在许多应用场合中都采用制冷系统来调节环境。采用空调和热泵来 冷却和/或加热环境空气。环境的冷却或加热负载随周围条件而变，以 及随建筑物占用者所需温度和/或湿度水平的变化而变化。显然，制冷 系统运行和控制必须充分反映这些变化，以维持环境内部稳定的温度和 湿度条件。
在某些情况下，当该系统在冷却模式下运行时，用于提供需调节空 间内舒适环境的户内空气流的温度水平需要高于提供理想湿度水平的 温度。另一方面，空气流温度越低，从空气中去除的湿气就越多。这些 自相矛盾的趋势对制冷系统设计者提出了挑战。一种应对这些挑战的方 法是，利用多种图表结合再加热线圈。在许多情况下，在空气已经在蒸 发器中冷却之后，在已经去除湿气的位置，为了再加热供给到需调节空 间的空气，采用位于蒸发器下游的户内空气路径上的再加热线圈。
在现有技术中，控制被程序化，从而可选地激活再加热功能。然而， 由再加热回路提供的湿度控制按步骤增加或减少。希望能够在这些离散 步骤之间改变湿度控制。
在过去，人们试图将调制或脉冲技术应用于分离和调整主回路和再 加热分回路之间的制冷剂流。但是发现这些方法不具有鲁棒性，以及对 于应用范围有严格限制。
采用可变速驱动器来驱动制冷系统中可变速的压缩机是公知常 识。通过以较高速或较低速驱动压缩机，被压缩的制冷剂的量发生变 化，因此影响到运行特性和系统能力。
一般来说，在包含再加热功能以便调节连续除湿能力的制冷系统 中，尤其是在具有可变显热比的制冷系统中，还未采用过可变速驱动 器。因此，一般来说，包含再加热功能的制冷系统被限制为在离散步骤 中或者在运行参数的小范围内提供湿度控制。

在本发明的公开实施例中，在具有再加热回路的制冷系统中设置可 变速驱动压缩机。通过选择性利用再加热回路，该制冷系统能够提供更 优湿度控制。而且，通过改变压缩机电机的速度，能够实现在再加热回 路提供的步骤之下和之上的湿度控制。
控制装置识别期望湿度水平，然后，通过以下步骤实现该期望水 平：如果希望增强除湿，则首先激活再加热回路，或者不激活再加热回 路，然后确定实现该精确湿度水平所需的可变速度。在一个简化方法 中，增量调节该可变速度，以及监测所提供的湿度控制。当达到期望水 平时，则该系统在该新速度下运行。如果需要继续调节湿度，则在另一 个增量步骤中调节电机速度。
通过结合再加热回路提供该可变速驱动，本发明实现期望湿度水平 和控制。也可以结合可变速压缩机采用其他设计特征例如冷凝器旁路和 可变速风扇来实现可变显热比。
另一个实施例包括节能器功能和再加热回路以及可变速驱动压缩 机。该组合为系统运行和湿度控制提供附加灵活性。
通过下面的说明书和附图，能够最佳地理解本发明的这些和其他特 征，该发明内容部分之后是附图说明部分。

图1A示出第一实施例的制冷系统。
图1B示出可应用到本申请的任一实施例的可选方案。
图2示出第二实施例的制冷系统。
图3A示出第三实施例的制冷系统。
图3B示出可选示意图。
图3C示出可选示意图。
图4示出由现有技术提供的湿度控制。
图5示出由本发明提供的湿度控制。
图6是根据本发明的控制算法的流程图。

在图1A中示出制冷系统20，它具有带控制功能的压缩机22，该压 缩机包括可变速驱动器44。应当注意，在本发明的范围内，术语“可变 速驱动器”和“可变频驱动器”具有相同含义，在整个申请文本中两者 可以互换使用。公知的是，能够在多种速度下驱动用于压缩机22的电 机，以使得单位时间内压缩机22压缩的制冷剂量可以变化。
从图1B可以看到，虽然采用单个压缩机，但是也可以采用多级压 缩机222和322。公知的是，通过利用多级压缩机，制冷系统设计者可 以获得更高选择权和控制权。可变速驱动器44如图所示连接到其中一 个压缩机(222)，但是它也可以选择性控制两个压缩机。
从图1A可以进一步看到，可变速驱动器144可连接到风扇40和 47。本领域技术人员会意识到何时可变控制这些风扇电机是有利的。
由压缩机22压缩的制冷剂通到户外热交换器24，该户外热交换器 可以是冷却模式的冷凝器。风扇47扇动热交换器24上方的空气，从而 和制冷剂进行热交换以便冷凝，然后再冷却制冷剂。膨胀装置36设置 在冷凝器34的下游，蒸发器38设置在膨胀装置36的下游。如图所示， 风扇40扇动蒸发器38上方的空气，从而对传送到需调节空间内的空气 进行冷却和除湿。
三通阀28从膨胀装置36和冷凝器24中间的位置选择性导出制冷 剂，然后通过再加热热交换器30。该制冷剂通过止回阀32，然后在膨 胀装置36的上游且三通阀28的下游的点34返回到主回路。
