CN110307614A - 一种集空调和冷热水机为一体的空调器及其控制方法 - Google Patents

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CN110307614A CN201910713409.0A CN201910713409A CN110307614A CN 110307614 A CN110307614 A CN 110307614A CN 201910713409 A CN201910713409 A CN 201910713409A CN 110307614 A CN110307614 A CN 110307614A
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Abstract

本发明提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器和控制方法，所述空调器包括：压缩机(1)，室外换热器(2)，室内换热器(3)和水箱(4)，所述室内换热器(3)和所述水箱(4)并联设置，且所述室内换热器(3)所在支路为第一支路(5)，所述第一支路(5)上设置有第一节流装置(6)，所述水箱(4)所在支路为第二支路(7)，所述第二支路(7)上设置有第二节流装置(8)，以使得室内制冷的同时能制取冷水，或者室内制热的同时能制取热水。通过本发明能够在炎热环境下同时内制冷和制取冷水，及寒冷环境下同时室内制热和制取热水，解决中东地区温度高时对冷水的需求，环境温度低时对热水的需求问题，智能化控制。

Description

一种集空调和冷热水机为一体的空调器及其控制方法
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体涉及一种集空调和冷热水机为一体的空调器及其控制方法。
背景技术
中东地区气候炎热，最高温度甚至达到65度左右，自来水水温偏高。在洗衣服、做饭、洗澡等家庭用水时，给人带来不舒适的感觉。尤其在炎热环境下无法同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，人体在享受室内凉爽的同时使用的水温却较热，或者水温凉爽的同时室内无法保证舒适的凉爽温度；并且在寒冷环境下也无法同时实现室内制热和制取热水的目的和效果，使得人体在享受室内温暖的时候使用的水温却较冷，或者水温温和的同时室内无法保证舒适的温暖的温度。
由于现有技术中的空调系统存在在炎热环境下无法同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，以及在寒冷环境下也无法同时实现室内制热和制取热水的目的和效果等技术问题，因此本发明研究设计出一种集空调和冷热水机为一体的空调器及其控制方法。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调系统存在在炎热环境下无法同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，以及在寒冷环境下也无法同时实现室内制热和制取热水的目的和效果的缺陷，从而提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器及其控制方法。
本发明提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器，其包括：
压缩机，室外换热器，室内换热器和水箱，所述室内换热器和所述水箱并联设置，且所述室内换热器所在支路为第一支路，所述第一支路上设置有第一节流装置，所述水箱所在支路为第二支路，所述第二支路上设置有第二节流装置，以使得室内制冷时的同时能制取冷水，或者室内制热时的同时能制取热水。
优选地，
所述水箱上设置有进水管路和出水管路，所述进水管路将水通入所述水箱中，所述出水管路将水箱中的水导出，所述第二支路与所述水箱中的水能进行换热。
优选地，
所述第二支路在所述水箱中形成为换热盘管的结构形式；和/或，所述第一节流装置和/或所述第二节流装置为电子膨胀阀。
优选地，
还包括四通阀，所述四通阀包括四个端：第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端与所述室外换热器连通，所述第二端与所述压缩机的排气口连通，所述第三端与所述压缩机的吸气口连通，所述四通阀的所述第四端与所述第一支路的第五端连通，所述四通阀的所述第四端还与所述第二支路的第六端连通，所述第一支路的所述第五端与所述第二支路的所述第六端连通。
优选地，
所述室外换热器与所述第一支路的第七端连通，所述室外换热器还与所述第二支路的第八端连通，所述第一支路的所述第七端与所述第二支路的所述第八端连通。
