專利名稱：一種并聯型熱泵調溫調濕機組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷凍除濕設備，尤其涉及一種熱泵型調溫除濕設備，屬于制冷、空調與除濕技術領域。
背景技術：
冷凍除濕機用蒸發(fā)器來給空氣降溫除濕，并回收系統(tǒng)的冷凝熱，彌補空氣中因為冷卻除濕時散失的熱量，是一種高效節(jié)能的除濕方式，已經廣泛應用于糧食、木材等的除濕干燥和高濕空間的除濕與溫度控制。
目前我國的冷凍除濕機主要有升溫型和調溫型兩種。升溫型除濕機由一個室內冷凝器和一個室內蒸發(fā)器構成，在給室內進行除濕的同時，也要把冷凝熱散發(fā)到室內給室內空氣加熱。為了進一步提高供熱能力和出風溫度，在室外增設一個與室內蒸發(fā)器并聯的蒸發(fā)器，這樣的除濕機通過交替使用室內、外蒸發(fā)器可以向室內進行供熱，也可以實現除濕功能，但不能實現室內調溫目的，只能用于室內需要加熱或者高溫干燥室的場合。調溫型除濕機是在升溫型除濕機的基礎上，在室外增加一個冷凝器，與室內冷凝器串聯或者并聯，如圖1所示的王文質等公開的“一種可連續(xù)除濕列車空調機”(中國實用新型專利，專利號98215431.3)就是一種并聯雙冷凝器型調溫除濕機，由室外換熱器1，室內第二換熱器2，室內第二換熱器控制電磁閥3，節(jié)流裝置4，室內第一換熱器5和壓縮機6等連接而成，其中室內第二換熱器2和室外換熱器1并聯作為冷凝器，室內第一換熱器5為蒸發(fā)器。空氣經過室內第一換熱器5降溫除濕后通過室內第二換熱器2進行再熱，并通過調節(jié)電磁閥3的通斷來控制室內空氣溫度。這樣的系統(tǒng)由于室外換熱器1要承擔比較多的冷凝熱，室內第二換熱器2回收的冷凝熱很少，因此只能適用于在室內需要制冷或熱負荷比較小的情況，當室內熱負荷比較大時，系統(tǒng)供熱能力不足，不能滿足要求，而且當室內溫度比較低時，室內第一換熱器5容易結霜，需要采用停機除霜或者采用輔助電加熱的方式進行除霜，此外靠電磁閥3的通斷來調節(jié)溫度，頻繁通斷使得電磁閥3非常容易損壞。
綜上所述，目前的除濕調溫方案中只能適用于比較特定的環(huán)境要求，調節(jié)能力差，適用范圍小，而我國氣候類型多樣，大部分地區(qū)冬夏溫差大，熱/冷/濕負荷隨時間變化明顯，這樣的系統(tǒng)不能很好的滿足實際的需要，全年使用時間短，也造成了設備的閑置和浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種可以在不同室內、外溫度下對室內進行供熱、制冷和除濕以滿足室內溫濕度要求的并聯型熱泵調溫調濕機組，以提高除濕調溫系統(tǒng)的性能，擴大除濕調溫系統(tǒng)的適用范圍。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現的一種并聯型熱泵調溫調濕機組，由壓縮機、室外換熱器、室內第二換熱器、室內第一換熱器和節(jié)流裝置通過制冷劑管路連接成一個制冷循環(huán)，其中室外換熱器與室內第二換熱器兩個支路并聯，并在室內第二換熱器的支路上安裝用來控制支路通斷的電磁閥，其特征在于該機組還包括一個四通閥，所述的壓縮機的排氣口通過制冷劑管路與四通閥的a口相連，壓縮機的吸氣口通過管路與四通閥的c口相連；所述的室外換熱器和室內第二換熱器并聯后通過制冷劑管路一端與四通閥的b口相連，其另一端與節(jié)流裝置相連；在室外換熱器的支路上安裝有用來控制該支路通斷的電磁閥，所述的室內換熱器通過制冷劑管路一端與四通閥的d口相連，另一端與節(jié)流裝置相連。
