CN109612166A - 一种空调过冷器、调节空调系统过冷度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调过冷器、调节空调系统过冷度的方法和装置，该空调过冷器包括：冷端换热器11接在冷凝器出口处，冷端换热器11表面与半导体制冷片10冷面连接；热端散热器12一端置于外部环境中，另一端与半导体制冷片10热面连接。调节空调系统过冷度的方法包括：S1：获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；S2：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是执行S3；否则改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后执行S1；S3：判断室内机进出风口温度是否达到预设温度，若是空调系统以当前状态继续运行；否则调节过冷度执行S2。本发明使冷凝器出口过冷度提高1.5℃，系统制热能效比COP提高6.5％。

Description

一种空调过冷器、调节空调系统过冷度的方法和装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调过冷器、调节空调系统过冷度的方法和装置。

背景技术

制冷行业是国民经济中大耗能行业之一，制冷装置的节能也成为国家节能减排工作中的重要环节。制冷系统的制冷量，与节流前冷媒的过冷度有很大关系。过冷度越大，制冷循环的单位制冷量就愈大，膨胀阀的冷媒流量就越大，从而同时提高制冷量和制冷系数。

空调系统的过冷度影响着整个系统效率及制冷量。增加系统过冷度的传统方式是增加冷凝器的和换热面积，这要花费和使用更多的材料，从而导致系统成本提高及体积增加。

发明内容

本发明实施例提供了一种空调过冷器、调节空调系统过冷度的方法和装置，不仅不需要增加冷凝器的和换热面积，并且使冷凝器出口过冷度提高1.5℃，系统制热能效比COP提高6.5％。

第一方面，本发明实施例提供了一种空调过冷器，该空调过冷器包括：半导体制冷片10、换热器11和散热器12；冷端换热器11接在冷凝器出口处，冷端换热器11表面与半导体制冷片10冷面连接；热端散热器12一端置于外部环境中，另一端与半导体制冷片10热面连接

优选地，

半导体制冷片为厚度为1～1.5mm的正方形，其边长为3～5cm。

第二方面，本发明实施例提供了一种调节空调系统过冷度的方法，该空调系统中的过冷器为第一方面中任一所述空调过冷器，该方法包括：

S1：开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

S2：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；

S3：判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后执行步骤S2。

优选地，

步骤S2的具体过程包括：

S21：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S22；

S22：判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；否则，增加控制电压后执行步骤S1。

优选地，

该方法还包括：

通过风洞内的喷嘴控制风量；

通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

第三方面，本发明实施例提供了一种调节空调系统过冷度的装置，该空调系统中的过冷器为第一方面中任一所述空调过冷器，该装置包括：状态调控模块、过冷度判断模块和风口温度模块，其中，

所述状态调控模块，用于开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

所述过冷度判断模块，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后触发所述状态调控模块；

所述风口温度模块，用于判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后触发所述过冷度判断模块。

优选地，

所述过冷度判断模块包括：过冷度判断单元和电压判断单元，其中，

所述过冷度判断单元，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，触发所述电压判断单元；

所述电压判断单元，用于判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后触发所述所述状态调控模块；否则，增加控制电压后触发所述状态调控模块。

优选地，

该装置还包括：风量调节模块和环境调节模块，其中，

所述风量调节模块，用于通过风洞内的喷嘴控制风量；

所述环境调节模块，用于通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

第四方面，本发明实施例提供了一种可读介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行如第二方面中任一所述的方法。

第五方面，一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述处理器执行如第二方面中任一所述的方法。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明不仅不需要增加冷凝器的和换热面积，并且使冷凝器出口过冷度提高1.5℃，系统制热能效比COP提高6.5％；

本发明换热器微通道结构可增大换热面积，从而能够提高过冷器的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种空调过冷器的结构示意图；

其中，10-半导体制冷片，11-换热器，12-散热器，13-风扇；

图2是本发明一个实施例提供的一种调节空调系统过冷度的方法流程示意图；

图3是本发明一个实施例提供的一种空调测试系统示意图；

其中，1-压缩机，2-冷凝器，3-膨胀阀，4-蒸发器，5-环境控制，6-风洞，7-节流阀，8-鼓风机，9-电机；

图4是本发明一个实施例提供的一种调节空调系统过冷度的装置结构框图；

图5是本发明一个实施例提供的一种电子设备。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种空调过冷器，该空调过冷器包括：半导体制冷片10、换热器11和散热器12；冷端换热器11接在冷凝器出口处，冷端换热器11表面与半导体制冷片10冷面连接；热端散热器12一端置于外部环境中，另一端与半导体制冷片10热面连接。

