CN109210630A - 对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法，涉及热泵空调技术领域。包括室内换热器，所述室内换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述第二换热器并联连接；所述第一换热器为对流换热器或辐射换热器，所述第二换热器为辐射换热器或对流换热器；通过控制所述第一换热器以及/或者所述第二换热器打开或关闭以调节室内温度。设置双换热器对空调进行制冷或制热，设置的所述对流换热器以及所述辐射换热器配合使用，保证空调的制冷或制热效果。同时可以根据实际需要选择单独开启所述辐射换热器，以在实现制冷或制热的前提下降低使用过程中的吹风感，提高使用空调过程中的舒适性。

Description

对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法

技术领域

本发明涉及热泵空调技术领域，具体而言，涉及一种对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法。

背景技术

空调等换热设备是调整室内空气的温湿度等必不可少的设备，但现有的空调器在制冷或制热过程中均采用对流换热方式进行，在对流换热器处设置风机，由风机驱动空气运动进行对流换热，达到对房间制冷或制热的目的。上述方式虽然能够实现快速制冷或制热，但是空调吹风感强烈，而且容易出现制冷或制热过快的问题，导致用户体验舒适性差。

发明内容

为解决现有技术中空调吹风感强烈、舒适性差的问题，本发明的主要目的在于，提供一种的降低空调吹风感、提高使用舒适性的对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种对流辐射复合换热系统，包括室内换热器，所述室内换热器包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述第二换热器并联连接；所述第一换热器为对流换热器或辐射换热器，所述第二换热器为辐射换热器或对流换热器；通过控制所述第一换热器以及/或者所述第二换热器打开或关闭以调节室内温度。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述第一换热器上设置有第一电子膨胀阀，所述第二换热器上设置有第二电子膨胀阀；通过控制所述第一电子膨胀阀控制所述第一换热器的打开或关闭，通过控制所述第二电子膨胀阀控制所述第二换热器的打开或关闭。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，还包括储液罐，所述储液罐设置有进气口、进液口、第一出液口和第二出液口；所述进气口与四通阀的第一端连接，所述进液口用于与室外进液管连接，所述第一出液口与所述室内换热器的第一端连接，所述第二出液口用于与气液分离器连接。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述进气口与所述四通阀之间设置有进气电磁阀，所述进气电磁阀与所述进气口之间设置有毛细管。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述进液口通过所述室外进液管与室外换热器连接，所述进液口与所述室外进液管之间设置有进液电磁阀；所述进液电磁阀与所述室外换热器之间设置有第三电子膨胀阀。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述第一出液口与所述室内换热器之间设置有第一排液电磁阀，所述第一排液电磁阀与所述室内换热器之间设置有第一单向阀；所述第一出液口与所述第一排液电磁阀之间设置有连接阀。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述第二出液口与所述气液分离器之间设置有第二排液电磁阀，所述第二排液电磁阀与所述气液分离器之间设置有第二单向阀。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述室内换热器的第二端通过所述四通阀与室外换热器的第一端连接，所述室外换热器的第二端通过所述室外进液管与所述室内换热器的第一端连接构成回路；所述室内换热器与所述四通阀之间设置有气截止阀。

第二方面，本发明实施例提供了一种换热设备，包括上述任一项所述的换热系统。

第三方面，本发明实施例提供了一种换热设备的控制方法，包括如下步骤：

控制换热设备开机后，设定目标温度值T2；

运行预设时间后，采集换热设备所在房间内的环境温度值T1；

将所述环境温度值T1与设定温度值T2进行比对，得到温差△T，根据所述温差△T确定开启或关闭所述第一换热器或所述第二换热器或所述第一换热器和所述第二换热器。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，还包括步骤：

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值低于预设运行效率值，则控制所述第一换热器和所述第二换热器同时打开；

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值高于预设运行效率值，则控制所述第一换热器或所述第二换热器单独打开。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，还包括步骤：根据所述温差△T确定所述第一电子膨胀阀及所述第二电子膨胀阀的开度。

本发明实施例提供的一种对流辐射复合换热系统、换热设备及控制方法，设置双换热器对空调进行制冷或制热，设置的所述对流换热器以及所述辐射换热器配合使用，保证空调的制冷或制热效果。同时可以根据实际需要选择单独开启所述辐射换热器，以在实现制冷或制热的前提下降低使用过程中的吹风感，提高使用空调过程中的舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一实施例提供的换热系统制冷工况循环示意图；

