CN101968241A - 一种使用可燃制冷剂的空调器及其控制方法 - Google Patents

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周向阳
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刘智勇
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Abstract

一种使用可燃制冷剂的空调器及其控制方法，包括室外部分和室内部分，其室外部分包括室外循环流路，室内部分包括室内循环流路；其中，室外循环流路和室内循环流路之间通过中间换热器进行热交换，中间换热器设置在室外。本发明通过增加中间换热器，使进入室内换热器内的制冷剂为不可燃且无毒害的液体制冷剂，可以防止房间内因制冷剂泄露造成的燃烧和爆炸风险。同时，由于制冷、制热过程中，流经房间的制冷剂为不凝结且对人体无害的液体，故房间中不存在制冷剂燃烧和爆炸的风险；因此可以增加可燃制冷剂在家用空调器中的使用限量。另外，液体和气体之间的换热系数大于气体和气体的换热系数，故室内换热器更小，内机结构更紧凑。

Description

一种使用可燃制冷剂的空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种空调器，特别是一种使用可燃制冷剂的空调器及其控制方法。
背景技术
自《蒙特利尔议定书》签订以来，各国纷纷展开了R22替代制冷剂的研究，目前的主要替代制冷剂是R410A，R410A制冷剂的ODP为零，但GWP偏高。随着国际社会对温室效应的日益重视，需要寻找ODP为零，GWP较小的制冷剂，而符合这一要求的制冷剂有R32、R290、R161等，但这些制冷剂均有可燃性。将可燃制冷剂应用到家用空调器上最大的风险在于，发生泄漏的制冷剂气体在一定的浓度范围内，具有可燃性。而由于房间内往往有很多家用电器，有点燃可燃制冷剂气体的风险，在封闭的房间内甚至可能有产生爆炸的风险。
同时，为避免使用可燃制冷剂的燃烧风险，国际标准IEC 60335-2-40和EN 378-1：2008明确规定了可燃制冷剂的使用限量，如R290的最大限量为1.5Kg，这在目前的空调系统中只能在两匹以下机型上使用。从而限制了可燃制冷剂的应用范围。
参见图1，现有冷暖型空调器包括通过管道依次连接的压缩机11、四通阀12、室外换热器13、节流部件14和室内换热器15，其由于只有构成一条供制冷剂流经的循环回路，当制冷剂为可燃气体时，一旦在流经室内换热器15并发生泄漏时，容易引发燃烧或爆炸，造成人员伤亡事故。当制冷剂为对人体有害的材质时，一旦在流经室内换热器15并发生泄漏时，容易引发中毒。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可安全使用可燃制冷剂、保证室内侧无可燃制冷剂泄露，避免了制冷剂在空调房间中的燃烧或爆炸，同时可以增加制冷剂的充注量，拓宽可燃制冷剂在家用空调器中的应用范围的使用可燃制冷剂的空调器及其控制方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种使用可燃制冷剂的空调器，包括室外部分和室内部分，其结构特征是室外部分包括室外循环流路，室内部分包括室内循环流路；其中，室外循环流路和室内循环流路之间通过中间换热器进行热交换，中间换热器设置在室外。
所述中间换热器至少设置有两组独立并相互换热的通道，第一组通道连接在室外循环流路中，第二组通道连接在室内循环流路中。
所述室外循环流路设置在室外，其包括依次通过管道首尾连接的压缩机、室外换热器、节流元件和中间换热器的第一组通道；室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、水泵和中间换热器的第二组通道；或者，室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、储液罐、水泵和中间换热器的第二组通道；储液罐、水泵和中间换热器设置在室外；
所述室内换热部分包括一个室内换热器；或者，室内换热部分由两个以上的室内换热器并联构成，各室内换热器与中间换热器的第二组通道之间分别连接有电磁阀。
