一种再热除湿一体化制冷系统和控制方法与流程

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种再热除湿一体化制冷系统和控制方法。

背景技术：

夏季，室外空气湿度较大，除湿过程往往伴随着温度的下降，市面上的空调器一般利用电加热实现再热功能，增加耗电量的同时造成了能源浪费；市面上的某些空调器通过回收冷凝热量来实现再热，控制内风机风速控制再热温度，影响用户的舒适性要求。现有技术中cn201510120040.4压缩机频率控制除湿量，通过内风机风速来控制再热量，在控制再热量的同时改变送风风量，影响用户的舒适性要求；cn201510129192.0将风速降低到最低确定湿负荷再进入到除湿模式，通过内风机风速来控制再热量内风机风速来确定负荷，通过控制内风机送风风量控制再热除湿，同样也会影响用户的舒适性要求；cn201610921110.0通过切换冷凝器面积和蒸发器面积来保证恒温恒湿，换热器种类多，占空间大，制冷机流动阻力大；cn200810071196.8温湿度控制机构的控制对象是所述的室内机的风机的转速和所述的室外机的制冷量，湿度控制湿量，湿量控制不精确，同样也会影响用户的舒适性要求。

由于现有技术中的再热除湿制冷系统存在通过内风机风速来控制再热量，在控制再热量的同时改变送风风量，影响用户的舒适性要求；通过切换冷凝器面积和蒸发器面积来保证恒温恒湿，换热器种类多，占空间大，制冷机流动阻力大等技术问题，因此本发明研究设计出一种再热除湿一体化制冷系统和控制方法。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的再热除湿制冷系统存在控制再热量的同时改变室内送风风量从而影响用户的舒适性要求的缺陷，从而提供一种再热除湿一体化制冷系统和控制方法。

本发明提供一种再热除湿一体化制冷系统，其包括：

压缩机，室外换热器，室内第一换热器和室内第二换热器，所述室外换热器和所述室内第一换热器之间还连接设置有第一节流装置，所述室外换热器处设置有第一外机风机、能够通过控制所述第一外机风机的风速来控制除湿时所述室内第一换热器或所述室内第二换热器的再热量。

优选地，

所述室内第一换热器和所述室内第二换热器之间还连接设置有转换装置，其中所述转换装置包括相并联设置的第二节流装置和控制阀。

优选地，

所述室内第一换热器处或所述室内第二换热器处设置有内机风机；和/或，还包括室内向室外排风的排风口，在所述排风口中还设置有第二外机风机。

本发明还提供一种再热除湿一体化制冷系统的控制方法，其使用前述的再热除湿一体化制冷系统，根据室内环境的需求，包括除湿需求、再热需求、制冷需求或制热需求，以对制冷系统进行控制，以对室内进行再热除湿、制冷或制热的控制以及模式切换控制，通过控制所述第一外机风机以对室内再热除湿运行时的再热量进行控制。

优选地，

当室内需要再热除湿时，控制所述室外换热器与所述压缩机的排气端连通、所述室内第二换热器通与所述压缩机的吸气端连通，并且控制所述第一节流装置的开度开到最大，并且控制所述控制阀关闭，控制所述第二节流装置打开。

优选地，

当除湿量小于除湿需求时，控制所述压缩机的频率升高至少一档；当除湿量大于除湿要求时，控制所述压缩机的频率降低至少一档；当除湿量处于满足除湿要求的预设数值范围时，控制所述压缩机的频率不变。

优选地，

在再热除湿模式运行下，若室内温度低于预设温度时，则控制降低所述第一外机风机的转速、以减少所述室外换热器的换热量，而增加所述室内第一换热器的换热量；若室内温度高于预设温度时，则控制提高所述第一外机风机的转速、以增大所述室外换热器的换热量，而减少所述室内第一换热器的换热量。

优选地，

当室内需要制冷运行时，控制所述室外换热器与所述压缩机的排气端连通、所述室内第二换热器与所述压缩机的吸气端连通，并且控制所述第一节流装置打开，并且控制所述控制阀打开，控制所述第二节流装置关闭。

优选地，

定义室内设定温度为t2，所检测的室内回风温度为t1，定义t实＝(t1-t2)/t2，设定(t1-t2)/t2的预设固定百分比为t；

如果δt＝t实-t≥预设值，则控制所述第一外机风机升高至少一档转速运行；其中预设值为正数；

当-预设值≤δt＝t实-t＜预设值时，保持原运行状态；

当δt＝t实-t＜-预设值时，则控制所述第一外机风机降低至少一档转速运行。

优选地，

在第一外机风机升转速运行过程中，每隔n1分钟检测一次回风温度t1，如果仍有δt＝t实-t≥预设值，则控制第一外机风机在基准转速r0下升高一档转速运行，直到δt＝t实-t1﹤预设值，外机风机保持当前转速运行，其中n1为正数；

