一种用于全工况环境的除湿装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及空气调节技术领域，特别涉及了一种用于全工况环境的除湿装置及其控制方法。


背景技术：

2.除湿机也称为去湿机、抽湿机，是由压缩机、热交换器、节流装置、接水盘、风机、控制器、外壳等元件组成，其工作原理：由风扇将潮湿空气抽入机内，通过热交换，此时空气中的水份冷凝成水珠流入接水盘，处理过后的干燥空气排出机外，如此循环使室内湿度降低。随着科学技术的发展，人类对特殊场所的环境要求越来越高，特别是对场所湿度越来越有更高的要求。
3.现有除湿机通常以设定湿度为目标，与实时采集湿度值进行比较，通过控制器输出启停信号进行除湿工作。随着温湿度的变化，露点温度也会随之变化。但现有除湿机无法智能调节制冷系统节流装置的冷媒流量和风机频率，无法灵活改变蒸发温度，从而无法使蒸发温度与空气露点温度始终保持合适温差，导致除湿效率不高。特别是恶劣工况，甚至失去除湿效果。
4.且现有除湿机可以正常运行的工况一般是温度在18到32℃，相对湿度在50％左右的环境条件。环境温度和相对湿度过高或过低，除湿机都会效率低下甚至失去除湿效果。然而，除湿机可能会在恶劣的工况下工作，例如在40℃，相对湿度在20％的环境，空气露点温度12℃左右，现有除湿机很难将40℃的空气降到空气露点温度12℃以下，这会导致空气中的水蒸气进过蒸发器无法冷凝成水珠，从而失去除湿效果。同样，例如在5℃，相对湿度在60％的环境，蒸发器的负荷过低，蒸发温度通常在-10℃左右，蒸发表面会形成结霜，从而使除湿机效率大大降低。
5.因此，传统方案无法实现蒸发温度随露点温度动态控制除湿，且控制逻辑为简单的区间湿度启停控制方式，使得除湿机运行工况范围缩小，能效低下，甚至无法正常工作。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中传统的除湿机无法实现蒸发温度随露点温度动态控制除湿，且除湿机运行工况范围缩小，能效低下的问题，提供了一种用于全工况环境的除湿装置及其控制方法，实现了高效动态可控的蒸发温度、智能计算的露点温度与智能控制逻辑一体。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于全工况环境的除湿装置，包括：
8.装置本体以及安装在装置本体上的控制器，所述控制器包括：
9.露点温度计算模块，用于实时计算露点温度以及实时调节蒸发温度,使蒸发器表面温度与露点温度保持恒定温差；
10.风量调节模块，用于根据环境湿度，对除湿装置的风量进行调节；
11.阀门开度调节模块，用于根据露点温度计算模块调节的蒸发温度进行阀门开度大小调节。
12.露点温度计算模块利用实时采集的环境温湿度值，通过露点温度计算公式计算实时露点值，为控制器运算提供核心运算参数；同时实时调节蒸发温度，始终让蒸发器的表面温度与进风空气的露点温度保持一定温差，使空气能够降温，遇蒸发器翅片表面能冷凝出水。全工况的露点温差运行参数，使除湿装置在不同环境工况的露点温度下，都能找到合适的工作状态，拓展了有效运行的环境区间值。
13.风量调节模块可以根据采集的环境湿度值，判定合适的负荷范围，选择合适风量，特别是高温低湿环境中，合适的风量与蒸发温度协同控制，使除湿仍旧可以有效工作。阀门开度调节模块可以根据控制器所设定的蒸发温度开度进行大小调节，满足智能化控制逻辑。
14.本发明替代原有除湿机机械化的启停控制，使除湿机在运行范围全工况都能高效运行，特别是满足以下恶劣工况能够有效工作：高温高湿情况下，一定程度的降低冷凝温度，保证机器正常运行，避免压缩机保护；高温低湿情况下，有效降低蒸发温度至露点温度以下，增加出水量；低温情况下，降低了除湿机开始结霜的环境温度值，有效延缓化霜，保证机器正常运行。
15.作为优选，还包括数据采集模块，所述数据采集模块与控制器连接，用于采集环境温湿度以及蒸发温度。实时检测温湿度，蒸发温度，并将检测到的温湿度数据发送至控制器，控制器根据温度数据计算露点温度、控制风机频率、控制阀门开度，三者协同参与控制运算，使除湿装置各个部件运行在更合适的工作范围。
16.作为优选，所述的装置本体包括箱体以及安装在箱体内部的制冷系统，所述制冷系统一侧安装有风机，另一侧安装有过滤装置，所述制冷系统还连接有排水装置。过滤装置可以为过滤网，风机与过滤装置分别安装在制冷系统的两侧，可以是过滤装置安装在制冷系统右侧，风机安装在制冷系统左侧；也可以是过滤装置安装在制冷系统左侧，风机安装在制冷系统右侧。
