專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于空調(diào)系統(tǒng)，具體說(shuō)是關(guān)于能連續(xù)地通過(guò)干燥劑進(jìn)行空氣除濕處理和通過(guò)熱泵再生干燥劑的空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖8表示一基于US專利4430864中揭示的慣常技術(shù)的系統(tǒng)，它包括處理空氣通路A；再生空氣通路B；二干燥劑床103A、103B；為再生干燥劑和冷卻處理空氣的熱泵200。熱泵200利用嵌入在干燥劑床103A、103B中的熱交換器220、210分別作為高、低溫?zé)嵩?，其中一干燥劑床通過(guò)流通處理空氣進(jìn)行除濕，而另一干燥劑床通過(guò)流通再生空氣再生干燥劑床。在進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)一定的時(shí)間間隔之后，操作四路轉(zhuǎn)換閥105、106以在相對(duì)干燥劑床中流通再生空氣和處理空氣來(lái)進(jìn)行各自的干燥劑床中的逆過(guò)程。
在上述慣常技術(shù)中，熱泵200的高/低熱源和各個(gè)干燥劑被集中在各個(gè)單元中，而等于冷卻效果的熱量ΔQ完全加載在熱泵上(蒸汽壓縮循環(huán))。即就是，冷卻效果不能超過(guò)所用的熱泵的能力(蒸汽壓縮循環(huán))。因此，使得系統(tǒng)復(fù)雜化無(wú)利可圖。
因而，為解決這樣的問(wèn)題，可以考慮象圖9中所示那樣的系統(tǒng)，在再生空氣通路B中置入高溫源220來(lái)加熱再生空氣和在處理空氣通路A中置入低溫空氣源240來(lái)冷卻處理空氣，以及設(shè)置用于在干燥劑后處理空氣與干燥劑前再生空氣之間交換顯熱的熱交換器104。在此情況中，干燥劑103采用一干燥劑輪，它轉(zhuǎn)動(dòng)以便跨越處理空氣通路及與再生空氣通路B。
這一系統(tǒng)能提供冷卻效果(ΔQ)相當(dāng)于由熱泵所產(chǎn)生的冷卻效果和在處理空氣與再生空氣間進(jìn)行的顯熱交換所產(chǎn)生的冷卻效果之總和，如

圖10中所表明的空氣濕度圖中所示，這樣即得到設(shè)計(jì)更緊湊和能產(chǎn)生較之圖8中所示系統(tǒng)所取得的冷卻效果更高的系統(tǒng)。
在這樣的熱泵中，需要為干燥劑再生提供溫度超過(guò)65℃的高溫?zé)嵩?，和為冷卻處理空氣提供溫度約為10℃的低溫?zé)嵩?。圖11中所示的焓熵圖中表明對(duì)制冷劑HFC134a的蒸汽壓縮型冷卻處理。如圖11中所示，溫升幅度為55℃，而壓力比和壓縮機(jī)功率接近通常的基于制冷劑HCFC22的空調(diào)系統(tǒng)。因此，存在有構(gòu)成在空調(diào)系統(tǒng)中采用對(duì)HCFC22的壓縮機(jī)供干燥劑再生的熱泵的可能性，而如果壓縮機(jī)出口處(圖11中為80℃)的過(guò)熱蒸汽中的顯熱能加以利用，就有可能將再生空氣加熱到高于冷凝溫度的溫度。
在這樣配置的系統(tǒng)中，當(dāng)全部再生空氣要由熱泵的高溫?zé)嵩礋峤粨Q器作熱交換時(shí)，對(duì)于制冷劑和再生空氣的溫度變化與焓間的關(guān)系即如圖12中所示。如圖12中表明的，如果在熱交換器的高溫?zé)嵩?20的制冷劑被冷凝的冷凝熱導(dǎo)區(qū)的溫度分額被取作為80％，則再生空氣可被加熱到由40℃到約60℃，但在系統(tǒng)的熱泵方面的整體能力中由制冷劑的超熱蒸汽所能提供的熱量?jī)H占約全部所生成熱的12％，如圖11中所示。由于這一原因，此12％份額對(duì)再生空氣的加熱為(20℃/0.88)×0.12＝2.7℃所以來(lái)自由壓縮機(jī)出來(lái)的過(guò)熱蒸汽的顯熱幾乎無(wú)助于提高再生空氣，從而就必須在低于冷凝溫度的溫度(圖中為62.7℃)再生干燥劑材料。
另一方面，在采用象硅膠這樣的材料作為干燥劑材料時(shí)，高達(dá)90℃左右的干燥劑再生溫度越高，吸濕能力就越高，因此，再生空氣的溫度越高，干燥劑協(xié)助的空調(diào)系統(tǒng)的潛熱處理能力越高而冷卻效果得到改善。因此，為實(shí)現(xiàn)一這目標(biāo)，如果在力求增加再生溫度中將冷凝溫度提高到約75℃，則在隨后而來(lái)的處理中，制冷劑的冷凝壓力如圖11中的點(diǎn)線所示那樣成為異常地高(24.1kg/cm2)，而在設(shè)計(jì)用于干燥劑空調(diào)系統(tǒng)中的熱泵時(shí)即不再可能采用HCFC22壓縮機(jī)。壓縮機(jī)功率也被增大和性能指標(biāo)下降。
本發(fā)明提出一空調(diào)系統(tǒng)，使得能提高熱泵中被壓縮制冷劑的過(guò)熱蒸汽的溫度，即就是，增加它的焓，從而能增加由熱泵的高溫?zé)嵩摧敵龅臒嶂械娘@熱比例，用于加熱再生空氣從而能增加干燥劑的除濕能力。這樣的系統(tǒng)具有優(yōu)越的除濕能力并節(jié)省能量，而依靠由處理空氣和再生空氣雙方獲取為再生干燥劑的熱源，干燥劑可在啟動(dòng)系統(tǒng)前獨(dú)立地再生，當(dāng)顯熱很小時(shí)系統(tǒng)可以主要通過(guò)除濕處理空氣來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題作出的，目的在于一系統(tǒng)和提供操作這樣一系統(tǒng)的方法，其中由干燥劑進(jìn)行的吸濕和由熱泵作的為去除所吸收濕汽的干燥劑再生連續(xù)地運(yùn)行，在熱泵中流通的制冷劑由干燥劑后再生空氣加熱來(lái)提高過(guò)熱蒸汽的溫度，亦即被壓縮制冷劑的焓，由此在能進(jìn)行與再生空氣作熱交換以增加干燥劑的再生溫度之前提高由熱泵的高溫源輸出的顯熱的比例，從而增加干燥劑的除濕能力。本發(fā)明的另一目的是提供一種空氣調(diào)整系統(tǒng)，其中依靠設(shè)置用于處理空氣和再生空氣雙方的熱泵的低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和借助轉(zhuǎn)換流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑的氣流方向，能得到用于處理空氣和再生空氣兩者的熱源從而能在啟動(dòng)系統(tǒng)之前獨(dú)立地進(jìn)行干燥劑的再生，而且在當(dāng)顯熱負(fù)荷很小時(shí)系統(tǒng)能主要基于除濕處理空氣來(lái)運(yùn)行，這樣提供一具有優(yōu)越的除濕能力和性能特性以及靈活地適應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)的需求，而導(dǎo)致節(jié)省能源的空調(diào)調(diào)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即為實(shí)現(xiàn)以上目的而權(quán)利要求1中揭示的發(fā)明是關(guān)于一空調(diào)系統(tǒng)，包括用于由處理空氣吸收濕氣的干燥劑；和包括有一臺(tái)壓縮機(jī)的熱泵，通過(guò)把處理空氣用作為低溫?zé)嵩春驮偕諝庾鳛楦邷責(zé)嵩炊\(yùn)行以便向再生空氣提供用于再生干燥劑的熱量；其中，流進(jìn)熱泵的壓縮機(jī)的制冷劑被利用已再生干燥劑的干燥劑后再生空氣加熱，據(jù)此提高經(jīng)壓縮后制冷劑的溫度，它隨后在其再生干燥劑之前與干燥劑前再生空氣交換熱。
相應(yīng)地，通過(guò)利用干燥劑后再生空氣加熱流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑從而能升高制冷劑的被壓縮的過(guò)熱蒸汽的溫度，亦即，它的蒸汽的焓被增加，據(jù)此增加被釋放在熱泵的高溫?zé)嵩粗械臒嶂械娘@熱的比例，而后加熱再生空氣來(lái)提高干燥劑的除濕能力，由此提供一具有優(yōu)越除濕能力的節(jié)能系統(tǒng)。這一過(guò)程提高再生溫度和增加干燥劑的除濕能力。
權(quán)利要求2中揭示的發(fā)明是關(guān)于一空調(diào)系統(tǒng)，包括由處理空氣吸收濕汽的干燥劑；和包括有一臺(tái)壓縮機(jī)的熱泵，通過(guò)把處理空氣用作為低溫?zé)嵩春驮偕諝庾鳛楦邷責(zé)嵩炊\(yùn)行以便能向再生空氣提供用于再生干燥劑的熱；其中，熱泵的低溫?zé)嵩从芍辽俣€(gè)熱交換器組成，而其中第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器與在一干燥劑下流側(cè)內(nèi)流通的處理空氣交換熱，第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器與干燥劑下流側(cè)流通的再生空氣交換熱，和制冷劑被作成這通過(guò)選擇一條由第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的前向路徑或者一條由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的反向途徑而流進(jìn)壓縮機(jī)。
