一种新型增强除湿功能的空调系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型增强除湿功能的空调系统，该系统包括冷媒回路，空调系统还包括泵机、第三换热器以及具有与空气进行水汽交换作用的第一调湿单元和第二调湿单元，第一调湿单元通过出液管路和进液管路与第二调湿单元连接形成调湿回路，调湿回路包括除湿回路和增湿回路；其中，在除湿回路中，第一调湿单元与第二调湿单元之间的出液管路经过压缩机进行换热；在增湿回路中，第二调湿单元与第一调湿单元之间的进液管路经过所述压缩机进行换热；该空调系统还在调湿回路中设置有半导体制冷件和温度传感器。该空调系统利用压缩机余热来实现调湿溶液再生，并通过半导体制冷件实现了单独除湿系统的运行，提高了整机性能。
【专利说明】
一种新型増强除湿功能的空调系统
技术领域
[0001]本发明涉及除湿技术领域，特别是涉及一种新型增强除湿功能的空调系统。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，人们越来越关注室内环境的品质，室内湿度也被作为室内环境舒适性的判断标准，湿度过大或过小都会破坏室内环境的舒适性。
[0003]在夏季时，常规空调器采用冷凝除湿方式进行除湿，冷水温度须低于空气的露点温度，造成了能源利用品位上的浪费，甚至有些场合还需要对空气进行再热处理，这就造成了能源的进一步浪费;通过冷凝方式对空气进行调节，空调机组的热湿比只能在一定的范围内变化，难以适应室内热湿比的变化，而且大多数空调夏季运行时表面潮湿，为各种微生物的滋生提供了条件，这些是传统空调系统中存在的弊端。
[0004]在冬季时，空调制热时会不可避免的出现空气干燥现象，干燥的环境削弱了人体呼吸系统的滤尘除菌能力，使人感觉口干舌燥，甚至会流鼻血、降低人体免疫力，在使用暖气、空调的房间里更易得病;在舒适性方面，空气干燥时，体内的水分蒸发量增加，因此即使在取暖时，体感温度也会感到很低。另外，干燥空气中产生静电是不可避免的，严重的静电会使人心情烦躁，头晕胸闷、喉鼻不适。因此要想构造一个舒适的室内环境，对空气的温湿度进行调节是非常必须的。
[0005]现阶段市场上存在的除湿、增湿设备并没有很好的与空调紧密结合起来，大多为独立运行的除湿或增湿产品，作用面都相对狭窄。现有技术中虽然有与空调系统结合使用的溶液除湿装置，但是由于溶液的重复再生过程中需要达到一定的温度，因此现有的溶液除湿技术往往要通过配置额外的加热装置并消耗大量的电力才能完成再生循环，这无疑增加了使用的成本，限制了溶液除湿技术的推广使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提供一种新型增强除湿功能的空调系统，将调湿回路与现有的冷媒回路结合，利用压缩机和半导体制冷件对调湿溶液进行加热，提高了空调的整体利用率，降低了能耗。
[0007]本发明实现上述目的所采用的技术方案是:
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种新型增强除湿功能的空调系统，该系统包括压缩机、第一换热器和第二换热器连接所形成的冷媒回路，空调系统还包括栗机以及具有与空气进行水汽交换作用的第一调湿单元和第二调湿单元，第一调湿单元通过出液管路和进液管路与第二调湿单元连接形成调湿回路，调湿回路包括除湿回路和增湿回路;其中，在除湿回路中，第一调湿单元与第二调湿单元之间的出液管路经过压缩机进行换热；在增湿回路中，第二调湿单元与第一调湿单元之间的进液管路经过压缩机进行换热；空调系统还包括半导体制冷件，在除湿回路中，半导体制冷件的制热端设置于第一调湿单元与第二调湿单元之间的出液管路上，半导体制冷件的制冷端设置于所述第一调湿单元与第一调湿单元之间的进液管路上；第二调湿单元与半导体制冷件的管路上还设有温度传感器，半导体制冷件根据温度传感器检测的温度进行调整。
