CN87105963A - 除湿器控制的空调器及方法 - Google Patents

Abstract

一种空调器除湿器，包括由冷冻水或制冷剂冷却的盘管部分。在部分负荷状态下，低于峰值负荷的冷却液流量的限制量，或其总消减量，仅限制在某些盘管部分，而其余盘管部分可得到如蜂值负荷状态下那样多的冷却液流量或更多。由于盘管的有效区域减小，泵输出可更多地应用来供给冷却液，通过其余盘管部分的相对未节流的冷却液流量比峰值负荷状态下的冷却液流量还多。

Description

本发明涉及一种新型空调器及一种新的空调方法，其中除湿器在负荷状态变化情况下是受控的，以在峰值负荷和部分负荷状态下消除显热负荷和潜热负荷。较低的能耗和性能的改善是本发明的主要优点。

对于定风量系统和变风量系统，许多问题的产生是由于要力图降低能源消耗，减少设备费用和减小空调系统所需占用的空间而造成的，其中有些问题已得到顺利解决，而另一些问题则较大程度上靠废除原始设计任务及不断地将性能指标降低至不可接受的程度时才能解决。

下面的参数尤其需要考虑：

（ⅰ）冷却液流量

冷却液流量在边界天气条件下影响部分负荷性能。除湿器管内的冷却液流速越高，而所有其它参数保持不变，则在空气湿度图上盘管的状态曲线就越陡，也就是说，潜冷（除湿量）与显冷之比就越大。

一般，不论空调系统是定风量系统还是变风量系统，通常的作法是当需要减少显冷时，靠减少通过除湿器盘管的冷却液体积流量来实现控制。这样不仅降低了盘管的冷却能力，而且由于减小了冷却液侧的传热系数而使传向冷却液的热量的比率降低。

在部分负荷天气条件期间，向空调区传递的显热降低，或实际上可以成为负值并且消除了部分内部显热负荷。但与显热同时出现并同时传递的潜热（来自人，渗透和其它来源）实际上保持不变或可能有所增加。部分负荷状态常常是与设计的峰值状态相比，外界干球温度较低，露点温度较高。于是显热负荷降低而潜热负荷增加，除湿器必须在新的潜热与显热传热比条件下运行，因此盘管的状态曲线斜率需要更陡。

（a）定风量（CAV）系统的冷却液常规流量

在定风量系统中，进入除湿器盘管表面的常规空气流流速，以下称之为“表面流速”，不随负荷的变化而改变。减小的负荷通过对流向除湿器的冷却液流进行节流来抵消。结果，除湿器表面温度升高，导致离开除湿器的空气温度比不限制冷却液流情况下还高。如果空调区域的潜热负荷很小，部分负荷下的外界空气是干燥的话，这是适应负荷减小的唯一令人满意的方法，但这种情况是罕见的。减少冷却液流量会引起表面温度升高，其结果是减小了冷却液侧的传热系数，进而造成盘管的状态曲线斜率变小，使潜热与显热的传热比减小，低于全负荷时的传热比。在对冷却液节流的过程中，湿度比越来越高。但在部分负荷期间，盘管的状态曲线需要更陡以适应潜热与显热负荷之比的增加，这一点是已确定了的。

（b）冷却液流量和变风量（VAV）系统

在变风量（VAV）系统情况下，使送风温度保持不变而空气流量随总负荷减小而减少。而定风量系统是随负荷的减小，对冷却液进行节流以使送风温度保持一定，而这又使盘管的状态曲线斜率趋于减小。如果盘管表面温度保持在空气的露点温度之下，其作用则由于空气流量的降低而部分被抵消，这是因为空气需要较长时间通过盘管，相当一部分空气被充分冷却以至出现冷凝现象。这两种相反作用的综合结果是：在部分负荷下对冷却液流量节流，引起VAV系统中的盘管状态曲线斜率的减小，但减小的程度不如CAV系统中明显。抑制冷却液温升和/或降低冷却液送液温度是控制盘管的状态曲线陡度的辅助方法。

