CN102878650A - 实现温度、湿度分别调节的家用空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现温度、湿度分别调节的家用空调装置，其特征在于：该装置包括制冷系统部分和空气处理部分；制冷系统部分包括压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（3）、第一单向阀（4）、第二单向阀（5）、储液器（6）、过滤器（7）、第一电子膨胀阀（8）、第三单向阀（9）、第四单向阀（10）、第二换热器（11）、第一气液分离器（12）、第二电子膨胀阀（13）、第三换热器（14）；其中，压缩机（1）的输出端接四通阀第一输入端（2a），四通阀第一输出端（2b）接第一换热器输入端（3a），第一换热器输出端（3b）通过第一单向阀（4）接储液器（6）的输入端。本发明实现了室内温度、湿度独立调节。

Description

实现温度、湿度分别调节的家用空调装置

技术领域

本发明涉及一种实现室内空气温度、湿度分别调节的新型家用空调装置，属于制冷、空调系统设计和制造的技术领域。

背景技术

随着化石能源的逐步消耗，能源问题已经成为制约我国经济发展所面临的最严峻的问题之一，随着城市化进程的加快，建筑的耗能已经占全社会总能耗的30%以上，且比重还不断增加。与此同时，随着人民生活水平的提高，人们对工作、生活和学习的舒适性要求也越来越高，建筑作为人们工作、生活和学习的主要场所，建筑室内环境的营造主要采用建筑空调系统，室内舒适性的提高必然对建筑空调系统提出新的要求，单纯室内温度的调节已逐渐不能满足人们对舒适性的要求，逐步向室内温度、湿度可独立调节迈进。目前在建筑能耗中空调系统的能耗占总建筑能耗的50%以上。由此可见，研究如何实现建筑的舒适性和能耗的兼顾，以及实现在舒适性提高的基础上减少耗能的增加对缓解我国所面临的能源紧张的现状具有重要意义。

建筑室内空调负荷包括显热负荷和湿负荷，常规家用空调制冷时通过制冷剂在室内换热器中与空气换热，蒸发吸热，使空气温度降低，实现显热负荷的处理，同时，因室内换热器表面的温度低于空气露点温度，空气中水蒸气在换热器表面凝结，除去空气中水分，实现湿负荷处理。由此可看出，空调负荷中的显热负荷和湿负荷是在同一过程中同时被处理。常规家用空调设计时为了保证除湿效果，通常设计较低的运行蒸发温度，而在实际运行时，以显热负荷处理优先，将室内空气温度作为目标控制参数，从而无法实现对湿度的调节。当房间内显热负荷较大而湿负荷较小或房间空调长时间运行时，将会出现房间内过渡除湿，即房间内的相对湿度过低，导致室内人员舒适性大为降低的现象，同时因过度除湿，使得室内外的湿度差增大，室外湿空气向室内的渗透量加大，空调处理的湿负荷增大，从而使得空调的耗能增加。

    因此，解决将室内空调负荷的分开处理，实现室内温度、湿度可独立调节，在提高室内舒适性的同时提高系统性能的问题，设计出一种新型高效的实现温度、湿度分别调节的家用空调装置成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为解决将室内空调显热负荷与湿负荷分开处理，实现室内温度、湿度独立调节，在提高舒适性的同时提高系统性能的问题，提出一种实现温度、湿度分别调节的家用空调装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现温度、湿度分别调节的家用空调装置，该装置包括制冷系统部分和空气处理部分；

制冷系统部分包括压缩机、四通阀、第一换热器、第一单向阀、第二单向阀、储液器、过滤器、第一电子膨胀阀、第三单向阀、第四单向阀、第二换热器、第一气液分离器、第二电子膨胀阀、第三换热器、第一电磁阀、电子控制阀、第二气液分离器、液位传感器及其相关连接管道；

其中，压缩机的输出端接四通阀第一输入端，四通阀第一输出端接第一换热器输入端，第一换热器输出端通过第一单向阀接储液器的输入端，同时第一换热器输出端也分别通过第一单向阀、第二单向阀接第二换热器的输入端，储液器的输出端经过过滤器接第一电子膨胀阀的输入端，第一电子膨胀阀的输出端通过第四单向阀接第二换热器的输入端，第一电子膨胀阀的输出端还通过第三单向阀接第一换热器输出端；第二换热器的输出端接第一气液分离器输入端，同时第二换热器输出端通过第一电磁阀接第三换热器输入端，第一气液分离器第一输出端接第二电子膨胀阀输入端、第一气液分离器第二输出端通过电子控制阀接第三换热器的输出端，第二电子膨胀阀的输出端接第三换热器输入端，第三换热器输出端接四通阀第二输入端，四通阀第二输出端接第二气液分离器的输入端，第二气液分离器的输出端接压缩机的输入端，液位传感器安装于第一气液分离器上，测量第一气液分离器中的制冷剂液位；

