CN113932330A - 一种带预冷水盘的整体式新风除湿机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带预冷水盘的整体式新风除湿机及其控制方法，除湿机包括空气流路、制冷剂环路和水流路，所述空气流路包括送风风道和排风风道，所述送风风道和排风风道之间设有能够将两者连通的混风风口；所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、排风盘管、第一单向阀、送风盘管、节流装置、进风盘管；所述送风风道的进风盘管前设有水盘管，在除湿模式下通过水盘管对室外进风进行初步降温和除湿处理，在制热模式下通过水盘管对新风进行加热。与现有技术相比，本发明利用水盘管进行新风的预冷除湿帮助降低负荷提升能效(或者制热模式下新风的初步加热)；同时由于具备完整自足的制冷循环流路，也完全可以不依赖外部冷/热水源独立运行。

Description

一种带预冷水盘的整体式新风除湿机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种新风除湿机及其控制方法，尤其是涉及一种带预冷水盘的整体式新风除湿机及其控制方法。
背景技术
热泵式排风热回收技术利用室内排风对换热器中的制冷剂进行冷凝或蒸发，从而完成对排风中能量的回收，已经成为现代建筑节能的重要手段之一。采用该技术的热泵热回收型新风除湿机既能避免传统排风热回收方式(即显热或全热交换器)引起的送排风交叉污染，又能大幅甚至完全承担室内的湿负荷，实现净化除湿的一体化。
传统空调设备(例如中央空调)缺乏温湿度独立控制的手段，为了除去室内湿负荷往往会造成冷量过剩，甚至需要重新再热到适宜温度，造成能量的浪费。同时，配套的新风***如果自身不具备降温、除湿等空气处理能力，同样会引入新风负荷。若采用可大幅提升热舒适度的辐射吊顶***，毛细管内供应高温冷却水(例如15℃送水18℃回水)，仅负责处理室内全部显热负荷，需要配套相应的潜热(湿负荷)处理设备，并同样有新风负荷处理的需求。
因此，需要有一套新风除湿设备同空调设备相配合，以满足室内新风需求，并解决传统空调设备无法同时控温控湿以及存在过度冷却的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带预冷水盘的整体式新风除湿机及其控制方法，通过带预冷水盘的整体式结构设计，解决了传统空调设备无法同时控温控湿以及存在过度冷却的问题。
申请人选取CN107747775A中的技术方案进行如下分析；
其公开有一种双冷源新风机及空调***，包括第一子冷源和第二子冷源***，第一子冷源***为并联的第一换热器和第四换热器供应冷源，第二子冷源***中串联有第二换热器、第三换热器和第四换热器。第一子冷源***可以是传统空调设备中采用的水机，供应高温冷却水，在处理室内全部显热负荷的同时，为新风除湿机提供部分冷却水用于降温预冷(第二换热器)，并带走其大部分冷凝热(第四换热器)。第二子冷源***为新风除湿机自身的制冷环路***，负责对新风深度除湿后送入室内，承担室内全部潜热湿负荷，并提供所需新风。
上述公开专利的问题之一在于，机组缺乏独立运行的能力，依赖于外部的冷/热水源(第一子冷源***)。当第一子冷源***出现故障停机时，第四换热器无法带走机组自身多余冷凝热，第二子冷源***的全部冷凝热都排至室内，导致送风温度过高，增大室内热负荷；同时***制冷剂充注量难以平衡，全部聚集在充当冷凝器的第三换热器中，导致冷凝压力过高，机组无法运行。同样，该机组需要制热时关闭第二子冷源***，依靠第一子冷源***向第一换热器供给热水制热，当第一子冷源***无法提供外部热水时，则不具备制热能力。
上述公开专利的问题之二在于，控制方法复杂，难度大。该专利公开内容表明，第三换热器之后的电子膨胀阀控制再热流路冷媒量的多少，进而控制机组送风温度；第四换热器之后的电子膨胀阀控制机组的吸/排气过热度。但这两个电子膨胀阀的控制存在耦合冲突，任一电子膨胀阀的动作会影响另一膨胀阀的控制效果。例如当主控吸气过热度的电子膨胀阀变动时，另一主控制冷剂流量比例的节流装置要随之变动，否则无法调节，难以保障送风温度。从控制理论出发，需要采取复杂的解耦控制方法，才能实现较好的控制效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的第一个目的是保护一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，包括空气流路、制冷剂环路和水流路，所述空气流路包括送风风道和排风风道，所述送风风道两端设有进风风口和送风风口，所述排风风道两端设有回风风口和排风风口，所述送风风道和排风风道之间设有能够将两者连通的混风风口；
