CN100572985C - 室内暖气空调系统与通风控制系统及其节能作业方式 - Google Patents

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CN100572985C CNB2006101732407A CN200610173240A CN100572985C CN 100572985 C CN100572985 C CN 100572985C CN B2006101732407 A CNB2006101732407 A CN B2006101732407A CN 200610173240 A CN200610173240 A CN 200610173240A CN 100572985 C CN100572985 C CN 100572985C
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Abstract

本发明涉及一种室内暖气空调系统与该系统于室外温度20度至零下40度的节能控制方法。本发明可使一般压缩机在不断变化的天候状况下达到接近百分之百的压缩出力效率,并缩短在寒冷天候下蒸发器的除霜时间,使蒸发器的有效作业时间比例大幅提高,并由于冷凝器与压缩机可提供不间断的室内暖气,降低了暖气系统的规模与运作成本,同时因不需间断的运转方式提升了室内暖气的安定性与可靠性。本发明为因应生活需求更进一步地改良通风系统,达到于寒冷天候不损失热能地进行换气作业与适当的湿度调节,从而有效地改善在寒冷区域的室内生活空气质量。

Description

室内暖气空调系统与通风控制系统及其节能作业方式
技术领域
本发明涉及一种室内暖气空调系统,更具体的说,涉及一种以冷媒循环与 压縮机进行暖气作业的室内空调系统,并以达到接近百分之百的有效作业时间 与可靠的持续性作业为主要目的,其次提供良好的换气与节能作业方式,以应 对于生活住宅、温室产业、各种大型室内广场等室内空间于寒冷地区的空调需 求。更具体的说,本发明的主要用途为住宅、各类温室与养殖产业、大型室内 空间等的暖气空调控系统与通风系统。
背景枝术
冷媒循环型的室内暖气空调系统较燃烧型的室内暖气空调系统更为环保 安全,因冷媒循环型的室内暖气空调系统只需消耗电力而且不排放二氧化碳造 成空气污染,同时偏远地区因交通不便,相较于高成本的天然气供应管线的保 养安装或者木材媒炭的长途运输,电力的供应设备较为多样化而且能源来源稳 定、设备安装的成本也较低廉,不过过去的冷媒循环型室内暖气空调系统有着 许多作业上的限制,所以无法应用于不断改变气温与湿度的北方天候;许多寒
冷地区白昼地面气温约15度C,于夜晚地面气温却逐渐下降至零下15度〔:左 右,甚至因其它突然的天候变化因素如降雪而使地上温度达到零下40度C或
更低,而且大自然中的湿度变化也无法由人为控制。
传统的冷媒循环型室内暖气空调系统其中一项作业限制为压縮机的有效
运转范围; 一般冷媒循环系统的压缩机于不同的应用温度基本上分为高温型 (约15度至0度C),中温度作业型(约0度至零下10度C),低温度作业型(零 下10度C至零下40度C),其中构造上的主要区别为针对不同的冷媒种类的 冷媒蒸发温度与冷媒蒸发压力所需要的不同压縮比,若将压縮机强制在其传统 规格外的作业温度下则视情况因超载而损坏或因空载而无法提供任何压縮出力,即一般情况下将高温型的压縮机于零下5度C的室外温度下作业,原来
10马力的压縮机只能提供不到2马力的压縮动力,而低作业温度型的压縮机
在高温型的适用室外温度下作业则会在短时间内超载而损毁。
现有的技术虽也有提供可调整压縮比或可调整马达回转速度的压縮机,但 变频马达回转速度可增加的空间小,若不顾机械结构上造成的负担增加马达转 速数倍,压縮机的运转寿命将大幅縮短,于运转中为适应突然的天候变化而改 变压縮机的压縮比,也同样对结构强度与运转寿命上造成影响,其次为整体系 统的成本增加,基于上述理由, 一般冷媒循环系统多半应用于作业温度固定或
温度浮动变化少的作业环境;依照现有技术,虽可能以多组不同作业范围的压 縮机共同作业来达到可由室外温度20度至零下40度C的可能作业范围,但压 縮机一般占全空调系统约一半的成本,使用多组不同规格的压縮机过度增加设 备成本而且部分压縮机无法全时间作业,因此目前产业市场未提供。
传统的冷媒循环型室内暖气空调系统的另一项作业限制为蒸发器的吸热 能力,而影响蒸发器的吸热能力主要为两个因素;其一为蒸发中冷媒的蒸发温 度,当室外温度下降,通过蒸发器散热叶片的空气温度与蒸发器内蒸发中的冷 媒温度的温差减少,热量传导速度减少造成冷媒蒸发量降低,而由室外空气吸 收的热量减少的同时,一般的压縮机也将因进气压力不足而无法输出百分之百 的压縮动力;而另一个因素为大自然空气中无限的水分,在10度至零下10 度C右之间浮动的自然天候下,冰霜会于蒸发器叶片上的快速凝结,在浓雾的 天候下运转则结霜的状况更加严重,若以一般用于除霜的电热器进行除霜,所 耗费的时间与能源成本相当庞大,而且电热除霜有保养维修的安全性考虑与庞 大电力供应的需求,潮湿的环境下使用必须预防漏电,因此电热除霜并不理想。 为了节省能源与综合其它考虑,目前最普遍的除霜方式为停机除霜,但此类型 的暖气空调系统每次除霜所需的时间并不稳定,控制上较为复杂,而室外温度 若在0度以下,冰霜无法自然溶解,则必须使用其它能源补助除霜。
现有的技术也有提供其它的除霜方式,但整体效果皆不理想,大气中无限 的水气使得除霜的能源消耗庞大,而且一般的除霜过程中,无法于室内继续进 行制热作业,在O度C左右的室外温度下作业时,用于除霜的时间几乎等于可有效进行制热作业的时间,即整体压縮机与室内冷凝器的使用率只有一半,换 言之,若压缩机与室内冷凝器可达到百分之百的使用率,整体暧气空调系统的 规模可以降低一半,也可降低电力供应设备的规模与成本。
而更进一步的说,目前一般冷媒系统的室内暖气空调系统用于住宅上有三 个缺陷,其一为断断续续的制热作业,无法提供稳定的热量输出,其二为不稳
定的除霜时间与除霜系统的保养,最后为无法提供有效节约热能的换气作业; 于寒冷地区,室内暖气为不可或缺的维生设施,持续性的暖气供应是先决条件, 其次是安全可靠且不需经常保养的除霜设备,若暖气供应在夜晚间因无法除霜
而停止,后果不堪设想,最后为有效的维持室内空气质量;使用天然气或木头 燃烧的暖气空调虽然换气率高,但因燃烧后空气中的含氧量降低,使人呼吸产 生些许不适感,而一般室内电热型与冷媒循环型的空调暖气系统则完全无法在 制热同时换气,必须使用另外的通风系统换气, 一般通风系统虽然采用导热板 在出风信道与入风信道之间回收室内排出的热能,但效果不理想,大部分的热 能仍然无法保留,因此许多住宅用户为节省能源的关系不顾室内空气质量大幅 减少室内的换气率。为此,本发明案除了提供能解决上述技术困难点的室内暖 气空调系统与节能控制方式,更进--步的提供可完全利用热能的通风系统以提 高室内换气率与改善室内空气质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述冷媒循环型的空调系 统因为各种作业限制而无法符合室内暖气空调系统的产业需求的缺陷,提供一 种适合各种室内空间,并在浮动于20度至零下40度C的天候状况下能以最高 制热效率持续地全时间运转,同时能有效率使用热能进行除霜作业的室内暖气 空调系统与节能控制方法,并更进一步提供低热损高换气率的通风系统。
本发明为达到产业低设备成本低能源消耗的需求而需要解决多重技术问 题,因压缩机成本占了整体设备的 -半左右,所以本发明首要解决的技术问题 为室内暖气空调系统的压縮机的作业范围与设备成本,本发明所采用的技术方 案是构造一种利用动态调整的叶片涡轮回收冷媒高压动力,并只需固定压縮比或固定回转速的高温型压縮机即可在浮动于20度至零下40度C之间的室外天 候下持续高效率运转的室内暖气空调系统;其次要解决的技术问题为因室外空 气中无限的水气而在低温下快速结霜并导致蒸发器无法正常作业的问题,同时 需要解决除霜效率与所需时间不稳定的问题,本发明所采用的技术方案为因应 各种室内空间的需求的三种蒸发器结构,第一种为交互逆向除霜系统,第二种 为交互除霜系统,第三种为交互排气除霜系统,其中的交互排气除霜系统更为 室内暧气空调系统提供了低热损高换气率的通风系统,从而达到住宅或各室内 产业的需求;最后的技术方案是为本发明提供最优适的节能控制方法,从而使 本发明在不断变化的天候与湿度下提供稳定且低运转成本的室内暖气。
本发明所釆用的第一类型综合技术方案是;构造一种多重作业温度型交互 逆向循环除霜的室内暖气空调系统,基本构造为: 一组高温型压縮机, 一组连 接至所述压縮机的冷凝器以提供室内暖气,两组以上连接至所述冷凝器的蒸发 器以吸收室外空气中的热能,所述各蒸发器包含独立的隔热室使流入各蒸发器 的室外空气不互相混合,所述各隔热室包含独立的进气与排气风扇以导入通过 各蒸发器的室外空气, 一组控制冷凝器至所述蒸发器的冷媒压力差的主膨胀 阀,所述蒸发器的输出口连接至一组叶片涡轮的主输入口, 一组回流管线将压 縮机输出的部分高压气体冷媒导入所述叶片涡轮的动力驱动入口,所述回流管 线包含一组伺服型的流量控制阀,所述叶片涡轮的输出口连接至压縮机的进气 口,所述各蒸发器的输入口与输出口包含独立控制的流量控制阀,所述各组蒸 发器包含各自的逆向除霜控制阀,所述各逆向除霜控制阀控制由压縮机输出并 导入该对应的蒸发器的高压气体冷媒,所述各蒸发器包含让高压气体冷媒通过 蒸发器盘管后可以导入另一组蒸发器的输入口的单向管线,所述单向管线包含 一组逆向循环用膨胀阀与单向逆止阀;所述蒸发器与压縮机的规模应配合冷媒
