一种四季型水冷式除湿系统及其控制方法与流程

本发明属于除湿装备领域，尤其涉及一种四季型水冷式除湿系统及其控制方法。

背景技术：

四季型除湿机是船舶制造领域不可或缺的工艺设备之一，其作用是为造船厂喷砂(除锈)、喷涂(喷漆)工艺过程提供必需的低湿度环境。所谓四季型除湿机即一年四季各种环境温度、湿度条件下都能提供满足造船厂喷砂、喷涂要求的干燥空气的除湿机。

如图1所示，现有四季型除湿机均采用组合式除湿机，其除湿过程由制冷除湿和转轮除湿两部分组成，其中制冷除湿为大量除湿，除湿量大，转轮除湿为深度除湿，除湿量小。其除湿过程为：环境空气(高湿度)由处理风机吸入组合式除湿机的制冷装置部分降温至16℃以下，使部分水分从空气中析出，以初步降低空气的湿度；初步降湿后的空气再进入转轮除湿装置，利用转轮硅胶分子的吸湿性进一步将空气中的水分降至满足船厂喷砂、喷涂工艺环境所要求的空气所含的水分，同时，由于转轮除湿的原理的原因，经转轮处理的空气温度会有一定程度的升高，最后空气的温度通过电加热调整到25℃，最终产生符合除锈、喷涂要求的处理空气。

但是，因为存在除湿量小但却耗电很大的转轮除湿装置，且设备存在严重的重复耗电的问题，导致设备耗电量较大，不利于节能减排。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种四季型水冷式除湿机及其控制方法，旨在解决设备耗电量较大，不利于节能减排的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种四季型水冷式除湿系统，包括制冷装置，所述制冷装置包括依次连接形成循环回路的压缩机、主冷凝器、电磁阀、膨胀阀组，以及蒸发器，还包括为主冷凝器提供冷却水冷却的冷却塔，所述除湿系统还包括：

与所述制冷装置连接、使在进入所述蒸发器之前的空气与经所述蒸发器处理后的空气进行热交换的热交换装置；

设在所述热交换装置出口通道上的辅助冷凝装置，包括辅助冷凝器，所述辅助冷凝器与主冷凝器串联连接；

设在所述辅助冷凝装置后用于对流经空气进行加热的后加热装置；

设在所述除湿系统出口处用于出风的出风风机；以及

根据监测温湿度数据以控制系统运行的系统控制装置。

本发明实施例还提供一种基于上述系统的控制方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

获取系统控制装置接收的温度或温湿度数据；

若所述温度或温湿度数据达到预设的阈值时，对系统进行控制以使经系统处理的空气符合预设条件，其中包括：

检测系统外部的环境温度，若所述环境温度达到预设的环境温度阈值时，通过控制所述辅助冷凝装置中辅助冷凝器的启闭、控制所述热交换装置的启闭、控制所述变频冷却风机及变频循环水泵的工作功率的其中一种或其组合，以控制所述制冷装置的制冷量；

检测所述蒸发器出风口处经制冷装置处理后的空气温度，若经所述蒸发器处理后的空气温度达到预设的制冷温度阈值时，通过控制所述制冷装置的压缩机功率以控制所述制冷装置的制冷量；

检测所述系统主冷凝器的冷却水入口处的冷却水温度，若所述冷却水温度达到预设的冷却水温度阈值时，通过控制所述辅助冷凝装置的工作效率以控制制冷装置的冷凝压力及冷凝温度；

检测所述系统出风处经所述系统除湿处理后的空气的温湿度，若所述温湿度达到预设的出风温湿度阈值时，通过控制流经所述辅助冷凝装置的风量及后加热装置的工作功率以使经系统除湿处理后的空气温湿度符合预设条件。

与现有技术相比，本发明通过移除除湿量小但耗电量大的转轮除湿装置，并在除湿系统中应用使在进入蒸发器之前的热空气与经蒸发器处理后的冷空气进行热交换的热交换装置，以及用于提高制冷装置制冷量的辅助冷凝装置，使得除湿系统在满足特定的宽正常工作温度及除湿要求的前提下，大大降低了耗能，更能满足企业对节能减排的需求。

