CN105865107B - 一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有制冷制热功能的配电系统，其包括配电箱(1)、制冷空调机组(2)和热泵热水机组(3)，所述配电箱(1)上设置有用于对其内部进行制冷或制热的换热装置(11)，所述换热装置(11)通过第一冷媒管路(4)与所述制冷空调机组(2)相连，和/或，所述换热装置(11)通过第二冷媒管路(5)与所述热泵热水机组(3)相连。通过本发明能够根据配电箱内部的实际温度和实际温度需求对其进行制冷或制热的控制和调节，控制其内部温度在合理的范围内，有效地解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的发热问题和散热不好的问题，有效地防止配电箱出现散热情况不好、发热量高等情况。本发明还涉及该配电系统的控制方法。

Description

一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法

技术领域

本发明属于配电系统技术领域，具体涉及一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法。

背景技术

随着高端房产项目对于自带泳池(泳池中的水是由热泵热水机组制得的热水)的需求增加，对大功率的制热量商用热泵热水机需求随之增加，配套相应的功能(冲浪效果，由热泵机组的冲浪泵产生)也应运而生。因此实际工程需要配备较大功率的变频器满足使用要求。由于此变频器安装在配电箱中，通常同时需同热水机组安装在楼层外墙，因此变频器安装的配电箱需要考虑防护问题。为了得到较高的防护等级，配电箱需要有良好密封性，然而，变频器采用大功率电力电子器件产生大量热量，而功率开关器件本身对温度比较敏感，温度的变化会影响器件的开通和关断过程，影响变频器的工作性能。当温度过度增高时，会严重影响变频器的寿命，甚至会导致功率开关器件永久损坏，从而使变频器无法工作。密封良好的配电箱使得散热成为一个难以较好解决的矛盾。通常配电箱两侧会开百叶窗或者风扇进行散热处理，但是这限制了配电箱的使用范围只能在室内。当然，可以选择防护等级较高的变频器，但成本自然很高。

由于现有技术中的具有较大功率发热设备(例如变频器)的配电箱存在着散热情况不好、发热量高、防护等级较低等技术问题，因此本发明研究设计出一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的具有较大功率发热设备(例如变频器)的配电箱存在着散热情况不好、发热量高的缺陷，从而提供一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法。

本发明提供一种具有制冷制热功能的配电系统，其包括配电箱、制冷空调机组和热泵热水机组，所述配电箱上设置有用于对其内部进行制冷或制热的换热装置，所述换热装置通过第一冷媒管路与所述制冷空调机组相连，和/或，所述换热装置通过第二冷媒管路与所述热泵热水机组相连。

优选地，所述换热装置通过所述第一冷媒管路连接到所述制冷空调机组的蒸发器中而形成第一回路，和/或，所述换热装置通过所述第二冷媒管路连接到所述热泵热水机组的蒸发器中而形成第二回路。

优选地，所述制冷空调机组包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的空调控制主板，和/或，所述热泵热水机组包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的热泵控制主板。

优选地，所述配电箱还包括设置于其内部并用于检测其内部温度的温度传感器，所述温度传感器通过第一信号连接线与所述空调控制主板电信号连接，和/或，所述温度传感器通过第二信号连接线与所述热泵控制主板电信号连接。

