半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统和空气系统。所述制冷剂系统包括两个压缩机，四个除湿换热器，两个四通换向阀，蒸发器，两个节流装置以及两个三通换向阀；所述空气系统包括两个风机，八个风阀，两个风口。本发明专利技术不同运行压力下的除湿换热器采用并联连接，并在低压级的蒸发侧串联一个除湿蒸发器和蒸发器。高压除湿蒸发器采用吸附速度均匀的干燥剂实现热湿负荷预处理，通过高蒸发温度防止自身凝露，同时降低进入低压除湿蒸发器的空气露点，低压除湿蒸发器则采用吸附能力高的干燥剂实现热湿负荷高效处理，循环的切换时间得以延长。且低压侧串联的蒸发器可改善系统热湿负荷处理能力不一致的问题。

【技术实现步骤摘要】
半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法
本专利技术涉及一种固体除湿热泵
的系统，具体地，涉及一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法。
技术介绍
固体除湿空调技术基于干燥剂对水蒸气的吸附作用处理空气中的潜热负荷，显热负荷则通过自然冷源或传统压缩式制冷系统来处理，系统实现了显热负荷和潜热负荷的分开处理，克服了压缩式空调技术集中处理负荷的局限。但除湿材料在固体除湿过程中释放出的吸附热，会导致干燥剂与被处理空气间的平衡吸附温度提高，这不仅会使得干燥剂的吸湿性能下降，同时会使得干燥剂的再生温度提高。基于除湿换热器的制冷剂冷却式除湿热泵循环通过紧凑的结构实现了冷却降温和吸附除湿热力过程的优化，然而此类循环仍存在一定的局限：为了保证连续的冷量输出，除湿换热器需在蒸发和冷凝过程之间相对频繁切换，在冷热交变过程除湿换热器拥有较高显热和潜热负荷处理能力的时间不一致，显热负荷处理能力不足。经对现有技术的公开文献检索发现，为解决上述问题，Y.Jiang等在InternationalJournalofRefrigeration上发表的Experimentalinvestigationandanalysisofcompositesilica-gelcoatedfin-tubeheatexchangers(2015,51:169-179)提出在切换至除湿蒸发器运行初期增加预冷过程(制冷剂保持管内运行，通过控制风机使管外处理空气不运行)延迟干燥剂的高吸湿性能的方案，然而这样增加了循环控制复杂度的同时无法实现连续的供冷过程，且仍只能通过控制循环切换时间防止凝露问题的产生。专利
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统及方法。根据本专利技术提供的一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，包括制冷剂系统；所述制冷剂系统包括第一压缩机、第一除湿换热器、第二四通换向阀、蒸发器、第二除湿换热器、第一节流装置以及第一四通换向阀；所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器、第二三通换向阀、第四除湿换热器、第一三通换向阀、第二节流装置以及第二压缩机；所述制冷剂系统有多种路径；一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第二除湿换热器和第一除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器和第一除湿换热器这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器和第二除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；所述第二压缩机的排气口连接到第一三通换向阀和第二三通换向阀这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第一三通换向阀和第二三通换向阀这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器和第三除湿换热器这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器和第三除湿换热器这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；所述第二节流装置的出口连接到第三除湿换热器和第四除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器和第四除湿换热器这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀和第一三通换向阀这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第二三通换向阀和第一三通换向阀这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口。优选地，具有第一模式和第二模式；制冷剂系统在所述第一模式和第二模式中均有多种路径；在第一模式中：一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第二除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；所述第二压缩机的排气口经第一三通换向阀连接到第四除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；所述第二节流装置的出口连接到第三除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器的一流道的另一流道口依次经第二三通换向阀、第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；在第二模式中：一种路径为第一压缩机的排气口经第一四通换向阀连接到第一除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第一节流装置的进口；所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的一流道的一流道口；所述蒸发器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀连接到第二除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；所述第二压缩机的排气口经第二三通换向阀连接到第三除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置的进口；所述第二节流装置的出口连接到第四除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器的一流道的另一流道口依次经第一三通换向阀、第一四通换向阀连接到第一压缩机的吸气口；第一模式和第二模式之间相互切换。优选地，在第一模式中，一种路径为第一压缩机的排气口连接到第一四通换向阀的第一流道口；所述第一四通换向阀的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一四通换向阀的第二流道口连接到第二除湿换热器的第一流道口；所述第二除湿换热器的第一流道口与第二流道口相连接；所述第二除湿换热器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第二流道口；所述第二四通换向阀的第二流道口与第一流道口相连接；所述第二四通换向阀的第一流道口连接到第一节流装置的进口；所述第一节流装置的出口连接到蒸发器的第一流道口；所述蒸发器的第一流道口与第二流道口相连接；所述蒸发器的第二流道口连接到第二四通换向阀的第三流道口；所述第二四通换向阀的第三流道口与第四流道口相连接；所述第二四通换向阀的第四流道口连接到第一除湿换热器的第二流道口；所述第一除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；所述第一除湿换热器的第一流道口连接到第一四通换向阀的第四流道口；所述第一四通换向阀的第四流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀的第三流道口连接到第一压缩机的吸气口；另一种路径为第一压缩机的排气口连接到第二压缩机的吸气口；所述第二压缩机的排气口连接到第一三通换向阀的第一流道口；所述第一三通换向阀的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一三通换向阀的第二流道口连接到第四除湿换热器的第二流道口；所述第四除湿换热器的第二流道口与第一流道口相连接；所述第四除湿换热器的第一流道口连接到第二节流装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，包括制冷剂系统；所述制冷剂系统包括第一压缩机(6)、第一除湿换热器(7)、第二四通换向阀(8)、蒸发器(11)、第二除湿换热器(18)、第一节流装置(21)以及第一四通换向阀(25)；所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器(4)、第二三通换向阀(5)、第四除湿换热器(16)、第一三通换向阀(17)、第二节流装置(23)以及第二压缩机(24)；所述制冷剂系统有多种路径；一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；所述第二压缩机(24)的排气口连接到第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口。...