公知的是，当希望增强湿度控制时，转动三通阀28，从而将制冷剂 导通经过再加热线圈30，然后回到返回点34。现在，由风扇40扇动且 经过蒸发器38上方的空气冷却到低于制冷系统20所调节的空间的占用 者的期望温度以下的温度。该点的空气去除了额外湿气，这是因为和蒸 发器38的制冷剂进行热交换作用而导致温度下降。然后该空气经过再 加热线圈30，它将空气加热升高到接近期望温度。同样的，该再加热功 能是本领域公知常识。本发明的发明点在于将这种再加热功能结合到可 变速压缩机。
图1A所示的再加热回路的附加特征是能够获得由旁路线21提供的 可变显热比，该旁路线上设置有阀门122，从而可以选择性旁接冷凝器 24周围的至少一部分制冷剂。阀门26的操作结合到阀门122。如果希 望在制冷系统20调节的空间内大幅度减小冷却功能，但是仍然保持大 量除湿功能，则可以打开旁路线21，将至少一部分制冷剂旁接通过阀门 122和冷凝器24周围。因此到达蒸发器36的制冷剂的冷却势能(cooling potential)要低于所有制冷剂通过冷凝器24被冷却的情况。同时，通 过再加热热交换器30的制冷剂将具有更高加热势能(heating potential)。因此，再加热功能可以从供给到需调节空间的空气除去 额外湿气，而不会过冷却该空间。这就提供了需调节空间的占用者所需 的显热比。本领域技术人员将会意识到如何使用该设计特征。
图2示出可选实施例的制冷系统120，其中压缩机22具有可变速驱 动控制装置44。如图1所示，冷凝器46具有用于扇动冷凝器46上方空 气的风扇47。以及，如前所述，膨胀装置48和具有风扇52的蒸发器50 还设置在制冷剂回路的下游。
由三通阀54选择性将制冷剂从冷凝器46的上游位置导出、经再加 热线圈56和止回阀59在点58返回到主回路，从而提供再加热功能， 其中所有位置点都位于冷凝器56的上游。制冷系统设计者会意识到该 系统何时以类似于图1A所示图表的方式运行。
图3A示出制冷系统的一个不同实施例，它具有附加特征。特别是， 将公知的节能器循环的系统设计结合到该示意图中。结合到再加热功能 的节能器循环提供更高运行和控制灵活性。虽然再加热热交换器示出为 串联到图1A和2的冷凝器，以及示出为并联到图3A的冷凝器，但是两 种结构都可以等同地加以应用且都可行。还可以利用再加热线圈的抽头 位置的其他变化，这和冷凝器和节能器热交换器相关。作为示例，再加 热线圈可以从冷凝器下游的抽头接收制冷剂，而不是如图3所示的上游 位置。图1-3的结合仅仅用于示出可以在本发明中采用许多再加热设计 方案。
图3A示出实施例89，其中三通阀90位于冷凝器94的上游。当再 加热分路在运行时，制冷剂通过再加热线圈92，可以旁通冷凝器94， 其中该冷凝器可以保持在未激活模式下。止回阀110和主循环的返回点 96如图所示是再加热线圈92的下游。如果打开节能器膨胀装置100， 则一部分制冷剂会再通过抽头线98、节能器膨胀装置100、节能器热交 换器102和到压缩机22的节能器端口的返回线106。在两条制冷剂流(主 回路中的液体高压制冷剂和节能器分路中的低压制冷剂)之间发生热传 递相互作用的位置，液体线104中的制冷剂主流也通过节能器热交换器 102。在本实施例中，冷凝器可以整个被流过再加热线圈92的制冷剂旁 通。抽头线98可以位于节能器热交换器102的下游。
虽然两支流体98和104如图所示沿图3A中的相同方向流过节能器 热交换器102，但是这仅仅是为了简化说明。实际上，通常优选的是， 使得两支流体流过逆流结构中的节能器热交换器102。抽头线98中的制 冷剂再冷却主线104中的制冷剂，以使得在经过膨胀装置36之后，在 蒸发器108中具有更高冷却势能。风扇52扇动蒸发器108上方的需调 节空间。从蒸发器108，制冷剂返回到回到压缩机22的吸入线。来自抽 头线98的制冷剂经过返回线106，到达压缩机22中的中间压缩点。应 当理解的是，节能器膨胀装置100还优选包括切断装置或者提供单独的 切断装置。
可以采用节能器循环，也可以不采用节能器循环。为了关断节能器 循环，可以关闭节能器膨胀装置100，以使得没有制冷剂供给到抽头线 98。类似的，为了关断再加热线圈，三通阀90可以移动到所需位置， 以使得没有制冷剂流过再加热线圈92。因此，可以彼此独立地采用这两 种功能中的任意一种，或者也可以一种都不采用。本发明的目的主要是 提供相互结合使用两种技术的能力，同时对湿度和温度进行更优控制， 以及伴随设置有可变速压缩机22。以及，可以理解的是，可以由一对普 通阀门来替代该三通阀90，以及如果膨胀装置是不能完全关闭的类型， 则还可以在抽头线98上设置附加切断阀。
