专利名称：空调系统及其运行方法
技术领域：
本发明是关于空调系统，具体说是关于能连续地通过干燥剂进行空气除湿处理和通过热泵再生干燥剂的空调系统。
背景技术：
图10表示一基于US专利4430864中揭示的惯常技术的系统，它包括处理空气通路A；再生空气通路B；二干燥剂床103A、103B；为再生干燥剂和冷却处理空气的热泵200。热泵200利用嵌入在干燥剂床103A、103B中的热交换器220、210分别作为高、低温热源，其中一干燥剂床通过流通处理空气进行除湿，而另一干燥剂床通过流通再生空气再生干燥剂床。在进行空气调节一定的时间间隔之后，操作四路转换阀105、106以在相对干燥剂床中流通再生空气和处理空气来进行各自的干燥剂床中的逆过程。
在上述惯常技术中，热泵200的高/低热源和各个干燥剂被集中在各个单元中，而等于冷却效果的热量ΔQ完全加载在热泵上(蒸汽压缩循环)。即就是，冷却效果不能超过所用的热泵的能力(蒸汽压缩循环)。因此，使得系统复杂化无利可图。
因而，为解决这样的问题，可以考虑象图11中所示那样的系统，在再生空气通路B中置入高温源220来加热再生空气和在处理空气通路A中置入低温空气源240来冷却处理空气，以及设置用于在干燥剂后处理空气与干燥剂前再生空气之间交换显热的热交换器104。在此情况中，干燥剂103采用一干燥剂轮，它转动以便跨越处理空气通路及与再生空气通路B。
这一系统能提供冷却效果(ΔQ)相当于由热泵所产生的冷却效果和在处理空气与再生空气间进行的显热交换所产生的冷却效果之总和，如图12中所表明的空气湿度图中所示，这样即得到设计更紧凑和能产生较之图10中所示系统所取得的冷却效果更高的系统。
但是，即使在这一型式的空调系统中，当处理相对低显热负载时如在雨季时产生相对低的温度和高湿度，也很难达到电热泵产生的用于干燥剂再生所需热与用于显热处理的冷却负载间的热平衡，其结果是，如果给予获取除湿以优先的话，空调空间温度可能成为太低，因为低温热源热交换器240中的进给空气的冷却可能变得过于冷却。
本发明通过提供一个能连续对进给空气进行除湿和干燥剂再生的空调系统来解决上述的问题，它是通过开发一个能调节配置在尚未流进低温热源热交换器的干燥剂后处理空气与尚未流进高温热源热交换器再生空气之间的显热交换器中的热传导过程的系统来完成。当空调主要目标是以低温显热比进行空气除湿时，显热交换器中的热传导过程被控制得能将显热负载保持在低温热源热交换器中，由此来提高进入调节空间的进给空气的温度。这样一系统在在按照所介绍方法运行时将节省能量同时显现出优越的除湿能力和处理各种各样冷却负载的灵活性。
发明内容
这一发明被作成来实现上述目的，按照权利要求1的发明的空调系统包括由处理空气吸收湿气的干燥剂；和包括有压缩机、利用处理空气作为低温热源和再生空气作为高温热源运行以便为再生干燥剂供热给再生空气的热泵；其中，显热交换器中的热传导过程被作成可调的，在尚未流进低温热源热交换器的干燥剂后处理空气与尚未再生干燥剂的干燥剂再生空气之间交换热，。
相应地，通过调节显热交换器中的热传导率，该系统能灵活地适应以各种显热比除湿或冷却调节负荷以使得除湿运行模式不会导致过于冷却。
按照权利要求2的发明的空调系统包括由处理空气吸收潮汽的干燥剂；和包括有压缩机、利用处理空气作为低温热源和再生空气作为高温热源运行以便能为再生干燥剂供热给再生空气的热源；其中，已通过干燥剂的后干燥剂处理空气在第一显热交换器中与尚未流进热泵的高温热源热交换器的再生空气交换热；和通经第一显热交换器但尚未进入高温热源热交换器的再生空气在第二显热交换器中与干燥剂后再生空气交换热；而第一显热交换器中的热传导过程是可调节的。
相应地，通过调节显热交换器中的热传导，此系统即能灵活地适应于空调负载中的为显热比所限定的各种不同的冷却要求，而当运行在除湿模式中时，第一显热交换器中的处理空气的冷却在其进入低温热源热交换器之前被抑制以使得处理空气能用作为干燥剂再生的低温热源，由此保证低温热源热交换器的显热负荷，和避免欲加以空调的房间中的过冷却。如果显热负载很高，第一显热交换器可被运行来降低热泵出口处的处理空气的温度，从而此系统也可被用于冷却模式。
按照权利要求3的发明是按照权利要求2的空调系统，其中至少第一显热交换器为一旋转热交换器，其热交换过程被作成可由改变旋转速度加以调整。相应地，借助调节易于控制其热传导过程的旋转热交换器的旋转速度，此系统可被用于或者除湿或者冷却。
按照权利要求4的发明的空调系统包括用于吸收处理空气中的潮湿的干燥剂；包括有压缩机、采用处理空气作低温热源和再生空气作高温热源以便能为干燥剂再生对再生空气供热运行的热泵；其中，处理空气和再生空气通经干燥剂的路径被划分成为除湿处理空气的第一区和用于利用再生空气再生干燥剂的第二区，以致干燥剂在此第一区与第二区之间重复移动其位置，而热泵由至少一压缩机、低温热源热交换器和高温热源热交换器组成，处理空气的路径的路线顺序为由处理空气的入口、通过第一区中的干燥剂、第一显热交换器和低温热源热交换器到达处理空气的出口，和再生空气的路径的路线顺序为由再生空气的入口、通过第一显热交换器和第二显热交换器、高温热源热交换器、第二区中的干燥剂、第二显热交换器到达再生空气的出口，而处理空气在第一显热交换器中与再生空气交换热，再生空气在第二显热交换器中与再生空气交换热，并将第一显热交换器中的热传导作成可调节的。