附图说明

图1是现有技术提供的一种四季型除湿系统；

图2是本发明一种实施例提供的四季型水冷式除湿系统的整体结构示意图；

图3是本发明另一种实施例提供的四季型水冷式除湿系统的整体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的热交换装置主视图；

图5是本发明实施例提供的辅助冷凝装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的制冷装置结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种四季型水冷式除湿系统控制方法的除湿流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本实施例中，本实施例通过移除除湿量小但耗电量大的转轮除湿装置，并在除湿系统中应用使在进入蒸发器之前的空气与经蒸发器处理后的空气进行热交换的热交换装置，以及用于提高蒸发器制冷量的辅助冷凝装置，使得除湿系统在满足特定的宽正常工作温度及除湿要求的前提下，大大降低了耗能，更能满足企业对节能减排的需求。

图2、3分别示出了两种四季型水冷式除湿系统：整体结构示意图及分体式结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该两种示意图均包含实现本发明技术效果的相关结构，以下以四季型水冷式除湿系统整体结构示意图为例讲解下文。该系统包括制冷装置，所述制冷装置包括依次连接形成循环回路的压缩机、主冷凝器、电磁阀、膨胀阀组，蒸发器，还包括为主冷凝器提供冷却水冷却的冷却塔12，该除湿系统还包括：

与该蒸发器连接、使在进入该蒸发器之前的空气与经该蒸发器处理后的空气进行热交换的热交换装置2；

设在该热交换装置2出口通道上的辅助冷凝装置3，包括辅助冷凝器，该辅助冷凝器与主冷凝器串联连接；

设在该辅助冷凝装置3后用于对流经空气进行加热的后加热装置；

设在该除湿系统出口处用于出风的出风风机；以及

根据监测温湿度数据以控制系统运行的系统控制装置。

图4示出了该热交换装置2的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一种实施例，热交换装置2包括热交换器21，该热交换器21包括相互接触以实现热交换的第一通道211及第二通道212，该第一通道211连通蒸发器入口及系统外部，第二通道212一端与蒸发器出口连接。

优选的，第一通道211为若干组平行设置的第一通道211管组，第二通道212为与第一通道211管组交错垂直设置并接触的若干第二通道212管组，以实现与第一通道211管组进行热交换，第一通道211管组与第二通道212管组的结构，可有利于提高进入系统流经第一通道211管组的空气与经制冷系统处理后的空气的热交换效率。

该热交换器21也可以采用其它方式实现对在进入蒸发器之前的空气与经蒸发器处理后的空气进行热交换。

在本实施例中，该热交换装置2还包括设在热交换器21旁、连通蒸发器入口及系统外部的旁通通道22；以及受系统控制装置控制以选通第一通道211及旁通通道22的选通阀门，该选通阀门包括控制所述第一通道211入口的第一选通阀门、及控制所述第二通道212入口的第二选通阀门。

本实施例中，在第一通道211入口处以及蒸发器入口处均设有空气过滤网，以对进入系统的空气进行过滤处理，热交换装置2还设有用于封闭热交换装置2的壳体，以提高装置及系统的使用寿命。

通过利用选通阀门将进入系统的空气选通进入热交换器21中的第一通道211或者旁通通道22，当环境温度较高时，可以控制第一选通阀门打开，并关闭第二选通阀门，使外部空气经第一通道211与流经第二通道212的经蒸发器处理后的冷却空气进行热交换，一方面可降低进入系统的空气的温度，降低制冷系统的制冷量及制冷系统的耗电，另一方面可提高经蒸发器处理后的冷却空气的温度，降低系统后续对提高冷却空气温度的耗电需求，本实施例通过设置热交换装置2可显著降低系统的能耗。

图5示出了辅助冷凝装置3的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明的一种实施例，辅助冷凝器一端连接所述主冷凝器，另一端与所述电磁阀14连接，包括一体连接的第一辅助冷凝器321及第二辅助冷凝器322；