所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、排风盘管、第一单向阀、送风盘管、节流装置、进风盘管；
所述送风风道的进风盘管前设有水盘管，在除湿模式下通过水盘管对室外进风进行初步降温和除湿处理，在制热模式下通过水盘管对新风进行加热。
进一步地，所述水盘管后设有加湿器，所述加湿器用于制热模式下对经过水盘管加热后未达到湿度要求的送风进行加湿。
进一步地，所述制冷剂环路中还设有第一旁通回路，所述第一旁通回路上设有截止阀，所述截止阀的一端与压缩机排气口连接，另一端连接于第一单向阀和送风盘管间的管路上。
进一步地，所述制冷剂环路中还设有第二旁通回路，所述第二旁通回路上设有第二单向阀，所述第二单向阀与第一单向阀和送风盘管并联，所述第二单向阀一端连接于排风盘管与第一单向阀间的管路上，另一端连接于送风盘管和节流装置间的管路上。
进一步地，所述四通换向阀的四个接口分别与进风盘管、压缩机的吸气口、排风盘管和压缩机的排气口相连。
进一步地，所述第一单向阀的导通方向与除湿模式下制冷剂流向一致，即允许制冷剂由排风盘管流入送风盘管，反向截止；
所述第二单向阀的导通方向与制热模式下的制冷剂流向一致，即允许制冷剂由节流装置流向排风盘管，反向截止。
进一步地，所述排风盘管、压缩机、四通换向阀、第一单向阀、第一旁通回路及其上的截止阀、第二旁通回路及其上的第二单向阀设于排风风道中；
所述进风盘管、送风盘管和节流装置设于送风风道中。
进一步地，所述，所述排风盘管以一定倾斜角度放置于排风风道中的排风侧水盘中，所述进风盘管和送风盘管放置于送风风道中的送风侧水盘中。
进一步地，所述进风风口、排风风口、混风风口上均设有伺服驱动的电动开闭风门。
进一步地，所述送风风口设有送风温湿度传感器，用于监测送风的温度和湿度；所述回风风口设有回风空气质量传感器，用于监测回风(室内)的温度、湿度、CO2浓度、PM2.5浓度、TVOC浓度等。
进一步地，所述送风风道的进风入口段(混风风门后)设有无级调速的变频送风风机。
进一步地，所述排风风道的排风风口设有无级调速的变频排风风机。
进一步地，送风风道的进风盘管前设有空气过滤器，用于过滤送入室内的空气，并在机组侧面或底面留有换修口。所述空气过滤器多片布置，可以采用不同的组合，例如初效过滤器+中高效过滤器。
进一步地，所述加湿器可选用湿膜加湿器、电极式加湿器、电热式加湿器以及超声波加湿器。
进一步地，所述节流装置为毛细管、节流短管或电子膨胀阀中的一种，为了有利于实现自动化控制，本技术方案优选电子膨胀阀。
进一步地，所述截止阀优选电磁阀，适用于压缩机排气口的高温高压环境，且有利于新风机实现自动化控制。
进一步地，所述送风侧水盘与排风侧水盘间用软管相连，排风侧水盘上设有排水口。
所述水流路包括水盘管和外部冷/热水水源。水盘管集成设置于机组内，留有冷/热水的进出口。外部冷/热水水源可以是自然水源，也可以是水机等机械设备冷却/加热的水源。
所述机组的一种典型应用为与常规水机配合，满足房间内部温度和湿度的独立精准控制。所述新风机机组用于控制室内湿度，除去室内全部湿负荷；由此可采用高温水机，制备送水15℃回水18℃的高温冷却水，仅负责处理室内显热负荷，取代传统送水7℃回水12℃的低温冷冻水，进而提高水机的蒸发温度，提升能效。用于配套处理室内显热负荷的末端可采用风机盘管或辐射吊顶的毛细管。
本发明的第二个目的是保护一种上述带预冷水盘的整体式新风除湿机的控制方法，通过水盘管同外部冷/热水源配合：
除湿模式下先对进风风口引入的新风进行初步降温除湿处理，以此提升了进风盘管进行深度除湿的效率，并降低其除湿负荷；
制热模式下先对新风初步加热，便于后续加湿器的等焓加湿和进风盘管的二次再热。
进一步地，通过第一旁通回路上截止阀的开闭控制，改变送风盘管入口的制冷剂状态，调节送风盘管中冷凝再热和过冷再热的比例，以此保证送风温度；
通过第一单向阀与第二单向阀的单向导通作用，使除湿模式下制冷剂流经送风盘管，用于再热降温除湿后的空气，保障送风温度避免风管凝露，在制热模式下，制冷剂则不流经送风盘管，避免进风盘管出口的低温制冷剂和进风盘管出口的高温空气在送风盘管中进一步接触换热。
通过空气流路、制冷剂环路和水流路的切换，本技术方案具备以下运行模式：
1、除湿模式(全新风)：往室内的送风全部由室外新风构成。将室外新风进行过滤、降温除湿、再热处理后送往室内。适合夏季炎热潮湿工况。
2、除湿模式(回风+新风混合)：往室内的送风大部分为回风的内循环，同时供应少量新风。将回风同少量室外新风混合后，进行过滤、降温除湿、再热处理后送往室内。适合黄梅天等室内非常潮湿的工况。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)：往室内的送风全部由室外新风构成。特点在于室外新风的温度较低(例如干球温度16℃，湿球温度14℃的工况)，但仍需除湿并保证送风温度(高于室内回风状态对应的露点温度或者国标规定的22℃)。
