本發(fā)明涉及一種空調(diào)機組，尤其是涉及一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組及控制方法。

背景技術：

隨著社會的發(fā)展，人們對空氣品質的要求不斷提高，越來越多的地方需要提供恒溫恒濕的環(huán)境。傳統(tǒng)的空調(diào)機組為了保證恒溫恒濕的環(huán)境，其工作原理為：先通過蒸發(fā)器制冷降低需處理空氣的溫度至露點除濕，之后通過再熱的方式使其達到預設送風狀態(tài)。

在空調(diào)機組的再熱過程中，基于制冷系統(tǒng)高溫側制冷劑的再熱方式有以下幾種：1.利用冷凝全段的冷凝熱再熱的方式(簡稱為冷凝再熱方式)，這種方式克服了傳統(tǒng)電加熱再熱方式需要消耗額外電能的缺點。再熱源來源于制冷系統(tǒng)本身，無需額外消耗能源，回收了冷量，降低了機組冷凝壓力，機組能效比較高。2.利用過冷段的冷凝熱再熱的方式(簡稱為過冷再熱方式)，該方式除了具有冷凝再熱的優(yōu)點之外，相比于冷凝再熱的方式，空氣與過冷段的換熱溫差更小，熱損失更少，回收效率更高，因此機組能效比更高。但由于過冷段所攜帶的熱量有限，因此過冷再熱這種方式可運行范圍較窄。

因此這兩種基于高溫側制冷劑再熱的方式都有自己的局限性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組及控制方法，本發(fā)明可以通過切換制冷劑管路的方式來切換不同的高溫側制冷劑再熱源，選用合理的再熱方式，在保證系統(tǒng)高能效比和滿足送風溫度的條件下，使整個機組在設計工況范圍內(nèi)均能有效運行。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組，包括空氣處理單元與冷凝散熱單元，冷凝散熱單元包括壓縮機、冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置、冷凝器及冷凝風機，空氣處理單元包括再熱器、再熱流量調(diào)節(jié)裝置、冷凝再熱閥、過冷再熱閥、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置、旁通閥、旁通流量調(diào)節(jié)裝置、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置和送風風機，

冷凝器、蒸發(fā)器分別設有制冷劑通道與空氣通道，所述的送風風機與蒸發(fā)器的空氣通道連通，所述的冷凝風機與冷凝器的空氣通道連通，

壓縮機排氣口、冷凝器的制冷劑通道、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置、過冷再熱閥、再熱器、再熱流量調(diào)節(jié)裝置、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器的制冷劑通道、壓縮機吸氣口通過管路順序相連，形成制冷劑循環(huán)回路，

壓縮機排氣口還通過冷凝再熱管路與再熱器入口連通，所述的冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置與冷凝再熱閥設置在冷凝再熱管路上，

制冷劑循環(huán)回路上設置有旁通管路，該旁通管路連通冷凝器的出口與節(jié)流裝置入口，所述的旁通閥與旁通流量調(diào)節(jié)裝置設置在旁通管路上。

所述的壓縮機優(yōu)選為變頻壓縮機。

所述的再熱器、蒸發(fā)器均為風冷型換熱器。

所述的蒸發(fā)器的進口空氣可以為房間的回風、新風或者回風與新風的混風。

所述再熱器的進口空氣狀態(tài)為經(jīng)蒸發(fā)器處理后的低溫低濕空氣。

所述的節(jié)流裝置的節(jié)流面積可變，即為變截面節(jié)流裝置，選自電子膨脹閥或熱力膨脹閥；

所述的冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置、旁通流量調(diào)節(jié)裝置均為變截面流量調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選電子膨脹閥。

所述的冷凝再熱閥、過冷再熱閥、旁通閥為起截斷作用的調(diào)節(jié)閥，優(yōu)選電磁閥或截止閥。

所述的效空調(diào)機組根據(jù)工作時所需的再熱量多少可以分為“少量再熱”、“中等再熱”、“大量再熱”三種工作模式，三種工作模式之間的切換控制策略為：從“少量再熱”模式啟動，當旁通流量調(diào)節(jié)裝置開度幾乎為0，且再熱后的空氣溫度仍低于設計值時切換為“中等再熱”模式，當“中等再熱”模式下，再熱后的空氣溫度仍低于設計值時切換為“大量再熱”模式。