相应地，此系统被配置成使干燥剂中的潮汽吸收过程和再生过程能连续地运行，干燥剂后处理空气在第一显热交换器中与还未流进高温热源热交换器的再生空气交换热，和热传导过程被作成可调节的，以使得当在除湿模式中运行时，第一显热交换器中处理空气的冷却在其进入低温热源热交换器之前被加以抑制以便能使处理空气用作为干燥剂再生的低温热源，由此保护低温热源热交换器的显热负荷，并避免欲作空调的房间中的过冷却。如果显热负荷很高，可运行第一显热交换器来降低热泵出口的处理空气的温度，由此节省再生空气的加热，由此能提供处理各种冷却负荷的节能空调系统。
按照权利要求5的发明是按照权利要求4的空调系统，其中干燥剂被作成转轮形状，和干燥剂通过其旋转在第一区和第二区之间重复移动其位置。
相应地，通过将干燥剂作成象一转子的形状使之能转动，能连续地进行由干燥剂作的处理空气除湿和由热泵作的干燥剂再生。
按照权利要求6的发明为按照权利要求4或5的空调系统，其中至少第一显热交换器为一旋转热交换器而使得热传导过程可通过改变第一显热交换器的旋转速度加以调节。
相应地，通过调节易于调节其热传导过程的旋转热交换器的旋转速度，系统就能依据调节负荷的显热比而被用作除湿或冷却。
按照权利要求7的发明是为运行按照权利要求6的空调系统的方法，其中，获得干球温度和调节空间中的湿度的测量值，当干球温度测得值低于温度设定和湿度测得值高于湿度设定值时，第一显热交换器旋转速度被调节成当干球温度测量值与温度设定间的差的绝对值很高时使转速下降，而当干球温度测量值与温度设定间的差绝对值很低时使转速增加。
相应地，当干球温度测量值低于温度设定和湿度测量值高于温度设定时，即就是，取决于负荷情况，当需要在除湿模式中运行时，当显热负荷很高时，由处理空气到再生空气的热传导增加，而当显热负荷很低时，使由处理空气到再生空气的热传导减少，因此能分别控制显热处理和除湿，即使在除湿运行模式中也能在空调空间中维持舒适。
按照权利要求8的发明的空调系统包括吸收处理空气中的潮湿的干燥剂；和包括有压缩机、利用处理空气作低温热源和再生空气作高温热源运行以便为干燥再生对再生空气供热的热泵；其中通过干燥剂的处理空气和再生空气的途径被划分成用于除湿处理空气的第一区和用于利用再生空气再生干燥剂的第二区以使干燥剂在第一区与第二区之间重复移动其位置，热泵由至少压缩机，低温热源热交换器和高温热源热交换器组成，处理空气路径的路线顺序为由处理空气的入口，通过第一区中的干燥剂、第一显热交换器、低温热源热交换器和加湿器到达针对处理空气的出口，而再生空气的路径的路线顺序为由再生空气的入口、第一显热交换器、第二显交换器、高温热源热交换器、第二区中的干燥剂、和第二显热交换器到达再生空气的出口，处理空气在第一显热交换器中与再生空气交换热，再生空气在第二显热交换器中与再生空气交换热，并将第一显热交换器中的热传导作成可调的。
相应地，系统配置成使干燥剂的潮汽吸收过程和再生过程能连续地运行，和干燥剂后处理空气在第一显热交换器中与未流进高温热源热交换器的再生空气交换热，并将热传导过程作成可调节的，从而使得在当运行于除湿模式中时第一显热交换器中处理空气的冷却在其进入低温热源热交换器之前被加以仰制以便处理空气用作为干燥剂再生的低温热源，由此保证对低温热源热交换器的显热负荷，并避免要被调节的房间中过冷却。如果此显热负荷很高，第一显热交换器可运行来降低热泵出口处的处理空气的温度，由此节省对再生空气的加热而提供一个能够处理各种冷却负荷的节能空调系统。
按照权利要求9的发明为按照权利要求8的空调系统，其中，干燥剂被作成转轮形，通过其旋转，干燥剂在第一区与第二区之间重复移动其位置。
相应地，借助将干燥剂作成一转子的形状使其能旋转，能连续地运行通过干燥剂作处理空气除湿和通过热泵作干燥剂再生。
按照权利要求10的发明是按照权利要求8或9的空调系统，其中至少第一显热交换器为一旋转热交换器，以使得热传导过程能通过改变此第一显热交换器的转动速度来加以调节。相应地，由调节易于调节其热传导过程的旋转热交换器的旋转速度，此系统即能依据空调负荷的显热比而被用于除湿或冷却。
按照权利要求11的发明为按照权利要求8至10中之一的空调系统，其中设置傍路通路以便由低温热源热交换器的下流地点分流处理空气到干燥剂的上流地点。相应地，通过再循环已在干燥剂中除湿的处理空气，干燥剂上的除湿负载降低，而系统在调节负荷很低时能处理空气，并且如果仅需要进行初始时干燥剂再生处理，再生时间也得到减少。
