CN102466369A - 空调热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

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。在发明的空调热水器上，压缩机的冷媒出口与第2四通阀的第1端口连接，该第2四通阀的第3端口与水换热器的一端连接，该水换热器的另一端依次通过电子膨胀阀与室内电子膨胀阀连接在室内换热器的一端，该室内换热器的另一端与第1四通阀的第2端口连接，该第1四通阀的第4端口与压缩机的冷媒入口连接，室外换热器的一端通过室外电子膨胀阀连接在电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，另一端与第1四通阀的第3端口连接，第1四通阀的第1端口连接在压缩机与第2四通阀的第1端口之间，第2四通阀的第2端口封闭。

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取热水)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sv6、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sv5。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sv6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sv6、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sv5、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sv5、水换热器waterexc，最终两路汇集后依次经过室内换热器i/d exc、电磁阀sv6，最后返回压缩机com。 

制热制热水模式： 

压缩机com中的冷媒一路依次经过四通阀4wv、电磁阀sv6、室内换热器i/d exc，另一路依次经过电磁阀sv5、水换热器water exc，最终两路汇集后依次经过电子膨胀阀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。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

技术方案1：技术方案1的空调热水器包括：压缩机、水换热器、室内换热器、室外换热器、第1四通阀、第2四通阀、室外电子膨胀阀、电子膨胀阀、室内电子膨胀阀。第1四通阀与第2四通阀分别具有第1端口、第2端口、第3端口、第4端口，并且所述第1四通阀与第2四通阀可分别在第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。 

压缩机的冷媒出口与第2四通阀的第1端口连接。该第2四通阀的第2端口与水换热器的一端连接。该水换热器的另一端依次通过电子膨胀阀与室内电子膨胀阀连接在室内换热器的一端。该室内换热器的另一端与第1四通阀的第2端口连接。该第1四通阀的第4端口与 压缩机的冷媒入口连接。室外换热器的一端通过室外电子膨胀阀连接在电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，另一端与第1四通阀的第3端口连接。第1四通阀的第1端口连接在压缩机与第2四通阀的第1端口之间，第2四通阀的第3端口封闭。 

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，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。 

技术方案2：技术方案2是在技术方案1的基础上实现的，技术方案2的空调热水器，其第2四通阀的第4端口连接在压缩机与第1四通阀的第4端口之间。 

通过采用技术方案2所述的本发明的空调热水器，当需要除去室外机侧的结霜时，通过该第2四通阀的第4端口可形成一个完整的除霜通路，利用压缩机输出的高温冷媒除去室外机一侧的结霜。 

技术方案3：技术方案3是在技术方案1的基础上实现的，技术方案3的空调热水器还设置有冷凝器、第2电磁阀、毛细管，该冷凝器连接在上述电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，并与第2电磁阀的一端连接，该第2电磁阀的另一端通过第2毛细管与上述压缩机的冷媒入口连接。 

通过采用具有技术方案3所述的电磁阀的结构，当室外机处在较为恶劣高温的环境下时，该第2电磁阀接通，以向压缩机输送经过冷凝器冷凝的、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。 

技术方案4：本发明优选，空调热水器还设置有两端分别与上述压缩机的冷媒出口与冷媒入口连接的第1电磁阀。 

若采用技术方案4所述的结构，当机器在较为恶劣低温下启动时，压缩机的压缩比偏大，容易超出压缩机的运行范围，且压缩机吸入的可能是液态的，导致压缩机损坏。在机器启动时打开此第1电磁阀，可以将排气侧的一部分高压的温度较高的气态冷媒输送到吸气侧，可以有效蒸发冷媒入口的液态冷媒，提高吸气侧的压力，保护压缩机。 

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

下面参照附图对本发明的空调热水器的结构进行说明。图2所示为本发明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warter exc、室内换热器i/d exc、室外换热器o/u exc、第1四通阀4wv1、第2四通阀4wv2、室外电子膨胀阀EEV、电子膨胀阀EEV1、室内电子膨胀阀PMV、第1电磁阀sv1、第2电磁阀sv2、毛细管ct、冷凝器con。 

第1四通阀4wv1与第2四通阀4wv2分别具有第1端口d、第2端口e、第3端口c、第4端口s，并且第1四通阀4wv1与第2四通阀4wv2可分别在第1状态与第2状态间切换，该第1状态是指第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，该第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。 