所述压缩机通过四通阀与室外换热器和中间换热器的第一组通道连接；室外换热器一侧设置有室外风机；室内换热器一侧设置有室内风机；室外部分还包括室外机，压缩机、四通阀、室外换热器、节流元件和室外风机设置在室外机内；中间换热器、储液罐和水泵设置在室外机内或者与室外机分开放置；室内部分还包括一台以上的室内机，室内换热器和室内风机设置在室内机内。
所述中间换热器为管式换热器或板式换热器；压缩机为定速压缩机或变频压缩机；节流元件为毛细管或电子膨胀阀；水泵为变频水泵。
所述室外循环流路中充注有可燃制冷剂；室内循环流路中充注有盐水、酒精、乙二醇，或在0～-50℃环境温度下不会凝固的载冷剂。
一种使用可燃制冷剂的空调器的控制方法，其特征是压缩机为定速压缩机，水泵为变频水泵；在制冷模式下，空调器接收到开机命令后，室内风机、室外风机和水泵启动，t1时间后室外机压缩机启动；当室内温度降到设定温度后，压缩机、室外风机和水泵停止运行，室内风机继续运行；在制热模式下，空调器接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机和水泵启动，t1时间后压缩机启动；当室内换热器盘管温度T2升到Tx℃后，室内风机启动；当室内温度达到设定温度后，压缩机、室外风机、水泵和室内风机停止运行。防冷风功能是指室内风机的开启需等待室内换热器盘管温度T2升到Tx℃后动作。
一种使用可燃制冷剂的空调器的控制方法，其特征是压缩机为变频压缩机，水泵为变频水泵；在制冷模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内风机、室外风机和水泵启动，t1时间后室外机压缩机启动；当室内温度降到设定温度后室内风机、室外风机和水泵运行，压缩机以低频运行；在制热模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机和水泵启动，t1时间后压缩机启动；当室内换热器盘管温度T2升到Tx℃后，室内风机启动；当室内温度达到设定温度后室内风机、室外风机和水泵运行，压缩机以低频运行。
当一台室外机配两台以上的室内机时，每台室内机可单独开停，每台室内机内的室内换热器分别通过电磁阀与中间换热器连接；电磁阀控制室内换热器载冷剂的流入。
本发明通过增加中间换热器，使进入室内换热器内的制冷剂为不可燃且无毒害的液体制冷剂，可以防止房间内因制冷剂泄露造成的燃烧和爆炸发生，从而可以在家用空调器中使用可燃制冷剂。同时，由于制冷、制热过程中，流经房间的制冷剂为不凝结且对人体无害的液体，故房间中不存在制冷剂燃烧和爆炸的风险；因此可增加可燃制冷剂在家用空调器中的使用限量，拓宽使用范围。另外，液体和气体之间的换热系数大于气体和气体的换热系数，故相同制冷量情况下本发明需要的室内换热器更小，内机结构更紧凑。
附图说明
图1为现有技术结构示意图。
图2为本发明一实施例结构示意图。
图3为本发明另一实施例结构示意图。
图4为本发明又一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
参见图2，本使用可燃制冷剂的空调器，包括室外部分和室内部分，其室外部分包括室外循环流路，室内部分包括室内循环流路；其中，室外循环流路和室内循环流路之间通过中间换热器6进行热交换，中间换热器6设置在室外。中间换热器6设置有两组独立并相互换热的通道，第一组通道连接在室外循环流路中，第二组通道连接在室内循环流路中。
室外循环流路设置在室外，其包括依次通过管道首尾连接的压缩机1、室外换热器3、节流元件4和中间换热器6的第一组通道。室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、水泵7和中间换热器6的第二组通道。室内换热部分包括一个室内换热器102。
中间换热器6为管式换热器或板式换热器；压缩机1为定速压缩机或变频压缩机；节流元件4为毛细管或电子膨胀阀；水泵7为变频水泵。
压缩机1通过四通阀2与室外换热器3和中间换热器6的第一组通道连接；室外换热器3一侧设置有室外风机5。室外部分还包括室外机，压缩机1、四通阀2、室外换热器3、节流元件4和室外风机5设置在室外机内；中间换热器6和水泵7设置在室外机内或者与室外机分开放置。室内换热器102一侧设置有室内风机101。室内部分还包括室内机100，室内换热器102和室内风机101设置在室内机100内。
