[其他]除湿器控制的空调器及方法

说明书

本发明涉及一种新型空调器及一种新的空调方法，其中除湿器在负荷状态变化情况下是受控的，以在峰值负荷和部分负荷状态下消除显热负荷和潜热负荷。较低的能耗和性能的改善是本发明的主要优点。

对于定风量系统和变风量系统，许多问题的产生是由于要力图降低能源消耗，减少设备费用和减小空调系统所需占用的空间而造成的，其中有些问题已得到顺利解决，而另一些问题则较大程度上靠废除原始设计任务及不断地将性能指标降低至不可接受的程度时才能解决。

下面的参数尤其需要考虑：

（ⅰ）冷却液流量

冷却液流量在边界天气条件下影响部分负荷性能。除湿器管内的冷却液流速越高，而所有其它参数保持不变，则在空气湿度图上盘管的状态曲线就越陡，也就是说，潜冷（除湿量）与显冷之比就越大。

一般，不论空调系统是定风量系统还是变风量系统，通常的作法是当需要减少显冷时，靠减少通过除湿器盘管的冷却液体积流量来实现控制。这样不仅降低了盘管的冷却能力，而且由于减小了冷却液侧的传热系数而使传向冷却液的热量的比率降低。

在部分负荷天气条件期间，向空调区传递的显热降低，或实际上可以成为负值并且消除了部分内部显热负荷。但与显热同时出现并同时传递的潜热（来自人，渗透和其它来源）实际上保持不变或可能有所增加。部分负荷状态常常是与设计的峰值状态相比，外界干球温度较低，露点温度较高。于是显热负荷降低而潜热负荷增加，除湿器必须在新的潜热与显热传热比条件下运行，因此盘管的状态曲线斜率需要更陡。

（a）定风量（CAV）系统的冷却液常规流量

在定风量系统中，进入除湿器盘管表面的常规空气流流速，以下称之为“表面流速”，不随负荷的变化而改变。减小的负荷通过对流向除湿器的冷却液流进行节流来抵消。结果，除湿器表面温度升高，导致离开除湿器的空气温度比不限制冷却液流情况下还高。如果空调区域的潜热负荷很小，部分负荷下的外界空气是干燥的话，这是适应负荷减小的唯一令人满意的方法，但这种情况是罕见的。减少冷却液流量会引起表面温度升高，其结果是减小了冷却液侧的传热系数，进而造成盘管的状态曲线斜率变小，使潜热与显热的传热比减小，低于全负荷时的传热比。在对冷却液节流的过程中，湿度比越来越高。但在部分负荷期间，盘管的状态曲线需要更陡以适应潜热与显热负荷之比的增加，这一点是已确定了的。

（b）冷却液流量和变风量（VAV）系统

在变风量（VAV）系统情况下，使送风温度保持不变而空气流量随总负荷减小而减少。而定风量系统是随负荷的减小，对冷却液进行节流以使送风温度保持一定，而这又使盘管的状态曲线斜率趋于减小。如果盘管表面温度保持在空气的露点温度之下，其作用则由于空气流量的降低而部分被抵消，这是因为空气需要较长时间通过盘管，相当一部分空气被充分冷却以至出现冷凝现象。这两种相反作用的综合结果是：在部分负荷下对冷却液流量节流，引起VAV系统中的盘管状态曲线斜率的减小，但减小的程度不如CAV系统中明显。抑制冷却液温升和/或降低冷却液送液温度是控制盘管的状态曲线陡度的辅助方法。

（ⅱ）除湿器的大小

对于全负荷设计条件下所选择的除湿器盘管大小与在部分负荷条件下被抵消的实际负荷所选择的除湿器盘管大小之间存在不一致的情况，这种情况构成了本发明所克服的主要困难。

对于一个空调系统，需要消除满设计负荷的40%或30%的部分负荷状态是较为常见的。目前的实践表明，人们还没有认识到当一部根据峰值设计负荷严格确定了大小的除湿器，需要在部分负荷状态下运行时而产生的严重后果。靠顾问工程师们来确定部分负荷性能的情况是少见的。在低负荷状态下，通过给定盘管的冷却液流量变成了细液流（相对于负荷的大小来说，在这种负荷状态下，该流量大得不成比例）。这样，管子的传热系数不可避免地减小到很小数值，盘管的表面温度则增加。

对于液体流冷却剂，例如冷冻水，及液体和蒸汽流冷却剂，例如致冷剂R12或R22，冷却剂侧的传热系数都出现减小。在后一种情况下，多种流动方式的出现取决于液体的质粒、每相的流体特性以及流量。根据1981年的ASHRAE手册中2.31页图20，可充分认识低质量速度的致冷剂对传热系数的影响，该手册由美国佐治亚州亚特兰大的美国供热、制冷和空气调节工程师协会出版。该图清楚地表明，致冷剂质量流量降到最大质量流量的40%时，传热系数相应降到34%。

对于大部分盘管来说，其表面温度可能大于要处理的空气的露点温度，同时必然有除湿损失。第二个理由是，传统的空调系统在部分负荷时，其盘管的状态曲线斜率恰好在需要变陡时却趋于平缓，尽管通过盘管的表面速度的降低会造成变陡的作用。