优选地，在所述第一冷媒管路上还设置有第一开关阀；和/或，在所述第二冷媒管路上还设置有第二开关阀。

优选地，所述第一开关阀通过第三信号连接线与所述空调控制主板电信号连接；和/或，所述第二开关阀通过第四信号连接线与所述热泵控制主板电信号连接。

优选地，在所述配电箱内部下方还设置有接水装置，和/或，所述配电箱的电源线进出线采用底部进出线的布线结构形式。

优选地，所述配电箱的内部器件包括变频器，所述变频器与作为其负载的冲浪泵之间电连接。

本发明还提供一种具有制冷制热功能的配电系统的控制方法，其使用前述的具有制冷制热功能的配电系统，对所述配电箱处于的不同温度情况进行相应制冷制热的控制调节。

优选地，当配电系统包括温度传感器、空调控制主板、热泵控制主板以及第一开关阀和第二开关阀时，进行如下操作：

当配电箱内部温度高于预先设定温度范围时，打开第一开关阀、关闭第二开关阀，使得通过制冷空调机组对所述配电箱进行散热降温；

或者，打开第二开关阀、关闭第一开关阀，使得通过热泵热水机组对所述配电箱进行散热降温，并制取热水；

或者，打开第一开关阀和第二开关阀，使得通过制冷空调机组和热泵热水机组同时对所述配电箱进行散热降温。

优选地，当所述配电箱内部温度低于预先设定温度范围时，关闭第一开关阀和第二开关阀，使得不对配电箱进行散热降温的操作，使其按照普通模式正常运行。

本发明提供的一种具有制冷制热功能的配电系统及其控制方法具有如下有益效果：

1.通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，将配电箱通过两个冷媒管路分别与制冷空调机组和/或热泵热水机组相连的形式，能够根据配电箱内部的实际温度和实际温度需求对其进行制冷或制热的控制和调节，控制其内部温度在合理的范围内，有效地解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的发热问题和散热不好的问题，有效地防止配电箱出现散热情况不好、发热量高等情况。

2.通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，能够有效地防止其温度的过度增高、导致严重影响变频器的寿命、甚至会导致功率开关器件永久损坏、从而使变频器无法工作等情况的发生，无需开设散热通风孔或百叶窗，使其密封性良好，解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的防护问题，提高其防护等级；

3.通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，能够使配电箱保持合理的温度，提高内部变频器以及箱内元器件使用寿命，提升使用年限；

4.通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，无需购买高成本的高防护的变频器，采用普通变频器即可，使其更有经济成本优势。

附图说明

图1是本发明的具有制冷制热功能的配电系统的结构示意图和控制原理图。

图中附图标记表示为：

1—配电箱，11—换热装置，12—温度传感器，13—接水装置，2—制冷空调机组，21—空调控制主板，3—热泵热水机组，31—热泵控制主板，4—第一冷媒管路，41—第一开关阀，5—第二冷媒管路，51—第二开关阀，6—第一信号连接线，7—第二信号连接线，8—第三信号连接线，9—第四信号连接线。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种具有制冷制热功能的配电系统，其包括配电箱1、制冷空调机组2和热泵热水机组3，所述配电箱1上设置有用于对其内部进行制冷或制热的换热装置11，所述换热装置11(优选空气换热装置，例如翅片换热器等)通过第一冷媒管路4与所述制冷空调机组2相连，和/或，所述换热装置11通过第二冷媒管路5与所述热泵热水机组3相连。

通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，将配电箱通过两个冷媒管路分别与制冷空调机组和/或热泵热水机组相连的形式，能够根据需要控制制冷空调、热泵热水机和配电箱之间有选择地联动设计使用，能够根据配电箱内部的实际温度和实际温度需求对其进行制冷或制热的控制和调节，控制其内部温度在合理的范围内，有效地解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的发热问题和散热不好的问题，有效地防止配电箱出现散热情况不好、发热量高等情况的发生；

通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，能够有效地防止其温度的过度增高、导致严重影响变频器的寿命、甚至会导致功率开关器件永久损坏、从而使变频器无法工作等情况的发生，无需开设散热通风孔或百叶窗，使其密封性良好，解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的防护问题，提高其防护等级；

通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统，能够使配电箱保持合理的温度，提高内部变频器以及箱内元器件使用寿命，提升使用年限；还无需购买高成本的高防护的变频器，采用普通变频器即可，使其更有经济成本优势。

优选地，所述换热装置11通过所述第一冷媒管路4连接到所述制冷空调机组2的蒸发器中而形成第一回路，和/或，所述换热装置11通过所述第二冷媒管路5连接到所述热泵热水机组2的蒸发器中而形成第二回路。通过将换热装置经第一冷媒管路连至制冷空调机组的蒸发器中形成第一回路的结构形式，能够有效地通过制冷空调机组中的蒸发器中的冷媒在该回路中的换热装置处对配电箱的内部环境进行吸热降温，有效地降低了配电箱内的温度；同理，通过将换热装置经第二冷媒管路连至热泵热水机组的蒸发器中形成第二回路的结构形式，能够有效地通过热泵热水机组中的蒸发器中的冷媒在该回路中的换热装置处对配电箱的内部环境进行吸热降温，有效地降低了配电箱内的温度。

优选地，所述制冷空调机组2包括用于接收信号并对配电箱进行温度控制的空调控制主板21，和/或，所述热泵热水机组3包括用于接收信号并对配电系统进行温度控制的热泵控制主板31。通过在制冷空调机组内部设置空调控制主板的方式和/或在热泵热水机组内部设置热泵控制主板的方式，能够用于接收信号并执行控制作用，尤其是接收配电箱内部温度的信号值，并根据该信号值与目标值进行比较，根据比较的结果再对第一回路是否工作运行进行打开或关闭的控制，从而根据实际情况对配电箱内部执行降温与否的控制。