【技术特征摘要】
1.一种半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，包括制冷剂系统；所述制冷剂系统包括第一压缩机(6)、第一除湿换热器(7)、第二四通换向阀(8)、蒸发器(11)、第二除湿换热器(18)、第一节流装置(21)以及第一四通换向阀(25)；所述制冷剂系统，还包括第三除湿换热器(4)、第二三通换向阀(5)、第四除湿换热器(16)、第一三通换向阀(17)、第二节流装置(23)以及第二压缩机(24)；所述制冷剂系统有多种路径；一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器(18)和第一除湿换热器(7)这两者中的一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器(7)和第二除湿换热器(18)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；所述第二压缩机(24)的排气口连接到第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第一三通换向阀(17)和第二三通换向阀(5)这两者中的一个三通换向阀的一流道的另一流道口连接到第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器(16)和第三除湿换热器(4)这两者中一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器(4)和第四除湿换热器(16)这两者中的另一个除湿换热器的一流道的另一流道口连接到第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的一流道口；所述第二三通换向阀(5)和第一三通换向阀(17)这两者中的另一个三通换向阀的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口。2.根据权利要求1所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，具有第一模式和第二模式；制冷剂系统在所述第一模式和第二模式中均有多种路径；在第一模式中：一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第二除湿换热器(18)的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器(18)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一除湿换热器(7)的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器(7)的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；所述第二压缩机(24)的排气口经第一三通换向阀(17)连接到第四除湿换热器(16)的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器(16)的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器(4)的一流道的另一流道口依次经第二三通换向阀(5)、第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；在第二模式中：一种路径为第一压缩机(6)的排气口经第一四通换向阀(25)连接到第一除湿换热器(7)的一流道的一流道口；所述第一除湿换热器(7)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第一节流装置(21)的进口；所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的一流道的一流道口；所述蒸发器(11)的一流道的另一流道口经第二四通换向阀(8)连接到第二除湿换热器(18)的一流道的一流道口；所述第二除湿换热器(18)的一流道的另一流道口经第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；所述第二压缩机(24)的排气口经第二三通换向阀(5)连接到第三除湿换热器(4)的一流道的一流道口；所述第三除湿换热器(4)的一流道的另一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；所述第二节流装置(23)的出口连接到第四除湿换热器(16)的一流道的一流道口；所述第四除湿换热器(16)的一流道的另一流道口依次经第一三通换向阀(17)、第一四通换向阀(25)连接到第一压缩机(6)的吸气口；第一模式和第二模式之间相互切换。3.根据权利要求2所述的半解耦式分级除湿降温的除湿热泵系统，其特征在于，在第一模式中，一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第一四通换向阀(25)的第一流道口；所述第一四通换向阀(25)的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一四通换向阀(25)的第二流道口连接到第二除湿换热器(18)的第一流道口；所述第二除湿换热器(18)的第一流道口与第二流道口相连接；所述第二除湿换热器(18)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第二流道口；所述第二四通换向阀(8)的第二流道口与第一流道口相连接；所述第二四通换向阀(8)的第一流道口连接到第一节流装置(21)的进口；所述第一节流装置(21)的出口连接到蒸发器(11)的第一流道口；所述蒸发器(11)的第一流道口与第二流道口相连接；所述蒸发器(11)的第二流道口连接到第二四通换向阀(8)的第三流道口；所述第二四通换向阀(8)的第三流道口与第四流道口相连接；所述第二四通换向阀(8)的第四流道口连接到第一除湿换热器(7)的第二流道口；所述第一除湿换热器(7)的第二流道口与第一流道口相连接；所述第一除湿换热器(7)的第一流道口连接到第一四通换向阀(25)的第四流道口；所述第一四通换向阀(25)的第四流道口与第三流道口相连接；所述第一四通换向阀(25)的第三流道口连接到第一压缩机(6)的吸气口；另一种路径为第一压缩机(6)的排气口连接到第二压缩机(24)的吸气口；所述第二压缩机(24)的排气口连接到第一三通换向阀(17)的第一流道口；所述第一三通换向阀(17)的第一流道口与第二流道口相连接；所述第一三通换向阀(17)的第二流道口连接到第四除湿换热器(16)的第二流道口；所述第四除湿换热器(16)的第二流道口与第一流道口相连接；所述第四除湿换热器(16)的第一流道口连接到第二节流装置(23)的进口；所述第二节流装置(23)的出口连接到第三除湿换热器(4)的第一流道口；所述第三除湿换热器(4)的第一流道口和第二流道口相连接；所述第三除湿换热器(4)的第二流道口连接到第二三通换向阀(5)的第一流道口；所述第二三通换向阀(5)的第一流道口与第三流道口相连接；所述第二三通换向阀(5)的第三流道口连接到第一四通换向阀(25)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆繁莉，葛天舒，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31