CN102466368A - 空调热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调热水器，以有效利用室内吸收的热量来用于加热水，提高空调热水器的整体效率。在本发明的空调热水器上，压缩机的冷媒出口与四通阀的第1端口连接，该四通阀的第2端口与室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端依次通过室内电子膨胀阀与室外电子膨胀阀连接在室外换热器的一端，该室外换热器的另一端与上述四通阀的第3端口连接，四通阀的第4端口与压缩机的冷媒入口连接，水换热器的一端通过电子膨胀阀连接在上述室内电子膨胀阀与室外电子膨胀阀之间，水换热器的另一端依次通过单向阀与第3电磁阀连接在上述压缩机的冷媒出口上，且单向阀的出口端与水换热器连接。

Description

空调热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种空调热水器及其控制方法，特别是指一种具有制冷(单独对空气制冷)、制热(单独对空气制热)、制热水(单独制热水)、制冷制热水(对空气制冷同时制热水)、制热制热水(对室内空气制热同时制热水)五种功能模式的空调热水器及其控制方法。 

背景技术

现有技术中，将空调功能与热水器功能结合的空调热水器已有较多应用，例如图1所示的现有技术的一种空调热水器的结构示意图。如图1所示，空调热水器具有压缩机com(可以是多台并联)、四通阀4wv、电磁阀sv5、室内换热器i/d exc(可以是多台并联)、电子膨胀阀LEV1、室外换热器o/u exc、水换热器water-exc、电磁阀sv4。在不同的功能模式下，空调热水器的冷媒的流程是不同的，具体如下： 

制冷模式： 

冷媒依次经过压缩机com、四通阀4wv、室外换热器o/u-exc、电子膨胀阀lev1、室内换热器i/d exc、电磁阀sv5后回流至压缩机com。 

制热模式： 

冷媒依次经过压缩机com、四通阀4wv、电磁阀sv5、室内换热器i/d exc、电子膨胀阀lev1、室外换热器o/u-exc后回流至压缩机com。 

制热水模式： 

冷媒依次经过压缩机com、电磁阀sv4、水换热器water exc、电子膨胀阀lev1、室外换热器o/u exc后回流至压缩机com。 

制冷制热水模式： 

压缩机com中的冷媒一路依次经过四通阀4wv、室外换热器o/uexc、电子膨胀阀lev1，另一路依次经过电磁阀sv4、水换热器water exc，两路汇集后依次经过室内换热器i/d exc、电磁阀sv5，最后返回压缩机com。 

制热制热水模式： 

压缩机com中的冷媒一路经过四通阀4wv、电磁阀sv5、室内换热器i/d exc，另一路经过电磁阀sv1、水换热器water exc，两路汇集后经过电子膨胀阀lev1、室外换热器o/u exc，最后返回压缩机com。 

然而上述现有技术的空调热水器存在如下缺点：在制冷制热水模式下，一部分冷媒经室外换热器冷凝后进入室内，另一部分经水换热器冷凝后进入室内，冷媒分两条路径分别执行不同的功能，没有将室内吸收的热量有效利用，空调热水器的整体效率较低。 

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种空调热水器，以有效利用室内吸收的热量来用于加热水，提高空调热水器的整体效率。 

本发明采用如下技术方案： 

技术方案1：空调热水器设置有：压缩机com、水换热器water exc、室外换热器o/u exc、室内换热器i/d exc、四通阀4wv、电子膨胀阀EEV1、室外电子膨胀阀EEV3、室内电子膨胀阀EEV2、第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2、第3电磁阀sv3。其中，压缩机com具有冷媒出口与冷媒入口。四通阀4wv具有第1端口d、第2端口e、第3端口c、第4端口s四个出入端口，可在第1状态与第2状态间切换，该第1状态是指四通阀4wv的第1端口d与第2端口e连通且第3端口c与第4端口s连通的状态，该第2状态是指第2端口e与第4端口s连通且第1端口d与第3端口c连通的状态。 

上述各个部件的连接关系为：压缩机com的冷媒出口与四通阀4wv的第1端口d连接。该四通阀4wv的第2端口e与室内换热器i/d exc的一端连接。该室内换热器i/d exc的另一端依次通过室内电 子膨胀阀EEV2与室外电子膨胀阀EEV3连接在室外换热器o/u exc的一端。该室外换热器o/u exc的另一端与上述四通阀4wv的第3端口c连接。四通阀4wv的第4端口s与压缩机com的冷媒出口连接。水换热器water exc的一端通过电子膨胀阀EEV1连接在上述室内电子膨胀阀EEV2与室外电子膨胀阀EEV3之间，另一端依次通过单向阀owv与第3电磁阀sv3连接在上述压缩机com的冷媒出口上。且单向阀的出口端与水换热器water exc连接。 

