CN103807997B - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统及其控制方法，该空调系统包括室外机单元和一个或多个相并联的室内机单元，室外机单元包括压缩机、气液分离器、油分离器、四通阀、室外换热器、室外节流元件和第一截止阀，室内机单元包括室内换热器，第一截止阀与室外节流元件并联连接；还包括蓄热换热器，该蓄热换热器具有吸热换热管、放热换热管、调节阀和第二截止阀，吸热换热管与调节阀串联连接组成串联管路，该串联管路与室内机单元并联连接，放热换热管与第二截止阀并联连接组成并联管路，该并联管路串联连接在气液分离器与四通阀之间的管路上。本发明所提供的空调系统的蓄热换热器设置灵活，除霜速度快，舒适度高，且可以有效避免制热除霜运行时的液击情况。

Description

空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别是涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术

目前，常用的热泵式空调系统(包括多联机系统)都是在单冷空调系统基础上增加一个四通阀，通过四通阀换向来实现制冷和制热转换。由于机组在制热运行一段时间之后，室外换热器表面会出现结霜的情况，特别是随室外环境温度的降低，以及湿度的增加，结霜情况会越来越严重，直接影响到制热效果和舒适性。通常，为了恢复机组的制热效果，机组需要转换为制冷运行进行除霜，这时室内机将无法制热，温度降低。另外在除霜结束转制热时，由于室内机出风低，很难达到快速制热的效果。上述因素都将严重影响到制热舒适性效果。

为了解决上述问题，现有技术中的一种方案是利用相变蓄热材料来实现连续制热，其系统图如图6所示，该图中，1为压缩机，2为油分离器，3为四通阀，4为室内换热器，5为室内电子膨胀阀，6为储液器，7为过冷器，8为相变蓄热器，9为室外电子膨胀阀，10为室外换热器，11为气液分离器，12、13、14、15、16、17、24为电磁阀。该方案存在以下缺陷：

1、由于蓄热换热器只能设置于室外机上，结构设计不灵活，占据空间较大，导致外机尺寸大。

2、由于此方案是利用经过室内机冷凝后的中温高压制冷剂来进行蓄热，因此所使用的相变蓄热材料相变温度点必然会较低，蓄热材料吸热和放热速度会较慢，从而使得除霜速度较慢，延长化霜时间，同样影响制热效果和舒适度。

3、另外，在蓄热换热器蓄热量不足时进行除霜，会导致大量蒸发不完的制冷剂进入压缩机，从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。

发明内容

针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种空调系统，该空调系统的蓄热换热器设置灵活，除霜速度快，舒适度高，且可以有效避免制热除霜运行时的液击情况。

本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种上述空调系统的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种空调系统包括室外机单元和一个或多个相并联的室内机单元，所述室外机单元包括压缩机、气液分离器、油分离器、四通阀、室外换热器、室外节流元件和第一截止阀，所述室内机单元包括室内换热器，所述压缩机、所述气液分离器、所述油分离器、所述四通阀、所述室外换热器、所述室外节流元件和所述室内换热器通过管道连接组成制冷剂循环回路，所述第一截止阀与所述室外节流元件并联连接；所述空调系统还包括蓄热换热器，该蓄热换热器具有吸热换热管、放热换热管、调节阀和第二截止阀，所述吸热换热管与所述调节阀串联连接组成串联管路，该串联管路与所述室内机单元并联连接，所述放热换热管与所述第二截止阀并联连接组成并联管路，该并联管路串联连接在所述气液分离器与所述四通阀之间的管路上。

