CN110595089B - 一种可回收停机后室内余冷余热的空调*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，包括压缩机(1)、四通换向阀(3)、室外换热器(5)、第一电子膨胀阀(8)、蓄能模块(10)、第二电子膨胀阀(12)、平衡罐(14)和室内换热器(16)，所述室外换热器(5)的制冷剂通道入口、第一电子膨胀阀(8)、蓄能模块(10)、第二电子膨胀阀(12)、平衡罐(14)、室内换热器(16)的制冷剂通道出口通过连接管路顺序相连；所述四通换向阀(3)的接口A与室内换热器(16)的制冷剂通道出口相连，接口B、C与压缩机(1)的吸气口、排气口相连，接口D与室外换热器(5)的制冷剂通道入口相连。与现有技术相比，本发明具有节约能量、快速升降温、改装方便等优点。

Description

一种可回收停机后室内余冷余热的空调***

技术领域

本发明涉及一种蒸汽压缩式空调***，尤其是涉及一种可回收停机后室内余冷余热的空调***。

背景技术

随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭安装了空调***来满足夏季制冷和冬季制热的需要。

在炎热的夏季，室外温度可达35℃以上，开启空调后，可以让室内温度降至27℃左右的舒适温区。当人们准备离开空调房间一段时间，一般会关闭空调以节约用电。空调停机后，因室外高温热量渗入，造成室内逐渐升温接近室外温度、冷量损失。当人们返回房间，重新开启空调，在等待一段较长的时间(约10分钟)后，室内温度重新降至27℃左右。从专业角度分析，当人们离开空调区，关闭该区域的空调***时，由于围护结构漏热，室内冷量会逐渐散失到屋外，室内温度会逐渐升高，逐渐接近室外温度；当人们返回空调区，再次开启该区域的空调***时，由于空调***间歇运行，此时空调***不仅要承担冷负荷，还要承担室内的除热量。本发明旨在人们离开房间关停空调时，自动开启夏季余冷回收模式，利用极少的电能，可以将此时室内的冷量回收并储存到蓄能模块中。当人们返回房间时，开启夏季制冷模式即可将储存的冷量放出，不仅节约了能量，还提高了开机阶段机组的制冷能力，可以使得室内迅速降温，提升人体的热舒适性。

在寒冷的冬季，室外温度将低至0℃以下，开启空调后，可以让室内温度升至20℃左右的舒适温区。当人们准备离开空调房间一段时间，一般会关闭空调以节约用电。空调停机后，因室内热量向室外流失，造成室内逐渐降温接近室外温度、热量损失。人们返回房间，重新开启空调，在等待一段较长的时间后，室内温度重新升至20℃左右。从专业角度分析，当人们离开空调区，关闭该区域的空调***时，由于围护结构漏热，室内热量会逐渐散失到屋外，室内温度会逐渐降低，逐渐接近室外温度；当人们返回空调区，再次开启该区域的空调***时，由于空调***间歇运行，此时空调***不仅要承担热负荷，还要承担室内的除冷量。本发明旨在人们离开室内时，自动开启冬季余热回收模式，利用极少的电能，可以将此时室内的热量回收并储存到蓄能模块中，当人们返回室内时，开启冬季启动制热模式即可将储存的热量放出，不仅节约了能量，还提高了开机阶段机组的制热能力，可以使得室内迅速升温，提升人体的热舒适性。当蓄能模块释能结束后，则转入冬季常规制热模式，继续保证室内温度。空调冬季运行时，室外换热器还面临结霜问题，有化霜的需求。目前的主要的化霜手段是切换机组运行状态并利用压缩机的热量来除霜，这种除霜手段由于缺乏低位热源，导致除霜时间较长、能耗较高，还可能出现室内吹冷风的问题，降低了人体的热舒适性。本发明可开启冬季化霜模式，利用蓄能模块中的热量给室外换热器除霜，不仅能缩短化霜时间、节约能耗，还能保证化霜期间室内温度波动小，提升人体的热舒适性。