按照权利要求12的发明为运行权利要求8至11中之一所揭示的空调系统的方法，包括步骤检测干球温度和调节空间中的湿度来由四种运行模式中选择一运行模式；其中，当干球温度测得值高于温度设定值和湿度测得值高于湿度设定值时，通过以最大容量运行第一显热交换器、停止加湿器、和运行压缩机来选择第一运行模式，以便能在干球温度测得值与温度设定值间的差的绝对值增加时提高容量；当干球温度测得值高于温度设定值和湿度测得值低于湿度设定值时，以此最大容量运行第一显热交换器、运行加湿器和运行压缩机来选择第二运行模式，以便能在干球温度测得值与温度设定值间之差的绝对值增加时提高容量；当干燥球温度测得值低于温度设定值和湿度测得值低于湿度设定值时，通过以最大容量运行第一显热交换器、停止加湿器和运行压缩机来选择第三运行模式，以便能在干球温度测得值与温度设定值之间的差的绝对值增加时降低容量；而当干球的温度测得值低于温度的设定值且湿度测得值高于湿度设定值时，选择第四操作模式，运行第一显热交换器以便在干球温度测得值与温度设定值间之差的绝对值增加时降低热交换的容量，停止加湿器并且运行压缩机以便在干球温度测得值与温度设定值间之差的绝对值增加时加大容量。相应地，借助个别地调节压缩机、第一显热交换器和加湿器，此系统可按照空调负荷被用于除湿模式或冷却模式中。
按照权利要求13的发明为按照权利要求12的方法，其中再生空气的流率在压缩机容量减小时降低。相应地，通过按照压缩机容量调整再生空气的流率，有可能保持再生空气的干燥剂再生温度为常量从而使干燥剂能总是维持除湿能力，和系统能处理各种调节负荷。
按照权利要求14的发明为按照权利要求12或13中之一的方法，其中，当压缩机在降低容量下运行时，通过由低温热源热交换器的下流地点分支处理空气和导引到干燥剂的上流地点来增加分流率。相应地，当冷却调节负荷很低和压缩机容量受限时，通过再循环已通过干燥剂的再生空气，针对外负荷的除湿容量可依据冷却调节负荷降低，而同时维持高水平的干燥剂处理。
按照权利要求15的发明为按照权利要求11的方法，其中，干燥剂通过以最大容量下运行第一显热交换器和由低温热源热交换器的下流地点分支处理空气并导引至干燥剂的上流地点来再生。
相应地，当干燥剂因系统过长停机而承载时，处理空气可被分流以便来抑制对干燥剂的吸潮，而为干燥剂再生所需的低温热源的热在在第一显热交换器被由再生空气传导送到处理空气，由此而能连续地利用来自热泵的高温热源的热加热再生空气并改善系统的启动特性。
对附图的简要说明图1为本发明空调系统第一实施例的图形；图2为用于图1所示干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图；图3为用于图1中所示干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图；图4为用于图1中所示干燥剂协助空调系统的运行的空气湿度图；图5为本发明空调系统的第二实施例的图形；图6为说明图5中所示实施例的运行模式的图形；图7为用于图5中所示干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图；图8为用于图5中所示干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图；图9为用于图5中所示干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图；图10为惯用的干燥剂协助的空调系统的基本结构图；图11为一惯用的干燥剂协助的空调系统的基本结构图；和图12为用于图11中所示惯用的干燥剂协助的空调系统的运行的空气湿度图。
实施本发明的最佳实施例现参考附图介绍优选实施例。图1表示本发明空调系统第一实施例的基本结构图。一蒸汽压缩型热泵200包括压缩机260；低温热源热交换器(蒸发器)240；高温热源热交换器(冷凝器)220；膨胀阀250，由此构成一蒸汽压缩型制冷回路。这样，低压制冷蒸汽与干燥剂后处理空气在低温热源热交换器(蒸发器)240中交换热，而高压制冷蒸汽与干燥剂前再生空气在高压热源热交换器(冷凝器)220中交换热。
用于流通空气的回路如下述构成。干燥剂轮103以给定转速旋转同时跨接处理空气通路A和再生空气通路B，如图11中所表明的。在处理空气通路A中，用于返回空气的鼓风机102的入口经过通路107连接到调节空间，鼓风机102的出口通过通道108连接到在干燥剂轮103中进行吸湿的第一区，用于处理空气的干燥剂轮103的出口经过通路109连接到用于与再生空气作热交换的第一显热交换器104，用于处理空气的第一显热交换器104的出口经过通路110连接到低温热源热交换器(蒸发器)240，用于处理空气的低温热源热交换器(蒸发器)240的出口经过通路111连接到加湿器105，和加湿器105的出口经过通路112连接到用于经处理的空气的出口或房间空气供给开口。这一序列构成处理空气回路。
