CN112594918A - 空调换热***及空调换热***的控制方法 - Google Patents

空调换热***及空调换热***的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空调技术领域，提供一种空调换热***及空调换热***的控制方法。空调换热***包括压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器、风机、前置换热器和第一节流阀，蒸发器安装于风机的进风侧，前置换热器安装于风机的出风侧；压缩机、冷凝器、节流元件以及蒸发器依次相连形成主换热回路；压缩机和节流元件之间设置有第一换热支路，第一换热支路上安装有串联连接的前置换热器与第一节流阀，第一换热支路用于分流主换热回路的冷媒以使前置换热器在***制热模式下起到制热作用，在***制冷模式下起到制冷作用。本发明提供的空调换热***，通过在风机的出风侧增加前置换热器，并将主换热回路的部分冷媒分流至前置换热器，提高了***的换热效率。

Description

空调换热***及空调换热***的控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调换热***及空调换热***的控制方法。
背景技术
目前的空调器一般是通过提高风机的转速或者提高压缩机的工作频率来提高制热和制冷效率。然而，提高风机转速会直接导致吹出的风量太大，降低用户使用的舒适性；提高压缩机频率又有损压缩机的寿命。
发明内容
本发明提供一种空调换热***及空调换热***的控制方法，用以解决现有技术中的空调器换热效率低的问题。
本发明提供一种空调换热***，包括压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器、风机、前置换热器和第一节流阀，所述蒸发器安装于所述风机的进风侧，所述前置换热器安装于所述风机的出风侧；所述压缩机、冷凝器、节流元件以及所述蒸发器依次相连形成主换热回路；
所述压缩机和所述节流元件之间设置有第一换热支路，所述第一换热支路上安装有串联连接的所述前置换热器与所述第一节流阀，所述第一换热支路用于分流所述主换热回路的冷媒以使所述前置换热器在***制热模式下起到制热作用，在***制冷模式下起到制冷作用。
根据本发明提供的一种空调换热***，所述第一换热支路的两端均与所述蒸发器和所述压缩机之间的管路相连。
根据本发明提供的一种空调换热***，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器安装于所述蒸发器靠近所述第一换热支路的一端，用于检测冷媒温度。
根据本发明提供的一种空调换热***，还包括第二节流阀及第二换热支路，所述前置换热器与所述第二节流阀串联安装于所述第二换热支路；
所述第二换热支路的两端均与所述蒸发器和所述节流元件之间的管路相连；所述空调换热***工作时，所述第一换热支路和所述第二换热支路的其中之一处于导通状态。
根据本发明提供的一种空调换热***，所述第一换热支路上设置有第一截止阀，所述第二换热支路上设置有第二截止阀。
根据本发明提供的一种空调换热***，所述第一节流阀为电磁膨胀阀。
本发明还提供一种上述任一种空调换热***的控制方法，包括：
获取用户的模式控制指令；
根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀的开度。
根据本发明提供的一种空调换热***的控制方法，所述根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀的开度，具体包括：
获取用户的设定温度和第一温度传感器检测到的冷媒温度；
根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度。
根据本发明提供的一种空调换热***的控制方法，所述根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度，具体包括：
根据所述模式控制指令启动对应的换热模式，所述换热模式包括制冷模式和制热模式；
在启动所述换热模式后的预设时间段内，控制所述第一节流阀的开度为最大；在启动所述换热模式后的预设时间段之后根据所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度。
根据本发明提供的一种空调换热***的控制方法，还包括根据所述模式控制指令、所述设定温度和第二温度传感器检测到的冷媒温度确定第二节流阀的开度；其中，制冷模式时，导通第一换热支路，关闭第二换热支路；制热模式时，导通第二换热支路，关闭第一换热支路；第二温度传感器安装于所述蒸发器靠近所述第二换热支路的一端。
本发明提供的空调换热***及空调换热***的控制方法，通过在风机的出风侧增加前置换热器，并将现有的空调换热回路中的部分冷媒分流至前置换热器，可使未经蒸发器得到充分换热的空气能够通过前置换热器进行二次换热，使一次循环中的冷媒温度的利用率得到提高，从而达到提高空调换热***的换热效率的目的。另外，前置换热器距离用户较近，可减少空气从蒸发器到空调出风口之间的热量的损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的空调换热***的结构示意图之一；