本发明还提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器的控制方法，其使用前任一项所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，对室内的制热量或制冷量的大小以及水箱的换热量大小进行控制。
优选地，
当同时需要室内制冷和制冷水时：
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度≥第一预设值、或者水箱水温达到第一设定水温时，调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开；
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，控制调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度。
优选地，
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。
优选地，
当同时需要室内制热和制热水时：
当室内第二设定温度-检测的室内环境温度≥第二预设值或者水箱水温达到第二设定水温时，控制调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开；
当室内第二设定温度-检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度。
优选地，
当室内第二设定温度-检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。
优选地，
当只有制冷水需求时，且水箱中水温高于第三设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；
当只有制冷水需求时，且水箱中水温≤第三设定水温时，控制所述压缩机关闭。
优选地，
当只有制热水需求时，且水箱中水温低于第四设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；
当只有制热水需求时，且水箱中水温≥第四设定水温时，控制所述压缩机关闭。
本发明提供的一种集空调和冷热水机为一体的空调器和控制方法具有如下有益效果：
1.本发明通过将室内换热器与水箱之间并联设置，能够使得室内制冷时还能同样地制取出冷水，室内制热时还能制取出热水，能够有效达到在炎热环境下同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，以及在寒冷环境下也同时实现室内制热和制取热水的目的和效果，尤其针对和适用于中东地区气候炎热的情况，能够在有效制冷的时候还能进行制取生活用的冷水，使得人类生产生活更为舒适；空调器及冷水\热水机，可以解决中东地区温度高时对冷水的需求，及环境温度低时对热水的需求问题，智能化的控制，结构、安装简单。还通过对室内环境温度、设定温度及水温设定温度进行监控，智能化的控制空调器在制冷+冷水机，制热+热水器、冷水机三种模式中进行切换，达到节能、舒适和人性化的目的。
2.本发明能够有效实现制冷+冷水机模式：当智能检测系统检测到室内环境温度较高或者用户设定的温度远低于室内环境温度时，空调器优先进行制冷运行，确保制冷效果。待室内环境温度与用户设定温度较为接近时，减小空调的冷媒流量，加大冷水机流量，对水箱中的自来水进行快速降温；
制热+热水器：当智能检测系统检测到室内环境温度较低或者用户设定的温度远高于室内环境温度时，空调器优先进行制热运行，确保制热效果。待室内环境温度与用户设定温度较为接近时，减小空调的冷媒流量，加大热水机流量，对水箱中的自来水进行快速升温。
冷水机模式：采用智能控制的方式，自动切断冷媒与内机的联系，在内机不运行的情况下，空调器外机依然运行，起到给水箱内冷水降温的作用。
本发明把空调器及冷水\热水机融为一体，在不影响空调器正常使用的情况下，根据环境温度和客户需求对储水箱中的水温进行降温或者加热，达到一机多用的目的。空调器及冷、热水器使用同一个压缩机，同一套系统，节约材料成本。
附图说明
图1是本发明的集空调和冷热水机为一体的空调器在制冷和冷水机模式下工作时的结构及工作原理图；
图2是本发明的集空调和冷热水机为一体的空调器在制热和热水机模式下工作时的结构及工作原理图；
图3是本发明的集空调和冷热水机为一体的空调器在单纯冷水机模式下工作时的结构及工作原理图；
图4是本发明的集空调和冷热水机为一体的空调器的控制方法流程图。
图中附图标记表示为：
1、压缩机；11、排气口；12、吸气口；2、室外换热器；3、室内换热器；4、水箱；41、进水管路；42、出水管路；5、第一支路；51、第五端；52、第七端；6、第一节流装置；7、第二支路；71、第六端；72、第八端；8、第二节流装置；9、四通阀。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器，其包括：
