CN105928094A - 一种具有模块换热部件的空调装置及其控制方法 - Google Patents

一种具有模块换热部件的空调装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种具有模块换热部件的空调装置及其控制方法，涉及制冷技术领域。主要采用的技术方案为：一种具有模块换热部件的空调装置，包括室外换热器(1)和室内换热器(8)、及设置在该二者之间的、不具有压缩机的主冷媒管路(9)上的模块换热部件(4)，其中在所述主冷媒管路(9)上位于所述模块换热部件(4)与所述室外换热器(1)之间的位置设置有第一节流部件(3)，在所述主冷媒管路(9)上位于所述模块换热部件(4)与所述室内换热器(8)之间的位置还设置有第二节流部件(7)。本发明主要用于空调变频驱动控制器的有效散热，可适用于制冷和制热两种模式，且可避免出现凝露等对控制器造成破坏的情况发生。

Description

一种具有模块换热部件的空调装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及一种具有模块换热部件的空调装置及其控制方法。
背景技术
变频空调在市场上逐渐普及，全直流变频空调器需要专用的驱动控制器以驱动压缩机或电机的运行，当压缩机或电机运行时，驱动控制器的模块会产生热量，如果这部分热量不能及时散掉，会导致模块温度持续上升，造成模块损坏。
目前变频空调器驱动模块多采用风冷散热，由于散热效率有限，特别是在T3高温气候条件下，散热效果更差，造成驱动模块长期处于高温下工作，对模块可靠性有较大影响。
近些年，一些热泵型多联机外机驱动模块采用了冷媒散热的方式进行散热，其主要靠室外侧冷凝后节流前的冷媒对模块进行散热，其散热效率较高，可靠性也更高。由于多联机内外机都有用于节流的部件，因此可以实现制冷制热都用冷凝后节流前的冷媒进行散热。但是，对于普通的整体式或分体式热泵型空调器，一般只有一个节流部件进行节流，难以保证冷暖模式下都能以冷凝后节流前的冷媒对模块进行散热。
中国发明专利公开号为CN105402961A的文献，记载了一种空调器及其控制方法，其中，空调器包括由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器依次相连接组成的冷媒流路，还包括：电控模块、散热模块和控制模块，散热模块包括串接的冷媒管和第一电子膨胀阀，第一电子膨胀阀与冷媒管的入口端相连接，散热模块串联接入冷凝器与蒸发器之间设有节流元件的冷媒流路中，并靠近电控模块，以利用流经冷媒管的冷媒为电控模块散热。
但是用电子膨胀阀节流后的低温冷媒对电控模块进行散热，由于换热温差过大，模块附近温度很容易降到露点温度以下而产生凝露水，如果凝露水附着到驱动模块上，极易损坏模块。
另外，该文献中使用了电子膨胀阀。目前变频空调器多采用电子膨胀阀作为节流部件，由于其控制精度高，可调节范围广，使其在变频空调器上的使用越来越广泛。但是，目前电子膨胀阀可以满足45KW以下冷量的需求。45KW以上冷量的电子膨胀阀很少，且成本较高，不利于在大冷量机组上推广。但是，一般制冷模式系统冷媒流量比制热模式冷媒流量大，当大流量电子膨胀阀满足制冷需求时，制热时流量偏大或可调节范围较小。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种具有模块换热部件的空调装置以及使用该装置的控制方法，实现在制冷制热两种模式下都能采用冷凝后节流前的冷媒对变频驱动控制器模块进行散热，从而解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题；进一步地，本发明还可实现大冷量机组采用小流量电子膨胀阀，并解决制冷，制热模式流量不同时电子膨胀阀调节范围小的问题。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明提出一种具有模块换热部件的空调装置，包括室外换热器和室内换热器、及设置在该二者之间的、不具有压缩机的主冷媒管路上的模块换热部件，其中在所述主冷媒管路上位于所述模块换热部件与所述室外换热器之间的位置设置有第一节流部件，在所述主冷媒管路上位于所述模块换热部件与所述室内换热器之间的位置还设置有第二节流部件。