相應(yīng)地，通過(guò)選擇性轉(zhuǎn)換以處理空氣和再生空氣傳送熱的二個(gè)低溫?zé)嵩礋峤粨Q器中流通的制冷劑的流動(dòng)方向，可由或者處理空氣或者再生空氣得到熱，由此使得能在顯熱低時(shí)而希望主要提供除濕時(shí)或者在要單獨(dú)再生干燥劑時(shí)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求3中所揭示的發(fā)明是關(guān)于一空調(diào)系統(tǒng)，包括為對(duì)處理空氣吸濕的干燥劑；和包括有壓縮機(jī)的熱泵，通過(guò)把處理空氣用作為低溫?zé)嵩春驮偕諝庾鳛楦邷責(zé)嵩炊\(yùn)行以便向再生空氣提供用于再生該干燥劑的熱；其中，通經(jīng)干燥劑的處理空氣和再生空氣的途徑被分成為用于進(jìn)行處理空氣的除濕的第一區(qū)和用于利用再生空氣進(jìn)行干燥劑的再生的第二區(qū)以便干燥劑能重復(fù)地在第一區(qū)與第二區(qū)之間轉(zhuǎn)移其位置；熱泵由至少一壓縮機(jī)和第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器、及高溫?zé)嵩礋峤粨Q器組成；處理空氣被作成通經(jīng)第一區(qū)內(nèi)的干燥劑、熱泵的第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器，而后進(jìn)到調(diào)節(jié)空間；再生空氣被作成通經(jīng)熱泵的高溫?zé)嵩礋峤粨Q器，第二區(qū)中的干燥劑和在被排放到外面之前熱泵的第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器；和制冷劑被作成通過(guò)選擇由第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的前向途徑或者由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的反向途徑流進(jìn)壓縮機(jī)。
相應(yīng)地，干燥劑的吸濕過(guò)程和再生過(guò)程可連續(xù)地進(jìn)行；并借助用于以處理空氣和再生空氣傳送熱有選擇性轉(zhuǎn)換在二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器中流通的制冷劑的流通方向，可由或者處理空氣或者再生空氣獲取熱；由這樣的系統(tǒng)可能取的各種不同運(yùn)行模式的示例是，通過(guò)利用干燥劑后再生空氣加熱流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑，以便提高制冷劑的被壓縮過(guò)熱蒸汽的溫度，亦即蒸汽的焓被增大，從而增加在熱泵的高溫?zé)嵩粗行狗诺臒嶂酗@熱的比例，而后再生空氣被加熱來(lái)增加干燥劑的除濕能力；和作為另一運(yùn)行模式的示例是，通過(guò)改變制冷劑的流通方向使得只有在顯熱份額低時(shí)才能作除濕操作；或者可在啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)之前再生干燥劑。
權(quán)利要求4中揭示的發(fā)明是按照權(quán)利要求3的空調(diào)系統(tǒng)，其中干燥劑具有轉(zhuǎn)輪形狀，從而以轉(zhuǎn)動(dòng)干燥劑它即能在第一區(qū)與第二區(qū)之間重復(fù)轉(zhuǎn)移其位置。
相應(yīng)地，將干燥劑作成轉(zhuǎn)動(dòng)的干燥劑使得能連續(xù)地由干燥劑進(jìn)行除濕處理和利用制冷劑的過(guò)熱蒸汽對(duì)干燥劑進(jìn)行再生處理。
權(quán)利要求5所揭示的發(fā)明是按照權(quán)利要求1至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其中，通過(guò)選擇制冷劑由第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入壓縮機(jī)的途徑，此流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑被已再生干燥劑的干燥劑后再生空氣加熱以便能在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器中以干燥劑前再生空氣傳送熱之前提高被壓縮制冷劑的溫度。
相應(yīng)地，通過(guò)有選擇性地轉(zhuǎn)換以處理空氣和再生空氣傳送熱的二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器中流通的制冷劑的流動(dòng)方向，可由或者處理空氣或者再生空氣獲取熱，由此而能這樣來(lái)進(jìn)行空調(diào)示例以干燥劑后再生空氣加熱流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑，以便提高被壓縮的制冷劑的過(guò)熱蒸汽的溫度，亦即蒸汽的焓被增加，從而提高在熱泵的高溫?zé)嵩粗行狗诺臒嶂酗@熱的比例，然后再生空氣被加熱來(lái)增加干燥劑的除濕能力。
權(quán)利要求6中揭示的發(fā)明是按照權(quán)利要求2至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其中，通過(guò)選擇制冷劑由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器再進(jìn)入壓縮機(jī)的流通途徑，由干燥劑后再生空氣恢復(fù)的熱被用來(lái)加熱干燥劑前再生空氣。
相應(yīng)地，通過(guò)選擇在為與處理空氣和再生空氣作熱交換的熱泵的二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器中流通的制冷劑的流動(dòng)方向，可為干燥劑再生由再生空氣獲取熱，以便使得能在顯熱份額非常低時(shí)進(jìn)行空調(diào)，或者在啟動(dòng)系統(tǒng)前單獨(dú)再生干燥劑。
權(quán)利要求7中揭示的發(fā)明是為運(yùn)行權(quán)利要求2至4中任一個(gè)所揭示的空調(diào)系統(tǒng)的方法，包括有步驟流動(dòng)再生空氣；停止處理空氣流通；選擇制冷劑由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入壓縮機(jī)的流通途徑；和由干燥劑后再生空氣恢復(fù)的熱被用來(lái)在啟動(dòng)系統(tǒng)前再生干燥劑。
相應(yīng)地，在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)無(wú)需釋放未被足夠除濕的處理空氣，可在抑制由干燥劑進(jìn)行吸顯的同時(shí)為干燥劑再生由再生空氣獲取熱，因此，再生時(shí)間被縮短而取得一具有良好啟動(dòng)特性和滿意的運(yùn)行性能的干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)。
權(quán)利要求8中揭示的發(fā)明為按照權(quán)利要求2至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其中，采用四路閥作為用于選擇制冷劑由第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第二熱源熱交換器和進(jìn)入壓縮機(jī)、或由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入壓縮機(jī)的流通途徑的裝置，此四路閥可選擇一將膨脹閥與第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器或第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器連接的途徑，還能選擇將第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器或第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器連接到壓縮機(jī)的途徑；此空調(diào)系統(tǒng)還包括一具有傍路閥和通過(guò)膨脹閥將高溫?zé)嵩礋峤粨Q器結(jié)合到四路閥的通路分支、并與連接第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的通路匯合的傍路通路；其中，當(dāng)通過(guò)接收操作第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器所產(chǎn)生的熱來(lái)加干燥劑前再生空氣時(shí)，開(kāi)啟傍路閥的程度被調(diào)節(jié)得使未蒸發(fā)的制冷劑能流到連接第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的通路。
