並聯型熱泵調溫除濕機

冷凍除濕機用蒸發器來給空氣降溫除濕，並回收系統的冷凝熱，彌補空氣中因為冷卻除濕時散失的熱量，是一種高效節能的除濕方式，已經廣泛應用於糧食、木材等的除濕乾燥和高濕空間的除濕與溫度控制。目前的除濕調溫方案中只能適用於比較特定的環境要求，調節能力差，適用範圍小，而我國氣候類型多樣，大部分地區冬夏溫差大，熱/冷/濕負荷隨時間變化明顯，傳統的系統不能很好的滿足實際的需要，全年使用時間短，也造成了設備的閑置和浪費。並聯型熱泵調溫除濕機是提供一種可以在不同室內、外溫度下對室內進行供熱、製冷和除濕以滿足室內溫濕度要求的並聯熱泵型調溫調濕方法及其設備，以提高除濕調溫系統的性能，擴大除濕調溫系統的適用範圍。

系統原理與結構

所示為一種並聯型熱泵調溫調濕機組，由壓縮機、四通閥、室外換熱器、室內第二換熱器、室內第一換熱器、膨脹閥等過製冷劑管路連接成一個製冷循環，其中室外換熱器與室內第二換熱器兩個支路並聯，並在室內第二換熱器的支路上安裝用來控制支路通斷的電磁閥。通過四通閥進行製冷和制熱模式轉換(製冷時，製冷劑流向如圖中實線箭頭所示；制熱時，製冷劑流量如圖中虛線箭頭所示)，能夠滿足全年運行冷熱負荷大範圍變化的要求，並通過兩個並聯換熱器支路的通斷和室外換熱器風量或水量的調節進行微量調節，能夠滿足不同濕/冷/熱負荷的需要，使得對室內溫度和濕度都能較好的控制在設定範圍內。採用四通閥換向除霜的方法，實現不停機快速除霜。本系統適用範圍廣，調節能力強，可以在我國大多數地區全年運行進行溫濕度調節，提高了設備的利用率。

並聯型熱泵調溫除濕機的運行模式和控制策略

（ⅰ）降溫除濕模式

當室內溫濕度都比較高，而且室內冷負荷比較大時，系統運行於降溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統按製冷方式運行，室內第二換熱器支路為電磁閥關斷，室外換熱器為冷凝器，室內第一換熱器為蒸發器。室內空氣只被室內第一換熱器降溫除濕，成為低溫低濕的空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節室外換熱器的風量或水量進一步調節製冷量和除濕量，製冷量和除濕量都隨著室外換熱器風量或水量的增加而上升。

（ⅱ）調溫除濕模式

當室內濕度和濕負荷都比較高，而且室內冷負荷比較小時，系統運行於調溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統仍按製冷方式運行，室外換熱器和室內第二換熱器為兩個並聯的冷凝器，室內第一換熱器為蒸發器。室內空氣被室內第一換熱器降溫除濕后，經過室內第二換熱器時被部分冷凝熱進行再熱后，空氣返回室內。在這種模式下，還可以調節室外換熱器的風量和水量來調節兩個冷凝器換熱量的分配，進一步控制室內再熱量，從而達到控制室內空氣溫度的目的。

（ⅲ）升溫除濕模式

當室內濕度和濕負荷都比較高，但是室內溫度低且熱負荷比較小時，系統運行於升溫除濕模式。此時四通閥不帶電，系統按製冷方式運行，室外換熱器支路被電磁閥關斷，室內第二換熱器為冷凝器，室內第一換熱器為蒸發器。由於室內第二換熱器2中也有高溫製冷劑流過，室內空氣被室內第一換熱器降溫除濕后，經過室內第二換熱器全部冷凝熱都被用來再熱空氣。在這種模式下，由於室外換熱器的製冷劑流路關斷，全部冷凝熱都由室內第二換熱器承擔，系統冷凝熱要大於蒸發熱，所以被處理的空氣濕度下降溫度上升。