进一步地，所述第一节流部件为第一电子膨胀阀，和/或，所述第二节流部件为第二电子膨胀阀。
进一步地，在所述主冷媒管路上包含所述第一节流部件的管路段以并联的方式设置有第一支路。
进一步地，在所述第一支路上还设置有单向阀。
进一步地，在所述主冷媒管路上包含所述第二节流部件的管路段以并联的方式设置有第二支路。
进一步地，在所述第二支路上还设置有第三节流部件。
进一步地，所述第三节流部件为节流毛细管。
进一步地，在所述第二支路上与所述第三节流部件相串联的方式还设置有节流毛细管电磁阀。
进一步地，所述空调装置还包括用于驱动压缩机或电机运行的驱动控制器，所述模块换热部件用于对所述驱动控制器进行降温散热。
进一步地，所述空调系统为普通整体式热泵型空调器、或分体式热泵型空调器、或全直流变频空调器。
另一方面，本发明提出一种具有模块换热部件的空调装置的控制方法，使用如上所述的具有模块换热部件的空调装置，根据不同的工作模式和冷媒流向进而调节所述第一和第二节流部件，以使得冷媒始终从所述模块换热部件流向正起节流作用的节流部件。
进一步地，当空调装置运行在制冷模式下，调节第一节流部件打开至最大开度以完全导通、不进行节流，同时使第二节流部件根据空调装置的负荷调节开度、进行节流工作。
进一步地，当空调装置运行在制热模式下，使第一节流部件根据空调装置的负荷调节开度、进行节流工作，同时调节第二节流部件打开至最大开度以完全导通、不进行节流。
进一步地，当空调装置包括第一、第二支路以及单向阀、节流毛细管和节流毛细管电磁阀时，且当空调装置运行在制冷模式下，调节节流毛细管电磁阀打开以导通第二支路；当空调装置运行在制热模式下，调节节流毛细管电磁阀关闭以关闭第二支路。
与现有技术相比，本发明的空调装置及其控制方法至少具有下列有益效果：
一方面，本发明提出具有模块换热部件的空调装置，包括室外换热器和室内换热器、及设置在该二者之间的、不具有压缩机的主冷媒管路上的模块换热部件，其中在所述主冷媒管路上位于所述模块换热部件与所述室外换热器之间的位置设置有第一节流部件，在所述主冷媒管路上位于所述模块换热部件与所述室内换热器之间的位置还设置有第二节流部件。本发明利用两个节流部件，通过合理布置和控制，实现驱动模块在制冷或制热模式下都能采用冷媒散热而不会产生凝露水，从而解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题，使冷媒散热技术在普通热泵型空调器上可以使用，大大提高空调器模块的可靠性。
优选地，所述节流部件中至少其中之一为电子膨胀阀。电子膨胀阀控制精度高，可调节范围广，极为适合本发明的多工况和散热温度适中的技术要求。
优选地，在主冷媒管路的指定管路段以并联的方式设置有冷媒支路。通过该并联支路，成功解决了大冷量机组采用小流量电子膨胀阀的技术瓶颈。
优选地，在一冷媒支路中串联有电磁阀或单向阀。其中，在并联支路上运用单向阀的单向导通性，简单而有效地解决了空调两种工作模式下冷量不同需求的自身调节；而使用电磁阀，可提高系统适用的灵活性。
优选地，在另一冷媒支路中串联有毛细管和毛细管电磁阀。并联支路上运用电磁阀，可根据空调不同工作模式灵活调节，特别是制冷时，通过第二电子膨胀阀的冷量不足的情况下，打开并调节该电磁阀，可以弥补冷量的不足，实现大冷量机组也可以采用小流量电子膨胀阀的效果，解决了制冷、制热冷媒流量不同造成的电子膨胀阀调节范围小的问题。
优选地，空调装置包括用于驱动压缩机或电机运行的驱动控制器，本发明的模块换热部件用于对所述驱动控制器进行降温散热。
