CN109724286A - 空调系统和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统和空调器，空调系统包括：换向单元；压缩机，排气口与第一接口相连，吸气口与第三接口相连；第一换热器，第一换热器的一端与第二接口相连；第二换热器和水箱，第二换热器的一端与第二接口相连，且安装在水箱内；第三截止阀，第三截止阀的两端分别与第一换热器的另一端以及第二换热器的另一端相连；相变储热换热器，相变储热换热器的一端与第四接口相连，相变储热换热器的另一端与第一换热器的另一端之间通过第一节流元件相连，相变储热换热器的另一端与第二换热器的另一端之间通过第二节流元件相连。本发明的空调系统，在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，且可以制取热水，提高了能源利用率。

Description

空调系统和空调器

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体而言，涉及一种空调系统和设有该空调系统的空调器。

背景技术

空调通常采用包括室内机和室外机的分体式结构，不仅占用了一定的室内外空间，而且不美观。同时，相关技术中的空调均是对整个室内空间提供冷量或热量，消耗了大量的能源。

发明内容

本发明提出一种空调系统。

根据本发明实施例的空调系统，包括：换向单元，所述换向单元具有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；压缩机，所述压缩机具有吸气口和排气口，所述排气口与所述第一接口相连，所述吸气口与所述第三接口相连；第一换热器，所述第一换热器的一端与所述第二接口相连；第二换热器和水箱，所述第二换热器的一端与所述第二接口相连，且安装在所述水箱内；第三截止阀，所述第三截止阀的两端分别与所述第一换热器的另一端以及所述第二换热器的另一端相连；相变储热换热器，所述相变储热换热器的一端与所述第四接口相连，所述相变储热换热器的另一端与所述第一换热器的另一端之间通过第一节流元件相连，所述相变储热换热器的另一端与所述第二换热器的另一端之间通过第二节流元件相连。

根据本发明实施例的空调系统，利用相变储热换热器，在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，且可以充分利用相变材料储能特性，制取热水，提高了能源利用率，更加节能环保，且既能制冷又能制热，阀件数目少。

根据本发明一个实施例的空调系统，包括并联连接在所述相变储热换热器的另一端与所述第二接口之间的第一换热支路和第二换热支路；所述第一换热支路包括串联连接的第一截止阀、所述第一换热器、所述第一节流元件；所述第二换热支路包括串联连接的第二截止阀、所述第二换热器、所述第二节流元件。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述第一截止阀连接在所述第一换热器的一端与所述第二接口之间，所述第二截止阀连接在所述第二换热器的一端与所述第二接口之间。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述第一换热支路还包括与所述第一节流元件串联的第一单向阀，以使所述第一换热支路从所述相变储热换热器的另一端到所述第二接口单向导通；所述第二换热支路还包括与所述第二节流元件串联的第二单向阀，以使所述第二换热支路从所述第二接口到所述相变储热换热器的另一端单向导通。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述第一节流元件连接在所述第一换热器与所述第一单向阀之间；所述第二单向阀连接在所述第二换热器与所述第二节流元件之间。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述第一换热支路还包括串联在支路上的第一干燥过滤器，所述第二换热支路还包括串联在支路上的第二干燥过滤器。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述第一干燥过滤器连接在所述第一单向阀与所述第一节流元件之间；所述第二干燥过滤器连接在所述第二单向阀与所述第二节流元件之间。

根据本发明一个实施例的空调系统，所述水箱用于供应热水。

本发明还提出了一种空调器，包括：上述任一种所述的空调系统；箱体，所述空调系统安装于所述箱体内。

所述空调系统与上述的空调器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的空调系统的结构示意图。

附图标记：

相变储热换热器1，压缩机2，吸气口21，排气口22，第一换热器31，第二换热器32，水箱33，

换向单元4，第一接口41，第二接口42，第三接口43，第四接口44，

第一单向阀61，第一干燥过滤器62，第一节流元件63，第二干燥过滤器65，第二节流元件66，第一截止阀71，第二截止阀72，第三截止阀73。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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，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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的空调器，空调器可以用于厨房、卧室等室内环境。