在该实施例中，过冷器位于冷凝器与节流阀之间，为冷凝器的出口处。通过对制冷剂的进一步降温，产生一定的过冷度。半导体的优点是体积小、能耗小、效率高。能够经济地满足过冷的要求。半导体过冷器主要由三个部件组成：半导体制冷片、冷端换热器和热端散热器。如图1所示，冷端换热器接在冷凝器出口处，表面与半导体制冷片冷面充分接触，作用是使工质从冷凝器流向后续的管路，并将工质的一部分热量传给半导体制冷片，传热效率与换热器的热阻有关。热端散热器一端投于环境中，另一端与半导体制冷片热面接触，作用是将半导体制冷片的热量传给环税。半导体制冷片位于换热器和散热器之间，作用是持续地将来自换热器的热量传给散热器。半导体制冷片为厚度为1～1.5mm的正方形，其边长为3～5cm。将换热器制成薄片状，内部有翅片构成的微通道结构可增大换热面积，从而提高过冷器的工作效率。散热器可以是主动的或被动的。主动散热器(如风扇)增加了空气流动，增大了散热量，但带要额外消耗能量。被动散热器(如散热片)成本低，依靠自然空气流动散热，不耗能，但散热量不如主动散热器。该实施例中采用的是风扇和散热片结合的方式，即同时选用风扇和散热片，目的是最大限度地增强散热。该实施例还可以采用热界面材料硅胶以填补由于表面粗糙而产生的气隙，从而减小制冷片和换热器界面存在的空气接触热阻。引入热界面材料势必造成界而间的传热情况更加复杂，但总的热阻势必会减小。

如图2所示，本发明实施例提供了一种调节空调系统过冷度的方法，该空调系统中的过冷器为上述实施例中任一所述空调过冷器，该方法可以包括以下步骤：

S1：开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

S2：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；

S3：判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后执行步骤S2。

在本发明一个实施例中，步骤S2的具体过程包括：

S21：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S22；

S22：判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；否则，增加控制电压后执行步骤S1。

在该实施例中，过冷度的调节：通过综合调节电源电压和制冷器工作片数来实现。(1)电压调节:步进电机(型号:28BY4J8A)接收单片机控制系统的调节指令,实时控制直流稳压电源(型号:SY3010)的电压调节器,输出0～24V直流电；(2)制冷器工作片数控制：热电制冷器控制开关根据用户需求分别对三片制冷器进行运行控制,可以分别实现单片、两片、三片串联工作。

在发明一个实施例中，该方法还包括：

通过风洞内的喷嘴控制风量；

通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

在该实施例中，采用焓差法对空调系统性能进行测试，对比有无过冷器的两种情况。实验在标准的空调综合性能实验台上完成，实验台基本结构如图3,主要由蒸发器室、冷凝器室、数据采集模块以及控制终端组成。实验过程中，过冷器样件安装于冷凝器出口之后，节流阀之前，位于冷凝器室内风量由风洞内的喷嘴控制，环境温度、湿度由空调系统及电加热系统控制，系统内制冷剂的状态由多个温度压力传感器测量并由电脑自动控制，通过蒸发器室冷媒侧进出口焙差值及流量计测定制冷剂流量和压缩机功率来计算得到系统COP,同时得到系统的过冷度以及其他信息。蒸发器室风速可以设为1.5m/s，1.0m/s，0.5m/s等。在三种工况下，使用空调过冷器均可增加过冷度：风速为1.5m/s时，使用空调过冷器使得过冷度提高了5％左右；风速为1.0m/s时，使用空调过冷器使得过冷度提高了6.5％；风速为0.5m/s时，使用空调过冷器使过冷度提高了7％左右。可以看出，随着风速的降低，过冷度增加百分比呈现增加的趋势。由于半导体制冷片提供的冷量比较小，制冷系统的总功率越小，空调过冷器的效果就越明显。