优选地，所述配电箱1还包括设置于其内部并用于检测其内部温度的温度传感器12，所述温度传感器12通过第一信号连接线6与所述空调控制主板21电信号连接，和/或，所述温度传感器12通过第二信号连接线7与所述热泵控制主板31电信号连接。通过设置温度传感器能够有效地对配电箱的内部温度进行有效的检测作用，将温度传感器通过第一信号连接线电连接至空调控制主板的形式能够将检测出的温度信号值传递给空调控制主板，进而根据温度数值的大小对制冷第一回路是否接通进行控制作用，将温度传感器通过第二信号连接线电连接至热泵控制主板的形式能够将检测出的温度信号值传递给热泵控制主板，进而根据温度数值的大小对制冷第二回路是否接通进行控制作用。

优选地，在所述第一冷媒管路4上还设置有第一开关阀41；和/或，在所述第二冷媒管路5上还设置有第二开关阀51。通过在第一冷媒管路上设置第一开关阀的结构形式能够对第一冷媒管路中的冷媒通断进行控制，通过在第二冷媒管路上设置第二开关阀的结构形式能够对第二冷媒管路中的冷媒通断进行控制。

优选地，所述第一开关阀41通过第三信号连接线8与所述空调控制主板21电信号连接；和/或，所述第二开关阀51通过第四信号连接线9与所述热泵控制主板31电信号连接。通过第三信号连接线能够有效地将空调控制主板的执行信号传递给第一开关阀，控制其执行打开或关闭的动作，进而控制第一回路冷媒的通断，通过第四信号连接线能够有效地将热泵控制主板的执行信号传递给第二开关阀，控制其执行打开或关闭的动作，进而控制第二回路冷媒的通断。

优选地，在所述配电箱1内部下方还设置有接水装置13，和/或，所述配电箱1的电源线进出线采用底部进出线的布线结构形式。通过在配电箱内部下方设置接水装置的结构形式能够有效地将配电箱内部被散热降温后形成的冷凝水有效地排出配电箱，防止配电箱内部出现电路安全隐患，通过在配电箱底部布线电源线进出线，这是一种优选的电源线的布线方式，能够不影响其他的管路和零部件的布置，安全可靠。

优选地，所述配电箱1的内部器件包括变频器，所述变频器与作为其负载的冲浪泵之间电连接。这是配电箱的内部优选结构，能够通过变频器对冲浪泵之间形成电连接，通过变频器冲浪泵的运转电频进行控制调节。

本发明还提供一种具有制冷制热功能的配电系统的控制方法，其使用所述的具有制冷制热功能的配电系统，对所述配电箱处于的不同温度情况进行相应制冷制热的控制调节。

通过本发明的具有制冷制热功能的配电系统的控制方法，将配电箱通过两个冷媒管路分别与制冷空调机组和/或热泵热水机组相连的形式，能够根据需要控制制冷空调、热泵热水机和配电箱之间有选择地联动设计使用，能够根据配电箱内部的实际温度和实际温度需求对其进行制冷或制热的控制和调节，控制其内部温度在合理的范围内，有效地解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的发热问题和散热不好的问题，有效地防止配电箱出现散热情况不好、发热量高等情况的发生；

还能够有效地防止配电箱内部温度的过度增高、导致严重影响变频器的寿命、甚至会导致功率开关器件永久损坏、从而使变频器无法工作等情况的发生，无需开设散热通风孔或百叶窗，使其密封性良好，解决具有较大功率发热设备(如变频器)的配电箱的防护问题，提高其防护等级；

还能够使配电箱保持合理的温度，提高内部变频器以及箱内元器件使用寿命，提升使用年限；还无需购买高成本的高防护的变频器，采用普通变频器即可，使其更有经济成本优势。

优选地，当配电系统包括温度传感器12、空调控制主板21、热泵控制主板31以及第一开关阀41和第二开关阀51时，进行如下操作：

当配电箱内部温度高于预先设定温度范围时(说明此时配电箱内温度过高，需要进行降温散热了)，打开第一开关阀、关闭第二开关阀，通过制冷空调机组对所述配电箱进行散热降温；

