CN105180304A - 空调室外机、多功能空调系统及其工作方法 - Google Patents

空调室外机、多功能空调系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种空调室外机、多功能空调系统及其工作方法。空调室外机包括压缩机、第一四通阀和室外换热器，还包括第二四通阀、第一截止阀、第二截止阀和冷媒水换热器；第一四通阀分别连接压缩机的出气口、室外换热器、压缩机的进气口和第一截止阀，室外换热器的外接端口还连接有第二截止阀，冷媒水换热器的冷媒流道的另一端口通过第一电子膨胀阀连接到第二截止阀与室外换热器之间的管路上，室外换热器还连接有第二电子膨胀阀。实现单独制热水并满足制冷水要求，降低了能耗。

Description

空调室外机、多功能空调系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种空调室外机、多功能空调系统及其工作方法。
背景技术
随着技术发展，人类对能源的需求越来越多，能源消耗对环境的影响也日趋突现，人们节能减排认识不断提高。由于空调便于安装、使用和管理，制冷、制热功能多，可灵活选配，有着广泛的市场前景，并被越来越多的家庭、办公室和企业采用。中国专利申请号：201210471010.4，公开了一种多功能空调系统能够实现空调进行制冷和制热的同时，实现制热水的功能，并且，具有四种模式：①、制冷+制热水模式；②、制热+制热水模式；③、单制冷模式；④、单制热模式。但是，在实际使用过程中，如果用户需要用热水，则必须进行制冷或制热操作，无法实现单独制热水，能耗较大，同时，现有技术中的空调系统也无法满足用户制冷水的要求。如何设计一种能够单独制热水以降低能耗并满足制冷水要求的空调系统是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种空调室外机、多功能空调系统及其工作方法，实现多功能空调系统能够单独制热水并满足制冷水要求，降低了多功能空调系统的能耗。
本发明提供一种空调室外机，包括压缩机、第一四通阀和室外换热器，还包括第二四通阀、第一截止阀、第二截止阀和冷媒水换热器；所述第一四通阀的端口一、端口二、端口三和端口四分别连接所述压缩机的出气口、所述室外换热器、所述压缩机的进气口和所述第一截止阀，所述室外换热器的外接端口还连接有所述第二截止阀，所述第二四通阀的端口一与所述第一四通阀的端口一连接，所述第二四通阀的端口二与所述冷媒水换热器的冷媒流道的一端口连接，所述第二四通阀的端口四连接有毛细管并与所述第二四通阀的端口三并联后一同连接到所述压缩机的进气口与所述第一四通阀之间的管路上，所述冷媒水换热器的冷媒流道的另一端口通过第一电子膨胀阀连接到所述第二截止阀与所述室外换热器之间的管路上，所述室外换热器还连接有第二电子膨胀阀。
进一步的，所述室外换热器的集液器和过冷段之间设置有所述第二电子膨胀阀。
进一步的，所述室外换热器的液管出口连接有所述第二电子膨胀阀。
本发明还提供一种多功能空调系统，包括水系统终端设备，还包括上述空调室外机，所述水系统终端设备与所述空调室外机的冷媒水换热器的水流道连接。
进一步的，还包括室内机，所述室内机设置有室内换热器，所述室内换热器的一端口与所述空调室外机的第一截止阀连接，所述室内换热器的另一端口通过节流装置与所述空调室外机的第二截止阀连接。
本发明又提供一种多功能空调系统的工作方法，采用上述多功能空调系统；所述方法包括如下运行模式：①、单独制热水模式；②、单独制冷水模式；
单独制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；
单独制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀后流回压缩机的进气口中。
进一步的，多功能空调系统还包括室内机，方法还包括如下运行模式：③、单制冷模式；④、单制热模式；⑤、制冷+制热水模式；⑥、制冷+制冷水模式；⑦、制热+制热水模式；⑧、制热+制冷水模式。
进一步的，③、单制冷模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；④、单制热模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器、第二截止阀、第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中。
进一步的，⑤、制冷+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开；当室内机蒸发负荷大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀全开，从压缩机输出的冷媒一部分依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀形成第一流路，从压缩机输出的冷媒另一部分依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第二流路，第一流路和第二流路混合后依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；当室内机蒸发负荷不大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀关闭，冷媒从压缩机输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中。