所述的高效空調(diào)機組用于“少量再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥關閉，過冷再熱閥和旁通閥打開，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置和再熱流量調(diào)節(jié)裝置全開，制冷劑在壓縮機作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管進入冷凝器放熱，一部分冷凝的制冷劑通過管道進入再熱器進一步過冷放熱，另一部分則通過管道經(jīng)過旁通流量調(diào)節(jié)裝置，與另一部分制冷劑在節(jié)流裝置前匯合后共同節(jié)流進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機的吸氣口返回壓縮機，完成制冷循環(huán)。

“少量再熱”工作模式下的控制策略為：所述的壓縮機的轉速根據(jù)蒸發(fā)器的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置的開度保證壓縮機吸氣口的吸氣過熱度，旁通流量調(diào)節(jié)裝置的開度根據(jù)再熱后的空氣溫度進行調(diào)節(jié)。當旁通流量調(diào)節(jié)裝置達到最大開度且再熱后送風溫度仍高于設定值時，可以減小過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置或再熱流量調(diào)節(jié)閥的開度做進一步溫度調(diào)節(jié)。

所述的高效空調(diào)機組用于“中等再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥和旁通閥關閉，過冷再熱閥打開，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置全開，制冷劑在壓縮機作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管進入冷凝器放熱，通過管道進入再熱器進一步過冷放熱，通過節(jié)流裝置節(jié)流后進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機的吸氣口返回壓縮機，完成制冷循環(huán)；

“中等再熱”工作模式下的控制策略為，所述的壓縮機的轉速根據(jù)蒸發(fā)器的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置的開度保證壓縮機吸氣口的吸氣過熱度。

所述的高效空調(diào)機組用于“大量再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥和過冷再熱閥打開，旁通閥關閉，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置和再熱流量調(diào)節(jié)裝置全開，制冷劑在壓縮機作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管一部分進入冷凝器放熱，一部分通過管道通過冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置后與另一部分經(jīng)冷凝器冷凝后的制冷劑匯合，共同進入再熱器進一步放熱，然后通過管道連接經(jīng)節(jié)流裝置節(jié)流進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機的吸氣口返回壓縮機，完成制冷循環(huán)；

“大量再熱”工作模式下的控制策略為，所述的壓縮機的轉速根據(jù)蒸發(fā)器的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置的開度保證壓縮機吸氣口的吸氣過熱度，冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置的開度根據(jù)再熱后的空氣溫度進行調(diào)節(jié)。當冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置達到最大開度且再熱后送風溫度仍低于設定值時，可以減小過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置的開度做進一步溫度調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.用制冷系統(tǒng)高溫廢熱代替電加熱，無需消耗額外的能源再熱空氣，且可以實現(xiàn)溫濕度獨立精準控制；

2.基于高溫制冷劑再熱的方式，回收了系統(tǒng)高溫廢熱，改善了高溫側換熱，有效提升了機組性能；

3.根據(jù)所需再熱量的不同，通過管道的切換使系統(tǒng)在三種工作模式中切換，系統(tǒng)在廣泛的運行范圍內(nèi)均處于最佳運行狀態(tài)，提高了制冷效率。

附圖說明

圖1為實施例1中基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組的流程示意圖。

圖2為實施例2的流程示意圖。

圖3為實施例3的流程示意圖。

圖中，1為壓縮機，2為冷凝器，3為再熱器，4為蒸發(fā)器，5為冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置，6為過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置，7為旁通流量調(diào)節(jié)裝置，8為再熱流量調(diào)節(jié)裝置，9為冷凝再熱閥，10為過冷再熱閥，11為旁通閥，12節(jié)流裝置，13冷凝風機，14為送風風機，其余為連接管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組，如圖1所示，包括空氣處理單元與冷凝散熱單元，冷凝散熱單元包括壓縮機1、冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5、冷凝器2及冷凝風機13，空氣處理單元包括再熱器3、再熱流量調(diào)節(jié)裝置8、冷凝再熱閥9、過冷再熱閥10、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6、旁通閥11、旁通流量調(diào)節(jié)裝置7、蒸發(fā)器4、節(jié)流裝置12和送風風機14，冷凝器2、蒸發(fā)器4分別設有制冷劑通道與空氣通道，所述的送風風機14與蒸發(fā)器4的空氣通道連通，所述的冷凝風機13與冷凝器的空氣通道連通。壓縮機1排氣口、冷凝器2的制冷劑通道、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6、過冷再熱閥10、再熱器3、再熱流量調(diào)節(jié)裝置8、節(jié)流裝置12、蒸發(fā)器4的制冷劑通道、壓縮機1吸氣口通過管路順序相連，形成制冷劑循環(huán)回路，壓縮機1排氣口還通過冷凝再熱管路與再熱器3入口連通，所述的冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5與冷凝再熱閥9設置在冷凝再熱管路上，制冷劑循環(huán)回路上設置有旁通管路，該旁通管路連通冷凝器2的出口與節(jié)流裝置12入口，所述的旁通閥11與旁通流量調(diào)節(jié)裝置7設置在旁通管路上。