在第一外机风机减速运行过程中，每隔n2分钟检测一次回风温度t1，如果仍有δt＝t实-t1＜-预设值，则控制第一外机风机在基准转速r0上降一档转速运行，直到δt＝t实-t1≥-预设值时，则控制第一外机风机稳定转速或在基准转速r0上升一档运行，其中n2为正数。

本发明提供的一种再热除湿一体化制冷系统和控制方法具有如下有益效果：

本发明通过室内第一换热器和所述室内第二换热器之间连接设置有包括并联设置的第二节流装置和控制阀，能够根据需要对两个室内换热器在何种模式下进行同时制冷、同时制热或一个制冷一个制热，以满足对制冷模式、制热模式和除湿模式下的不同需求，并且同时通过室外换热器处设置的第一外机风机，能够对其控制以控制制冷剂的散热量，尤其是在除湿过程中、通过控制第一外机风机的风速以控制室外换热器中制冷剂的放热量，而由于制冷剂的放热量是由室外换热器放热和室内除湿时用于制热的换热器二者放出的热量组合而成，因此当控制室外换热器中制冷剂的放热量降低时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的升高，控制室外换热器中制冷剂的放热量升高时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的降低，因此控制室内除湿时的再热量不需再通过改变室内送风的风量，从而不会影响用户的舒适性，有效地提高了舒适度。

附图说明

图1是本发明的再热除湿一体化制冷系统在再热除湿模式下工作时的结构及工作原理图；

图2是本发明的再热除湿一体化制冷系统在制冷模式下工作时的结构及工作原理图；

图3是本发明的再热除湿一体化制冷系统在制热模式下工作时的结构及工作原理图；

图4是本发明的再热除湿一体化制冷系统的再热量控制方法的控制流程图。

图中附图标记表示为：

1、室内第一换热器；2、室内第二换热器；3、四通阀；4、气液分离器；5、压缩机；6、室外换热器；7、第一外机风机；8、第一节流装置；9、控制阀；10、第二节流装置；11、内机风机；12、第二外机风机；13、转换装置；14、排风口。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明提供一种再热除湿一体化制冷系统，其包括：

压缩机5，室外换热器6，室内第一换热器1和室内第二换热器2，所述室外换热器6和所述室内第一换热器1之间还连接设置有第一节流装置8，所述室外换热器6处设置有第一外机风机7、能够通过控制所述第一外机风机7的风速来控制除湿时所述室内第一换热器1或所述室内第二换热器2的再热量。

本发明通过室外换热器处设置的第一外机风机，能够对其控制以控制制冷剂的散热量，尤其是在除湿过程中、通过控制第一外机风机的风速以控制室外换热器中制冷剂的放热量，而由于制冷剂的放热量是由室外换热器放热和室内除湿时用于制热的换热器二者放出的热量组合而成，因此当控制室外换热器中制冷剂的放热量降低时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的升高，控制室外换热器中制冷剂的放热量升高时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的降低，因此控制室内除湿时的再热量不需再通过改变室内送风的风量，从而不会影响用户的舒适性，有效地提高了舒适度。

为满足用户舒适度要求，本发明提供了一种再热除湿一体化装置及控制系统及控制方法，装置结构简单合理，生产、制作成本低；利用冷凝气余热回收来实现空气再热功能；通过温差比来微调外风机转速，来控制再热量。采用高效节能的高精度节能型恒温恒湿控制方法，以克服现有技术中的不足之处，能够精准的通过用户需求判断空调系统所需除湿量，可除湿和再热同时运行，同步控制，提高了用户在使用空调时的舒适度，并且能够保证空调系统的安全运行。

优选地，

所述室内第一换热器1和所述室内第二换热器2之间还连接设置有转换装置13，其中所述转换装置13包括相并联设置的第二节流装置10和控制阀9。通过室内第一换热器和所述室内第二换热器之间连接设置有包括并联设置的第二节流装置和控制阀，能够根据需要对两个室内换热器在何种模式下进行同时制冷、同时制热或一个制冷一个制热，以满足对制冷模式、制热模式和除湿模式下的不同需求。