（ⅱ）除湿器的大小

对于全负荷设计条件下所选择的除湿器盘管大小与在部分负荷条件下被抵消的实际负荷所选择的除湿器盘管大小之间存在不一致的情况，这种情况构成了本发明所克服的主要困难。

对于一个空调系统，需要消除满设计负荷的40%或30%的部分负荷状态是较为常见的。目前的实践表明，人们还没有认识到当一部根据峰值设计负荷严格确定了大小的除湿器，需要在部分负荷状态下运行时而产生的严重后果。靠顾问工程师们来确定部分负荷性能的情况是少见的。在低负荷状态下，通过给定盘管的冷却液流量变成了细液流（相对于负荷的大小来说，在这种负荷状态下，该流量大得不成比例）。这样，管子的传热系数不可避免地减小到很小数值，盘管的表面温度则增加。

对于液体流冷却剂，例如冷冻水，及液体和蒸汽流冷却剂，例如致冷剂R12或R22，冷却剂侧的传热系数都出现减小。在后一种情况下，多种流动方式的出现取决于液体的质粒、每相的流体特性以及流量。根据1981年的ASHRAE手册中2.31页图20，可充分认识低质量速度的致冷剂对传热系数的影响，该手册由美国佐治亚州亚特兰大的美国供热、制冷和空气调节工程师协会出版。该图清楚地表明，致冷剂质量流量降到最大质量流量的40%时，传热系数相应降到34%。

对于大部分盘管来说，其表面温度可能大于要处理的空气的露点温度，同时必然有除湿损失。第二个理由是，传统的空调系统在部分负荷时，其盘管的状态曲线斜率恰好在需要变陡时却趋于平缓，尽管通过盘管的表面速度的降低会造成变陡的作用。

（ⅲ）副表面积与主表面积之比（翅片密度）

盘管的湿外表面温度越低，水蒸汽在这些表面上凝结得越多。翅片（或副表面）比管子（或主表面）有较高的表面温度。当翅片密度增加时，翅片平均温度也增加，而翅片间气流的雷诺数将减小，这样传热系数和传质系数将减小。如使主表面积占较大比例时，每单位表面积的除湿量将变大，但如主表面积增大过多，将导致盘管圈数及高度的增加，不能有效利用制造盘管的材料。这样，对于一个给定的具体应用，就有一个能达到所需的除湿程度且能充分利用材料的最佳副表面积与主表面积之比。靠提高翅片密度来寻求减小盘管高度的作法是极少被采用的。这样做虽然可以略微减小盘管尺寸，从而也可略微减少除湿器的一次投资，但有明显的证据表明，这样会阻碍除湿并损害部分负荷性能。盘管的状态曲线斜率将减小，性能将降低，并且由于较大的翅片密度，使气流的阻力增大，从而使风机的动力需求增加。

性能

在空调设计中，尤其是在考虑节能和节省空间时，常常采用变风量（VAV）系统。然而，由于这种系统的性能在部分负荷时达不到予期的效果，所以遭到住房居民的广泛批评。在1983年（9月）的ASHRAE杂志中的一篇文章（Tamblyn）谈到新变风量系统时抱怨：“……空气不新鲜，缺少空气流动……”，并报告说“主人们正在靠提高室外空气率，延长开风扇的时间和使用最小的气流（需要使用过去已废除不用了的再热）等方法来降低能耗”。

也可以参考1987年8月的ASHRAE杂志第22页，其中详细讨论了VAV系统的问题，并列举了诸如温度不均匀，缺乏温度和湿度控制，缺少空气运动，缺少新鲜空气和不能充分节能等问题。文章中甚至建议采用中间再热，另外，文章还建议只在空调区域内部才有必要利用VAV系统进行空气调节。

在节约空间和节能方面特别优越的典型VAV系统是一种安装在高层办公区每一层楼都有空气处理装置的设备。由于每一部空气处理装置安设在由它来处理空气的那层楼上，因而不必采用大的轴距及长的缆线管道。按常规一般将天花板内的空间作为一个大回风箱。如果这样一种建筑物是位于城市内，比如澳大利亚的墨尔本，或得克萨斯州的达拉斯，这种系统将设计成在夏季峰值设计条件期间室外空气干球温度较高。如95°F（35℃）以及湿度较低的情况下运行。在部分负荷及边界气象条件期间，当外界干球温度较低时，总存在着许多时段，在这些时段内的湿度比大大高于夏季峰值条件的湿度比。一般普通采用的最小新风吸入量相当于最大总设计风量的15%。由于满足通风需求的最小新风吸入量是个定量，在部分负荷为60%时，所需室外新风是（15/0.6）%，即26%;在部分负荷为30%时，所需室外新风是50%。这样在潮湿的部分负荷时期，除湿器不仅要在高于峰值负荷的室外空气湿度比的状态下运行，而且也要在室外新风比例较高的状态下运行。这种负荷状态往往超过传统的VAV系统的空气处理能力，这就是人们常抱怨“潮湿”和“闷热”的主要原因。

