CN105352078A - 供水空调系统及其制冷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供水空调系统及其制冷控制方法。供水空调系统包括：蓄冷箱、给水管和室内换热器。蓄冷箱内盛装有蓄冷剂。给水管连接至蓄冷箱以与蓄冷剂换热，给水管的一端适于伸入水井内，给水管的另一端适于连接至室内。室内换热器的进口和出口分别与蓄冷箱连通以与蓄冷箱形成制冷循环。根据本发明实施例的供水空调系统，既可提供生活用水，又能吸收生活用水中冷量以调节室温，还能使被吸收了冷量后的生活用水温度适宜，实现了一水两用。系统结构简单，安全可靠，消耗电能少，节能环保。

Description

供水空调系统及其制冷控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节设备领域，尤其是涉及一种供水空调系统及其制冷控制方法。

背景技术

国际制冷协会分析指出，全球输出的电能中有大约15％的电能用于制冷空调领域，对电能的大量需求造成不可持续的发展方式。但是随着人们生活水平的提高，对房间环境舒适性的关注，空调需求量只会逐年增长，尤其我国农村地区空调普及率也在日益增加，电能消耗激增。

目前市场上的空调器主要是以压缩式空调器为主，在运行过程中需要消耗大量的电能。压缩式空调还存在高噪音及制冷剂对环境造成污染等问题，为了适应我国能源与环境协调可持续发展的战略方针，需要研究新型的绿色制冷方式来满足社会发展的需求。

发明内容

为了解决传统空调器高耗能的问题，结合我国农村地区的特点，本发明提出了一种供水空调系统，既能供给用水，又能调节室温。

本发明的另一个目的在于提供一种具有上述供水空调系统的制冷控制方法。

根据本发明实施例的供水空调系统，包括：蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；给水管，所述给水管连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热，所述给水管的一端适于伸入水井内，所述给水管的另一端适于连接至室内；室内换热器，所述室内换热器的进口和出口分别与所述蓄冷箱连通以与所述蓄冷箱形成制冷循环。

根据本发明实施例的供水空调系统，通过设置给水管及蓄冷箱，蓄冷箱内的蓄冷剂在吸收了地下水的冷量后，蓄冷剂流到室内换热器中进行换热，达到调节室内温度的目的，从而既可提供生活用水，又能吸收生活用水中冷量以调节室温，还能使被吸收了冷量后的生活用水温度适宜，实现了一水两用。系统结构简单，安全可靠，可在消耗较小电能的条件下对房间进行供冷，节能环保。

在一些实施例中，供水空调系统还包括用于将所述蓄冷箱内的蓄冷剂泵入所述室内换热器的驱动件。驱动件的设置可提高系统的可控性，提高流动速度，便于通过控制驱动件的运行状态控制空调功能的打开和关闭。

优选地，所述驱动件为磁力泵。

在一些具体实施例中，供水空调系统还包括测温件，所述测温件用于检测室内温度，所述测温件与所述驱动件相连以根据所述测温件的检测结果控制所述驱动件的运行。由此，供水空调系统的自动化程度高，舒适性更强。

在一些示例中，所述给水管设在所述蓄冷箱内。由此，蓄冷箱的结构较简单，加工成本低。

在另一些示例中，所述蓄冷箱的箱壁内设有流通腔，所述流通腔具有进水口和出水口，所述给水管包括第一子管和第二子管，所述第一子管的一端与所述进水口相连且另一端适于伸入水井，所述第二子管的一端与所述出水口相连且另一端适于连接至室内。由此，蓄冷箱中盛装蓄冷剂的腔室不用插入给水管，容易密封，而且换热效率也更高。

优选地，所述给水管的外表面设有第一隔热材料层。从而保证地下水在送至蓄冷箱之前冷量流失少。

优选地，所述蓄冷箱的外表面设有第二隔热材料层。从而保证蓄冷箱内冷量流失少。

根据本发明实施例的供水空调系统的制冷控制方法，所述供水空调系统包括：蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；给水管，所述给水管连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热，所述给水管的一端适于伸入水井内，所述给水管的另一端适于连接至室内；室内换热器，所述室内换热器的进口和出口分别与所述蓄冷箱连通以与所述蓄冷箱形成制冷循环；用于将所述蓄冷箱内的蓄冷剂泵入所述室内换热器的驱动件；第一测温件和第二测温件，所述第一测温件用于检测室内温度，所述第二测温件用于检测所述室内换热器的温度；所述制冷控制方法包括如下步骤：通过所述第一测温件获得室内温度T1；通过所述第二测温件获得所述室内换热器的温度T2；所述驱动件通过所述室内温度T1与所述室内换热器的温度T2的差值(T1-T2)控制从所述蓄冷箱泵入所述室内换热器的蓄冷剂的流量。

