CN104048391A - 风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调机及控制器，风冷热泵空调室内机与水盘管联动控制机构。空调机装有送风装置（风机），空调机的有线控制器通过端子排连接到室内机主控制基板上，在有线控制器上手动选择模式、设定温度和风速等，有线控制器向室内机主控制基板发送命令，控制室内机各空调部件的工作状态，室内机主控制基板向中继基板发送信号，由中继板控制水盘管电动两通阀的导通与截止，室内机主控基板向室外机主控基板发送模式命令，来控制室外压缩机的启动或停止。

Description

风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构

技术领域：

本发明涉及风冷热泵空调室内机和水盘管共同作用的空调室内机。

背景技术：

在冬季，风冷空调的制热能力大幅衰减，在室外温度过低时，甚至会使风冷空调不能正常地制热运转。大厦只能使用中央空调或城市管网的热水进行集中供热，利用风机盘管吹出热风，达到制热的目的。但是在春季或秋季，由于每个人对冷热的敏感程度不同，大厦不能进行集中地供热或供冷，只能使用风冷空调进行制冷和制热。目前，市场上的普遍做法是将风机盘管与风冷空调进行组合，利用风冷空调室内机的风机将水盘管内的热量吹到室内，从而达到制热或制冷的目的。但是目前市场上普遍使用空调控制器和房间温控器来分别控制风冷空调和风机盘管，这样首先会增加成本和安装空间，其次操作方法麻烦且容易误操作。因此，考虑如何只使用一个控制器来控制空调室内机和水盘管就成为了一个课题。

发明内容：  

本发明的目的是克服上述问题，提供一种风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，使用一个控制器来控制空调室内机和水盘管的运行，实现风冷热泵空调室内机与水盘管的联动互锁，最大限度的节约能源。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，包括风冷热泵空调和水盘管，每个风冷热泵空调的室内机连接一个水盘管和一个有线控制器，室内机装有送风装置，其特征是：每个水盘管的进水口都连接一个电动两通阀，主进水管和主出水管都配备一个截止阀；室内机与水盘管联动连接并使用共同的送风装置，室内机电装盒内装有主控制基板和中继板，有线控制器上有切换盘管模式和空调模式的控制键，有线控制器通过端子排连接到室内机主控制基板上，主控制基板分别与室内机各部件和中继板相连接，主控制基板中存储有主控程序，与室外机进行通信并控制各室内机零部件的工作状态，中继板根据主控制基板发送的信号控制水盘管电动两通阀的导通与截止；

当水盘管内有冷水或热水时，有线控制器切换到盘管模式，截止阀打开，单独使用水盘管与空调室内机的送风装置进行联动，进行制冷或制热，空调室内机只有室内风扇电机运转，室外压缩机不运转；或者同时使用水盘管和热泵空调进行制冷或制热；

当水盘管内无冷水或热水时，有线控制器切换到空调模式，截止阀关闭，使用热泵空调进行制冷或制热。

所述盘管模式进行制冷或制热时，如果房间温度没有达到设定温度时，负责控制水流通断的电动两通阀必须为开启状态；当控制器关闭或房间温度达到设定温度时，电动两通阀必须为关闭状态。

所述中继板需要从主控板上采集如下信号①、信号②和信号③，其中信号①是房间温度没有达到控制器设定温度的要求信号（OPTION端子的1、3引脚）；信号②室内机无报警信号（T10端子的5、6引脚）；信号③室内机为盘管模式信号（FAN DRIVE端子的1、2引脚）；

所述盘管模式时，中继板有短接端子JP1，短接端子JP1为短接状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①、信号②和信号③时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；短接端子JP1为断开状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①和信号②时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；

所述空调模式时，室内机和室外机以正常的空调控制模式进行控制，如果中继板短接端子JP1为短接状态，则电动两通阀保持为截止状态；如果中继板短接端子JP1为断开状态，若室内机满足条件①和条件②，则电动两通阀为导通状态，否则为截止状态。