相應(yīng)地，通過(guò)選擇四路閥作為流進(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑的流通途徑的裝置和通過(guò)將途徑配置成使未蒸發(fā)的制冷劑能輸入到通過(guò)膨脹閥從將高溫?zé)嵩礋峤粨Q器與四路閥連接的通路分支出的二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器之間的中央部分，就可能作四種運(yùn)行模式[冷卻]運(yùn)行模式，其中由處理空氣獲取干燥劑再生熱源；[冷卻和除濕]模式，其中由處理空氣和再生空氣雙方獲取干燥劑再生熱；[除濕]運(yùn)行模式，其中由再生空氣獲取干燥劑再生熱；和[干燥劑再生]模式，其中處理空氣被停止，而由再生空氣獲取干燥劑再生熱。
權(quán)利要求9中揭示的發(fā)明是運(yùn)行按照權(quán)利要求6至8任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)用于通過(guò)降低空調(diào)系統(tǒng)中顯熱份額來(lái)主要進(jìn)行除濕的方法。
相應(yīng)地，借助控制裝置選擇運(yùn)行模式而能處理各種不同的顯熱負(fù)荷。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為說(shuō)明空調(diào)系統(tǒng)第一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)的圖形；圖2為圖1中所示空調(diào)系統(tǒng)中熱泵的制冷劑處理的焓熵圖；圖3為表明圖1中所示干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行的空氣濕度圖；圖4為表明圖1所示實(shí)施例中的熱泵中起熱源作用的高壓制冷劑和再生空氣的溫度與焓變化(含熱量)間的關(guān)系的圖形；圖5為表明第一實(shí)施例系統(tǒng)在另外的設(shè)定中運(yùn)行的空氣濕度圖；圖6為說(shuō)明空調(diào)系統(tǒng)第二實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)的圖形；圖7為表明圖6中所示實(shí)施例中冷卻的“由除濕協(xié)助的冷卻”的運(yùn)行的空氣濕度圖；圖8為說(shuō)明慣常的干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的圖形；圖9為另一慣常的干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的圖形；圖10為表明圖9所示慣常系統(tǒng)中的干燥劑空調(diào)過(guò)程的空氣濕度圖；圖11為圖9所示慣常干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)中蒸汽壓縮型致冷過(guò)程的焓熵圖；和圖12為表明圖9所示慣常系統(tǒng)中的在熱泵中起熱源作用的高壓制冷劑和再生空氣的溫度與焓變化(熱含量)間的關(guān)系的圖形。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式現(xiàn)參照附圖介紹優(yōu)選實(shí)施例。
圖1表示本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)第一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)圖。蒸汽壓縮型熱泵200包括壓縮機(jī)260；第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240；第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230；高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220；和膨脹閥250以便構(gòu)成一蒸汽壓縮型致冷回路。在從這一回路中的一膨脹閥250到壓縮機(jī)260的通路中設(shè)置一四路閥270。此四路閥270在如下二途徑之間選擇轉(zhuǎn)換向壓縮機(jī)260入口前進(jìn)的制冷劑的流通。一途徑使離開(kāi)膨脹閥250的制冷劑到四路閥270、第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230、和通過(guò)四路閥270的另一途徑到達(dá)至壓縮機(jī)的入口的通路207。此另一途徑使通過(guò)膨脹閥250的制冷劑到四路閥270、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230、第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240、和通過(guò)四路閥270的另一途徑到達(dá)至壓縮機(jī)的入口的通路207。在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中，低壓的制冷劑蒸汽與干燥劑后處理空氣交換熱，在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中，低壓的制冷劑蒸汽與干燥劑后再生空氣交換熱，和在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，高壓的制冷劑蒸汽與干燥劑前再生空氣交換熱。
干燥劑輪103以給定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)同時(shí)跨接處理空氣通路A和再生(解吸)空氣通路B雙方，如圖9中所示。在處理空氣通路A中，用于回流空氣的鼓風(fēng)機(jī)102的入口通過(guò)通路107連接到調(diào)節(jié)空間，鼓風(fēng)機(jī)102的出口通過(guò)通路108連接到在干燥劑輪103中進(jìn)行濕汽吸收的第一區(qū)，針對(duì)處理氣的干燥劑輪103的出口通過(guò)通路109連接到為與再生空氣作熱交換的顯熱交換器104，針對(duì)處理空氣的顯熱交換器104的出口通過(guò)通路110連接到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240，針對(duì)處理空氣的第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240的出口通過(guò)通路111連接到加濕器105，和加濕器105的輸出通過(guò)通路112連接到針對(duì)處理空氣的出口或室內(nèi)空氣供應(yīng)開(kāi)口。這一序列組成處理空氣回路。
與此同時(shí)，再生空氣通路B通過(guò)通路124被連接到使室外空氣能用作為再生空氣的鼓風(fēng)機(jī)140的入口，鼓風(fēng)機(jī)140的出口被連接到與處理空氣交換熱的顯熱交換器104，對(duì)再生空氣的顯熱交換器104的出口通過(guò)通路126被連接到高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，對(duì)再生空氣的高溫?zé)嵩礋峤粨Q器220的輸出通過(guò)通路127連接到為執(zhí)行干燥劑再生的干燥劑輪103的第二區(qū)，干燥劑輪103的第二區(qū)中對(duì)再生空氣的出口通過(guò)通路128連接到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230，和對(duì)再生空氣的第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230的出口使得室外空氣能通過(guò)通路129進(jìn)入。這一序列序組成為一使室外空氣能進(jìn)入和將廢空氣排放到外面的回路。圖中加有圓圈的字母字符K～U指相對(duì)于圖3所討認(rèn)的各種不同的空氣狀態(tài)。
下面說(shuō)明如上描述構(gòu)成的干燥劑協(xié)助空調(diào)設(shè)備的蒸汽壓縮型致冷回路中的循環(huán)過(guò)程。類似于圖1，第一種情況是關(guān)于通過(guò)四路閥27。導(dǎo)向壓縮機(jī)260的入口的制冷劑。由膨脹閥250輸出的制冷劑通過(guò)四路閥270，第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240，第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230并通過(guò)此四路閥270的另一通路。在此情況中，在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中，制冷劑通過(guò)由已在干燥劑輪103中被除濕的處理空氣接收蒸發(fā)潛熱而蒸發(fā)，通過(guò)通路205到達(dá)第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230，在此，它與由干燥劑輪103輸出的高溫再生空氣交換熱，和通過(guò)通路206、四路閥270、通路207并返回到壓縮機(jī)260而被壓縮。經(jīng)壓縮的制冷劑通過(guò)通路201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，釋放過(guò)熱蒸汽中的顯熱和冷凝的潛熱到干燥劑前再生空氣，并通過(guò)通路202到達(dá)膨脹閥250，膨脹和降低壓力，然后通過(guò)四路閥270和通路204，流回到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240。