图2是本发明一实施例提供的换热系统制热工况循环示意图；

图3是本发明一实施例提供的四通阀结构示意图。

附图标记：

1-第一换热器 11-第一电子膨胀阀

2-第二换热器 21-第二电子膨胀阀

3-储液罐 31-进气口 32-进液口 33-第一出液口 34-第二出液口

301-进气电磁阀 302-毛细管 303-进液电磁阀

304-第一排液电磁阀 305-第一单向阀

306-第二排液电磁阀 307-第二单向阀

308-连接阀 309气截止阀 310-液截止阀

4-气液分离器 5-压缩机

6-四通阀 D-第一端 S-第二端 E-第三端 C-第四端

7-室外换热器 71-第三电子膨胀阀

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是根据本发明一实施例示出的换热系统制冷工况循环示意图示意图，图2是根据本发明一实施例示出的换热系统制热工况循环示意图，图3是本发明一实施例提供的四通阀结构示意图。本实施例中提供的对流辐射复合换热系统，包括主循环回路，主循环回路上设置室内换热器、四通阀6、室外换热器7、压缩机5、气液分离器4和储液罐3。储液罐3及压缩机5分别与四通阀6的第一端D相连，气液分离器4与四通阀6的第二端S相连，室内换热器与四通阀6的第三端E相连，室外换热器7与四通阀6的第四端C相连。

其中，本发明一实施例提供的对流辐射复合换热系统，如图1至图2所示，室内换热器包括第一换热器1和第二换热器2，所述第一换热器1与所述第二换热器2并联连接；所述第一换热器1为对流换热器或辐射换热器，所述第二换热器2为辐射换热器或对流换热器；通过控制所述第一换热器1以及/或者所述第二换热器2打开或关闭以调节室内温度。对流换热器换热过程中吹风感强烈，舒适性较差，本实施例设置辐射换热器、对流辐射换热器复合的方式提升换热系统制冷或制热过程中的舒适性。

本实施例中，所述第一换热器1上设置有第一电子膨胀阀11，所述第二换热器2上设置有第二电子膨胀阀21；通过控制所述第一电子膨胀阀11控制所述第一换热器1的打开或关闭，通过控制所述第二电子膨胀阀21控制所述第二换热器2的打开或关闭。

为便于冷媒流量调节，本发明一实施例提供的换热系统，所述储液罐3设置有进气口31、进液口32、第一出液口33和第二出液口34；所述进气口31与四通阀6的第一端连接，所述进液口32用于与室外进液管连接，所述第一出液口33与所述室内换热器的第一端连接，所述第二出液口34用于与气液分离器4连接。所述进气口31与所述四通阀6之间设置有进气电磁阀301，所述进气电磁阀301与所述进气口31之间设置有毛细管302。进气电磁阀301可利用压缩机排出的少量高压气体作为推动力，以便进入储液罐3来对储液罐3两侧的排液控制调节。

本实施例中，所述进液口32通过所述室外进液管与室外换热器7连通，通过进液口32将系统多余的冷媒储存至储液罐3。通过设置在所述进液口32与所述室外进液管之间的进液电磁阀303选择是否打开补充冷媒的回路；所述进液电磁阀303与所述室外换热器7之间设置有第三电子膨胀阀71。

本实施例中，所述第一出液口33与所述室内换热器之间设置有第一排液电磁阀304，所述第一排液电磁阀304与所述室内换热器之间设置有第一单向阀305；所述第一出液口33与所述第一排液电磁阀304之间设置有连接阀308。第一排液电磁阀304的设置便于储液罐3为室内换热器补充液态冷媒，便于实现室内换热器的冷媒流量调节。

所述第二出液口34与所述气液分离器4之间设置有第二排液电磁阀306，所述第二排液电磁阀306与所述气液分离器4之间设置有第二单向阀307。第二排液电磁阀306便于储液罐3为气液分离器4或压缩机5补充气态冷媒，通过储液罐3的第二排液电磁阀306流入气液分离器4，在压缩机5运行时，气液分离器4会形成一个低压侧工况，会使得补充进去的液态冷媒闪蒸为气态冷媒，因此最终为气液分离器4补充的是气态冷媒。