图2是本发明提供的空调换热***的结构示意图之二；
附图标记：
1、压缩机； 2、冷凝器； 3、节流元件；
4、蒸发器； 5、风机； 6、前置换热器；
71、第一节流阀； 72、第二节流阀； 8、四通阀；
91、第一温度传感器； 92、第二温度传感器； 11、第一截止阀；
12、第二截止阀； 100、主换热回路； 101、第一换热支路；
102、第二换热支路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种空调换热***，如图1所示为本发明提供的空调换热***的结构示意图之一。本发明实施例空调换热***包括压缩机1、冷凝器2、节流元件3、蒸发器4、风机5、前置换热器6和第一节流阀71，蒸发器4安装于风机5的进风侧，前置换热器6安装于风机5的出风侧。压缩机1、冷凝器2、节流元件3以及蒸发器4依次相连形成主换热回路100。压缩机1和节流元件3之间设置有第一换热支路101，第一换热支路101上安装有串联连接的前置换热器6与第一节流阀71，第一换热支路101用于分流主换热回路100的冷媒以使前置换热器6在***制热模式下起到制热作用，在***制冷模式下起到制冷作用。其中，该空调换热***还包括四通阀8，通过调节四通阀8使压缩机1与冷凝器2连通或压缩机1与蒸发器4连通。第一节流阀71可为电磁膨胀阀。前置换热器6可安装于空调换热***的出风口处。
本实施例中，主换热回路100中的部分冷媒会分流至第一换热支路101中，以供前置换热器6对经蒸发器4换热后的空气进行二次换热。可通过调节第一换热支路101上的第一节流阀71的开度来调节进入第一换热支路101的冷媒流量，从而调节前置换热器6的换热能力。当第一节流阀71的开度较大时，***的二次换热能力较强；当第一节流阀71的开度较小时，***的二次换热能力则较弱。
本发明提供的空调换热***，通过在风机的出风侧增加前置换热器，并将现有的空调换热回路中的部分冷媒分流至前置换热器，可使未经蒸发器得到充分换热的空气能够通过前置换热器进行二次换热，使一次循环中的冷媒温度的利用率得到提高，进而在相同的压缩机频率和相同的风机转速的情况下，达到提高空调换热***的换热效率的目的。另外，前置换热器距离用户较近，可减少空气从蒸发器到空调出风口之间的热量的损失。
在其中一实施例中，第一换热支路101的两端均与蒸发器4和压缩机1之间的管路相连。如图1所示，在制冷模式时，压缩机1将冷媒压缩，冷媒依次经过四通阀8、冷凝器2和节流元件3后流向蒸发器4内吸收室内空气的热量，从蒸发器4流出的一部分冷媒直接回流至压缩机1，另一部分冷媒则分流至前置换热器6再次吸收室内空气的热量后再回流至压缩机1。在制热模式时，压缩机1将冷媒压缩，从压缩机1流出的一部分冷媒直接进入蒸发器4内向室内空气放热，另一部分冷媒则分流至前置换热器6后与主换热回路100的冷媒汇流再进入蒸发器4，从蒸发器4流出的冷媒依次流经节流元件3和冷凝器2后回流至压缩机1。本实施例中，在制冷模式下，冷媒先经蒸发器4后进行分流，利用流经蒸发器4后的冷媒剩余冷量进行二次降温。
在其中又一实施例中，第一换热支路101的两端均与蒸发器4和节流元件3之间的管路相连。在制冷模式时，压缩机1将冷媒压缩，冷媒依次经过四通阀8、冷凝器2和节流元件3后，一部分直接流入蒸发器4内吸收室内空气的热量，另一部分则分流至前置换热器6再次吸收室内空气的热量后与主换热回路100的冷媒汇流，再进入蒸发器4，从蒸发器4流出的冷媒回流至压缩机1。在制热模式时，压缩机1将冷媒压缩，冷媒流入蒸发器4内向室内空气放热，从蒸发器4流出的一部分冷媒依次经过节流元件3和冷凝器2回流至压缩机1，另一部分冷媒则分流至前置换热器6再次向室内空气放热后，依次经过节流元件3和冷凝器2回流至压缩机1。本实施例中，在制热模式下，冷媒先经蒸发器4后进行分流，利用流经蒸发器4后的冷媒剩余热量进行二次加热。
在上述实施例的基础上，蒸发器4靠近第一换热支路101的一端安装有第一温度传感器91。当第一换热支路101的两端均与蒸发器4和压缩机1之间的管路相连时，第一温度传感器91用于检测制冷模式时从蒸发器4流出的冷媒温度和制热模式时流入蒸发器4的冷媒温度。当第一换热支路101的两端均与蒸发器4和节流元件3之间的管路相连时，第一温度传感器91用于检测制热模式时从蒸发器4流出的冷媒温度和制冷模式时流入蒸发器4的冷媒温度。可根据该第一温度传感器91检测到的冷媒温度和用户设定温度调节第一节流阀71的开度，从而调节***的二次换热能力。
在其中再一实施例中，第一换热支路101的一端与蒸发器4和压缩机1之间的管路相连，第一换热支路101的另一端与蒸发器4和节流元件3之间的管路相连，即换热支路并联于蒸发器4的两端。无论在制冷模式还是制热模式下，主换热回路100中冷媒均是一部分进入蒸发器4，另一部分进入前置换热器6。其中，蒸发器4的两端均安装有温度传感器，分别用于检测制冷模式和制热模式时从蒸发器4流出的冷媒温度。可根据对应模式下检测到的冷媒温度和用户设定温度调节第一节流阀71的开度，从而调节***制冷和制热模式时的二次换热能力。