优选地，本发明的空调装置是分体式或整体式热泵式空调，是全直流变频空调。
本发明的另一方面，在于提供一种具有模块换热部件的空调装置的控制方法，根据不同的工作模式和冷媒流向进而调节所述第一和第二节流部件，以使得冷媒始终从所述模块换热部件流向正起节流作用的节流部件。本发明的方法与装置配合使用，可实现驱动模块在制冷或制热模式下都能采用冷媒散热而不会产生凝露水，从而解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题，使冷媒散热技术在普通热泵型空调器上可以使用，大大提高空调器模块的可靠性。
优选地，本发明的方法中根据系统负荷调节节流部件的开度。采用可调节的节流部件，例如电子膨胀阀，特别是相对便宜的小冷量电子膨胀阀，可以节约成本，节约能源，不会造成制冷量的浪费。
当根据系统负荷判断电子膨胀阀提供所需冷量不足时，打开与该电子膨胀阀并联设置的支路中的电磁阀，增大冷媒流量，灵活地适用不同的工作模式。
本发明虽然不限于，但尤其适合于变频空调的驱动单元散热，不论空调工作在制冷和制热任何一种模式下，驱动单元都可以得到适当的降温，既不会因为过热而损坏，也不会因为凝露而损坏。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是制冷模式下系统工作原理图；
图2是制热模式下系统工作原理图；
其中，1为室外换热器；2为单向阀；3为第一电子膨胀阀；4为模块换热部件；5为节流毛细管电磁阀；6为节流毛细管；7为第二电子膨胀阀；8为室内换热器；9为主冷媒管路；10为第一支路；11为第二支路；图中箭头指示冷媒流动方向，元件之间的粗线表示冷媒在其中流动的管路，细线表示冷媒不在其中流动的管路。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
全直流变频空调器需要专用的驱动控制器以驱动压缩机或电机的运行，当压缩机或电机运行时，驱动控制器的模块会产生热量，如果这部分热量不能及时散掉，会导致模块温度持续上升，造成模块损坏。
本发明通过技术手段，实现制冷制热模式均采用冷媒散热的方式对驱动模块进行散热。
实施例1
如图1、2所示，本发明的空调装置，具有在冷媒主管路9中依次设置的第一电子膨胀阀3、模块散热部件4、第二电子膨胀阀7，根据制冷或制热模式不同，冷媒在所述冷媒主管路中的流动方向不同，还有控制装置(图中未示出)，根据获取到信号，控制第一、第二电子膨胀阀发挥节流作用，以使得冷媒始终从所述模块换热部件流向正起节流作用的电子膨胀阀。在图1的制冷模式下，第二电子膨胀阀7开度根据系统负荷被控制装置调节以进行节流，第一电子膨胀阀3则开到最大开度，不进行调节；在图2所示的制热模式下，第一电子膨胀阀3在控制装置控制下，根据负荷调节其开度进行节流，而第二电子膨胀阀7不进行节流，开到最大。
经室外或室内换热器冷却后的冷媒，温度在模块附近环境温度的露点温度以上，因此不会产生凝露水。如果采用节流后的冷媒进行散热，节流后的冷媒温度在模块附近环境温度的露点温度以下，很容易产生凝露水。
本发明利用两个节流部件，通过合理布置实现驱动模块在制冷或制热模式下都能采用冷媒散热而不会产生凝露水，从而解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题，使冷媒散热技术在普通热泵型空调器上可以使用，大大提高空调器模块的可靠性。
电子膨胀阀控制程度高，可调节范围广，极为适合本发明的多工况和散热温度范围的技术要求。
本实施例中，电子膨胀阀是较佳选择，其他公知的节流装置配以流道通断装置，也可达到两种工作模式下都使用节流前的冷媒对模块进行散热降温的效果。
实施例2
作为上一实施例的改进，如图所示，第一、第二电子膨胀阀两端都并联设置有冷媒分支管路。通过该并联支路，成功解决了大冷量机组采用小流量电子膨胀阀的技术瓶颈。