具體而言，壓縮機1排氣口通過連接管15分別與連接管16和連接管19相連，連接管16、冷凝器2通過連接管17分別與旁通閥11、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6相連，旁通閥11、旁通流量調(diào)節(jié)裝置7、連接管18、連接管21順序相連，連接管19、冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5、冷凝再熱閥9、再熱器3通過管道順序相連，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6、過冷再熱閥10、通過管道與再熱器3順序相連，再熱器3、再熱流量調(diào)節(jié)閥8、連接管20、連接管21、節(jié)流裝置12、連接管22、蒸發(fā)器4、連接管23、壓縮機1吸氣口順序相連。

本實施例中，壓縮機1優(yōu)選為變頻壓縮機。冷凝器2、再熱器3、蒸發(fā)器4均為風冷型換熱器。蒸發(fā)器4的進口空氣可以為房間的回風、新風或者回風與新風的混風。所述再熱器3的進口空氣狀態(tài)為經(jīng)蒸發(fā)器4處理后的低溫低濕空氣。節(jié)流裝置12的節(jié)流面積可變，即為變截面節(jié)流裝置，選自電子膨脹閥或熱力膨脹閥；冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5、過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6、旁通流量調(diào)節(jié)裝置7均為變截面流量調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)選電子膨脹閥。冷凝再熱閥9、過冷再熱閥10、旁通閥11為起截斷作用的調(diào)節(jié)閥，選自電磁閥或截止閥。

高效空調(diào)機組根據(jù)工作時所需的再熱量多少可以分為“少量再熱”、“中等再熱”、“大量再熱”三種工作模式，三種工作模式之間的切換控制策略為：從“少量再熱”模式啟動，當旁通流量調(diào)節(jié)裝置7開度幾乎為0，且再熱后的空氣溫度仍低于設計值時切換為“中等再熱”模式，當“中等再熱”模式下，再熱后的空氣溫度仍低于設計值時切換為“大量再熱”模式。

高效空調(diào)機組用于“少量再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥9關閉，過冷再熱閥10和旁通閥11打開，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6和再熱流量調(diào)節(jié)閥8全開，制冷劑在壓縮機1作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管進入冷凝器2放熱，一部分冷凝的制冷劑通過管道進入再熱器3進一步過冷放熱，另一部分則通過管道經(jīng)過旁通流量調(diào)節(jié)裝置7，與另一部分制冷劑在節(jié)流裝置12前匯合后共同節(jié)流進入蒸發(fā)器4，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機1的吸氣口返回壓縮機1，完成制冷循環(huán)。

“少量再熱”工作模式下的控制策略為：壓縮機1的轉速根據(jù)蒸發(fā)器4的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置12的開度保證壓縮機1吸氣口的吸氣過熱度，旁通流量調(diào)節(jié)裝置7的開度根據(jù)再熱后的空氣溫度進行調(diào)節(jié)，當旁通流量調(diào)節(jié)裝置7的達到最大開度且再熱后送風溫度仍高于設定值時，可以減小過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6或再熱流量調(diào)節(jié)閥8的開度做進一步溫度調(diào)節(jié)。

高效空調(diào)機組用于“中等再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥9和旁通閥11關閉，過冷再熱閥10打開，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6和再熱流量調(diào)節(jié)閥8全開，制冷劑在壓縮機1作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管進入冷凝器2放熱，通過管道進入再熱器3進一步過冷放熱，通過節(jié)流裝置12節(jié)流后進入蒸發(fā)器4，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機1的吸氣口返回壓縮機1，完成制冷循環(huán)；