4、制热模式(全新风)：往室内的送风全部由室外新风构成。将室外新风进行过滤、升温、加湿等处理后送往室内。适合冬季寒冷干燥工况。
进一步地，所述各运行模式下机组的部件状态为：
1、除湿模式(全新风)：进风风门、排风风门、倾斜混风风门开启。送风风机、排风风机开启。水盘管引入外部冷水。加湿器关闭。四通换向阀E口和S口相连，使进风盘管和压缩机吸气口连通；C口和D口相连，使排风盘管和压缩机排气口连通。截止阀关闭。第一单向阀导通，第二单向阀反向截止。
2、除湿模式(回风+新风混合)：水盘管关闭。其余部件状态与除湿模式(全新风)一致，但送风风机和排风风机的转速不同。除湿模式(全新风)时，排风风机转速高，倾斜混风风门在排风通道侧有更大负压，部分新风进入排风通道同回风混合后排出；除湿模式(回风+新风混合)时，排风风机转速低，倾斜混风风门在送风通道侧有更大负压，大量回风进入送风通道同少量新风混合后送入室内。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)：水盘管关闭。倾斜混风风门关闭。排风风机的转速降低。制冷剂环路的截止阀开启。其余部件状态与除湿模式(全新风)一致。
4、制热模式(全新风)：空气流路的部件状态与除湿模式(全新风，低环境工况)一致，但加湿器打开。水盘管引入外部热水。制冷剂环路流向反转，四通换向阀C口和S口相连，使排风盘管和压缩机吸气口连通；E口和D口相连，使进风盘管和压缩机排气口连通。截止阀关闭。第二单向阀导通，第一单向阀反向截止，使送风盘管被短路旁通。
进一步地，所述各运行模式下机组内空气流路状态为：
1、除湿模式(全新风)：室外新风从进风风口引入后分为两部分，一部分在送风风机驱动下，分别流经初效和中高效过滤器过滤净化、水盘管预冷除湿、进风盘管深度除湿、送风盘管再热后，由送风风口送入室内；另一部分从倾斜混风风门进入排风通道，同回风风口引入的回风混合，在排风风机驱动下，流经排风盘管带走制冷剂冷凝热后，从排风风口排至室外。
2、除湿模式(回风+新风混合)：室内回风从回风风口引入后分为两部分，一小部分在排风风机驱动下，流经排风盘管带走部分冷凝热后，从排风风口排至室外；剩余部分在送风风机驱动下，从倾斜混风风门进入送风通道，和进风风口引入的少量新风混合后，分别流经初效和中高效过滤器过滤净化、进风盘管降温除湿、送风盘管再热后，由送风风口送入室内。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)：室外新风从进风风口引入，在送风风机驱动下，分别流经初效和中高效过滤器过滤净化、进风盘管降温除湿、送风盘管再热后，由送风风口送入室内。室内回风从回风风口引入，在排风风机驱动下，流经排风盘管带走冷凝热后，从排风风口排至室外。
4、制热模式(全新风)：室外新风从进风风口引入，在进风风机驱动下，分别流经初效和中高效过滤器过滤净化、水盘管初步升温、加湿器加湿、进风盘管二次加热后，由送风风口送入室内。室内回风从回风风口引入，在排风风机驱动下，流经排风盘管降温，被回收排风热后，从排风风口排至室外。
进一步地，所述各运行模式下机组内制冷剂环路状态为：
1、除湿模式(全新风)：制冷剂在进风盘管中蒸发吸热为低压蒸汽，经过四通换向阀被压缩机吸入，压缩成高温高压的制冷剂气体，再流经四通换向阀，依次进入排风盘管和送风盘管冷凝及过冷，从送风盘管流出的低温高压制冷剂经节流装置节流，重新成为低温低压制冷剂，回到进风盘管。
2、除湿模式(回风+新风混合)：制冷剂环路状态同除湿模式(全新风)一致。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)：制冷剂流向与除湿模式(全新风)一样。区别在于截止阀打开，压缩机排气分为两部分：除同样流经排风盘管冷凝的支路外，另一部分直接旁通到送风盘管入口，两部分混合后进入送风盘管再热送风。通过截止阀的开启，改变了送风盘管入口的制冷剂状态，调节送风盘管中冷凝再热和过冷再热的比例(冷凝再热较过冷再热换热量大)，即使低环境工况(例如，进风干球温度16℃/湿球温度14℃)下也能保证送风温度。
4、制热模式(全新风)：制冷剂环路逆转，流向与除湿模式(全新风)相反。制冷剂在排风盘管中蒸发吸热为低压蒸汽，经过四通换向阀被压缩机吸入，压缩成为高温高压的制冷剂气体，再流经四通换向阀，进入进风盘管冷凝，向流经的空气散热成为低温高压的制冷剂液体，从进风盘管出来后经节流装置节流，重新成为低温低压制冷剂，经第二单向阀回到排风盘管。
进一步地，所述各运行模式下机组内水流路状态为：除湿模式(全新风)和制热模式(全新风)下水盘管打开。其余模式下水盘管关闭。
进一步地，所述各运行模式下控制方法为：