实施例3
作为上一实施例的改进，如图所示，与第一电子膨胀阀3并联的分支管路上串联有单向阀2，单向阀的安装方向为，允许冷媒流向所述模块散热部件4。在并联支路上运用单向阀的单向导通性，简单而有效地解决了空调两种工作模式下，冷量不同需求的自身调节。
当然也可用电磁阀替换单向阀2，由控制装置控制根据冷媒流向控制其通断，也可达到单向阀的效果。
实施例4
作为一改进的实施例，如图所示，与第二电子膨胀阀7的并联分支管路中，串联有节流毛细管电磁阀5和毛细管6。在并联支路上运用电磁阀，可根据空调不同工作模式灵活调节，特别是通过第二电子膨胀阀的冷量不足的情况下，打开并调节该电磁阀5，可以弥补冷量的不足。
采用在电子膨胀阀上并联管路中串联电磁阀和毛细管，实现大冷量机组采用小流量电子膨胀阀。解决制冷，制热冷媒流量不同造成的电子膨胀阀调节范围小的问题。该实施例中毛细管承担减压功能，电磁阀控制相对简单。
实施例5
在以上各实施例中，冷媒主管路中都还可以设置检测冷媒流向的装置。利用流向检测装置可以直接获得控制所需的基本信息，还可以与空调工作模式信息相互验证，防止信号故障导致的系统故障。
实施例6
如图1所示，制冷模式下，冷媒经室外换热器1冷却后，流经单向阀2和第一电子膨胀阀3(逻辑控制开到最大开度，不进行节流)到模块散热部件4处对变频驱动模块进行散热，再经节流毛细管电磁阀5、毛细管6和第二电子膨胀阀7(根据系统负荷调节开度进行节流)节流后到室内换热器8。此时单向阀、节流毛细管电磁阀和毛细管均处于导通状态，有利于增大系统流量。
如图2所示，制热模式下，冷媒经室内换热器8冷却后，流经第二电子膨胀阀7(逻辑控制开到最大开度，不进行节流)到模块散热部件4处对模块进行散热，再经第一电子膨胀阀3(根据系统负荷调节开度进行节流)进行节流，之后到室外换热器1。此时单向阀2、节流毛细管电磁阀5和毛细管6均处于不导通状态，有利于减小系统流量，使电子膨胀阀的可调节范围更大。
实施例7
配合以上实施例，本实施例提出相应的控制装置，控制装置中至少具有如下控制逻辑：一.获取冷媒流向信息；二.根据冷媒流向，调整节流部件，使得冷媒始终从所述模块换热部件流向正起节流作用的节流部件。本发明的方法与装置配合使用，可实现驱动模块在制冷或制热模式下都能采用冷媒散热而不会产生凝露水，从而解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题，使冷媒散热技术在普通热泵型空调器上可以使用，大大提高空调器模块的可靠性。
在所述第一步骤中，通过读取空调工作模式设定值，或者通过冷媒流向检测装置获取所述冷媒流向信息。使用空调工作模式信号，可以节约成本，与空调系统匹配性高。使用冷媒流向检测装置，可获得稳定和精准的控制信息。两者共用可以互相验证，避免信号误传，在其中一个故障时，也可以通过另一个维持系统和本发明空调装置的运行。
在所述第二步骤中，根据系统负荷调节所述工作中的节流部件的开度。采用可调节的节流部件，例如电子膨胀阀，特别是相对便宜的小冷量电子膨胀阀，可以节约成本，节约能源，不会造成制冷量的浪费。
实施例8
与上一实施例相比，还包括第三步骤：当根据系统负荷判断所述工作中的节流部件提供所需冷量不足时，打开并调节节流毛细管电磁阀5，可以弥补冷量的不足。
配合使用电子膨胀阀，当满足制热模式时，会出现制冷模式冷媒流量的不足，采用并联支路和毛细管电磁阀，可按照需要打开，获得需要的冷媒流量，还可灵活适用不同的工作模式。
实施例9
在普通热泵型空调上，具有压缩机、室外换热器、室内换热器、节流装置和冷媒主管路，根据本发明对其中的节流装置加以改进，可以解决普通整体式或分体式热泵型空调器模块采用冷媒散热的凝露问题，使冷媒散热技术在普通热泵型空调器上也可以使用，大大提高空调器模块的可靠性。采用在电子膨胀阀上并联管路中设置的毛细管电磁阀和毛细管，实现在大冷量机组采用小流量电子膨胀阀的目标，解决了制冷，制热冷媒流量不同造成的电子膨胀阀调节范围小的问题。