（ⅳ）制熱模式

當室內溫度很低，而且熱負荷比較大時，儘管相對濕度比較高，但是含濕量比較低，出去空氣中的水分比較困難，但是將空氣加熱后，含濕量不變的情況下，空氣的相對濕度就迅速下降，因此可以通過系統制熱運行，來實現對室內溫濕度的控制。此時四通閥帶電，系統按制熱方式運行，室內第二換熱器被電磁閥關斷，室外換熱器為蒸發器，室內第一換熱器為冷凝器。在這種模式下，室內空氣被室內第一換熱器加熱后，經過室內第二換熱器不進行換熱后返回室內。這樣空氣的溫度上升、濕度下降，從而實現對室內溫濕度的控制。

（ⅴ）自動除霜

本發明採用四通閥換向除霜的方法，實現不停機快速除霜。

當系統運行於模式（ⅰ）－（ⅲ）時，室內第一換熱器為蒸發器，當蒸發器表面溫度低於0oC，進入蒸發器的空氣相對濕度大時，空氣中的水分可能在蒸發器外表面結霜，當霜達到一定厚度后，使得空氣側壓力損失上升，空氣流量降低，換熱效果差，需要進行除霜。此時，使得機組運行於制熱調濕模式（ⅳ），室內第一換熱器作為冷凝器，高溫製冷劑的進入使得霜迅速融化后，恢復原來的運行模式。

當系統運行於制熱模式（ⅳ）時，室外換熱器為蒸發器，當室外空氣溫度低濕度高而且蒸發器表面溫度低於0℃時，室外換熱器外表面也可能結霜，當霜達到一定厚度后，使得機組運行於調溫除濕模式（ⅱ），室外換熱器作為冷凝器，高溫製冷劑的進入使得霜迅速融化，室內第二換熱器也作為冷凝器，防止被室內第一換熱器降溫的空氣直接進入室內，當霜完全除掉后，恢複製熱調溫模式。

並聯型熱泵調溫除濕機的特點

並聯型熱泵調溫除濕機是提供一種可以在不同室內、外溫度下對室內進行供熱、製冷和除濕以滿足室內溫濕度要求的並聯熱泵型調溫調濕方法及其設備，具有如下優點：以提高除濕調溫系統的性能，擴大除濕調溫系統的適用範圍。

運行模式多：並聯型熱泵調溫除濕機具有降溫除濕、調溫除濕、升溫除濕、制熱、自動除霜等運行模式。而且室外換熱器還可以採用風冷和水冷等不同形式。

調節範圍大：由於並聯型熱泵調溫除濕機具有多種不同的運行模式，從降溫除濕到制熱運行，提高了系統的製冷、制熱、除濕的調節範圍，能夠滿足不同冷/熱/濕負荷的需求。

調節精度高：並聯型熱泵調溫除濕機在通過運行模式轉換來調節製冷量、制熱量和除濕量，在每種運行模式下，還可以調室外換熱器的風機轉速（風冷型換熱器）和水泵轉速（水冷型換熱器）來調整室外換熱器和室內換熱器之間的熱量分配，對系統的製冷量或制熱量進行微調，以提高溫濕度的調節精度。

適用範圍廣：由於並聯型熱泵調溫除濕機具有多種運行模式，能夠實現較大範圍的製冷/制熱/除濕的調節範圍，室外換熱器可以採用風冷或者水冷等形式，能夠在不同地區使用，以滿足全年運行冷/熱/濕負荷的要求，以實現對空氣溫濕度的控制。

自動控制：根據室內溫濕度的設計要求，實時檢測室內的溫濕度、室外溫度和系統的運行狀態，根據室內溫濕度的變化和室外溫度條件，自動轉換系統的運行模式，以保證室內的溫濕度要求和系統安全運行。

應用實例：

並聯型熱泵調溫除濕機已經成功應用於河南淅川製藥廠藥品包裝車間和河南新鄉金龍銅管廠銅管製造車間，分別運行了2年和1年的時間，在全年都能很好的滿足各自的溫濕度設計要求，並且溫度控制在±1℃，相對濕度控制在±5

資料來源 清華大學建築科學系 邵雙全