17.作为优选，所述的制冷系统包括冷凝器，所述冷凝器出口通过电子膨胀阀连接有蒸发器，冷凝器入口通过排气管连接有压缩机，所述蒸发器出口通过回气管与压缩机吸气口连接，形成循环通道。压缩机排气口通过排气管与冷凝器入口相连，冷凝器出口通过电子膨胀阀与蒸发器入口相连，蒸发器的出口通过回气管回到压缩机吸气口，如此形成一个循环通道。整个循环过程中，压缩机起着压缩和输送制冷剂并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个制冷系统的心脏；电子膨胀阀对制冷剂起节流降压的作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是致使空气结露的设备，制冷剂在蒸发器中吸收空气热量，空气遇冷结露，从而达到除湿的目的；冷凝器是热量输出设备，从蒸发器中吸取得热量连同压缩机消耗的功所转化的热量都通过冷凝器被空气带走。
18.作为优选，所述排水装置包括安装在制冷系统下方的接水盘，所述接水盘通过排水管连接有水箱。排水装置用于接收冷凝水。
19.作为优选，所述的箱体上设有与过滤装置位置相对的进风口以及与风机位置相对的出风口，所述蒸发器u型管中间设有蒸发温度传感器，所述过滤装置上安装有温湿度传感器。风机运行使空气在机器内循环，环境空气从进风口进入除湿装置内部，蒸发温度传感器
用于检测蒸发温度，温湿度传感器安装在进风口与过滤装置之间，用于检测环境温湿度。
20.一种用于全工况环境的除湿装置的控制方法，包括以下步骤：
21.s1：设定目标湿度值，控制除湿装置在设定湿度运行；
22.s2：采集环境温度值、环境相对湿度值，判断实际湿度值与目标湿度值的关系；
23.s3：若实际湿度值大于等于目标湿度值，则计算露点温度；
24.s4：采集除湿装置蒸发温度，判断露点温度与蒸发温度的差值是否等于an
±
1的关系；
25.s5：若露点温度与蒸发温度的差值等于an
±
1，则回到步骤s1，若露点温度与蒸发温度的差值不等于an
±
1，则回到步骤s2。
26.an表示露点温度与蒸发温度温差(蒸发温度低于露点温度)，不同负荷工况温差要求不同。上电启动除湿机，设定目标温度值，制冷系统以及控制器进入工作状态，控制器通过数据采集模块采集到的环境湿度值与目标设定值进行对比计算并计算实时露点温度值。由于环境状态的变化，露点温度值以最后一次的计算结果为准。
27.作为优选，所述的步骤s3还包括：
28.若实际湿度值小于目标湿度值，除湿装置为待机状态，每隔b小时，除湿装置的风机以低风速运行c分钟完成环境湿度采样。每一次采样完成后都进行一次实际湿度值与目标湿度值比较，直到实际湿度值大于等于目标湿度值。b与c的值根据实际情况设置。
29.作为优选，所述的步骤s3中，计算露点温度的具体方式为：
[0030][0031]
其中，t表示环境温度，rh表示环境湿度，td表示露点温度，ln表示自然对数，a、b表示常数，其中a为17.27，b取237.7。
[0032]
作为优选，所述的步骤s5中，具体包括：
[0033]
若露点温度与蒸发温度的差值不等于an
±
1，判断露点温度与蒸发温度的差值是否小于an-1，若是，则减小电子膨胀阀开度，调整除湿装置中风机频率，回到步骤s2；若不是，则判断露点温度与蒸发温度的差值是否大于an 1，若是，则增加电子膨胀阀开度，调整除湿装置中风机频率，回到步骤s2。
[0034]
电子膨胀阀开度和频率调整完成后使得露点温度减去蒸发温度等于an
±
1。风机频率和电子膨胀阀开度在此状态下运行d分钟后，控制器再次将数据采集模块采集到的湿度值与设定目标湿度值比较，从而进入下一个周期运行。
[0035]
因此，本发明具有如下有益效果：1、实时检测温湿度，蒸发温度，计算露点温度，风机频率、电子膨胀阀开度协同参与控制运算，使除湿装置各个部件运行在更合适的工作范围；2、替代原有除湿机机械化的启停控制，使除湿机在运行范围全工况都能高效运行，特别是满足以下恶劣工况能够有效工作：实时采集环境温湿度值，通过露点温度计算公式计算实时露点值，为控制器运算提供核心运算参数，并使空气能够降温；根据实时采集的环境温湿度值，为风机设置合适的运行频率，满足合适的负荷与蒸发温度；设置电子膨胀阀合适的开度，调节冷媒流量，满足全工况运行需求。