1、除湿模式(全新风)：通过改变压缩机转速调节除湿能力，当回风风口处测得的湿度高于设定值，增大压缩机转速，反之则降低压缩机转速。通过节流装置控制吸气过热度，当吸气过热度高于设定值，增大节流装置开度，反之则减小开度。通过送风风机调节室内空气质量，当测得的室内CO2浓度或VOC浓度高于设定值，增大送风风机转速提高新风量，反之则减小送风风机转速降低新风量。排风风机与送风风机联动，保证回风量始终维持在送风量的80％～90％，以控制空调房间的室内正压。
2、除湿模式(回风+新风混合)：压缩机和节流装置的控制策略与除湿模式(全新风)一致。送风风机和排风风机维持定速运转。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)：压缩机、节流装置、送风风机以及排风风机的控制策略与除湿模式(全新风)一致。
4、制热模式(全新风)：通过改变压缩机转速调节制热能力，当送风风口处测得的温度低于设定值，增大压缩机转速，反之则降低压缩机转速。节流装置、送风风机、排风风机的控制与除湿模式(全新风)一致。通过加湿器控制室内湿度，当回风风口测得的湿度低于设定值时，增大加湿器的供水量，反之则减少加湿器的供水量。
本发明具备以下结构特征和调控有益效果：
1、设置有水盘管，同外部冷/热水源配合，除湿模式下先对进风风口引入的新风进行初步降温除湿处理，提升了进风盘管进行深度除湿的效率，并降低其除湿负荷，因而机组结构允许非常紧凑，可节约安装空间。制热模式下先对新风初步加热，便于后续加湿器的等焓加湿和进风盘管的二次再热。此外，在外部冷/热水源暂时无法提供，即水盘管不起作用时，机组完整的制冷热泵循环设计也允许其独立运行，同样保障室内的新风需求。
2、设置有制冷剂第一旁通回路，通过截止阀的开闭，改变送风盘管入口的制冷剂状态，调节送风盘管中冷凝再热和过冷再热的比例(冷凝再热较过冷再热换热量大)，即使低环境工况(例如，进风干球温度16℃/湿球温度14℃)下也能保证送风温度。
3、设置有制冷剂第二旁通回路，通过第一单向阀与第二单向阀的单向导通作用，使除湿模式下制冷剂流经送风盘管，用于再热降温除湿后的空气，保障送风温度避免风管凝露；而在制热模式下制冷剂则不流经送风盘管，避免进风盘管出口的低温制冷剂和进风盘管出口的高温空气在送风盘管中进一步接触换热，很好地规避了被进风盘管升温的空气又被送风盘管降温的热损失。
4、设置有变频送排风风机和倾斜混风风门，通过简单调节送风风机和排风风机的转速，巧妙转换送、排风通道两侧风压的大小，使得在制冷剂流路完全相同的前提下，实现除湿模式(全新风)和除湿模式(回风+新风混合)两种模式。前者排风风机转速高，倾斜混风风门在排风通道侧有更大负压，部分新风进入排风通道同回风混合后排出；后者排风风机转速低，倾斜混风风门在送风通道侧有更大负压，大量回风进入送风通道同少量新风混合后送入室内。
5、送风风机设置于送风风道中倾斜混风风门的下游，但位于空气过滤器、水盘管、加湿器、进风盘管及送风盘管等部件的上游，可借助这些部件消弱风机经由送风口传入室内的噪声，提升用户体验。另一方面，送风风机的布置可使送风侧水盘始终维持正压，而排风侧水盘则位于排风风机的负压区，有利于送风侧水盘冷凝水经过中间软管流入排风侧水盘，保障机组持续顺畅的排水。且排风侧水盘中冷凝水在空气流动下对放置其中的盘管有一定降温作用，可提升机组性能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、现有双冷源新风除湿机，尽管同样能和外部冷/热水源配合，但在外部冷/热水源无法保障时(例如，水机出现故障)，其难以保障独立运行的可靠性，存在诸如大量冷凝热无法排除以致送风温度过高、充注量难以平衡高压报警等问题。相反，本机组只利用水盘管进行新风的预冷除湿帮助降低负荷提升能效(或者制热模式下新风的初步加热)，由于具备完整自足的制冷循环流路，完全可以不依赖外部冷/热水源独立运行。
2、现有双冷源新风除湿机，控制方法复杂，控制难度大，主要矛盾在于***内两个节流装置的控制存在耦合冲突，当主控吸气过热度的节流装置变动时，另一主控制冷剂流量比例的节流装置要随之变动，否则无法调节难以保障送风的再热温度。同样，主控送风温度(制冷剂流量比例)的节流装置的动作也会影响到主控吸气过热度的节流装置。相反，本机组只采用单一节流装置控制吸气过热度，当送风温度难以满足时(例如低环境工况)，开启截止阀旁通排气保障送风温度，相比之下控制简单，不存在耦合冲突。
3、和现有整体式新风除湿机相比，本机组设置有水盘管，借助外部冷/热水源对新风进行初步降温除湿处理(或初步加热处理)，降低负荷，提升机组自身的效率。再结合两侧倾斜式风道设计，机组结构非常紧凑，大幅降低了安装空间。
4、和现有整体式新风除湿机相比，本机组通过送风风机和排风风机转速的简单巧妙调节，提供了除湿模式(回风+新风混合)这一模式，使得大量回风流经进风盘管降温除湿，可快速有效降低室内湿度。同时，允许进风风口引入部分新风，改善室内空气质量，提升用户体验。