在其中一个实施例中，所述蓄热换热器还包括毛细管，该毛细管与所述放热换热管的一端串联连接后与所述第二截止阀并联连接。

在其中一个实施例中，所述蓄热换热器还具有辅助加热装置。

在其中一个实施例中，所述辅助加热装置为电加热器或热水换热管。

在其中一个实施例中，所述蓄热换热器与所述室外机单元和所述室内机单元相互独立设置。

在其中一个实施例中，所述室外机单元还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门与所述气液分离器的进气口相连通，所述气液分离器的出气口与所述压缩机的吸气口相连通，所述压缩机的排气口经所述油分离器与所述四通阀的第一端口连接，所述四通阀的第二端口与所述第二阀门连通，所述四通阀的第三端口经所述与所述室外换热器和所述室外节流元件与所述第三阀门连接，所述四通阀的第四端口与所述第四阀门相连通；所述室内机单元还包括与所述第二阀门相配合的第二接头和与所述第三阀门相配合的第三接头；所述蓄热换热器还包括与所述第一阀门相配合的第一接头和与所述第四阀门相配合的第四接头。

在其中一个实施例中，所述空调系统还包括短接连接管，该短接连接管的两端具有分别与所述第一阀门和所述第四阀门相配合的第五接头和第六接头。

在其中一个实施例中，所述蓄热换热器设置于所述室内机单元或所述室外机单元内。

在其中一个实施例中，所述室内机单元还包括室内节流元件，该室内节流元件与所述室内换热器的一端串联连接。

本发明所提供一种空调系统的控制方法，包括如下步骤：

制冷运行时，关闭所述调节阀，打开所述第一截止阀和所述第二截止阀；

制热运行时，关闭所述第一截止阀、所述调节阀和所述室外节流元件，打开所述第二截止阀；

制热蓄热运行时，关闭所述第一截止阀，打开所述第二截止阀和所述调节阀；

制热除霜运行时，打开所述第一截止阀，关闭所述第二截止阀和所述调节阀。

与现有技术相比，本发明所提供的空调系统及其控制方法，具有以下有益效果：

1、本发明所提供的空调系统的蓄热换热器设置灵活，既可以设置于室外机单元或室内机单元内内，也可以独立设置，减小外机的尺寸。

2、本发明所提供的空调系统的利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料，这样，在除霜时，相变蓄热材料与制冷剂的温差加大，相变蓄热材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快。

3、另外，除霜时，内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中的空调系统在制冷运行时的系统流程图；

图2为图1所示空调系统在制热运行时的系统流程图；

图3为图1所示空调系统在制热蓄热运行时的系统流程图；

图4为图1所示空调系统在制热除霜运行时的系统流程图；

图5为图1所示空调系统在无蓄热换热器时的系统流程图；

图6为现有技术中的利用相变蓄热材料来实现连续制热的空调器的系统图。

图1至图5中，10-室外机单元；11-压缩机；12-油分离器；13-四通阀；14-室外换热器；15-室外节流元件；16-第一截止阀；17-气液分离器；18a-第一阀门；18b-第二阀门；18c-第三阀门；18d-第四阀门；20-室内机单元；21-室内换热器；22-室内节流元件；30-蓄热换热器单元；31-吸热换热管；32-放热换热管；33-调节阀；34-第二截止阀；35-毛细管；40-短接连接管。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明其中一个实施例中的空调系统包括室外机单元10、一个或多个相并联的室内机单元20和蓄热换热器30。

其中，所述室外机单元10包括压缩机11、气液分离器17、油分离器12、四通阀13、室外换热器14、室外节流元件15、第一截止阀16、第一阀门18a、第二阀门18b、第三阀门18c和第四阀门18d，所述第一阀门18a与所述气液分离器17的进气口相连通，所述气液分离器17的出气口与所述压缩机11的吸气口相连通，所述压缩机11的排气口经所述油分离器12与所述四通阀13的第一端口连接，所述四通阀13的第二端口与所述第二阀门18b连通，所述四通阀13的第三端口经所述与所述室外换热器14和所述室外节流元件15与所述第三阀门18c连接，所述四通阀13的第四端口与所述第四阀门18d相连通。