进一步的，⑥、制冷+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀后分流，部分冷媒依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀形成第三流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第四流路，第三流路和第四流路混合后流回压缩机的进气口中；⑦、制热+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，从压缩机输出的部分冷媒依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀形成第五流路，从压缩机输出的剩余部分冷媒依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第六流路，第五流路和第六流路混合依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；⑧、制热+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀后分流，部分冷媒依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀形成第七流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第八流路，第七流路和第八流路混合后流回压缩机的进气口中。
本发明提供的空调室外机、多功能空调系统及其工作方法，通过在室外机中设置两个并联设置的四通阀，可以通过两个四通阀配合，实现单独室外机运行，从而实现单独制热水和制冷水，室外机集空调、冷热水功能于一体，并且可根据现场安装情况选择空调系统还是冷热水系统或者二者都选择，使用多样化，增加的两个截止阀能够确保室外机单独运行时，不受室内机侧的影响，提高运行可靠性；另外，在夏季运行时，同时连接冷媒管路和水路，可实现夏天热回收制取热水的功能，实现多功能空调系统能够单独制热水并满足制冷水要求，降低了多功能空调系统的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多功能空调系统实施例中室外机的结构原理图；
图2为本发明多功能空调系统实施例的结构原理图一；
图3为本发明多功能空调系统实施例的结构原理图二；
图4为本发明多功能空调系统实施例的结构原理图三。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1-图2所示，本实施例多功能空调系统，包括室外机100、室内机200和水系统终端设备300，其中，水系统终端设备300可以是水箱、地暖盘管、风机盘管等设备，所述室外机100包括压缩机1、第一四通阀2、室外换热器3、气液分离器4、第二四通阀5、第一截止阀61、第二截止阀62和冷媒水换热器7；其中，所述第一四通阀2的四个端口分别与所述室外换热器3、所述气液分离器4、所述室内换热器201和第一截止阀61连接，所述气液分离器4与所述压缩机1的进口连接，所述第二四通阀5的端口一与所述第一四通阀2的端口一连接，所述第二四通阀5的端口二与所述冷媒水换热器7的冷媒流道的一端口连接，所述第二四通阀5的端口四连接有毛细管51并与所述第二四通阀5的端口三并联后一同连接到所述气液分离器4与所述第一四通阀2之间的管路上，所述冷媒水换热器7的冷媒流道的另一端口连接到所述第二截止阀62与所述室外换热器3之间的管路上。其中，冷媒水换热器7的冷媒流道的另一端口通过第一电子膨胀阀82连接到所述第二截止阀62与所述室外换热器3之间的管路上，所述室外换热器3还连接有第二电子膨胀阀81，而，第二电子膨胀阀81可以直接设置在室外换热器3的液管出口上，使得第二电子膨胀阀81设置在室外换热器3的外部位于室外换热器3与第二截止阀62之间，第二电子膨胀阀81也可以设置在室外换热器3的集液器和过冷段之间。所述室内机200包括室内换热器201的两端口分别连接第一截止阀61和第二截止阀62，而室外换热器3与所述室内换热器201之间还设置有节流装置。
具体而言，本实施例多功能空调系统采用并联设置的第一四通阀2和第二四通阀5连接各个部件，其中，在运行过程中，通过第一四通阀2和第二四通阀5切换不同的控制状态，可以实现多种控制模式，其中，配合第一截止阀61和第二截止阀62，可以实现室外机100独立运行，从而实现单独制热水或制冷水，室外机100集空调、冷热水功能于一体，并且可根据现场安装情况选择空调系统还是冷热水系统或者二者都选择，使用多样化。其中，在配合室内机200运行的过程中，在夏季，通过冷媒水换热器7进行热交换后，可以实现利用热量回收制取热水。而通过控制第二电子膨胀阀81关闭，可以实现冷媒仅流经冷媒水换热器7，实现高效的进行热量的回收，而通过关闭第一电子膨胀阀82，使得冷媒仅流经室外换热器3，从而使得室内机200达到最高效的进行制冷或制热。
进一步的，本实施例中的冷媒水换热器7的水流道的出水端口连接有水泵9，而冷媒水换热器7与所述水泵9之间的管路上还外接有膨胀水箱91，水泵9将驱动换热的水在冷媒水换热器7中流动，而膨胀水箱91能够平衡管道的水压，实现水流平稳的流动进行热交换。而本实施例多功能空调系统可以包括多个室内机200，从而实现一台室外机100驱动多台室内机200运行。
本实施例多功能空调系统的包括如下运行模式：①、单独制热水模式；②、单独制冷水模式；③、单制冷模式；④、单制热模式；⑤、制冷+制热水模式；⑥、制冷+制冷水模式；⑦、制热+制热水模式；⑧、制热+制冷水模式。