所述在盘管模式下，制冷时，主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；

制热时，在刚开始制热的可调整的设定时间内，主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转，之后如果室内机满足信号①和信号②，则主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；如果室内机不满足信号①，则主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转；如果室内机不满足信号②，则主控制基板控制室内机风机装置停机。

所述中继板包括主控芯片，中继板上集成有滤波整流电路和变压电路，提供直流电源和工作电压，中继板上还集成有输入信号检测电路和输出控制电路，输入信号检测电路和输出控制电路都连接到主控芯片，主控芯片存储有控制程序，根据检测到的输入信号判断输出控制电路中继电器RY1的吸合与断开，控制水盘管电动两通阀的导通与截止。

所述输入信号检测电路是：检测电路中的电源+12VI是从主控板输入到中继板的12V直流电源，是从辅助功能端子OPTION IN的1引脚输入到中继板的；当OPTION IN端子的3引脚未导通时，光耦PC817为截止状态，中继板主控芯片输入信号RUN为高电平；当OPTION IN端子的3引脚导通时，1引脚（+12VI）、光耦PC817的发光二极管与3引脚构成导通回路，中继板主控芯片输入信号RUN为低电平；输入信号检测电路连接到中继板主控芯片的引脚5。

所述输出控制电路是：电路用12V继电器控制WTV输出端子，继电器线圈分别串联+12V电源和三极管Q16（NPN型）的集电极，三极管Q16的基极与中继板MCU（MB9A112K）的25引脚（G-DRV）连接，三极管Q16的发射极接地，三极管Q16内部连接有2个分压电阻，继电器线圈与续流二极管D11并联，当线圈断电后，线圈会产生大电流，该电流会通过续流二极管D11进行放电，当中继板主控芯片的25引脚为低电平时，三极管Q16为截止状态，继电器不吸合，输出端子WTV无电压；当中继板主控芯片的25引脚为高电平（VCC）时，三极管Q16导通，继电器线圈与+12V导通，继电器吸合，输出端子WTV输出220V；输出控制电路连接到中继板主控芯片的引脚25。

所述滤波整流回路，用于提供直流电源，该电路通过单相整流桥将220V交流电源变为264V直流电源，在直流正极引脚HIV+与接地引脚GNDHS之间并联一个电解电容C39，火线L与接地线CN3之间串联压敏电阻VA2和防雷击管AL001。

所述变压电路，为中继板电路中的各个工作点提供+12V和VCC（+5V）直流电压，电路中T1为开关变压器，变压器输入侧为高压回路，变压器输出侧为低压回路，变压器输入侧并联了一个吸收二极管。

所述室内机各部件包括热敏电阻、风扇电机、排水泵、电子膨胀阀等。       

本发明可以手动选择水盘管单独制冷或制热，也可以手动选择水盘管和空调同时进行制冷或制热。单独使用盘管模式时，室内机主控制基板向室外机主控板发送命令，室外机压缩机不运转。盘管模式时，有线控制器仍然显示制冷或制热，即与空调模式时的运转模式一致。

本发明通过简单地变更有线控制器和室内机主控制基板的程序，以及追加一块中继板来实现对室内机和水盘管的双控制。在夏季，如果水盘管内有冷水，可以使用水盘管进行制冷，送风装置为室内机本身的风扇电机系统，此时室外压缩机不运转；如果水盘管内没有冷水，可以使用空调进行制冷；如果想要快速地拉低室内温度，可以使用水盘管和空调同时制冷。在冬季，如果水盘管内有热水，可以使用水盘管进行制热，送风装置为室内机本身的风扇电机系统，此时室外压缩机不运转；如果水盘管内没有热水，可以使用空调进行制热；如果想要快速地拉高室内温度，可以使用水盘管和空调同时制热。在春秋过度季节，可以使用空调进行制冷或制热。以上方案有效地利用城市废冷源和废热源进行制冷和制热，达到节能减排的目的，使其更合理，更人性化。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明系统构造示意图。