根据本发明实施例的空调器包括箱体和空调系统。

其中，箱体具有送风口和回风口。空调系统安装于箱体内，空调系统用于实现空调器的循环制冷作用。

首先参考图1描述根据本发明实施例的空调系统。

如图1所示，根据本发明一个实施例的空调系统包括：换向单元4、压缩机2、第一换热器31、第一节流元件63、相变储热换热器1、第三截止阀73，换向单元4、压缩机2、第一换热器31、第一节流元件63、相变储热换热器1、第三截止阀73均布置在箱体内，制冷系统管路铺设于箱体内，第二换热器32、第二节流元件66和水箱33可以布置在箱体内，这样整个空调系统均集成再箱体内，集成度高。当然第二换热器32、第二节流元件66和水箱33也可以也可以布置在箱体外，比如空调系统分两个箱体安装，以适应室内的空间布置。

压缩机2、相变储热换热器1、第一节流元件63、第一换热器31相连形成一个制冷剂循环回路，压缩机2、相变储热换热器1、第一节流元件63、第一换热器31之间可以通过铜管连通；压缩机2、相变储热换热器1、第二节流元件66、第二换热器32相连形成另一个制冷剂循环回路，压缩机2、相变储热换热器1、第二节流元件66、第二换热器32之间可以通过铜管连通。

第一换热器31设在送风口和回风口之间，在工作过程中，空气通过回风口和送风口进出箱体，并与第一换热器31换热，以实现室内的空气温度调节。比如第一换热器31可以为风冷换热器，风冷换热器的风机将外界的空气抽入箱体并与第一换热器31内的制冷剂换热后从送风口吹到室内。

压缩机2具有排气口22和吸气口21，换热后的制冷剂可从吸气口21进入到压缩机2内，制冷剂被压缩机2压缩后可从排气口22排出，需要说明的是，关于压缩机2的结构和工作原理已被本领域技术人员所熟知，此处不再详细说明。

换向单元4包括第一接口41、第二接口42、第三接口43和第四接口44，排气口22与第一接口41相连，吸气口21与第三接口43相连，相变储热换热器1的一端(例如，图1中的上端)与第四接口44相连，第一换热器31的一端(例如，图1中的左端)与第二接口42相连，相变储热换热器1的另一端(例如，图1中的下端)与第一换热器31的另一端(例如，图1中的右端)之间通过第一节流元件63相连，第二换热器32的一端(例如，图1中的左端)与第二接口42相连，相变储热换热器1的另一端与第二换热器32的另一端(例如，图1中的右端)之间通过第二节流元件66相连。

其中，第一接口41可以与第二接口42和第四接口44中的其中一个换向连通，第三接口43可以与第二接口42和第四接口44中的另一个换向导通。例如，当第一接口41与第二接口42连通时，第三接口43与第四接口44连通；当第一接口41与第四接口44连通时，第三接口43与第二接口42连通。由此，可以使得空调系统在制冷模式和制热模式之间切换。可选地，换向单元4可以为四通换向阀，但不限于此。

制冷剂进入相变储热换热器1后，可以与相变储热换热器1内的相变介质换热，相变介质吸热或放热后通过自身相态的改变实现了热量的储存和释放，且制冷剂在相变储热换热器1内换热后无需与环境进行热交换，这使得空调器在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，进而可以实现空调器的一体化结构，打破了传统空调器分体式结构的常规。

制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，达到制冷或者制热的目的。

第二换热器32安装在水箱33内，第二换热器32和水箱33可以形成水冷换热器，制冷剂流经第二换热器32时，和水进行换热，使得水箱33可以提供热水。优选地，水箱33用于供应热水，比如水箱33可以设有进水口和出水口，冷水从进水口流入在与制冷剂进行热交换后从出水口流出，制取的热水可以用于洗碗、洗澡、供暖等。配偶水箱33的水管管路设计，该空调系统更适合于厨房吊顶式或嵌入式的空调结构。