現(xiàn)參照?qǐng)D2中所示的焓熵圖說(shuō)明制冷劑的熱處理過(guò)程。制冷劑在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中蒸發(fā)(狀態(tài)f)，通過(guò)通路205到達(dá)第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230，在此它與由干燥劑輪103輸出的高溫再生空氣交換熱，增高其溫度成為過(guò)熱蒸汽(狀態(tài)a)，和通過(guò)通路206、四路閥270、通路207、被吸進(jìn)壓縮機(jī)260被壓縮。經(jīng)壓縮的制冷劑(狀態(tài)b)通過(guò)通路201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，和釋放過(guò)熱蒸汽的顯熱和冷凝的潛熱到干燥劑前再生為空氣并冷凝(狀態(tài)d)。被冷凝的制冷劑到達(dá)膨脹閥250，在此它因膨脹而降低其壓力(狀態(tài)e)，通過(guò)四路閥270和通路204流回到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240。這里，如圖1中所示，膨脹閥250的一溫度傳感器管255被安裝在連接第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230的途徑中，而因?yàn)檫@種效果，通路205中流通的制冷劑的狀態(tài)由干飽和蒸汽變成為輕度過(guò)熱蒸汽，在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230中流動(dòng)的制冷劑變成過(guò)熱蒸汽，及第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230中的熱傳送機(jī)制是熱傳導(dǎo)而不涉及制冷劑的過(guò)熱蒸汽與再生空氣間的相態(tài)變化，從而熱傳送效率低，而且在干燥劑再生之后的再生空氣的溫度不很高，故而制冷劑的過(guò)熱被保持在適當(dāng)?shù)乃健Ｈ绻嬖谌魏我蜻^(guò)熱制冷劑引起過(guò)度加熱驅(qū)動(dòng)機(jī)制的危險(xiǎn)，可在電動(dòng)機(jī)周圍安裝冷卻套來(lái)以低壓循環(huán)飽和蒸汽或者可為冷卻提供制冷劑噴射。
在此實(shí)施例中，壓縮機(jī)260入口處的制冷劑焓(狀態(tài)a)由于與再生空氣作熱交換而增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)260出口處或高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220入口處制冷劑焓增加，和與圖11中所示情況相比較，高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中所傳送的全部熱中的顯熱比例增加，以致熱泵所生成的全部熱的30％為顯熱，而冷凝的潛熱比例則為70％。
下面參照?qǐng)D3所示空氣濕度圖說(shuō)明如上構(gòu)成的干燥劑輔助空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。該系統(tǒng)允許回流空氣(處理空氣狀態(tài)K)通過(guò)通路107被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)102，并被增壓并送至第一區(qū)，通過(guò)通路108在干燥劑輪103中進(jìn)行吸濕，而處理空氣的濕汽在干燥劑輪103中的濕汽的吸收中被吸收，和處理空氣由于吸收的熱的傳送(狀態(tài)L)而降低其濕度比例并增加其溫度。此濕度已降低和溫度被增加的處理空氣通過(guò)通路109被送到顯熱交換器104，與室外空氣(再生空氣)交換熱而被冷卻(狀態(tài)M)。經(jīng)冷卻的處理空氣通過(guò)通路110在通經(jīng)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240(狀態(tài)N)時(shí)被冷卻。經(jīng)冷卻的處理空氣被送至加濕器105并在等焓處理(狀態(tài)P)中被水噴射或蒸發(fā)加濕冷卻，并通過(guò)通路112作為進(jìn)給空氣返回到調(diào)節(jié)空間。
另一方面，如下述進(jìn)行干燥劑輪103的再生。被用作為再生空氣的室外空氣(狀態(tài)Q)通經(jīng)通道124被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)140，和被增壓送至顯熱交換器104，在此它冷卻處理空氣同時(shí)升高自身溫度(狀態(tài)R)，通經(jīng)通道126到達(dá)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，并被制冷劑蒸汽加熱提高其溫度(狀態(tài)S)。由高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220輸出的再生空氣通經(jīng)為進(jìn)行再生的干燥劑器輪103的第二區(qū)，由干燥劑輪103(狀態(tài)T)釋放濕氣，通過(guò)通路128被送往第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230，加熱由第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240輸出的制冷劑蒸汽以此來(lái)降低自身的溫度(狀態(tài)U)，并通過(guò)通路129作為廢空氣排出到外面。
相應(yīng)地，此干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)重復(fù)干燥劑再生過(guò)程和除濕處理空氣而運(yùn)行。在此實(shí)施例中，在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中交換的全部熱中的顯熱的比例被增加，以便使得在由熱泵200作的全部熱傳送處理中，顯熱傳導(dǎo)的比例為30％和冷凝傳導(dǎo)的潛熱為70％，而通過(guò)將高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220構(gòu)成為如圖1中所示的逆流型，制冷劑流通方向和再生空氣流通方向要作相互呈反流方向，以使得高溫制冷劑蒸汽通經(jīng)干燥劑側(cè)附近據(jù)此利用制冷劑的過(guò)熱蒸汽的顯熱來(lái)將再生空氣的溫度升高到高于制冷劑的冷凝溫度。因此干燥劑的除濕能力增加。這將在下面利用一些舉例來(lái)加以解釋。
圖4表明對(duì)圖1中描述的實(shí)施例的用作為熱泵200中和再生空氣中的熱源的高壓制冷劑中溫度與焓(熱量)變化之間的關(guān)系圖。在熱泵200中的制冷劑與再生空氣交換熱時(shí)，熱量的守恒意味著制冷劑和再生空氣的焓中的變化相等。而且因?yàn)榭諝饨?jīng)受具有幾乎不變的比熱的顯熱傳送處理，而可看到線性變化，和因?yàn)橹评鋭┙?jīng)受潛熱改變和顯熱改變，在潛熱變化期間的部分表明無(wú)溫度變化。因此，當(dāng)退出高溫?zé)嵩唇粨Q器(冷凝器)220的冷凝部分的再生空氣的溫度被確定時(shí)，高溫?zé)嵩唇粨Q器(冷凝器)220的顯熱交換部分的出口處的再生空氣的溫度可由熱平衡進(jìn)行計(jì)算，而不管對(duì)向制冷劑的過(guò)熱蒸汽的溫度如何。
因此，在圖4中，如果致冷循環(huán)如圖2中所示，和對(duì)再生空氣的冷凝器220的入口溫度為40℃及制冷劑冷凝溫度為65℃，假定此實(shí)施例的系統(tǒng)中熱比為80％，此冷凝部分的出口溫度Tc即為T(mén)c＝40+(65-40)×80/100＝60℃如果假定等于全部熱值的30％的再生空氣被以過(guò)熱蒸汽作過(guò)熱處理，過(guò)熱部分的出口溫度Ts由上述的熱平衡得到為T(mén)s＝60+20×30/70＝68.6℃因而有可能對(duì)再生空氣獲得超過(guò)冷凝溫度(65℃)3.6℃的溫度。
相應(yīng)地，這一系統(tǒng)能在高于冷凝溫度的溫度下再生干燥劑輪103中的干燥劑材料，因而干燥劑材料的除濕能力優(yōu)于慣常系統(tǒng)中所得到的，據(jù)此即能提供可得到優(yōu)越的除濕能力的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。
在此應(yīng)當(dāng)提出，許多系統(tǒng)中為再生空氣廣泛采用通過(guò)通風(fēng)處理排除室內(nèi)空氣，而在此系統(tǒng)中還可應(yīng)用被排放的室內(nèi)空氣來(lái)得到如所討論的同樣結(jié)果。