实施例10
在以上各实施例中，模块散热部件与空调变频驱动单元对应配置，为空调变频驱动模块散热降温。本发明虽然不限于，但尤其适合于变频空调的驱动模块散热，不论空调工作在制冷和制热任何一种模式下，驱动模块都可以得到适当的降温，既不会因为过热而损坏，也不会因为凝露而损坏。
综上，本领域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，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种具有模块换热部件的空调装置，其特征在于：包括室外换热器(1)和室内换热器(8)、及设置在该二者之间的、不具有压缩机的主冷媒管路(9)上的模块换热部件(4)，其中在所述主冷媒管路(9)上位于所述模块换热部件(4)与所述室外换热器(1)之间的位置设置有第一节流部件(3)，在所述主冷媒管路(9)上位于所述模块换热部件(4)与所述室内换热器(8)之间的位置还设置有第二节流部件(7)。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于：所述第一节流部件(3)为第一电子膨胀阀，和/或，所述第二节流部件(7)为第二电子膨胀阀。
3.根据权利要求1-2之一所述的空调装置，其特征在于：在所述主冷媒管路(9)上包含所述第一节流部件(3)的管路段以并联的方式设置有第一支路(10)。
4.根据权利要求3所述的空调装置，其特征在于：在所述第一支路(10)上还设置有单向阀(2)。
5.根据权利要求1-4之一所述的空调装置，其特征在于：在所述主冷媒管路(9)上包含所述第二节流部件(7)的管路段以并联的方式设置有第二支路(11)。
6.根据权利要求5所述的空调装置，其特征在于：在所述第二支路(11)上还设置有第三节流部件(6)。
7.根据权利要求6所述的空调装置，其特征在于：所述第三节流部件(6)为节流毛细管。
8.根据权利要求6-7之一所述的空调装置，其特征在于：在所述第二支路(11)上与所述第三节流部件(6)相串联的方式还设置有节流毛细管电磁阀(5)。
9.根据权利要求1-8之一所述的空调装置，其特征在于：所述空调装置还包括用于驱动压缩机或电机运行的驱动控制器，所述模块换热部件(4)用于对所述驱动控制器进行降温散热。
10.根据权利要求1-9之一所述的空调装置，其特征在于：所述空调系统为普通整体式热泵型空调器、或分体式热泵型空调器、或全直流变频空调器。
11.一种具有模块换热部件的空调装置的控制方法，其特征在于：使用权利要求1-10之一所述的具有模块换热部件的空调装置，根据不同的工作模式和冷媒流向进而调节所述第一和第二节流部件，以使得冷媒始终从所述模块换热部件流向正起节流作用的节流部件。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：当空调装置运行在制冷模式下，调节第一节流部件打开至最大开度以完全导通、不进行节流，同时使第二节流部件根据空调装置的负荷调节开度、进行节流工作。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于：当空调装置运行在制热模式下，使第一节流部件根据空调装置的负荷调节开度、进行节流工作，同时调节第二节流部件打开至最大开度以完全导通、不进行节流。
14.根据权利要求11-13之一所述的控制方法，其特征在于：当空调装置包括第一、第二支路以及单向阀、节流毛细管和节流毛细管电磁阀时，且当空调装置运行在制冷模式下，调节节流毛细管电磁阀打开以导通第二支路；
当空调装置运行在制热模式下，调节节流毛细管电磁阀关闭以关闭第二支路。
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