室外循环流路中充注有可燃制冷剂；室内循环流路中充注有盐水、酒精、乙二醇，或在0～-50℃环境温度下不会凝固的载冷剂。
其工作原理是：空调器在正常制冷时，可燃制冷剂从压缩机1排出后经过四通阀2流到室外换热器3，然后经过节流元件4到中间换热器6中的第一组通道蒸发吸热后流回压缩机1。同时，不凝结载冷剂从水泵7排出后经中间换热器6的第二组通道放出热量后流到室内换热器102对房间冷却，最后流回水泵7。在正常制热时，可燃制冷剂从压缩机1排出后经过四通阀2流到中间换热器6中冷凝放热，经过节流元件4流回压缩机1。同时，不凝结载冷剂从水泵7排出后经中间换热器6吸收热量后流到室内换热器102对房间加热，最后流回水泵7。
本空调器的控制方法：
压缩机1为定速压缩机，水泵7为变频水泵：在制冷模式下，空调器接收到开机命令后，室内风机101、室外风机5和水泵7启动，t1(10～30秒)后室外机压缩机1启动；当室内温度降到设定温度后，压缩机1、室外风机5和水泵7停止运行，室内风机101继续运行；在制热模式下，空调器接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机5和水泵7启动，t1(10～30秒)后压缩机1启动；当室内换热器102盘管温度T2升到Tx(22～25℃)后，室内风机101启动；当室内温度达到设定温度后，压缩机1、室外风机5、水泵7和室内风机101停止运行。
压缩机1为变频压缩机，水泵7为变频水泵：在制冷模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内风机101、室外风机5和水泵7启动，t1(10～30秒)后室外机压缩机1启动；当室内温度降到设定温度后室内风机101、室外风机5和水泵7运行，压缩机1以低频运行；在制热模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机5和水泵7启动，t1(10～30秒)后压缩机1启动；当室内换热器102盘管温度T2上升到Tx(22～25℃)后，室内风机101启动；当室内温度达到设定温度后室内风机101、室外风机5和水泵7运行，压缩机1以低频运行。
第二实施例
参见图3，室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、储液罐8、水泵7和中间换热器6的第二组通道；储液罐8、水泵7和中间换热器6设置在室外，并位于室外机内或者与室外机分开放置。其它未述部分同第一实施例。
其工作原理是：空调器在正常制冷时，可燃制冷剂从压缩机1排出后经过四通阀2流到室外换热器3，然后经过节流元件4到中间换热器6中蒸发吸热后流回压缩机1。同时，不凝结载冷剂从水泵7排出后经中间换热器6放出热量后流到室内换热器101对房间冷却，最后经储液罐8流回水泵7。
在正常制热时，可燃制冷剂从压缩机1排出后经过四通阀2流到中间换热器6中冷凝放热，经过节流元件4流回压缩机1。同时，不凝结载冷剂从水泵7排出后经中间换热器6吸收热量后流到室内换热器101对房间加热，最后经储液罐8流回水泵7。
第三实施例
参见图4，室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、水泵7和中间换热器6的第二组通道。室内换热部分由室内换热器I103和室内换热器II104并联构成，两室内换热器与中间换热器6的第二组通道之间分别连接有电磁阀a108和电磁阀b107，两室内换热器一侧分别设有第一室内风机106和第二室内风机105。空调器室内部分还包括第一室内机100’和第二室内机100”。室内换热器I103和第一室内风机106设置在第一室内机100’内；室内换热器II104和第二室内风机105设置在第二室内机100”内。
其控制方法是：当第一室内机100’接收到开启信号后，第一室内风机106、电磁阀a108打开；当第二室内机100”接收到开启信号后，第二室内电机105、电磁阀b107打开。室外部分压缩机1、室外风机5和水泵7的控制方式与室外机为变频压缩机配单台室内机时相同。当设置有三台以上的室内机时，与上述两台的控制方法类似。

Claims (9)