[0009]进一步的，半导体制冷件的制热端和制冷端的外侧沿厚度方向依次设置有导热件和换热管组，出液管路和进液管路与对应制热端或制冷端的换热管组连通。
[0010]进一步的，导热件和换热管组与半导体制冷件的平面形状相匹配，换热管组的两端设有与换热管组连通的集流管，集流管与对应制热端的出液管路或制冷端的进液管路连通。
[0011]进一步的，调湿回路还包括第三换热器，出液管路和进液管路均经过所述第三换热器进行换热。
[0012]进一步的，在除湿回路中，第三换热器与第二调湿单元之间的管路还经过第二换热器进行换热，所述第三换热器与第一调湿单元之间的管路经过第一换热器进行换热。
[0013]进一步的，在增湿回路中，第三换热器与第二调湿单元之间的管路还经过第二换热器进行换热，第三换热器与所述第一调湿单元之间的管路经过第一换热器进行换热。
[0014]进一步的，第一调湿单元与第二调湿单元包括膜法调湿装置。
[0015]进一步的，栗机串联于调湿回路中。
[0016]进一步的，除湿回路和增湿回路各自具有独立运行的出液管路和进液管路;或除湿回路和所述增湿回路通过阀门进行切换。
[0017]进一步的，第三换热器具有隔断的热交换腔，热交换腔的两个腔体分别与出液管路和进液管路连通。
[0018]本发明采用上述技术方案所具有的有益效果:
[0019](I)本发明将冷媒管路和调湿管路相结合，利用压缩机在工作过程中中产生的热量对流经其内部的调湿溶液进行加热，从而能够较快的达到溶液再生的温度条件，并且实现了对原有对外排放的压缩机热量的回收利用，降低了室外机的热负荷，提高了空调的使用性能。
[0020](2)利用半导体制冷件可以加快调湿溶液达到再生的温度条件，从而提高除湿性能;利用换热管组可以增加半导体制冷件与溶液的接触面积，加快换热效率。
【附图说明】
[0021]图1为本发明新型增强除湿功能的空调系统的整体循环回路示意图；
[0022]图2为本发明新型增强除湿功能的空调系统中除湿回路与冷媒回路连接示意图；
[0023]图3为本发明新型增强除湿功能的空调系统中增湿回路与冷媒回路连接示意图；
[0024]图4为本发明新型增强除湿功能的空调系统的半导体制冷件结构示意图；
[0025]图5为本发明新型增强除湿功能的空调系统的半导体制冷件温控系统运行逻辑图。
[0026]其中，1、压缩机；2、第一换热器；3、第二换热器;4、第一调湿单元；5、第二调湿单元;6、栗机;7、第三换热器;8、出液管路;9、进液管路；10、节流阀；11、半导体制冷件；12、制热端；13、制冷端；14、导热件；15、换热管组；16、集流管；17、导流条；18、基板；19、温度传感器。
【具体实施方式】
[0027]为清楚的说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开的应用或用途。应当理解的是，在全部的附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
[0028]本发明的除湿或增湿方式采用的是溶液除湿及溶液再生技术，该技术的本质是由于溶液中的水分子作用力的大小因溶液的温度和浓度而不同，使得溶液中的水分子与空气中的水分子作用力存在差值;除湿时，室内除湿器内的溶液温度低且浓度较大，溶液中的水分子作用力大于空气的水分子作用力，所以室内空气的水分子会被溶液吸收；同理，在空调制热时，室内加湿器内的溶液温度较高，浓度较小，使得溶液中的水分子力小于空气中的水分子作用力，从而溶液中的水分子会发散至室内空气中，起到加湿作用;无论加湿除湿，都是利用仅供水蒸气通过的膜组织来完成的，因此在夏季除湿和冬季增湿的两种工况下，调湿单元所起到的除湿器和增湿器的功能可以兼顾互换，从而实现一机两用。