不同模式下冷媒的流路及各个阀门的状态如下：
①、单独制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、室外换热器、第一四通阀和压缩机的进气口后流回压缩机中。
②、单独制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第一电子膨胀阀、冷媒水换热器、第二四通阀和压缩机的进气口后流回压缩机中。
③、单制冷模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀、第一四通阀、压缩机的进气口后流回压缩机中。
④、单制热模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器、第二截止阀、第二电子膨胀阀、室外换热器、第一四通阀、压缩机的进气口后流回压缩机中。
⑤、制冷+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开；当室内机蒸发负荷大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀全开，从压缩机输出的冷媒一部分依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀形成第一流路，从压缩机输出的冷媒另一部分依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第二流路，第一流路和第二流路混合后依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀、第一四通阀、压缩机的进气口后流回压缩机中；当室内机蒸发负荷不大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀关闭，冷媒从压缩机输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀、第一四通阀和压缩机的进气口后流回压缩机中。
⑥、制冷+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀后分流，部分冷媒依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀形成第三流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第四流路，第三流路和第四流路混合流经压缩机的进气口后流回压缩机中。
⑦、制热+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，从压缩机输出的部分冷媒依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀形成第五流路，从压缩机输出的剩余部分冷媒依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第六流路，第五流路和第六流路混合依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器、第一四通阀、压缩机的进气口后流回压缩机中。
⑧、制热+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀后分流，部分冷媒依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀形成第七流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第八流路，第七流路和第八流路混合流经压缩机的进气口后流回压缩机中。
本实施例多功能空调系统，通过在室外机中设置两个并联设置的四通阀，可以通过两个四通阀配合，实现单独室外机运行，从而实现单独制热水和制冷水，室外机集空调、冷热水功能于一体，并且可根据现场安装情况选择空调系统还是冷热水系统或者二者都选择，使用多样化，增加的两个截止阀能够确保室外机单独运行时，不受室内机侧的影响，提高运行可靠性；另外，在夏季运行时，同时连接冷媒管路和水路，可实现夏天热回收制取热水的功能，实现多功能空调系统能够单独制热水并满足制冷水要求，降低了多功能空调系统的能耗。与此同时，在配合第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀的不同工作状态，可以在制冷的过程中，实现热回收的功能以制取生活热水，实现能量回收再利用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调室外机，包括压缩机、第一四通阀和室外换热器，其特征在于，还包括第二四通阀、第一截止阀、第二截止阀和冷媒水换热器；所述第一四通阀的端口一、端口二、端口三和端口四分别连接所述压缩机的出气口、所述室外换热器、所述压缩机的进气口和所述第一截止阀，所述室外换热器的外接端口还连接有所述第二截止阀，所述第二四通阀的端口一与所述第一四通阀的端口一连接，所述第二四通阀的端口二与所述冷媒水换热器的冷媒流道的一端口连接，所述第二四通阀的端口四连接有毛细管并与所述第二四通阀的端口三并联后一同连接到所述压缩机的进气口与所述第一四通阀之间的管路上，所述冷媒水换热器的冷媒流道的另一端口通过第一电子膨胀阀连接到所述第二截止阀与所述室外换热器之间的管路上，所述室外换热器还连接有第二电子膨胀阀。