空气处理部分由第二换热器、第三换热器、风机顺序连接组成，空气温度传感器、空气湿度传感器分别安装在空调的回风口，测量室内回风的温度和湿度。

第一气液分离器第一输出端是液体输出端；第一气液分离器第二输出端是气体输出端。

有益效果：本发明涉及一种实现温度、湿度独立调节的家用空调装置，该装置可对室内空调负荷中的显热负荷和显热负荷分开处理，实现对室内空气温度和湿度的独立调节，避免了现有常规空调的过度除湿的不足，减少了除湿负荷，同时提高了空调的性能，实现节能，并可较大的提高室内环境舒适性和满足个性化需求。

附图说明

    图1是本发明提供的家用空调装置示意图。

图中有：

压缩机1；

通阀2；  

四通阀第一输入端2a；四通阀第一输出端2b；四通阀第二输入端2c；四通阀第二输出端2d；

第一换热器3；

第一换热器输入端3a；第一换热器输出端3b；

第一单向阀4；

第二单向阀5；

储液器6；

过滤器7；

第一电子膨胀阀8；

第三单向阀9；

第四单向阀10；

第二换热器11；

第二换热器输入端11a；第二换热器输出端11b；

第一气液分离器12；

第一气液分离器输入端12a；第一气液分离器第一输出端12b；第一气液分离器第二输出端12c；

第二电子膨胀阀13；

第三换热器14；

第三换热器输入端14a；第三换热器输出端14b；

第一电磁阀15；

电子控制阀16；

第二气液分离器17；

风机18；

空气温度传感器19；

空气湿度传感器20；

液位传感器21。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种实现温度、湿度分别调节的家用空调装置。

参见图1，本发明包括制冷系统部分和空气处理部分。具体的连接方法是：压缩机1的输出端接四通阀第一输入端2a，四通阀第一输出端2b接第一换热器输入端3a，第一换热器输出端3b通过第一单向阀4接储液器6的输入端，同时第一换热器输出端3b也通过第一单向阀4、第二单向阀5接第二换热器的输入端11a，储液器6的输出端经过过滤器7接第一电子膨胀阀8的输入端，第一电子膨胀阀8的输出端通过第四单向阀10接第二换热器的输入端11a，同时第一电子膨胀阀8的输出端还通过第三单向阀9接第一换热器输出端3b。第二换热器的输出端11b接第一气液分离器输入端12a，同时第二换热器输出端11b通过第一电磁阀15接第三换热器输入端14a，第一气液分离器的第一输出端12b接第二电子膨胀阀13输入端、第一气液分离器第二输出端12c通过电子控制阀16接第三换热器的输出端14b，第二电子膨胀阀13的输出端接第三换热器输入端14a，第三换热器输出端14b接四通阀第二输入端2c，四通阀第二输出端2d接第二气液分离器17的输入端，第二气液分离器17的输出端接压缩机1的输入端，液位传感器21安装于第一气液分离器12上，测量第一气液分离器12中的制冷剂液位。空气处理部分由第二换热器11、第三换热器14、风机18顺序连接组成，空气温度传感器19、空气湿度传感器20分别安装在空调的回风口，测量室内回风的温度和湿度。

夏季制冷运行时，低温低压的制冷剂被压缩机1吸入、压缩后排出通过四通阀2进入第一换热器3冷凝，制冷剂与室外空气换热，放出热量冷凝成液体后依次经过第一单向阀4、储液器6、过滤器7和第一电子膨胀阀8，制冷剂被第一电子膨胀阀8一次节流降压后经过第四单向阀10进入第二换热器11，制冷剂在其中与室内回风进行换热，制冷剂吸热部分蒸发后进入第一气液分离器12（此时第一电磁阀15关闭），制冷剂在第一气液分离器12中进行气液分离，制冷剂将被分成两路：一路是液态制冷剂从第一气液分离器底部的第一输出端12b流出，经过第二电子膨胀阀13，被二次节流降压后进入第三换热器14，液态制冷剂在第三换热器14中与室内回风进一步换热，吸热完全蒸发后流出；另一路是气体制冷剂从第一气液分离器顶部的第二输出端12c出来，经过电子控制阀16后与第一路从第三换热器14出来的制冷剂气体混合后，通过四通阀2进入第二气液分离器17，制冷剂气体从第二气液分离器17出来后被压缩机1吸入再次压缩，从而完成循环。空气处理部分中室内空调的回风首先经过第二换热器11与换热器中制冷剂进行换热，经等湿降温到接近露点温度，除去大部分显热负荷后进入第三换热器14，在第三换热器14中，空气经过低温的换热器表面时凝结析出水分，除去湿负荷和部分显热负荷，降温除湿后的空气经风机18加压后从出风口送入室内。