在下面的情況中，與圖1相對(duì)照，通過(guò)四路閥270被導(dǎo)向壓縮機(jī)260的入口的制冷劑的流通方向被倒置，以便使由膨脹閥250出來(lái)的制冷劑通過(guò)四路閥、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230、第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240而到達(dá)四路閥270的另一通路以與壓縮機(jī)入口的通路207連接。這種運(yùn)行模式在系統(tǒng)中斷長(zhǎng)時(shí)間，和干燥劑為濕氣飽和而不適于正常除濕時(shí)采用，和用于啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)之前的運(yùn)行，以便使得僅再生回路運(yùn)行而處理空氣回路不運(yùn)行。
在這一情況中，制冷劑通過(guò)在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中由已再生干燥劑103的再生空氣吸收蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)，并通經(jīng)通路205到達(dá)第一低溫?zé)嵩唇粨Q器240，但因?yàn)樘幚砜諝膺\(yùn)行停止，故不作熱交換而通過(guò)，并通經(jīng)通路204、四路閥270、通路207和被吸引進(jìn)壓縮機(jī)260被加以壓縮。經(jīng)壓縮的制冷劑通過(guò)通路201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，釋放制冷劑的過(guò)熱蒸汽中的顯熱和冷凝的潛熱到干燥劑前再生空氣，和通過(guò)通道202到達(dá)膨脹閥250并通過(guò)四路閥270、通路206流回到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q(蒸發(fā)器)230。在這一情況中，如圖1中所示，膨脹閥250的溫度傳感器管255被安裝在連接第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230和第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240的途徑205中，而因?yàn)檫@一效應(yīng)，在通路205中流通的制冷劑由干燥飽和蒸汽變化到中等過(guò)熱的過(guò)熱蒸汽，和它以這種狀態(tài)通經(jīng)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240被吸引進(jìn)壓縮機(jī)260。相應(yīng)地，一膨脹閥能被用于二運(yùn)行模式。
下面參照?qǐng)D5中所示空氣濕氣圖說(shuō)明干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。干燥劑再生按如下進(jìn)行。處理空氣回路被停止(狀態(tài)K)，進(jìn)給空氣不被供給到調(diào)節(jié)空間。因此，不夠潮濕的空氣不被供給到室內(nèi)，而干燥劑不被裝載以附加的濕氣。欲被用作為再生空氣的室外空氣(狀態(tài)Q)通過(guò)通路124被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)140而被增壓，并被送進(jìn)顯熱交換器104，但因處理空氣被停止，它不作熱交換而通過(guò)(狀態(tài)R＝Q)，而通過(guò)通路126被送到高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，并為制冷劑的蒸汽所加熱，溫度增高(狀態(tài)S)。退出高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220的再生空氣通經(jīng)第二區(qū)通過(guò)由干燥劑材料(狀態(tài)T)解除濕汽來(lái)進(jìn)行干燥劑輪103的再生，通過(guò)通路128(狀態(tài)T)被送到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230，和作為廢空氣通經(jīng)通路129被排出到外面。
相應(yīng)地，干燥劑再生通過(guò)僅流通再生空氣進(jìn)行，但因?yàn)樗窃诜乐箤?duì)干燥劑材料增加濕度的同時(shí)再生的，所以再生可被迅速進(jìn)行。換言之，干燥劑輪103正常約一小時(shí)旋轉(zhuǎn)20次，從而此輪一完整轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間約3分鐘，而如果濕度增加受抑制，一次旋轉(zhuǎn)足以再生干燥劑材料從而在當(dāng)熱泵200啟動(dòng)時(shí)，僅需在為啟動(dòng)熱泵200和提高干燥劑溫度所需的總時(shí)間外額外三分鐘即可再生干燥劑。
圖6表明本發(fā)明的第二實(shí)施例。這一實(shí)施例類同于第一系統(tǒng)，其中，熱泵200的蒸汽壓縮型致冷回路包括壓縮機(jī)260；第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240；第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230；高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220；膨脹閥250；和被設(shè)置于由膨脹閥250至回路的壓縮機(jī)260的通路之間的四路閥270，從而使此四路閥270以這樣一種方式選擇轉(zhuǎn)換流向壓縮機(jī)260的入口的制冷劑的方向，即，退出膨脹閥250的制冷劑由四路閥270通向到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230、和到通路207通經(jīng)四路閥270的另一途徑到至壓縮機(jī)的入口；或者退出膨脹閥250的制冷劑由四路閥270流到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230、第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)240、和到通路207到達(dá)壓縮機(jī)260的入口。第二系統(tǒng)與第一系統(tǒng)的不同處在于，具有傍路通路208、209，由連接膨脹閥250和四路閥270的通路203分支并與連接第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230的通路205匯合，和在此傍路通路中設(shè)置閥280，而膨脹閥250為電子型膨脹閥，以使得控制器300能選擇地檢測(cè)多個(gè)安裝在各自的通路206、205、204中的溫度傳感器290A、290B、290C來(lái)調(diào)整閥的開(kāi)口；而且，此控制器300提供各種不同運(yùn)行模式，[冷卻]、[由除濕協(xié)助的冷卻]、[由冷卻助助的除濕]、[除濕]、[干燥劑再生]，并如下表中所示控制四路閥270、傳感器290A～290C、閥280的開(kāi)口度、和鼓風(fēng)機(jī)102。
表1運(yùn)行模式

換句話說(shuō)，在[冷卻]模式中，四路閥270將通路203與204、和通路206與207連接；應(yīng)用溫度傳感器290B；閥280被完全閉合；和鼓風(fēng)機(jī)102運(yùn)行。在[由除濕協(xié)助的冷卻]模式中，四路閥270連接通路203與204和通道206與207；應(yīng)用溫度傳感器290A；按照冷卻負(fù)荷(顯熱份額)調(diào)節(jié)閥280以使得針對(duì)低的顯熱比，閥的開(kāi)口度較大；和鼓風(fēng)機(jī)102運(yùn)行。在[冷卻協(xié)助的除濕]模式中，四路閥270連接通路203與206和通路204與207；應(yīng)用溫度傳感器290C；按照冷卻負(fù)荷(顯熱比)調(diào)節(jié)閥280以便針對(duì)較高顯熱比，閥的開(kāi)口度較高。在[除濕]模式中，四路閥270連接通路203與206和通路204與207；應(yīng)用溫度傳感器290C；閥280被完全閉合；和鼓風(fēng)機(jī)102運(yùn)行。在[干燥劑再生]模式中，四路閥270連接通路203與206和通路204與207；應(yīng)用溫度傳感器290C；閥280完全閉合；和轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)102停止。
在這一情況下，下面的熱傳送過(guò)程與第一實(shí)施例中的相同低壓制冷劑蒸汽在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中與干燥劑后處理空氣交換熱；低壓制冷劑蒸汽在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中與干燥劑后再生空氣交換熱；高壓制冷劑蒸汽在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中與干燥劑前再生空氣交換熱。
空氣側(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的相同，故僅對(duì)以上所表明的不同模式的運(yùn)行給予說(shuō)明。[冷卻]模式和[干燥劑再生]模式與第一實(shí)施例中的相同，省略對(duì)它們的說(shuō)明。