通过上述阀门设置，便于储液罐3流量调节控制：

当系统冷媒循环量过大时，打开进液电磁阀303，减小第三电子膨胀阀71的开度，保证冷媒在足够的压差下可流进储液罐3，同时关闭第一排液电磁阀304、第二排液电磁阀306及进气电磁阀301；

系统冷媒循环量过小时，关闭进液电磁阀303和第二排液电磁阀306，同时打开304第一排液电磁阀，打开进气电磁阀301，保证高压排气推动储液罐3内的液体流入系统循环回路，即室内换热器电子膨胀阀侧增加液态冷媒。或者，打开进气电磁阀301，关闭第一排液电磁阀304，使得储液罐3内的液体流入气液分离器4，在低压下闪蒸形成气态冷媒来增加循环量；

如果储液罐3与气液分离器4或者室内换热器有一定的高落差时，可不必打开进气电磁阀301，利用重力因素直接将储液罐3内的液体流入气液分离器4或者室内换热器，这样同步增加冷媒循环量。

进气电磁阀301搭配毛细管302是为了适当的降低高压排气的压力，防止压差过大使得储液罐3排液过多，导致压缩机5带液运转。

进一步地，在本发明一个较佳的实施例中，所述室内换热器的第二端通过所述四通阀6与室外换热器7的第一端连接，所述室外换热器7的第二端通过所述室外进液管与所述室内换热器的第一端连接构成回路；

所述室内换热器与所述四通阀6之间设置有气截止阀309。第三膨胀阀与室内换热器之间设置有液截止阀310，出液口连接至所述第三膨胀阀与所述液截止阀310之间。本申请在储液罐3处采取多阀设置，除了方便调节冷媒外，还包括了如下回路：

对于四通阀来讲，其四个接口即第一端D、第二端S、第三端E和第四端C，如图3所示，室内换热器的第二端与四通阀6的第三端E连接，室外换热器7的第一端与四通阀6的第四端C连接，压缩机5排气口与四通阀6的第一端D连接，气液分离器4的上端进口与四通阀6的第二端S连接，室外换热器7的第二端通过所述室外进液管与所述室内换热器的第一端连接构成回路。

在不考虑储液罐3补液前提下，冷媒流动过程如下：

制冷工况：室内两个换热器内的冷媒经过第一电子膨胀阀11、第二电子膨胀阀21节流后变成低温低压液态冷媒，吸收室内热量后成为低温低压冷媒气体，随后通过气截止阀309进入四通阀第三端E口，此时第三端E口和第二端S口导通，从而进入气液分离器4和压缩机5，压缩机5的高温高压排气进入四通阀6的第一端D口，通过与第一端D口相通的第四端C口，流入室外换热器7冷凝为高温高压液体，最后通过液管流回室内换热器的第一端，实现循环。

制热工况：室外换热器7内的冷媒经过电子膨胀阀71节流后变成低温低压液态冷媒，吸收室外热量后成为低温低压冷媒气体，随后进入四通阀第四端C口，此时第四端C口和第二端S口导通，从而进入气液分离器4和压缩机5，压缩机5的高温高压排气进入四通阀6的第一端D口，通过与第一端D口相通的第三端E口，流入室内换热器，冷凝为高温高压液体，最后通过液管流回室外换热器7的第二端，实现循环。

考虑储液罐3补充冷媒时，无论制冷工况还是制热工况，其冷媒路径是一致的。储液罐3加压过程始终是从四通阀的第一端D口引一分支，保证少量的高压冷媒进入进气电磁阀301，从而进入储液罐3；对于储液罐3两侧排液来讲的话，也是通过第一排液电磁阀304或者第二排液电磁阀306，分别流入室内换热器或者气液分离器4。

本发明另一实施例提供了一种换热设备，包括上述任一项所述的换热系统。

本发明又一实施例提供了一种换热设备的控制方法，包括如下步骤：

控制换热设备开机后，设定目标温度值T2；

运行预设时间后，采集换热设备所在房间内的环境温度值T1；

将所述环境温度值T1与设定温度值T2进行比对，得到温差△T，根据所述温差△T确定开启或关闭所述第一换热器1或所述第二换热器2或所述第一换热器1和所述第二换热器2。本实施例中，还包括步骤：