在另一实施例中，该空调换热***还包括第二节流阀72和第二换热支路102，前置换热器6与第二节流阀72安装于第二换热支路102。如图2所示为本发明提供的空调换热***的结构示意图之二，第一换热支路101的两端均与蒸发器4和压缩机1之间的管路相连，第二换热支路102的两端均与蒸发器4和节流元件3之间的管路相连。即第一换热支路101设置于蒸发器4和压缩机1之间的管路上，并与蒸发器4和压缩机1之间的管路并联；第二换热支路102设置于蒸发器4和节流元件3之间的管路上，并与蒸发器4和节流元件3之间的管路并联。该空调换热***工作时，第一换热支路101和第二换热支路102的其中之一处于流通状态。
具体的，制冷模式时，选择开通第一换热支路101，使冷媒从经蒸发器4流出后进行分流，利用流经蒸发器4后的冷媒剩余冷量进行二次降温；制热模式时，选择开通第二换热支路102，使冷媒仍然从蒸发器4流出后进行分流，利用流经蒸发器4后的冷媒剩余热量进行二次加热。该***还包括控制器，控制器根据用户的模式选择指令来切换第一换热支路101和第二换热支路102。需要说明的是，本实施例中，只开通第一换热支路101或者只开通第二换热支路102也均可同时实现制冷模式和制热模式下的二次换热的目的，其原理可参见上述实施例，在此不再赘述。
其中，蒸发器4靠近第一换热支路101的一端安装有第一温度传感器91，蒸发器4靠近第二换热支路102的一端安装有第二温度传感器92。制冷模式时，第一节流阀71的开度根据第一温度传感器91检测到的冷媒温度和用户设定的温度来确定；制热模式时，第二节流阀72的开度根据第二温度传感器92检测到的冷媒温度和用户设定的温度来确定。即制冷模式和制热模式时采集的冷媒温度数据均是从蒸发器4流出的冷媒温度。
进一步的，第一换热支路101上设置有第一截止阀11，用于控制第一换热支路101的通断；第二换热支路102上设置有第二截止阀12，用于控制第二换热支路102的通断。具体的，当用户选择制冷模式时，***开启第一截止阀11，关闭第二截止阀12，只保留第一换热支路101处于流通状态；当用户选择制热模式时，***关闭第一截止阀11，打开第二截止阀12，只保留第二换热支路102处于流通状态。
本发明还提供一种上述任一实施例所述的空调换热***的控制方法，该控制方法包括步骤：
S100，获取用户的模式控制指令；
S200，根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀71的开度。
在制冷模式和制热模式下的第一节流阀71的开度可为事先预设于***中的设定值。当用户选择对应的模式，***则将第一节流阀71的开度调节至对应的设定开度值。第一节流阀71在制冷模式和制热模式下的开度可分别对应于两个模式下常用设定温度时的最佳换热效率所对应的开度值。例如，常用的制冷模式的设定温度为20°，常用的制热模式的设定温度为28°，则在一定的压缩机工作频率下，分别根据两个模式的常用设定温度，确定出最佳的第一节流阀71的开度，以满足用户常用设定温度时的最佳换热效率。当然，也可事先在***中预设在两种工作模式的不同设定温度情况下，***具有最佳换热效率所对应的第一节流阀71的开度值。***根据用户输入的模式控制指令和设定温度选择对应的第一节流阀71的开度值即可。
进一步的，步骤S100中，所述根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀71的开度，包括步骤：
S101，获取用户的设定温度和第一温度传感器91检测到的冷媒温度；
S102，根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器91检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀71的开度。
以第一换热支路101的两端均与蒸发器4和压缩机1之间的管路相连为例说明。基于第一节流阀71的开度与换热量存在的线性关系，在制冷模式时，通过第一温度传感器91检测到从蒸发器4流出的冷媒温度T1，用户设定的温度为T10，确定第一节流阀71的开度N1＝a〃(T1-T10)+b，其中，a、b代表常数项；在制热模式时，通过第一温度传感器91检测流入蒸发器4的冷媒温度T2，用户设定温度为T20，确定第一节流阀71的开度N2＝c〃(T2-T20)+d，其中，c、d代表常数项。需要说明的是第一换热支路101的两端均与蒸发器4和节流元件3之间的管路相连时，第一节流阀71的开度可同理确定，在此不再赘述。
进一步的，本发明实施例中，步骤S102中，所述根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度，具体包括：
根据所述模式控制指令启动对应的换热模式，所述换热模式包括制冷模式和制热模式；在启动所述换热模式后的预设时间段内，控制所述第一节流阀71的开度为最大；在启动所述换热模式后的预设时间段之后根据所述设定温度和所述第一温度传感器91检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀71的开度。例如，所述预设时间段为3分钟，在启动制冷模式之后的前3分钟，将第一节流阀71的开度调至最大，使前置换热器6内的流通量达到最大，使***的二次换热能力达到最大，以实现速冷。制热模式时，则同理可实现速热。