同时，再生空气通路B经过通路124连接到为使外面空气能用作再生空气的鼓风机140的入口，鼓风机140的出口经过通路125连接到用于与处理空气交换热的第一显热交换器104，用于再生空气的第一显热交换器104的出口经过通路126连接到用于与下流再生空气交换热的第二显热交换器150，用于再生空气的第二显热交换器150的出口经过通路127连接到高温热源热交换器220的出口，用于再生空气的高温热源热交换器(冷凝器)220的出口经过通路128连接到用于进行干燥剂再生的干燥剂轮103，干燥剂轮103的第二区中用于再生空气的出口经过通路129连接到第二显热交换器150，第二显热交换器150的出口经过通路130连接到外面空气。这一序列构成再生空气能由外面进入和排出废气到外面的回路。
再生空气在第一显热交换器104中与处理空气交换热，但因为第一显热交换器104为一旋转热交换器，尚未进入热泵200的低温热源热交换器240的处理空气与能由外面进入的再生空气间交换的热的量可由增加或减小第一显热交换器104的旋转速度加以控制。换言之，增加第一显热交换器104的旋转速度所交换热量就增加，而相反，减少转速来降低所交换热的量。相应地，与图11中所示系统相比，这一实施例的特点是调节第一显热交换器中处理空气与再生空气间交换的热量的能力。在图中，带圆圈的字母字符K～V指明对应于图2～4中这些空气的状态。
现在说明如上述构成的干燥剂协助的空调系统的蒸汽压缩型制冷回路中的循环处理。制冷剂在低温热源热交换器(蒸发器)240中由在干燥剂103中被除湿的处理空气接收蒸发的潜热而蒸发(状态a在4.2kg/cm2时约为10℃)，并通经通路204被吸进压缩机260加以压缩。被压缩的制冷剂(状态b19.3kg/cm2时约80℃)通经通路201在高温热源热交换器(冷凝器)220中以释放制冷剂的过热蒸汽的显热和蒸发的潜热到干燥剂前再生空气(状态c在19.3kg/cm2时约65℃)而冷凝，并到达膨胀阀250，在此膨胀而降低其压力再经过通路203流回到低温热源热交换器(蒸发器)240。相应地，这一系统中用于冷却处理的技术并不与惯常的干燥协助的空调系统中的有太大的不同，仅仅在运行温度和压力上有所差异。
下面参照图2和3中所示的空气湿度图说明基于作为热源的热泵200的系统的运行。首先，图2是关于与惯常系统中的类似的冷却操作。这一冷却操作由按照其额定值旋转第一显热交换器104来进行以便运行来产生最大冷却。
能进入到系统的返回空气(处理空气状态K)通经通路107被吸进鼓风机102，并被增压和经过通路108送至第一区，在干燥轮103中进行吸湿，处理空气中的潮汽在干燥剂轮103的吸湿作用中被吸除，和处理空气由于吸收的热的转移而降低其湿度比和升高其温度(状态L)。湿度已降低和温度已增高的处理空气经过通路109被送到第一显热交换器104，与外面空气(再生空气)交换热而被冷却(状态M)。经冷却的处理空气通过通路110并在经过低温热源热交换器(蒸发器)240时被冷却(状态N)。经冷却的处理空气被送到加湿器105，在等焓处理中被水喷射或蒸发加湿而冷却(状态D)，和经过通路112作为供给空气返回到调节空间。在此，此系统如图2中所示可由调节加湿率来应用到调节负荷的各种不同显热比。
另一方面，如以下那样进行干燥剂轮的再生。被用作为再生空气的外面空气(状态Q)通经通路124被吸进鼓风机140，并被增压送往第一显热交换器104，在此它冷却处理空气同时提升自身温度(状态R)，经过通路126到达第二显热交换器150，通过与已再生干燥剂(状态U)的下流再生空气交换热而被加热(状态S)，并被送至高温热源热交换器(冷凝器)220，在此与制冷蒸汽交换热而被加热来升高其温度(状态T)。由高温热源热交换器(冷凝器)220出来的再生空气通过用于执行再生的干燥剂轮103的第二区，由于燥轮103解除吸收潮汽(状态U)，经过通路129被送到第二显热交换器150与在上述的状态R的再生空气交换热而被冷却(状态V)，并经通路130被作为废空气排出。相应地，此干燥剂协助空调系统通过重复干燥剂再生和处理空气的除湿及冷却的处理进行冷却。
下面参照图3说明此系统适宜于在调节房间表明低干球温度和高湿度如梅雨季节可遇到的情况时运行的所谓除湿模式。在此实施例中的除湿操作是基于第一显热交换器104在低速下运行以便限制热交换，但图3是表示特别低的显热比的情况所以操作主要目标是除湿，因而第一显热交换器104不转动被交换的热量为零。