“中等再熱”工作模式下的控制策略為，壓縮機1的轉速根據(jù)蒸發(fā)器4的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置12的開度保證壓縮機1吸氣口的吸氣過熱度?！爸械仍贌帷笨梢砸暈榻橛凇吧倭吭贌帷焙汀按罅吭贌帷钡闹虚g狀態(tài)。

高效空調(diào)機組用于“大量再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥9和過冷再熱閥10打開，旁通閥11關閉，過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6和再熱流量調(diào)節(jié)閥8全開，制冷劑在壓縮機1作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管一部分進入冷凝器2放熱，一部分通過管道通過冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5后與另一部分經(jīng)冷凝器2冷凝后的制冷劑匯合，共同進入再熱器3進一步放熱，然后通過管道連接經(jīng)節(jié)流裝置12節(jié)流進入蒸發(fā)器4，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機1的吸氣口返回壓縮機1，完成制冷循環(huán)；

“大量再熱”工作模式下的控制策略為，壓縮機1的轉速根據(jù)蒸發(fā)器4的冷負荷進行調(diào)節(jié)，節(jié)流裝置12的開度保證壓縮機1吸氣口的吸氣過熱度。冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5的開度根據(jù)再熱后的空氣溫度進行調(diào)節(jié)，當冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5的達到最大開度且再熱后送風溫度仍低于設定值時，可以減小過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6的開度做進一步溫度調(diào)節(jié)。

實施例2

一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組，如圖2所示。與實施例1相比，省略了過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6和再熱流量調(diào)節(jié)裝置8。實施例2的優(yōu)勢在于節(jié)約了成本，但可以起到相同的調(diào)節(jié)效果，缺點在于極端情況下(再熱量特別小或再熱量占冷凝放熱比例特別高)的調(diào)節(jié)能力不及實施例1。

實施例3

一種基于高溫制冷劑混合再熱模式的高效空調(diào)機組，如圖3所示。與實施例1相比，省略了冷凝再熱流量調(diào)節(jié)裝置5和過冷再熱流量調(diào)節(jié)裝置6。

“大量再熱”工作模式下時，冷凝再熱閥9打開，旁通閥11和過冷再熱閥10關閉，制冷劑在壓縮機1作用下成為高溫高壓蒸汽，經(jīng)連接管一部分進入冷凝器2放熱，一部分通過制冷劑連接管直接進入再熱器3再熱空氣。然后所有制冷劑經(jīng)節(jié)流裝置12節(jié)流進入蒸發(fā)器4，蒸發(fā)吸熱，冷卻空氣，再從壓縮機1的吸氣口返回壓縮機1，完成制冷循環(huán)。由再熱流量調(diào)節(jié)裝置8調(diào)節(jié)再熱后的溫度。

與實施例1相比，實施例3的優(yōu)勢在于節(jié)約了成本，但可以起到相同的調(diào)節(jié)效果，缺點在于“大量再熱”模式下僅能使用冷凝再熱，機組運行范圍及能效比均比實施例1有所下降。

上述實施例中未完整展示制冷劑循環(huán)的所有部件，實施過程中，在制冷劑回路設置四通換向閥、儲液器、氣液分離器、油分離、過濾器、干燥器等常見制冷輔件，均不能視為對本發(fā)明進行了實質性改進，應屬于本發(fā)明保護范圍。

上述實施例并不限于單冷系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)在制冷工況下使用本發(fā)明的技術方案提高制冷性能，應屬于本發(fā)明保護范圍。

上述實施例并不限于風冷系統(tǒng)，水冷系統(tǒng)使用本發(fā)明的技術方案提高制冷性能，應屬于本發(fā)明保護范圍。

本文中使用“冷凝再熱”、“過冷再熱”、“旁通”等詞語來限定部件，本領域技術人員應該知曉：“冷凝再熱”、“過冷再熱”、“旁通”等詞語的使用僅僅是為了便于描述上對部件進行區(qū)別。如沒有另行聲明外，上述詞語并沒有特殊的含義。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換，但只要不脫離本發(fā)明技術方案的精神,其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。