当主换热回路100上同时设置有第一换热支路101和第二换热支路102，且第一换热支路101设置于蒸发器4与压缩机1之间的管路上，第二换热支路102设置于蒸发器4与节流元件3之间的管路上时，所述空调换热***的控制方法还包括：根据所述模式控制指令、所述设定温度和第二温度传感器92检测到的冷媒温度确定第二节流阀72的开度；其中，制冷模式时，导通第一换热支路101，关闭第二换热支路102；制热模式时，导通第二换热支路102，关闭第一换热支路101。
具体的，制冷模式时，第一截止阀11打开，第二截止阀12关闭，此时只导通第一换热支路101，使经过蒸发器4后的部分冷媒分流至前置换热器6进行二次换热。根据设定温度、第一温度传感器91检测到的冷媒温度确定第一节流阀71的开度。
制热模式时，第一截止阀11关闭，第二截止阀12打开，此时只导通第二换热支路102，使经过蒸发器4后的部分冷媒分流至前置换热器6进行二次换热。根据设定温度、第二温度传感器92检测到的冷媒温度确定第二节流阀72的开度。
本发明实施例提供的可空调换热***的控制方法，通过采集蒸发器4靠近换热支路一端的冷媒温度，根据该冷媒温度和用户的设定温度智能调节对应换热支路上的节流阀的开度，从而调节进入前置换热器6内的冷媒量，实现对空调换热***的二次换热能力的调节，提高空调***的换热效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调换热***，包括压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器，其特征在于，还包括风机、前置换热器和第一节流阀，所述蒸发器安装于所述风机的进风侧，所述前置换热器安装于所述风机的出风侧；所述压缩机、冷凝器、节流元件以及所述蒸发器依次相连形成主换热回路；
所述压缩机和所述节流元件之间设置有第一换热支路，所述第一换热支路上安装有串联连接的所述前置换热器与所述第一节流阀，所述第一换热支路用于分流所述主换热回路的冷媒以使所述前置换热器在***制热模式下起到制热作用，在***制冷模式下起到制冷作用。
2.根据权利要求1所述的空调换热***，其特征在于，所述第一换热支路的两端均与所述蒸发器和所述压缩机之间的管路相连。
3.根据权利要求2所述的空调换热***，其特征在于，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器安装于所述蒸发器靠近所述第一换热支路的一端，用于检测冷媒温度。
4.根据权利要求2所述的空调换热***，其特征在于，还包括第二节流阀及第二换热支路，所述前置换热器与所述第二节流阀串联安装于所述第二换热支路；
所述第二换热支路的两端均与所述蒸发器和所述节流元件之间的管路相连；所述空调换热***工作时，所述第一换热支路和所述第二换热支路的其中之一处于导通状态。
5.根据权利要求4所述的空调换热***，其特征在于，所述第一换热支路上设置有第一截止阀，所述第二换热支路上设置有第二截止阀。
6.根据权利要求1所述的空调换热***，其特征在于，所述第一节流阀为电磁膨胀阀。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的空调换热***的控制方法，其特征在于，包括：
获取用户的模式控制指令；
根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀的开度。
8.根据权利要求7所述的空调换热***的控制方法，其特征在于，所述根据所述模式控制指令，调节所述第一节流阀的开度，具体包括：
获取用户的设定温度和第一温度传感器检测到的冷媒温度；
根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度。
9.根据权利要求8所述的空调换热***的控制方法，其特征在于，所述根据所述模式控制指令、所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度，具体包括：
根据所述模式控制指令启动对应的换热模式，所述换热模式包括制冷模式和制热模式；
在启动所述换热模式后的预设时间段内，控制所述第一节流阀的开度为最大；在启动所述换热模式后的预设时间段之后根据所述设定温度和所述第一温度传感器检测到的冷媒温度确定所述第一节流阀的开度。
10.根据权利要求8所述的空调换热***的控制方法，其特征在于，还包括根据所述模式控制指令、所述设定温度和第二温度传感器检测到的冷媒温度确定第二节流阀的开度；其中，
制冷模式时，导通第一换热支路，关闭第二换热支路；制热模式时，导通第二换热支路，关闭第一换热支路；第二温度传感器安装于所述蒸发器靠近所述第二换热支路的一端。
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