本發(fā)明通過四通閥進行制冷和制熱模式轉換，能夠滿足全年運行冷熱負荷大范圍變化的要求，并通過兩個并聯換熱器支路的通斷和室外換熱器風量或水量的調節(jié)進行微量調節(jié)，能夠滿足不同濕/冷/熱負荷的需要，使得對室內溫度和濕度都能較好的控制在設定范圍內。本發(fā)明采用四通閥換向除霜的方法，實現不停機快速除霜。本發(fā)明適用范圍廣，調節(jié)能力強，可以在我國大多數地區(qū)全年運行進行溫濕度調節(jié)，提高了設備的利用率。


圖1是現有技術中并聯雙冷凝器型調溫除濕機系統(tǒng)原理圖。
圖2是本發(fā)明的并聯型熱泵調溫調濕機組原理圖。
圖3是風冷并聯型熱泵調溫調濕機組結構示意圖。
圖4是水冷并聯型熱泵調溫調濕機組結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的實施作進一步的說明。
如圖2所示，本發(fā)明主要由壓縮機6，四通閥8，節(jié)流裝置4，室外換熱器1，室外換熱器控制電磁閥7，室內第一換熱器5，室內第二換熱器2，室內第二換熱器控制電磁閥3和室內風機9構成；壓縮機6的排氣口通過制冷劑管路與四通閥8的a口相連，壓縮機6的吸氣口通過管路與四通閥8的c口相連，室外換熱器1和室內第二換熱器2采用并聯的形式通過制冷劑管路一端與四通閥8的b口相連，其另一端與與節(jié)流裝置4相連；在室外換熱器1和室內第二換熱器2兩個并聯的支路上分別安裝用來控制兩個支路通斷的電磁閥7和3，室內換熱器5通過制冷劑管路一端與四通閥8的d口，另一端與節(jié)流裝置4相連。室內空氣在室內風機9的作用下依次通過室內第一換熱器5和室內第二換熱器2再返回室內。
室外換熱器1可以采用風冷換熱器或水冷換熱器，并分別采用變速風機或變速水泵來調節(jié)室外換熱器的換熱量。節(jié)流裝置4可以采用毛細管，熱力膨脹閥或者電子膨脹閥等。通過四通閥8的流向轉換與電磁閥3和7的通斷，本發(fā)明所提出的并聯型熱泵調溫調濕機組可以實現降溫除濕、調溫除濕、升溫除濕、制熱調濕、自動除霜等幾種運行模式，在每種模式下還可以進一步調節(jié)室外換熱器的風量或者水量實現溫濕度的精確控制。
(i)降溫除濕模式當室內溫濕度都比較高，而且室內冷負荷比較大時，系統(tǒng)運行于降溫除濕模式。此時四通閥8不帶電，四通閥8的a口與b口連通、c口與d口連通，電磁閥3關閉，電磁閥7打開，室外換熱器1為冷凝器，室內第一換熱器5為蒸發(fā)器。制冷劑從壓縮機6出來后，流入四通閥8的a口，從四通閥8的b口流入室外換熱器1中冷凝，再經過電磁閥7和節(jié)流裝置4節(jié)流后流入室內第一換熱器5蒸發(fā)為氣體后，流入四通閥8的d口，再從四通閥8的c口流回壓縮機6，制冷劑流動方向如圖2中實線箭頭所示。由于室內第二換熱器2的制冷劑流路被電磁閥3關閉，室內空氣只被室內第一換熱器5降溫除濕，成為低溫低濕的空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節(jié)室外換熱器1的風量或水量進一步調節(jié)制冷量和除濕量，制冷量和除濕量都隨著室外換熱器1風量或水量的增加而上升。