5、和现有整体式新风除湿机相比，本机组设置制冷剂第二旁通回路，使送风盘管在除湿模式下承担再热作用，保障送风温度；但在制热模式下能够被旁通，不让进风盘管出口的低温制冷剂再和进风盘管出口的高温空气接触，避免空气被进风盘管升温后又被送风盘管降温的热损失。
附图说明
图1为本发明中整体式新风除湿机的结构示意图；
图2为本发明中整体式新风除湿机在除湿模式(全新风)的流程示意图；
图3为本发明中整体式新风除湿机在除湿模式(回风+新风混合)的流程示意图；
图4为本发明中整体式新风除湿机在除湿模式(全新风)和除湿模式(回风+新风混合)下的制冷剂环路连接关系示意图；
图5和图6分别为本发明中整体式新风除湿机在除湿模式(全新风，低环境工况)的流程示意图和制冷剂环路连接关系示意图；
图7和图8为本发明中整体式新风除湿机在制热模式(全新风)的流程示意图和制冷剂环路连接关系示意图。
图中：1-送风通道；2-排风通道；3-进风风口；4-送风风口；5-回风风口；6-排风风口；7-进风风门；8-排风风门；9-倾斜混风风门；10-送风风机；11-排风风机；12-水盘管；13-进风盘管；14-送风盘管；15-排风盘管；16-初效过滤器；17-中高效过滤器；18-加湿器；19-电控柜；20-压缩机；21-四通换向阀；22-截止阀；23-第二单向阀；24-第一单向阀；25-节流装置；26-水盘连接管；27-排水口；28-送风侧水盘；29-排风侧水盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法、算法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
实施例1
本实施例中的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其结构参见图1，主要包括送风风道1，排风风道2，进风风口3，送风风口4，回风风口5，排风风口6，进风风门7，排风风门8，倾斜混风风门9，送风风机10，排风风机11，水盘管12，进风盘管13，送风盘管14，排风盘管15，初效过滤器16，中高效过滤器17，加湿器18，电控柜19，压缩机20，四通换向阀21，截止阀22，第二单向阀23，第一单向阀24，节流装置25，水盘连接管26，排水口27，送风侧水盘28，排风侧水盘29。
本实施例中的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，结构包括空气流路、制冷剂环路和水流路。
本实施例的空气流路包括送风风道1和排风风道2的双向流。送风风道1两端设有进风风口3和送风风口4，排风风道2两端设有回风风口5和排风风口6。送风风道1和排风风道2之间设有能够将两者连通的混风风口。进风风口3、排风风口6和混风风口上均设有伺服驱动的电动开闭风门7～9。送风风口4设有送风温湿度传感器，用于监测送风的温度和湿度。回风风口5设有回风空气质量传感器，用于监测回风(室内)的温度、湿度、CO2浓度、PM2.5浓度、TVOC浓度等。送风风道1的进风入口段(混风风门后)和排风风道2的排风风口6均设有无级调速的变频风机10和11。送风风道1的进风盘管13前设有空气过滤器16和17，用于过滤送入室内的空气。送风风道1的进风盘管13前设有水盘管12，用于除湿模式下对室外进风的初步降温和除湿处理。送风风道1的进风盘管13和水盘管12之间设有加湿器18，用于制热模式下对经过水盘管12加热后未达到湿度要求的送风进行加湿。送风风道1内设置送风侧水盘28承载水盘管12和进风盘管13除湿时的冷凝水。排风风道2内设置排风侧水盘29承载排风盘管15制热模式下作为蒸发器产生的冷凝水。进风侧水盘28和排风侧水盘29间用软管26相连，依靠风压将送风侧水盘28的积水转移至排风侧水盘29，并从排风风道2一侧的排水口27流出。
本实施例的制冷剂环路(参见图4、图6和图8)，由压缩机20、四通换向阀21、排风盘管15、第一单向阀24、送风盘管14、节流装置25、进风盘管13按顺序依次连接而成。其中四通换向阀的接口E和进风盘管13相连，接口C和排风盘管15相连，接口S和接口D则分别连接压缩机20的吸气口和排气口。
本实施例的制冷剂环路还设有第一、第二旁通回路。第一旁通回路上设置有截止阀22，其一端与压缩机20的排气口相连，另一端连接到第一单向阀24和送风盘管14之间的管路。第二旁通回路上设置有第二单向阀23，与第一单向阀24和送风盘管14并联，一端连接到排风盘管15与第一单向阀24之间的管路，另一端连接到送风盘管14和节流装置25之间的管路。
本实施例的水流路为水盘管12和外部冷/热水水源。水盘管12集成设置于机组内，留有冷/热水的进出口。外部冷/热水水源可以是自然水源，也可以是水机等机械设备冷却/加热的水源。
通过空气流路、制冷剂环路和水流路的切换，本技术方案具备以下运行模式：