种类并足够在高温度范围下持续制热作业。
第一类型方案的最优选的节能控制方式为:室外温度20度至10度C时全
部蒸发器持续蒸发吸热作业,全部隔热室的风扇全速运转以提供足够的室外空 气通过各蒸发器,回^1管线的流量控制阀为完全关闭,全部逆向除霜控制阀为 不导通,压縮机输出口的高压气体冷媒全部导入冷凝器提供室内暖气,此时所述叶片涡轮因冷媒通过而慢速旋转但不产生任何效果,通过所述叶片涡轮的冷
媒最后进入压縮机再次进行压縮;室外温度10度至5度C时,蒸发器开始结 霜,虽结霜速度不快但控制电路需避免全部的蒸发器同时因严重结霜而无法运 作,若一组蒸发器在运转30分钟后将因严重结霜而无法吸收室外空气的热能, 则运转10分钟左右即可开始除霜作业,而在此温度范围内本系统可采取第一 阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了,以下提供一个除霜作业循环范例,全 部蒸发器共同作业10分钟,然后第一蒸发器进行第一阶段除霜作业5分钟, 然后第二蒸发器进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除霜作业的循环;进 行第一阶段除霜作业的蒸发器会将其输入口与输出口的流量控制阀关闭,使该 蒸发器内的冷媒停止流动,此时室外空气继续通过该蒸发器,使结于该蒸发器 上的冰霜吸收室外空气的热能溶解,而另一组非除霜作业中的蒸发器内的冷媒 持续循环使压縮机可保持正常压縮作业;在室外温度10度至5度C之间,当 全部蒸发器共同作业时,其中的冷媒蒸发量应该仍足以提供压縮机足够的进气 压力,但当其中一组蒸发器进入除霜作业中,冷媒蒸发量与压縮机进气压力将 依照可作业蒸发器的数目比例降低,压縮机的压縮出力因此下降,此时可将回 流管线的控制阀打开些许,压縮机输出的高压气体冷媒的约百分之五左右的流 量直接经由回流管线导入叶片涡轮的动力驱动入口并推动叶片后与由叶片涡 轮的主输入口导入的蒸发冷媒混合,由于输入压縮机的冷媒量增加,使压缩机 的压縮比与压縮出力恢复正常作业的范围;室外温度5度C至零下15度C时, 蒸发器的结霜速度更为快速,控制电路为避免全部的蒸发器因严重结霜而使压 縮机无法运作,除霜作业循环的间隔必须更为频繁以提高蒸发器的使用率,同 时因室外空气再度降低,以室外空气进行除霜作业的第一阶段除霜作业将不再 适用,此时系统改以第二阶段除霜作业运作,而除霜作业循环依照所述的规模 大概缩短为全部蒸发器共同作业5分钟,然后第一蒸发器进行第二阶段除霜作 业1分钟,然后第二蒸发器进行第二阶段除霜作业1分钟并完成一次循环;进 行第二阶段除霜作业的蒸发器会将其输入口与输出口的流量控制阀关闭,对应 该蒸发器的逆向除霜控制阀此时打开并导入从压縮机输出的部分高压气体冷 媒,冷媒于该蒸发器内液化并发热溶解于该蒸发器上凝结的冰霜,然后冷媒通管线并导入另一组正常作业的蒸发器的输入口与由主膨胀阀导入的冷媒混合, 此时对应进行除霜作业中的蒸发器的进气与排气风扇停止运转以保留热能于
隔热室内,使该蒸发器上的冰霜快速融解;在室外温度5度至零下15度作业 时,即使全部蒸发器共同正常作业,由于用来提供热能的室外空气与蒸发器内 蒸发中冷媒之间的温度差更进一步减少,导致蒸发器的所吸收的热量大幅减 少,若以过去一般暧气系统作业的压縮机的冷媒进气量最低大约只有20度室 外温度作业时的二分之一,为使系统保持正常运作,回流管线的流量控制阀必 须允许由压縮机输出的高压气体冷媒的百分之五至百分之二十左右的流量通 过,当大量的高压气体冷媒导入叶片涡轮的动力驱动入口并推动叶片,叶片涡 轮的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此吸力造成蒸发器内的气体压力降低, 进而影响蒸发器内的液相气相平衡,当气体压力减少冷媒的蒸发速度也加快, 同时因为冷媒的蒸发量增加,蒸发器内的平均温度也下降,造成室外空气与蒸 发器的温差增加,而蒸发器吸热量也随之增加,最后可使压縮机的冷媒进气量 恢复至高温作业时的状况并以接近百分之百的压縮效率作业;在室外温度5 度至零下15度时进行第二阶段除霜作业时,因其中一组蒸发器进行除霜作业, 使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此时回流管线的流量控制阀可以允许导入更 多的高压气体冷媒(视情况大约可高达百分之三十五),使压縮机恢复正常的 冷媒进气量r在室外温度零下15度以下作业时,室外空气中的水分大幅减少, 因此除霜的频率将逐渐减少,若温度不断下降,则只需长时间进行一次第二阶 段除霜循环,但仍必须避免全部蒸发器同时严重结霜,而为了持续提供稳定的 室内暖气作业,回流管线必须持续由压縮机输出口导入部分高压气体冷媒以维 持压縮机的冷媒进气量与压縮比。
本发明所采用的第二类型综合技术方案是;构造一种多重作业温度型交互 循环除霜的室内暖气空调系统,与第一类型方案比较,虽除霜速度较慢,但外 围控制配件与冷媒管线较易于安装与生产,其基本构造为: 一组高温型压縮机, 一组连接至所述压縮机的冷凝器以提供室内暖气,两组以上连接至所述冷凝器 的蒸发器以吸收室外空气中的热能,所述各蒸发器包含独立的隔热室使流入各 蒸发器的窒^^空气不互相混合,所述各隔热窒包含独立的进气与排气风扇以导入通过各蒸发器的室外空气,一组控制冷凝器至所述蒸发器的冷媒压力差的主 膨胀阀,所述蒸发器的输出口连接至一组叶片涡轮的主输入口, 一组回流管线 将压缩机输出的部分高压气体冷媒导入所述叶片涡轮的动力驱动入口 ,所述回 流管线包含一组伺服型的流量控制阀,所述叶片涡轮的输出口连接至压縮机的 进气口,所述各蒸发器的输入口包含独立控制的流量控制阀,所述各组蒸发器 包含各自的餘霜用盘管,各组除霜用盘管输入口前端包含各自独立的除霜控制 阀,各组除霜用盘管输出口后端包含各自的除霜循环膨胀阀,所述各除霜控制 阀控制由压缩机输出并导入该对应的除霜用盘管的高压气体冷媒,所述各除霜
循环膨胀阀连接至另一组蒸发器的冷媒输入口 ;所述蒸发器与压縮机的规模应 配合冷媒种类并足够在高温度范围下持续制热作业。
第二类型方案的最优选的节能控制方式为:室外温度20度至10度C时全
部蒸发器持续蒸发吸热作业,全部隔热室的风扇全速运转以提供足够的室外空 气通过各蒸发器,回流管线的流量控制阀为完全关闭,全部除霜控制阀为不导 通,压缩机输出口的高压气体冷媒全部导入冷凝器提供室内暖气,此时所述叶 片涡轮因冷媒通过而慢速旋转但不产生任何效果,通过所述叶片涡轮的冷媒最
后进入压縮机再次进行压縮;室外温度10度至5度C时,蒸发器开始结霜, 而在此温度范围内本系统可釆取第一阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了, 以下提供一个除霜作业循环范例,全部蒸发器共同作业10分钟,然后第一蒸 发器进行第一阶段除霜作业5分钟,然后第二蒸发器进行第一阶段除霜作业5 分钟并完成一次除霜作业的循环;进行第一阶段除霜作业的蒸发器会将其输入 口的流量控制阀关闭,使该蒸发器内的冷媒停止流动并停止蒸发与吸热,此时 室外空气继续通过该蒸发器,使结于该蒸发器上的冰霜吸收室外空气的热能溶 解,而另一组非除霜作业中的蒸发器内的冷媒持续循环使压縮机可保持正常压 縮作业;在室外温度10度至5度C之间,当全部蒸发器共同作业时,其中的 冷媒蒸发量应该仍足以提供压縮机足够的进气压力,但当其中一组蒸发器进入 除霜作业中,冷媒蒸发量与压缩机进气压力将依照可作业蒸发器的数目比例降 低,压缩机的压缩出力因此下降,此时可将回流管线的控制阀打开些许,压縮 机输出的高压气体冷媒的约百分之五左右的流量直接经由回流管线导入叶片动力驱动入口并推动叶片后与由叶片涡轮的主输入口导入的蒸发冷媒混合,由 于输入压縮机的冷媒进气量增加,使压縮机的压縮比与压縮出力恢复正常作业 的范围;室外温度5度至零下15度时,蒸发器的结霜速度更为快速,控制电 路为避免全部的蒸发器因严重结霜而使压縮机无法运作,除霜作业循环的间隔 必须更为频繁以提高蒸发器的使用率,同时因室外空气再度降低,以室外空气 进行除霜作业的第一阶段除霜作业将不再适用,此时系统改以第二阶段除霜作 业运作,而除霜作业循环依照所述的规模大概縮短为全部蒸发器共同作业5 分钟,然后第一蒸发器进行第二阶段除霜作业1分钟,然后第二蒸发器进行第 二阶段除霜作业1分钟并完成一次循环;进行第二阶段除霜作业的蒸发器会将 其输入口的流量控制阀关闭,对应该蒸发器的除霜用盘管的除霜控制阀此时打 开并导入从压縮机输出的部分高压气体冷媒,冷媒于该蒸发器的除霜用盘管内 液化并发热融解该蒸发器上凝结的冰霜,然后通过对应的除霜循环膨胀阔并导 入另一组正常作业的蒸发器的输入口与由主膨胀阀导入的冷媒混合,此时对应 进行除霜作业的蒸发器的进气与排气风扇停止运转以保留热能于隔热室内,使 该蒸发器上的冰霜快速融解;在室外温度5度至零下15度作业时,即使全部 蒸发器共同正常作业,由于用来提供热能的室外空气与蒸发器内蒸发中冷媒之 间的温度差更进一步减少,导致蒸发器的所吸收的热量大幅减少,为使系统保 持正常运作,回流管线的流量控制阀必须允许由压縮机输出的高压气^^冷媒的 百分之五至百分之二十左右的流量通过,当大量的高压气体冷媒导入叶片涡轮 的动力驱动入口并推动叶片,叶片涡轮的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此 吸力造成蒸发器内的气体压力降低,进而影响蒸发器内的液相气相平衡,当气 体压力减少冷媒的蒸发速度也加快,同时因为冷媒的蒸发量增加,蒸发器内的 平均温度也下降,造成室外空气与蒸发器的温差增加,而蒸发器吸热量也随之 增加,最后可使压縮机的冷媒进气量恢复至高温作业时的状况并以接近百分之 百的压縮效率作业;在室外温度5度至零下15度时进行第二阶段除霜作业时, 因其中一组蒸发器进行除霜作业,使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此时回流 管线的流量控制阀可以允许导入更多的高压气体冷媒(视情况大约可高达百分 之三十五),使压縮机恢复正常的冷媒进气量;在室外温度零下15度以下作业时,室外空气中的水分大幅减少,因此除霜的频率将逐渐减少,若温度不断下 降,则只需长时间进行一次第二阶段除霜循环,但仍必须避免全部蒸发器同时 严重结霜,而为了持续提供稳定的室内暧气作业,回流管线必须持续由压縮机 输出口导入部分高压气体冷媒以维持压縮机的冷媒进气量与压縮比。