压缩机的冷媒出口与第2四通阀4wv2的第1端口d连接，该第2四通阀4wv2的第3端口c与水换热器的一端连接。该水换热器的另一端依次通过电子膨胀阀与室内电子膨胀阀连接在室内换热器i/dexc的一端。该室内换热器的另一端与第1四通阀4wv1的第2端口e连接。该第1四通阀4wv1的第4端口s与压缩机的冷媒入口连接。室外换热器的一端通过室外电子膨胀阀连接在电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，另一端与第1四通阀的第3端口c连接。第1四通阀4wv1的第1端口d连接在压缩机与第2四通阀4wv2的第1端口d 之间。第2四通阀4wv2的第2端口e封闭，第4端口s通过直接连接在压缩机com的冷媒入口上。 

本实施方式中，该第2四通阀4wv2的第2端口e的封闭是通过焊死的方式实现的。 

第1电磁阀sv1的两端分别与压缩机com的冷媒出口与冷媒入口连接的。第2电磁阀sv2的一端连接在上述电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，另一端通过毛细管ct与压缩机com的冷媒入口连接。 

下面对本发明的空调热水器的各工作模式进行说明。 

【制冷模式】 

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2四通阀4wv2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)、室外电子膨胀阀EEV打开、电子膨胀阀EEV1关闭、室内电子膨胀阀PMV打开，从而将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第1四通阀4wv1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流入室内电子膨胀阀PMV，通过室内电子膨胀阀PMV被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/dexc中被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过第1四通阀4wv1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，本发明的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、第1四通阀4wv1(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EEV、室内电子膨胀阀PMV、室内换热器i/d exc、第1四通阀4wv1(第2端口e、第4 端口s)后回流至压缩机com。 

【制热模式】 

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2四通阀4wv2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)、室外电子膨胀阀EEV打开、电子膨胀阀EEV1关闭、室内电子膨胀阀PMV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第1四通阀4wv1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EEV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，最后经过第1四通阀4wv1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，本发明的空调热水器的冷媒流程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、第1四通阀4wv1(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PMV、室外电子膨胀阀EEV、室外换热器o/u exc、第1四通阀(第3端口c、第4端口s)后回流至压缩机com。 

【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2四通阀4wv2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)、室外电子膨胀阀EEV打开、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀PMV关闭，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2四通阀的第1端口d与第3端口 c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液态冷媒，之后通过室外电子膨胀阀EEV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，最后经过第1四通阀4wv1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，本发明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4wv2(第1端口d、第3端口c)、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室外电子膨胀阀EEV、室外换热器o/u exc、第1四通阀(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2四通阀4wv2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)、室外电子膨胀阀EEV关闭、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀PMV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2四通阀的第1端口d与第3端口c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PMV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，最后经过第1四通阀的第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，本发明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4wv2(第1端口d、第3端口c)、水换热器warter exc、电子膨胀阀EEV1、室内电子膨胀阀PMV、室内换热器i/d exc、第1四通阀(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2四通阀4wv2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)、室外电子膨胀阀EEV打开、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀PMV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第1四通阀4wv1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2四通阀的第1端口d与第3端口c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/dexc侧的冷媒汇合，汇合后的冷媒被室外电子膨胀阀EEV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，最后经过第1四通阀4wv1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，本发明的空调热水器的冷媒流程如下： 

压缩机com中的冷媒一路依次经过第2四通阀4wv、水换热器、第2电子膨胀阀lev2，另一路依次经过第1四通阀4wv1、室内换热 器i/d exc，两路汇集到一起后依次经过室外电子膨胀阀EEV、室外换热器o/u exc、第1四通阀，最后返回压缩机com。 

在本实施方式中，空调热水器还具有冷凝器con、第2电磁阀sv2、毛细管ct，该冷凝器con连接在电子膨胀阀EEV1与室内电子膨胀阀PMV之间，且与第2电磁阀sv2的一端连接，该第2电磁阀sv2的另一端通过毛细管ct连接在压缩机com的冷媒入口上。当室外机处在较为恶劣高温的环境下时，该第2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，如上所述空调热水器还设置有两端分别与压缩机com的冷媒出口与冷媒入口连接的第1电磁阀sv1。 