图3为本发明控制原理图。

图4为本发明的控制流程图。

图5为本发明中继板输入信号检测电路图。

图6为本发明中继板输出控制电路图。

图7为本发明中继板滤波整流电路图。

图8为本发明中继板变压电路图。

图9为本发明中继板主控芯片及其外围电路图。

图中：1室内机，2水盘管，3送风装置，4电装盒，5主控制基板，6中继板，7有线控制器，8电动两通阀，9截止阀，10主进水管，11主出水管，12室外机。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。

如图2所示的风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，包括风冷热泵空调和水盘管，每个风冷热泵空调的室内机1连接一个水盘管2和一个有线控制器7，每个水盘管的进水口都连接一个电动两通阀8，主进水管10和主出水管11都配备一个机械式截止阀9；又如图1所示，室内机装有送风装置3，室内机与水盘管联动连接并使用共同的送风装置3，室内机电装盒4内装有主控制基板5和中继板6，有线控制器7上有切换盘管模式空调模式的控制键，有线控制器7通过端子排连接到室内机主控制基板5上，通过点击控制键，控制器向主控制基板发送盘管控制命令或空调控制命令，来实现盘管模式或空调模式切换；主控制基板5分别与室内机各部件和中继板6相连接，主控制基板中存储有主控程序，与室外机12进行通信并控制各室内机零部件（例如热敏电阻、风扇电机、排水泵、电子膨胀阀等）的工作状态，中继板6根据主控制基板发送的信号控制水盘管电动两通阀的导通与截止。

当水盘管2内有冷水或热水时，有线控制器7切换到盘管模式，截止阀9打开，单独使用水盘管与空调室内机的送风装置进行联动，进行制冷或制热，空调室内机只有室内风扇电机运转，室外压缩机不运转；或者同时使用水盘管和热泵空调进行制冷或制热；

当水盘管2内无冷水或热水时，有线控制器7切换到空调模式，截止阀9关闭，使用热泵空调进行制冷或制热。

主控制基板5和中继板6的控制流程图如图4所示，控制机构原理如图3所示。主控制基板的电路不发生变更，只变更控制程序：室内机为空调模式时，主控板的程序无变化，进行普通的空调控制；室内机为盘管模式时，进行风扇转速控制、排水泵启停控制、室外机压缩机停机控制。

所述中继板需要从主控板上采集如下信号①、信号②和信号③，其中信号①是房间温度没有达到控制器设定温度的要求信号（OPTION端子的1、3引脚）；信号②室内机无报警信号（T10端子的5、6引脚）；信号③室内机为盘管模式信号（FAN DRIVE端子的1、2引脚）；

所述空调模式时，室内机和室外机以正常的空调控制模式进行控制，如果中继板短接端子JP1为短接状态，则电动两通阀保持为截止状态；如果中继板短接端子JP1为断开状态，若室内机满足条件①和条件②，则电动两通阀为导通状态，否则为截止状态。

所述盘管模式进行制冷或制热时，如果房间温度没有达到设定温度时，负责控制水流通断的电动两通阀必须为开启状态；当控制器关闭或房间温度达到设定温度时，电动两通阀必须为关闭状态。

所述盘管模式时，中继板有短接端子JP1，短接端子JP1为短接状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①、信号②和信号③时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；短接端子JP1为断开状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①和信号②时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；

所述在盘管模式下制冷时，主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；制热时，在刚开始制热的可调整的设定时间内，主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转，之后如果室内机满足信号①和信号②，则主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；如果室内机不满足信号①，则主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转；如果室内机不满足信号②，则主控制基板控制室内机风机装置停机。其中可调整的设定时间，其目的是为了防止室内机吹出凉风。在刚开始制热运转期间，水盘管内的水温可能很低，为了防止室内机吹出凉风，使人体感觉不舒服，在刚开始制热运转的一段时间内，室内机风机以最低转速运转，使人体感觉不到室内机在吹风，经过一定时间后，循环热水进入到室内机水盘管，此时室内机风机再以设定转速运转的话，吹出的就是热风了。该时间的长短，可以通过控制器进行设定。