本发明的再热除湿一体化制冷系统(再热除湿一体化装置)。其中，室内第一换热器1即可作为蒸发器又可作为冷凝器使用，通过转换装置13实现，转换装置13由控制阀9(优选电磁阀)和第二节流装置10(优选毛细管)组成，电磁阀和毛细管并联，一侧与室内第一换热器1连接，另一侧与室内第二换热器2连接。室内第二换热器2与四通阀连接，其中，四通阀s端与压缩机5排气连接，c端与室外换热器6连接，e端与室内第二换热器2连接，d端与气液分离器4连接。内机风机11可安装在室内第一换热器1后吸风，保证室外新风与室内第一换热器1、室内第二换热器2换热完全，第二外机风机12作为排风风机将处理过的回风排到室外(若送风模式为循环风模式，则内机风机11和第二外机风机12可合并为一个风机使用)，具体如图1所示。

传感器主要包括：回风通道布置温度传感器、湿度传感器；室外布置温度传感器；通过遥控器或手操器获取用户期望的温度、湿度值。

1、本发明通过外风机控制再热温度，有效解决室内除湿温度降低，不能满足用户舒适性要求的问题，实现再热功能时降低外风机转速，代替传统电加热装置实现恒温除湿，减少用电能耗；

2、本发明的再热系统管道流路简单，有效减少制冷剂管路数量，降低管路阻力，制冷剂的流动阻力小；

3、本发明能实现再热除湿自动化控制，再热除湿系统控制方法，保证空调系统的安全运行。

4、本发明的再热转化器可实现换热器蒸发器与再热器自由切换，实现功能多样化。

优选地，

所述室内第一换热器1处或所述室内第二换热器2处设置有内机风机11；和/或，还包括室内向室外排风的排风口14，在所述排风口中还设置有第二外机风机12。通过室内的内机风机能够对室内第一换热器或室内第二换热器的出风进行控制，从而有效控制该两个换热器中的任一个进行制热或制冷，尤其是在除湿再热过程中一个制热一个制冷；在室内向室外排风口中设置第二外机风机能够有效控制室内换热器换热后的出风朝室外吹出。。

优选地，

还包括四通阀3，所述四通阀3包括四个端口，四个所述端口分别与所述压缩机的排气口、所述压缩机的吸气口、所述室内第二换热器2和所述室外换热器6连接。这是本发明的优选结构形式，通过四通阀能够对制冷系统的工作模式进行转变和切换，实现制冷系统在制热、制冷和除湿再热之间进行切换控制。

如图4所示，本发明还提供一种再热除湿一体化制冷系统的控制方法，其使用前任一项所述的再热除湿一体化制冷系统，根据室内环境的需求，包括除湿需求、再热需求、制冷需求或制热需求，以对制冷系统进行控制，以对室内进行再热除湿、制冷或制热的控制以及模式切换控制，通过控制所述第一外机风机7以对室内再热除湿运行时的再热量进行控制。

本发明通过室外换热器处设置的第一外机风机，能够对其控制以控制制冷剂的散热量，尤其是在除湿过程中、通过控制第一外机风机的风速以控制室外换热器中制冷剂的放热量，而由于制冷剂的放热量是由室外换热器放热和室内除湿时用于制热的换热器二者放出的热量组合而成，因此当控制室外换热器中制冷剂的放热量降低时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的升高，控制室外换热器中制冷剂的放热量升高时、室内用于制热的换热器的放热量会相应的降低，因此控制室内除湿时的再热量不需再通过改变室内送风的风量，从而不会影响用户的舒适性，有效地提高了舒适度。

优选地，

当所述制冷系统还包括四通阀3时，当室内需要再热除湿时，控制所述四通阀3使得所述室外换热器6与所述压缩机5的排气端连通、所述室内第二换热器2通过所述四通阀3而与所述压缩机5的吸气端连通，并且控制所述第一节流装置8的开度开到最大，并且控制所述控制阀9关闭，控制所述第二节流装置10打开。这是本发明的制冷系统运行在再热除湿模式下的优选控制形式，能够实现再热除湿模式下的优选实现模式和控制，此时室内第二换热器蒸发吸热以实现除湿、室内第一换热器冷凝放热以进行再热作用，第一节流装置不节流，而第二节流装置实现节流作用。

