CN106016682B - 自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调 - Google Patents

自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调。该自然风空调换热装置包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联设置，冷媒管路包括多个支路(1)，每一个支路(1)从冷媒管路的入口(2)经相应的换热器连接至冷媒管路的出口(3)，各支路(1)上分别设置有第一节流装置(4)。根据本发明的自然风空调换热装置，可以解决现有技术中自然风空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。

Description

自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调。
背景技术
自然风空调的特点是可以模拟自然条件下的吹风模式，按照自然风的特征要求需要实时改变出风口的风速，这就导致流经蒸发器的风速一直在变化，造成蒸发器换热片与流入空气的换热量一直在变化，无法达到平稳换热的要求。制冷时，入口风速低时换热器热交换充分，出风口吹风温度低，当入口风速高的时候换热器换热不充分，出口温度高。这样就会导致蒸发器表面温度很不平稳，吹风温度忽高忽低，最终导致用户体验差。
现有自然风空调仅仅考虑了出风口风速的自然风特性，没有把自然风风速变化与蒸发器的换热能力相结合，其蒸发器只是简单的借用普通空调的蒸发器。还有一种做法是采用调节压缩机的运行频率来调节冷媒的流动速度，进而调节蒸发器的换热能力。但是采用调节压机频率的方法具有很强的滞后性，由于风速变化的速度比较快，改变压机运行频率来调节蒸发器换热能力的速度远远跟不上风速变化的速度。这样就会出现换热能力与风速不匹配的问题，使温度调节混乱，出风温度不能按照自然风的特征进行变化。
综上所述，目前的自然风空调仅仅能够调节风速这一个特性，对应出风口的温度调节比较困难。这样的自然风空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热，并不能够达到自然舒适的效果。
发明内容
本发明的目的是提出一种自然风空调换热装置及其控制方法、自然风空调，以解决现有技术中自然风空调出风口的出风温度波动明显，人体感觉忽冷忽热的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种自然风空调换热装置，包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联设置，冷媒管路包括多个支路，每一个支路从冷媒管路的入口经相应的换热器连接至冷媒管路的出口，各支路上分别设置有第一节流装置。
优选地，多个换热器环绕在自然风空调的风机周侧。
优选地，冷媒管路的出口与入口之间通过旁通管路连接，旁通管路上设置有第二节流装置。
优选地，多个支路所流经的换热管数量大致相同。
优选地，换热器包括第一换热器、第二换热器和第三换热器，第二换热器位于第一换热器和第三换热器之间，第二换热器的换热管数量大于第一换热器的换热管数量，流经第一换热器的支路流经第二换热器的部分换热管。
优选地，第一换热器、第二换热器和第三换热器围成凹槽，自然风空调的风机设置在凹槽内。
根据本发明的另一方面，提供了一种自然风空调换热装置的控制方法，包括：根据自然风风速变化曲线确定自然风风速；根据确定的自然风风速确定与该风速相匹配的每个换热器的冷媒流量；根据各换热器的冷媒流量调节该换热器所对应的支路上的节流装置的开度。
优选地，控制方法还包括：检测冷媒管路入口处的冷媒总量；确定各换热器所需的冷媒流量之和；根据冷媒总量与各换热器所需的冷媒流量之和之间的差值对冷媒管路入口和出口之间的旁通管路上的节流装置开度进行调节。
优选地，控制方法还包括：当调节自然风模式档位时，实时调节第一换热器；当自然风模式档位固定时，根据入口风速流量实时调节第二换热器；当自然风波动曲线波动较大时，实时调节第三换热器；其中流经换热器的空气流量大小顺序为：第一换热器>第二换热器>第三换热器。
根据本发明的另一方面，提供了一种自然风空调，包括自然风空调换热装置，该自然风空调换热装置为上述的自然风空调换热装置。
本发明的自然风空调换热装置，包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联设置，冷媒管路包括多个支路，每一个支路从冷媒管路的入口经相应的换热器连接至冷媒管路的出口，各支路上分别设置有节流装置。多个换热器沿换热面方向依次邻接设置，且每一个该换热器所对应的支路上均对应设置有节流装置，可以通过各节流装置调整相应换热器的冷媒流量，从而对各个换热器的换热能力进行调节，使得换热器的整体表面温度与自然风的风速特征相匹配，实现自然风空调的出风口温度连续平稳变化，提高用户的使用体验。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的自然风空调换热装置的结构图；