辅助冷凝装置3还包括：

用于调节流经辅助冷凝器风量的风量调节阀组，该风量调节阀组包括一体连接的控制流经所述第一辅助冷凝器321风量的第一调节阀、控制流经所述第二辅助冷凝器322风量的第二调节阀312，以及对所述辅助冷凝器进行旁通的第三调节阀313；以及

用于分隔所述各辅助冷凝器之间及各调节阀之间的分隔板。

该第二调节阀312与第一调节阀受系统控制装置控制以作互为反向动作，以保证风道的通畅。

第一调节阀、第二调节阀312、第三调节阀313均受系统控制装置控制以实现对流经辅助冷凝器的风量的调节，从而影响辅助冷凝器的冷凝效率及散热量，最终影响制冷系统的制冷量。

本实施例通过设置辅助冷凝装置3，以提高制冷系统的最大制冷量，使制冷系统可以在16度以下更低温的工作环境下实现正常工作。同时，经蒸发器处理后的冷却空气获取辅助冷凝器所散发的热量，提高流经后的空气的温度，使得可降低后加热装置的需求，起到降低能耗的效果。

图6示出了本发明实施例提供的制冷装置1结构示意图。

作为本发明的一种实施例，制冷装置1包括依次连接形成循环回路的压缩机17、主冷凝器、电磁阀14、膨胀阀组15，以及蒸发器16，还包括为主冷凝器提供冷却水冷却的冷却塔12。

在本实施例中，制冷装置1还包括受系统控制装置控制以对制冷剂进行选通的三通电磁阀13，该三通电池阀入口处与主冷凝器的制冷剂输出端连接，第一出口与辅助冷凝器连接，第二出口与电磁阀14连接。

若设备运行的空气的温度较高时，系统控制装置可控制三通电磁阀13的第一出口进行关闭，并开启第二出口，以使制冷装置1中的制冷液不经过辅助冷凝器直接通到电磁阀14，实现将辅助冷凝器进行关闭，以防止除湿机出风温度高于设定出风温度。

若设备运行的空气的温度较低时，系统控制装置可控制三通电磁阀13的第一出口进行开启，并关闭第二出口，以使制冷装置1中的制冷液经过辅助冷凝器，实现将辅助冷凝器进行启用并散热，调节除湿机出风温度在设定值，同时帮助制冷装置1的主冷凝器散热，降低主冷凝器散热时变频循环水泵122及变频冷却风机的能耗。

通过设置三通电磁阀13的动作值来控制辅助冷凝装置3的启闭，可以更好辅助制冷装置1的主冷凝器的散热，以使系统可在更宽泛的环境温度下保持正常工作，还能降低冷却塔12的变频循环水泵122及变频冷却风机的能耗。同时辅助冷凝装置3可以起到增加热源的作用，使流经辅助冷凝装置3的空气获得一定的温度提高，减轻后加热装置的运行压力，降低后加热装置的耗电量。

作为本发明的一种实施例，系统控制装置包括：

用于检测系统外部环境温度的第一温度传感器；

设在蒸发器出口处检测经蒸发器处理后的空气温度的第二温度传感器；

设在主冷凝器的冷却水入口处检测冷却水温度的第三温度传感器；以及

收集第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器的数据以对系统各部分进行处理控制的数据处理单元。

系统控制装置通过设置第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器，及时获取环境温度及各部位的温度情况，以使除湿系统根据环境温度及各部位的温度情况，控制除湿系统上各部分的运行。可根据上述情况作出更加智能、细致的动作调节。

作为本发明一种实施例，冷却塔12设有受系统控制装置控制以改变运行功率的变频冷却风机121及变频循环水泵122，变频循环水泵122连接主冷凝器与冷却塔12以实现冷却水循环。