[0029]但是考虑到溶液的浓度和温度变化会影响到水蒸气的吸收或发散速度，因此要达到循环利用的目的，在除湿循环中需要对浓度较低的溶液进行加热从而实现溶液再生，现有技术中往往需要配置额外的加热器来提高再生溶液的温度，这增加了能量的消耗，提高了使用成本。
[0030]因此本发明提供了一种将冷媒回路和调湿回路相结合的空调系统，如图1所示，本发明的新型增强除湿功能的空调系统包括压缩机1、第一换热器2和第二换热器3连接所形成的现有冷媒回路，同时还包括由第一调湿单元4与第二调湿单元5通过出液管路8和进液管路9连接形成调湿回路，第一调湿单元4内的调湿溶液依次流经出液管路8、第二调湿单元5和进液管路9后返回至第一调湿单元4内完成循环过程，其中，该第一调湿单元4和第二调湿单元5能够与外部的空气进行水汽交换，根据需要完成除湿或增湿作业，为了提高热量的利用率，该调湿回路中还设有第三换热器7，出液管路8和进液管路9中的不同温度的溶液在第三换热器7中进行热交换;该调湿回路包括除湿回路和增湿回路，图中实线及实线箭头指示的为除湿循环路径，虚线及虚线箭头指示的为增湿循环路径，其中，在除湿回路中，第三换热器7与第二调湿单元5之间的管路经过压缩机I;在增湿回路中，第三换热器7与第一调湿单元4之间的管路经过压缩机I。在夏季除湿和冬季增湿的不同工况下，溶液流经压缩机I进行加热的前后顺序不同，因此压缩机在增湿回路和除湿回路中的连通位置也不同，压缩机I在空调冷媒的制热或制冷循环过程中会产生大量的热量，在传统空调系统中，这些热量大多是逸散至室外环境中，并没有得到有效的利用，因此在本发明中将压缩机I连入调湿回路中，利用压缩机I产生的热量来提高所需要加热的溶液的温度，以实现溶液的再生，使得该系统无需配置额外的加热器，简化了整机结构，提高了空调的利用率。
[0031]另外，在除湿或增湿过程中，为了对溶液进行预热或对再生溶液进行降温，本发明中还将调湿回路与冷媒回路中室内机和室外机的蒸发器或冷凝器连接，具体连接结构为:在夏季除湿回路中，第三换热器7与第二调湿单元5之间的管路还经过第二换热器3进行热交换，第三换热器7述第一调湿单元4之间的管路经过所述第一换热器2进行热交换;在冬季增湿回路中，第三换热器7与第二调湿单元5之间的管路还经过第二换热器3进行热交换，第三换热器7与第一调湿单元4之间的管路还经过第一换热器2进行热交换。
[0032]下面结合附图对本发明在夏季和冬季不同工况下溶液的循环和工作过程进行说明:
[0033](I)如图2所示的夏季循环中，冷媒的循环过程:压缩机1-第二换热器3—节流阀10--第一换热器2-压缩机I;溶液循环过程:第一调湿单元4-第三换热器7-第二换热器3—压缩机1--第二调湿单元5--栗机6--第三换热器7—第一换热器2--第一调湿单元4。其中，在溶液循环中，低温高浓度的调湿溶液在第一调湿单元4中吸收来自室内回风空气中的水蒸气，溶液变稀，且吸湿过程中溶液温度升高，吸湿能力逐渐下降，所以稀溶液需要一个再生过程。沿出液管路8从第一调湿单元4出来的溶液经过第三换热器与沿进液管路9从第二调湿单元5出来的高温再生溶液进行换热后，然后继续沿出液管路进入夏季工况中起到冷凝器作用的第二换热器3;溶液在第二换热器3中吸收由压缩机I输送的高温高压气体冷凝时放出的冷凝热；由于溶液的再生需要的温度较高，所以从第二换热器3出来后，溶液流经压缩机I，压缩机I进一步对溶液进行加热，直至达到所需再生温度。高温溶液在经过压缩机I后进入第二调湿单元5进行再生。同时，室外的空气将再生过程释放的水蒸气带走，溶液浓度增加，完成再生过程。而后高浓度的溶液被栗机6送到第一换热器2中进行冷却，冷量由夏季工况中起到蒸发器作用的第一换热器2提供;冷却后的高浓度溶液又重新拥有较强的吸湿能力，从而又回到第一调湿单元4中进行除湿，至此，溶液完成一个除湿再生循环。