根据本发明实施例的供水空调系统的制冷控制方法，通过控制蓄冷剂的流量大小对房间温度进行智能调节，降低了能耗，可避免房间温度调节过程中出现较大波动，保证了房间居住的舒适性。

具体地，所述驱动件为磁力泵，所述磁力泵的工作频率与所述差值(T1-T2)呈正相关变化。由此，室内环境温度波动更小，居住舒适。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的供水空调系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的供水空调系统的制冷控制方法的示意图。

附图标记：

供水空调系统100；

蓄冷箱4；蓄冷剂5；

给水管10；第一子管11、第二子管12；流通腔13；进水口131；出水口132；水泵2；

室内换热器8；室内换热器的进口81、室内换热器的出口82；

驱动件6；

水井200；地下水201。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“高度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的供水空调系统100。

根据本发明实施例的供水空调系统100，包括：蓄冷箱4、给水管10和室内换热器8。

其中，蓄冷箱4内盛装有蓄冷剂5，给水管10连接至蓄冷箱4以与蓄冷剂5换热，给水管10的一端适于伸入水井200内，给水管10的另一端适于连接至室内。室内换热器8的进口81和出口82分别与蓄冷箱4连通，室内换热器8与蓄冷箱4形成制冷循环。

这里，给水管10的设置便于将地下水201抽到地上使用，给水管10的地上端可设有水龙头以便直接用水，给水管10也可连接水箱、洗衣机、抽水马桶、洗浴室等，以提生活用水或者工业用水。

具体地，供水空调系统100通过设置盛有蓄冷剂5的蓄冷箱4，利用蓄冷剂5吸收给水管10中水的冷量，然后带有冷量的蓄冷剂5从室内换热器8的进口81流入室内换热器8，以将冷量释放至室内，达到调节室内温度的目的。释放了冷量的蓄冷剂5再从室内换热器8的出口82流回蓄冷箱4，然后再吸收给水管10内水的冷量，之后再流入室内换热器8，如此循环，形成蓄冷剂5的制冷循环。

如此可以看出，本发明实施例的供水空调系统100，既不会影响地下水201的正常使用，还能利用地下水201进行室内温度调节，地下水201被吸收了冷量后温度适宜，在部分用途上例如洗衣、洗浴时无需加热，达到一水两用的目的。该系统适于设有水井200的地区，尤其在广大的农村地区可得到广泛应用。同时该系统结构也较简单，安装也没有诸多限制，节能环保。

而且众所周知的是，地下水具有冬暖夏凉的特点，本发明实施例中供水空调系统100取用地下水201作为冷量来源，资源非常丰富。例如，如果在近海或者临近江河湖泊地区，可以将给水管10伸入到海里或者江河湖泊里，如果在山泉小溪附近，也可以将给水管10伸入到泉井溪流里，就地取材获得适宜的冷量来源。当然，如果在所取的水源温度较高时，例如当地具有温泉等地热资源，也可以利用此系统对室内制热。为方便描述，在下文的说明中均以系统可对室内进行制冷为例进行阐述，对于制热的示例不再赘述。

根据本发明实施例的供水空调系统100，通过设置给水管10及蓄冷箱4，蓄冷箱4内的蓄冷剂5在吸收了地下水201的冷量后，蓄冷剂5流到室内换热器8中进行换热，达到调节室内温度的目的，从而既可提供生活用水，又能吸收生活用水中冷量以调节室温，还能使被吸收了冷量后的生活用水温度适宜，实现了一水两用。系统结构简单，安全可靠，可在消耗较小电能的条件下对房间进行供冷，节能环保。

这里，给水管10与蓄冷箱4内蓄冷剂5进行换热的结构形式有多种，例如，在一些示例中，给水管10设在蓄冷箱4内，从而蓄冷剂5通过给水管10管壁与地下水201换热，由此，蓄冷箱4的结构较简单，加工成本低。