或者，打开第二开关阀、关闭第一开关阀，通过热泵热水机组对所述配电箱进行散热降温，并制取热水(例如游泳池中的水)；

或者，打开第一开关阀和第二开关阀，通过制冷空调机组和热泵热水机组同时对所述配电箱进行散热降温。

以上是具有制冷制热功能的配电系统的对配电箱进行降温散热的具体控制步骤，能够根据实际需要(当配电箱内部温度高于预先设定温度范围时)对配电箱进行散热降温，达到防止配电箱内散热不好、温度过高而影响其性能的情况的发生。本发明相对于现有技术的改进之处还在于：采用预设温度范围值而代替预设温度定值，能够给予配电箱内部温度有一个温度浮动的范围值，即安全范围区间，减小空调及热泵机组的频繁开机运行，提高工作效率。

优选地，当所述配电箱内部温度低于预先设定温度范围时(此时说明配电箱内温度合适)，关闭第一开关阀和第二开关阀，使得不对配电箱进行散热降温的操作，使其按照普通模式正常运行。这是具有制冷制热功能的配电系统的对配电箱根据实际温度的检测值无需进行降温散热时执行普通模式的的具体控制步骤，实现配电箱和空调制冷机组及热泵热水机组之间各自的独立的运行。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例

一、系统构成

整个系统主要包括，制冷空调系统、热泵热水机组，配电箱，空气换热装置，温度传感器，接水装置，开关阀，冷媒管路，线缆。

二、连接方式

热泵热水机的工作原理与空调刚好相反，空调的内机吹出来的是冷风，此部分冷媒处于吸热状态。空调外机风扇吹出来的是热风，此时此部分冷媒处于一个放热状态。而热泵热水机外机风扇吹出来的是冷风，此部分冷媒处于吸热的状态。

吸热状态的冷媒，是在蒸发器部件。因此分别从制冷空调和热泵热水机的蒸发器部件管路处引出一条可手动接合的支管至配电箱空气换热装置，形成回路。不使用配电箱时，可将结合处封闭，制冷空调和热泵热水机分别单独正常运行。

在冷媒进入配电箱两个回路管路上各安装一个开关阀，用于控制管路开断。开关阀通过控制线与机组主板连接，由机载控制主板控制。制冷空调和热泵热水机冷媒和控制系统分别为两个独立的回路。

在配电箱增加温度传感器，以检测配电柜内温度，检测信号经线缆输入机载主板。制冷空调和热泵热水机共用一个温度传感器。

空气换热装置安装配电箱内侧，同时其下部增加接水装置。冷凝水通过接水装置，排出配电箱。

配电箱电源线进出线方式采用底部进出线方式。

三、工作原理

具体实例来讲，配电箱内器件为变频器，其负载为一个冲浪泵。由于配电箱变频器的负载——冲浪泵可单独控制开启。因此分以下三种情况阐述。

第一种，冲浪泵与空调制冷设备同时运行或者冲浪泵与热泵热水机同时运行的情况。

此时，空调制冷设备为开机状态，配电箱温度控制由制冷空调机载主板控制。温度传感器不断向主板传送数据，当检测到配电箱温度超过设定值，制冷空调机载主板控制开关阀1动作(开关阀1、2均为常闭阀)，开关阀打开，冷媒实现通路，通过空气换热装置，吸收配电箱热量，降低配电箱温度。机组的控制方式为，两个空间(房间和配电箱)，某一个空间设定值不满足，则唤醒机组进行降温工作。此时，等同于一个空调对两个空间(房间和配电箱)分别实现单独温度控制，即可以实现单独运行，也可以实现同时工作。具体来说，如果室内和配电箱温度均超过设定值，则压缩机工作，制冷空调同时为两个空间实现降温；如果其中某个空间达到设定值，停止降温，与此同时，通过系统控制，使得另一空间继续降温，一直调整到两个空间均满足设定温度条件。当配电箱超过温度设定值，自动唤醒机组，单独为配电箱降温，低于设定温度值，则停止。

有个区别需要指明，房间温度设置，就是普通的空调的使用设置方式，等同于一个定值设置，使温度保持在某一定值。而配电箱的温度设置，通过遥控器进行参数设置，等同于一个范围设置，A～B，低于A摄氏度，就不再降温，开关阀关闭。高于B摄氏度，进行降温，开关阀打开。

冲浪泵与热泵热水机同时运行的情况与上述类似。等同于将房间空气温度变成了游泳池的水温(配电箱被吸热降温，房间内和游泳池均被放热升温，最终房间空气温度与冲浪泵带动的游泳池水温趋于相等，即通过空气热交换调节游泳池水温)。冷媒回路，从制冷空调蒸发回路支路管路变成了热泵热水机蒸发回路支路管路。