1、除湿模式(全新风)。参见图2，制冷剂环路连接关系见图4。
该模式下往室内的送风全部由室外新风构成。将室外新风进行过滤、降温除湿、再热处理后送往室内。适合夏季炎热潮湿工况。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，部件状态为：进风风门7、排风风门8、倾斜混风风门9开启。送风风机10、排风风机11开启。水盘管12引入外部冷水。加湿器18关闭。四通换向阀21的E口和S口相连，使进风盘管13和压缩机20吸气口连通；C口和D口相连，使排风盘管15和压缩机20排气口连通。截止阀22关闭。第一单向阀24导通，第二单向阀23反向截止。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，空气流路状态为：室外新风从进风风口3引入后分为两部分，一部分在送风风机10驱动下，分别流经初效过滤器16和中高效过滤器17过滤净化、水盘管12预冷除湿、进风盘管13深度除湿、送风盘管14再热后，由送风风口4送入室内；另一部分从倾斜混风风门9进入排风通道2，同回风风口5引入的回风混合，在排风风机11驱动下，流经排风盘管15带走制冷剂冷凝热后，从排风风口6排至室外。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，制冷剂环路状态为：制冷剂在进风盘管13中蒸发吸热为低压蒸汽，经过四通换向阀21被压缩机20吸入，压缩成高温高压的制冷剂气体，再流经四通换向阀21，依次进入排风盘管15和送风盘管14冷凝，从送风盘管14流出的低温高压制冷剂经节流装置25节流，重新成为低温低压制冷剂，回到进风盘管13。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，水流路状态为：水盘管12打开，外部冷水水源导入。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，控制方法为：通过改变压缩机20的转速调节除湿能力，当回风风口5处测得的湿度高于设定值，增大压缩机20的转速，反之则降低压缩机20的转速。通过节流装置25控制吸气过热度，当吸气过热度高于设定值，增大节流装置25的开度，反之则减小开度。通过送风风机10调节室内空气质量，当测得的室内CO2浓度或TVOC浓度高于设定值，增大送风风机10的转速提高新风量，反之则减小送风风机10的转速降低新风量。排风风机11与送风风机10联动，保证回风量始终维持在送风量的80％～90％，以控制空调房间的室内正压。
本实施例机组在除湿模式(全新风)下，结构特征及取得的有益效果为：机组内引入了水盘管12同外部冷水水源配合，先对进风风口3引入的新风进行初步降温除湿处理，提升了进风盘管13进行深度除湿的效率，并降低其除湿负荷，因而机组结构允许非常紧凑，可节约安装空间。此外，在外部冷水水源暂时无法提供，即水盘管12不起作用时，机组完整的制冷循环设计也允许其独立运行，同样保障室内的新风及除湿需求。
2、除湿模式(回风+新风混合)。参见图3，制冷剂环路连接关系见图4。
该模式下往室内的送风大部分为回风的内循环，同时供应少量新风。将回风同少量室外新风混合后，进行过滤、降温除湿、再热处理后送往室内。适合黄梅天等室内非常潮湿的工况。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，部件状态为：水盘管12关闭。其余部件状态与除湿模式(全新风)一致，但送风风机10和排风风机11的转速不同。除湿模式(全新风)时，排风风机11转速高，倾斜混风风门9在排风通道2这一侧有更大负压，部分新风进入排风通道2同回风混合后排出；除湿模式(回风+新风混合)时，排风风机11转速低，倾斜混风风门9在送风通道1这一侧有更大负压，大量回风进入送风通道1同少量新风混合后送入室内。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，空气流路状态为：室内回风从回风风口5引入后分为两部分，一小部分在排风风机11驱动下，流经排风盘管15带走部分冷凝热后，从排风风口6排至室外；剩余部分在送风风机10驱动下，从倾斜混风风门9进入送风通道1，和进风风口3引入的少量新风混合后，分别流经初效过滤器16和中高效过滤器17过滤净化、进风盘管13降温除湿、送风盘管14再热后，由送风风口4送入室内。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，制冷剂环路状态为：制冷剂环路状态同除湿模式(全新风)一致。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，水流路状态为：水盘管12关闭，外部冷/热水源不导入。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，控制方法为：压缩机20和节流装置25的控制策略与除湿模式(全新风)一致。送风风机10和排风风机11维持定速运转。