1.一种使用可燃制冷剂的空调器，包括室外部分和室内部分，其特征是室外部分包括室外循环流路，室内部分包括室内循环流路；其中，室外循环流路和室内循环流路之间通过中间换热器(6)进行热交换，中间换热器(6)设置在室外。
2.根据权利要求1所述使用可燃制冷剂的空调器，其特征是所述中间换热器(6)至少设置有两组独立并相互换热的通道，第一组通道连接在室外循环流路中，第二组通道连接在室内循环流路中。
3.根据权利要求2所述使用可燃制冷剂的空调器，其特征是所述室外循环流路设置在室外，其包括依次通过管道首尾连接的压缩机(1)、室外换热器(3)、节流元件(4)和中间换热器(6)的第一组通道；
室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、水泵(7)和中间换热器(6)的第二组通道；或者，室内循环流路包括通过管道首尾连接的室内换热部分、储液罐(8)、水泵(7)和中间换热器(6)的第二组通道；储液罐(8)、水泵(7)和中间换热器(6)设置在室外；
所述室内换热部分包括一个室内换热器(102)；或者，室内换热部分由两个以上的室内换热器并联构成，各室内换热器与中间换热器(6)的第二组通道之间分别连接有电磁阀。
4.根据权利要求3所述使用可燃制冷剂的空调器，其特征是所述压缩机(1)通过四通阀(2)与室外换热器(3)和中间换热器(6)的第一组通道连接；室外换热器(3)一侧设置有室外风机(5)；室内换热器(102)一侧设置有室内风机(101)；
室外部分还包括室外机，压缩机(1)、四通阀(2)、室外换热器(3)、节流元件(4)和室外风机(5)设置在室外机内；中间换热器(6)、储液罐(8)和水泵(7)设置在室外机内或者与室外机分开放置；
室内部分还包括一台以上的室内机(100)，室内换热器(102)和室内风机(101)设置在室内机(100)内。
5.根据权利要求4所述使用可燃制冷剂的空调器，其特征是所述中间换热器(6)为管式换热器或板式换热器；压缩机(1)为定速压缩机或变频压缩机；节流元件(4)为毛细管或电子膨胀阀；水泵(7)为变频水泵。
6.根据权利要求1至5中任一项所述使用可燃制冷剂的空调器，其特征是所述室外循环流路中充注有可燃制冷剂；室内循环流路中充注有盐水、酒精、乙二醇，或在0～-50℃环境温度下不会凝固的载冷剂。
7.根据权利要求5所述使用可燃制冷剂的空调器的控制方法，其特征是压缩机(1)为定速压缩机，水泵(7)为变频水泵；
在制冷模式下，空调器接收到开机命令后，室内风机(101)、室外风机(5)和水泵(7)启动，t1时间后室外机压缩机(1)启动；当室内温度降到设定温度后，压缩机(1)、室外风机(5)和水泵(7)停止运行，室内风机(101)继续运行；
在制热模式下，空调器接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机(5)和水泵(7)启动，t1时间后压缩机(1)启动；当室内换热器(102)盘管温度T2升到Tx℃后，室内风机(101)启动；当室内温度达到设定温度后，压缩机(1)、室外风机(5)、水泵(7)和室内风机(101)停止运行。
8.根据权利要求5所述使用可燃制冷剂的空调器的控制方法，其特征是压缩机(1)为变频压缩机，水泵(7)为变频水泵；
在制冷模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内风机(101)、室外风机(5)和水泵(7)启动，t1时间后室外机压缩机(1)启动；当室内温度降到设定温度后室内风机(101)、室外风机(5)和水泵(7)运行，压缩机(1)以低频运行；
在制热模式下，空调器室内机接收到开机命令后，室内机先启动防冷风功能，室外风机(5)和水泵(7)启动，t1时间后压缩机(1)启动；当室内换热器(102)盘管温度T2升到Tx℃后，室内风机(101)启动；当室内温度达到设定温度后室内风机(101)、室外风机(5)和水泵(7)运行，压缩机(1)以低频运行。
9.根据权利要求8所述使用可燃制冷剂的空调器的控制方法，其特征是当一台室外机配两台以上的室内机时，每台室内机可单独开停，每台室内机内的室内换热器分别通过电磁阀与中间换热器(6)连接；电磁阀控制室内换热器载冷剂的流入。
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