(ii)調溫除濕模式當室內濕度和濕負荷都比較高，而且室內冷負荷比較小時，系統(tǒng)運行于調溫除濕模式。此時四通閥8不帶電，四通閥8的a口與b口連通、c口與d口連通，電磁閥3和7都打開，室外換熱器1和室內第二換熱器2為兩個并聯的冷凝器，室內第一換熱器5為蒸發(fā)器。制冷劑從壓縮機6出來后，流入四通閥8的a口，從四通閥8的b口流出，然后分別流入室內第二換熱器2和室外換熱器1中冷凝后，再分別經過電磁閥3和7匯合后再經過節(jié)流裝置4節(jié)流后流入室內第一換熱器1蒸發(fā)為氣體后，流入四通閥8的d口，再從四通閥8的c口流回壓縮機6，制冷劑流動方向如圖2中實線箭頭所示。由于室內第二換熱器2中也有高溫制冷劑流過，室內空氣只被室內第一換熱器5降溫除濕后，經過室內第二換熱器2進行再熱后，空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節(jié)室外換熱器1的風量和水量來調節(jié)兩個冷凝器換熱量的分配，進一步控制室內再熱量，從而達到控制室內空氣溫度的目的。隨著室外換熱器1風量或水量的增加，室外換熱器1的換熱量上升，而室內第二換熱器2的換熱量即空氣的再熱量降低。
(iii)升溫除濕模式當室內濕度和濕負荷都比較高，但是室內溫度低且熱負荷比較小時，系統(tǒng)運行于升溫除濕模式。此時四通閥8不帶電，四通閥8的a口與b口連通、c口與d口連通，電磁閥3打開，電磁閥7關閉，室內第二換熱器2為冷凝器，室內第一換熱器5為蒸發(fā)器。制冷劑從壓縮機6出來后，流入四通閥8的a口，從四通閥8的b口流入室內第二換熱器2中冷凝后，再經過電磁閥3和節(jié)流裝置4節(jié)流后流入室內第一換熱器5蒸發(fā)為氣體，流入四通閥8的d口，再從四通閥8的c口流回壓縮機6，制冷劑流動方向如圖2中實線箭頭所示。由于室內第二換熱器2中也有高溫制冷劑流過，室內空氣只被室內第一換熱器5降溫除濕后，經過室內第二換熱器2進行再熱后，空氣返回室內。在這種模式下，由于室外換熱器1的制冷劑流路被電磁閥7關斷，全部冷凝熱都由室內第二換熱器2承擔，系統(tǒng)冷凝熱要大于蒸發(fā)熱，所以被處理的空氣濕度下降溫度上升。
(iv)制熱調濕模式當室內溫度很低，而且熱負荷比較大時，盡管相對濕度比較高，但是含濕量比較低，除去空氣中的水分比較困難，但是將空氣加熱后，含濕量不變的情況下，空氣的相對濕度就迅速下降，因此可以通過系統(tǒng)制熱運行，來實現對室內溫濕度的控制。此時四通閥8帶電，四通閥8的a口與d口連通、b口與c口連通，電磁閥7打開，電磁閥3關閉，室外換熱器1為蒸發(fā)器，室內第一換熱器5為冷凝器。制冷劑從壓縮機6出來后，流入四通閥8的a口，從四通閥8的d口流入室內第一換熱器5中冷凝后，再經過節(jié)流裝置4節(jié)流后經過電磁閥7流入室外換熱器1蒸發(fā)為氣體后，流入四通閥8的b口，再從四通閥8的c口流回流回壓縮機6，制冷劑流動方向如圖2中虛線箭頭所示。在這種模式下，由于室內第二換熱器2的制冷劑流路被電磁閥3關斷，室內空氣只被室內第一換熱器5加熱后，經過室內第二換熱器2不進行換熱后返回室內。
(v)自動除霜本發(fā)明采用四通閥換向除霜的方法，實現不停機快速除霜。
當系統(tǒng)運行于模式(i)-(iii)時，室內第一換熱器5為蒸發(fā)器，當蒸發(fā)器表面溫度低于0℃，進入蒸發(fā)器5的空氣相對濕度大時，空氣中的水分可能在蒸發(fā)器外表面結霜，當霜達到一定厚度后，使得空氣側壓力損失上升，空氣流量降低，換熱效果差，需要進行除霜。當空氣側壓力損失超過設定值后，給四通閥8通電，使得機組運行于制熱調濕模式(iv)，室內第一換熱器5作為冷凝器，高溫制冷劑的進入使得霜迅速融化后，四通閥8再斷電，恢復原來的運行模式。
當系統(tǒng)運行于制熱調濕模式(iv)時，室外換熱器1為蒸發(fā)器，當室外空氣溫度低濕度高而且蒸發(fā)器表面溫度低于0℃時，室外換熱器外表面也可能結霜，當霜達到一定厚度后，使得空氣側壓力損失上升，空氣流量降低，換熱效果差，需要進行除霜。當空氣側壓力損失超過設定值后，給四通閥8斷電，使得機組運行于調溫除濕模式(ii)，室外換熱器1作為冷凝器，高溫制冷劑的進入使得霜迅速融化，室內第二換熱器2也作為冷凝器，防止被室內第一換熱器5降溫的空氣直接進入室內，當霜完全除掉后，四通閥8再通電，恢復制熱調溫模式。