图2是本发明实施例的自然风空调换热装置的连接管路图；
图3是本发明实施例的自然风空调换热装置的控制流程图。
附图标记说明：1、支路；2、入口；3、出口；4、第一节流装置；5、风机；6、旁通管路；7、第二节流装置；8、第一换热器；9、第二换热器；10、第三换热器；11、凹槽。
具体实施方式
在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。
结合参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，自然风空调换热装置包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与换热器相连的冷媒管路，多个换热器并联设置，冷媒管路包括多个支路1，每一个支路1从冷媒管路的入口2经相应的换热器连接至冷媒管路的出口3，各支路1上分别设置有第一节流装置4。
多个换热器沿换热面方向依次邻接设置，且每一个该换热器所对应的支路1上均对应设置有节流装置，可以通过各节流装置调整相应换热器的冷媒流量，从而对各个换热器的换热能力进行调节，使得换热器的整体表面温度与自然风的风速特征相匹配，实现自然风空调的出风口温度连续平稳变化，提高用户的使用体验。
多个换热器环绕在自然风空调的风机5周侧，从而使得空气流动过程中能够经过风机周侧的换热器换热之后顺利进入风机5，然后经风机5送出。由于换热器环绕在风机5的周侧，在风机5旋转的过程中，可以使周侧空气均经过换热器换热，提高换热效率。
优选地，冷媒管路的出口3与入口2之间通过旁通管路6连接，旁通管路6上设置有第二节流装置7。第二节流装置7能够调节经过旁通管路6的冷媒流量，从而使得流经换热器的冷媒总量能够正好满足换热器换热需要，不会由于冷媒过多或者过少而影响换热器的换热量，使得换热器的换热量能够与自然风风速更好地匹配，使得生成的自然风更加符合实际的自然风特征。第一节流装置4和第二节流装置7例如为节流阀。
多个支路1所流经的换热管数量大致相同，可以使每个支路1所需分配的冷媒流量大致相同，提高换热器换热调整的一致性，提高换热器温度调整的准确度。
在本实施例中，换热器包括第一换热器8、第二换热器9和第三换热器10，第二换热器9位于第一换热器8和第三换热器10之间，第二换热器9的换热管数量大于第一换热器8的换热管数量，流经第一换热器8的支路1流经第二换热器9的部分换热管。
以图2为例，与第一换热器8对应的支路1不仅流经第一换热器8的所有换热管，而且流经部分第二换热器9的换热管，该支路1流经10个换热管；与第二换热器9对应的支路1流经第二换热器9上除去第一换热器对应的支路1所流经的换热管之外的其他换热管，该支路1也流经10个换热管；与第三换热器10对应的支路1流经第三换热器10上的所有换热管，共流经10个换热管，三个支路1所流经的换热管数量基本相同，差别很小，这就是的冷媒分配可以更加均匀。当然，三个支路1所流经的换热管数量也可以均不相同，或者数量相差较大，具体的设置需要根据各个换热器所起到的作用来确定。
第一换热器8和第三换热器10位于第二换热器9的两侧，且相对于第二换热器9之间形成一定角度，从而使得第一换热器8、第二换热器9和第三换热器10围成凹槽11，自然风空调的风机5设置在凹槽11内。这种结构可以使三个换热器的设置更加合理，减少多个换热器的空间占用，使得风机5和换热器之间的位置关系更加合理，有利于实现自然风空调的小型化。
经过试验研究发现，流经不同位置换热器的空气流量是不同的。以图1的自然风空调换热装置为例，出风口在右下方，流经换热器的空气流量由大到小分布为第一换热器>第二换热器>第三换热器。由此可知当需要调节换热器的换热能力时，要根据入口风速波动的大小分段调节，当自然风模式档位变化时调节第一换热器8的冷媒流量，当自然风功能运行在固定档位时，根据入口风速流量的波动，需要实时调节第二换热器9的冷媒流量，第三换热器10只在自然风波动曲线出现较大波动时才会调节。
换热器的数量并不局限于三个，也可以为两个或者是多于三个，具体可以根据需要进行设计。
结合参见图3所示，根据本发明的实施例，自然风空调换热装置的控制方法包括：根据自然风风速变化曲线确定自然风风速；根据确定的自然风风速确定与该风速相匹配的每个换热器的冷媒流量；根据各换热器的冷媒流量调节该换热器所对应的支路1上的节流装置的开度。
本发明所设计的自然风空调换热装置具有结构简单，调节速度快，对***影响小的特点，针对不同热交换区域换热效率的不同分别调整，具有精度高，温控平稳，节约冷媒冷量的特点。同时该自然风空调换热装置可以降低压机的运行敏感度，保证了压机运行的稳定性，减少变频次数，间接增加了压机的使用寿命。