本发明所采用的第三类型综合技术方案是;构造一种多重作业温度型交互 排气除霜的室内暖气空调系统,此方案为室内空间提供了低热损高换气率的通 风系统,并适当的调节室内空气湿度从而达到住宅或各室内产业的需求,其基
本构造为: 一组高温型压縮机, 一组连接至所述压縮机的冷凝器以提供室内暧 气,两组以上连接至所述冷凝器的蒸发器, 一组控制冷凝器至所述蒸发器的冷 媒压力差的主膨胀阀,所述蒸发器的输出口连接至一组叶片涡轮的主输入口, 一组回流管线将压缩机输出的部分高压气体冷媒导入所述叶片涡轮的动力驱 动入口,所述回流管线包含一组伺服型的流量控制阀,所述叶片涡轮的输出口 连接至压縮机的进气口,所述各蒸发器的输入口包含独立控制的流量控制阀, 所述各蒸发器包含独立的隔热室使流入各蒸发器的室外空气不互相混合,所述 各隔热室包含独立控制的室外空气进气阀、室内空气进气阀与室内空气进气风 扇、排气风扇与排气风管、隔热室温度计,控制电路还包括室外空气温度计、 室内空气温度计;所述蒸发器与压縮机的规模应配合冷媒种类并足够在高温度 范围下持续制热作业。
第三类型方案的最优选的节能控制方式为:室外温度20度至10度时全部 蒸发器持续蒸发吸热作业,全部隔热室的室内进气阀为关闭、室内进气风扇不 运转,全部隔热室的室外空气进气阀为导通、排气风扇全速运转以提供足够的 室外空气通过各蒸发器,回流管线的流量控制阀为完全关闭,压縮机输出口的 高压气体冷媒全部导入冷凝器提供室内暖气,此时所述叶片涡轮因冷媒通过而 慢速旋转但不产生任何效果,通过所述叶片涡轮的冷媒最后进入压縮机再次进 行压縮;室外温度10度至5度时,蒸发器开始结霜,而在此温度范围内本系 统可采取第一阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了,以下提供一个除霜作业 循环范例,全部蒸发器共同作业10分钟,然后第一蒸发器进行第一阶段除霜
作业5分钟,然后第二蒸发器进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除霜作除霜作业5分钟,然后第二蒸发器进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除
霜作业的循环;进行第一阶段除霜作业的蒸发器会将其输入口的流量控制阀关 闭,使该蒸发器内的冷媒停止流动并停止蒸发与吸热,此时该蒸发器的隔热室 的排气风扇持续运作,室外空气继续通过该蒸发器,使结于该蒸发器上的冰霜 吸收室外空气的热能溶解,而另一组非除霜作业中的蒸发器内的冷媒持续循环 使压縮机可保持正常压縮作业;在室外温度l()度至5度C之间,当全部蒸发 器共同作业时,其中的冷媒蒸发量应该仍足以提供压縮机足够的进气压力,但 当其中一组蒸发器进入除霜作业中,冷媒蒸发量与压縮机进气压力将依照可作 业蒸发器的数目比例降低,压缩机的压縮出力因此下降,此时可将回流管线的 控制阀打开些许,压縮机输出的高压气体冷媒的约百分之五左右的流量直接经 由回流管线导入叶片涡轮的动力驱动入口并推动叶片后与由叶片涡轮的主输 入口导入的蒸发冷媒混合,由于输入压縮机的冷媒进气量增加,使压縮机的压 縮比与压縮出力恢复正常作业的范围;室外温度5度C至零下15度C时,蒸 发器的结霜速度更为快速,控制电路为避免全部的蒸发器因严重结霜而使压縮 机无法运作,除霜作业循环的间隔必须更为频繁以提高蒸发器的使用率,同时 因室外空气再度降低,以室外空气进行除霜作业的第一阶段除霜作业将不再适 用,此时系统改以第二阶段除霜作业运作,而除霜作业循环依照所述的规模大 概縮短为全部蒸发器共同作业5分钟,然后第一蒸发器进行第二阶段除霜作业 1分钟,然后第二蒸发器进行第二阶段除霜作业1分钟并完成一次循环;进行 第二阶段除霜作业的蒸发器会将其输入口的流量控制阀关闭,使该蒸发器内的 冷媒停止流动并停止蒸发,然后该蒸发器的隔热室的室外空气进气阀关闭,室 内进气阀打开,室内进气风扇开始慢速运转导入室内空气直到该隔热室的温度 接近室内空间的温度,被导入的室内空气通过该蒸发器并将冰霜溶解,排气风
扇停止运转但通过该蒸发器的冷空气仍缓慢的排出至室外;当蒸发器上的冰霜
溶解之后,该隔热室的室内进气阀关闭,室内进气风扇停止运转,该蒸发器的 流量控制打开恢复冷媒循环,而排气风扇缓慢排气至该隔热室的温度接近室外
温度时才开始以全速运转,到此结束该蒸发器的第二阶段除霜作业;在室内空 气被抽入进行第二阶段除霜作业的蒸发器同时,室内空间的气压降低并使室外需要更高的换气率,然而当室外大气中的水分含量高时,蒸发器上的结霜速度 也随之提高,因此在潮湿且寒冷的天候下,本系统的第二阶段除霜作业会自动 地更为频繁,而且排出的室内空气中的热量将被完全回收利用,进而达到低耗
能高换气率的目的;在室外温度5度至零下15度作业时,即使全部蒸发器共 同正常作业,由于用来提供热能的室外空气与蒸发器内蒸发中冷媒之间的温度 差更进一步减少,导致蒸发器的所吸收的热量大幅减少,为使系统保持正常运 作,回流管线的流量控制阀必须允许由压縮机输出的高压气体冷媒的百分之五 至百分之二十左右的流量通过,当大量的高压气体冷媒导入叶片涡轮的动力驱 动入口并推动叶片,叶片涡轮的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此吸力造成 蒸发器内的气体压力降低,进而影响蒸发器内的液相气相平衡,当气体压力减 少冷媒的蒸发速度也加快,同时因为冷媒的蒸发量增加,蒸发器内的平均温度 也下降,造成室外空气与蒸发器的温差增加,而蒸发器吸热量也随之增加,最 后可使压縮机的冷媒进气量恢复至高温作业时的状况并以接近百分之百的压 縮效率作业;在室外温度5度至零下15度时进行第二阶段除霜作业时,因其
中一组蒸发器进行除霜作业,使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此时回流管线 的流量控制阀可以允许导入更多的高压气体冷媒(视情况大约可高达百分之三 十五),使压縮机恢复正常的冷媒进气量;在室外温度零下15度以下作业时, 室外空气中的水分大幅减少,因此除霜的频率将逐渐减少,若温度不断下降, 则只需长时间进行一次第二阶段除霜循环,但仍必须避免全部蒸发器同时严重 结霜,而为了持续提供稳定的室内暖气作业,回流管线必须持续由压縮机输出 口导入部分高压气体冷媒以维持压縮机的冷媒进气量与压縮比。
所述全部三类型暖气空调系统的节能控制方式是在一般天候与空气湿度 下以降低单位能源消费为目的所设计,因此除霜作业循环中所叙述的时间随着 应用地区的湿度与天候型态可做适当的调整;第一阶段除霜作业因以室外空气 的热能进行除霜,其应用范围可从10度至0度的室外空气温度,但随着温度 下降至约5度以下时因为所需除霜时间增长,造成蒸发器的适用率降低,整体 系统的可供应热量减少,需要以第二阶段除霜作业以持续供应稳定的暖气;第 二阶段除霜作业的基本原理是以其它作业中的蒸发器所吸收的热量与压縮机产生的热量进行短时间的高效率除霜,因此应用范围可从10度至零下40度;
而若基于节约压縮机能源消耗的考虑,控制系统应于室外温度下降至约5度之 前采取第一阶段除霜作业,然后改以第二阶段除霜作业;而若基于蒸发器的最 高使用率与室内暖气的最高热量提供能力,则控制系统应于室外温度10度至 零下40度全以第二阶段除霜作业,但需调整各温度段作业下所需要的除霜时 间以达到最高的蒸发器使用率。
所述全部三类型暖气空调系统中的叶片涡轮的主要功能是使压缩机的冷 媒进气量保持稳定,而室外温度下降与进行除霜作业都会影响冷媒蒸发量,因 此最优选的控制方式为控制电路包含一组于压縮机进气端的压力侦测器,而当 压縮机的进气压力减少时,回流管线的伺服型流量控制阀以动态调整的方式增 加导入叶片涡轮的动力驱动入口的高压气体冷媒,使作业中的蒸发器的冷媒蒸 发速度加快,进而使压縮机以接近百分之百的压縮效率运作。
所述全部三类型暖气空调系统的除霜结夠为使说明简易明了,都以最基本 的两组蒸发器说明,但仍可以增加多组蒸发器与相关的隔热室和控制设备;以 四组蒸发器为例,当其中一组蒸发器进行第二阶段除霜作业,另外三组蒸发器 保持冷媒循环并持续作业,同时提供室内暖气需要的热量与进行第二阶段除霜 作业所需的热量,而除霜作业循环也可依次轮流进行除霜作业,另外,更多组 的蒸发器作业时,压縮机的冷媒进气量于部分蒸发器进行除霜作业时也不会有 过大的差异,由回流管线导入的高压气体冷媒量也可减少并使压缩机的运转状 况更稳定。
