CN107843027A - 一种空调系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空调系统及其控制方法，其中，空调系统包括：吸热回路(A)和吸收式循环回路(B)，吸收式循环回路(B)上设有发生器(61)，吸热回路(A)上设有热风换热器(2)，热风换热器(2)能够吸收房间内的废热以加热吸热回路(A)中的流体，以便加热后的流体与发生器(61)进行热交换。此种空调系统可通过回收利用废热对房间内进行温度调节，不仅能提高房间内用户的舒适性，还能减少废热散失和浪费，节约能源，并提高能源的利用率。

Description

一种空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调系统技术领域，尤其涉及一种空调系统及其控制方法。
背景技术
夏季室内温度本来就较高，在烹饪时再加上火灶释放的热量，使厨房内的温度进一步升高，不仅使烹饪者难以承受，而且对于烹饪的享受也当然无存。为了提高夏季在厨房内烹饪的舒适性，需要散发厨房内的多余热量，使厨房内的温度得到有效控制。而且，厨房内的废热如果不加以利用，将会逐渐散失，造成热量浪费。
发明内容
本发明的目的是提出一种空调系统及其控制方法，能够提高热量的利用率，减少废热散失。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种空调系统，包括：吸热回路和吸收式循环回路，吸收式循环回路上设有发生器，吸热回路上设有热风换热器，热风换热器能够吸收房间内的废热以加热吸热回路中的流体，以便使加热后的流体与发生器进行热交换。
进一步地，吸收式循环回路上设有蒸发器，蒸发器设在产生废热的房间内。
进一步地，吸收式循环回路上设有冷凝器，冷凝器设在产生废热的房间以外的室内。
进一步地，产生废热的房间为厨房。
进一步地，空调系统还包括补热支路，补热支路的两端均与吸热回路连通，补热支路上设有热水系统，补热支路能够与吸热回路交换热量。
进一步地，补热支路上设有通断阀，用于控制补热支路的通断。
进一步地，在房间内废热提供的热量少于吸收式循环回路需求的情况下，或者房间内废热提供的热量超过吸收式循环回路需求且热水系统需要加热的情况下，通断阀处于接通补热支路的状态。
进一步地，产生废热的房间为厨房，热水系统为家用热水器。
进一步地，吸收式循环回路上还设有吸收器，发生器中容纳有溴化锂溶液或氨水，且能够吸收吸热回路中的热量，以产生气态冷媒与浓度增大的溶液，吸收器能够吸收从吸收式循环回路中流回的冷媒，以对浓度增大的溶液进行稀释并返回发生器吸热。
进一步地，吸收式循环回路上还设有冷凝器、节流装置和蒸发器，发生器、冷凝器、节流装置、蒸发器和吸收器沿制冷剂流动方向依次设置。
进一步地，吸热回路上设有第一循环泵。
为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种基于上述实施例空调系统的控制方法，包括：
判断房间内废热提供的热量与吸收式循环回路需求的大小关系；
如果房间内废热提供的热量超过吸收式循环回路的需求，则判断热水系统是否需要加热，如果需要加热，则控制通断阀接通补热支路，否则控制通断阀断开补热支路；
如果房间内废热提供的热量正好满足吸收式循环回路的需求，则控制通断阀断开补热支路；
如果房间内废热提供的热量少于吸收式循环回路的需求，则控制通断阀接通补热支路。
基于上述技术方案，本发明实施例的空调系统，包括吸热回路和吸收式循环回路，吸热回路上设有热风换热器，能够吸收房间内的废热，以便使加热后的流体与吸收式循环回路中的发生器进行热交换，从而产生气态冷媒以供吸收式循环回路利用，实现对房间内空气的温度调节。此种空调系统可通过回收利用废热对房间内进行温度调节，不仅能提高房间内用户的舒适性，还能减少废热散失和浪费，节约能源，并提高能源的利用率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明空调系统的一个实施例的原理示意图；
图2为本发明空调系统控制方法的一个实施例的流程示意图。
附图标记说明
1、风机；2、热风换热器；3、第一循环泵；4、通断阀；5、热水系统；6、吸收式制冷的吸收器和发生器；61、发生器；62、吸收器；63、第二循环泵；7、蒸发器；8、冷凝器；9、节流装置。
具体实施方式