[0034](2)如图3所示的冬季循环中，冷媒的循环过程为:压缩机1--第一换热器2—节流阀10--第二换热器3--压缩机I。溶液循环过程:第一调湿单元4--第三换热器7—第二换热器3--第二调湿单元5--栗机6--第三换热器7—压缩机1--第一换热器2—第一调湿单元4。在冬季室内环境中，第一调湿单元4中释放水分，被室内回风带入第一换热器2加热后最终送回室内，使室内环境保持在一个温暖不干燥的舒适状态下;第一调湿单元4释放水分后溶液变浓，温度降低，要想它能继续向室内放出水分，那需要对溶液进行处理，使其重新吸收水分从而继续对室内进行增湿。沿出液管路8从第一调湿单元4出来的浓溶液在第三换热器7中与沿进液管路9从第二调湿单元5出来的溶液进行换热，溶液温度降低。溶液从第三换热器7出来后继续沿出液管路8进入室外机的第二换热器3中进一步冷却，温度继续降低。温度低且浓度高的溶液具有较强的吸水性，因此从冬季工况中起到蒸发器作用的第二换热器3出来的低温浓溶液能够在第二调湿单元5中吸收室外空气中的水分，溶液含水量增加，浓度变低;低温低浓度的溶液流经压缩机I和在室内机中起到冬季冷凝器作用的第一换热器2进行加热，加热后的稀溶液最后进入第一调湿单元4对室内回风进行增湿，至此，溶液完成一个增湿再生循环。
[0035]另外，在夏季除湿工况条件下，本发明中采用压缩机进行加热需要在空调冷媒循环系统运行的前提下才能进行，这对于像上海、南京等有梅雨季节的地方而言，在不改变室内温度的情况下只能通过改变栗机6的运行速度来改变除湿效率，因此为了提高除湿性能，本发明还在除湿回路中增设了半导体制冷件11，该半导体制冷件11的制热端12设置于第三换热器7与第二调湿单元5之间的出液管路8上，半导体制冷件丨丨的制冷端13设置于第三换热器7与第一调湿单元4之间的进液管路9上。本发明是利用半导体制冷的特性，通电时其一端制冷，另一端将会制热，所以本发明用半导体的制热端12为调湿溶液加热，制热端12的出液方向通过设置温度传感器19能够实施检测加热后的调湿溶液温度，确保调湿溶液达到再生温度要求，并利用制冷端13对进入室内除湿的调湿溶液冷却，使其温度与室内温度相近，保证在除湿过程中不影响室内温度。
[0036]在本发明一个可选的实施例中，该半导体制冷件的具体结构设计如图4所示，整个装置由半导体N-P、导流条17、基板18、导热件14、两端含集流管16的换热管组15和电源电路组成，半导体制冷件11的制热端12和制冷端13的两端外侧沿厚度方向依次设置导热件14和换热管组15，出液管路8和进液管路9分别与对应制热端12或制冷端13的换热管组15连通；导热件14和换热管组15与所述半导体制冷件11的平面形状相匹配，在本发明一个可选的实施例中，换热管组15是设计成整体形状呈网格状，该管组包括多条分支管路形成的微通道，可以扩大换热面积，并且换热管组15的两端设有与其分支管路相连通的集流管16，调湿溶液从一端流入并分流至分支管路中进行换热，再汇集至同侧的另一端的集流管16中，集流管16与对应制热端12的出液管路8或制冷端13的进液管路9连通。
[0037]利用半导体制冷件11不仅可以在不改变空调冷媒系统运行功率的情况下增强除湿效率，也能够在空调冷媒系统不允许的情况下除湿，在本发明一个可选的实施例中，为半导体制冷件11配置了单独的温控系统，该半导体制冷件温控系统的运行逻辑如图5所示，该温控系统由温控逻辑系统和整体运行逻辑系统两部分组成，温控逻辑系统包括控制单元、驱动电路和温度传感器，在半导体制冷件11的制冷端13和制热端12处分别设置有散热片、温度传感器和驱动电路，温度传感器的信号数据传输至控制单元，该控制单元可以与电脑连接并进行对半导体制冷件11温度的设定和显示，运行时，先设定其工作温度，包括溶液再生温度与冷却温度，过程中检测制冷、热端散热片的温度，经过控制单元改变驱动电路的电流值，从而改变半导体两端的温度，以实现对半导体制冷件两端温度的控制。整体运行逻辑系统的工作方式为:首先遥控器控制进入单独除湿模式，温控逻辑系统运行预热，使得制热端、制冷端温度分别达到溶液再生和能将溶液温度降至室内环境温度的目标温度；随后栗机6开启，溶液系统运行，室内风机单独开始低风运转，除湿系统开始除湿。