本实施例机组在除湿模式(回风+新风混合)下，结构特征及取得的有益效果为：该模式下，机组在除湿模式(全新风)基础上，通过简单调节送风风机10和排风风机11的转速，巧妙转换送、排风通道两侧风压的大小，使得大量回风流经进风盘管13降温除湿，可快速有效降低室内湿度。同时，允许进风风口3引入部分新风，改善室内空气质量，提升用户体验。
3、除湿模式(全新风，低环境工况)。参见图5，制冷剂环路连接关系见图6。
该模式下往室内的送风全部由室外新风构成。特点在于室外新风的温度较低(例如干球温度16℃，湿球温度14℃的工况)，但仍需除湿并保证送风温度(高于室内回风状态对应的露点温度或者国标规定的22℃)。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，部件状态为：水盘管12关闭。倾斜混风风门9关闭。排风风机11的转速降低。制冷剂环路的截止阀22开启。其余部件状态与除湿模式(全新风)一致。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，空气流路状态为：室外新风从进风风口3引入，在送风风机10驱动下，分别流经初效过滤器16和中高效过滤器17过滤净化、进风盘管13降温除湿、送风盘管14再热后，由送风风口4送入室内。室内回风从回风风口5引入，在排风风机11驱动下，流经排风盘管15带走冷凝热后，从排风风口6排至室外。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，制冷剂环路状态为：制冷剂流向与除湿模式(全新风)一样。区别在于截止阀22打开，压缩机20排气分为两部分：除同样流经排风盘管15冷凝的支路外，另一部分直接旁通到送风盘管14入口，两部分混合后进入送风盘管14再热送风。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，水流路状态为：水盘管12关闭，外部冷/热水源不导入。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，控制方法为：压缩机20、节流装置25、送风风机10以及排风风机11的控制策略与除湿模式(全新风)一致。
本实施例机组在除湿模式(全新风，低环境工况)下，结构特征及取得的有益效果为：该模式下，通过截止阀22的开启，改变了送风盘管14入口的制冷剂状态，调节送风盘管14中冷凝再热和过冷再热的比例(冷凝再热较过冷再热换热量大)，即使低环境工况(例如，进风干球温度16℃/湿球温度14℃)下也能保证送风温度。
4、制热模式(全新风)。参见图7，制冷剂环路连接关系见图8。
该模式下往室内的送风全部由室外新风构成。将室外新风进行过滤、升温、加湿等处理后送往室内。适合冬季寒冷干燥工况。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，部件状态为：空气流路的部件状态与除湿模式(全新风，低环境工况)一致，但加湿器18打开。水盘管12引入外部热水。制冷剂环路流向反转，四通换向阀21的C口和S口相连，使排风盘管15和压缩机20的吸气口连通；E口和D口相连，使进风盘管13和压缩机20的排气口连通。截止阀22关闭。第二单向阀23导通，第一单向阀24反向截止，使送风盘管14被短路旁通。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，空气流路状态为：室外新风从进风风口3引入，在进风风机10驱动下，分别流经初效过滤器16和中高效过滤器17过滤净化、水盘管12初步升温、加湿器18加湿、进风盘管13二次加热后，由送风风口4送入室内。室内回风从回风风口5引入，在排风风机11驱动下，流经排风盘管15降温，被回收排风热后，从排风风口6排至室外。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，制冷剂环路状态为：制冷剂环路逆转，流向与除湿模式(全新风)相反。制冷剂在排风盘管15中蒸发吸热为低压蒸汽，经过四通换向阀21被压缩机20吸入，压缩成为高温高压的制冷剂气体，再流经四通换向阀21，进入进风盘管13冷凝，向流经的空气散热成为低温高压的制冷剂液体，从进风盘管13出来后经节流装置25节流，重新成为低温低压制冷剂，经第二单向阀23回到排风盘管15。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，水流路状态为：水盘管12打开，外部热水水源导入。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，控制方法为：通过改变压缩机20转速调节制热能力，当送风风口4处测得的温度低于设定值，增大压缩机20的转速，反之则降低压缩机20的转速。节流装置25、送风风机10、排风风机11的控制与除湿模式(全新风)一致。通过加湿器18控制室内湿度，当回风风口5测得的湿度低于设定值时，增大加湿器18的供水量，反之则减少加湿器18的供水量。