第三截止阀73的两端分别与第一换热器31的另一端以及第二换热器32的另一端相连。

下面参考图1描述空调系统的制冷剂循环回路。

具体地，当空调系统运行制冷时，第三截止阀73切断，第一换热器31所在的换热支路连通，第二换热器32所在的换热支路断开，换向单元4的第一接口41与第四接口44连通，第三接口43与第二接口42连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第四接口44、相变储热换热器1、第一节流元件63、第一换热器31、换向单元4第二接口42、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时第一换热器31为蒸发器，相变储热换热器1为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1时，与相变介质进行换热，制冷剂放出的热量被相变介质吸收并储存起来，相变介质的状态发生变化，例如可以由固态转变为液态。制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，吸收空气中的热量，以此达到制冷的目的。

其中，在空调装置运行制冷的过程中，由于相变介质吸收并储存了冷凝热，其状态由固态转变为液态。当相变介质全部转变为液态时，其储热能力达到上限，此时空调装置不能继续制冷，空调装置需启动第一再生过程使相变介质恢复储热能力，当然，在相变介质未完全转化为液态时，若完成做饭，也可启动第一再生过程，以使相变储热换热器1的蓄热能力达到最大。该过程类似于电池充电，可使相变介质在短时间内由液态全部转变为固态，重新恢复储热的能力，这样空调装置便可继续制冷。

相变介质第一再生过程的实现方式为，停止空调装置的制冷循环后，启动空调装置的第一再热循环，第一换热器31所在的换热支路断开，第二换热器32所在的换热支路连通，通过换向单元4可以实现对制冷剂流向的切换，第三截止阀73切断，换向单元4的第一接口41与第二接口42连通，第三接口43与第四接口44连通。该过程中制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第二接口42、第二换热器32、第二节流元件66、相变储热换热器1、换向单元4的第四接口44、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时相变储热换热器1为蒸发器，第二换热器32为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1时，和相变介质进行换热，制冷剂吸收相变介质中储存的热量，相变介质的状态发生变化，例如由液态转变为固态。制冷剂流经第二换热器32时，和水箱33中的水进行换热，向水中释放热量，以此达到制取热水的目的。这样可以充分利用相变材料储能特性的同时，提高了能源利用率，更加节能环保。

当空调运行制热时，第三截止阀73开启，换向单元4的第一接口41与第二接口42连通，第三接口43与第四接口44连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第二接口42、第一换热器31、第三截止阀73、第二节流元件66、相变储热换热器1、换向单元4的第四接口44、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时相变储热换热器1为蒸发器，第一换热器31为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1时，和相变介质进行换热，制冷剂吸收相变介质中储存的热量，相变介质的状态发生变化，例如由液态转变为固态。制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，向空气中释放热量，以此达到制热的目的。

同样的，在空调装置运行制热的过程中，由于制冷剂从相变介质中吸收热量，相变介质由液态转变为固态。当相变介质全部转变为固态时，其放热能力达到上限，此时空调系统组件不能继续制热，空调系统组件需启动第二再生过程使相变介质恢复放热的能力，当然，在相变介质未完全转化为固态时，若完成做饭，也可启动第二再生过程，以使相变储热换热器1的放热能力达到最大。该第二再生过程和上述第一再生过程相反，可使相变介质在短时间内由固态全部转变为液态，重新恢复放热的能力，这样空调装置便可继续制热。其实现方式为，停止空调装置的制热循环，启动空调装置制冷循环，第三截止阀73切断，换向单元4的第一接口41与第四接口44连通，第三接口43与第二接口42连通。该过程中相变介质吸收并储存冷凝热，由固态转变为液态，由此恢复放热能力。该第二再生过程通常在空调装置不需要制热时启动。由于第二再生过程中会送入冷风，因此需将空调器所在的空间和室内连通的门窗关闭，避免冷风进入室内其他空间。空调器所在的空间和室外连通的窗户可打开，以便空气流通。当然，空调器为便携式空调时，上述过程可放在室外进行，以避免空调器吹出的冷风对室内空气状态造成影响。

根据本发明实施例的空调系统，利用相变储热换热器1，在制冷时无需向环境释放热量，在制热时无需从环境吸收热量，且可以充分利用相变材料储能特性，制取热水，提高了能源利用率，更加节能环保，且既能制冷又能制热，阀件数目少。