第一类型综合方案的多重作业温度型交互逆向循环除霜的室内暖气空调 系统,为了使系统保养更为简易与减少设备安装手续,各蒸发器输入口端的控 制阀可以与逆向除霜控制阀合并为一组具有同功能的多向控制阀,而蒸发器输 出口端的流量控制阀可与单向管线所需要的单向逆止阀合并成一组具有同功 能的多向控制阀,此多向控制阀可以直接关闭流向另一组蒸发器输入口端的冷 媒循环通路以代替单向逆止阀的功能。
第三类型综合方案的多重作业温度型交互排气除霜的室内暖气空调系统, 除了第一阶段与第二阶段除霜作业,可更迸一步包含强制通风的作业方式,当第三类型综合方案的多重作业温度型交互排气除霜的室内暖气空调系统, 除了第一阶段与第二阶段除霜作业,可更进一步包含强制通风的作业方式,当 室内空间需要大量的换气时,全部蒸发器仍然正常作业,各隔热室的室外进气 控制阀为开启,而各隔热室的室内进气控制阀也开启并允许少量室内空气导入 各隔热室,而室内进气风扇以控制系统所需换气率调整运转速度,室外空气与 室内空间的排气混合并通过各蒸发器,各蒸发器因通过的空气温度提高而使除 霜作业的间隔得以延长,使室内空间的排气的能源能得到最大的利用。
所述全部三类型暖气空调系统也可应用在室内的热水供应,仅需以现有技 术中的可供应热水的冷凝器与散热用的水箱以热水管线连接即可成为水热型 的室内暧气空调系统。
第一类型综合方案可与第三类型综合方案合并使用,使第一类型综合方案 可以提供室内空间低热损的换气系统,同时缩短第二阶段除霜作业所需时间。
第二类型综合方案可与第三类型综合方案合并使用,使第二类型综合方案 可以提供室内空间低热损的换气系统,同时縮短第二阶段除霜作业所需时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中: 图1A至图IE是本发明所述的第一类型综合方案的基本组件示意图与各 作业时的冷媒流动方向。
图IF与图1G是本发明所述的第一类型综合方案的变化实施方案,单向 逆止阀与其它控制阀以一组多向控制阀代替。
图1H是本发明所述的第一类型综合方案的变化实施方案,以说明第三组 蒸发器与其相关的控制阀配置方式。
图II是本发明所述的第一类型综合方案的另一可能变化实施方案的基本 构造示意图。
图1J是本发明所述的第一类型综合方案的变化实施方案,以说明第四组 蒸发器与其相关的控制阀配置方式。
图1K是第一类型的多重作业温度型交互逆向循环除霜的室内暖,空调系统控制逻辑表。
图2A至图2E是本发明所述的第二类型综合方案的基本组件示意图与各作
业时的冷媒流动方向。
图2F是本发明所述的第二类型综合方案的变化实施方案,以说明第四组 蒸发器与其相关的控制阀配置方式。
图2G是本发明所述的第二类型综合方案的简易蒸发器示意图,除霜用盘 管的热量可借由散热金属片直接传导至整个蒸发器。
图2H是第二类型的多重作业温度型交互循环除霜的室内暖气空调系统控
制逻辑表。
图3A至图犯是本发明所述的第三类型综合方案的基本组件示意图与各作 业时的冷媒流动方向。
图3F是本发明所述的第三类型综合方案的变化实施方案,以说明第四组 蒸发器与其相关的控制阀配置方式。
图3G和3H是第三类型的多重作业温度型交互排气除霜的室内暖气空调 系统控制逻辑表。
具体实施方式
下面将结合附图描述本发明所述的三类型室内暖气空调系统的实施例与 节能控制方式。
如图1A所示,本发明所述的第一类型实施例为采用交互逆向循环除霜作
业的室内暖气空调系统,基本构造为: 一组高温型压縮机101, 一组连接至前
述压縮机的冷凝器102以提供室内暖气,连接至冷凝器102的第一蒸发器121 与第二蒸发器122以吸收室外空气中的热能,各蒸发器包含独立的隔热室使流 入各蒸发器的室外空气不互相混合(为使图面简易了解,隔热室与排气风扇于 图中省略),各隔热室包含独立的进气与排气风扇以导入通过各蒸发器的室外 空气, 一组控制冷凝器102至第一蒸发器121与第二蒸发器122的冷媒压力差 的主膨胀阀103,第一蒸发器121的输入口包含一组第一入口端控制阀131而 输出口包含一组第一出口端控制阀171,第二蒸发器122的输入口包含一组第二入口端控制阀132而输出口包含一组第二出口端控制阀172,第一出口端控 制阀171与第二出口端控制阀172的管线相接后连接至一组叶片涡轮199的主 输入口, 一组回流管线将压縮机输出的部分高压气体冷媒导入叶片涡轮199 的动力驱动入口,前述回流管线包含一组伺服型的流量控制阀198,叶片涡轮 199的输出口连接至压縮机101的进气口,第一蒸发器121包含一组第一逆向 除霜控制阀151,第二蒸发器122包含一组第二逆向除霜控制阀152,各逆向 除霜控制阀控制由压缩机101输出并导入该对应的蒸发器的高压气体冷媒,第 一蒸发器121包含让高压气体冷媒通过蒸发器盘管后可以导入第二蒸发器122 的输入口的单向管线,前述单向管线包含一组逆向循环用膨胀阀141与单向逆 止阀161,第二蒸发器122包含让高压气体冷媒通过蒸发器盘管后可以导入第 一蒸发器121的输入口的单向管线,前述单向管线包含一组逆向循环用膨胀阀 142与单向逆止阔162;整体蒸发器与压縮机的规模应配合冷媒种类并足够在 高温度范围下持续制热作业。
下面将配合图1A至图1E与图1K所示的多重作业温度型交互逆向循环除 霜的室内暖气空调系统控制逻辑表说明第一类型方案的最优选节能作业方式: 如图1A所示,室外温度20度至10度C时第一蒸发器121与第二蒸发器122 持续蒸发吸热作业,全部隔热室的风扇全速运转以提供足够的室外空气通过各 蒸发器,回流管线的流量控制阀198为完全关闭,第一逆向除霜控制阀151 与第二逆向除霜控制阀152为不导通,压縮机101输出口的高压气体冷媒全部 导入冷凝器102提供室内暖气,此时前述叶片涡轮199的叶片因冷媒通过而慢 速旋转伹不产生任何效果,通过前述叶片涡轮199的冷媒最后进入压缩机101 再次进行压缩;室外温度10度至5度C时,因为蒸发器内的冷媒温度低于0 度C,各蒸发器开始结霜,虽结霜速度不快但控制电路需避免全部的蒸发器同 时因严重结霜而无法运作,若一组蒸发器在运转30分钟后将因严重结霜而无 法吸收室外空气的热能,则运转10分钟左右即可开始除霜作业,而在此温度 范围内本系统可釆取第一阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了,以下提供一 个除霜作业循环范例参考,第一蒸发器121与第二蒸发器共同作业10分钟, 然后如图1B所示第一蒸发器121进行第一阶段除霜作业5分钟,然后如图1C所示第二蒸发器122进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除霜作业的循 环;如图1B所示,当第一蒸发器121进行第一阶段除霜作业时,第一入口端
控制阀131与第一出口端控制阀171为关闭状态,第二入口端控制阀132与第 二出口端控制阀172保持导通状态,第一蒸发器121与主要的冷媒循环隔离, 主膨胀阀103输出的冷媒只经过第二蒸发器122进行蒸发吸热作业,而第一蒸 发器121内的冷媒停止流动,此时室外空气继续通过第一蒸发器121,使结于 第一蒸发器121上的冰霜吸收室外空气的热能溶解,而第二蒸发器122内的冷 媒持续循环使压縮机101保持正常压縮作业;如图1C所示,当第二蒸发器122 进行第一阶段除霜作业时,第二入口端控制阀132与第二出口端控制阀172 为关闭状态,第一入口端控制阀131与第一出口端控制阀171保持导通状态, 第二蒸发器122与主要的冷媒循环隔离,主膨胀阀103输出的冷媒只经过第一 蒸发器121进行蒸发吸热作业,而第二蒸发器122内的冷媒停止流动,此时室 外空气继续通过第二蒸发器122,使结于第二蒸发器122上的冰霜吸收室外空 气的热能溶解,而第一蒸发器121内的冷媒持续循环使压縮机101可保持正常 压縮作业;在第一阶段除霜作业过程中,所有的排气风扇都以全速运转;在室 外温度10度至5度C之间,当全部蒸发器共同作业时,其中的冷媒蒸发量应 该仍足以提供压縮机101足够的进气压力,但当其中一组蒸发器进入除霜作业 中,可将回流管线的流量控制阀198打开些许,使少量由压縮机101输出的高 压气体冷媒直接经由回流管线导入叶片涡轮199的动力驱动入口并推动叶片 后与由叶片涡轮199的主输入口导入的蒸发冷媒混合,由于输入压缩机101 的冷媒进气量增加,使压縮机101的压縮比与压縮出力恢复正常作业的范围; 室外温度5度C至零下15度C时,蒸发器表面的结霜速度更为快速,控制电 路为避免全部的蒸发器因严重结霜而使压缩机无法运作,除霜作业循环的间隔 必须更为频繁以提高蒸发器的使用率,同时因室外空气再度降低,以室外空气 进行除霜作业的第一阶段除霜作业的效率因降低而不再适用,此时系统改以第 二阶段除霜作业运作,而除霜作业循环依照前述的规模大概缩短为全部蒸发器 共同作业5分钟,然后如图1D所示第一蒸发器121进行第二阶段除霜作业1 分钟,然后如图1E所示第二蒸发器122进行第二阶段除霜作业1分钟并完成101输出的部分高压气体冷媒导入第一蒸发器121,冷媒于第一蒸发器121内 液化并发热融解其表面凝结的冰霜,然后通过单向管线并导入第二蒸发器122 的输入口与由主膨胀阀103导入的冷媒混合,此时第一排气风扇停止运转以保 