当系统接受到“除湿信号”时，第一节流装置8(优选电子膨胀阀)调节至最大开度，转换装置13中的控制阀9(优选电磁阀)关闭，四通阀e端与d端相连，s端与c端相连。制冷剂经室内第二换热器2吸热后通过四通阀进入气液分离器4，再由压缩机5增压升温排出，进入室外换热器6降温，由于第一节流装置8(优选电子膨胀阀)全部打开，没有节流降压作用，那么室内第一换热器1仍为冷凝器，制冷剂流经室内第一换热器1继续降温后进入电子膨胀阀节流减压变温低温低压液体后回到室内第二换热器2完成一个循环。

优选地，

当除湿量小于除湿需求时，控制所述压缩机5的频率升高至少一档；当除湿量大于除湿要求时，控制所述压缩机5的频率降低至少一档；当除湿量处于满足除湿要求的预设数值范围时，控制所述压缩机5的频率不变。通过压缩机的频率控制能够根据除湿量是否满足除湿需求时控制除湿量的大小根据需要进行增加或减少，实现除湿量达到除湿需求的控制。

空气再热-除湿处理过程

当系统接受到“除湿信号”时，将传感器检测的温度信号给主芯片，主芯片经计算后传递出电信号控制压缩机5频率及第二节流装置10(优选电子膨胀阀)的开度进而控制室内第二换热器2蒸发温度，室外新风经过室内换热器2降温到露点温度进行除湿处理，根据除湿量需求升高或降低压缩机5频率，当除湿量小于除湿需求时，压缩机5频率升高一档；当除湿量大于除湿要求时，压缩机5频率降低一档；当除湿量满足一定数值范围时，维持压缩机5频率不变。

优选地，

通过控制第一外机风机7的风机转速控制室外换热器6的散热量具体控制方法如图4所示，进而控制再热温度。在再热除湿模式运行下，若室内温度低于预设温度时，则控制降低所述第一外机风机7的转速、以减少所述室外换热器6的换热量，而增加所述室内第一换热器1的换热量；若室内温度高于预设温度时，则控制提高所述第一外机风机7的转速、以增大所述室外换热器6的换热量，而减少所述室内第一换热器1的换热量。这是本发明的根据室外换热器的第一外机风机的转速来控制室内再热量的优选控制方式，有效地替代了原有的采用调节室内换热器风机的方式、克服了现有导致室内制冷舒适度下降的技术问题。

室外空气除湿处理后，温度有所下降，降温后的空气流经室内第一换热器1进行升温处理，控制第一外机风机7的风机转速控制室外换热器6的散热量具体控制方法如图4所示，进而控制再热温度。此时，降低第一外机风机7转速，室外换热器6散热量减少，室内第一换热器1散热量增加，空气的再热量增加，满足了用户温度需求，回收冷凝器余热的同时降低外风机用电能耗。

优选地，

当所述制冷系统还包括还包括四通阀3时，当室内需要制冷运行时，控制所述四通阀3使得所述室外换热器6与所述压缩机5的排气端连通、所述室内第二换热器2通过所述四通阀3而与所述压缩机5的吸气端连通，并且控制所述第一节流装置8打开，并且控制所述控制阀9打开，控制所述第二节流装置10关闭。这是本发明的制冷模式的优选控制方式和切换控制方式，能够实现对室内进行制冷的效果，此时室内第一换热器和室内第二换热器同时制冷，提高了制冷效果。

当工作模式由除湿模式切换为制冷模式时，转换装置13中控制阀9(优选电磁阀)开启，由控制系统控制第一节流装置8(电子膨胀阀)开度，四通阀e端与d端相连，s端与c端相连。制冷剂经室内第二换热器2吸热后通过四通阀进入气液分离器4，再由压缩机5增压升温排出，进入室外换热器6降温，再进入第一节流装置8(优选电子膨胀阀)节流降压，节流降压后制冷剂进入室内第一换热器1此时室内第一换热器1为蒸发器吸热，再由控制阀9(优选电磁阀)所在的流路由于电磁阀开启，故第二节流装置10(优选电子膨胀阀)没有节流降压作用，回到室内第二换热器2完成一个循环，具体如图2所示。

优选地，

当所述制冷系统还包括四通阀3时，当室内需要制热运行时，控制所述四通阀3使得所述室外换热器6与所述压缩机5的吸气端连通、所述室内第二换热器2通过所述四通阀3而与所述压缩机5的排气端连通，并且控制所述第一节流装置8打开，并且控制所述控制阀9打开，控制所述第二节流装置10关闭。这是本发明的制热模式的优选控制方式和切换控制方式，能够实现对室内进行制热的效果，此时室内第一换热器和室内第二换热器同时制热，提高了制热效果。本系统在制冷模式转换器工作状态下，四通阀通电切换为制热模式。