采用技术方案1所述的本发明的空调热水器，在制冷制热水模式下，本发明的空调热水器的冷媒流程为：压缩机com、第3电磁阀sv3、单向阀owv、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室内电子膨胀阀EEV2、室内换热器i/d exc、四通阀4wv(第2端口e、第4端口s)、压缩机com。可见，采用技术方案1所述的本发明的空调热水器，可在实现制冷、制热、制热水、制冷制热水、制热制热水着五种功能模式的基础上，从室内吸收的热量被利用以在水换热器warter exc中加热水，实现了热量的有效利用，降低了整体空调热水器的能耗，提高了其整体效率。 

技术方案2：在技术方案1所述的空调热水器的结构的基础上，技术方案2的空调热水器还设置有冷凝器con、第1电磁阀sv1与毛细管ct，该冷凝器con连接在上述室外电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，并与第1电磁阀sv1的一端连接，该第1电磁阀sv1的另一端通过毛细管与上述压缩机的冷媒入口连接。 

通过采用技术方案2所述的结构，当室外机处在较为恶劣高温的环境下时，该第1电磁阀接通，以向压缩机输送经过冷凝器con冷凝的、温度相对较低的冷媒，有效冷却压缩机绕组，防止压缩机出现异常吸排气温度过高，使压缩机处在较为理想的情况下工作。 

技术方案3.在技术方案2所述的空调热水器的结构的基础上，技术方案3的空调热水器还设置有第2电磁阀sv2，该第2电磁阀sv2的一端连接在上述单向阀owv与水换热器之间，另一端连接在上述压缩机com的冷媒入口上。 

通过采用技术方案3所述的结构，可除去室外机上出现的结霜。 

附图说明

图1为现有技术的空调热水器的结构示意图； 

图2为本实施方式的空调热水器的结构示意图。 

具体实施方式

下面参照附图对本实施方式的空调热水器的结构进行说明。图2所示为本实施方式的空调热水器结构的示意图。为方便起见，在下面的说明中，各部件的通过管道的连接只叙述为“连接”，即在下面的说明中的“连接”是指通过管道连接。 

如图2所示，本实施方式的空调热水器包括：压缩机com、水换热器water exc、室外换热器o/u exc、室内换热器i/d exc、四通阀4wv、电子膨胀阀EEV1、室外电子膨胀阀EEV3、室内电子膨胀阀EEV2、第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2、第3电磁阀sv3。其中，压缩机com具有冷媒出口与冷媒入口。四通阀4wv具有第1端口d、第2端口e、第3端口c、第4端口s四个出入端口，可在第1状态与第2状态间切换，该第1状态是指四通阀4wv的第1端口d与第3端口c连通且第2端口e与第4端口s连通的状态，第2状态是指第1端口d与第2端口e连通且第3端口c与第4端口s连通的状态。 

上述各个部件的连接关系为：压缩机com的冷媒出口与四通阀4wv的第1端口d连接。该四通阀4wv的第2端口e与室内换热器i/d exc的一端连接。该室内换热器i/d exc的另一端依次通过室内电子膨胀阀EEV2与室外电子膨胀阀EEV3连接在室外换热器o/u exc的一端。该室外换热器o/u exc的另一端与上述四通阀4wv的第3端口c连接。四通阀4wv的第4端口s与压缩机com的冷媒入口连接。水换热器water exc的一端通过电子膨胀阀EEV1连接在上述室内电子膨胀阀EEV2与室外电子膨胀阀EEV3之间，另一端依次通过单向阀owv与第3电磁阀sv3连接在上述压缩机com的冷媒出口上。且 单向阀的出口端与水换热器water exc连接。第1电磁阀sv1的一端连接在上述室外电子膨胀阀EEV3与室内电子膨胀阀EEV2之间，另一端与毛细管ct的一端连接。毛细管ct的另一端与上述压缩机com的冷媒入口连接。第2电磁阀sv2的一端连接在上述单向阀owv与水换热器water exc之间，另一端连接在上述压缩机com的冷媒入口上。 