附图说明
[0036]
图1是本发明中控制器的系统结构示意图。
[0037]
图2是本发明的除湿装置的结构示意图。
[0038]
图3是本发明不同负荷露点温度与蒸发温度差值表。
[0039]
图4是本发明中负荷区域风机频率运行曲线图。
[0040]
图5是本发明中控制方法的步骤流程图。
[0041]
图中：1、进风口；2、过滤装置；3、蒸发器；4、冷凝器；5、出风口；6、风机；7、压缩机；8、水箱；9、排水管；10、接水盘；11、电子膨胀阀；12、温度传感器；13、温湿度传感器；14、控制器；15、露点温度计算模块；16、风量调节模块；17、阀门开度调节模块；18、数据采集模块；19、箱体。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
[0043]
实施例一：
[0044]
本实施例为一种用于全工况环境的除湿装置，包括控制器14与装置本体，如图1所示，所述控制器包括：用于实时计算露点温度以及实时调节蒸发温度,使蒸发器表面温度与露点温度保持恒定温差的露点温度计算模块15；用于根据环境湿度，对除湿装置的风量进行调节的风量调节模块16；用于根据露点温度计算模块的蒸发温度进行阀门大小调节的阀门开度调节模块17。所述控制器还连接有用于采集环境温湿度以及蒸发温度的数据采集模块18。
[0045]
工作时，数据采集模块实时采集环境温湿度以及蒸发温度并将采集到的温湿度数据发送给控制器，所述控制器可以实现智能露点计算、智能调节风量以及智能调节阀门开度。
[0046]
智能露点计算：由露点温度计算模块实现，实时调节蒸发温度，始终让蒸发器的表面温度与进风空气的露点温度保持一定温差，使空气能够降温，遇蒸发器翅片表面能冷凝出水。
[0047]
智能调节风量：由风量调节模块实现，可以根据采集的环境湿度值，判定合适的负荷范围，选择合适风量，特别是高温低湿环境中，合适的风量与蒸发温度协同控制，使除湿仍旧可以有效工作。
[0048]
智能调节阀门开度：由阀门开度调节模块实现，根据控制系统所设定的蒸发温度对阀门开度进行大小调节，满足智能化控制逻辑。
[0049]
本发明可以实现全工况的露点温差运行参数，使除湿装置在不同环境工况的露点温度下，都能找到合适的工作状态，拓展了有效运行的环境区间值。
[0050]
实施例二：
[0051]
本实施例为一种用于全工况环境的除湿装置，包括控制器与装置本体，所述控制器包括：用于实时计算露点温度以及实时调节蒸发温度,使蒸发器表面温度与露点温度保持恒定温差的露点温度计算模块；用于根据环境湿度，对除湿装置的风量进行调节的风量调节模块；用于根据露点温度计算模块的蒸发温度进行阀门大小调节的阀门开度调节模块。
[0052]
如图2所示，所述装置本体包括箱体19以及安装在箱体内部的制冷系统，所述制冷系统左侧设有风机6，风机出风位置有一个设置在箱体上的出风口5；所述制冷系统右侧设有过滤装置2，所述过滤装置上右侧安装有温湿度传感器13，所述过滤装置右侧位置设有一个设置在箱体上的进风口1。制冷系统上还安装有一个蒸发温度传感器12，所述制冷系统下方有一个接水盘10，所述接水盘通过排水管9连接有水箱8。
[0053]
实施例三：
[0054]
本实施例为一种用于全工况环境的除湿装置，本实施例在实施例二的基础上，对制冷系统做了进一步限定。制冷系统包括压缩机7、蒸发器3、冷凝器4以及电子膨胀阀11，压缩机排气口通过排气管与冷凝器入口相连，冷凝器出口通过电子膨胀阀与蒸发器入口相连，蒸发器的出口通过回气管回到压缩机吸气口，如此形成一个循环通道。蒸发温度传感器设置在蒸发器u型管中间；接水盘设置在蒸发器下方，压缩机设置在水箱左侧，压缩机位于风机下方。
[0055]
整个循环过程中：压缩机起着压缩和输送制冷剂并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏；电子膨胀阀对制冷剂起节流降压的作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是致使空气结露的设备，制冷剂在蒸发器中吸收空气热量，空气遇冷结露，从而达到除湿的目的；冷凝器是热量输出设备，从蒸发器中吸取得热量连同压缩机消耗的功所转化的热量都通过冷凝器被空气带走。
[0056]