又例如，在另一些示例中，如图1所示，蓄冷箱4的箱壁内设有流通腔13，流通腔13具有进水口131和出水口132，给水管10包括第一子管11和第二子管12，第一子管11的一端与进水口131相连且另一端适于伸入水井200，第二子管12的一端与出水口132相连且另一端适于连接至室内。也就是说，蓄冷箱4的部分箱壁是空心的，蓄冷箱4内盛装有蓄冷剂5，蓄冷箱4的箱壁内盛装有地下水201，蓄冷剂5通过蓄冷箱4的箱壁与地下水201换热。由此，蓄冷箱4中盛装蓄冷剂5的腔室不用插入给水管10，容易密封，而且换热效率也更高。

具体地，如图1所示，供水空调系统100可包括水泵2，水泵2设在给水管10上以向上抽水，当然，水泵2也可设在与给水管10相连的设施上。在图1所示的示例中，水泵2设在第一子管11上，且水泵2位于水井200内。

具体地，蓄冷剂5可选用相变蓄冷剂，这样，相变蓄冷剂可极大程度吸收给水管10中水的冷量，提高换热效率，蓄冷剂5在与给水管10中水换热后，气态的蓄冷剂5放热冷凝成液态，液态蓄冷剂5流动至室内换热器8后吸热，部分液态蓄冷剂5蒸发成气态，气态蓄冷剂5又能流入蓄冷箱4内冷凝，形成制冷循环。

可选地，蓄冷剂5为二氧化碳(CO2)水合物及四丁基溴化铵(TBAB)水合物的混合物，其中，四丁基溴化铵(TBAB)的浓度优选为35％，当然，四丁基溴化铵的浓度也可为其他合适的比例，这里不作具体限定。

优选地，给水管10的外表面设有第一隔热材料层，进一步优选地，第一隔热材料层设在给水管10在第一子管11的外表面上，即给水管10的地下管路段外面需要包裹绝热材料层，从而保证地下水201在送至蓄冷箱4之前冷量流失少。

可选地，蓄冷箱4为绝热外壳。优选地，蓄冷箱4的外表面设有第二隔热材料层，从而保证蓄冷箱4内冷量流失少。

在一些具体实施例中，蓄冷箱4的出口的高度高于室内换热器8的进口81，室内换热器8的出口82的高度高于进口81的高度，蓄冷箱4上进口的高度高于出口的高度。蓄冷剂5为相变蓄冷剂，蓄冷箱4内液态蓄冷剂在重力作用下可流到室内换热器8内，室内换热器8内的液态蓄冷剂吸热后蒸发成气态，气态蓄冷剂向上漂浮，然后极易从室内换热器8的出口82流到蓄冷箱4，气态蓄冷剂在蓄冷箱4内冷凝成液态后又受重力作用向下汇聚，从而完成蓄冷剂5的自动循环。

具体地，供水空调系统100还包括具有开闭功能的控制阀，控制阀设在蓄冷箱4与室内换热器8之间，以控制蓄冷箱4与室内换热器8之间蓄冷剂5的流动。控制阀可为手动阀，控制阀也可为电控阀、温控阀等，这里不作具体限定。

在另一些具体实施例中，如图1所示，供水空调系统100还包括用于将蓄冷箱4内的蓄冷剂5泵入室内换热器8的驱动件6。这里，驱动件6可设置在连接室内换热器8的进口81的管路上，驱动件6也可设置在连接室内换热器8的出口82的管路上，或者连接室内换热器8的进口81和出口82的管路上均设有驱动件6，这里不作具体限定。

具体地，当房间需要供冷时，启动驱动件6，驱动件6驱动蓄冷剂5在蓄冷箱4和室内换热器8之间循环流动，为房间供冷。驱动件6的设置可提高系统的可控性，提高流动速度，便于通过控制驱动件6的运行状态控制空调功能的打开和关闭。

其中，系统可通过驱动件6控制蓄冷剂5的流量，从而控制系统对温度的制冷效果。具体而言，当蓄冷剂5与室内换热器8之间蓄冷剂5的流通量增大，则蓄冷剂5传输至室内换热器8的冷量增多，室内温度调节能力加大，室内环境可迅速降温。当蓄冷剂5与室内换热器8之间蓄冷剂5的流通量减小，蓄冷剂5传输至室内换热器8的冷量减少，室内温度调节能力减弱，室内环境降温慢。