允许进入系统的返回空气(处理空气状态K)通经通路107被吸进鼓风机102，被增压后经过通路108送到第一区，在干燥剂轮103中进行吸潮，在此，处理空气中的潮汽被吸收在干燥剂轮中的吸附剂中，处理空气降低其湿度比并由于吸收热的而升高其温度(状态L)。湿度降低和温度增高的处理气体被经过通路109送到第一显热交换器104，但因为第一显热交换器104不在运行，处理空气状态无变化地由此通过(状态M＝L)，经通路110流通并在低温热源热交换器(蒸发器)240中被冷却(状态N)。经冷却的处理空气被送至加湿器105，但因为除湿操作中无需加湿，它由此通过而经过通路112作为进给空气返回到调节空间。此系统运行来使得进给空气(状态P)的温度高于返回空气(状态K)以便维持一定程度的湿度比差ΔX。另一方面，干燥剂转子如下述进行再生。被用作再生空气的外面空气(状态Q)通经通路124被吸进鼓风机140，经增压被送到第一显热交换器104，但因其不在运行，再生空气通经其而不改变其状态(状态R＝Q)，并经过通路126流进第二显热交换器150，被干燥剂后再生空气(状态U)加热使其温度增高(状态S)和通经通路127进入高温热源热交换器(冷凝器)220，在此它被制冷蒸汽加热使其温度升高(状态T)。离开高温热源热交换器(冷凝器)220的再生空气通经用于通过解除由其吸收的潮汽而再生干燥剂轮103的第二区(状态U)，通经通路129进入第二显热交换器150，通过与状态R的再生空气交换热而被冷却(状态V)，并被作为废空气通经通路130排出到外面。
相应地，借助这样的系统操作而使得通过接收干燥剂130吸收的热温度被升高的处理空气(状态L)能进入低温热源热交换器(蒸发器)240中而不必冷却，用于再生该干燥剂所需的热在代温热源热交换器240中被恢复，由此即能在保持接近室温的处理空气温度的同时维持湿度比差ΔX，从而处理空气能被处理而不致使调节空间中过于冷却。另一方面，即使在相同的除湿操作下，当干球温度近似于所希望的温度设定值并且希望进给空气温度有所降低(在所谓的闷热时)时，则第一显热交换器应以相适应的中间速度旋转以便提供适度的热传导，以在处理空气流进低温热源热交换器(蒸发器)240之前稍许冷却处理空气。这样，如图4中所示，已经在低温热源热交换器(蒸发器)240中被冷却的处理空气(状态N)的干球温度即能因第一显热交换器104的出口处的处理空气(状态M)的干球温度稍许向左方向即低温侧移动而被降低。
因此，这种除湿模式通过检测干球温度和调节空间中的湿度运行，当表明调节空间温度在低于温度设定值和湿度高于湿度设定值时，如设定值与干球温度间之差的绝对值很大，第一显热交换器104的转速减小，而如设定值与干球温度间差的绝对值很小则增加此转速。
相应地，通过设置在尚未进入热泵200的低温源热交换器240的干燥剂后处理空气与干燥剂前再生空气间进行热传导的第一显热交换器104，在本实施例中作为一个旋转热交换器，通过控制第一显热交换器104的转速以便在第一显热交换器104中有选择地进行热传导处理，就可能或者进行冷却或者进行除湿操作。而且即使在除湿操作模式中也有可能通过在中等范围选择第一显热交换器104的转速以便调整第一显热交换器104中的热传导率由此调节进给空气的温度来处理小的显热负荷。
再一方面，虽然此实施例描述一旋转热交换器作为第一显热交换器104，但也可用配置于相同地点的基于中间热媒体(如温水)的热交换器来取代作为第一显热交换器104，并控制用于在再生空气与处理空气之间的热传导的热媒体的流通率。
图5表明此发明的第二实施例。此例中，蒸汽压缩型热泵与第一实施例中相同，省略对它的说明。在空气流通路中，再生空气通路与图1中所示相同，而处理空气通路设置有一附加的傍路通路，它由连接低温热源热交换器240的出口与加湿器105的通路111分支，并与通路107汇合，借助通路117调整节气阀360和通路118来将处理空气通路中的鼓风机与调节空间结合。
在此实施例中，系统还被配置成使控制器300能由被安装在供空气由调节空间返回的返回空气入口107中的干球温度传感器310和湿度传感器320接收信号，控制器300能控制旋转驱动装置350来调节第一显热交换器104转速，控制器300能调节傍路通路中的节气阀360的开启程度，控制器300能调节加湿器105的供水阀340的开口度，控制器300能通过控制制冷压缩机260的反相器380来调节转速，而且控制器300还能通过控制用于循环再生空气的鼓风机140的反相器370来调节转速。
如图6中说明运行模式的图形所示，此系统检测调节空间中的干球温度和湿度，而在当干球温度高于温度设定值和湿度高于湿度设定值时如下述执行第一运行模式(除湿和冷却模式)以其额定速度运行第一显热交换器104，停止加湿器105，在干球温度与设定值间之差的绝对值增加时以较高容量运行压缩机260，关闭傍路节气阀360和与压缩机260的容量(转速)成比例地调节再生空气的流通率。当干球温度高于温度设定和湿度低于湿度设定值时如下地进行第二运行模式(冷却模式)以其额定速度运行第一显热交换器104，运行加湿器105以便对干球温度与温度设定值间之差的较高绝对值增加其湿度，对干球温度与温度设定间之差的较高绝对值以较高容量运行压缩机260，关闭傍路节气阀360和与压缩机260的容量(转速)成比例地调节再生空气的流通率。
