安装有防止液体制冷剂回到压缩机的汽液分离器(12)。
4.按照权利要求1所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：所述的节流装置(4)采用毛细管、热力膨胀阀或者电子膨胀阀。
5.按照权利要求1所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：在室内第一换热器(5)空气侧入口安装过滤器(19)，在室内第一换热器(5)空气侧出口安装挡水板(20)。
6.按照权利要求1所述的一种并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：在节流装置(4)前安装高压贮液器(13)和干燥过滤器(14)，在高压贮液器(13)进口安装第一单向阀(15)和第二单向阀(17)，在节流装置(4)出口安装第三单向阀(16)和第四单向阀(18)。
7.按照权利要求1-6任一权利要求所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：所述室外换热器(1)采用风冷换热器。
8按照权利要求1-6任一权利要求所述的并联型热泵调温调湿机组，其特征在于：所述室外换热器(1)采用水冷换热器。
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