首先將說(shuō)明[由除濕協(xié)助的冷卻]模式。當(dāng)冷卻負(fù)荷的顯熱比很低以至[冷卻]模式導(dǎo)致調(diào)節(jié)空間成為太冷時(shí)采用這一運(yùn)行模式，因而，在此模式中顯熱處理能力被降低和潛熱負(fù)載能力的比例被增大。
下面說(shuō)明干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的[由除濕協(xié)助冷卻]運(yùn)行模式的蒸汽壓縮循環(huán)過(guò)程。在此運(yùn)行模式中，四路閥270連接通路203與204和通路206與207；應(yīng)用溫度傳感器290A檢測(cè)溫度；按照熱負(fù)荷(顯熱比)調(diào)節(jié)閥280以便在顯熱比小時(shí)使閥的開(kāi)口度大；和鼓風(fēng)機(jī)102運(yùn)行。在此情況下，制冷劑在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中通過(guò)從被在干燥劑103中除濕的處理空氣吸收蒸發(fā)的潛熱而蒸發(fā)，在通路205中與由傍路通路209流通的未被蒸發(fā)的制冷劑匯合；再次成為潮濕蒸汽到達(dá)第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230；通過(guò)與從干燥劑輪103出來(lái)的高溫再生空氣交換熱而蒸發(fā)，和通經(jīng)通路206、四路閥270、通路207被吸引進(jìn)壓縮機(jī)260被加以壓縮。被壓縮的制冷劑通經(jīng)通路201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，釋放制冷劑的過(guò)熱蒸汽中的顯熱和冷凝的潛熱到干燥劑前再生空氣，通經(jīng)通路202到達(dá)膨脹閥250因膨脹而降壓，和通經(jīng)四路閥270、通路204流回到第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240。相應(yīng)地，熱泵為處理空氣和再生空氣從設(shè)置在各自的通路中的低溫源熱交換器230、240恢復(fù)熱，和在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中釋放等于被恢復(fù)的熱和壓縮功率的熱量。
在此模式中，制冷劑還在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中蒸發(fā)，因此制冷劑在壓縮機(jī)入口處的過(guò)熱程度不如在[冷卻]模式的情況中那樣劇烈，壓縮后的過(guò)熱程度也不太劇烈和高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中可加利用的顯熱降低，但[由除濕協(xié)助的冷卻]模式中的冷卻負(fù)荷不如[冷卻]模式中那樣高，從而現(xiàn)實(shí)中可再生干燥劑材料而不會(huì)有任何問(wèn)題。
下面參照?qǐng)D7中所示空氣濕度圖說(shuō)明[由除濕協(xié)助冷卻]模式中的干燥劑協(xié)助的空調(diào)的運(yùn)行。允許進(jìn)系統(tǒng)的回流空氣(處理空氣狀態(tài)K)通經(jīng)通路107被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)102，經(jīng)增壓通經(jīng)通路108被送到第一區(qū)以便在干燥劑輪103中進(jìn)行吸濕，處理空氣中的濕汽在干燥劑輪103中被吸收在吸附劑中而降低其濕度比和因吸收熱而增加其溫度(狀態(tài)L)。濕度被降低和溫度升高的處理空氣通過(guò)通路109被送到顯熱交換器104，與室外空氣(再生空氣)交換熱而被冷卻(狀態(tài)M)。被冷卻的處理空氣通經(jīng)通路110并在通經(jīng)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240(狀態(tài)N)時(shí)被冷卻，但冷卻的程度要小于[冷卻]模式中的，因?yàn)橹评鋭├@過(guò)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240，冷卻能力降低了一定的數(shù)量，和干球溫度維持為高水平。而且，雖然經(jīng)冷卻的處理空氣被送到加濕器105，但因?yàn)檫@一運(yùn)行模式的目的是除濕，所以加濕器105被停止(狀態(tài)P＝N)以防止調(diào)節(jié)空間變得太冷，和它通過(guò)通路112作為進(jìn)給空氣返回到調(diào)節(jié)空間，同時(shí)保持調(diào)節(jié)空間間的濕度比差DX。
另一方面，如下述進(jìn)行干燥劑輪103的再生。被用作為再生空氣的室外空氣(狀態(tài)Q)通經(jīng)通路124被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)140，經(jīng)增壓并送到顯熱交換器104，冷卻處理空氣同時(shí)升高其溫度(狀態(tài)R)，并通經(jīng)通路126到達(dá)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，被制冷劑蒸汽加熱來(lái)升高其溫度(狀態(tài)S)。由高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220出來(lái)的處理空氣通經(jīng)第二區(qū)進(jìn)行干燥劑輪103的再生，由干燥劑輪103吸濕(狀態(tài)T)，通過(guò)通路128被送至第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230，加熱制冷劑蒸汽由此降低自身的溫度(狀態(tài)U)，并作為廢空氣通過(guò)通路129向外排放。
相應(yīng)地，此干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)重復(fù)干燥劑再生和除濕處理空氣的過(guò)程，但在此實(shí)施例中，在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中由處理空氣恢復(fù)的熱和在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中由再生空氣恢復(fù)的熱兩者均在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220被釋放，因而空調(diào)負(fù)荷中的顯熱負(fù)荷降低，所以即使第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中可恢復(fù)的熱量減少(處理M-N)，這種損失可由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230進(jìn)行補(bǔ)償以執(zhí)行干燥劑材料的再生。
下面說(shuō)明這一系統(tǒng)中按照對(duì)干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的[除濕]運(yùn)行模式的冷卻過(guò)程。這一運(yùn)行模式被用在冷卻負(fù)載的顯熱比低以致在后面要加說(shuō)明的[由除濕協(xié)助的冷卻]或[由冷卻協(xié)助的加濕]模式導(dǎo)致調(diào)節(jié)空間成為太冷時(shí)，在這一模式中，顯熱處理能力被進(jìn)一步降低而處理潛熱負(fù)荷。
對(duì)干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的[除濕]運(yùn)行模式中的蒸汽壓縮致冷循環(huán)過(guò)程作如下說(shuō)明。四路閥270運(yùn)行來(lái)連接通路203與206和通路204與207；溫度傳感器290C被用來(lái)檢測(cè)溫度；閥280完全關(guān)閉；和鼓風(fēng)機(jī)102運(yùn)行。在此情況下，制冷劑通過(guò)吸取在第二低溫?zé)嵩唇粨Q器(蒸發(fā)器)230中來(lái)自干燥劑后再生空氣的蒸發(fā)潛熱而蒸發(fā)，通過(guò)通路205到達(dá)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240與處理空氣交換熱，和通過(guò)通路204、四路閥270、通路207被吸引進(jìn)壓縮機(jī)260加以壓縮。經(jīng)壓縮的制冷劑通經(jīng)通路201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，將過(guò)熱制冷劑蒸汽的顯熱和冷凝的潛熱釋放到干燥劑前再生空氣，通經(jīng)通路202而到達(dá)膨脹閥250，在此它膨脹而降低壓力，和通過(guò)四路閥270及通路206流回到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230。相應(yīng)地，在此模式，在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240中與處理空氣交換熱，雖然蒸汽可能由于溫度差凝結(jié)，因?yàn)樵诹鬟M(jìn)壓縮機(jī)的制冷劑中過(guò)熱的程度在置于第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器240的出口的溫度傳感器部分290C被調(diào)整，如果溫度傳感器部分290C中的過(guò)熱程度由于再冷凝而降低，通過(guò)關(guān)閉膨脹閥250可降低這部分的壓力，制冷劑的飽和溫度被降低和冷凝停止從而能避免壓縮機(jī)260中形成液體回流。