根据本发明实施例的空调器，在制冷时无需向环境释放热量，实现了一体式设计，在制热时无需从环境吸收热量，制冷后还可制取热水，能效高。

如图1所示，根据本发明一个优选实施例的空调系统，包括第一换热支路、第二换热支路和第三截止阀73，第一换热支路和第二换热支路并联连接在相变储热换热器1的另一端与第二接口42之间，第一换热支路连通时第二换热支路断开，第二换热支路连通时第一换热支路断开。

如图1所示，第一换热支路包括第一截止阀71、第一换热器31、第一节流元件63、第一单向阀61、第一干燥过滤器62，第一截止阀71、第一换热器31、第一节流元件63、第一单向阀61串联连接，第一截止阀71连接在第一换热器31的一端与第二接口42之间，第一单向阀61与第一节流元件63串联，以使第一换热支路从相变储热换热器1的另一端到第二接口42单向导通，第一节流元件63连接在第一换热器31与第一单向阀61之间，第一换热支路还包括串联在支路上的第一干燥过滤器62，第一干燥过滤器62连接在第一单向阀61与第一节流元件63之间。

具体地，在第一换热支路中，第一截止阀71、第一换热器31、第一节流元件63、第一干燥过滤器62、第一单向阀61顺次串联，第一截止阀71与第二接口42相连，第一单向阀61与相变储热换热器1的另一端(例如，图1中的下端)相连，第一截止阀71开启时，第一换热支路连通到整个制冷循环回路中，第一干燥过滤器62用于吸收制冷剂中的水分，第一单向阀61使得制冷剂从相变储热换热器1的另一端到第一干燥过滤器62单向导通。

如图1所示，第二换热支路包括第二截止阀72、第二换热器32、第二节流元件66、第二单向阀64、第二干燥过滤器65，第二截止阀72、第二换热器32、第二节流元件66、第二单向阀64串联连接，第二截止阀72连接在第二换热器32的一端与第二接口42之间，第二单向阀64与第二节流元件66串联，以使第二换热支路从第二接口42到相变储热换热器1的另一端单向导通，第二单向阀64连接在第一换热器31与第二节流元件66之间，第二换热支路还包括串联在支路上的第二干燥过滤器65，第二干燥过滤器65连接在第二单向阀64与第二节流元件66之间。

具体地，在第二换热支路中，第二截止阀72、第二换热器32、第二单向阀64、第二干燥过滤器65、第二节流元件66顺次串联，第二截止阀72与第二接口42相连，第二节流元件66与相变储热换热器1的另一端(例如，图1中的下端)相连，第二截止阀72开启时，第二换热支路连通到整个制冷循环回路中，第二干燥过滤器65用于吸收制冷剂中的水分，第二单向阀64使得制冷剂从第二换热器32到第二干燥过滤器65单向导通。

第三截止阀73的两端分别与第一换热器31的另一端以及第二换热器32的另一端相连。

可选地，第一节流元件63和第二节流元件66可以毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀等。第一截止阀71和第二截止阀72可以为电磁阀、球阀等。

当空调系统运行制冷时，第一截止阀71开启，第二截止阀72切断，第三截止阀73切断，第一换热支路连通，换向单元4的第一接口41与第四接口44连通，第三接口43与第二接口42连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第四接口44、相变储热换热器1、第一单向阀61、第一干燥过滤器62、第一节流元件63、第一换热器31、第一截止阀71、换向单元4第二接口42、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。其中，在制冷剂流经第一换热器31与空气换热实现制冷。

制冷结束后，启动空调装置的第一再热循环，第一截止阀71切断，第二截止阀72开启，第三截止阀73切断，第二换热支路连通，换向单元4的第一接口41与第二接口42连通，第三接口43与第四接口44连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第二接口42、第二截止阀72、第二换热器32、第二单向阀64、第二干燥过滤器65、第二节流元件66、相变储热换热器1、换向单元4的第四接口44、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。其中，在制冷剂流经第二换热器32与水箱33中水换热实现制取热水。