下面对本实施方式的空调热水器的各工作模式进行说明。在此之前需要说明的是，关于第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2以及毛细管ct，这三者对本实施方式的空调热水器的五种主要功能(即制冷、制热、制热水、制冷制热水、制热制热水)没有决定性影响，在一般的情况下，第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2处于断电关闭状态，亦即在下面对本实施方式空调热水器的五种工作模式的说明中，第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2处于断电关闭状态，与第1电磁阀sv相连的毛细管ct也不起作用。关于这三者的作用方式，将在后述部分进行说明。 

【制冷模式】 

将四通阀4wv断电切换为第1状态(第1端口d与第3端口c连通且第2端口e与第4端口s连通)、第3电磁阀断电关闭、电子膨胀阀EEV1关闭、室内电子膨胀阀EEV2打开、室外电子膨胀阀EEV3打开，从而将本实施方式的空调热水器置于制冷模式。 

在制冷模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过四通阀4wv的第1端口d与第3端口c进入室外换热器o/u exc，在室外换热器o/u exc中被冷凝成高压中温的液态冷媒，之后该高压中温的液态冷媒进入室内电子膨胀阀EEV2，被该室内电子膨胀阀EEV2节流成低温低压的液态冷媒，之后该低温低压的液态冷媒进入室内换热器i/d exc，在室内换热器i/d exc中被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第2端口e与第4端口s返回到压缩机com中，从而完成一个完整的制冷循环过程。其中低温低压的液态冷媒在室内换热器i/d exc中蒸发的过程 就是吸收室内热量即制冷的过程。在室内换热器i/d exc中吸收的热量通过室外换热器o/u exc排放到室外侧。 

在制冷模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、四通阀4wv(第1端口d、第3端口c)、室外换热器o/u exc、室外电子膨胀阀EEV3、室内电子膨胀阀EEV2、室内换热器i/d exc、四通阀4wv(第2端口e、第4端口s)后回流至压缩机com。 

【制热模式】 

将四通阀4wv通电切换为第2状态(第1端口d与第2端口e连通且第3端口c与第4端口s连通)、第3电磁阀sv3断电关闭、电子膨胀阀EEV1关闭、室内电子膨胀阀EEV2打开、室外电子膨胀阀EEV3打开、，从而将空调热水器置于制热模式。 

在制热模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过四通阀4wv的第1端口d与第2端口e进入室内换热器i/d exc，在室内换热器i/d exc中释放热量被冷凝成高压中温的液态冷媒，之后，经过室外电子膨胀阀EEV3被节流成低温低压的液态冷媒，该低温低压的液态冷媒进入室外换热器o/u exc，在室外换热器o/u exc中被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第3端口c与第4端口s返回到压缩机com中，完成一个完整的制热循环过程。其中，高温高压的气态冷媒在室内换热器i/d exc中的冷凝过程就是对室内释放热量即制热的过程。 

在制热模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、四通阀4wv(第1端口d、第2端口e)、室内换热器i/d exc、室内电子膨胀阀EEV2、室外电子膨胀阀EEV3、室外换热器o/u exc、四通阀4wv(第3端口c、第4端口s)后回流至压缩机com。 

【制热水模式】 

将四通阀4wv通电切换为第2状态(第1端口d与第2端口e连通且第3端口c与第4端口s连通)、第3电磁阀sv3打开、室外 电子膨胀阀通电EEV3打开、室内电子膨胀阀EEV2断电关闭、电子膨胀阀EEV1通电打开，从而将空调热水器置于制热水模式。 

在制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过第3电磁阀sv3与单向阀owv进入水换热器warter exc，在水换热器warter exc中释放热量将水加热后被冷凝成高压中温的冷媒，之后通过室外电子膨胀阀EEV3被节流成低温低压的液态冷媒，之后进入室外换热器o/u exc，在室外换热器o/u exc中被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第3端口c与第4端口s返回到压缩机com，完成一个完整的制热水循环过程。其中高温高压的气态冷媒在水换热器warter exc中冷凝的过程就是释放热量以加热水即制热水的过程。 

在制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、第3电磁阀sv3、单向阀owv、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室外电子膨胀阀EEV3、室外换热器o/u exc、四通阀4wv(第3端口c、第4端口s)后回流至压缩机com。 

【制冷制热水模式】 

将第1四通阀4wv1断电切换为第1状态(第1端口d与第3端口c连通且第2端口e与第4端口s连通)、第3电磁阀sv3通电打开、室外电子膨胀阀EEV3关闭、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀EEV2打开，从而将空调热水器置于制冷制热水模式。 