当干球温度低于温度设定值和湿度低于湿度设定值时采用第三运行模式(弱冷模式)，其操作为以其额定速度运行第一显热交换器104，停止加湿器105，对干球温度设定值间之差的较高绝对值以较低容量运行压缩机260，对干球温度与设定值间的绝对差的较高值以较大开口操作节气阀360和与压缩机260的容量(转速)成比例地调节再生空气的流通率。而在当干球温度低于温度设定和湿度大于湿度设定时运用第四运行模式(除湿模式)，操作如下对干球温度与温度设定间的差的绝对值的较高值以较低速度运行第一显热交换器104，停止加湿器105，对干球温度与温度设定间的差的较高绝对值以较高容量运行压缩机260，关闭节气阀360和与压缩机260的容量(转速)成比例地调节再生空气流通率。
而且如下表所示，在当干燥剂被含潮汽地加载而其解吸能力被削弱时在系统启动时采用第五运行模式，其操作为以其额定速度运行第一显热交换器104，停止加湿器105，对干球温度与温度设定值间的差的较高绝对值以较高容量运行压缩机260，完全打开傍路节气阀360和与压缩机260的容量(转速)成比例地调节再生空气流通率。
各不同运行模式和设定值表<
>应明白这里所指的湿度是湿度比，但湿度传感器320可能为一相对湿度传感器而湿度系数可与来自干球温度传感器310的信号相结合加以计算，类似地，传感器可以是焓传感器而湿度比可结合干球温度传感器310进行计算，和湿度传感器320可以是一露点(dewpoint)传感器，它产生等值于湿度比的结合。
下面将顺次说明各种运行模式的操作，对第一运行模式，除湿和冷却，将参照表明这一运行模式中空气循环的图7加以说明，与图2所示冷却过程相比较，因为加湿器不在运行，图7中的所示过程中处理空气出口处空气的状态(状态P)与低温热源热交换器出口(状态N)的相同，因此进给空气湿度比低于图2中所示运行中的，和干球温度较高，但进给空气具有较调节空间中的低的干球温度和湿度，所以调节空间中的情况能逐渐向着图6左下方所示的设定值移动。而且在此运行模式中，对较高的干球温度要增加压缩机260的容量，从而进给空气与设定值间的差分温度(图中被指明作为死区)将增大，冷却和除湿调节空间到设定值的系统的容量即被增加。
下面说明第二运行模式。这一运行模式中的过程与图2中所示冷却模式中的相同，和此系统能处理各种显热比的冷却负荷。换言之，进给空气具有较调节空间要低的干球温度，调节空间中的情况可向着图6中右方的设定值移动。在这一运行模式中，对较高的干球温度压缩机260的容量也被增加，以致进给空气与设定值(图中指明作为死区)间的差分温度和湿度增加，增加系统冷却和除湿调节空间到设定值的容量。
下面参照表明以这一运行模式的空气处理循环的图8说明第三运行模式的操作。如图8中所示，返回空气(状态K)与在傍路通路中流通的状态N的空气混合成为混合处理空气(状态X)并在干燥剂中吸收而除湿。因此，干燥剂入口处的处理空气具有低的湿度而降低干燥剂上的负荷，和因为进给空气(状态P)的流通率被降低，所以可降低除湿和冷却的能力。还因为压缩机260的容量对这一运行模式中的低干球温度值被降低，所以系统冷却和除湿进给空气的能力被降低，导致在调节负荷为主时对调节空间加湿和加热。在这一运行模式中，调节空间中的情况可通过相对调节空间中的调节负荷降低除湿和冷却能力来逐渐移到图6中右上方的设定值。
下面说明第四运行模式，除湿。这一实施例中的空气处理循环与图3和4中所示的除湿模式中的相同，并由调节第一热交换器104的转速由此调节第一显热交换器104中传导的热量来进行控制，和使得即使在除湿模式中也能调节进给空气的温度而能处理小的显热负荷。因此，即使潜热负荷和显热负荷同时存在于调节空间中，也能处理进给空气来得到较调节空间低的湿度和舒适的温度，因而使调节空间中的情况能逐渐向图6中左上方的设定值移动。在此运行模式中对较高湿度，压缩机260的容量也被增加，从而使进给空气与设定值(被指明作为死区)间的差分温度增加，和系统将调节空间除湿到设定值的能力增加。
在上述的第四运行模式中，再生空气的流通率与压缩机260的转速成比例地被加以调节，这是因为在压缩机260的容量被减小时，再生空气的加热也被降低，因此，如果压缩机以恒速运行就不可能将再生空气加热到用于从干燥剂吸收潮汽所需的温度，并由于这一原因，当压缩机260的容量降低时，加热变得不足，为对其加以补偿，将再生空气的流通率降低来维持再生温度。由此可见，取代调节压缩机260的转速，可以在通路128或202中检测高温热源热交换器(冷凝器)中再生空气的出口温度或制冷剂的出口温度以便能调节鼓风机124的速度来保持这些场所的温度不变。
下面说明第五运行模式，干燥剂再生模式。此运行模式的空气处理循环如图9中示。图9中实线表明，由调节空间(未图示)返回的空气(状态K)与在傍路中流通的状态N的空气混合成为混合处理空气(状态X)并在干燥剂(状态L)中被吸收除湿，并通过在第一显热交换器104中与由外面(状态Q)进入的再生空气交换热而升高其温度，在热泵200中的低温热源热交换器240(状态N)中被冷却，一部分分流并与返回空气(状态K)混合，再次通过同一路径循环，而其余部分则无变化地通过加湿器105和作为废空气(状态P)排出。另一方面，由外面(状态Q)进入的再生空气在第一显热交换器104中与干燥剂后处理空气(状态L)交换热而降低其温度(状态R)，但由在第二显热交换器150中与下流干燥剂后再生空气(状态U)交换热而升高其温度，通经通路127被送到第二高温热源热交换器(冷凝器)220并被制冷剂的蒸汽加热(状态T)，和在其通过期间吸收潮汽来再生干燥剂103。干燥剂后再生空气在第二显热交换器150中(状态U)与状态R的再生空气交换热，降低其温度(状态V)，然后被作为废气排到外面。