专利CN201610204566.5提出在室内加装蓄冷柜以及循环水路等设施来储存室内冷量，但这种装置体型庞大，管路复杂，需要对原有的空调***进行较大的改动，也不适合小型空调***；专利ZL201510933975.4提出在室内加装蓄能模块来增大制冷循环的过冷度，在高负荷的情况下提高***的制冷量，来满足不同负荷下的制冷量需求，但不能回收室内多余的冷量或热量；专利CN200510009975.1和专利CN200810209519.5分别提出在在室内换热器侧并联蓄能模块以及在干燥过滤器和室内换热器中间加装蓄能模块的方法，来实现冬季蓄能除霜的功能，而本专利将蓄能模块串联在室外换热器以及室内换热器中间，前后用电子膨胀阀加以控制，可以在六种模式之间进行切换，不仅满足冬季除霜的需求，更重要的是可以回收室内停机后的余冷或余热，并且提高了机组在开机阶段的制冷或制热能力，加快空调房间降温或升温的速度，改善室内的热舒适条件。

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可回收停机后室内余冷余热的空调***。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，包括压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一电子膨胀阀、蓄能模块、第二电子膨胀阀、平衡罐和室内换热器，所述室外换热器和室内换热器包括制冷剂通道以及空气通道，所述室外换热器的制冷剂通道入口、第一电子膨胀阀、蓄能模块、第二电子膨胀阀、平衡罐和室内换热器的制冷剂通道出口通过管路顺序相连；

所述四通换向阀的接口A与室内换热器的制冷剂通道出口相连，接口B与压缩机的吸气口相连，接口C与压缩机的排气口相连，接口D与室外换热器的制冷剂通道入口相连。

所述室外换热器空气通道中对应配有室外风机；室内换热器空气通道中对应配有室内风机。

所述空调***的工作模式包括夏季制冷、夏季余冷回收、冬季启动制热、冬季常规制热、冬季余热回收以及冬季化霜模式。

所述夏季制冷、冬季余热回收和冬季化霜模式下四通换向阀的接口A、B互通，接口C、D互通，所述夏季余冷回收、冬季启动制热和冬季常规制热模式下四通换向阀的接口A、C互通，接口B、D互通。

所述夏季制冷模式下，室外风机、室内风机均开启，第一电子膨胀阀全开；所述夏季余冷回收模式下，室外风机关闭，室内风机开启，第一电子膨胀阀全开。

所述冬季启动制热模式下，室外风机开启，室内风机开启，第一电子膨胀阀全开；所述冬季常规制热模式下，室外风机开启，室内风机开启，第二电子膨胀阀全开；所述冬季余热回收模式下，室外风机关闭、室内风机开启，第一电子膨胀阀全开；所述冬季化霜模式下，室外风机开启、室内风机关闭，第二电子膨胀阀全开。

所述第一电子膨胀阀采用高温电子膨胀阀。

所述蓄能模块的内部为装有蓄能材料的反应床，外部设有绝热材料。

所述蓄能材料不进入制冷剂循环。

所述蓄能材料与制冷剂进行热交换，当制冷剂与蓄能材料不发生化学反应或互溶时，制冷剂可以和蓄能材料直接接触换热，否则应设置间壁防止其发生接触。

所述蓄能材料包括液体蓄能材料、固体蓄能材料、气体蓄能材料和相变材料或热化学反应材料。

优选的，所述蓄能材料可选用相变温度在10～20℃且溶解热较高的相变材料包括十六烷C₁₆H₃₄和四水氟化钾KF·4H₂O。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明充分利用了空调停机后房间内的余冷余热，通过蓄能模块在下一次空调开机是加以使用，很大程度上避免了能量的流失。