下面說(shuō)明[除濕]模式中系統(tǒng)的運(yùn)行。允許進(jìn)入系統(tǒng)的回流空氣(處理空氣狀態(tài)K)通經(jīng)通路107被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)102，經(jīng)增壓通過(guò)通路108送至第一區(qū)以便在干燥劑輪103中進(jìn)行濕汽吸收，在此處理空氣中的濕汽被吸收在干燥劑輪103中的吸附劑中，由于吸收熱降低其濕度比并增加其溫度。其溫度已增加的除濕后的處理空氣通經(jīng)通路109被送到顯熱交換器104，與室外空氣(再生空氣)交換熱而被冷卻(狀態(tài)M)。冷卻的處理空氣通經(jīng)通路110和第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240，但因?yàn)閮H有在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中產(chǎn)生的制冷劑的干蒸汽在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中流通，所以在其間流通時(shí)僅有少量的熱傳遞。退出第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240的處理空氣被送至加濕器105，但此運(yùn)行模式的目的是對(duì)空氣除濕，所以加濕器被停止以防止調(diào)節(jié)空間中過(guò)度冷卻，處理空氣通過(guò)通路112按原樣作為進(jìn)給空氣返回到調(diào)節(jié)空間，同時(shí)保持濕度比差DX。
另一方面如下述進(jìn)行干燥劑輪103的再生。被用作為再生空氣的室外空氣(狀態(tài)Q)通經(jīng)通路124被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)140，經(jīng)增壓送至顯熱交換器104，并冷卻處理空氣同時(shí)升高其溫度，并通過(guò)通路126到達(dá)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，被制冷劑蒸汽加熱而升高其溫度(狀態(tài)S)。由高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220出來(lái)的處理空氣通過(guò)第二區(qū)進(jìn)行干燥劑輪103的再生，由干燥劑輪103去除濕氣，并通過(guò)通路128被送往第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230，加熱制冷劑蒸汽從而降低其溫度，并作為廢空氣通經(jīng)通路129向外排放。
相應(yīng)地，此干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)重復(fù)干燥劑再生和處理空氣除濕過(guò)程，但在此實(shí)施例中，在第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230中由處理空氣恢復(fù)的熱在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中被釋放，因而降低空調(diào)負(fù)荷的顯熱負(fù)荷部分，而使得即使在第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240中可恢復(fù)的熱量被消除，這種損失也能由第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230補(bǔ)償以進(jìn)行干燥材料的再生。
下面說(shuō)明[由冷卻協(xié)助除濕]模式。在當(dāng)冷卻負(fù)荷的顯熱比很低以致[由除濕協(xié)助冷卻]模式會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)空間成為太冷時(shí)采用這一運(yùn)行模式，因而在此模式中，顯熱處理能力被進(jìn)一步降低而處理潛熱負(fù)荷。下面說(shuō)明干燥劑協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)的[由冷卻協(xié)助除濕]運(yùn)行模式的蒸汽壓縮循環(huán)過(guò)程。在此運(yùn)行模式中，四路閥270運(yùn)行來(lái)連接通路203與206和通路204與207；應(yīng)用溫度傳感器290C來(lái)檢測(cè)溫度；依據(jù)熱負(fù)荷(顯熱比)調(diào)節(jié)閥280以便在顯熱比高時(shí)閥的打開(kāi)程度大；和運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)102。在這一情況下，制冷劑通過(guò)吸收在第二低溫?zé)嵩唇粨Q器(蒸發(fā)器)230中來(lái)自干燥劑后再生空氣蒸發(fā)的潛熱而蒸發(fā)，并在通路205中與從傍路途徑209流動(dòng)的未蒸發(fā)的制冷劑匯合而再次成為潮濕的蒸汽到達(dá)第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)240，與處理空氣交換熱而蒸發(fā)，和通過(guò)通路204、四路閥270、通路207被吸引進(jìn)鼓風(fēng)機(jī)260加以壓縮。經(jīng)壓縮的制冷劑通經(jīng)通道201流進(jìn)高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220，將制冷劑的過(guò)熱蒸汽中的顯熱和冷凝的潛熱釋放到干燥劑前再生空氣，通經(jīng)通路202到達(dá)膨脹閥250，在此它膨脹而降低壓力，和通過(guò)四路閥270、通路206流回到第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器(蒸發(fā)器)230。相應(yīng)地，熱泵200從針對(duì)處理空氣和再生空氣設(shè)置在各自的區(qū)中的低溫?zé)嵩礋峤粨Q器230、240恢復(fù)熱，和在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中釋放等于所恢復(fù)熱和壓縮功率的熱量。在此模式中，與[由除濕協(xié)助冷卻]運(yùn)行模式類似，壓縮機(jī)入口處制冷劑的過(guò)熱程度不如[冷卻]模式情況中那么劇烈，因此壓縮后的過(guò)熱程度也不太劇烈和在高溫?zé)嵩礋峤粨Q器(冷凝器)220中可加利用的顯熱被降低，但[冷卻協(xié)助除濕]模式中的冷卻負(fù)荷不如[冷卻]模式中那樣高從而在實(shí)踐中不會(huì)有任何問(wèn)題地再生干燥劑材料。
模式中系統(tǒng)的運(yùn)行可利用針對(duì)[由除濕協(xié)助冷卻]運(yùn)行模式的圖7中所示的空氣濕度圖加以說(shuō)明因而省略對(duì)之說(shuō)明。但應(yīng)指出，因?yàn)樵诖四Ｊ街杏糜诨謴?fù)熱的初級(jí)低溫?zé)嵩礊榈诙蜏責(zé)嵩礋峤粨Q器230，而這是制冷劑最先退出膨脹閥250的位置從而由再生空氣的熱恢復(fù)很高，因此在顯熱比非常低時(shí)這一系統(tǒng)較之[由除濕協(xié)助冷卻]模式更合適。
相應(yīng)地在此實(shí)施例中，設(shè)置[冷卻]、[由除濕協(xié)助冷卻]、[由冷卻協(xié)助除濕]和[除濕]運(yùn)行模式來(lái)適應(yīng)各種不同空調(diào)負(fù)荷和顯熱比。應(yīng)當(dāng)指出，雖然傍路通路208、209中的閥280是由連接膨脹閥250與四路閥270的通路分支的，但當(dāng)閥280的閥開(kāi)口被按照電子膨脹閥250控制時(shí)，傍路通路可由冷凝器出口與膨脹閥250間的通路202分支。
如以上所說(shuō)明的，本發(fā)明使得流進(jìn)配置在空調(diào)系統(tǒng)中的熱泵內(nèi)的壓縮機(jī)的制冷劑能在其已從干燥劑材料消除了濕汽后利用再生空氣被加熱(在該空調(diào)系統(tǒng)中干燥劑材料的吸濕處理和干燥劑的再生處理是連續(xù)地進(jìn)行)，以便升高溫度，也就是升高過(guò)熱壓縮制冷劑蒸汽中的焓，由此增加在熱泵的高溫?zé)嵩粗兴尫艧嶂械娘@熱比，進(jìn)而升高干燥劑的再生溫度以便提高干燥劑材料的再生能力；與此同時(shí)，通過(guò)為處理空氣和再生空氣在每一個(gè)通道內(nèi)放置該熱泵的低溫?zé)嵩?，并轉(zhuǎn)換流進(jìn)該壓縮機(jī)的制冷劑的流通方向，可以從處理空氣和再生空氣獲取用于干燥劑材料的再生的熱量，以便能分別地進(jìn)行干燥劑的再生操作，進(jìn)而當(dāng)顯熱比較小時(shí)允許系統(tǒng)主要基于除濕該處理空氣的操作，由此提供能取得在除濕和啟動(dòng)特性上性能優(yōu)越以及能適應(yīng)環(huán)境條件而節(jié)省能量的靈活調(diào)節(jié)模式的空調(diào)系統(tǒng)和運(yùn)行方法。