[0038]第一调湿单元4与第二调湿单元5包括膜法除湿装置或膜法增湿装置，在夏季除湿工况条件下，第一调湿单元4为膜法除湿装置，吸收室内的水蒸气，从而使室内变得干爽，第二调湿单元5为膜法增湿装置，将溶液中的水分排出至室外环境中，进而提高了溶液浓度以进行下一循环;在冬季增湿工况条件下，第一调湿单元4为膜法增湿装置，将低浓度溶液中的水分发散至室内环境中，从而提高室内湿度，第二调湿单元5为膜法除湿装置，其吸收室外环境中的水蒸气，并循环输送至第一调湿单元4中。
[0039]在调湿回路中，为溶液提供循环动力的栗机6串联于调湿回路中，可以根据需要设置安放位置，由于调湿溶液具有温度和浓度变化，因此，栗机6要具备耐腐蚀性和耐高温等性能，以延长整机的使用寿命。
[0040]在本发明一个可选的实施例中，调湿回路中的除湿回路和增湿回路为独立运行的管路，在不同工况条件下，调湿溶液选择除湿回路或增湿回路进行循环工作。在本发明另一可选的实施例中，除湿回路和增湿回路也可以采用主路和支路相结合的设计，不同循环路线的分支部分可以采用阀门和控制器来进行切换，由于除湿回路和增湿回路并不需要同时进行运行，因此共用主路也不会产生干扰。
[0041 ]在出液管路8和进液管路9中流动的溶液具有温度差，因此为了提高能源利用率，出液管路8和进液管路9在第三换热器7中进行热交换，在本发明中是将第三换热器7设计成具有隔断的热交换腔，热交换腔的两个腔体分别与出液管路8和进液管路9连通，在热交换腔内进行热量交换后再沿原有的循环管路进行流动。
[0042]本发明是用压缩机工作时产生的热量为盐溶液再生创造温度条件，在一个可选的实施例中，压缩机I外部设有与所述出液管路8和进液管路9连通的换热装置，不同的工况条件下出液管路8和进液管路9中通过阀门等控制使得单一管路与压缩机I连通，从而流入调湿溶液进行热交换。利用压缩机产生的热量给溶液加热有2个优势，一是有效降低室外机的热量散发问题，提高机器的使用性能，二是利用排气为溶液加热，可以减少室外换热器的换热负荷，提尚空调性能，可以节约能源，使其有效利用。
[0043]根据室内外空气的流通路径，本发明中的第一调湿单元4和第一换热器2设置于空调室内机中，第二调湿单元5和第二换热器3设置于空调室外机中，在实现室内温度控制的同时，也也能够调节室内的湿度条件。
[0044]在一些可选的实施例中，考虑到冬季增湿过程中由第一调湿单元4发散出的水蒸气温度较低，可能会使室内人员感到湿冷，因此在空调室内机的回风通道中，第一调湿单元4和第一换热器2依次设置于回风通道中，水蒸气可以通过第一换热器2进行加热后随室内回风进入室内环境中。
[0045]综上所述，以上所述内容仅为本发明的实施例，仅用于说明本发明的原理，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型增强除湿功能的空调系统，该系统包括压缩机(I)、第一换热器(2)和第二换热器(3)连接所形成的冷媒回路，其特征在于，所述空调系统还包括栗机(6)、第三换热器(7)以及具有与空气进行水汽交换作用的第一调湿单元(4)和第二调湿单元(5)，所述第一调湿单元(4)通过出液管路(8)和进液管路(9)与第二调湿单元(5)连接形成调湿回路，所述调湿回路包括除湿回路和增湿回路;其中，在所述除湿回路中，所述第一调湿单元(4)与所述第二调湿单元(5)之间的出液管路(8)经过所述压缩机(I)进行换热;在所述增湿回路中，所述第二调湿单元(5)与所述第一调湿单元(4)之间的进液管路(9)经过所述压缩机(I)进行换热； 