2.在启动阶段通过蓄能模块释放蓄存的冷量或热量，可以增强了机组的制冷能力或制热能力，使得室内可以快速降温或升温。

3.本发明在冬季时可以利用蓄能模块内的热量，对室外换热器进行化霜，相比于现有技术，化霜速度明显提高，同时提升了化霜效果。

4.相比于传统的蓄能技术，本发明的蓄能模块只需要满足回收室内余冷余热的能力即可，体积较小，布置灵活，对制冷***影响小，改造方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明夏季制冷模式的结构示意图；

图3为本发明夏季余冷回收模式的结构示意图；

图4为本发明冬季启动制热模式的结构示意图；

图5为本发明冬季常规制热模式的结构示意图；

图6为本发明冬季余热回收模式的结构示意图；

图7为本发明冬季化霜模式的结构示意图。

附图标记：

1-压缩机；3-四通换向阀；5-室外换热器；6-室内风机；8-第一电子膨胀阀；10-蓄能模块；12-第二电子膨胀阀；14-平衡罐；16-室内换热器；17-室外风机；2、4、7、9、11、13、15、18、19-连接管路。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，包括压缩机1、四通换向阀3、室外换热器5、第一电子膨胀阀8、蓄能模块10、第二电子膨胀阀12、平衡罐14和室内换热器16，室外换热器5和室内换热器16包括制冷剂通道以及空气通道，室外换热器5的制冷剂通道入口、第一电子膨胀阀8、蓄能模块10、第二电子膨胀阀12、平衡罐14、室内换热器16的制冷剂通道出口通过连接管路顺序相连；

四通换向阀3的接口A与室内换热器16的制冷剂通道出口相连，接口B与压缩机1的吸气口相连，接口C与压缩机1的排气口相连，接口D与室外换热器5的制冷剂通道入口相连。

室外换热器5空气通道中对应配有室外风机6；室内换热器16空气通道中对应配有室内风机17。

空调***的工作模式包括夏季制冷、夏季余冷回收、冬季启动制热、冬季常规制热、冬季余热回收以及冬季化霜模式。

夏季制冷、冬季余热回收和冬季化霜模式下四通换向阀3的接口A、B互通，接口C、D互通，夏季余冷回收、冬季启动制热和冬季常规制热模式下四通换向阀3的接口A、C互通，接口B、D互通。

夏季制冷模式下，室外风机6、室内风机17均开启，第一电子膨胀阀8全开；夏季余冷回收模式下，室外风机6关闭，室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开。

冬季启动制热模式下，室外风机6开启，室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开；冬季常规制热模式下，室外风机6开启，室内风机17开启，第二电子膨胀阀12全开；冬季余热回收模式下，室外风机6关闭、室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开；冬季化霜模式下，室外风机6开启、室内风机17关闭，第二电子膨胀阀12全开。

第一电子膨胀阀8采用高温电子膨胀阀。

蓄能模块10的内部为装有蓄能材料的反应床，外部设有绝热材料。

蓄能材料不进入制冷剂循环。

蓄能材料与制冷剂进行热交换，当制冷剂与蓄能材料不发生化学反应或互溶时，制冷剂可以和蓄能材料直接接触换热，否则应设置间壁防止其发生接触。

蓄能材料包括液体蓄能材料、固体蓄能材料、气体蓄能材料和相变材料或热化学反应材料。

优选的，蓄能材料可选用相变温度在10～20℃且溶解热较高的相变材料包括十六烷C₁₆H₃₄和四水氟化钾KF·4H₂O。

夏季制冷模式如图2所示，四通换向阀3的接口A和B互通，C和D互通，室外风机6、室内风机17均开启，第一电子膨胀阀8全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，经由连接管2、四通换向阀3以及连接管4通入室外换热器5冷凝放热，再依次经过连接管7、第一电子膨胀阀8、连接管9进入蓄能模块10过冷，此时蓄能模块将储存的冷量释放。过冷后的制冷剂通过连接管11进入第二电子膨胀阀12进行节流，经过节流作用后，通过连接管13、平衡罐14、连接管15进入室内换热器16蒸发吸热，再依次经过连接管18、四通换向阀3、连接管19回到压缩机1，完成循环。