相应地，当干燥剂的吸收性能由于长时期未应用而不是足时，这一运行模式使处理空气能在内部循环从而抑制干燥中潮汽的吸收，和在热泵的低温源中恢复的热在第一显热交换器104中由再生空气传导到处理空气以便增加热泵200的加热能力，由此恢复干燥剂的吸收能力。
图9中实线所示实施例中，假定由调节空间返回的空气(状态K)具有较外面空气(状态Q)低的温度和低的湿度，但如果压缩机260全速运行，进入调节空间的进给空气(状态P)即成为低温低湿，而如果调节负荷低，房间就可能会太冷，在这样的情况下，因为调节负荷低，可按照来自干球温度的信号降低压缩机260的速度从而能降低热泵200的容量，从而再生速度被降低和再生时间延长，但不会引起任何实际问题。在这样的情况中，需要利用反相器370以一定比例地控制压缩机的速度来调整再生空气的流通率，以维持再生温度，如第一至第三运行模式中所描述的。
而且如图9中点线的所表面的，当室内温度(状态K)大致上与室外温度(状态Q)相同时，干燥剂前处理空气(状态X)的状态大致与干燥剂后处理空气(状态(1))相同因而无吸收的热传导，故处理空气的温度低于外面空气(状态Q)和通过在第一显热交换器104中交换热而提高温度(状态(m))后，在低温热源热交换器240中被冷却成为进给空气(状态(p))。在这一情况中，调节空间具有高冷却负荷和压缩机速度应提高来降低进给空气温度(状态P)，导致可用来再生以迅速恢复干燥剂的除湿能力的热量增加从而进给空气(状态(p))被逐渐除湿从而能处理显热负荷。这样，在第五运行模式中，即干燥剂再生模式，通过根据干球温度相对调节负荷控制压缩机速度来平滑地进行干燥剂再生。
相应地，这一实施例可灵活地适用于处理各种调节负荷，亦即[除湿和冷却]，[冷却]，[弱冷却]，[除湿]，[干燥剂再生]。
如以上说明的，此发明使得空调系统能通过调节尚未流进低温热源热交换器的干燥剂后处理空气与未流进高温热源热交换器的再生空气之间的热传导来连续地实施干燥剂吸收潮汽和借助热泵再生干燥剂的处理过程，从而在当处理具有低温显热比的循环空气时，操作主要目的为除湿以便抑制显热交换器来储备热供低温热源热交换器中应用，从而有可能维持处理空气高出口温度，据此提供一产生除湿方面的优等性能以及灵活适用于处理各种调节负荷并能节约能量的空调系统和操作方法。另外，借助为处理空气提供一由低温热源热交换器的出口分支和返回鼓风机上流的傍路通路，在系统启动时，如果干燥剂带有潮汽地被加载，即在内部循环处理空气以便再生干燥剂同时进一步抑制干燥剂上湿气的吸收，由此提供显现优越启动特性的系统和操作系统的方法。
本发明可用于作为普通住房或大型建筑例如超市和办公楼之类所用的空调系统。
权利要求
1.一种空调系统，包括由处理空气吸潮的干燥剂；和包括有压缩机的热泵，通过利用处理空气作为低温热源和再生空气作为高温热源运行以便为再生所述干燥剂对再生空气供热；其中，在一显热交换器中的热传导过程被作成为可调整的，用于在尚未流进所述低温热源的干燥剂后处理空气与尚未再生所述干燥剂的干燥剂前再生空气之间进行热交换。
2.一种空调系统，包括由处理空气吸潮的干燥剂；和包括有压缩机的热泵，通过利用处理空气作低温热源和再生空气作高温热源运行以便为再生所述干燥剂对再生空气供热；其中，已通过所述干燥剂的干燥剂后处理空气在第一显热交换器中与尚未流进所述热泵的高温热源热交换器的再生空气交换热；通过所述第一显热交换器但还未进入所述高温热源热交换器的再生空气在第二显热交换器中与干燥剂后再生空气交换热；和所述第一显热交换器中的传导过程被作成为可调节的。
3.按照权利要求2的空调，其特征是至少所述第一显热交换器为一旋转交换器，其热交换器过程可由改变旋转速度来加以调节。
4.一种空调系统，包括吸收处理空气中潮汽的干燥剂；和包括有压缩机的热泵，通过利用处理空气作为低温热源和再生空气作为高温热源以便为了干燥剂的再生而对再生空气供热；其中，通经所述干燥剂的处理空气和再生空气的路径被分成为用于除湿处理空气的第一区和用于利用再生空气再生所述干燥剂的第二区以使得所述干燥剂重复地在所述第一区与所述第二之间转移其位置；所述热泵由至少一压缩机、一低温热源热交换器和一高温热源热交换器组成；所述处理空气路径的路线顺序为由所述处理空气的入口通过所述第一区中的所述干燥剂、第一显热交换器和所述低温热源热交换器到达处理空气的出口；所述再生空气路径的路线顺序为由所述再生空气的入口通过所述第一显热交换器、第二显热交换器、所述高温热源热交换器、所述第二区中的所述干燥剂和所述第二显热交换器到达再生空气的出口；处理空气在所述第一显热交换器中与再生空气交换热；再生空气在第二显热交换器中与再生空气交换热，以及在所述第一显热交换器中的热传导过程被作成可调节的。