2.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于，所述室外换热器的集液器和过冷段之间设置有所述第二电子膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的空调室外机，其特征在于，所述室外换热器的液管出口连接有所述第二电子膨胀阀（有过冷段和无过冷段）。
4.一种多功能空调系统，包括水系统终端设备，其特征在于，还包括如权利要求1-3任一所述的空调室外机，所述水系统终端设备与所述空调室外机的冷媒水换热器的水流道连接。
5.根据权利要求4所述的多功能空调系统，其特征在于，还包括室内机，所述室内机设置有室内换热器，所述室内换热器的一端口与所述空调室外机的第一截止阀连接，所述室内换热器的另一端口通过节流装置与所述空调室外机的第二截止阀连接。
6.一种多功能空调系统的工作方法，其特征在于，采用如权利要求4所述的多功能空调系统；所述方法包括如下运行模式：①、单独制热水模式；②、单独制冷水模式；
单独制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；
单独制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀关闭，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀后流回压缩机的进气口中。
7.根据权利要求6所述的多功能空调系统的工作方法，其特征在于，所述多功能空调系统还包括室内机；所述方法还包括如下运行模式：③、单制冷模式；④、单制热模式；⑤、制冷+制热水模式；⑥、制冷+制冷水模式；⑦、制热+制热水模式；⑧、制热+制冷水模式。
8.根据权利要求7所述的多功能空调系统的工作方法，其特征在于，③、单制冷模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；④、单制热模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机的出气口输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器、第二截止阀、第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中。
9.根据权利要求7所述的多功能空调系统的工作方法，其特征在于，⑤、制冷+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开；
当室内机蒸发负荷大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀全开，从压缩机输出的冷媒一部分依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀形成第一流路，从压缩机输出的冷媒另一部分依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第二流路，第一流路和第二流路混合后依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；
当室内机蒸发负荷不大于冷媒水换热器的换热负荷时，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀关闭，冷媒从压缩机输出依次流经第二四通阀、冷媒水换热器、第一电子膨胀阀、第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀后流回压缩机的进气口中。
10.根据权利要求7所述的多功能空调系统的工作方法，其特征在于，
⑥、制冷+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀节流，第二电子膨胀阀全开，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、室外换热器和第二电子膨胀阀后分流，部分冷媒依次流经第二截止阀、室内换热器、第一截止阀和第一四通阀形成第三流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第四流路，第三流路和第四流路混合后流回压缩机的进气口中；
⑦、制热+制热水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀节流，从压缩机输出的部分冷媒依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀形成第五流路，从压缩机输出的剩余部分冷媒依次流经第二四通阀、冷媒水换热器和第一电子膨胀阀形成第六流路，第五流路和第六流路混合依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀后流回压缩机的进气口中；
⑧、制热+制冷水模式具体运行如下：第一截止阀和第二截止阀打开，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀节流，冷媒从压缩机输出依次流经第一四通阀、第一截止阀、室内换热器和第二截止阀后分流，部分冷媒依次流经第二电子膨胀阀、室外换热器和第一四通阀形成第七流路，剩余部分冷媒依次流经第一电子膨胀阀、冷媒水换热器和第二四通阀形成第八流路，第七流路和第八流路混合后流回压缩机的进气口中。
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