控制方法还包括：检测冷媒管路入口2处的冷媒总量；确定各换热器所需的冷媒流量之和；根据冷媒总量与各换热器所需的冷媒流量之和之间的差值对冷媒管路入口2和出口3之间的旁通管路6上的节流装置开度进行调节。
以换热器包括第一换热器8、第二换热器9和第三换热器10三个换热器为例，控制方法具体还包括：当调节自然风模式档位时，实时调节第一换热器8；当自然风模式档位固定时，根据入口2风速流量实时调节第二换热器9；当自然风波动曲线波动较大时，实时调节第三换热器10；其中流经换热器的空气流量大小顺序为：第一换热器8>第二换热器9>第三换热器10。由于在进行自然风调节时，进行档位调节对于风速和温度的调整最大，因此此时通过调节通过空气流量最大的第一换热器8来使冷媒流量与自然风风速相匹配，同时使第一换热器8的换热平稳，不随风速的剧烈变化而变化。当自然风模式档位固定后，就需要调节通过空气流量稍小的第二换热器9来使冷媒流量与自然风风速相匹配，使得温度可以继续平稳输出。当自然风曲线出现较大波动时，就需要通过调节第三换热器10来减少风速波动对温度输出造成的影响，从而保证自然风空调即使自然风风速发生突变，送风温度仍然可以较为平稳，从而始终输出稳定舒适的送风。通过这种分段温度调节的方式，可以使换热器具有灵敏快速的冷媒调整方式，使得冷媒流量可以实时根据自然风风速进行调整，从而实时快速调节换热器表面的温度，达到冷媒流量与自然风风速特征相匹配，解决自然风空调出风口温度不平稳的问题。
当自然风空调运行时，蒸发器控制程序根据自然风风速变化曲线提前计算出各个节流阀的开度，使每个子蒸发器的冷媒流量与自然风风速相匹配，并满足出风口温度平稳，不随自然风风速的变化而变化。在各个支路1上的各第一节流装置4调节好相对应的流量时，剩余流量通过旁通管路6直接送入出口，其流量大小由第二节流装置7控制，具体的流量关系为：
Q4＝Q-(Q1+Q2+Q3)
其中，Q代表入口总流量，Q1代表第一换热器所对应的支路上的节流阀流量，Q2代表第二换热器所对应的支路上的节流阀流量，Q3代表第三换热器所对应的支路上的节流阀流量，Q4代表旁通管路上的节流阀流量。这样就保证了流入流出换热器冷媒的流量不变，同时降低压机变频的敏感度来稳定压机的运行频率。
根据本发明的实施例，自然风空调包括自然风空调换热装置，该自然风空调换热装置为上述的自然风空调换热装置。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种自然风空调换热装置，其特征在于，包括多个沿换热面方向依次邻接设置的换热器和与所述换热器相连的冷媒管路，多个所述换热器并联设置，所述冷媒管路包括多个支路(1)，每一个支路(1)从所述冷媒管路的入口(2)经相应的换热器连接至所述冷媒管路的出口(3)，各所述支路(1)上分别设置有第一节流装置(4)；所述多个支路(1)所流经的换热管数量大致相同；所述换热器包括第一换热器(8)、第二换热器(9)和第三换热器(10)，所述第二换热器(9)位于所述第一换热器(8)和所述第三换热器(10)之间，所述第二换热器(9)的换热管数量大于所述第一换热器(8)的换热管数量，流经所述第一换热器(8)的支路(1)流经所述第二换热器(9)的部分换热管；所述第一换热器(8)、第二换热器(9)和第三换热器(10)围成凹槽(11)，所述自然风空调的风机(5)设置在所述凹槽(11)内；所述冷媒管路的出口(3)与入口(2)之间通过旁通管路(6)连接，所述旁通管路(6)上设置有第二节流装置(7)。
2.根据权利要求1所述的自然风空调换热装置，其特征在于，多个所述换热器环绕在自然风空调的风机(5)周侧。
3.一种如权利要求1或2所述的自然风空调换热装置的控制方法，其特征在于，包括：
根据自然风风速变化曲线确定自然风风速；
根据确定的自然风风速确定与该风速相匹配的每个换热器的冷媒流量；
根据各换热器的冷媒流量调节该换热器所对应的支路(1)上的节流装置的开度；
当调节自然风模式档位时，实时调节第一换热器(8)；
当自然风模式档位固定时，根据入口(2)风速流量实时调节第二换热器(9)；
当自然风波动曲线波动较大时，实时调节第三换热器(10)；
其中流经换热器的空气流量大小顺序为：第一换热器(8)>第二换热器(9)>第三换热器(10)。
4.根据权利要求3所述的自然风空调换热装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
检测冷媒管路入口(2)处的冷媒总量；
确定各换热器所需的冷媒流量之和；
根据冷媒总量与各换热器所需的冷媒流量之和之间的差值对冷媒管路入口(2)和出口(3)之间的旁通管路(6)上的节流装置开度进行调节。
5.一种自然风空调，包括自然风空调换热装置，其特征在于，所述自然风空调换热装置为权利要求1或2所述的自然风空调换热装置。
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