本发明中，靠控制通过盘管的冷却液流量可基本克服上述的几种困难，这种方法使盘管中的足够部分保持有较高流速的冷却液，以保证在各种负荷状态下都有足够的除湿能力。一种最佳的措施是增加通过除湿器部分的冷却液流量，同时减少通过其它部分的流量。

每一部分在设计和安排上都可以是独立的，也就是说，每一部分可以有不同的回路，不同的翅片密度，不同的排列高度和不同的几何形状。这样，各盘管不同部分间有不同的冷却液温升。另一个措施是选择盘管，使某盘管的有效部分有较低的冷却液温升，以便在所希望的部分负荷状态下能增加除湿量。

靠这些方法，可以增大盘管的状态曲线斜率，使之接近一条直线，同时降低了设备的总容量。

在空调空间内（在部分负荷时）与“潮湿”或“闷热”相关联的困难，在本发明中得到解决，解决办法是保持足够高的气流速度来确保充分通风，在向空调空间送风的出口调风装置中维持附壁效应，以及在该空间内维持空气运动。

现有技术

就申请人所知，还没有接近的已有技术，能在部分负荷状态下使盘管的状态曲线变得足够陡，以接近消除在出现的各种显热与潜热之比时的显热和潜热负荷。

但可参考1982年ASHRAE会刊（Shaw）和相应的美国4319461号专利。这些参考文献表明，湿空气的表面速度会影响部分负荷性能。当雷诺数和表面速度减小时，盘管的状态曲线斜率会变陡，盘管的状态曲线的曲率会向直线曲率的方向减小。

有（Shaw）在第七届国际传热会议文件汇编（联邦德国，慕尼黑，卷6，华盛顿半球出版公司出版）中进一步探讨了这个问题。相关资料还包括在上面提到的1983年9月ASHRAE杂志中一篇题为“对歪曲VAV的反击”的文章，作者R.T.Tamblyn。最后，可作为参考文献的还有上述的肖（Shaw），以及R.E.Luxton教授1985年写的“关于通过除湿器盘管传热传质的气流速度作用的最新发现“一文（第三届大洋洲传热传质会议论文汇编，墨尔本大学，由E.A.Books出版，圣林纳德斯，新南威尔士州）。

在本发明中，空调器的除湿器包括由例如冷冻水或制冷剂来冷却的盘管部分。在部分负荷状态下，低于峰值负荷流量时的冷却液流量，或其总的消除量，仅局限在盘管的某些部分，而其它部分可得到等于或大于峰值负荷状态时的流量。由于盘管的有效大小减少，更多的泵输出用来提供冷却液，通过盘管其它部分的相对未加以限制的冷却液流量可以比峰值负荷状态时的流量还大。另外，在指定的空气调节负荷状态下，通过予先调节控制系统打开（或关闭）冷却液节流阀，使通过盘管有效部分的相对未受限制的冷却液流量可大于（或小于）峰值负荷状态下的流量。本发明中不至有一个控制阀，每个控制阀至少与构成整个盘管系统的某一部分盘管相关联。对负荷变化的全范围进行补偿的控制办法可以用一些在峰值负荷期间不全开启的阀，一些在部分负荷期间全开启的阀，和一些在系统的部分工作范围期间保持固定在某个部分开启状态的阀。

在许多情况下，通过除湿器盘管部分的冷却液流将完全不受限制。但是本发明对总盘管系统的每一盘管部分通常（但并非总是）至少使用一个阀。在系统的部分工作范围期间，对全范围负荷变化起作用的控制方法可以使用并常常使用一些在部分负荷状态下全开启和一些不完全开启的阀。