在制冷制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过第3电磁阀sv3与单向阀owv进入水换热器warter exc，在水换热器warter exc中释放热量以加热水后被冷凝成高压中温的液态冷媒，该高压中温的液态冷媒通过室内电子膨胀阀EEV2被节流成低温低压的液态冷媒后进入室内换热器i/d exc，在室内换热器i/d exc中该低温低压的液态冷媒蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第2端口e与第4端口s返回到压缩机com中，完成一个完整的制冷制热水循环过程。其中， 低温低压的液态冷媒在室内换热器i/d exc中蒸发的过程就是吸收室内热量即制冷的过程，在室内吸收热量后，冷媒返回到压缩机com中，之后被变为高温高压的气态而加热水。可见，从室内吸收的热量被利用以在水换热器warter exc中加热水，实现了热量的有效利用，降低了整体空调热水器的能耗，提高了其效率。 

在制冷制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、第3电磁阀sv3、单向阀owv、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室内电子膨胀阀EEV2、室内换热器i/d exc、四通阀4wv(第2端口e、第4端口s)后回流至压缩机com。 

【制热制热水模式】 

将第1四通阀4wv1通电切换为第2状态(第1端口d与第2端口e连通且第3端口c与第4端口s连通)、第3电磁阀sv3通电打开、室外电子膨胀阀EEV3通电打开、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀EEV2打开，从而将空调热水器置于制热制热水模式。 

在制热制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒一部分经过四通阀4wv的第1端口d与第2端口e进入室内换热器i/d exc，在室内换热器i/d exc中被冷凝成高压中温的液态冷媒，另一部分经过第3电磁阀sv3与单向阀owv进入水换热器warter exc，在水换热器warter exc中释放热量以加热水，之后经过电子膨胀阀EEV1与流经室内换热器i/d exc侧的冷媒汇合，汇合后的冷媒被室外电子膨胀阀EEV3节流成低温低压的液态冷媒进入室外换热器o/u exc，在室外换热器o/u exc中被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第3端口c与第4端口s返回到压缩机com中，完整一个完整的制热制热水循环过程。其中，高温高压的气态冷媒在室内换热器i/d exc中被冷凝的过程就是释放热量以加热室内空气即制热的过程，在水换热器warter exc中释放热量的过程就是加热水即制热的过程。 

在制热制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com中的冷媒一路经过第3电磁阀sv3、水换热器、电子膨胀阀lev2，另一路经过四通阀4wv、室内换热器、室内电子膨胀阀，两路汇集后经过室外电子膨胀阀EEV3、室外换热器o/u exc、四通阀，最后返回压缩机com。 

另外，虽然上面是以水换热器warter exc来作的说明，然而在实际情况中，也可以使用地暖系统，或者同时使用水换热器warter exc与地暖系统，此时水换热器warter exc与地暖系统为并联的关系。 

在本实施方式中，空调热水器还设置有冷凝器con、第1电磁阀sv1以及毛细管ct，该冷凝器con连接在室内电子膨胀阀EEV2与室外电子膨胀阀EEV3之间，并与电磁阀sv1的一端连接，该电磁阀sv1的另一端通过毛细管ct连接在压缩机com的冷媒入口处。通过这样的结构，当室外机(室外换热器o/u exc、室外电子膨胀阀EEV3)处在较为恶劣高温的环境下时，该第1电磁阀接通，以向压缩机输送经过冷凝器con冷凝的、温度相对较低冷媒，有效冷却压缩机绕组，防止压缩机出现异常吸排气温度过高，使压缩机处在较为理想的情况下工作。 

另外，本实施方式的空调热水器还具有第2电磁阀sv2，该第2电磁阀sv2一端连接在单向阀owv与水换热器warter exc之间，另一端连接在压缩机com的冷媒入口处。设置该第2电磁阀sv2，是充分考虑不同用户的安装情况。第2电磁阀sv2在室内侧同时设置使用空调室内机(室内换热器i/d exc、室内电子膨胀阀EEV2)和水换热器warter exc时(此时用户可卸下室内换热器i/d exc与室内电子膨胀阀EEV2)，是关闭的，不起什么作用。但是当用户在室内侧只使用水换热器(地暖)warter exc，满足生活热水和地暖，而不使用空调室内机时，此回路就可以保证在冬季温度较低时，构成室外机(室外换热器o/u exc、室外电子膨胀阀EEV3)除霜回路，使机器在冬季正常使用。 

即，在制取热水或使用地暖时，空调热水器在制热水模式下运行，如上所述，此时的冷媒回路为：依次经过压缩机com、第3电磁阀sv3、单向阀owv、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室外电子膨胀阀EEV3、室外换热器o/u exc、四通阀4wv(第3端口c、第4端口s)后回流至压缩机com。 