以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征。
本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”和“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，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。
本发明首先提出了一种空调系统，能够利用房间内产生的废热实现空气温度调节，可以用于各类需要吸收房间内废热的场合，例如利用厨房内烹饪时产生的废热对厨房内进行制冷，或者也可用于设备散热量较大的机房等。在一个示意性的实施例中，如图1所示，本发明的空调系统包括：吸热回路A和吸收式循环回路B，吸收式循环回路B是利用冷媒实现室内空气温度调节的空调系统回路，根据使用方式的不同可用于室内制冷或制热。吸收式循环回路B中设有发生器61和吸收器62，考虑到发生器61和吸收器62为连通在一体的两个元件，均为现有技术中常用的元件，故在图1中简化表示为吸收式制冷的吸收器62和发生器61。
其中，在吸热回路A上设有热风换热器2，热风换热器2能够吸收房间内的废热以加热吸热回路A中的流体，例如，吸热回路中的流体可以是水或其它液体，热风换热器2可配合风机1使用，以将房间内的废热高效地吸入热风换热器2中，以将热量传递给吸热回路A中的流体，加热后的流体流动到发生器61中，以便使加热后的流体与发生器61内的溶液进行热交换，从而使发生器61产生气态冷媒，以供吸收式循环回路利用，实现对房间内空气的温度调节。例如，冷媒可以是水或者氟利昂等制冷剂。
优选地，热风换热器2可以设置在产生废热的房间内，能够直接高效地吸收废热，或者热风换热器2可以设置在其它房间内，并通过隔热管道等传递热量。
优选地，吸热回路A上可以设置循环泵3，有利于使在发生器61中放热后的热水顺利地回到热风换热器2中再次吸热。
本发明该实施例的空调系统可通过回收利用废热对房间内进行温度调节，不仅能改变室内的温度，提高房间内用户的舒适性，还能减少废热散失和浪费，实现热量的再利用，可节约能源，并提高能源的利用率。
进一步地，空调系统还包括蒸发器7和冷凝器8。对于一种工作形式，空调系统工作于制冷模式下，吸收式循环回路B用于对房间进行制冷，蒸发器7作为室内机设在产生废热的房间内，冷凝器作为室外机。一般地，产生废热的房间内温度较高，为了提高该房间内的舒适度，需要进行降温，该实施例正好能够利用房间内的废热对其空间内制冷，不仅提高了热量的利用效率，减少废热散失，节约能源，而且还能提高用户在该房间内的舒适性。
例如，吸热回路A吸收废热的房间为厨房。夏季在厨房中烹饪的过程中，火灶及蒸汽散发的热量使厨房内温度较高，本发明的空调系统通过吸收厨房中产生的多余热量对厨房进行制冷，不仅能够提高厨房内热量的利用率，使热量循环利用，还能为用户提供凉爽舒适的烹饪环境，提升在厨房中烹饪的舒适性。
对于另一种工作形式，空调系统工作于制热模式下，吸收式循环回路B用于对房间进行制热，冷凝器8作为室内机设在产生废热的房间以外的室内，蒸发器7作为室外机。考虑到产生废热的房间温度本身较高，无需再提高该房间的温度，此时可以利用该房间内的废热来提高其它房间的温度，以实现热量的迁移和利用。
当房间(例如厨房等)内温度不高，但是用户仍然希望制冷时，如图1所示，本发明的空调系统还可包括补热支路C，补热支路C的两端均与吸热回路A连通，补热支路C上设有热水系统5，补热支路C能够与吸热回路A交换热量。当房间内废热提供的热量不足(室内温度不高)但用户仍需要利用吸收式循环回路对室内进行温度调节时，可以通过补热支路C辅助为吸收式循环回路B提供热能。例如，如果用户比较怕热，当厨房内温度不高但用户仍希望制冷时，热水系统5中的热水可通过补热支路C汇入吸热回路A，以通过热交换的方式提高吸热回路A中热水的温度，从而使发生器61能够产生更多的气态冷媒进入吸收式循环回路B，进而达到需求温度。
另外，如果用户没有对室内进行温度调节的需求，热风换热器2从房间内吸收的热量对吸热回路A中的流体加热后，可以预热进入热水系统5中的冷水，减少热水系统加热水所需要的能源，而且能够缩短对水的加热时间。
优选地，在利用厨房废热进行制冷的实施例中，热水系统5为独立的家用热水器，如空气源热泵热水器或太阳能热水器等。
进一步地，补热支路C上设有通断阀4，例如手动阀或电磁阀等，用于控制补热支路C的通断。