更准确地说，本发明的空调器的特征在于有一个这样的除湿器，该除湿器包括多个盘管部分，有选择地控制从供液装置通过该盘管部分流过的冷却液流量的阀门，以及以某种方式将阀与传感器相联接的联接装置，所述方式是当负荷从峰值状态减小到部分负荷状态时，通过某一盘管部分的冷却液流量被所述阀门所限制，而通过盘管其它部分的流量仍然足以维持应有的除湿量。

其结果是对于部分负荷来说，除湿器的有效尺寸减小了，而冷却液流量增加来提高除湿作用。

对一个空调空间来说，“设计状态”多少是一种随机状态，但通常温度在22℃到26℃的狭窄范围内，湿度在35%到55%的狭窄范围内。本发明将提供更大的空气处理能力来补偿负荷需求量，在从最小负荷到峰值负荷的整个范围内，以精确的显热和潜热负荷比来满足这些设计状态。

本发明的另一个特点是通过除湿器盘管或多个盘管的空气流速小于传统系统中通过除湿器盘管或多个盘管的流速。其结果是比起传统系统来，风机动力消耗显著减小，噪声级同样显著减小。

下面描述本发明的一个实施例，并结合附图进行说明，其中：

图1是一个简化了的焓湿图，表示了变风量设备的盘管状态曲线和负荷比线，传统状态下的曲线用虚线表示，本发明的变化曲线用实线表示。

图2表示当本发明用于相同大小的设备中时，如下文所述，在不同的负荷百分比（100%和80%;61%;60%;以及40%）情况下的盘管状态曲线。

图3表示出能实现图1和图2中表明的结果的设备，图3a表示在满负荷情况下的整体设备，图3b表示在部分负荷（60%）情况下的整体设备，图3c表示在部分负荷（40%）情况下的整体设备。

图4图示地表明在一个设备中，在负荷的整个范围内阀的控制情况，其中该设备除湿器包括由单独一个阀起作用的两个盘管部分，和由分离开的几个阀起作用的另外两个盘管部分。

很明显，在许多情况下都需要如图4表明的那样用阀来节流，例如根据建筑物辅助设施的设想而安装了尺寸过大的空调设备的情况。在许多情况下，甚至在峰值负荷状态，也需要对通过除湿器的冷却液流量进行部分节流，因而下文所述的往往对冷却液的节流必须考虑相对节流。例如，就空气调节条件的动力学而论，在确定选择除湿器时，环境条件是优先考虑的因素。举例来说，峰值空调负荷期间气候干燥的地方，如墨尔本、维多利亚和得克萨斯州的达拉斯，在峰值空调期间不需要有最大冷却液流量，因而可对冷却液部分节流。除了潮湿条件之外，对冷却液进行最小节流是有充分根据的。图4用图示法表明了这种作用。

图4表明的实例中，包括了本发明的一个非常重要的方面，而这在传统系统中是不适用的。为了在部分空调负荷状态期间提高性能，全套除湿湿的每一部分都具有能采用不同回路、不同翅片密度、不同排列高度和/或不同几何尺寸的优点。这样，本发明在尺寸和性能特点的变化上提供了选择性，这将有可能使本发明在整个空调负荷范围内都非常适用。这也影响冷却液流量的节流。

因此，从以上所述可看出，存在着许多特殊见解，该见解可以支持或反对减少负荷性能期间普遍采用的一般负荷特性。正是这些见解涉及到使用“相对”节流这一术语。

本发明的全套盘管设备分为几个盘管部分，当空调负荷降低到峰值负荷以下时，使总盘管的有效部分减少，以这种方式，使在这部分负荷期间通过全套盘管设备的其余有效部分的冷却液速度增加，以保持或增大盘管系统的除湿能力。正是以这种方式，在部分负荷期间，得到了盘管状态曲线，该曲线能满足一般负荷特性，并能满足部分负荷期间出现的潜热与显热负荷特性的增加了的比率。随着表面速度降低，冷却液速度提高以及冷却液温升的减小，盘管状态曲线的斜率变得更陡，这个曲线的曲率朝着直线的曲率减小。在本发明中，全套盘管设备的有效尺寸范围与盘管在从峰值负荷到最小负荷的整个负荷状态下的工作范围相适应。传统的方法是很不相同的，这是由于不管性能怎样理想，当负荷降低时，冷却液速度减小，盘管的有效尺寸不变。当与本发明的峰值冷却液状态相比较时，如图4表明的那样，在负荷为峰值空调负荷的37%的情况下，通过阀的冷却液流量为65%，盘管的32%是有效的;在负荷为峰值空调负荷的53%的情况下，通过阀的冷却液流量为110%，盘管的67%是有效的。很显然在本发明中，当负荷减小时，盘管的有效尺寸不必与冷却液流量的节流成正比。本发明的这一构思的目的是空调负荷减小时，减小除湿器的有效尺寸，同时减小表面速度，提高冷却液流速，降低冷却液温升，其目的是为了在所遇到的从峰值负荷到最小负荷的整个负荷范围期间，以显热和潜热产生时的同样的比例来抵消潜热和显热负荷。