留热能于该隔热室内,使该蒸发器上的冰霜快速融解,而第二蒸发器122保持 作业正常蒸发吸热作业维持暖气供应;如图1E所示,当第二蒸发器122进行 第二阶段除霜作业,第二入口端控制阀132与第二出口端控制阀172为关闭, 第二逆向除霜控制阀152打开并将由压縮机101输出的部分高压气体冷媒导入 第二蒸发器122,冷媒于第二蒸发器122内液化并发热融解其表面凝结的冰霜, 然后通过单向管线并导入第一蒸发器121的输入口与由主膨胀阀103导入的冷 媒混合,此时第二排气风扇停止运转以保留热能于该隔热室内,使该蒸发器上 的冰霜快速融解,而第一蒸发器121保持作业正常蒸发吸热作业维持暖气供 应;在室外温度5度至零下15度作业时,即使全部蒸发器共同正常作业,由 于用来提供热能的室外空气与蒸发器内蒸发中冷媒之间的温度差更进一步减 少,导致蒸发器的所吸收的热量大幅减少,为使系统保持正常运作,回流管线 的流量控制阔198必须导入从压縮机101输出的高压气体冷媒的百分之五至百 分之二十左右通过,当大量的高压气体冷媒导入叶片涡轮199的动力驱动入口 并推动叶片,叶片涡轮199的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此吸力造成蒸 发器内的气体压力降低,进而影响正常作业中蒸发器内的液相气相平衡,当气 体压力减少冷媒的蒸发速度也加快,同时因为冷媒的蒸发量增加,蒸发器内的 平均温度也下降,造成室外空气与蒸发器的温差增加,而蒸发器吸热量也随之 增加,最后可使压縮机101的冷媒进气量恢复至高温作业时的状况并以接近百 分之百的压縮效率作业;在室外温度5度至零下15度时进行第二阶段除霜作 业时,因其中一组蒸发器进行除霜作业,使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此 时回流管线的流量控制阀198可以允许导入更多的高压气体冷媒,使压縮机 101恢复正常的冷媒进气量;在室外温度零下15度以下作业时,室外空气中 的水分大幅减少,因此除霜的频率将逐渐减少,若温度不断下降,则只需长时 间进行一次第二阶段除霜循环,但仍必须避免全部蒸发器同时严重结霜,而为 了持续提供稳定的窒内暧气作业,回流管线必须持续由压縮机输出口导入部分高压气体冷媒以维持压缩机101的冷媒进气量与压縮比。
如图2A所示,本发明所述的第二类型实施例为采用交互循环除霜作业的
室内暖气空调系统,基本构造为: 一组高温型压縮机201, 一组连接至前述压
縮机的冷凝器202以提供室内暧气,连接至冷凝器202的第一蒸发器203与第 二蒸发器204以吸收室外空气中的热能,各蒸发器包含独立的隔热室使流入各 蒸发器的室外空气不互相混合(为使图面简易了解,隔热室与排气风扇于图中 省略),各隔热室包含独立的进气与排气风扇以导入通过各蒸发器的室外空 气, 一组控制冷凝器202至第一蒸发器203与第二蒸发器204的冷媒压力差的 主膨胀飼207,第一蒸发器203包含一组第一蒸发器控制阀212,第二蒸发器 204包含一组第二蒸发器控制阀211,第一蒸发器203的输出端的管线与第二 蒸发器204的输出端的管线相接后连接至一组叶片涡轮299的主输入口,第一 蒸发器203包含一组第一蒸发器除霜盘管205,第二蒸发器204包含一组第二 蒸发器除霜盘管206,第一蒸发器除霜盘管205的输^^口前端包一组第一除霜 控制阀214而输出口后端包含一组第一除霜循环膨胀阀221然后连接至第二蒸 发器204的输入口,第二蒸发器除霜盘管206的输入口前端包一组第一除霜控 制阀213而输出口后端包含一组第二除霜循环膨胀阀222然后连接至第一蒸发 器203的输入口 ,各除霜控制阀控制由压縮机201输出并直接导入该对应的除 霜用盘管的高压气体冷媒;整体蒸发器与压縮机的规模应配合冷媒种类并足够 在高温度范围下持续制热作业;图2G是一简易的蒸发器构造图例,第一蒸发 器203的主要冷媒蒸发盘管与第一蒸发器除霜盘管205的冷媒管线不相连接并 共享散热片。
下面将配合图2A至图2E与图2H所示的多重作业温度型交互循环除霜的 室内暧气空调系统控制逻辑表叙明第二类型方案的最优选节能作业方式:如图 2A所示,室外温度20度至10度时第一蒸发器203与第二蒸发器204持续蒸 发吸热作业,全部隔热室的风扇全速运转以提供足够的室外空气通过各蒸发 器,回流管线的流量控制阀298为完全关闭,第一除霜控制阀214与第二除霜 控制阀213为不导通,第一蒸发器除霜盘管205与第二蒸发器除霜盘管206 内无冷媒循环作业,压缩机201输出口的高压气体冷媒全部导入冷凝器202器,回流管线的流量控制阀298为完全关闭,第一除霜控制飼214与第二除霜 控制阀213为不导通,第一蒸发器除霜盘管205与第二蒸发器除霜盘管206 内无冷媒循环作业,压缩机201输出口的高压气体冷媒全部导入冷凝器202 提供室内暖气,此时前述叶片涡轮299的叶片因冷媒通过而慢速旋转但不产生 任何效果,通过叶片涡轮299的冷媒最后进入压縮机201再次进行压縮;室外 温度10度至5度C时,因为蒸发器内的冷媒温度低于O度C,各蒸发器开始 结霜,虽结霜速度不快但控制电路需避免全部的蒸发器同时因严重结霜而无法 运作,若一组蒸发器在运转30分钟后将因严重结霜而无法吸收室外空气的热 能,则运转10分钟左右即可开始除霜作业,而在此温度范围内本系统可采取 第一阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了,以下提供一个除霜作业循环范例 参考,第一蒸发器203与第二蒸发器共同作业10分钟,然后如图2B所示第一 蒸发器203进行第一阶段除霜作业5分钟,然后如图2C所示第二蒸发器204 进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除霜作业的循环;如图2B所示,当 第--蒸发器203进行第一阶段除霜作业时,第一蒸发器控制阀212为关闭状态, 第一除霜控制阀214与第二除霜控制阀213为保持关闭状态,第一蒸发器除霜 盘管205与第二蒸发器除霜盘管206内无冷媒循环作业,第二蒸发器控制阀 211保持导通状态,第一蒸发器203与主要的冷媒循环隔离,主膨胀阀207输 出的冷媒只经过第二蒸发器204进行蒸发吸热作业,而第一蒸发器203内的冷 媒停止流动,此时室外空气继续通过第一蒸发器203,使结于第一蒸发器203 上的冰霜吸收室外空气的热能溶解,而第二蒸发器204内的冷媒持续循环使压 縮机201保持正常压縮作业;如图2C所示,当第二蒸发器204进行第一阶段 除霜作业时,第二蒸发器控制阀211为关闭状态,第一除霜控制阀214与第二 除霜控制阀213保持关闭状态,第一蒸发器除霜盘管205与第二蒸发器除霜盘 管206内无冷媒循环作业,第一蒸发器控制阀212保持导通状态,第二蒸发器 204与主要的冷媒循环隔离,主膨胀阀207输出的冷媒只经过第一蒸发器203 进行蒸发吸热作业,而第二蒸发器204内的冷媒停止流动,此时室外空气继续 通过第二蒸发器204,使结于第二蒸发器204上的冰霜吸收室外空气的热能溶 解,而第一蒸发器203内的冷媒持续循环使压縮机201保持正常压縮作业;在第一阶段除霜作业过程中,所有的排气风扇都以全速运转;在室外温度10度 至5度C之间,当全部蒸发器共同作业时,其中的冷媒蒸发量应该仍足以提供 压縮机201足够的进气压力,但当其中一组蒸发器进入除霜作业中,可将回流 管线的流量控制阀298打开些许,使少量由压縮机201输出的高压气体冷媒直 接经由回流管线导入叶片涡轮299的动力驱动入口并推动叶片后与由叶片涡 轮299的主输入口导入的蒸发冷媒混合,由于输入压縮机的冷媒进气量增加, 使压縮机201的压縮比与压縮出力恢复正常作业的范围;室外温度5度C至零 下15度C时,蒸发器表面的结霜速度更为快速,控制电路为避免全部的蒸发 器因严重结霜而使压縮机201无法运作,除霜作业循环的间隔必须更为频繁以 提高蒸发器的使用率,同时因室外空气再度降低,以室外空气进行除霜作业的 第一阶段除霜作业的效率因降低而不再适用,此时系统改以第二阶段除霜作业 运作,而除霜作业循环依照前述的规模大概縮短为全部蒸发器共同作业5分 钟,然后如图2D所示第一蒸发器203进行第二阶段除霜作业1分钟,然后如 图2E所示第二蒸发器204进行第二阶段除霜作业1分钟并完成一次循环;如 图2D所示,当第一蒸发器203进行第二阶段除霜作业,第一蒸发器控制阀212 为关闭状态,第二蒸发器控制阀211保持导通状态,第二除霜控制阀213保持 关闭状态,第一除霜控制阀214打开并将由压縮机201输出的部分高压气体冷 媒导入第一蒸发器除霜盘管205,冷媒于第一蒸发器除霜盘管205内液化并发 热溶解在第一蒸发器203的散热片上的冰霜然后通过第一除霜循环膨胀阀221 并导入第二蒸发器204的输入口与从主膨胀阀207导入的冷媒混合作业,此时 第一排气风扇停止运转以保留热能于该隔热室内,使第一蒸发器203上的冰霜 快速溶解,而第二蒸发器204保持作业正常蒸发吸热作业维持暖气供应;如图 2E所示,当第二蒸发器204进行第二阶段除霜作业,第二蒸发器控制阀211 为关闭状态,第一蒸发器控制阀212保持导通状态,第一除霜控制阀214保持 关闭状态,第二除霜控制阀213打开并将由压縮机201输出的部分高压气体冷 媒导入第二蒸发器除霜盘管206,冷媒于第二蒸发器除霜盘管206内液化并发 热溶解在第二蒸发器204的散热片上的冰霜然后通过第二除霜循环膨胀阀222 并导入第一蒸发器203的输入口与从主膨胀阀207导入的冷媒混合作4k,此时空气与蒸发器内蒸发中冷媒之间的温度差更进一步减少,导致蒸发器的所吸收
