[发明专利]多段控制的新型空调系统

说明书

技术领域

本发明属于空气干燥、除湿设备领域，特别涉及一种多段控制的新型空调系统。

背景技术

目前，现有技术中的空调机组，通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器、处理风机、处理空气风道、吸湿转轮总成、加湿总成、处理空气加热器、再生风机、再生空气风道、再生空气加热器和电气控制系统(含温湿度控制元件)。高温潮湿的环境下，空气通过蒸发器(前级)时，空气被蒸发器盘管冷却降温，空气随着温度的降低，空气中的水蒸汽逐渐凝结，并达到饱和状态，当空气的露点继续降低时，空气中的水蒸汽就变成凝结水并析出，从而空气中的绝对含水量得到降低，空气实现了初步的降温除湿过程；当该部分空气继续通过吸湿转轮的处理区域时，其中的水分被转轮中的吸湿介质所吸附，水分子同时发生相变，并释放出潜热，转轮也因吸湿了一定的水分而逐渐趋向饱和；这时空气因自身的水分减少和潜热释放而变成干热的空气，空气实现了进一步的升温除湿过程，之后空气可再通过蒸发器(后级)降温后由处理风机送出；同时在再生区域，空气先经过再生空气加热器后，变成高温空气并穿过吸湿后的饱和转轮，使转轮中已吸附的水分蒸发，从而恢复了转轮的吸湿能力；同时该部分空气因转轮中水分的蒸发而变成湿空气，之后再通过再生风机将湿空气排到室外。低温干燥的环境下，空气通过处理空气加热器(前级)实现初步的加热升温后，经由加湿器加湿，之后可通过处理空气加热器(后级)实现进一步的加热升温后由处理风机送出。

随着经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，人们对空调设备的节能要求也日益提高。就空调机组而言，其热湿负荷与使用季节及使用地点的相关程度较大(夏季、低纬度地区的设备热湿负荷较冬季、高纬度地区要大)，相应地极端热湿工况之间的差异也大。特种空调机组一般是按照最不利工况设计的，因而能否保证在热湿负荷较小的情况下，设备卸载运行的有效性是衡量节能与否的关键。目前采取的技术方案有以下几种：一是采用多台压缩机或具备多级卸载形式的压缩机，同时使蒸发器与冷凝器也需分成相应的组分；二是采用多级的处理空气加热器与再生空气加热器；但这两种卸载方式在临界工况时会导致部件频繁加载卸载，例如当出口空气参数要求恒定时制冷系统与加热器都采用25％-50％-75％-100％四级卸载，当过渡季节负载刚好处于每一级附近时，一方面对电器部件尤其是压缩机的使用寿命是不利的，另一方面如果热负载为极端负荷的26％刚好略微超过制冷系统25％卸载点，此时制冷系统将只能处于50％负载运行，由此空气经过蒸发器(前级)温度降的过低，导致需要处理空气加热器(后级)提供更多的加热量以保证出口温度的稳定。同样地，如果吸湿转轮前的湿负载为极端负于50％负载运行，由此空气经过吸湿转轮温度升高同时含湿量减少，导致需要加湿器提供更多的水分以保证出口湿度的稳定，同时需要处理空气加热器(后级)提供更多的加热量以保证出口温度的稳定，这都会增加系统的额外功耗；三是采用可变频风机(热湿负荷较小的情况下通过减小电机运行频率而降低其运行功耗)或多台风机并联运行，但卸载时风机的通风量与风压也会减少，固而对需保证额定通风量为与出风余压的使用场合不适用。

无论各功能部件是否需要处于运行状态，空气都必须流经该部件。例如，，高温潮湿的环境下，空气无须经过处理空气加热器(前级)、加湿器、处理空气加热器(后级)；低温干燥的环境下，空气无须经过蒸发器(前级)、吸湿转轮、蒸发器(后级)；常温常湿天气时，空气无须经过处理空气加热器(前级)、蒸发器(前级)、吸湿转轮、加湿器、蒸发器(后荷的26％刚好略微超过再生空气加热器的25％卸载点，此时再生空气加热器将只能处级)、处理空气加热器(后级)。一方面，空气流经各部件就会产生局部阻力损失；另一方面，空气流经各部件就会伴随氧化老化过程。对蒸发器与加热器而言，会使其换热部件表面氧化，增加表面热阻降低其传热系数进而影响整体换热效果。对加热器等电器部件而言，当潮湿空气经过时增加了电气线路及感温元件的潜在受潮风险。对吸湿转轮而言，当入口空气露点温度达到设定参数要求时吸湿转轮总成(吸湿转轮、再生空气加热器与再生风机等)是处于静止状态的，只要空气中含有一定的水分(事实上环境空气也总是含有一定的水分)，吸湿转轮中的吸湿介质就会缓慢地吸附水分，但由于此时吸附的水分得不到及时地排出，吸湿转轮会逐渐趋向饱和，长期如此会导致吸附能力的下降并影响正常使用寿命。

综上所述，现有技术中的空调机组采用的结构形式与控制模式不能很好地实现在多工况之间的节能经济运行。

发明内容