图1表示在同样的部分负荷状态下，对传统的VAV系统和本发明的VAV系统进行的比较。图2表示按照本发明的VAV系统，随着负荷的减小，除湿量增加的情况。

现在看一下图3a、3b、3c的情况。

图3a中，热交换器10（冷冻器）具有一个由来自致冷设备（没有表明）的致冷剂冷却的回路，热交换器的其它回路包含有却冷水或某些其它冷却液。除湿器16由盘管部分14、15和17组成，水泵11将冷冻水泵入管道12和13内，管道12和13将冷冻水供给除湿器16的第一盘管部分14和第三盘管部分15。除湿器16的第二盘管部分17则由第三盘管部分15的出口侧引出的分流管道18提供冷冻水。必须强调，这个实施例仅是本发明的一个典型，对设计者来说，在本发明内的大范围的布置都是适用的。

这里提供了一种由标号20表示的电子控制器，理想的是直接数字控制器，用来控制由标号21、22和23表示的三个阀，每个阀由各自的螺线管、驱动马达或其它装置操纵，所有的螺线管或驱动元件用标号24表示。

电子控制器也起到控制风扇26的作用，风扇26通过过滤器27和除湿器16吸入空气，并将空气排入空调区域28，图3a中说明了一种这样的设置。根据通常的设计，每个空调区域28都包括有由恒温器30控制的导流板29。

阀21、22和23起作用的方式如下：

满负荷

冷冻水由泵11通过管道12和第一盘管部分14泵入，并通过开启的阀21返回到热交换器10。冷冻水还流过管道13，第三盘管部分15、管道18和第二盘管部分17，并通过开启的阀22和冷冻水回流管流回热交换器10，阀23是关闭着。

在下一个状态期间，从满负荷到部分负荷（60%）的转换中，当阀22节流而阀23开启时，通过第二盘管部分17的冷却液流量逐渐减小。

部分负荷（60%）

在电子控制器20的控制下，各阀门各自的螺线管24及驱动元件操纵各阀门，使它们处于图3b所示的状态。冷却液以满冷却液流量流经第一盘管部分14及开启的阀21，由于阀22关闭，没有冷却液流过第二盘管部分17，而由于阀23开启，通过第三盘管部分15的冷却液也是满流量。这种状态在图2由C60%表示，C指的是根据本发明的空气从全套除湿器16排出的状态。这就能与C100%（表示100%负荷）、61%（表示转换期间的状态）、和40%（表示下面要描述的40%负荷状态）进行比较。然而，60%负荷显示的状态基本与下面要讨论的图1中的满负荷线相一致。

从60%的部分负荷转变到40%的部分负荷

阀22保持关闭，阀23保持开启。阀21朝关闭状态节流，阀23保持开启。因而通过第一盘管部分的冷却液流量慢慢减小，直到部分负荷为40%时完全关闭。

部分负荷为40%

图3c表示部分负荷为40%的状态，其中阀21和22都关闭，而阀23开启，因而冷却液仅流经第三盘管部分15。如果（象表明的那样）水泵11是离心泵，由于其固有的特性，流经第三盘管部分15的冷却液比满负荷状态时还多，从而盘管部分15产生了附加的除湿作用，这有助于在图1表明的C60%标记的点上进一步增加盘管状态曲线的斜率。（另外，一般来说，如图4表明的那样，由控制系统20可将任一特定阀门预调至任一理想开启位置来增加冷却液流量）。