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值低于预设运行效率值，则控制所述第一换热器1和所述第二换热器2同时打开；

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值高于预设运行效率值，则控制所述第一换热器1或所述第二换热器2单独打开。

通过温差来衡量第一换热器1、第二换热器2的工作负荷，具体的，本实施例中第一换热器1为对流换热器，第二换热器2为辐射换热器。

当温差△T大于5℃时，室内工作负荷较大，控制第一换热器1和第二换热器2同时打开，有效制冷或制热。随着温差△T减小至5℃以内(包含5℃)，室内工作负荷降低，可只开启辐射换热器或者在开启辐射换热器的同时保证室内对流换热器关风机运行，这样通过辐射换热保证换热设备的运行，并减少吹风感，提升舒适性。

当温差△T小于等于5℃时，室内负荷较小，可根据实际需要单独开室内对流换热器或者室内辐射换热器，当用户对舒适性要求较高时，可选择单独开启室内辐射换热器。

用户对快速制热、制冷有较高要求时，可单独开启对流换热器，通过强制对流换热保证快速升温或降温。

本实施例提供的控制方法中，还包括步骤：根据所述温差△T确定所述第一电子膨胀阀11及所述第二电子膨胀阀21的开度。通过调节第一电子膨胀阀11及第二电子膨胀阀21开度调整第一换热器1和第二换热器2的冷媒流量，进而实现两室内换热器的能力调节及能效调节。

对流换热器相比辐射换热器，传热系数大，换热效率高，因此相同工况下，制热阶段对流换热器的冷凝温度低于辐射换热器的冷凝温度，制冷阶段对流换热器的蒸发温度高于辐射换热器的蒸发温度。因此，相同冷凝压力或者蒸发压力下，制热阶段冷媒气体无法高效冷凝，没办法保证充足的过冷度，制冷阶段冷媒液体无法高效蒸发，换热量极大减小，所以就辐射换热系统换热来讲，应根据辐射换热器所能承载的能力来定冷媒流量，即在保证辐射换热系统充分的冷凝或蒸发前提下，适当调低辐射系统的冷媒循环量。

室内对流换热器和室内辐射换热器单独运行时，为防止制冷工况冷量损失，制热工况热量损失，将不运行的室内换热器所对应的电子膨胀阀关闭。

室内对流换热器运行时，当监测到制热冷凝温度低于45℃，制冷蒸发温度低于10℃时，增大第一电子膨胀阀11的开度，调整对流换热器的冷媒流量增加，保证制热工况5-7℃的过冷度，制冷工况1-3℃的过热度；反之减小第一电子膨胀阀11的开度，调整对流换热器的冷媒流量减小，以此保证室内换热器合适的蒸发压力及冷凝压力。室内辐射换热器运行时，当监测到制热冷凝温度高于50℃或者制热过冷度低于2℃，制冷蒸发温度低于7℃时，减小第二电子膨胀阀21的开度，进而减小辐射换热器的冷媒循环量，保证小流量的冷媒可以充分的利用辐射换热器冷凝相变和蒸发相变，以便提高系统能效。上述提及的蒸发温度或者冷凝温度，可通过设置在冷媒管路上的压力传感器检测出蒸发压力和冷凝压力，再进一步根据物性参数计算得到蒸发温度和冷凝温度。

室内对流换热器和室内辐射换热器同时运行时，相同冷媒量下，室内对流换热器的换热能力明显优于辐射换热器，且能效较高，因此两换热器同时运行时，流量调节显得更加重要。两换热器的负荷比例确定可以通过流入换热器的冷媒流量及进出口焓值来判定，但如果没有相应的流量传感器，也可通过制冷工况过热度，制热工况过冷度及两换热器电子膨胀阀开度来近似判定。

当两室内换热器承担的负荷各占50％时，室内对流换热器对应的第一电子膨胀阀11的开度应低于辐射换热器对应的第二电子膨胀阀21的开度，且同时应根据辐射换热器的制热过冷度及制冷过热度来调节，过冷度低于3℃时，应调小第二电子膨胀阀21的开度，过冷度高于8℃时，应增大第二电子膨胀阀21的开度。