的热量大幅减少,为使系统保持正常运作,回流管线的流量控制阀298必须导 入从压縮机201输出的高压气体冷媒的百分之五至百分之二十左右通过,当大 量的高压气体冷媒导入叶片涡轮299的动力驱动入口并推动叶片,叶片涡轮 299的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此吸力造成蒸发器内的气体压力降 低,进而影响正常作业中蒸发器内的液相气相平衡,当气体压力减少冷媒的蒸 发速度也加快,同时因为冷媒的蒸发量增加,蒸发器内的平均温度也下降,造 成室外空气与蒸发器的温差增加,而蒸发器吸热量也随之增加,最后可使压縮 机101的冷媒进气量恢复至高温作业时的状况并以接近百分之百的压縮效率 作业;在室外温度5度至零下15度时进行第二阶段除霜作业时,因其中一组 蒸发器进行除霜作业,使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此时回流管线的流量 控制阀298可以允许导入更多的高压气体冷媒,使压縮机201恢复正常的冷媒 进气量;在室外温度零下15度以下作业时,室外空气中的水分大幅减少,因 此除霜的频率将逐渐减少,若温度不断下降,则只需长时间进行一次第二阶段 除霜循环,但仍必须避免全部蒸发器同时严重结霜,而为了持续提供稳定的室 内暧气作业,回流管线必须持续由压縮机输出口导入部分高压气体冷媒以维持 压縮机201的冷媒进气量与压縮比。
如图3A所示,本发明所述的第二类型实施例为采用交互排气除霜作业的 室内暧气空调系统,此实施例为室内空间提供了低热损高换气率的通风系统, 并适当的调节室内空气湿度,其基本构造为: 一组高温型压縮机301, 一组连 接至压縮机301的冷凝器302以提供室内暖气,连接至冷凝器302的第一蒸发 器311与第二蒸发器312以吸收室外空气中的热能, 一组控制冷凝器302至各 蒸发器的冷媒压力差的主膨胀阀303,第一蒸发器311与第二蒸发器302的输 出口连接至一组叶片涡轮399的主输入口 , 一组回流管线将压縮机301输出的 部分高压气体冷媒导入叶片涡轮399的动力驱动入口,前述回流管线包含一组 伺服型的流量控制阀398,叶片涡轮399的输出口连接至压縮机301的进气口, 第一蒸发器311包含一组第一蒸发器控制陶321,第二蒸发器312包含一组第 二蒸发器控制阀322,各组蒸发器包含独立的隔热室使流入各蒸发器的室外空伺服型的流量控制阀398,叶片涡轮399的输出口连接至压縮机301的进气口 , 第一蒸发器311包含一组第一蒸发器控制阀321,第二蒸发器312包含一组第 二蒸发器控制阀322,各组蒸发器包含独立的隔热室使流入各蒸发器的室外空 气不互相混合;第一蒸发器311的隔热室包含一组第一室内空气进气阀361 与第一室内空气进气风扇351、第一室外空气进气阀371、第一排气风扇341、 第一隔热室温度计331;第二蒸发器312的隔热室包含一组第二室内空气进气 阀362与第二室内空气进气风扇352、第二室外空气进气阀372、第二排气风 扇342、第二隔热室温度计332;为使整个系统能安装于室内,系统需要一组 室外进气风管390连接至第一室外进气阀371与第二室外进气阀372以提供室 外空气至各隔热室,以及一组连接至第一排气风扇341与第二排气风扇342 的排气风管392将各隔热室内的冷空气排至室外;控制电路还包括室外空气温 度计397、室内空气温度计330;整体蒸发器与压缩机的规模应配合冷媒种类 并足够在高温度范围下持续制热作业。
下面将配合图3A至图3E与图3G、 3H所示的多重作业温度型交互排气除 霜的室内暖气空调系统控制逻辑表说明第二类型方案的最优选节能作业方式-如图3A所示,在室外温度20度至10度C时第一蒸发器311与第二蒸发器312 持续蒸发吸热作业,第一室内进气阓361与第二室内进气阀362都为关闭状态、 第一室内进气风扇351与第二室内进气风扇352都不运转,第一室外空气进气 阀371与第二室外空气进气阀372都为导通状态、第一排气风扇341与第二排 气风扇342都全速运转以提供足够的室外空气通过各蒸发器,回流管线的流量 控制阀398为完全关闭,压縮机301输出口的高压气体冷媒全部导入冷凝器 302提供室内暖气,此时叶片涡轮399因冷媒通过而慢速旋转但不产生任何效 果,通过叶片涡轮399的冷媒最后进入压縮机301再次进行压縮;室外温度 10度至5度C时,各蒸发器开始结霜,而在此温度范围内本系统可釆取第一 阶段除霜作业;为使除霜作业简易明了,以下提供一个除霜作业循环范例,全 部蒸发器共同作业10分钟,然后第一蒸发器311进行第一阶段除霜作业5分 钟,然后第二蒸发器312进行第一阶段除霜作业5分钟并完成一次除霜作业的 循环;如图3B所示,当第一蒸发器311进行第一阶段除霜作业时,^第一蒸发器控制阀321关闭,第一蒸发器311因无冷媒循环与蒸发作业而停止结霜,第 一室外空气进阀371保持开启并导入室外空气通过第一蒸发气311,第一蒸发 气311上凝结的冰霜吸收了室外空气的热能而溶解,第二蒸发器控制阀322 保持导通状态,第二蒸发器312保持冷媒循环与蒸发作业使压縮机301正常作 业,第一排气风扇341与第二排气风扇持续全速运转将通过各蒸发器的冷空气 排至室外;如图3C所示,当第二蒸发器312进行第一阶段除霜作业时,第二 蒸发器控制阀322关闭,第二蒸发器312因无冷媒循环与蒸发作业而停止结霜, 第二室外空气进阀372保持开启并导入室外空气通过第二蒸发气312,第二蒸 发气312上凝结的冰霜吸收了室外空气的热能而溶解,第一蒸发器控制阀321 保持导通状态,第一蒸发器311保持冷媒循环与蒸发作业使压缩机301正常作 业,第一排气风扇341与第二排气风扇持续全速运转将通过各蒸发器的冷空气 排至室外;在室外温度10度至5度C之间,当全部蒸发器共同作业时,其中 的冷媒蒸发量应该仍足以提供压縮机足够的进气压力,但当其中一组蒸发器进 入除霜作业中,冷媒蒸发量与压縮机进气压力将依照可作业蒸发器的数目比例 降低,压縮机301的压縮出力因此下降,此时可将回流管线的流量控制阀398 打开些许,压縮机301输出的高压气体冷媒的约百分之五左右的流量直接经由 回流管线导入叶片涡轮399的动力驱动入口并推动叶片后与由叶片涡轮399 的主输入口导入的蒸发冷媒混合,由于输入压縮机301的冷媒进气量增加使压 縮效率恢复正常作业的范围;室外温度5度C至零下15度C时,蒸发器的结 霜速度更为快速,除霜作业循环的间隔必须更为频繁以提高蒸发器的使用率, 并改以第二阶段除霜作业运作,而除霜作业循环依照前述的规模大概縮短为第 一蒸发器311与第二蒸发器312共同作业5分钟,然后第一蒸发器311进行第 二阶段除霜作业1分钟,然后第二蒸发器312进行第二阶段除霜作业1分钟并 完成一次循环;如图3D所示,当第一蒸发气311进行第二阶段除霜作业时, 第一蒸发器控制阀321关闭,第一蒸发器311因无冷媒循环与蒸发作业而停止 结霜,第一室外空气进阀371关闭,第一室内空气进气阀361开启,然后第一 室内空气进气风扇351开始运转使室内空气导入第一蒸发器311的隔热室并产 生换气效果,第一排气风扇341停止运转但通过第一蒸发器311的少量冷空气仍缓慢地排出至室外,为了更有效的换气与迅速除霜,第一室内进气风扇351 以适当转速运作使该隔热室的温度保持接近室内空间的温度,而一般室内空气
温度高于10度C因此第一蒸发气311上凝结的冰霜可以于短时间完全溶解, 同时第二蒸发器控制阀322保持导通状态,第二蒸发器312保持冷媒循环与蒸 发作业使压縮机301正常作业以维持室内暖气的供应,第二排气风扇342持续 全速运转将通过第二蒸发器312的冷空气排至室外;如图犯所示,当第二蒸 发气312进行第二阶段除霜作业时,第二蒸发器控制阀322关闭,第二蒸发器 312因无冷媒循环与蒸发作业而停止结霜,第二室外空气进阀372关闭,第二 室内空气进气阀362开启,然后第二室内空气进气风扇352开始运转使室内空 气导入第二蒸发器312的隔热室并产生换气效果,第二排气风扇342停止运转 但通过第二蒸发器312的少量冷空气仍缓慢地排出至室外,为了更有效的换气 与迅速除霜,第二室内进气风扇352以适当转速运作使该隔热室的温度保持接 近室内空间的温度,而一般室内空气温度高于10度C因此第二蒸发气312上 凝结的冰霜可以于短时间完全溶解,同时第一蒸发器控制阀321保持导通状 态,第一蒸发器311保持冷媒循环与蒸发作业使压縮机301正常作业以维持室 内暖气的供应,第一排气风扇341持续全速运转将通过第一蒸发器311的冷空 气排至室外;在室内空气被抽入进行第二阶段除霜作业的蒸发器同时,室内空 间的气压降低并使室外空气由其它进气风管自然导入, 一般而言的健康与生活 需求,寒冷潮湿的天气下室内需要更高的换气率,然而当室外大气中的水分含 量高时,蒸发器上的结霜速度也随之提高,因此在潮湿且寒冷的天候下,本系 统的第二阶段除霜作业会自动地更为频繁,而且排出的室内空气中的热量将被 完全回收利用,进而达到低耗能高换气率的目的;在室外温度5度C至零下 15度C作业时,即使全部蒸发器共同正常作业,由于用来提供热能的室外空 气与蒸发器内蒸发中冷媒之间的温度差更进-一步减少,导致蒸发器的所吸收的 热量大幅减少,为使系统保持正常运作,回流管线的流量控制阀398必须允许 由压縮机301输出的高压气体冷媒的百分之五至百分之二十左右的流量通过,