在房间内废热提供的热量少于吸收式循环回路B需求的情况下，或者房间内废热提供的热量超过吸收式循环回路B需求且热水系统5需要加热的情况下，通断阀4处于接通补热支路C的状态。在房间内废热提供的热量正好满足吸收式循环回路B的需求，或者虽然房间内废热提供的热量超过吸收式循环回路B的需求但热水系统5无需加热的情况下，通断阀4处于断开补热支路C的状态。
下面对吸收式循环回路B的工作原理进行说明。
在图1所示的实施例中，吸收式循环回路B上沿着制冷剂的流动方向依次设置有发生器61、冷凝器8、节流装置9、蒸发器7和吸收器62。发生器61和吸收器62之间设有溶液流通通道，在溶液流通通道上可设置第二循环泵63以辅助溶液流动。吸收器62中设有冷却水循环通道D，向冷却水循环通道D内通入冷却水，可以对吸收器62内的溶液进行冷却。
其中，发生器61中容纳有溴化锂溶液或氨水，溴化锂或氨具有沸点高、易溶于水，吸收水蒸气的能力强的特点。以溴化锂溶液为例，在工作时，发生器61能够吸收吸热回路A中的热量对溴化锂溶液加热，产生气态冷媒(例如水蒸气)与高浓度的溴化锂溶液，高浓度的溴化锂溶液由溶液流通通道进入吸收器62中。
受到节流装置9的作用，只有很少的水蒸气可以从节流装置9中流出，所以发生器61与冷凝器8内几乎是密闭空间，所以溴化锂溶液中的水蒸发为水蒸气之后压力会上升，产生高温高压的气态冷媒进入冷凝器8进行换热。换热后的气态冷媒转化为液态冷媒，再经过节流装置9进行降压后进入蒸发器7，经过蒸发器7换热后的低温低压气态冷媒会到吸收器62中，吸收器62能够吸收从蒸发器7中流回的低温低压气态冷媒，高浓度的溴化锂溶液在吸收气态冷媒(例如水蒸气)进行稀释后，恢复至溶液的原有浓度，在第二循环泵63的作用下再次通过溶液流通通道返回发生器61中吸收热量，用于分别实现溶液正反向流动的溶液流通通道可独立设置。由于溴化锂溶液在稀释的过程中会放热，因而可以向冷却水通道D中通入冷却水，以吸收溶液稀释产生的多余热量。
若空调系统工作于制冷模式下，室内机为蒸发器7，室外机为冷凝器8，室内空气在风机1的作用下流经蒸发器7，与蒸发器7中的液态冷媒进行换热，吹出冷风，以达到制冷的目的。在空调系统工作的过程中，吸热回路A和吸收式循环回路B中均有换热器吸收并吹出室内空气，其中，热风换热器主要用于加热吸热回路中的流体，例如吸入50℃左右的高温空气，吹出35℃左右的低温空气；蒸发器7起到制冷作用，吸入50℃左右的高温空气，可以吹出13℃左右的冷气。
若空调系统工作于制热模式下，室内机为冷凝器8，室外机为蒸发器7，室内空气在风机1的作用下流经冷凝器8，与冷凝器8中的气态冷媒进行换热，吹出热风，以达到制热的目的。
接下来以图1所示的空调系统用于厨房中为例来说明其工作过程。
热风换热器2和蒸发器7安装在厨房内，吸热回路A中的流体为水，吸收式循环回路B中的冷媒也为水。在风机1作用下，厨房内的热空气被吸入热风换热器2中，向吸热回路A中的低温水放热，循环水吸热后流动到发生器61中加热其中的溴化锂溶液，放热后的热水在循环泵3的作用下回到热风换热器2中再次吸热。
在厨房内温度不太高，但是用户依然开启制冷模式时，厨房内热量不足以蒸发溴化锂溶液中的水时，为保证吸收式循环回路B中的制冷量，控制通断阀4打开以接通补热支路C，家用热水器中的热水便会参与到加热溴化锂溶液的热水循环中。当厨房内热量充足时，控制通断阀4关闭以断开补热支路C，蒸发溴化锂的热量完全由厨房提供。
在厨房内温度较高，但是用户并未开启制冷模式时，通过吸热回路A依然可以吸收厨房中的热量，预热进入家用热水器中的冷水，减少家用热水器加热水所消耗的能源。
发生器61中的溴化锂溶液吸收了循环热水中的热量之后，产生水蒸气与高浓度溴化锂溶液，高温高压的水蒸气进入冷凝器8放热后经过节流装置9成为低温低压的液态水，低温低压的液态水进入室内蒸发器7中，室内空气在风机1的作用下流经蒸发器7，液态水即可吸收室内空气的热量，吹出冷风，达到制冷目的，使厨房的温度降低。同时液态水在经过蒸发放热后成为低温低压的水蒸气，进入吸收器62中被高浓度的溴化锂溶液吸收，再次进入发生器61中进行下一循环。
此外，对于设有补热支路C的空调系统，本发明还提供了一种该空调系统的控制方法，在一个实施例中，如图2所示的流程示意图，该控制方法包括：
步骤S1、判断房间内废热提供的热量与吸收式循环回路B需求的大小关系；
步骤S2、如果房间内废热提供的热量超过吸收式循环回路B的需求，则执行步骤S3；