夏季余冷回收模式如图3所示，四通换向阀3的接口A和C互通，B和D互通，室外风机6关闭，室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，经由连接管2、四通换向阀3、连接管18、通入室内换热器16冷凝放热，再依次通过连接管15、平衡罐14(平衡罐中储存部分制冷剂)、连接管13、第二电子膨胀阀12、连接管11，进入蓄能模块10蒸发吸热，冷却蓄能材料，蓄能模块蓄冷，制冷剂再依次通过连接管9、第一电子膨胀阀8、连接管7、室外换热器5、连接管4、四通换向阀3、连接管2回到压缩机1，完成循环。

冬季启动制热模式如图4所示，四通换向阀3的接口A和C互通，B和D互通，室外风机6开启，室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，经由连接管19、四通换向阀3以及连接管18通入室内换热器16冷凝放热，再依次经过连接管15、平衡罐14(平衡罐中储存部分制冷剂)、连接管13进入第二电子膨胀阀12进行节流，然后通过连接管11进入蓄能模块10蒸发吸热，此时蓄能模块将储存的热量释放。制冷剂依次经过连接管9、第一电子膨胀阀8、连接管7、进入室外换热器5蒸发吸热，再依次通过连接管4、四通换向阀3、连接管2回到压缩机1，完成循环。

冬季常规制热模式如图5所示，四通换向阀3的接口A和C互通，B和D互通，室外风机6开启，室内风机17开启，第二电子膨胀阀12全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，经由连接管19、四通换向阀3以及连接管18通入室内换热器16冷凝放热，再依次经过连接管15、平衡罐14、连接管13、第二电子膨胀阀12、连接管11进入蓄能模块10冷凝放热，然后经过连接管9，进入第一电子膨胀阀8，进行节流，然后通过连接管7进入室外换热器5蒸发吸热，制冷剂依次通过连接管4、四通换向阀3、连接管2回到压缩机1，完成循环。

冬季余热回收模式如图6所示，四通换向阀3的接口A和B互通，C和D互通，室外风机6关闭、室内风机17开启，第一电子膨胀阀8全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，依次经过连接管2、四通换向阀3、连接管4、室外换热器5、连接管7、第一电子膨胀阀8、连接管9进入蓄能模块10冷凝放热，加热蓄能材料，蓄能模块蓄热。制冷剂通过连接管11进入第二电子膨胀阀12进行节流，经过节流作用后，通过连接管13、平衡罐14、连接管15进入室内换热器16蒸发吸热，再依次经过连接管18、四通换向阀3、连接管19回到压缩机1，完成循环。

冬季化霜模式如图7所示，四通换向阀3的接口A和B互通，C和D互通，室外风机6开启、室内风机17关闭，第二电子膨胀阀8全开，相当于连接管。制冷剂在压缩机1经过压缩作用变成高温高压的气体，经由连接管2、四通换向阀3以及连接管4通入室外换热器5冷凝放热，通过连接管7、进入第一电子膨胀阀8进行节流，经过节流作用后，通过连接管9进入蓄能模块10蒸发吸热，此时蓄能模块将储存的热量释放。制冷剂再依次经过连接管11、第二电子膨胀阀12、连接管13、平衡罐14、连接管15、室内换热器16、连接管18、四通换向阀3、连接管19回到压缩机1，完成循环。

在夏季余冷回收以及冬季启动制热模式下，由于此时室内换热器10作为唯一的冷凝器冷凝放热，可能出现制冷剂充入量过高的情况，利用平衡罐9储存部分制冷剂，来平衡***的制冷剂充入量。