从40%的部分负荷至30%的部分负荷

阀21、22和23保持如图3c表明的那样，但阀23节流来减小通过第三盘管部分15的冷却液流量。

30%的最小部分负荷

在最小部分负荷状态下，尽管如此阀23仍部分开启，以使限量的冷却液流经第三盘管部分15。

所有上述功能以表格的形式在表1中表示。

如上所述，变风量系统（VAV）所遇到的问题之一是在很低的负荷状态下，由于通风量不足，被冷却和除湿的空调区域变得闷热，不令人满意。风扇速度（或其它空气流速控制）是由供气恒温器32和空气流量表33来控制的，为了确保能无论如何提供适量通风的最小空气体积流量，如表1指明的，干球温度将提高1°至3°。借助如下面所述的数字控制装置20可达到这种状况。百分比负荷可由任一已知的措施来确定，如以目前空调过程中所用的措施，或以本实施例的空气流量表33，或以已普遍使用的方式。

在经过除湿器的空气流焓差显著变化情况下，流量表33可能需要调整，因为在部分负荷情况下，这也是一个应考虑的因素。

图5、图6表示电子控制器20和其工作过程。电子控制器可以是用于空气调节的许多种容易得到的电子控制器的任一种，但本实施例中，它包括一个控制器C500和接口系统N500，并结合从约翰逊控制产品部（伊利诺斯州拿波维尔，东德尔路1250号）买到的DSC1000。

现在参考图1和图2，两图用图解法说明了本发明的优点。

图1中，虚线B-D和虚线F-D表明了根据传统的控制方法，在部分负荷状态下所得到的盘管状态曲线和负荷比线。负荷比线F-D的斜率由被抵消的潜热和显热负荷比来确定，然而其位置则由空气离开除湿器时的状态来确定。

标号Q指的是在部分负荷状态下，外部空气的状态。QF线的作用是以其长度比FB/QB将外部空气与来自空调区域的回流空气进行混合。

在图1的实例中，传统的系统与本发明的系统在同一部分负荷状态进行比较。更要注意的是，如在表1中“外部空气一总空气量的部分”一栏指明的，随着部分负荷状态的进一步降低，FB/BQ比值将增加。这样对于同样的外部空气状态，Q点、B点将升高至更高的湿度比，使问题进一步严重起来。根据本发明的系统，既使在最低的部分负荷状态，也会令人满意地达到特定的状况。

符号B表示根据传统控制方式，进入除湿器的混合空气状态的点，符号D表示空气离开除湿器的状态，符号F表示在传统控制条件下所达到的实际平均空调区域状态。这与本发明的实线状态进行比较，根据本发明，混合空气在A点状态进入除湿器，空气从除湿器离开的状态在C点，本发明的空气平均空调区域状态在E点表示，这是在部分负荷情况下理想的平均空调区域状态。上面一条实线是本发明的盘管状态曲线，下面一条实线是本发明的负荷比线。

如图1表明的，具有平缓盘管状态曲线特性的传统系统，既使进入传统系统的空气初始状态在A点，也不能达到接近于E点的离开除湿器的空气状态。

为了进一步说明，应注意到传统的部分负荷性能将使盘管状态曲线斜率比图1中实线A-C的斜率平缓，其结果是空气离开状态将高于C点。如果给定的空间负荷比线斜率与实线C-E表示的斜率相同，从被处理空间回流的空气将比理想的E点有更高的湿度比。当这种回流空气与处于Q点状态的部分负荷外部空气混合时，使进入除湿器的空气状态具有比A点还高的湿度比。这样A、C和E点不断升高，直到到达某一平衡点，在这一平衡点，盘管状态曲线B-D的斜率补偿了为所需的外部空气量而需要的负荷比线D-E的斜率。当D-F线的斜率等于部分负荷下的空间负荷比线C-E的实际斜率时，就会出现这种情况。不幸的是，空调系统不能达到显著接近于E点的空间设计状态这一主要目标。相反的是，它总是达到不可接受的F点的状态。由于F点可归为具有60%的勉强能接受的相对湿度那一类，而不是设计目标的45%的湿度，D-F线（与C-E线平行）看来似乎不可能终止在一个太不舒服的状态。这可能就是一个单独的空调区域由空气处理装置起作用的情况。然而，考虑变风量系统设计成每一层有一部单独的空气处理装置而对整个空调区域起作用的情况，在这样的情况下，用F点来代替E点的设计状态就是不能接受的了。D-F线代表了整个空调区域的平均负荷比线，将会有某些空调区域，其状态比平均状态的F点更远离设计状态E点。