采用电子膨胀阀，根据不同负荷露点温度与蒸发温度差值的关系，设置电子膨胀阀合适的开度，调节冷媒流量，满足全工况运行需求。本实施例中不同负荷露点温度与蒸发温度差值关系如图3所示。
[0057]
实施例四：
[0058]
本实施例为一种用于全工况环境的除湿装置，本实施例中风机采用ec直流变频风机，过滤装置采用过滤网，其余设置与实施例二一致。
[0059]
采用ec直流变频风机，根据实时采集的环境温湿度值，通过负荷区域风机频率运行关系，设置合适的运行频率，满足合适的负荷与蒸发温度。本实施例中负荷区域风机频率运行曲线图如图4所示。
[0060]
实施例五：
[0061]
本实施例为一种用于全工况环境的除湿装置的控制方法，采用实施例一的一种用于全工况环境的除湿装置，包括以下步骤：步骤一，设定目标湿度值，控制除湿装置在设定湿度运行；步骤二，采集环境温度值、环境相对湿度值，判断实际湿度值与目标湿度值的关系；步骤三，若实际湿度值大于等于目标湿度值，则计算露点温度；步骤四，采集除湿装置蒸发温度，判断露点温度与蒸发温度的差值是否等于an
±
1的关系；步骤五，若露点温度与蒸发温度的差值等于an
±
1，则回到步骤一，若露点温度与蒸发温度的差值不等于an
±
1，则回到步骤二。
[0062]
下面进一步对本实施例中的控制方法进行说明，如图5所示：
[0063]
第一步：设定目标湿度值，控制除湿装置在设定湿度运行
[0064]
上电启动除湿机，设定目标湿度值，压缩机、风机、电子膨胀阀、控制器进入工作状态。
[0065]
第二步：采集环境温度值、环境相对湿度值，判断实际湿度值与目标湿度值的关系
[0066]
风机运行使空气在机器内循环，环境空气进入进风口，温湿度传感器采集环境温湿度值。控制器将温湿度传感器采集到的实际湿度值与目标湿度值对比计算。
[0067]
第三步：若实际湿度值大于等于目标湿度值，则计算露点温度
[0068]
若实际湿度值小于目标湿度值，除湿装置为待机状态，每隔b小时，除湿装置的风机以低风速运行c分钟完成环境湿度采样，再与目标湿度值进行对比。
[0069]
若实际湿度值大于等于目标湿度，除湿机进入运行状态，控制器通过采集的环境温湿度值，计算露点温度。
[0070]
计算露点温度(近似值)的具体方式为：
[0071][0072]
其中，t表示环境温度，rh表示环境湿度，td表示露点温度，ln表示自然对数，a、b为安托因常数，本实施例中，a为17.27，b取237.7。
[0073]
由于环境状态的变化，露点温度值以最后一次的计算结果为准。
[0074]
第四步：采集除湿装置蒸发温度，判断露点温度与蒸发温度的差值是否等于an
±
1的关系
[0075]
通过蒸发温度传感器取得蒸发温度值，判断露点温度减去蒸发温度是否等于an
±
1。
[0076]
第五步：若露点温度与蒸发温度的差值等于an
±
1，则回到第一步，若露点温度与蒸发温度的差值不等于an
±
1，则回到第二步
[0077]
若露点温度-蒸发温度＝an
±
1，除湿装置中风机与电子膨胀阀以当前状态运行。
[0078]
若露点温度-蒸发温度＜an-1，电子膨胀阀开度减小，风机的频率根据环境负荷所在的区间进行调整。
[0079]
若露点温度-蒸发温度＞an 1，风机的频率根据环境负荷所在的区间进行调整。
[0080]
风机的频率根据环境负荷所在的区间进行调整，取不同值，本实施例中取值关系如图3所示。
[0081]
电子膨胀阀开度和风机频率调整完成后使得露点温度减去蒸发温度等于an
±
1。风机频率和膨胀阀开度在此状态下运行d分钟后，控制器再次通过温湿度传感器采集到温湿度值与目标设定值对比计算，从而进入下一个周期运行。
[0082]
本发明替代原有除湿机机械化的启停控制，使除湿机在运行范围全工况都能高效运行，特别是满足以下恶劣工况能够有效工作：
[0083]
1)高温高湿情况下，一定程度的降低冷凝温度，保证除湿装置正常运行，避免压缩机保护。
[0084]
2)高温低湿情况下，有效降低蒸发温度至露点温度以下，增加出水量。
[0085]
3)低温情况下，降低了除湿装置开始结霜的环境温度值，有效延缓化霜，保证除湿装置正常运行。
[0086]
且本发明通过全工况的露点温差运行参数，除湿置在不同环境工况的露点温度下，都能找到合适的工作状态，拓展了有效运行的环境区间值，满足全工况运行需求。
[0087]
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。