当机器在较为恶劣低温下启动时，压缩机的压缩比偏大，容易超出压缩机的运行范围，且压缩机吸入的可能是液态的，导致压缩机损坏。在机器启动时打开此第1电磁阀sv1，可以将排气侧的一部分高压的温度较高的气态冷媒输送到吸气侧，可以有效蒸发冷媒入口的液态冷媒，提高吸气侧的压力，保护压缩机。在压缩机com启动完成之后，该第1电磁阀sv1关闭，从而不会影响空调热水器的其他功能。 

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。 

另外，在本实施方式中，第2四通阀的第4端口s连接在压缩机的冷媒入口上。例如在冬季，用户没有使用室内空调机时(此时用户可卸下室内换热器i/d exc与室内电子膨胀阀EEV2)，只使用地暖或热水器时，在长时间低温制热水的情况下，外机冷凝器会有结霜现象，当需要除霜时，该回路就形成了一个完整的除霜通路，利用压缩机输出的高温冷媒除去室外机一侧的结霜。也就是说，如果没有此回路的话，在用户不安装室内机的时候，只能在春夏秋三季使用，冬季将不能使用。 

此除霜模式是通过这样的操作实现的，即，将第1四通阀4wv1断电切换为第1状态、第2四通阀4wv2通电切换为第2状态、室外电子膨胀阀EEV打开、电子膨胀阀EEV1打开、室内电子膨胀阀EEV2关闭(卸下室内机时，也可相当于室内电子膨胀阀EEV2)。此时，冷媒的循环过程如下： 

冷媒依次经过压缩机com、第1四通阀4wv1(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EEV、电子膨胀阀EEV1、水换热器water exc、第2四通阀4wv2(第3端口c、第4端口s)后回流至压缩机com。 

另外，如图2所示，在本实施方式中，并联有两台水换热器以及与其相对应设置的电子膨胀阀。在实际使用时，一台水换热器通过一个三通阀可以用于制取例如洗澡等的生活用水，也可以供地暖；另一台并联水换热器也可以实现相同的功能。 

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、第1四通阀、第2四通阀、室外电子膨胀阀、电子膨胀阀、室内电子膨胀阀，所述第1四通阀与第2四通阀分别具有第1端口、第2端口、第3端口、第4端口，并且所述第1四通阀与第2四通阀可分别在第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，

压缩机的冷媒出口与第2四通阀的第1端口连接，该第2四通阀的第2端口与水换热器的一端连接，该水换热器的另一端依次通过电子膨胀阀与室内电子膨胀阀连接在室内换热器的一端，该室内换热器的另一端与第1四通阀的第2端口连接，该第1四通阀的第4端口与压缩机的冷媒入口连接，室外换热器的一端通过室外电子膨胀阀连接在电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，另一端与第1四通阀的第3端口连接，第1四通阀的第1端口连接在压缩机与第2四通阀的第1端口之间，第2四通阀的第3端口封闭。

2.根据权利要求1所述的空调热水器，其特征在于，第2四通阀的第4端口连接在压缩机与第1四通阀的第4端口之间。

3.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2电磁阀、毛细管，该冷凝器连接在上述电子膨胀阀与室内电子膨胀阀之间，并与第2电磁阀的一端连接，该第2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。

4.根据权利要求1～4中任一项所述的空调热水器，其特征在于，还包括两端分别与上述压缩机的冷媒出口与冷媒入口连接的第1电磁阀。

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，将第1四通阀切换为第1状态、第2四通阀切换为第1状态、室外电子膨胀阀打开、电子膨胀阀关闭、室内电子膨胀阀打开。

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，将第1四通阀切换为第2状态、第2四通阀切换为第1状态、室外电子膨胀阀打开、电子膨胀阀关闭、室内电子膨胀阀打开。

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，将第1四通阀切换为第2状态、第2四通阀切换为第1状态、室外电子膨胀阀打开、电子膨胀阀打开、室内电子膨胀阀关闭。

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1四通阀切换为第1状态、第2四通阀切换为第1状态、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1四通阀切换为第2状态、第2四通阀切换为第1状态、室外电子膨胀阀打开、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2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，该除霜模式是通过这样的操作实现的，即，将第1四通阀切换为第1状态、第2四通阀切换为第2状态、室外电子膨胀阀打开、电子膨胀阀打开、室内电子膨胀阀关闭。

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