例如，当系统控制装置检测到进入制冷装置1的主冷凝器的冷却水水温度偏高时，增大变频冷却风机121及变频循环水泵122的运行功率，以增加制冷装置1的主冷凝器的散热量；或者，当系统控制装置检测到经制冷装置1的主冷凝器的冷却水水温度偏低时，减小变频冷却风机121及变频循环水泵122的运行功率，以减小制冷装置1的主冷凝器的散热量。这样设置可使制冷装置1运行在安全、稳定及节能的范围。

综上所述，在除湿系统中，水冷却系统采用变频循环水泵122、变频冷却风机，设置热交换装置2及辅助冷凝装置3，可以通过调节变频循环水泵122、变频冷却风机121，以及调节该热交换装置2及辅助冷凝装置3以达到调节制冷装置1的运行工况，使除湿系统可以运行在低于16度的环境中。而且，通过控制调节上述装置，可以在使制冷装置1中的冷凝压力及冷凝温度保持在一个合适的范围的前提下，大大降低制冷装置1的运行耗电量，起到显著的节能减排效果。

图7示出了本发明实施例提供的一种四季型水冷式除湿系统控制方法的除湿流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

作为本发明一种实施例，本控制方法包括以下步骤：

获取系统控制装置接收的温度或温湿度数据；

若所述温度或温湿度数据达到预设的阈值时，对系统进行控制以使经系统处理的空气符合预设条件，其中包括：

检测系统外部的环境温度，若所述环境温度达到预设的环境温度阈值时，通过控制所述辅助冷凝装置3中辅助冷凝器的启闭、控制所述热交换装置2的启闭、控制所述变频冷却风机121及变频循环水泵122的工作功率的其中一种或其组合，以控制经系统处理的空气符合预设条件；

检测所述蒸发器出风口处经蒸发器处理后的空气温度，若经所述蒸发器处理后的空气温度达到预设的制冷温度阈值时，通过控制所述制冷装置1的压缩机17功率以控制所述制冷装置1的制冷量；

检测所述系统主冷凝器的冷却水入口处的冷却水温度，若所述冷却水温度达到预设的冷却水温度阈值时，通过控制所述辅助冷凝装置3的工作效率以控制制冷装置1的冷凝压力及冷凝温度；

检测所述系统出风处经所述系统除湿处理后的空气的温湿度，若所述温湿度达到预设的出风温湿度阈值时，通过控制流经所述辅助冷凝装置3的风量及后加热装置的工作功率以使经系统除湿处理后的空气温湿度符合预设条件。

在本发明实施例中，作为一种优选方式，包括对制冷装置1中三通电磁阀13出口进行制冷剂的选通控制，进而决定所述辅助冷凝装置3中辅助冷凝器的启闭，以实现对所述制冷装置1制冷量及除湿机出风温度的控制；

通过控制所述热交换装置2中所述选通阀门对所述第一通道211及旁通通道22的选通，进而实现所述热交换装置2的启闭控制，以控制所述制冷装置1的制冷量。

具体的，若环境温度为t1，当t1大于预设的阈值时，制冷装置1不需要使用辅助冷凝装置3调节除湿机出风温度，则关闭该三通电磁阀13的第一出口，打开该三通电磁阀13的第二出口，使流经三通电磁阀13的制冷液直接绕过辅助制冷装置1的辅助制冷器，流入到电磁阀14中，进而使辅助冷凝装置3实现关闭，从而停止辅助冷凝器对除湿机的出风的升温；当t1小于预设的阈值时，制冷装置1需要使用辅助冷凝装置3调节除湿机出风温度，则打开该三通电磁阀13的第一出口，关闭该三通电磁阀13的第二出口，使流经三通电磁阀13的制冷液流入辅助制冷装置1的辅助制冷器，再流出至电磁阀14，以使经蒸发器处理后的空气可以流经热的辅助冷凝装置3，使辅助冷凝装置3的辅助冷凝器对制冷液进行进一步制冷，以增加制冷装置1的制冷量及降低冷却塔12的变频循环水泵122、变频冷却风机121的功率，同时还对除湿机的出风的升温、降低后加热器的耗电。