5.按照权利要求4的空调系统，其特征是所述的干燥剂被做成转轮形，且所述的干燥剂通过其转动在所述的第一区与所述的第二区之间移动其位置。
6.按照权利要求4或5的空调系统，其特征是至少所述第一显热交换器为一旋转热交换器，以使得热传导过程能通过改变所述第一显热交换器的转速来加以调节。
7.一种操作按照权利要求6的空调系统的方法，其中获取调节空间中干球温度和湿度的测量值，以便在当干球温度测量值低于温度设定值和湿度测量值高于湿度设定值时调整所述第一显热交换器的转速，以便，当干球温度测量值与所述温度设定值间的绝对差值高时降低所述的旋转速度，而当干球温度测量值与所述温度设定值间的绝对差值低时增加所述的旋转速度。
8.一种空调系统，包括吸收处理空气中的潮汽的干燥剂；和包括有压缩机的热泵，通过利用处理空气作为低温热源和再生空气作为高温热源以便为干燥剂再生而对再生空气供热；其中，通经所述干燥剂的处理空气和再生空气的路径被分成为用于除湿处理空气的第一区和用于利用再生空气再生所述干燥剂的第二区以使得所述干燥剂在所述第一区与所述第二区之间重复转移其位置；所述热泵由至少一压缩机，低温热源热交换器和高温热源热交换器组成；所述处理空气路径的路线顺序为从处理空气入口、通过所述第一区中的所述干燥剂，第一显热交换器，所述低温热源热交换器和加湿器到达处理空气的出口；所述再生空气路径的路线顺序为由再生空气入口、所述第一显热交换器、所述第二显热交换器、所述高温热源热交换器、所述第二区中的所述干燥剂、和所述第二显热交换器到达再生空气出口；处理空气在第一显热交换器中与再生空气交换热；再生空气在所述第二显热交换器中与再生空气交换热；和所述第一显热交换器中的热传导过程为可调整的。
9.按照权利要求8的空调系统，其特征是所述干燥剂被作成转轮形状，和所述干燥剂通过其旋转在所述第一区与所述第二区之间转移其位置。
10.按照权利要求8或9的空调系统，其特征是至少所述第一显热交换器为旋转热交换器，以便使热传导过程能通过改变所述第一显热交换器的转速加以调整。
11.按照权利要求8至10中任一个空调系统，其特征是设置有一傍路通路以便由所述低温热源热交换器的下流地点傍路处理空气到所述干燥剂的上流地点。
12.一种操作按照权利要求8至11中任一个的空调系统的方法，包括步骤检测调节空间中的干球温度和湿度来由四个运行模式选择一个运行模式；其中，当干球温度测量值高于温度设定值和湿度值高于湿度设定值时通过如下操作选择第一运行模式以最大容量运行所述第一显热交换器，停止所述加湿器，和运行所述压缩机以便在所述干球温度测量值与所述温度设定值间的差的绝对值增加时增大容量；当干球温度测量值高于温度设定值和湿度测量值低于湿度设定值时通过如下操作选择第二运行模式以最大容量运行所述第一显热交换器，运行所述加湿器，和运行所述压缩机以便在所述干球温度测量值与所述温度设定值间之差的绝对值增大时增加容量；当干球温度测量值低于温度设定值和湿度测量值低于湿度设定值时按如下操作选择第三运行模式以最大容量运行所述第一显热交换器，停止所述加湿器，和运行所述压缩机以便在所述干球温度测量值与所述温度设定值增大时降低容量；当干球温度测量值低于温度设定值和湿度测量值高于湿度设定值时按如下操作选择第四运行模式运行所述第一显热交换器以便在所述干球温度测量值与所述温度设定值间之差的绝对值增大时降低热交换容量，停止所述加湿器，和运行所述压缩器以便在所述干球温度测量值与所述温度设定值间之差的绝对值增大时增加容量。
13.按照权利要求12的方法，其特征是再生空气的流通率在所述压缩机的容量降低时减小。
14.按照权利要求12或13的方法，其特征是当所述压缩机以降低容量运行时，通过由所述低温热源热交换器的下流地点分支处理空气和定向到所述干燥剂的上流地点来增加处理空气的傍路流通率。
15.按照权利要求11的方法，其特征是所述干燥剂的再生是通过以最大容量运行所述第一显热交换器和由所述低温热源热交换器的下流地点分支处理空气并定向到所述干燥剂的上流地点来完成。
全文摘要
具有优越的除湿能力和处理各种空调负荷的灵活适应性的节能空调系统和及其运行方法,该系统设置有:用于吸收其上要处理的空气中水份的干燥剂(103);以处理空气作为低温热源(240)和再生空气作为高温热源(220)运行的热泵(200),向再生空气提供干燥剂再生热,其中在已通过干燥剂但尚未进低温热源热交换器的处理空气与尚未再生干燥剂的再生空气之间的显热交换器上的热交换率是可调节的。
文档编号F24F11/02GK1260037SQ98806036
公开日2000年7月12日 申请日期1998年4月10日 优先权日1997年4月11日
发明者前田健作 申请人:株式会社荏原制作所