本实施例机组在制热模式(全新风)下，结构特征及取得的有益效果为：该模式下，由于机组制冷剂环路设置有第二旁通回路，通过第一单向阀24的截止与第二单向阀23的导通作用，使得在该模式下制冷剂并不流经送风盘管14，避免进风盘管13出口的低温制冷剂和进风盘管13出口的高温空气在送风盘管14中进一步接触换热，很好地规避了被升温的空气又被降温的热损失。
本文中使用“第一”、“第二”等词语来限定部件，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”等词语的使用仅仅是为了描述上便于对部件进行区别。如没有另行声明，上述词语并没有特殊的含义。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，包括空气流路、制冷剂环路和水流路，所述空气流路包括送风风道和排风风道，所述送风风道两端设有进风风口和送风风口，所述排风风道两端设有回风风口和排风风口，特征在于，所述送风风道和排风风道之间设有能够将两者连通的混风风口；
所述制冷剂环路包括依次连接的压缩机、四通换向阀、排风盘管、第一单向阀、送风盘管、节流装置、进风盘管；
所述送风风道的进风盘管前设有水盘管，在除湿模式下通过水盘管对室外进风进行初步降温和除湿处理，在制热模式下通过水盘管对新风进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述水盘管后设有加湿器，所述加湿器用于制热模式下对经过水盘管加热后未达到湿度要求的送风进行加湿。
3.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述制冷剂环路中还设有第一旁通回路，所述第一旁通回路上设有截止阀，所述截止阀的一端与压缩机排气口连接，另一端连接于第一单向阀和送风盘管间的管路上。
4.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述制冷剂环路中还设有第二旁通回路，所述第二旁通回路上设有第二单向阀，所述第二单向阀与第一单向阀和送风盘管并联，所述第二单向阀一端连接于排风盘管与第一单向阀间的管路上，另一端连接于送风盘管和节流装置间的管路上。
5.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述四通换向阀的四个接口分别与进风盘管、压缩机的吸气口、排风盘管和压缩机的排气口相连。
6.根据权利要求4所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述第一单向阀的导通方向与除湿模式下制冷剂流向一致，即允许制冷剂由排风盘管流入送风盘管，反向截止；
所述第二单向阀的导通方向与制热模式下的制冷剂流向一致，即允许制冷剂由节流装置流向排风盘管，反向截止。
7.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述排风盘管、压缩机、四通换向阀、第一单向阀、第一旁通回路及其上的截止阀、第二旁通回路及其上的第二单向阀设于排风风道中；
所述进风盘管、送风盘管和节流装置设于送风风道中。
8.根据权利要求1所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机，其特征在于，所述排风盘管以一定倾斜角度放置于排风风道中的排风侧水盘中，所述进风盘管和送风盘管放置于送风风道中的送风侧水盘中。
9.一种如权利要求1至8中任意一项所述带预冷水盘的整体式新风除湿机的控制方法，其特征在于，通过水盘管同外部冷/热水源配合：
除湿模式下先对进风风口引入的新风进行初步降温除湿处理，以此提升了进风盘管进行深度除湿的效率，并降低其除湿负荷；
制热模式下先对新风初步加热，便于后续加湿器的等焓加湿和进风盘管的二次再热。
10.根据权利要求9所述的一种带预冷水盘的整体式新风除湿机的控制方法，其特征在于，通过第一旁通回路上截止阀的开闭控制，改变送风盘管入口的制冷剂状态，调节送风盘管中冷凝再热和过冷再热的比例，以此保证送风温度；
通过第一单向阀与第二单向阀的单向导通作用，在除湿模式下制冷剂流经送风盘管，用于再热降温除湿后的空气，保障送风温度避免风管凝露，在制热模式下，制冷剂不流经送风盘管，以此避免进风盘管出口的低温制冷剂和进风盘管出口的高温空气在送风盘管中进一步接触换热。
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