可选地，驱动件6为泵，驱动件6也可为其他驱动部件如压缩机等。优选地，驱动件6为磁力泵，进一步优选地，驱动件6为微型磁力泵。需要说明的是，泵和压缩机的结构及工作原理均为现有技术，这里不再对其进行详细说明。

具体地，驱动件6的控制方式有多种，例如系统设有控制器，控制器上设有与驱动件6相连的控制面板或者控制键、控制钮等，用户可通过控制器直接选择驱动件6的运行参数。

在一个具体示例中，供水空调系统100还包括测温件(图未示出)，测温件用于检测室内温度，测温件与驱动件6相连以根据测温件的检测结果控制驱动件6的运行。也就是说，系统通过测温件自动控制驱动件6的运行，例如当室内温度较高时，驱动件6运行以降低室温，当室内温度适宜时，驱动件6停止运行以保持当前状态。由此，供水空调系统100的自动化程度高，舒适性更强。

根据本发明实施例的供水空调系统100，借助相变蓄冷技术，将地下水201中的冷量进行收集利用，以向用户提供冷量，同时还能向用户提供用水，该供水空调系统100实用、方便。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的供水空调系统100的制冷控制方法。

其中，供水空调系统100包括：蓄冷箱4、给水管10、室内换热器8、驱动件6、第一测温件和第二测温件(图未示出)。

其中，如图1所示，蓄冷箱4内盛装有蓄冷剂5，给水管10连接至蓄冷箱4以与蓄冷剂5换热，给水管10的一端适于伸入水井200内，给水管10的另一端适于连接至室内，室内换热器8的进口81和出口82分别与蓄冷箱4连通，以与蓄冷箱4形成制冷循环。驱动件6用于将蓄冷箱4内的蓄冷剂5泵入室内换热器8，第一测温件用于检测室内温度，第二测温件用于检测室内换热器8的温度。

参照图2，根据本发明实施例的供水空调系统100的制冷控制方法，包括如下步骤：

通过第一测温件获得室内温度T1；

通过第二测温件获得室内换热器8的温度T2；

驱动件6通过室内温度T1与室内换热器8的温度T2的差值(T1-T2)控制从蓄冷箱4泵入室内换热器8的蓄冷剂5的流量。

也就是说，本发明实施例的供水空调系统100，通过室内温度与室内换热器8的温度的接近程度来判定是否需要加强制冷。

具体而言，当室内温度T1与室内换热器8的温度T2的差值(T1-T2)较小时，即室内温度与室内换热器8的温度接近时，则通过驱动件6减小从蓄冷箱4泵入室内换热器8的蓄冷剂5的流量，室内环境将会保持相对稳定的状态。当室内温度T1与室内换热器8的温度T2的差值(T1-T2)较大时，即室内温度与室内换热器8之间温差大，则通过驱动件6增大从蓄冷箱4泵入室内换热器8的蓄冷剂5的流量，室内环境将会迅速降低，直至室内温度与室内换热器8的温度相接近为止。

这种控制方法使得室内温度快速趋近于室内换热器8的温度，驱动件6无需频繁运行，可降低驱动件6的耗电量。由此，根据本发明实施例的供水空调系统100，通过合适的控制方法控制蓄冷剂5的流量大小以对房间温度进行智能调节，降低了能耗，可避免房间温度调节过程中出现较大波动，保证了房间居住的舒适性。

优选地，第二测温件用于检测室内换热器8的中部的温度，从而控制更加精确。

可选地，第一测温件和第二测温件均为温度传感器。

具体地，驱动件6为磁力泵，供水空调系统100的制冷控制方法中，可通过判断室内温度T1与室内换热器8的温度T2的差值来确定磁力泵的运行频率。

此时，如图2所示，供水空调系统100的控制方法包括三个模块：检测室内温度T1和检测室内换热器8的温度T2、判断(T1-T2)的值来确定磁力泵的运行频率、控制磁力泵运行频率。

其中，通过温度差(T1-T2)来确定磁力泵的工作频率的对应方式不限于一种。例如，在一些具体示例中，磁力泵的工作频率与差值(T1-T2)可呈正相关变化，也就是说，差值(T1-T2)越大，磁力泵的工作频率越高，差值(T1-T2)越小，磁力泵的工作频率越低，由此，室内环境温度波动更小，居住舒适。

在一个具体示例中，磁力泵为微型磁力泵，微型磁力泵的频率与a*(T1-T2)相对应，其中，a值为频率系数。也就是说，当检测得到T1、T2值后，通过将二者的差值(T1-T2)乘以系数a后获得磁力泵应运行的频率。