作为一种优选方式，当环境温度t1小于预设的阈值时，为使制冷装置1的运行处于最佳工况，此时需控制蒸发器的蒸发温度避免太低，采用提高进入蒸发器前的空气温度来提高蒸发器的蒸发温度。这时控制热交换装置2选通阀门的第二阀门214开启，同时关闭第一阀门213，使得进入系统的空气直接流入到制冷装置1，避免环境空气经热交换装置2、蒸发器后的出风温度不至于太低，有利于制冷装置1在安全、稳定的工况下运行，同时降低蒸发器出口空气温升所需的耗电；当环境温度t1大于预设的阈值时，从节能角度考虑，此时希望进入蒸发器前的空气温度更低，以降低所需的蒸发器的制冷量，以实现制冷装置1大规模节能的效果，此时可以控制热交换装置2选通阀门的第二阀门214关闭，同时开启第一阀门213，使得进入系统的空气流入到热交换器21的第一通道211与第二通道212中经制冷装置1冷却后的空气进行热交换，降低进入制冷装置1的空气温度，可以实现降低制冷装置1的运行制冷量的目的，大大降低了制冷装置1运行过程中的耗电量。

作为本发明一种实施例，该控制方法包括：

通过控制辅助冷凝装置3中的风量调节阀组，以控制流经辅助冷凝装置3中的辅助冷凝器的风量。

在本实施例中，若冷却水温度高于冷却水温度阈值时，开大第二调节阀312并关小第三调节阀313，以使流过辅助冷凝器的风量增大；

若冷却水温度低于冷却水温度阈值时，关小第二调节阀312并开大第三调节阀313，以使流过辅助冷凝器的风量减小。

由上可知，系统控制装置通过控制所述辅助冷凝装置3中的风量调节阀组中的第二调节阀312及第三调节阀313，可以调节辅助冷凝器的散热效果，从而实现调节制冷装置1的冷凝压力及冷凝温度，使在保证制冷装置1的冷凝压力及冷凝温度的前提下，尽可能降低制冷装置1的运行耗电量。

作为本发明一种实施例，该控制方法包括：

若温湿度中的温度高于预设的出风温湿度阈值时，关小第一调节阀，以使流过辅助冷凝器的风量减小，降低系统出风的温度；

若温湿度中的温度低于预设的出风温湿度阈值时，开大第一调节阀，以使流过辅助冷凝器的风量增大，提升系统出风的温度。

当空气通过第一调节阀流经辅助冷凝器时，因经过辅助冷凝器时吸收制冷剂的热量，空气获得辅助冷凝器中的热量，以使空气的温度升高，减小后加热装置的加热压力，从而降低后加热装置的耗电量。

作为本发明一种实施例，该控制方法包括：

若制冷装置1主冷凝器的冷却水进水温度高于预设的入水温度度阈值时，则变频循环水泵122及变频风机转速及功率增加，冷却水量及冷却风量增加，冷凝器散热量加大，以降低主冷凝器冷却水的入水温度，最终降低制冷装置1的冷凝压力及冷凝温度，使制冷装置1工作在最佳状态；

若制冷装置1主冷凝器的冷却水进水温度低于预设的入水温度度阈值时，则变频循环水泵122转速及功率降至最低、变频风机转速及功率降低直至停机，冷却水量降至最低、冷却风量减少直至为0，冷凝器散热量减小直至为0，以升高主冷凝器冷却水的入水温度，最终提升制冷装置1的冷凝压力及冷凝温度，使制冷装置1工作在最佳状态；

综上所述，设置多个传感器监测除湿系统各部分的温度或温湿度数据，进而通过监测到的数据对除湿系统中的制冷装置、热交换装置、辅助冷凝器组件及冷却塔的变频循环水泵、变频冷却风机进行控制，以调节除湿装置制冷量，使除湿系统可以运行在低于16度的环境中。而且，通过控制调节该热交换装置、辅助冷凝装置及冷却塔的变频循环水泵、变频冷却风机，可以使制冷装置中的冷凝压力及冷凝温度保持在一个合适的范围，大大降低制冷装置的运行耗电量，起到显著的节能减排效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。