当空调运行制热时，第一截止阀71开启，第二截止阀72切断，第三截止阀73开启，换向单元4的第一接口41与第二接口42连通，第三接口43与第四接口44连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第二接口42、第一换热器31、第三截止阀73、第二单向阀64、第二干燥过滤器65、第二节流元件66、相变储热换热器1、换向单元4的第四接口44、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。此时相变储热换热器1为蒸发器，第一换热器31为冷凝器。制冷剂在流经相变储热换热器1时，和相变介质进行换热，制冷剂吸收相变介质中储存的热量，相变介质的状态发生变化，例如由液态转变为固态。制冷剂流经第一换热器31时，和空气进行换热，向空气中释放热量，以此达到制热的目的。

同样的，在空调装置运行制热的过程中，由于制冷剂从相变介质中吸收热量，相变介质由液态转变为固态。当相变介质全部转变为固态时，其放热能力达到上限，此时空调系统组件不能继续制热，空调系统组件需启动第二再生过程使相变介质恢复放热的能力，当然，在相变介质未完全转化为固态时，若完成做饭，也可启动第二再生过程，以使相变储热换热器1的放热能力达到最大。该第二再生过程和上述第一再生过程相反，可使相变介质在短时间内由固态全部转变为液态，重新恢复放热的能力，这样空调装置便可继续制热。其实现方式为，停止空调装置的制热循环，启动空调装置制冷循环，第一截止阀71开启，第二截止阀72切断，第三截止阀73切断，第一换热支路连通，换向单元4的第一接口41与第四接口44连通，第三接口43与第二接口42连通。制冷剂依次经过压缩机2的排气口22、换向单元4的第一接口41、第四接口44、相变储热换热器1、第一单向阀61、第一干燥过滤器62、第一节流元件63、第一换热器31、第一截止阀71、换向单元4第二接口42、第三接口43，最后从压缩机2的吸气口21回到压缩机2，如此循环。

上述结构实施例的空调系统既可在夏季制冷，又可在冬季制热，既可用于封闭式厨房又可用于开放式厨房，且系统的总体阀件数目少，系统更加简化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：

换向单元，所述换向单元具有第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；

压缩机，所述压缩机具有吸气口和排气口，所述排气口与所述第一接口相连，所述吸气口与所述第三接口相连；

第一换热器，所述第一换热器的一端与所述第二接口相连；

第二换热器和水箱，所述第二换热器的一端与所述第二接口相连，且安装在所述水箱内；

第三截止阀，所述第三截止阀的两端分别与所述第一换热器的另一端以及所述第二换热器的另一端相连；

相变储热换热器，所述相变储热换热器的一端与所述第四接口相连，所述相变储热换热器的另一端与所述第一换热器的另一端之间通过第一节流元件相连，所述相变储热换热器的另一端与所述第二换热器的另一端之间通过第二节流元件相连。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，包括并联连接在所述相变储热换热器的另一端与所述第二接口之间的第一换热支路和第二换热支路；

所述第一换热支路包括串联连接的第一截止阀、所述第一换热器、所述第一节流元件；

所述第二换热支路包括串联连接的第二截止阀、所述第二换热器、所述第二节流元件。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第一截止阀连接在所述第一换热器的一端与所述第二接口之间，所述第二截止阀连接在所述第二换热器的一端与所述第二接口之间。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述第一换热支路还包括与所述第一节流元件串联的第一单向阀，以使所述第一换热支路从所述相变储热换热器的另一端到所述第二接口单向导通；

所述第二换热支路还包括与所述第二节流元件串联的第二单向阀，以使所述第二换热支路从所述第二接口到所述相变储热换热器的另一端单向导通。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述第一节流元件连接在所述第一换热器与所述第一单向阀之间；所述第二单向阀连接在所述第二换热器与所述第二节流元件之间。

6.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述第一换热支路还包括串联在支路上的第一干燥过滤器，所述第二换热支路还包括串联在支路上的第二干燥过滤器。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述第一干燥过滤器连接在所述第一单向阀与所述第一节流元件之间；所述第二干燥过滤器连接在所述第二单向阀与所述第二节流元件之间。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述水箱用于供应热水。

9.一种空调器，其特征在于，包括：

如权利要求1-8中任一项所述的空调系统；

箱体，所述空调系统安装于所述箱体内。