第二种，冲浪泵与空调制冷设备、热泵热水机三者同时运行的情况。

这种情况，配电箱两个冷媒回路都可以单独或者同时运行，对配电箱实现降温。

第三种，冲浪泵运行，制冷空调、热泵热水机未开机使用(开启制冷空调和/或热泵热水机的判断过程)。

如果配电箱超过限定温度，控制逻辑需要判定，到底是开启制冷空调机组的压缩机，还是开启热泵热水机的压缩机，还是同时开启两个机组。这个可以由用户自定义，默认唤醒机组工作的是制冷空调还是热泵热水机或者同时唤醒。也可以采用智能模式，机组自身判定，判定的依据就是根据制冷空调和热泵热水机在待机状态下反馈回来的所有传感器数据或者其他传感信息，而且，制冷空调和热泵热水机实现通信，由其中一块主板实现最终判定。

本发明的具有制冷制热功能的配电系统及控制方法能够：

1、在室外安装时，该方案可替代采用高防护等级的变频设备方案。

2、购买全套产品(空调、热水机、配电箱)后，无需再考虑配电箱的室外安装问题，散热问题。一步到位，实现产品之间的互补联动性，提升产品竞争力。不仅是销售产品，而且是在销售一整套解决方案。

3、此方案最基本的功能，就是实现了对户外高防护等级配电箱的散热问题的解决。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：包括配电箱(1)、制冷空调机组(2)和热泵热水机组(3)，所述配电箱(1)上设置有用于对其内部进行制冷或制热的换热装置(11)，所述换热装置(11)通过第一冷媒管路(4)与所述制冷空调机组(2)相连，和，所述换热装置(11)通过第二冷媒管路(5)与所述热泵热水机组(3)相连；

所述换热装置(11)通过所述第一冷媒管路(4)连接到所述制冷空调机组(2)的蒸发器中而形成第一回路，和，所述换热装置(11)通过所述第二冷媒管路(5)连接到所述热泵热水机组(3)的蒸发器中而形成第二回路。

2.根据权利要求1所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：所述制冷空调机组(2)包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的空调控制主板(21)，和/或，所述热泵热水机组(3)包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的热泵控制主板(31)。

3.根据权利要求2所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：所述配电箱(1)还包括设置于其内部并用于检测其内部温度的温度传感器(12)，所述温度传感器(12)通过第一信号连接线(6)与所述空调控制主板(21)电信号连接，和/或，所述温度传感器(12)通过第二信号连接线(7)与所述热泵控制主板(31)电信号连接。

4.根据权利要求1-3之一所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：在所述第一冷媒管路(4)上还设置有第一开关阀(41)；和/或，在所述第二冷媒管路(5)上还设置有第二开关阀(51)。

5.根据权利要求4所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：当所述制冷空调机组(2)包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的空调控制主板(21)，和/或，所述热泵热水机组(3)包括用于接收信号并对所述配电箱进行温度控制的热泵控制主板(31)时：

所述第一开关阀(41)通过第三信号连接线(8)与所述空调控制主板(21)电信号连接；和/或，所述第二开关阀(51)通过第四信号连接线(9)与所述热泵控制主板(31)电信号连接。

6.根据权利要求1-3之一所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：在所述配电箱(1)内部下方还设置有接水装置(13)，和/或，所述配电箱(1)的电源线进出线采用底部进出线的布线结构形式。

7.根据权利要求1-3之一所述的具有制冷制热功能的配电系统，其特征在于：所述配电箱(1)的内部器件包括变频器，所述变频器与作为其负载的冲浪泵之间电连接。

8.一种具有制冷制热功能的配电系统的控制方法，其特征在于：使用权利要求1-7之一所述的具有制冷制热功能的配电系统，对所述配电箱处于的不同温度情况进行相应制冷制热的控制调节。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：当配电系统包括温度传感器(12)、空调控制主板(21)、热泵控制主板(31)以及第一开关阀(41)和第二开关阀(51)时，进行如下操作：

当配电箱内部温度高于预先设定温度范围时，打开第一开关阀、关闭第二开关阀，使得通过制冷空调机组对所述配电箱进行散热降温；

或者，打开第二开关阀、关闭第一开关阀，使得通过热泵热水机组对所述配电箱进行散热降温，并制取热水；

或者，打开第一开关阀和第二开关阀，使得通过制冷空调机组和热泵热水机组同时对所述配电箱进行散热降温。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：当所述配电箱内部温度低于预先设定温度范围时，关闭第一开关阀和第二开关阀，使得不对配电箱进行散热降温的操作，使其按照普通模式正常运行。