所述中继板包括主控芯片，中继板上集成有滤波整流电路和变压电路，提供直流电源和工作电压，中继板上还集成有输入信号检测电路和输出控制电路，输入信号检测电路和输出控制电路都连接到主控芯片，主控芯片存储有控制程序，根据检测到的输入信号判断输出控制电路中继电器RY1的吸合与断开，控制水盘管电动两通阀的导通与截止。

输入信号检测电路如图5所示，该检测电路中的+12VI是从主控板输入到中继板的12V直流电源，是从OPTION IN端子的1引脚输入到中继板的。当OPTION IN端子的3引脚未导通时，光耦PC817为截止状态，中继板主控芯片输入信号RUN为高电平（电压约为VCC）；当OPTION IN端子的3引脚导通时，1引脚（+12VI）、光耦PC817的发光二极管与3引脚构成导通回路，中继板主控芯片输入信号RUN为低电平（电压约为0.4V）。

输出控制电路如图6所示，该电路用12V继电器控制WTV输出端子，继电器线圈分别串联+12V电源和三极管Q16（NPN型）的集电极，三极管Q16的基极与中继板MCU（MB9A112K）的25引脚（G-DRV）连接，三极管Q16的发射极接地。三极管Q16内部连接有2个分压电阻（大约10K），提高了输入信号（G-DRV）的电压下限（由0.7V提高为1.4V），防止三极管Q16误动作。继电器线圈与续流二极管D11并联，当线圈断电后，线圈会产生大电流，该电流会通过续流二极管D11进行放电，保护了电路内的其他电子元件。当中继板主控芯片的25引脚为低电平时，三极管Q16为截止状态，继电器不吸合，输出端子WTV无电压；当中继板主控芯片的25引脚为高电平（VCC）时，三极管Q16导通，继电器线圈与+12V导通，继电器吸合，输出端子WTV输出220V。

输入信号检测电路图5和输出控制电路图6分别连接到中继板主控芯片的引脚5和引脚25，中继板主控芯片及其外围电路如图9所示，主控芯片IC1中存储有控制程序，主控芯片根据检测到的输入信号来判断输出控制电路中继电器RY1的断开与吸合。

滤波整流回路如图7所示，用于提供直流电源，该电路通过单相整流桥将220V交流电源变为264V直流电源，为了使直流电压更平稳，在HIV+与GNDHS之间并联一个电解电容C39。火线L与CN3（接地）之间串联压敏电阻VA2和防雷击管AL001。

变压电路如图8所示，为中继板电路中的各个工作点提供+12V和VCC（+5V）直流电压。图8中的T1为开关变压器，变压器输入侧为高压回路，变压器输出侧为低压回路。变压器输入侧并联了一个吸收二极管，防止变压器线圈中的感应电流损坏电路中的元件。 

Claims (10)

1.风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，包括风冷热泵空调和水盘管，每个风冷热泵空调的室内机连接一个水盘管和一个有线控制器，室内机装有送风装置，其特征是：每个水盘管的进水口都连接一个电动两通阀，主进水管和主出水管都配备一个截止阀；室内机与水盘管联动连接并使用共同的送风装置，室内机电装盒内装有主控制基板和中继板，有线控制器上有切换盘管模式和空调模式的控制键，有线控制器通过端子排连接到室内机主控制基板上，主控制基板分别与室内机各部件和中继板相连接，主控制基板中存储有主控程序，与室外机进行通信并控制各室内机零部件的工作状态，中继板根据主控制基板发送的信号控制水盘管电动两通阀的导通与截止；

当水盘管内有冷水或热水时，有线控制器切换到盘管模式，截止阀打开，单独使用水盘管与空调室内机的送风装置进行联动，进行制冷或制热，空调室内机只有室内风扇电机运转，室外压缩机不运转；或者同时使用水盘管和热泵空调进行制冷或制热；

当水盘管内无冷水或热水时，有线控制器切换到空调模式，截止阀关闭，使用热泵空调进行制冷或制热。

2.根据权利要求1所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述盘管模式进行制冷或制热时，如果房间温度没有达到设定温度时，负责控制水流通断的电动两通阀必须为开启状态；当控制器关闭或房间温度达到设定温度时，电动两通阀必须为关闭状态。