当希望供给到需调节空间的空气流的湿度温度水平低时，连同提供 大量潜在能力的能力，节能器膨胀装置100和三通阀90均打开到开启 位置，从而运行节能器热交换器102和再加热线圈92。由来自抽头线98 的制冷剂再冷却经过主线104的制冷剂。因此，制冷剂到达蒸发器108 时具有更高冷却势能(以实现更高显式和潜在能力)。因此，在制冷系 统89的蒸发器108的出口处，风扇52提供的空气流能够供以更低温度 和湿度(这是因为在该更低温度下，能够从空气去除更多湿气)。然后 经冷却和除湿的该空气通过再加热线圈92上方，这将获得热高压制冷 剂，因为它位于主膨胀装置36的上游。该制冷剂将空气再加热到期望 温度，同时空气中包含的湿气没有变化。因此，通过利用节能器循环和 再加热线圈的组合，制冷系统设计者能够同时实现期望温度和湿度水 平。此外，因采用节能器循环理念，所以实现更高效率水平。
图3A示出可选实施例180，其中三通阀190选择性引导制冷剂到节 能器热交换器192，然后串联到再加热热交换器196。如前所述，制冷 剂经止回阀198回到主制冷剂回路。该示意图示出，再加热线圈能够定 位成串联节能器热交换器和节能器热交换器的下游。之前实施例示出再 加热线圈定位成串联到节能器热交换器但是位于节能器热交换器的上 游。本领域技术人员将会意识到何时每个可选方案是最为有利的。
图3C示出另一个实施例210。在该实施例中，三通阀200以并联流 动模式将制冷剂引导到节能器热交换器202和再加热线圈204。以及， 本领域技术人员将会以使得并联流动结构何时比串联结构更为有利。
以及，图1A、1B、2、3A、3B和3C仅仅用于示出可能的再加热技 术方案。本发明可以采用大量再加热回路构造和结构。关于特定再加热 设计理念和再加热线圈和节能器热交换器的相对位置的决定应当相对 于具体应用需求来进行适当评估，以及可以具有多种灵活度。
用于每种制冷剂循环20、120、89、180和210的控制装置44能够 识别提供期望温度和湿度水平所需的显式和潜在能力，以及根据需要运 行再加热功能和/或节能器功能。因此，如图4所示，现有技术提供湿 度控制的变化级A、B和C。然而，可以看到，在不能由现有技术系统提 供的值A、B和C之间由若干值。当然，这是该系统的过度简化形式， 但是这确定有助于提供协助理解本发明的良好基础。
例如，在图3A的系统中，包括用于压缩机电机的可变速驱动器， 在基值A、B和C之间设置有无穷多个能力，如图5所示。因此，如图5 所示，通过在激活再加热功能之后减小压缩机的速度，能够向普通能力 向下的斜坡R。通过在激活再加热功能时增加电机速度，能够提供另一 个斜坡R。在某些点，同时运行节能器和再加热功能比增加压缩机速度 要更有意义。在运行模式之间切换的决定通常基于系统效率和部件可靠 性，但是也能够采用另一系统特性或这些系统特性的组合作为标准。类 似的，通过在再加热运行模式下提升速度，或者在再加热和节能器运行 模式下减小速度，能够在再加热功能和节能器和再加热组合功能之间提 供另一个斜坡R。通过增加电机速度，同时利用当期望获得更高除湿性 能时激活的再加热和节能器功能来运行该系统，从而提供最终斜坡R。 本领域技术人员将会意识到这些功能中任一功能何时是期望功能。图1A 和2的系统提供级A和B之间的类似附加控制特征。
图6示出利用本领域公知的标准可变速电机如何来典型地实现这些 斜坡。图5所示的斜坡R是过度简化的斜坡。实际上，控制过程通常以 增量步骤进行(它可以是不均匀的，以及依赖于控制逻辑)，然后在增 量变化之后监测制冷剂循环的运行。因此，沿每个斜坡R会有多个步骤 变化，而不是如图5所示的无穷多个变化。然而，图5确实有助于理解 本发明如何提供可调除湿能力。
必须注意，可变速压缩机可以结合可变速风扇使用，以进一步增强 系统运行和控制。以及，可变速压缩机可以应用于传统运行模式，以及 用于控制温度和湿度到相对小的范围内，这是本领域公知常识。
虽然已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将会意 识到可以在本发明的范围内作出某些变型。为此，下面的权利要求应当 理解为确定本发明的真实范围和内容。