所述空调系统还包括半导体制冷件(11)，在所述除湿回路中，所述半导体制冷件(11)的制热端(12)设置于所述第一调湿单元(4)与所述第二调湿单元(5)之间的出液管路(8)上，所述半导体制冷件(11)的制冷端(13)设置于所述第一调湿单元(4)与所述第一调湿单元(4)之间的进液管路(9)上;所述第二调湿单元(5)与所述半导体制冷件(11)的管路上还设有温度传感器(19)，所述半导体制冷件(11)根据所述温度传感器检测的温度进行调整。2.根据权利要求1所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，所述半导体制冷件(11)的制热端(12)和制冷端(13)的外侧沿厚度方向依次设置有导热件(14)和换热管组(15)，所述出液管路(8)和进液管路(9)与对应制热端(12)或制冷端(13)的所述换热管组(15)连通。3.根据权利要求2所述的新型增强除湿功能空调系统，其特征在于，所述导热件(14)和换热管组(15)与所述半导体制冷件(11)的平面形状相匹配，所述换热管组(15)的两端设有与换热管组(15)连通的集流管(16)，所述集流管(16)与对应制热端(12)的出液管路(8)或制冷端(13)的进液管路(9)连通。4.根据权利要求1所述的带干湿自控功能的空气调节系统，其特征在于，调湿回路还包括第三换热器(7)，所述出液管路(8)和进液管路(9)均经过所述第三换热器(7)进行换热。5.根据权利要求4所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，在所述除湿回路中，所述第三换热器(7)与所述第二调湿单元(5)之间的管路还经过所述第二换热器(3)进行换热，所述第三换热器(7)与所述第一调湿单元(4)之间的管路经过所述第一换热器(2)进行换热。6.根据权利要求4所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，在所述增湿回路中，所述第三换热器(7)与所述第二调湿单元(5)之间的管路还经过所述第二换热器(3)进行换热，所述第三换热器(7)与所述第一调湿单元(4)之间的管路经过所述第一换热器(2)进行换热。7.根据权利要求1所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，所述第一调湿单元(4)与所述第二调湿单元(5)包括膜法调湿装置。8.根据权利要求1所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，所述栗机(6)串联于所述调湿回路中。9.根据权利要求1所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，所述除湿回路和所述增湿回路各自具有独立运行的出液管路(8)和进液管路(9);或所述除湿回路和所述增湿回路通过阀门进行切换。10.根据权利要求1所述的新型增强除湿功能的空调系统，其特征在于，所述第三换热器(7)具有隔断的热交换腔，所述热交换腔的两个腔体分别与所述出液管路(8)和进液管路(9)连通。
【文档编号】F24F3/14GK105823171SQ201610153648
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】李波, 付裕, 王飞, 丁爽, 罗荣邦, 任志强
【申请人】青岛海尔空调器有限总公司