如上所述，图2也表示满负荷与部分负荷状态下的负荷比线，图2图示地说明了当负荷减小到40%时，负荷比线如何变得更陡。应注意到如上面表明的和如表1表明的那样，当在40%的负荷情况下，控制流经第三盘管部分15的冷却液流量的阀23是在最大速度状态，使得在这种负荷情况下盘管得到最大的除湿能力。

上面所述的是本发明的非常简单的设置和实例。然而实际情况中，多少不常遇到这样一种简单的设置情况，对于不同的设置情况，就需要不同的盘管控制措施。

图4图示地说明了在负荷范围内阀门的控制情况，其中除湿器包括有全套除湿器的两个2列深度盘管部分，每个盘管有其分立的控制阀2和3，另外，在上述的两个2列深度盘管部分基础上，补充有两个1列深度的盘管部分作为第三列深度。这两个1列深度的盘管部分由单独的控制阀1来控制。图4清楚地表明了从峰值负荷状态到最小负荷状态每个控制阀门的位置，这些阀一起作用得到了最佳性能。

在为满负荷设计状态和在部分负荷状态所抵消的实际负荷状态所选择出的除湿器盘管尺寸之间，存在的不一致情况是中心问题。参照图3，当在这很低的部分负荷状态时，由于阀21和22是关闭的，盘管部分14和17是无效的。这样，有效的盘管部分15能够增加冷却液流量，这与部分负荷状态的表面速度和高除湿特性相适应。

上面所述的涉及一种负荷减小的情况。很清楚，本发明则完全可以扩展到相反的情况，即负荷从部分负荷向设计负荷状态而增加的情况。

本发明的主要优点如下：

（a）对定风量系统和变风量系统来讲，在显热负荷和潜热负荷的整个范围内，所需能量最小，系统性能最佳。

（b）在满负荷和部分负荷状态下都能减小噪音。

（c）有效盘管的尺寸可以变化，以与施加的实际负荷相适应。在部分负荷状态下，有效的盘管部分有较高的冷却液流量，以抵消潜热与显热比的增加而不过冷。盘管上的水的温度较小，也无空气的过冷。

（d）可以控制盘管状态曲线的斜率，以产生所需的负荷比线，来按比例地抵消显热和潜热负荷出现时的显热和潜热负荷，同时在供给空调空间的空气中保持所需量的新鲜外部空气。特别是可使盘管状态曲线比传统系统的盘管状态曲线更陡，可使其接近一条直线。

Claims (19)

1、一种空调器，包括有一除湿器，

所述除湿器包括有许多盘管部分，

冷却液供给装置，以冷却液回路形式连接除湿器和冷却液供给装置的管道，一空气流风扇，将空气流风扇与除湿器联接起来的装置，使得风扇工作时产生空气流流过至少某些盘管部分，除湿器下游的至少一个传感器，

有选择地控制从冷却液供给装置经盘管部分流动的冷却液流量的阀门，将阀门与传感器联系起来的阀门联接装置，联接的方式是当负荷从峰值状态降低到部分负荷状态时，通过某一盘管部分的冷却液流量由所述阀门进行节流，从而减少了该部分的传热，但流经其余盘管部分的冷却液流量仍然足以维持除湿能力。

2、一种空调器，具有除湿器，该除湿器包括许多盘管部分，冷却液供给装置，以冷却液回路的形式连接盘管部分和冷却液供给装置的管道，在冷却液回路中的阀门，可操作来控制流经至少某些盘管部分的冷却液流量，

一个空气流风扇，将空气流风扇和除湿器联接起来的装置，使风扇工作时产生的空气流经盘管部分，

除湿器下游的至少一个传感器，

将传感器与所述阀门连系起来的联接装置，联接的方式是在峰值负荷状态下，阀门对通过除湿器盘管部分的冷却液流量相对不进行节流，但当负荷减小时，至少一个阀门对通过除湿器的至少一个盘管部分相对进行节流，而通过其余盘管部分的冷却液流量相对不进行节流。