这样，压缩机com输出的冷媒用于加热水而变为低温冷媒之后流向室外机，且因室外气温较低，在室外机(室外换热器o/u exc、室外电子膨胀阀EEV3)上会结霜，当室外机结霜到一定程度时，机器会自动检测到室外机的结霜情况，满足除霜要求的时候，整个系统就会自动进入除霜模式运行；达到除霜退出条件时，机器自动退出除霜模式，切换成制热水模式，继续在制热模式运行。该除霜模式是这样实现的，即，将四通阀4wv切换到第1状态(第1端口d与第3端口c连通且第2端口e与第4端口s连通)、室外电子膨胀阀EEV3打开、电子膨胀阀EEV1打开、第2电磁阀sv2打开、室内电子膨胀阀EEV2关闭(没有室内机时的情况，也可相当于室内电子膨胀阀EEV2关闭)。 

此时，冷媒的循环过程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、四通阀4wv(第1端口d、第3端口c)、室外电子膨胀阀EEV3、电子膨胀阀EEV1、水换热器warter exc、第2电磁阀sv2后回流至压缩机com 

可见，从压缩机com的冷媒出口流出的高温冷媒直接流向室外机(室外换热器o/u exc、室外电子膨胀阀EEV3)，从而可除去该室外机上的结霜。 

Claims (10)

1.一种空调热水器，其特征在于，包括：压缩机、水换热器、室内换热器、室外换热器、四通阀、电子膨胀阀、室外电子膨胀阀、室内电子膨胀阀、第3电磁阀，上述四通阀具有第1端口、第2端口、第3端口、第4端口，并且上述四通阀可在第1状态与第2状态间切换，该第1状态是指第1端口与第3端口连通且第2端口与第4端口连通的状态，该第2状态是指第1端口与第2端口连通且第3端口与第4端口连通的状态，

所述压缩机的冷媒出口与四通阀的第1端口连接，该四通阀的第2端口与室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端依次通过室内电子膨胀阀与室外电子膨胀阀连接在室外换热器的一端，该室外换热器的另一端与上述四通阀的第3端口连接，四通阀的第4端口与压缩机的冷媒入口连接，水换热器的一端通过电子膨胀阀连接在上述室内电子膨胀阀与室外电子膨胀阀之间，水换热器的另一端通过第3电磁阀与上述压缩机的冷媒出口连接。

2.根据权利要求1所述的空调热水器，其特征在于，还包括冷凝器、第1电磁阀、毛细管，该冷凝器连接在上述室外电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，并与第1电磁阀的一端连接，该第1电磁阀的另一端通过毛细管与上述压缩机的冷媒入口连接。

3.根据权利要求2所述的空调热水器，其特征在于，还包括一端连接在上述单向阀与水换热器之间另一端连接在上述压缩机的冷媒入口上的第2电磁阀。

4.根据权利要求1所述的空调热水器，其特征在于，在所述第3电磁阀与水换热器之间设置有单向阀，且该单向阀的出口端与水换热器连接。

5.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制冷模式，该制冷模式是通过这样的操作实现的，即，将四通阀切换为第1状态、第3电磁阀关闭、电子膨胀阀关闭、室内电子膨胀阀打开、室外电子膨胀阀打开。

6.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热模式，该制热模式是通过这样的操作实现的，即，将四通阀通电切换为第2状态、第3电磁阀断电关闭、电子膨胀阀关闭、室内电子膨胀阀打开、室外电子膨胀阀打开。

7.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热水模式，该制热水模式是通过这样的操作实现的，即，将四通阀通电切换为第2状态、第3电磁阀sv3打开、室外电子膨胀阀通电打开、室内电子膨胀阀断电关闭、电子膨胀阀通电打开。

8.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制冷制热水模式，该制冷制热水模式是通过这样的操作实现的，即，将第1四通阀断电切换为第1状态、第3电磁阀通电打开、室外电子膨胀阀关闭、电子膨胀阀打开、室内电子膨胀阀打开。

9.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热制热水模式，该制热制热水模式是通过这样的操作实现的，即，将第1四通阀通电切换为第2状态、第3电磁阀通电打开、室外电子膨胀阀通电打开、电子膨胀阀打开、室内电子膨胀阀打开。

10.一种控制权利要求3所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有除霜模式，该除霜模式是这样实现的，即，将四通阀切换到第1状态、室外电子膨胀阀打开、电子膨胀阀打开、第2电磁阀打开、室内电子膨胀阀关闭。

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