冬天制热时，低温低压的制冷剂气体被压缩机1吸入压缩成高温高压的过热蒸气后排出，经过四通阀2进入第三换热器14（此时电子控制阀16关闭），制冷剂在其中与室内回风进行换热，制冷剂部分冷凝并放出热量，制冷剂从第三换热器14出来后经第一电磁阀15进入第二换热器11并进一步与室内回风换热冷凝（此时第二电子膨胀阀13关闭），完全冷凝后的制冷剂液体从第二换热器11出来后依次经第二单向阀5、储液器6、过滤器7，进入第一电子膨胀阀8并被节流降压成低温低压的气液两相，再通过第三单向阀9后进入第一换热器3与室外空气换热，制冷剂吸热蒸发，完全蒸发后的制冷剂气体从第一换热器3出来后经四通阀2、第二气液分离器17再次被压缩机1吸入重新压缩，从而完成循环。室内空调的回风依次经过第二换热器11和第三换热器14，空气在换热器中吸热升温后经风机18加压从出风口送入室内。

本发明正常运行的关键是：1、通过控制第一电子膨胀阀，调节第一气液分离器中的制冷剂液位，使第一气液分离器中一直都有合适的液位，保证进入第二电子膨胀阀的制冷剂全部为液体。从而相比常规的只有一次节流的空调系统，本发明换热器中的总换热效率更高；2、通过控制第二电子膨胀阀，调节进入第三换热器的制冷剂流量，实现空调送风湿度的调节，即室内湿度的调节。当室内湿度较大时，增大通过第二电子膨胀阀进入第三换热器的制冷剂流量，增大除湿量，降低室内湿度，反之相反；3、通过控制电子控制阀，改变由第一气液分离器直接进入四通阀的气体流量，将实现对第一气液分离器中压力的调节，而第一气液分离器中压力的改变，将导致第二换热器中蒸发压力和蒸发温度改变，从而改变制冷剂在第二换热器中的换热量，实现空调送风温度的调节，即实现室内空气温度的调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (2)

1. 一种实现温度、湿度分别调节的家用空调装置，其特征在于：该装置包括制冷系统部分和空气处理部分；

制冷系统部分包括压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（3）、第一单向阀（4）、第二单向阀（5）、储液器（6）、过滤器（7）、第一电子膨胀阀（8）、第三单向阀（9）、第四单向阀（10）、第二换热器（11）、第一气液分离器（12）、第二电子膨胀阀（13）、第三换热器（14）、第一电磁阀（15）、电子控制阀（16）、第二气液分离器（17）、液位传感器（21）及其相关连接管道；

其中，压缩机（1）的输出端接四通阀第一输入端（2a），四通阀第一输出端（2b）接第一换热器输入端（3a），第一换热器输出端（3b）通过第一单向阀（4）接储液器（6）的输入端，同时第一换热器输出端（3b）也分别通过第一单向阀（4）、第二单向阀（5）接第二换热器的输入端（11a），储液器（6）的输出端经过过滤器（7）接第一电子膨胀阀（8）的输入端，第一电子膨胀阀（8）的输出端通过第四单向阀（10）接第二换热器的输入端（11a），第一电子膨胀阀（8）的输出端还通过第三单向阀（9）接第一换热器输出端（3b）；第二换热器的输出端（11b）接第一气液分离器输入端（12a），同时第二换热器输出端（11b）通过第一电磁阀（15）接第三换热器输入端（14a），第一气液分离器第一输出端（12b）接第二电子膨胀阀（13）输入端、第一气液分离器第二输出端（12c）通过电子控制阀（16）接第三换热器的输出端（14b），第二电子膨胀阀（13）的输出端接第三换热器输入端（14a），第三换热器输出端（14b）接四通阀第二输入端（2c），四通阀第二输出端（2d）接第二气液分离器（17）的输入端，第二气液分离器（17）的输出端接压缩机（1）的输入端，液位传感器（21）安装于第一气液分离器（12）上，测量第一气液分离器（12）中的制冷剂液位；

空气处理部分由第二换热器（11）、第三换热器（14）、风机（18）顺序连接组成，空气温度传感器（19）、空气湿度传感器（20）分别安装在空调的回风口，测量室内回风的温度和湿度。

2. 根据权利要求1所述的实现温度、湿度分别调节的家用空调装置，其特征在于：第一气液分离器第一输出端（12b）是液体输出端；第一气液分离器第二输出端（12c）是气体输出端。

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