专利名称：利用热泵原理进行的湿度控制的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种蒸汽压缩系统，更具体地涉及一种用于提供湿度和显热能力控制的蒸汽压缩系统及其操作方法。
例如那些结合在加热、通风、空调和制冷(HVAC&R)系统中的蒸汽压缩系统常常需要提供湿度控制以及温度控制。
湿度控制功能通常通过冷却气流以便根据需要将湿气从气流中冷凝出来提供。令人遗憾的是，这会导致气流冷却至大大超出使用者所需的程度。
用于解决该问题的各种方法是已知的，大多数涉及到利用来自蒸汽压缩回路的热气体来再热已经冷却和除湿的空气。这种热气体可与已经冷却和除湿的空气进行热交换，以便再热该气流并提供所需的最终产物。
令人遗憾的是，这种系统具有尤其在低温环境条件(low ambientcondition)下与制冷剂电荷迁移相关的问题，以及在不同环境条件下出现系统性能显著变化的问题。利用了制冷剂旁通绕过冷凝器盘管的其它方法也具有类似的问题。另外，其它方法，例如“温液体”再热，不允许保持低的显热能力(sensible capacity)。
因此，仍然需要一种易于实现温度控制和湿度控制的改进系统及其操作方法。
因此，本发明的主要目的是提供这样的系统和方法。
本发明的另一目的是提供一种可多用途地用于冷却、加热和/或除湿的系统和方法。
本发明的其它目的和优点如下文中所述。
发明概要根据本发明，可以容易地实现上述目的和优点。
根据本发明，提供了一种允许进行湿度控制的包括多条蒸汽压缩回路的蒸汽压缩系统，所述多条蒸汽压缩回路包括至少一条冷却回路和至少一条热泵操作回路；所述多条回路适于作用在气流上，使得第一部分被所述至少一条冷却回路冷却，第二部分被所述热泵操作回路加热，从而使所述气流被除湿，同时保持所需的空气温度。
另外，根据本发明，提供了一种用于控制气流的温度和湿度的方法，包括以下步骤提供待处理的气流；提供包括多条蒸汽压缩回路的蒸汽压缩系统，所述多条蒸汽压缩回路包括至少一条冷却回路和至少一条热泵操作回路；将所述气流的第一部分供给至所述至少一条冷却回路，以便提供经冷却和除湿的气流；以及将所述气流的第二部分供给至所述热泵操作回路，以便提供加热的气流；因此，所述气流可被除湿，同时保持所需的空气温度。
附图简介以下参考附图来详细描述本发明的优选实施例，其中
图1示意性显示了根据本发明的系统。
详细描述本发明涉及一种蒸汽压缩系统及其操作方法，其允许除湿，并且还可有利地根据需要进行冷却、加热和降低显热能力。
根据本发明，这样来实现这一功能，即，通过使多回路系统的回路适于优选以可反向的方式作为热泵来操作，从而使待调节的一部分空气可被加热，同时其它蒸汽压缩回路冷却空气以便对其进行除湿。这可根据需要顺序地或单独地来进行。
图1示意性显示了根据本发明的系统10，其包括多条回路12，14，16，每一回路均显示为具有压缩机18、室外盘管20、膨胀装置22和室内盘管24。气流26经过室内盘管24以便根据需要对该气流进行处理。
根据本发明，多条回路12，14，16包括一条可作为热泵操作的回路12，在该实施例中，换向阀28设在该回路中。在这种情形下，其它回路14，16配置成可提供所需的冷却功能。因此，回路14，16在该实施例中用于冷却蒸发器空气26的部分30，32，从而从中除去湿气。同时，可作为热泵操作的回路12用于加热蒸发器空气26中的加热部分34，这些空气部分在下游的组合导致形成了湿度降低并且能够根需要降低或基本上避免了显热能力的气流。
该图显示了对气流26的部分30，32和34的单独的或并行的处理。相反，属于本发明范围内的是，例如通过将气流32供给至气流30然后供给至气流34以便进行再热，来对气流26进行顺序的处理。同样，可通过相同的方法将气流的这两部分串接并与第三部分并接，来对气流26进行顺序的和并行的处理。
此外，气流26或其一部分可根据需要与未经处理的空气混合，例如，与室外空气和/或未利用盘管24处理的空气混合。
图1所示回路12，14，16的操作对于本领域的技术人员而言是众所周知的，即，使制冷剂在作用于制冷剂上以便提供盘管20，24处的所需功能的各部件之间沿着制冷剂管线流动。
根据本发明的系统10有利地允许制冷剂用作部分34从中经过的盘管24中的加热介质，并且单元的其中回路14，16作为制冷回路操作的其余部分用于对部分20，32进行除湿。系统10允许返回空气被冷却，以便通过冷却回路从已调节过的空气中除去湿气(潜热负荷)。同时，热泵回路用于增加热量并由此而降低单元的整体显热能力，因此一旦已冷却的和已加热的气流例如在风机送风系统中混合起来，就可在所占据的空间内保持所需的干燥干球状态。
应当理解，回路12，14，16可有利地控制成允许系统10具备三种独立的操作模式。
首先，系统10可在全冷模式下操作，其中，换向阀28配置成可使作为冷却回路的回路12连同回路14，16一起操作。在这种模式下就可提供全冷能力，以允许根据需要进行除湿和冷却。应当理解，如果回路12未设有切换能力，那么可通过使回路12脱机并仅仅单独地操作回路14，16来提供这一相同功能。
第二操作模式如上所述，其在本文中也称为低显热除湿模式，其中，气流的除湿因利用热泵操作回路进行再热而对气流提供了最小的冷却。应当理解，低显热能力冷却或加热可根据热泵的数量以及在特定时刻的冷却回路操作来实现。
最后，系统10可通过使用回路12以加热模式来操作，回路12配置成可作为热泵来操作，同时回路14，16保持基本上不起作用。根据本发明的系统10的这种灵活性提供了很大的优点。另外，克服了传统系统中所遇到的问题。