压缩机1，室外换热器2，室内换热器3和水箱4，所述室内换热器3和所述水箱4并联设置，且所述室内换热器3所在支路为第一支路5，所述第一支路5上设置有第一节流装置6，所述水箱4所在支路为第二支路7，所述第二支路7上设置有第二节流装置8，以使得室内制冷时的同时能制取冷水，或者室内制热时的同时能制取热水。
本发明通过将室内换热器与水箱之间并联设置，能够使得室内制冷时还能同样地制取出冷水，室内制热时还能制取出热水，能够有效达到在炎热环境下同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，以及在寒冷环境下也同时实现室内制热和制取热水的目的和效果，尤其针对和适用于中东地区气候炎热的情况，能够在有效制冷的时候还能进行制取生活用的冷水，使得人类生产生活更为舒适；空调器及冷水\热水机，可以解决中东地区温度高时对冷水的需求，及环境温度低时对热水的需求问题，智能化的控制，结构、安装简单。还通过对室内环境温度、设定温度及水温设定温度进行监控，智能化的控制空调器在制冷+冷水机，制热+热水器、冷水机三种模式中进行切换，达到节能、舒适和人性化的目的。本发明把空调器及冷水\热水机融为一体，在不影响空调器正常使用的情况下，根据环境温度和客户需求对储水箱中的水温进行降温或者加热，达到一机多用的目的。空调器及冷、热水器使用同一个压缩机，同一套系统，节约材料成本。
优选地，
所述水箱4上设置有进水管路41和出水管路42，所述进水管路41将水通入所述水箱4中，所述出水管路42将水箱4中的水导出，所述第二支路7与所述水箱4中的水能进行换热。通过进水管路和出水管路能够对水箱实现进水和导出水的作用，使得水在水箱中进行换热后并进行有效的导出，完成制取冷水或热水的目的。
优选地，
所述第二支路7在所述水箱4中形成为换热盘管的结构形式；和/或，所述第一节流装置6和/或所述第二节流装置8为电子膨胀阀。通过换热盘管的结构形式能够使得第二支路在水箱中与水之间完成高效的换热作用，提高制取热水或冷水的换热效率；第一节流装置和/或第二节流装置设置为电子膨胀阀是优选结构形式，能够精确调节流经水箱或室内换热器中的冷媒的流量。
优选地，
还包括四通阀9，所述四通阀9包括四个端：第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端与所述室外换热器2连通，所述第二端与所述压缩机1的排气口11连通，所述第三端与所述压缩机1的吸气口12连通，所述四通阀的所述第四端与所述第一支路5的第五端51连通，所述四通阀的所述第四端还与所述第二支路7的第六端71连通，所述第一支路5的所述第五端51与所述第二支路7的所述第六端71连通。这是本发明的优选结构形式，通过四通阀能够实现对室内进行制冷和制热之间模式有效切换的控制作用。
优选地，
所述室外换热器2与所述第一支路5的第七端52连通，所述室外换热器2还与所述第二支路7的第八端72连通，所述第一支路5的所述第七端52与所述第二支路7的所述第八端72连通。这是本发明的室内换热器和水箱所在的支路分别与室外换热器相连的优选连接形式，能够实现室内换热器的第一支路的第七端与水箱的第二支路的第八端连通后再与室外换热器连通。
如图4所示，本发明还提供一种集空调和冷热水机为一体的空调器的控制方法，其使用前任一项所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，对室内的制热量或制冷量的大小以及水箱的换热量大小进行控制。
本发明通过将室内换热器与水箱之间并联设置，能够使得室内制冷时还能同样地制取出冷水，室内制热时还能制取出热水，能够有效达到在炎热环境下同时实现室内制冷和制取冷水的目的和效果，以及在寒冷环境下也同时实现室内制热和制取热水的目的和效果，尤其针对和适用于中东地区气候炎热的情况，能够在有效制冷的时候还能进行制取生活用的冷水，使得人类生产生活更为舒适；空调器及冷水\热水机，可以解决中东地区温度高时对冷水的需求，及环境温度低时对热水的需求问题，智能化的控制，结构、安装简单。还通过对室内环境温度、设定温度及水温设定温度进行监控，智能化的控制空调器在制冷+冷水机，制热+热水器、冷水机三种模式中进行切换，达到节能、舒适和人性化的目的。
方案1，优选地，如图1所示，
当同时需要室内制冷和制冷水时：
当室内环境感温包检测到室内环境温度-室内第一设定温度≥第一预设值(优选为2度)、或者水箱水温达到第一设定水温时，优先确保蒸发器的换热效果，控制调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开(根据需求进行调节)；
当室内环境感温包检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，控制调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度，节流装置A(即第一节流装置，下同)根据需求进行调节。