当大量的高压气体冷媒导入叶片涡轮399的动力驱动入口并推动叶片j叶片涡 轮399的叶片加速旋转并产生强大的吸力,此吸力造成蒸发器内的气体压力降恢复至高温作业时的状况并以接近百分之百的压縮效率作业;在室外温度5 度至零下15度时进行第二阶段除霜作业时,因其中一组蒸发器进行除霜作业, 使得冷媒的蒸发量依照比例减少,此时回流管线的流量控制阀可以允许导入更 多的高压气体冷媒,使压縮机恢复正常的冷媒进气量;在室外温度零下15度 以下作业时,室外空气中的水分大幅减少,因此除霜的频率将逐渐减少,若温 度不断下降,则只需长时间进行一次第二阶段除霜循环,但仍必须避免全部蒸 发器同时严重结霜,而为了持续提供稳定的室内暖气作业,回流管线必须持续 由压縮机301输出口导入部分高压气体冷媒以维持压縮机301的冷媒进气量与 压缩比。
全部三类型暧气空调系统的节能控制方式是在一般天候与空气湿度下以 降低单位能源消费为目的所设计,因此除霜作业循环中所叙述的时间随着应用 地区的湿度与天候型态可做适当的调整;第一阶段除霜作业因以室外空气的热 能进行除霜,其应用范围可从10度至0度的室外空气温度,但随着温度下降 至约5度以下时因为所需除霜效率降低,造成蒸发器的适用率降低,整体系统 的可供应热量减少,因此需要改以第二阶段除霜作业以持续供应稳定的暧气; 第二阶段除霜作业的基本原理是以其它作业中的蒸发器所吸收的热量与压縮 机产生的热量进行短时间的高效率除霜,因此应用范围可从10度至零下40 度;而若基于节约压縮机能源消耗的考虑,控制系统应于室外温度下降至约5 度之前采取第一阶段除霜作业,然后改以第二阶段除霜作业;而若基于蒸发器 的最高使用率与室内暧气的最高热量提供能力,则控制系统应于室外温度10 度至零下40度全以第二阶段除霜作业,但需调整各温度段作业下所需要的除 霜时间以达到最高的蒸发器使用率。为了提高蒸发器的使用率,全部三类型的 实施例所述的室内暖气空调系统可增加除霜作业进度的传感器,使控制系统能 判浙各组蒸发器上的冰霜是否融解完毕并进入下一个工作程序。
全部三类型暧气空调系统中的叶片涡轮的主要功能是使压縮机的冷媒进 气量保持稳定,而室外温度下降与进行除霜作业都会影响冷媒蒸发量,因此最 优选的控制方式为控制电路包含一组于压縮机进气端的压力侦测器,而当压縮
机的进气压力减少时,回流管线的伺服型流量控制阀以动态调整的方式适量增气量保持稳定,而室外温度下降与进行除霜作业都会影响冷媒蒸发量,因此最 优选的控制方式为控制电路包含一组于压縮机进气端的压力侦测器,而当压縮 机的进气压力减少时,回流管线的伺服型流量控制阀以动态调整的方式适量增 加导入叶片涡轮的动力驱动入口的高压气体冷媒,使作业中的蒸发器的冷媒蒸 发速度加快,进而使压缩机以接近百分之百的压縮效率运作。
全部三类型暖气空调系统的除霜结构为使说明简易明了,都以最基本的两 组蒸发器说明,但仍可以增加多组蒸发器与相关的隔热室和控制设备;图1H
与图1J则为第一类型实施例的三组蒸发器与四组蒸发器的结构示意图,图2G 为第二类型实施例的四组蒸发器的结构示意图,图3F为第三类型实施例的四 组蒸发器的结构示意图;以四组蒸发器作业时,当其中一组蒸发器进行第二阶 段除霜作业,另外三组蒸发器保持冷媒循环并持续作业,同时提供室内暖气需 要的热量与进行第二阶段除霜作业所需的热量,而除霜作业循环也可依次轮流 进行除霜作业,另外,更多组的蒸发器作业时,压縮机的冷媒进气量于部分蒸 发器进行除霜作业时也不会有过大的差异,由回流管线导入的高压气体冷媒量 也可减少并使压縮机的运转状况更稳定。
第一类型综合方案的多重作业温度型交互逆向循环除霜的室内暖气空调 系统,为了使系统保养更为简易与减少设备安装手续,各蒸发器输入口端的控 制阀可以与逆向除霜控制阀合并为一组具有同功能的多向控制阀,而蒸发器输 出口端的流量控制阀可与单向管线所需要的单向逆止阀合并成一组具有同功 能的多向控制阀,此多向控制阀可以直接关闭流向另一组蒸发器输入口端的冷 媒循环通路以代替单向逆止阀的功能,如图1F与图1G所示,各控制组件可被 多向控制阔整合为更为简易的结构。其它实施例中所述的各控制阀也都可应生 产需求整合为类似但同样功能的多向控制阀。
而如图1J所示的四组蒸发器结构中,另一种可能的变化结构可将第一逆 向循环膨胀阀141、第二逆向循环膨胀阀142、第三逆向循环膨胀阀143、第 四逆向循环膨胀阀144输出口端相连接至一组整合用的多向分流控制阀,最后 将除霜用的冷媒平均分配至各正常作业中的蒸发器输入口;而如風2G所示的 第二类型的四组蒸发器的实施例中,第一除霜循环膨胀阀221、第二除霜循环膨胀阀222、第三除霜循环膨胀阀271、第四除霜循环膨胀阀272也可经由--组整合用的多向分流控制阀使除霜用的冷媒平均分配至各正常作业中的蒸发 器输入口。
第三类型的实施例中,除了第一阶段与第二阶段除霜作业,可更进一步包 含强制通风的作业方式,当室内空间需要大量的换气时,全部蒸发器仍然正常 作业,各隔热室的室外进气控制阀为开启,而各隔热室的室内进气控制阀也开 启并允许少量室内空气导入各隔热室,而室内进气风扇以控制系统所需换气率 调整运转速度,室外空气与室内空间的排气混合并通过各蒸发器,各蒸发器因 通过的空气温度提高而使除霜作业的间隔得以延长,使室内空间的排气的能源 能得到最大的利用。
全部三类型实施例中的压縮机虽然只是以现有规格的高温作业型作基本 说明,但使用固定压縮比或固定马达频率的压縮机只是基于成本考虑,变频式 压縮机仍然可以应用于所述的全部三类型实施例中,并于较低作业温度范围时 加快马达回转速度,与实施例中的叶片涡轮配合达到较为广泛的应用范围。
当应用于平均温度低于零下IO度的地区时,因为天候寒冷,全部三类型 的实施例也可增加一组小规模的紧急电热除霜于各隔热室内以防止暖气空调 系统开机前,蒸发器因不当操作或其它原因而严重结霜并无法顺利开机运转。
第一类型实施例或第二类型实施例可与第三类型实施例合并使用,使第一 类型或第二类型实施例也达到换气效果。

Claims (10)

1、一种室内暖气空调系统,其特征在于,至少包括:一组压缩机,一组连接至所述压缩机的冷凝器以提供室内暖气,两组以上连接至所述冷凝器的蒸发器,所述各蒸发器包含于第二阶段除霜作业时独立保温的隔热室,所述各隔热室包含各自的进气与排气设备以导入室外空气并于吸收热量后排出至室外,所述冷凝器至各蒸发器之间包含一组控制冷媒压力差的主膨胀阀;所述全部蒸发器的输出口连接至一组叶片涡轮的主输入口,所述叶片涡轮的动力驱动入口连接至一组包含伺服型流量控制阀的回流管线,部分压缩机输出的高压气体冷媒通过回流管线进入叶片涡轮的动力驱动入口,所述叶片涡轮的输出口连接至压缩机的进气口,所述回流管线于室外温度摄氏10度以上作业时都为关闭状态,而于室外温度摄氏10度以下时与各阶段除霜作业时将适量的高压气体冷媒导入并推动所述叶片涡轮的叶片,使叶片快速旋转产生吸力并调整各组进行蒸发作业的蒸发器内的气相液相平衡,使冷媒的蒸发量恢复至压缩机正常压缩的范围,以防止压缩机的压缩效率降低而使冷媒无法进行正常的液化与蒸发循环作业并导致室内暖气无法持续供应;所述各组蒸发器的输入口端与输出口端包含使各蒸发器于第一阶段除霜作业和第二阶段除霜作业时独立停止冷媒蒸发循环的控制阀;所述各组蒸发器包含各自的逆向除霜控制阀,逆向除霜控制阀于该对应的蒸发器进行冷媒蒸发作业与第一阶段除霜作业时为关闭状态,而只于第二阶段除霜作业时为导通状态并将从所述压缩机输出的高压气体冷媒导入该对应的蒸发器进行冷媒液化作业;于第二阶段除霜作业时,高压气体冷媒于除霜中的蒸发器盘管内液化发热并融解蒸发器散热片上的冰霜后经过一组逆向循环用膨胀阀并导入其它进行冷媒蒸发作业中的蒸发器;所述蒸发器与压缩机于摄氏10度以上的室外环境下持续制热作业且不需要进行除霜作业,于摄氏10度至摄氏0度之间的室外环境下结霜时采用第一阶段除霜作业循环,于摄氏10度至摄氏零下40度之间的室外环境下结霜时采用第二阶段除霜作业循环,并选定第一阶段除霜作业与第二阶段除霜作业的执行温度范围;于第一阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同时严重结霜,其中一组蒸发器停止冷媒蒸发作业并吸收以快速流通的室外空气中的热量进行除霜,然后以适当的除霜顺序轮流将各组蒸发器上所凝结的冰霜融解,而作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发作业以提供室内暖气供应所需的热量;于第二阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同时严重结霜,其中一组蒸发器停止从主膨胀阀导入低温液体冷媒进行冷媒蒸发作业,而从该组蒸发器的逆向除霜控制阀导入高压气体冷媒进行液化作业并于短时间发热融解该蒸发器表面的冰霜,同时停止该组蒸发器的隔热室内的空气流动以防止热能散出至室外,然后以适当的除霜顺序轮流将各组蒸发器上所凝结的冰霜融解,而所有作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发作业以提供室内暖气供应与进行第二阶段除霜作业所需的热量;所述室内暖气空调系统于所有作业中都可持续的提供室内暖气。