优选地，

定义室内设定温度为t2，所检测的室内回风温度为t1即排放至室外的温度，定义t实＝(t1-t2)/t2，设定(t1-t2)/t2的预设固定百分比为t；计算用户设定温度t2及回风温度t1的差值，设定固定百分比t，即，在计算实际运行中百分比数值t实大于或等于设定值t时

如果δt＝t实-t≥预设值(优选0.04),则控制所述第一外机风机升高至少一档转速运行；其中预设值为正数；

当-预设值≤δt＝t实-t＜预设值时，保持原运行状态；

当δt＝t实-t＜-预设值时，则控制所述第一外机风机降低至少一档转速运行。

这是本发明的通过控制室外的第一外机风机的转速来调节室内再热量的优选控制手段，条件是采用测量室内的回风温度t1作为参数，将其与预设温度t2之间进行比较，获得t实，并且t实再与(t1-t2)/t2的预设固定百分比为t相比较，满足大于预设值说明室内回风温度t1较高不满足要求，此时调高至少一档室外第一外机风机，由于制冷剂的放热量基本上是差不多的，此时室外换热器和室内第一换热器均制冷剂放热，因此室外换热器放热量增大，则室内第一换热器中制冷剂的放热量就相应减少，因此便能有效调低室内再热量、最终调低回风温度；δt满足在[-预设值，预设值)之间的范围说明室内回风温度t1核实而满足要求，此时保持原运行状态即可；δt满足小于-预设值说明室内回风温度t1较低不满足要求，则调低至少一档室外第一外机风机，由于制冷剂的放热量基本上是差不多的，此时室外换热器和室内第一换热器均制冷剂放热，因此室外换热器放热量减小，则室内第一换热器中制冷剂的放热量就相应增大，因此便能有效调高室内再热量、最终调高回风温度。

优选地，

在第一外机风机升转速运行过程中，每隔n1分钟检测一次回风温度t1，如果仍有δt＝t实-t≥预设值，则控制第一外机风机在基准转速r0升高一档转速运行，直到δt＝t实-t1﹤预设值，外机风机保持当前转速运行，其中n1为正数，优选5分钟；

在第一外机风机减速运行过程中，每隔n2分钟检测一次回风温度t1，如果仍有δt＝t实-t1＜-预设值，则控制第一外机风机在基准转速r0上降一档转速运行，直到δt＝t实-t1≥-预设值时，外机风机在基准转速r0上升一档或稳定转速运行，其中n2为正数，优选5分钟。

这是本发明的控制方法中进一步的控制方式，能够实现间断地检测和控制风机转速的控制过程，实现有效精确的对室内再热量的控制、完成对室内温度的精确有效的控制。

夏季，室外空气湿度较大，本提案利用室内第二换热器2将空气温度降低至露点温度进行除湿处理，以满足室内湿度要求，处理后的空气再利用室内第一换热器1升温至用户需求值。具体控制系统如下：

空气与室内第二换热器2换热，经除湿处理后温度降低至露点温度，无法满足用户温度需求。经室内第二换热器2处理后的空气进入室内第一换热器1进行升温处理，通过控制外风机转速来控制室外换热器6的散热量，从而控制室内第一换热器1与进入空气的换热量来控制加热温度。

再热系统运行时，检测用户设定温度t2及回风温度t1，将上述数据编制到主芯片，计算用户设定温度t2及回风温度t1的差值，设定固定百分比t，即(t1-t2)/t2，在计算实际运行中百分比数值t实大于或等于设定值t时，控制空调器进行再热处理系统工作流程如图4所示；

实施方式：

①、当外机接收到“除湿”信号时进入制冷运行,此时控制外机风机投入运行，当外机风机在基准转速r0上运行5分钟后，开始检测用户设定温度t2及回风温度t1，如果δt＝t实-t1≥0.04,则外机风机升一档转速运行；外机风机升转速运行过程中，每隔5分钟检测一次用户设定温度t2及回风温度t1，如果δt＝t实-t≥0.04,则外机风机在基准转速r0升高一档转速运行，直到δt＝t实-t1﹤0.04，外机风机保持当前转速运行；

②、当-0.04≤δt＝t实-t1＜0.04时，保持原运行状态；

③、当δt＝t实-t＜-0.04时，每隔5分钟检测一次用户设定温度t2及回风温度t1，如果δt＝t实-t1＜-0.04,则外机风机在基准转速r0上降一档转速运行，直到δt＝t实-t1≥-0.04时，外机风机在基准转速r0上升一档或稳定转速运行。

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。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。