操作者可以通过两种方法来判断蓄能模块7的释能是否结束：一是控制时间，当选定蓄能材料之后，可根据大量实验确定释能完毕的经验时间，机组依据该经验时间制定控制方案；二是控制压缩机1的吸气压力，当制冷***运行，蓄能模块7释能完毕之后，由于一侧换热恶化，蒸发压力将大幅度下降，压缩机1将开启吸气压力保护，此时可以依此作为蓄能模块7蓄能或释能的标志。

上述实施例中仅展示了选用风机时，经过室内换热器16的放热工质循环和经过室外换热器5的吸热工质循环的情形。事实上，吸/放热工质循环的动力装置可根据吸/放热工质的种类合理选择，气态吸/放热工质可选用风机，液态吸/放热工质可选用液体泵。对吸/放热工质循环的管路和辅助设备可以根据实际需要进行选择和设计。选用不同的吸/放热工质循环动力装置或采用不同的吸/放热工质循环管路，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。

上述实施例中未完整展示制冷剂循环的所有部件，实施过程中，在制冷剂回路设置储液器、气液分离器、油分离、过滤器、干燥器等常见制冷辅件，均不能视为对本发明进行了实质性改进，应属于本发明保护范围。

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便于描述上对部件进行区别。如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，但只要不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，其特征在于，包括压缩机(1)、四通换向阀(3)、室外换热器(5)、第一电子膨胀阀(8)、蓄能模块(10)、第二电子膨胀阀(12)、平衡罐(14)和室内换热器(16)，

所述室外换热器(5)和室内换热器(16)包括制冷剂通道以及空气通道，

所述室外换热器(5)的制冷剂通道入口、第一电子膨胀阀(8)、蓄能模块(10)、第二电子膨胀阀(12)、平衡罐(14)、室内换热器(16)的制冷剂通道出口通过连接管路顺序相连；

所述四通换向阀(3)的接口A与室内换热器(16)的制冷剂通道出口相连，接口B与压缩机(1)的吸气口相连，接口C与压缩机(1)的排气口相连，接口D与室外换热器(5)的制冷剂通道入口相连；

所述空调***的工作模式包括夏季制冷、夏季余冷回收、冬季启动制热、冬季常规制热、冬季余热回收以及冬季化霜模式；

所述夏季制冷、冬季余热回收和冬季化霜模式下四通换向阀(3)的接口A、B互通，接口C、D互通，所述夏季余冷回收、冬季启动制热和冬季常规制热模式下四通换向阀(3)的接口A、C互通，接口B、D互通；

所述夏季制冷模式下，室外风机(6)、室内风机(17)均开启，第一电子膨胀阀(8)全开；

所述夏季余冷回收模式下，室外风机(6)关闭，室内风机(17)开启，第一电子膨胀阀(8)全开；

所述冬季启动制热模式下，室外风机(6)开启，室内风机(17)开启，第一电子膨胀阀(8)全开；

所述冬季常规制热模式下，室外风机(6)开启，室内风机(17)开启，第二电子膨胀阀(12)全开；

所述冬季余热回收模式下，室外风机(6)关闭、室内风机(17)开启，第一电子膨胀阀(8)全开；

所述冬季化霜模式下，室外风机(6)开启、室内风机(17)关闭，第二电子膨胀阀(12)全开。

2.根据权利要求1所述的一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，其特征在于，所述室外换热器(5)空气通道中对应配有室外风机(6)；室内换热器(16)空气通道中对应配有室内风机(17)。

3.根据权利要求1所述的一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，其特征在于，所述第一电子膨胀阀(8)采用高温电子膨胀阀。

4.根据权利要求1所述的一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，其特征在于，所述蓄能模块(10)的内部为装有蓄能材料的反应床，外部设有绝热材料。

5.根据权利要求4所述的一种可回收停机后室内余冷余热的空调***，其特征在于，所述蓄能材料不进入制冷剂循环。

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