如图4所示，本发明实施例提供了一种调节空调系统过冷度的装置，该空调系统中的过冷器为上述实施例中任一所述空调过冷器，该装置包括：状态调控模块、过冷度判断模块和风口温度模块，其中，

所述状态调控模块，用于开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

所述过冷度判断模块，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后触发所述状态调控模块；

所述风口温度模块，用于判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后触发所述过冷度判断模块。

在本发明一个实施例中，所述过冷度判断模块包括：过冷度判断单元和电压判断单元，其中，

所述过冷度判断单元，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，触发所述电压判断单元；

所述电压判断单元，用于判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后触发所述所述状态调控模块；否则，增加控制电压后触发所述状态调控模块。

在本发明一个实施例中，该装置还包括：风量调节模块和环境调节模块，其中，

所述风量调节模块，用于通过风洞内的喷嘴控制风量；

所述环境调节模块，用于通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

上述装置内的各装置和单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

如图5所示，本发明的一个实施例提供了一种电子设备。在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的计算机程序，以在逻辑层面上形成调节空调系统过冷度的装置。处理器，执行存储器所存放的程序，以通过执行的程序实现本发明任一实施例中提供的调节空调系统过冷度的方法。

上述如本发明图2所示实施例提供的调节空调系统过冷度的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的调节空调系统过冷度的方法。

上述实施例阐明的装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调过冷器，其特征在于，该空调过冷器包括：半导体制冷片(10)、换热器(11)和散热器(12)；冷端换热器(11)接在冷凝器出口处，冷端换热器(11)表面与半导体制冷片(10)冷面连接；热端散热器(12)一端置于外部环境中，另一端与半导体制冷片(10)热面连接。

2.根据权利要求1所述空调过冷器，其特征在于，半导体制冷片为厚度为1～1.5mm的正方形，其边长为3～5cm。

3.一种调节空调系统过冷度的方法，其特征在于，该空调系统中的过冷器为权利要求1或2中任一所述空调过冷器，该方法包括：

S1：开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

S2：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；

S3：判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后执行步骤S2。

4.根据权利要求1所述调节空调系统过冷度的方法，其特征在于，

步骤S2的具体过程包括：

S21：判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则执行步骤S3；否则，执行步骤S22；

S22：判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后执行步骤S1；否则，增加控制电压后执行步骤S1。

5.根据权利要求1所述调节空调系统过冷度的方法，其特征在于，

该方法还包括：

通过风洞内的喷嘴控制风量；

通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

6.一种调节空调系统过冷度的装置，其特征在于，该空调系统中的过冷器为权利要求1或2中任一所述空调过冷器，该装置包括：状态调控模块、过冷度判断模块和风口温度模块，其中，

所述状态调控模块，用于开启空调过冷器，获取当前控制电压和当前处于工作状态的半导体制冷片数量；

所述过冷度判断模块，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，改变控制电压和半导体制冷片的工作数量后触发所述状态调控模块；

所述风口温度模块，用于判断室内机进风口温度和出风口温度是否达到预设温度，若是，空调系统以当前状态继续运行；否则，调节过冷度后触发所述过冷度判断模块。

7.根据权利要求6所述调节空调系统过冷度的装置，其特征在于，所述过冷度判断模块包括：过冷度判断单元和电压判断单元，其中，

所述过冷度判断单元，用于判断室外机冷媒过冷度是否达到预设温度，若是，则触发所述风口温度模块；否则，触发所述电压判断单元；

所述电压判断单元，用于判断过冷度达到预设温度所需增加的控制电压与当前控制电压之和是否超高最大工作电压，若是，则增加半导体制冷片的工作数量后触发所述所述状态调控模块；否则，增加控制电压后触发所述状态调控模块。

8.根据权利要求6所述调节空调系统过冷度的装置，其特征在于，该装置还包括：风量调节模块和环境调节模块，其中，

所述风量调节模块，用于通过风洞内的喷嘴控制风量；

所述环境调节模块，用于通过空调系统和电加热系统系统控制环境温度和湿度。

9.一种可读介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行如权利要求3至5中任一所述的方法。

10.一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述处理器执行如权利要求3至5中任一所述的方法。