当室内对流换热器承担的负荷占比大于70％，辐射换热器承担的负荷占比低于30％时，系统能效可以发挥至最佳，此时辐射换热器对应的第二电子膨胀阀21可以调小，保证少量的气态冷媒制热阶段充分冷凝，液态冷媒制冷阶段充分蒸发，这样会降低辐射系统的冷凝温度，提高蒸发温度，而对流换热器对应的第一电子膨胀阀11可以调大，通过强制空气流动来保证多冷媒量的换热，最终提升系统对流辐射能效。

在其他实施例中，可为换热系统添加可视化相变装置来保证冷媒流量调节的精确控制。本申请实施例提及的电子阀门均可以与空调等换热设备的集成电路板电连接，便于实现自动控制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，也即空调正常安装时对应的方位。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设备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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种对流辐射复合换热系统，其特征在于，包括室内换热器，所述室内换热器包括第一换热器(1)和第二换热器(2)，所述第一换热器(1)与所述第二换热器(2)并联连接；所述第一换热器(1)为对流换热器或辐射换热器，所述第二换热器(2)为辐射换热器或对流换热器；通过控制所述第一换热器(1)以及/或者所述第二换热器(2)打开或关闭以调节室内温度。

2.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，所述第一换热器(1)上设置有第一电子膨胀阀(11)，所述第二换热器(2)上设置有第二电子膨胀阀(21)；通过控制所述第一电子膨胀阀(11)控制所述第一换热器(1)的打开或关闭，通过控制所述第二电子膨胀阀(21)控制所述第二换热器(2)的打开或关闭。

3.根据权利要求1所述的换热系统，其特征在于，还包括储液罐(3)，所述储液罐(3)设置有进气口(31)、进液口(32)、第一出液口(33)和第二出液口(34)；所述进气口(31)与四通阀(6)的第一端连接，所述进液口(32)用于与室外进液管连接，所述第一出液口(33)与所述室内换热器的第一端连接，所述第二出液口(34)用于与气液分离器(4)连接。

4.根据权利要求3所述的换热系统，其特征在于，所述进气口(31)与所述四通阀(6)之间设置有进气电磁阀(301)，所述进气电磁阀(301)与所述进气口(31)之间设置有毛细管(302)。

5.根据权利要求3所述的换热系统，其特征在于，所述进液口(32)通过所述室外进液管与室外换热器(7)连接，所述进液口(32)与所述室外进液管之间设置有进液电磁阀(303)；所述进液电磁阀(303)与所述室外换热器(7)之间设置有第三电子膨胀阀(71)。

6.根据权利要求3所述的换热系统，其特征在于，所述第一出液口(33)与所述室内换热器之间设置有第一排液电磁阀(304)，所述第一排液电磁阀(304)与所述室内换热器之间设置有第一单向阀(305)；所述第一出液口(33)与所述第一排液电磁阀(304)之间设置有连接阀(308)。

7.根据权利要求3所述的换热系统，其特征在于，所述第二出液口(34)与所述气液分离器(4)之间设置有第二排液电磁阀(306)，所述第二排液电磁阀(306)与所述气液分离器(4)之间设置有第二单向阀(307)。

8.根据权利要求3所述的换热系统，其特征在于，所述室内换热器的第二端通过所述四通阀(6)与室外换热器(7)的第一端连接，所述室外换热器(7)的第二端通过所述室外进液管与所述室内换热器的第一端连接构成回路；所述室内换热器与所述四通阀(6)之间设置有气截止阀(309)。

9.一种换热设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的换热系统。

10.根据权利要求9所述的一种换热设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制换热设备开机后，设定目标温度值T2；

运行预设时间后，采集换热设备所在房间内的环境温度值T1；

将所述环境温度值T1与设定温度值T2进行比对，得到温差△T，根据所述温差△T确定开启或关闭所述第一换热器(1)或所述第二换热器(2)或所述第一换热器(1)和所述第二换热器(2)。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值低于预设运行效率值，则控制所述第一换热器(1)和所述第二换热器(2)同时打开；

根据所述温差△T计算得出换热设备实际运行效率值，若该实际运行效率值高于预设运行效率值，则控制所述第一换热器(1)或所述第二换热器(2)单独打开。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：根据所述温差△T确定所述第一电子膨胀阀(11)及所述第二电子膨胀阀(21)的开度。