3.根据权利要求1或2所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述中继板需要从主控板上采集如下信号①、信号②和信号③，其中信号①是房间温度没有达到控制器设定温度的要求信号（OPTION端子的1、3引脚）；信号②室内机无报警信号（T10端子的5、6引脚）；信号③室内机为盘管模式信号（FAN DRIVE端子的1、2引脚）；

所述盘管模式时，中继板有短接端子JP1，短接端子JP1为短接状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①、信号②和信号③时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；短接端子JP1为断开状态时，只有中继板同时从主控板上采集到信号①和信号②时，中继板才会发送电动两通阀导通信号，否则电动两通阀保持为截止状态；

所述空调模式时，室内机和室外机以正常的空调控制模式进行控制，如果中继板短接端子JP1为短接状态，则电动两通阀保持为截止状态；如果中继板短接端子JP1为断开状态，若室内机满足条件①和条件②，则电动两通阀为导通状态，否则为截止状态。

4.根据权利要求3所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述在盘管模式下，制冷时，主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；

制热时，在刚开始制热的可调整的设定时间内，主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转，之后如果室内机满足信号①和信号②，则主控制基板控制室内机风机装置以控制器设定转速运转；如果室内机不满足信号①，则主控制基板控制室内机风机装置以最低速运转；如果室内机不满足信号②，则主控制基板控制室内机风机装置停机。

5.根据权利要求1或2所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述中继板包括主控芯片，中继板上集成有滤波整流电路和变压电路，提供直流电源和工作电压，中继板上还集成有输入信号检测电路和输出控制电路，输入信号检测电路和输出控制电路都连接到主控芯片，主控芯片存储有控制程序，根据检测到的输入信号判断输出控制电路中继电器RY1的吸合与断开，控制水盘管电动两通阀的导通与截止。

6.根据权利要求5所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述输入信号检测电路是：检测电路中的电源+12VI是从主控板输入到中继板的12V直流电源，是从辅助功能端子OPTION IN的1引脚输入到中继板的；当OPTION IN端子的3引脚未导通时，光耦PC817为截止状态，中继板主控芯片输入信号RUN为高电平；当OPTION IN端子的3引脚导通时，1引脚（+12VI）、光耦PC817的发光二极管与3引脚构成导通回路，中继板主控芯片输入信号RUN为低电平；输入信号检测电路连接到中继板主控芯片的引脚5。

7.根据权利要求5所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述输出控制电路是：电路用12V继电器控制WTV输出端子，继电器线圈分别串联+12V电源和三极管Q16（NPN型）的集电极，三极管Q16的基极与中继板MCU（MB9A112K）的25引脚（G-DRV）连接，三极管Q16的发射极接地，三极管Q16内部连接有2个分压电阻，继电器线圈与续流二极管D11并联，当线圈断电后，线圈会产生大电流，该电流会通过续流二极管D11进行放电，当中继板主控芯片的25引脚为低电平时，三极管Q16为截止状态，继电器不吸合，输出端子WTV无电压；当中继板主控芯片的25引脚为高电平（VCC）时，三极管Q16导通，继电器线圈与+12V导通，继电器吸合，输出端子WTV输出220V；输出控制电路连接到中继板主控芯片的引脚25。

8.根据权利要求5所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述滤波整流回路，用于提供直流电源，该电路通过单相整流桥将220V交流电源变为264V直流电源，在直流正极引脚HIV+与接地引脚GNDHS之间并联一个电解电容C39，火线L与接地线CN3之间串联压敏电阻VA2和防雷击管AL001。

9.根据权利要求5所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述变压电路，为中继板电路中的各个工作点提供+12V和VCC（+5V）直流电压，电路中T1为开关变压器，变压器输入侧为高压回路，变压器输出侧为低压回路，变压器输入侧并联了一个吸收二极管。

10.根据权利要求1或2所述风冷热泵空调室内机与水盘管联动的一体化控制机构，其特征是：所述室内机各部件包括热敏电阻、风扇电机、排水泵、电子膨胀阀等。