所述室内机单元20包括室内换热器21、室内节流元件22、与所述第二阀门18b相配合的第二接头和与所述第三阀门18c相配合的第三接头，室内节流元件22、室内换热器21、第二接头和第三接头串联连接。

所述蓄热换热器30具有吸热换热管31、调节阀33、放热换热管32、第二截止阀34、与所述第一阀门18a相配合的第一接头、与所述第四阀门18d相配合的第四接头和相变蓄热材料，所述吸热换热管31与所述调节阀33串联连接组成串联管路，该串联管路与所述室内机单元20并联连接，所述放热换热管32与所述第二截止阀34并联连接组成并联管路，该并联管路的两端分别连接第一接头和第二接头。优选地，所述蓄热换热器还包括毛细管35，该毛细管35与所述放热换热管32的一端串联连接后与所述第二截止阀34并联连接。制热蓄热时，相变蓄热材料通过吸热换热管31与制冷剂热交换，相变蓄热材料吸热，而制热除霜时，相变蓄热材料通过放热换热管32与制冷剂热交换，相变蓄热材料放热。优选地，所述蓄热换热器还具有辅助加热装置，该辅助加热装置为电加热器或热水换热管或其它热源。

蓄热换热器设置灵活，既可以与所述室外机单元和所述室内机单元相互独立设置，也可以设置于所述室内机单元或所述室外机单元内。

本发明实施例的空调系统的工作原理如下：

1、制冷运行时

如图1所示，本实施例的空调系统在制冷运行时与普通空调系统一样，调节阀33关闭，第一截止阀16和第二截止阀34打开。压缩机11排出的高温气体经过油分离器12、四通阀13之后进入室外机换热器进行冷凝成为液体，然后经过第一截止阀16(室外节流元件15关闭)，进入室内机，在内机经过室内节流元件22节流之后变成低温低压的液体，制冷剂在室内换热器21内与室内环境进行换热蒸发，为室内提供冷量。制冷剂蒸发之后再经过四通阀13、第二截止阀34，进入气液分离器17内，最后返回到压缩机11内。

2、制热运行时

如图2所示，本实施例的空调系统制热时系统循环与普通热泵制热循环一样。第一截止阀16关闭，调节阀33关闭，第二截止阀34打开。制热时，四通阀13得电，压缩机11的排气分别经过油分离器12、四通阀13进入到室内换热器21进行热交换，对室内进行供热放热，同时制冷剂气体得到冷凝。接着制冷剂分别经过室内节流元件22和室外节流元件15节流之后进入室外换热器14进行蒸发，随后制冷剂气体通过四通阀13、第二截止阀34，进入气液分离器17，最后又回到压缩机11。

3、制热蓄热运行时

如图3所示，蓄热时，第一截止阀16关闭，第二截止阀34打开，调节阀33打开，四通阀13得电。压缩机11的排气经过四通阀13进入到分歧管，一路流入室内换热器21和室内节流元件22，另一路进入蓄热换热器的吸热换热管31内与相变蓄热材料进行热交换，相变蓄热材料吸热并发生相变，将热量储存起来，然后经过调节阀33流到室外节流元件15前，与来自从室内换热器21的制冷剂汇合，然后依次经过室外节流元件15、四通阀13、第二截止阀34和气液分离器17，最终返回压缩机11。

4、制热除霜运行时

如图4所示，在制热运行模式下，如果检测到室外换热器14需要除霜时，系统控制则进入制热除霜运行，实现连续制热，并同时除霜。此时，第一截止阀16打开，第二截止阀34关闭，调节阀33关闭。压缩机11的排气分别通过油分离器12、四通阀13进入室内换热器21进行热热交换为室内供热放热，同时室内风机转为低风档；然后被冷凝后的中温高压制冷机分别经过室内节流元件22、第一截止阀16进入室外换热器14，对其进行除霜(此时室外风机关闭)。对冷凝器进行除霜之后的制冷剂得到进一步冷凝，变成制冷剂液体，然后通过四通阀13，进入到蓄热换热器的放热换热管32内。制冷剂液体在蓄热换热器内被毛细管35节流成低温低压的制冷剂，接着与已经蓄满热量的相变蓄热材料进行热交换，相变蓄热材料放热，制冷剂蒸发吸热，相变蓄热材料发生相变放热。最后制冷剂经气液分离器17返回到压缩机11内，这样就实现了连续制热的制热除霜运行循环。