3、如权利要求2所述的空调器，其中所述阀门包括节流阀，所述传感器控制这些节流阀，使得当负荷减小时，流经某些盘管部分的冷却液流量逐渐进行节流。

4、如权利要求1所述的空调器，其中所述传感器控制阀门，使得当负荷连续下降时，通过至少一个所述盘管部分的冷却液流量的节流连续进行，直到液流中断。

5、如权利要求1所述的空调器，其中所述冷却液是冷冻水，所述冷却液供给装置包括一个泵，该泵使冷冻水流经所述冷却液回路，当负荷减小时，该泵使通过相对不节流的其余盘管部分的流量增加。

6、如权利要求1所述的空调器，其中所述冷却液是一种致冷剂，所述致冷剂供给装置包括一部压缩机，该压缩机使致冷剂流经盘管部分上游的一个膨胀装置和一个冷却液回路，当负荷减小时，该压缩机使通过相对不节流的其余盘管部分的流量增加。

7、如权利要求5所述的空调器，其中所述的泵是一种离心泵，该泵有这样的特性，在因通过至少一个盘管部分的冷却液流量节流，其压力增加，从而使整套盘管装置的其余不节流部分的冷却液流量增加。

8、如权利要求5所述的空调器，其中所述的阀门联接装置包括一个电子控制器，该电子控制器按下面的程序工作，即当负荷从峰值状态减小到部分负荷状态时，使控制所述盘管其余部分的流量的阀门开启，以增加流量。

9、如权利要求1所述的空调器，其中所述的阀门装置至少包括一些阀门是电控节流阀。

10、如权利要求1所述的空调器，其中所述传感器包括有一个邻近空气流风扇，但在空气流风扇下游处的恒温器，该传感器还包括有一个电控回路，以及将所述恒温器、电控回路和所述阀门装置相互联接起来的装置，使得恒温器温度下降时，所述阀门装置对冷却液流量进行节流。

11、如权利要求1所述的空调器，其中所述阀门装置包括有多个电控阀，所述传感器包括有一个恒温器，进一步还包括有在所述阀门和所述传感器之间进行联接的电控回路，

当供气恒温器温度下降时，所述电控回路使某一阀门至少部分关闭，使流至一个盘管部分的冷却液流量进行节流，

所述电控回路还使其它阀门开启，使其控制的其余盘管部分的冷却液流量增加。

12、如权利要求9所述的空调器，在所述空气流风扇的下游包括有又一个传感器，以及空气流速控制装置，

所述的又一个传感器是空气流量传感器，将所述电路、空气流量传感器和空气流速控制装置相互连接起来的装置，该装置的连接方式是如果按照负荷的减小，空气流速减少到不足以通风的速度，由来自控制系统的予置信号使空气流速再增加，该控制系统重新将供气恒温器调整在较高温度上，从而使横过盘管状态曲线的焓差减小，使与每个空调区域相关的调风板正确动作，运动到更开启的位置，这样来增加风扇的体积流量，导致足够的通风。

13、一种空调器，具有一个除湿器，该除湿器包括多个盘管部分，其中除湿器的每一盘管部分在设计和设置上是独立的，即具有不同的电路系统，不同的翅片密度，不同的深度排列，不同的几何形状，从而给控制方式提供了进一步的灵活性，来满足特殊应用的需要。

14、一种空气调节方法，包括使冷却液通过除湿器的多个盘管部分来冷却这些盘管部分，利用空气流风扇催使空气流过至少某些盘管部分，传感除湿器下游的空气温度，当供气恒温器传感到温度下降从而负荷减小时，使流经至少一个盘管部分的冷却液进行节流，而其它盘管部分不进行节流。

15、如权利要求14所述的空气调节方法，包括当流经至少一个盘管部分的冷却液进行节流时，流经其它盘管部分的冷却液流量增加。

16、如权利要求14所述的空气调节方法，其中所述冷却液流量的节流是使冷却液流过一个阀门，并节制该阀门。

17、如权利要求14所述的空气调节方法，包括由识别出部分负荷状态来限制空气最小流速，其中在一个予定的部分负荷状态，在风扇下游空气流中设置的恒温器运行温度增加。

18、一种如上所述的，参照附图的并由附图说明的空调器。

19、一种如上所述的，参照附图的并由附图说明的空气调节方法。

Images