当然，本发明中磁力泵的工作频率的确定方式不限于此，例如在另一些具体示例中，当检测到房间需要供冷时，采集室内温度T1与室内换热器8的中部温度T2，根据T1与T2的差值来确定磁力泵频率。

其中，(T1-T2)的最大预期差值为Tb，将最大预期差值Tb分成多个温度段，磁力泵运行频率也设置成对应的多个频率。当(T1-T2)的实际差值T0落入其中一个温度段后，磁力泵以对应的频率运行。例如，(T1-T2)的预期差值可分为[0，2)、[2，4)、[4，6)、[6，8)、[8，10)、[10，12)，磁力泵的运行频率分为相对应的A、B、C、D、E、F六个挡位，当(T1-T2)的实际差值T0为3度时，T0＝3落入[2，4)范围，因此磁力泵以B挡频率运行。当然，上述预期差值的多个温度段的具体数值还需要根据使用情况进行确定。

通过房间温度来控制磁力泵的运行频率从而达到调节蓄冷剂5流量的目的，从而实现房间温度智能调节，该装置及控制方法克服了传统压缩式空调器耗能高，噪音大等特点，是一种绿色空调装置。

根据本发明实施例的供水空调系统中，通过合适浓度的相变蓄冷剂将地下水201中的冷量进行储存利用，最大限度地减小了电能的消耗。该系统的控制方法包括：检测室内温度T1和室内换热器8的温度T2、判断(T1-T2)的值来确定磁力泵的运行频率、控制磁力泵的运行频率。这种控制方法可适度调节相变蓄冷剂的流量，减小房间温度的波动，保证房间舒适性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种供水空调系统，其特征在于，包括：

蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；

给水管，所述给水管连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热，所述给水管的一端适于伸入水井内，所述给水管的另一端适于连接至室内；

室内换热器，所述室内换热器的进口和出口分别与所述蓄冷箱连通以与所述蓄冷箱形成制冷循环。

2.根据权利要求1所述的供水空调系统，其特征在于，还包括用于将所述蓄冷箱内的蓄冷剂泵入所述室内换热器的驱动件。

3.根据权利要求2所述的供水空调系统，其特征在于，所述驱动件为磁力泵。

4.根据权利要求2所述的供水空调系统，其特征在于，还包括测温件，所述测温件用于检测室内温度，所述测温件与所述驱动件相连以根据所述测温件的检测结果控制所述驱动件的运行。

5.根据权利要求1所述的供水空调系统，其特征在于，所述给水管设在所述蓄冷箱内。

6.根据权利要求1所述的供水空调系统，其特征在于，所述蓄冷箱的箱壁内设有流通腔，所述流通腔具有进水口和出水口，所述给水管包括第一子管和第二子管，所述第一子管的一端与所述进水口相连且另一端适于伸入水井，所述第二子管的一端与所述出水口相连且另一端适于连接至室内。

7.根据权利要求1所述的供水空调系统，其特征在于，所述给水管的外表面设有第一隔热材料层。

8.根据权利要求1所述的供水空调系统，其特征在于，所述蓄冷箱的外表面设有第二隔热材料层。

9.一种供水空调系统的制冷控制方法，其特征在于，所述供水空调系统包括：

蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；

给水管，所述给水管连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热，所述给水管的一端适于伸入水井内，所述给水管的另一端适于连接至室内；

室内换热器，所述室内换热器的进口和出口分别与所述蓄冷箱连通以与所述蓄冷箱形成制冷循环；

用于将所述蓄冷箱内的蓄冷剂泵入所述室内换热器的驱动件；

第一测温件和第二测温件，所述第一测温件用于检测室内温度，所述第二测温件用于检测所述室内换热器的温度；

所述制冷控制方法包括如下步骤：

通过所述第一测温件获得室内温度T1；

通过所述第二测温件获得所述室内换热器的温度T2；

所述驱动件通过所述室内温度T1与所述室内换热器的温度T2的差值(T1-T2)控制从所述蓄冷箱泵入所述室内换热器的蓄冷剂的流量。

10.根据权利要求9所述的供水空调系统的制冷控制方法，其特征在于，所述驱动件为磁力泵，所述磁力泵的工作频率与所述差值(T1-T2)呈正相关变化。