工業(yè)適用性本發(fā)明可被用作為例如普通住房或大型建筑如超市和辦公樓中的空調(diào)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.空調(diào)系統(tǒng)，包括用于從處理空氣吸收濕汽的干燥劑；包括壓縮機(jī)的熱泵，利用作為低溫?zé)嵩吹奶幚砜諝夂妥鳛楦邷責(zé)嵩吹脑偕諝舛\(yùn)行以便能向用于再生所述干燥劑的再生空氣提供熱量；其中，流進(jìn)所述熱泵的所述壓縮機(jī)的制冷劑利用已再生所述干燥劑的干燥后再生空氣加熱，由此升高壓縮后的所述制冷劑的溫度，隨后在其再生所述干燥劑前與干燥劑前再生空氣交換熱。
2.空調(diào)系統(tǒng)，包括用于從處理空氣吸收濕汽的干燥劑；包括壓縮機(jī)的熱泵，利用作為低溫?zé)嵩吹奶幚砜諝夂妥鳛楦邷責(zé)嵩吹脑偕諝舛\(yùn)行以便能向用于再生所述干燥劑的再生空氣提供熱量；其中，所述熱泵的一低溫?zé)嵩从芍辽俣€(gè)熱交換器組成，而其中第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器與在干燥劑的下流側(cè)流通的處理空氣交換熱，和第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器與在所述干燥劑的下流側(cè)流通的再生空氣交換熱，而通過(guò)選擇一從所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的前向途徑或者一由所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的反向途徑而使一制冷劑流進(jìn)所述壓縮機(jī)。
3.空調(diào)系統(tǒng)，包括用于為處理空氣吸收濕汽的干燥劑；包括壓縮機(jī)的熱泵，利用作為低溫?zé)嵩吹奶幚砜諝夂妥鳛楦邷責(zé)嵩吹脑偕諝舛\(yùn)行以便能向用于再生所述干燥劑的再生空氣提供熱量；其中，通經(jīng)所述干燥劑的處理空氣和再生空氣的途徑被劃分成用于進(jìn)行處理空氣的除濕的第一區(qū)和用于利用再生空氣進(jìn)行所述干燥劑再生的第二區(qū)，以便使所述干燥劑在所述第一區(qū)和第二區(qū)之間重復(fù)轉(zhuǎn)移其位置；所述熱泵由至少一壓縮機(jī)和第一低溫?zé)嵩唇粨Q器、第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和高溫?zé)嵩礋峤粨Q器組成；處理空氣通過(guò)所述第一區(qū)中的所述干燥劑、所述熱泵的所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器，而后進(jìn)入調(diào)節(jié)空間，所述再生空氣在被向外排出之前，通過(guò)所述熱泵的所述高溫?zé)嵩礋峤粨Q器、所述第二區(qū)中的所述干燥劑和所述熱泵的所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器；和通過(guò)選擇一從所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的前向途徑或者一從所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的反向途徑而使制冷劑流進(jìn)所述壓縮機(jī)。
4.按照權(quán)利要求3的空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述干燥劑具有轉(zhuǎn)輪形狀，從而使得通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述干燥劑便能在所述第一區(qū)與所述第二區(qū)間轉(zhuǎn)移其位置。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其特征是通過(guò)選擇一條使制冷劑由所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入所述壓縮機(jī)的流通途徑，流進(jìn)所述壓縮機(jī)的所述制冷劑被已再生所述干燥劑的干燥劑后再生空氣加熱，以便在允許與所述高溫?zé)嵩礋峤粨Q器中的干燥劑前再生空氣傳遞熱之前提高被壓縮制冷劑的溫度。
6.按照權(quán)利要求2至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其特征是通過(guò)選擇一條使制冷劑由所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入到所述壓縮機(jī)的流通途徑，由干燥劑后再生空氣恢復(fù)的熱被用來(lái)加熱干燥劑前再生空氣。
7.用于運(yùn)行權(quán)利要求2至4中任一個(gè)所揭示的空調(diào)系統(tǒng)的方法，包括步驟流通再生空氣；停止處理空氣流動(dòng)；選擇使制冷劑由所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入所述壓縮機(jī)的流通途徑；和由干燥后再生空氣恢復(fù)的熱被用來(lái)在啟動(dòng)所述系統(tǒng)之前再生所述干燥劑。
8.按照權(quán)利要求2至4中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)，其特征是選用一四路閥作為用于選擇制冷劑由所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入所述壓縮機(jī)、或由所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器到所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和進(jìn)入所述壓縮機(jī)的流通途徑的裝置，所述四路閥能選擇連接膨脹閥與所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器或者所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的途徑，也能選擇把所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器或者所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器連接到所述壓縮機(jī)的途徑；所述空調(diào)系統(tǒng)還包括一傍路通道，該傍路通道具有傍路閥并從通過(guò)所述膨脹閥將所述高溫?zé)嵩礋峤粨Q結(jié)合到所述四路閥的通路進(jìn)行分支，且與連接所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的通路匯合；其中當(dāng)通過(guò)接收由運(yùn)行所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器所產(chǎn)生的熱而加熱干燥劑前再生空氣時(shí)，調(diào)整所述傍路閥的打開(kāi)程度以便能將未蒸發(fā)的制冷劑流到連接所述第一低溫?zé)嵩礋峤粨Q器和所述第二低溫?zé)嵩礋峤粨Q器的通路。
9.運(yùn)行按權(quán)利要求6至8中任一個(gè)的空調(diào)系統(tǒng)的方法，其特征是通過(guò)降低所述空調(diào)系統(tǒng)中顯熱比來(lái)進(jìn)行主要的空氣除濕。
全文摘要
本發(fā)明提供的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)提高被壓縮的制冷劑的過(guò)熱蒸汽的溫度或焓而具有改善的除濕能力,由此增加了在熱泵的高溫?zé)嵩粗嗅尫诺臒嶂械娘@熱比,然后被增加的焓被用來(lái)加熱再生空氣以改善干燥劑的除濕能力。此系統(tǒng)包括有用于除濕處理空氣的干燥劑103,包括壓縮機(jī)260、用于利用處理空氣作為低溫?zé)嵩?40和再生空氣作為高溫?zé)嵩?20來(lái)為再生干燥劑而向再生空氣供熱的熱泵200,和此系統(tǒng)運(yùn)行以便利用再生空氣在其已再生干燥劑后加熱流進(jìn)熱泵中的壓縮機(jī)的制冷劑,從而使流進(jìn)壓縮機(jī)的被壓縮的制冷劑的溫度增加,而后所得的熱被傳遞到再生空氣以便在再生干燥劑前增加其溫度。
文檔編號(hào)F28D21/00GK1259200SQ98805892
公開(kāi)日2000年7月5日 申請(qǐng)日期1998年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月11日
發(fā)明者前田健作 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所