如上所述，热气体系统通常可具有在低温环境条件下的制冷剂迁移以及显著的能力变化的问题。本发明的系统消除了这一问题，并且提高了低温环境条件下的系统性能的可靠性。另外，由于特定条件的更精确匹配以及启动/停机循环数量的显著降低，因此就改进了系统的可靠性和控制功能。同样，应当注意，在加热或冷却中，各回路可设有卸载或降低能力的内部装置，从而进一步改善了系统的操作。
类似地，在利用温液体的系统中，这些系统经常会出现的空间过冷问题也得以消除。
容易理解，本发明提供了改进的干球控制和除湿性能，另外，本发明允许降低成本以及降低系统复杂性。
应当理解，尽管图1所示系统10显示了三条回路，其中一条可设在冷却回路和热泵之间，然而，显然属于本发明范围内的是可提供另外的回路，其中，一条或多条回路可作为热泵操作，一条或多条回路可在冷却模式下操作。
还应当理解，尽管所示的本发明允许利用冷却回路来处理一部分气流，并且利用热泵回路来处理不同的气流部分，然而属于本发明范围内的是，可对该空气进行顺序的处理，也就是说，在冷却盘管处对整个气流进行处理，然后在热泵盘管处对整个气流进行处理。
应当理解，加热和冷却回路所处理的空气可与一部分未经处理的空气组合或混合起来，或者这些空气部分可来自于外部环境或者来自于空调空间的回流。
还应当理解，该系统可配置成具有任意数量的冷却和加热回路，并且这些回路可设置成具有不同尺寸的部件。
可以理解，本发明并不限于本文所述和所示的实例，这些实例被视为仅仅显示了本发明的最佳实施方式，可对这些实施方式进行形式、尺寸、部件设置和操作细节方面的修改。相反，本发明旨在包含属于所附权利要求所限定的本发明精神和范围内的所有这些修改。
权利要求
1.一种允许进行湿度控制的蒸汽压缩系统，包括多条蒸汽压缩回路，其包括至少一条冷却回路和至少一条热泵操作回路；所述多条回路适于作用于气流上，使得第一部分被所述至少一条冷却回路冷却，第二部分被所述热泵操作回路加热，从而可使所述气流被除湿，同时保持所需的气流温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一条热泵操作回路可选择性地作为冷却回路和作为热泵回路来操作，因此，所述系统可以至少三种操作模式来操作，包括冷却模式，其中所述多条回路作为冷却回路来操作；低显热除湿模式，其中可操作所述至少一条冷却回路来冷却所述第一部分，并且可操作所述至少一条热泵操作回路来加热所述第二部分；以及加热模式，其中所述至少一条热泵操作回路可作为热泵来操作，所述至少一条冷却回路保持不起作用。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路具有内部卸载能力，因此可控制所述气流的温度和湿度。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路设置成可顺序地处理一股气流。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路设置成可并行地处理所述第一部分和所述第二部分。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述回路设置成可对包括所述第一部分和所述第二部分的串接和并接部分的组合的所述气流进行处理。
7.一种用于控制气流的温度和湿度的方法，包括以下步骤提供待处理的气流；提供包括多条蒸汽压缩回路的蒸汽压缩系统，所述多条蒸汽压缩回路包括至少一条冷却回路和至少一条热泵操作回路；将所述气流的第一部分供给至所述至少一条冷却回路，以便提供经冷却和除湿的气流；和将所述气流的第二部分供给至所述至少一条热泵操作回路，以便提供经加热的气流；因此，所述气流可被除湿，同时保持所需的空气温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分被单独地处理，然后合并起来以提供组合气流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括选择性地控制所述第一部分和所述第二部分中的流率，从而控制所述组合气流的温度和湿度。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气流作为所述第一部分而供给至所述至少一条冷却回路，并作为所述第二部分顺序地供给至所述热泵操作回路。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对包括所述第一部分和所述第二部分的串接和并接部分的组合的所述气流进行处理。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使未处理气流与所述第一部分和所述第二部分中的至少之一混合起来。
全文摘要
一种用于允许进行湿度控制的蒸汽压缩系统，包括多条蒸汽压缩回路，所述多条蒸汽压缩回路包括至少一条冷却回路和至少一条热泵操作回路；所述多条回路适于作用于气流上，使得第一部分被至少一条冷却回路(14，16)冷却，第二部分被热泵操作回路(12)加热，从而可使所述气流被除湿，同时保持所需的气流温度。结果，这种系统具有三种操作模式冷却模式、加热模式，以及具有低显热能力和多步卸载的除湿模式。另外，系统可靠性和复杂性得以改善，并且操作性能和控制性能得以提高。
文档编号F24F3/153GK1826498SQ200480018336
公开日2006年8月30日 申请日期2004年6月24日 优先权日2003年6月30日
发明者T·J·多布迈尔, M·F·塔拉斯 申请人:开利公司