2、 根据权利要求l所述的室内暖气空调系统,其特征在于,所述的各蒸 发器输入口端的控制阀与逆向除霜控制阀合并为一组具有同功能的多向控制 阀,而蒸发器输出口端的流量控制阀与单向管线所需要的单向逆止阀合并成一 组具有同功能的多向控制阀。
3、 根据权利要求1所述的室内暖气空调系统,其特征在于,所述室内暖 气空调系统增加多组蒸发器与相关的隔热室和控制设备;同时将各组蒸发器的 逆向循环膨胀阀连接至一组整合用的多向分流控制阀,使第二阶段除霜作业时 于各蒸发器进行液化发热后的冷媒平均分配至各组进行蒸发作业中的蒸发器 输入口。
4、 一种利用如权利要求1所述的室内暖气空调系统进行节能控制的方法, 其特征在于,所述节能控制方法为室外温度摄氏10至摄氏5度时蒸发器结霜 时采用第一阶段除霜作业,室外温度摄氏5度至零下40度采用第二阶段除霜 作业,而于摄氏零下IO度后逐渐减少除霜作业次数;同时增加除霜作业进度 的传感器,使控制系统能判断各组蒸发器上的冰霜是否融解完毕并进入下一个 工作程序。
5、 一种室内暖气空调系统,其特征在于,至少包括一组压縮机, 一组连 接至所述压縮机的冷凝器以提供室内暖气,两组以上连接至所述冷凝器的蒸发 器,所述各蒸发器包含蒸发作业用盘管与除霜作业用盘管,于所述冷凝器中发热液化后的冷媒通过一组主膨胀阀然后导入各蒸发器的蒸发作业用盘管,所述各蒸发器包含于第二阶段除霜作业时独立保温的隔热室,所述各隔热室包含各 自的进气与排气设备以导入室外空气并于吸收热量后排出至室外;所述全部蒸 发器的蒸发作业用盘管的输出口连接至一组叶片涡轮的主输入口 ,所述叶片涡 轮的动力驱动入口连接至一组包含伺服型流量控审ll阀的回流管线,部分压縮机 输出的高压气体冷媒通过回流管线进入叶片涡轮的动力驱动入口 ,所述叶片涡 轮的输出口连接至压縮机的进气口,所述回流管线于室外温度摄氏io度以上 作业时都为关闭状态,而于室外温度摄氏10度以下时与各阶段除霜作业时将 适量的高压气体冷媒导入并推动所述叶片涡轮的叶片,使叶片快速旋转产生吸 力并调整各组进行蒸发作业的蒸发器内的气相液相平衡,使冷媒的蒸发量恢复 至压縮机正常压縮的范围,以防止压縮机的压縮效率降低而使冷媒无法进行正 常的液化与蒸发循环作业并导致室内暖气无法持续供应;所述各组蒸发器包含 一组使各蒸发器的蒸发作业用盘管于第一阶段除霜作业和第二阶段除霜作业 时独立停止冷媒流入的流量控制阀;所述各组蒸发器的除霜作业用盘管的输入 端包含一组除霜控制阀,除霜控制闺于该对应的蒸发器进行冷媒蒸发作业与第 一阶段除霜作业时为关闭状态,而只于第二阶段除霜作业时为导通状态并将从 所述压縮机输出的高压气体冷媒导入该对应的蒸发器的除霜作业用盘管内进 行冷媒液化作业;于第二阶段除霜作业时,高压气体冷媒于除霜中的蒸发器的 除霜作业用盘管内液化发热并融解蒸发器散热片上的冰霜后经过一组除霜循 环膨胀阀并导入其它进行冷媒蒸发作业中的蒸发器的蒸发作业用盘管;所述蒸 发器与压縮机于摄氏10度以上的室外环境下持续制热作业且不需要进行除霜 作业,于摄氏10度至摄氏0度之间的室外环境下结霜时采用第一阶段除霜作 业循环,于摄氏10度至摄氏零下40度之间的室外环境下结霜时采用第二阶段 除霜作业循环,并选定第一阶段除霜作业与第二阶段除霜作业的执行温度范 围;于第一阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同时严重结霜,其中 一组蒸发器的蒸发作业用盘管停止冷媒蒸发作业并吸收以快速流通的室外空 气中的热量进行除霜,然后以适当的除霜顺序轮流将各组蒸发器上所凝结的冰 霜融解,而作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发作业以提供室内暖气供应所需的热量;于第二阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同时严重结霜, 其中一组蒸发器的蒸发作业用盘管停止从主膨胀阀导入低温液体冷媒进行冷 媒蒸发作业,而该蒸发器的除霜作业用盘管从除霜控制阀导入高压气体冷媒进 行液化作业并于短时间发热融解该蒸发器表面的冰霜,同时停止该组蒸发器的 隔热室内的空气流动以防止热能散出至室外,然后以适当的除霜顺序轮流将各 组蒸发器上所凝结的冰霜融解,而所有作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发 作业以提供室内暖气供应与进行第二阶段除霜作业所需的热量•,所述室内暧气 空调系统于所有作业中都可持续的提供室内暖气。
6、 根据权利要求5所述的室内暖气空调系统,其特征在于,所述室内暖 气空调系统增加多组蒸发器与相关的隔热室和控制设备;同时将各组蒸发器的 除霜循环膨胀阀连接至一组整合用的多向分流控制阀,使第二阶段除霜作业时 于各蒸发器的除霜作业用盘管进行液化发热后的冷媒平均分配至各组进行蒸 发作业中的蒸发作业用盘管的输入口 。
7、 一种利用如权利要求5所述的室内暖气空调系统进行节能控制的方法, 其特征在于,所述节能控制方法为室外温度摄氏10至摄氏5度时蒸发器结霜 时采用第一阶段除霜作业,室外温度摄氏5度至零下40度采用第二阶段除霜 作业,而于摄氏零下10度后逐渐减少除霜作业次数;同时增加除霜作业进度 的传感器,使控制系统能判断各组蒸发器上的冰霜是否融解完毕并进入下一个 工作程序。
8、 一种室内暖气空调系统与通风系统,其特征在于,所述室内暖气空调 系统至少包括一组压縮机, 一组连接至所述压縮机的冷凝器以提供室内暖气, 两组以上连接至所述冷凝器的蒸发器,所述各蒸发器包含于第二阶段除霜作业 时导入室内空气的进气与保温设备的隔热室,所述各隔热室包含各自的室外空 气进气与排气设备以在冷媒蒸发作业与第一阶段除霜作业时导入室外空气并 于吸收热量后排出至室外;所述全部蒸发器的蒸发作业用盘管的输出口连接至 一组叶片涡轮的主输入口,所述叶片涡轮的动力驱动入口连接至一组包含伺服 型流量控制阀的回流管线,部分压縮机输出的高压气体冷媒通过回流管线进入 叶片涡轮的动力驱动入口 所述叶片涡轮的输出口连接至压縮机的进气口,所述回流管线于室外温度摄氏io度以上作业时都为关闭状态,而于室外温度摄 氏10度以下时与各阶段除霜作业时将适量的高压气体冷媒导入并推动所述叶片涡轮的叶片,使叶片快速旋转产生吸力并调整各组进行蒸发作业的蒸发器内 的气相液相平衡,使冷媒的蒸发量恢复至压縮机正常压縮的范围,以防止压縮 机的压缩效率降低而使冷媒无法进行正常的液化与蒸发循环作业并导致室内暖气无法持续供应;所述各组蒸发器包含一组使各蒸发器于第一阶段除霜作业 和第二阶段除霜作业时独立停止冷媒流入的流量控制阀;各隔热室包含独自的室内空气进气阀并于该对应的蒸发器进行冷媒蒸发作业与第一阶段除霜作业 时为关闭状态,而只于第二阶段除霜作业时为导通状态并将室内空间的空气导入该隔热室;所述蒸发器与压縮机于摄氏10度以上的室外环境下持续制热作 业且不需要进行除霜作业,于摄氏10度至摄氏0度之间的室外环境下结霜时 采用第一阶段除霜作业循环,于摄氏10度至摄氏零下40度之间的室外环境下 结霜时采用第二阶段除霜作业循环,并选定第一阶段除霜作业与第二阶段除霜 作业的执行温度范围;于第一阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同 时严重结霜,其中 一组蒸发器停止冷媒蒸发作业并吸收以快速流通的室外空气 中的热量进行除霜,然后以适当的除霜顺序轮流将各组蒸发器上所凝结的冰霜 融解,而作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发作业以提供室内暖气供应所需 的热量;于第二阶段除霜作业循环时,因需要避免全部蒸发器同时严重结霜, 其中一组蒸发器停止从主膨胀阀导入低温液体冷媒进行冷媒蒸发作业,室外空 气停止流入此除霜作业中的蒸发器的隔热室,并将室内空间的空气适量抽入该 隔热室使室内空间产生换气效果,该隔热室内的温度上升使该蒸发器表面凝结 的冰霜于短时间融解,同时依照室内空间的换气率需求调整排气速度使被该隔 热室内被吸收热量后的冷空气排出至室外,然后以适当的除霜顺序轮流将各组 蒸发器上所凝结的冰霜融解,而所有作业中有至少一组蒸发器进行冷媒蒸发作 业以提供室内暖气供应与进行第二阶段除霜作业所需的热量;所述室内暖气空 调系统于所有作业中都可持续的提供室内暖气。
9、 一种利用如权利要求8所述的室内暖气空调系统与通风系统进行节能 控制的方法,其特征在于,所述节能控制方法为室外温度摄氏10至摄氏5度时蒸发器结霜时采用第一阶段除霜作业,室外温度摄氏5度至零下40度采用 第二阶段除霜作业,而于摄氏零下10度后逐渐减少除霜作业次数;同时增加 除霜作业进度的传感器,使控制系统能判断各组蒸发器上的冰霜是否融解完毕 并进入下一个工作程序;所述控制系统还包含强制通风的作业方式,当室内空 间需要大量的换气时,全部蒸发器仍然正常作业,各隔热室的室外进气控制阀 为开启,而各隔热室的室内进气控制阀也开启并允许少量室内空气导入各隔热 室,而室内进气风扇以控制系统所需换气率调整运转速度,室外空气与室内空 间的排气混合并通过各蒸发器,各蒸发器因通过的空气温度提高而使除霜作业 的间隔得以延长。
10、根据权利要求9所述的节能控制的方法,其特征在于,所述室内暖气 空调系统的作业方式为从室外温度摄氏10度至零下40度全部采用第二阶段除 霜作业以达到最高的系统制热能力,同时增加室外温度摄氏IO度至5度间的 室内换气率。
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