具體實施例1風冷并聯型熱泵調溫調濕機組圖3為本發(fā)明采用風冷并聯型熱泵調溫調濕機組的結構示意圖如圖3所示，風冷并聯型熱泵調溫調濕機組由壓縮機6，四通閥8，節(jié)流裝置4，室外換熱器1，室外換熱器控制電磁閥7，室內第一換熱器5，室內第二換熱器2，室內第二換熱器控制電磁閥3和室內風機9等基本部件通過管路連接而成。壓縮機6的排氣口通過制冷劑管路與四通閥8的a口相連，壓縮機6的吸氣口通過管路與四通閥8的c口相連，室外換熱器1和室內第二換熱器2采用并聯的形式通過制冷劑管路一端與四通閥的b口相連，另一端與節(jié)流裝置4相連，在室外換熱器1和室內第二換熱器2兩個并聯的支路上分別安裝用來控制兩個支路通斷的電磁閥7和3，室內第一換熱器5通過制冷劑管路一端與四通閥8的d口相連，另一端與節(jié)流裝置4相連。室內空氣在室內風機9的作用下依次通過室內第一換熱器5和室內第二換熱器2再返回室內。
其中室外換熱器1采用風冷換熱器，室外風機10可以采用變速風機或者幾臺風機，通過調節(jié)風機轉速或者開啟的臺數來調節(jié)室外換熱器的風量。
為了防止系統(tǒng)內壓力過高，在壓縮機出口安裝壓力控制器11保證系統(tǒng)內壓力不超過設定的范圍。
為了提高機組的適應性和調節(jié)范圍，節(jié)流裝置4采用熱力膨脹閥或者電子膨脹閥自動控制壓縮機的吸氣過熱度，與壓縮機6吸氣口的汽液分離器12共同作用，防止液態(tài)制冷劑直接回到壓縮機6造成對壓縮機6的損壞，并在節(jié)流裝置4前安裝高壓貯液器13和干燥過濾器14防止氣態(tài)制冷劑或雜質進入節(jié)流裝置4。在節(jié)流裝置(4)前安裝高壓貯液器(13)和干燥過濾器(14)，在高壓貯液器(13)進口安裝單向閥(15、17)，在節(jié)流裝置(4)出口安裝單向閥(16、18)使得制冷劑在制冷或制熱時都是依次通過高壓貯液器13、干燥過濾器14和節(jié)流裝置4。
為了防止空氣中的灰塵落在室內第一換熱器5和室內第二換熱器2上，在室內第一換熱器5空氣側入口加裝空氣過濾器19。并在室內第一換熱器5空氣側出口安裝擋水板20防止被室內第一換熱器5除掉的水分被空氣直接帶走。
風冷并聯型熱泵調溫調濕機組仍可以實現上述降溫除濕，調溫除濕，升溫除濕，供熱調濕和自動除霜等幾種運行模式，在各種運行模式下，通過調節(jié)室外風機10的轉速或者開啟臺數來調節(jié)室外換熱器1的風量，進而對機組的制冷量、制熱量和除濕量進行調節(jié)，更為精確的控制室內溫度和濕度。
將壓縮機6、四通閥8、室內風機9、電磁閥3和7，室外風機10等的控制器都安裝在電控箱21內。
具體實施例2水冷并聯型熱泵調溫調濕機組圖4為本發(fā)明采用水冷并聯型熱泵調溫調濕機組的結構示意圖。
如圖4所示，水冷并聯型熱泵調溫調濕機組的部件組成和連接關系與風冷并聯型熱泵調溫調濕機組相同，只是室外換熱器1采用水冷換熱器，圖3中室外風機10由圖4中的水泵22所代替。
水冷并聯型熱泵調溫調濕機組仍可以實現上述降溫除濕，調溫除濕，升溫除濕，供熱調濕和自動除霜等幾種運行模式，在各種運行模式下，通過調節(jié)水泵22的轉速來調節(jié)室外換熱器1的水量，進而對機組的制冷量、制熱量和除濕量進行調節(jié)，更為精確的控制室內溫度和濕度。
權利要求