5、蓄热换热器短接

如图5所示，当不选配蓄热换热器时，只需利用一短接连接管40(短接连接管40的两端具有分别与所述第一阀门18a和所述第四阀门18d相配合的第五接头和第六接头)将室外机单元10的相应的第一阀门18a和第四阀门18d进行短接即可。这时，机组就转变为普通的空调机组。

由此可见，本发明实施例的空调系统具有以下有益效果：

1、本发明实施例所提供的空调系统的蓄热换热器设置灵活，既可以设置于室外机单元或室内机单元内内，也可以独立设置，减小外机的尺寸。

2、本发明实施例所提供的空调系统的利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料，这样，在除霜时，相变蓄热材料与制冷剂的温差加大，相变蓄热材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快。

3、另外，除霜时，内机还在同步制热，因此对于室内温度波动影响小，舒适性高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种空调系统，包括室外机单元和一个或多个相并联的室内机单元，所述室外机单元包括压缩机、气液分离器、油分离器、四通阀、室外换热器、室外节流元件和第一截止阀，所述室内机单元包括室内换热器，所述压缩机、所述气液分离器、所述油分离器、所述四通阀、所述室外换热器、所述室外节流元件和所述室内换热器通过管道连接组成制冷剂循环回路，所述第一截止阀与所述室外节流元件并联连接；其特征在于，所述空调系统还包括蓄热换热器，该蓄热换热器具有吸热换热管、放热换热管、调节阀和第二截止阀，所述吸热换热管与所述调节阀串联连接组成串联管路，该串联管路与所述室内机单元并联连接，所述放热换热管与所述第二截止阀并联连接组成并联管路，该并联管路串联连接在所述气液分离器与所述四通阀之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述蓄热换热器还包括毛细管，该毛细管与所述放热换热管的一端串联连接后与所述第二截止阀并联连接。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述蓄热换热器还具有辅助加热装置。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述辅助加热装置为电加热器或热水换热管。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述蓄热换热器与所述室外机单元和所述室内机单元相互独立设置。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述室外机单元还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，所述第一阀门与所述气液分离器的进气口相连通，所述气液分离器的出气口与所述压缩机的吸气口相连通，所述压缩机的排气口经所述油分离器与所述四通阀的第一端口连接，所述四通阀的第二端口与所述第二阀门连通，所述四通阀的第三端口经所述室外换热器和所述室外节流元件与所述第三阀门连接，所述四通阀的第四端口与所述第四阀门相连通；所述室内机单元还包括与所述第二阀门相配合的第二接头和与所述第三阀门相配合的第三接头；所述蓄热换热器还包括与所述第一阀门相配合的第一接头和与所述第四阀门相配合的第四接头。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括短接连接管，该短接连接管的两端具有分别与所述第一阀门和所述第四阀门相配合的第五接头和第六接头。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述蓄热换热器设置于所述室内机单元或所述室外机单元内。

9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述室内机单元还包括室内节流元件，该室内节流元件与所述室内换热器的一端串联连接。

10.一种如权利要求1至9中任意一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

制冷运行时，关闭所述调节阀，打开所述第一截止阀和所述第二截止阀；

制热运行时，关闭所述第一截止阀、所述调节阀和所述室外节流元件，打开所述第二截止阀；

制热蓄热运行时，关闭所述第一截止阀，打开所述第二截止阀和所述调节阀；

制热除霜运行时，打开所述第一截止阀，关闭所述第二截止阀和所述调节阀。