步骤S3、判断热水系统5是否需要加热，如果需要加热，则控制通断阀4接通补热支路C，使吸热回路A中多余的热量能够辅助热水系统5工作，否则控制通断阀4断开补热支路C；
步骤S4、如果房间内废热提供的热量正好满足吸收式循环回路B的需求，则控制通断阀4断开补热支路C，仅通过吸热回路A向吸收式循环回路B供热；
步骤S5、如果房间内废热提供的热量少于吸收式循环回路B的需求，则控制通断阀4接通补热支路C，以使补热支路C辅助吸热回路A向吸收式循环回路B供热。
以上对本发明所提供的一种空调系统及其控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：吸热回路(A)和吸收式循环回路(B)，所述吸收式循环回路(B)上设有发生器(61)，所述吸热回路(A)上设有热风换热器(2)，所述热风换热器(2)能够吸收房间内的废热以加热所述吸热回路(A)中的流体，以便使加热后的流体与所述发生器(61)进行热交换。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸收式循环回路(B)上设有蒸发器(7)，所述蒸发器(7)设在产生废热的房间内。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸收式循环回路(B)上设有冷凝器(8)，所述冷凝器(8)设在产生废热的房间以外的室内。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述产生废热的房间为厨房。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括补热支路(C)，所述补热支路(C)的两端均与所述吸热回路(A)连通，所述补热支路(C)上设有热水系统(5)，所述补热支路(C)能够与所述吸热回路(A)交换热量。
6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述补热支路(C)上设有通断阀(4)，用于控制所述补热支路(C)的通断。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，在房间内废热提供的热量少于所述吸收式循环回路(B)需求的情况下，或者房间内废热提供的热量超过所述吸收式循环回路(B)需求且热水系统(5)需要加热的情况下，所述通断阀(4)处于接通所述补热支路(C)的状态。
8.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述产生废热的房间为厨房，所述热水系统(5)为家用热水器。
9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸收式循环回路(B)上还设有吸收器(62)，所述发生器(61)中容纳有溴化锂溶液或氨水，且能够吸收吸热回路(A)中的热量，以产生气态冷媒与浓度增大的溶液，所述吸收器(62)能够吸收从吸收式循环回路(B)中流回的冷媒，以对浓度增大的溶液进行稀释并返回所述发生器(61)吸热。
10.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸收式循环回路(B)上还设有冷凝器(8)、节流装置(9)和蒸发器(7)，所述发生器(61)、冷凝器(8)、节流装置(9)、蒸发器(7)和吸收器(62)沿制冷剂流动方向依次设置。
11.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸热回路(A)上设有第一循环泵(3)。
12.一种基于权利要求1～11任一所述空调系统的控制方法，其特征在于，包括：
判断房间内废热提供的热量与所述吸收式循环回路(B)需求的大小关系；
如果房间内废热提供的热量超过所述吸收式循环回路(B)的需求，则判断热水系统(5)是否需要加热，如果需要加热，则控制通断阀(4)接通补热支路(C)，否则控制通断阀(4)断开所述补热支路(C)；
如果房间内废热提供的热量正好满足所述吸收式循环回路(B)的需求，则控制通断阀(4)断开所述补热支路(C)；
如果房间内废热提供的热量少于所述吸收式循环回路(B)的需求，则控制通断阀(4)接通所述补热支路(C)。
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