1.一種并聯型熱泵調溫調濕機組，由壓縮機(6)、室外換熱器(1)、室內第二換熱器(2)、室內第一換熱器(5)和節(jié)流裝置(4)通過制冷劑管路連接成一個制冷循環(huán)，其中室外換熱器(1)與室內第二換熱器(2)兩個支路并聯，并在室內第二換熱器(2)的支路上安裝用來控制支路通斷的電磁閥(3)，其特征在于該機組還包括一個四通閥(8)，所述的壓縮機(6)的排氣口通過制冷劑管路與四通閥(8)的a口相連，壓縮機的吸氣口通過管路與四通閥(8)的c口相連；所述的室外換熱器(1)和室內第二換熱器(2)并聯后通過制冷劑管路一端與四通閥的b口相連，其另一端與節(jié)流裝置(4)相連；在室外換熱器(1)的支路上安裝有用來控制該支路通斷的電磁閥(7)，所述的室內換熱器(5)通過制冷劑管路一端與四通閥(8)的d口相連，另一端與節(jié)流裝置(4)相連。
2.按照權利要求1所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于在所述的壓縮機(6)出口安裝有壓力控制器(11)。
3.按照權利要求1所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于在所述的壓縮機(6)入口安裝有防止液體制冷劑回到壓縮機的汽液分離器(12)。
4.按照權利要求1所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于所述的節(jié)流裝置(4)采用毛細管、熱力膨脹閥或者電子膨脹閥。
5.按照權利要求1所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于在室內第一換熱器(5)空氣側入口安裝過濾器(19)，在室內第一換熱器(5)空氣側出口安裝擋水板(20)。
6.按照權利要求1所述的一種并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于在節(jié)流裝置(4)前安裝高壓貯液器(13)和干燥過濾器(14)，在高壓貯液器(13)進口安裝單向閥(15、17)，在節(jié)流裝置(4)出口安裝單向閥(16、18)。
7.按照權利要求1-6任一權利要求所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于所述室外換熱器(1)采用風冷換熱器。
8按照權利要求1-6任一權利要求所述的并聯型熱泵調溫調濕機組，其特征在于所述室外換熱器(1)采用水冷換熱器。
全文摘要
一種并聯型熱泵調溫調濕機組，屬于制冷、空調與除濕技術領域。本發(fā)明由壓縮機，室外換熱器，室內第一、第二換熱器和節(jié)流裝置通過制冷劑管路連接成一個制冷循環(huán)，其中室外換熱器與室內第二換熱器兩個支路并聯，該機組還包括一個四通閥。本發(fā)明通過四通閥可實現四種不同的運行模式，并可實現不停機快速除霜。能夠滿足全年運行冷熱負荷大范圍變化的要求，并通過兩個并聯換熱器支路上的兩個電磁閥的通斷和室外換熱器風量或水量的調節(jié)進行微量調節(jié)，能夠滿足不同濕/冷/熱負荷的需要，使得對室內溫度和濕度都能較好的控制在設定范圍內，本發(fā)明適用范圍廣，可在我國大多數地區(qū)全年運行進行溫濕度調節(jié)，提高了設備的利用率。
文檔編號F25B5/02GK1546913SQ20031011718
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權日2003年12月5日
發(fā)明者邵雙全, 李先庭, 石文星, 田長青, 戴興泉, 桑宇寧, 曹峰 申請人:清華大學, 北京碧源環(huán)境凈化設備有限公司