这是本发明的有效实现制冷+冷水机模式的控制方法，当智能检测系统检测到室内环境温度较高或者用户设定的温度远低于室内环境温度时，空调器优先进行制冷运行，确保制冷效果。待室内环境温度与用户设定温度较为接近时，减小空调的冷媒流量，加大冷水机流量，对水箱中的自来水进行快速降温。
优选地，当室内环境感温包检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。此时可以在调控水温的时候还对室内温度进行进一步的调控，实现室内温度的精确有效的控制。
按着冷媒流向，制冷系统循环方式为：压缩机—四通阀—室外换热器—分流成2路：流程1：节流装置A—室内换热器，流程2：节流装置B(即第二节流装置，下同)—水箱内盘管—汇合后到四通阀—压缩机。
两条通路的电子膨胀阀的流量分配采用逻辑程序进行控制：
当满足下面条件时：
当室内环境感温包检测到室内环境温度﹣设定温度≥2度或者水箱水温达到设定温度，优先确保蒸发器的换热效果，节流装置B开度关闭到最小开度，节流装置A根据需求进行调节
当室内环境感温包检测到室内环境温度﹣设定温度＜2度且水箱水温高于设定温度时，节流装置B开度逐渐加大开度，节流装置A根据需求进行调节
方案2，优选地，如图2所示，
当同时需要室内制热和制热水时：
当室内第二设定温度﹣室内环境感温包检测的室内环境温度≥第二预设值(优选为2度)或者水箱水温达到第二设定水温时，优先确保蒸发器的换热效果，控制调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开(根据需求进行调节)；
当室内第二设定温度-室内环境感温包检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度，节流装置A根据需求进行调节。
这是本发明的制热+热水器模式下的优选控制方法，当智能检测系统检测到室内环境温度较低或者用户设定的温度远高于室内环境温度时，空调器优先进行制热运行，确保制热效果。待室内环境温度与用户设定温度较为接近时，减小空调的冷媒流量，加大热水机流量，对水箱中的自来水进行快速升温。
优选地，
当室内第二设定温度-室内环境感温包检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。此时可以在调控水温的时候还对室内温度进行进一步的调控，实现室内温度的精确有效的控制。
按着冷媒流向，制热系统循环方式为：压缩机—四通阀—分流成2路：流程1：室内换热器—节流装置A，流程2：水箱内盘管—节流装置B汇合后到室外换热器—四通阀—压缩机。
两条通路的电子膨胀阀的流量分配采用逻辑程序进行控制：
当满足下面条件时：
(1)当设定温度﹣室内环境感温包检测的室内环境温度≥2度或者水箱水温达到设定温度，优先确保蒸发器的换热效果，节流装置B开度关闭到最小开度，节流装置A根据需求进行调节
(2)当设定温度﹣室内环境感温包检测的室内环境温度＜2度且水箱水温高于设定温度时，节流装置B开度逐渐加大开度，节流装置A根据需求进行调节
方案3，如图3所示，
当只有制冷水需求时，且水箱中水温高于第三设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；电子膨胀阀A关闭，电子膨胀阀B按照需求进行调节
当只有制冷水需求时，且水箱中水温≤第三设定水温时，控制所述压缩机关闭，达到节能效果。
这是本发明的冷水机模式下的优选控制方法：采用智能控制的方式，自动切断冷媒与内机的联系，在内机不运行的情况下，空调器外机依然运行，起到给水箱内冷水降温的作用。
按着冷媒流向，制冷系统循环方式为：压缩机—四通阀—室外换热器—节流装置B—水箱内盘管—四通阀—压缩机。
两条通路的电子膨胀阀的流量分配采用逻辑程序进行控制：
当只有冷水机需求时，且水箱中水温高于设定水温时，电子膨胀阀A关闭，电子膨胀阀B按照需求进行调节
当只有冷水机需求时，且水箱中水温≤设定水温时，压缩机关闭，达到节能效果。
方案4，优选地，
当只有制热水需求时，且水箱中水温低于第四设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；电子膨胀阀A关闭，电子膨胀阀B按照需求进行调节
当只有制热水需求时，且水箱中水温≥第四设定水温时，控制所述压缩机关闭，达到节能效果。
这是本发明的热水机模式下的优选控制方法：采用智能控制的方式，自动切断冷媒与内机的联系，在内机不运行的情况下，空调器外机依然运行，起到给水箱内水升温的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种集空调和冷热水机为一体的空调器，其特征在于：包括：
压缩机(1)，室外换热器(2)，室内换热器(3)和水箱(4)，所述室内换热器(3)和所述水箱(4)并联设置，且所述室内换热器(3)所在支路为第一支路(5)，所述第一支路(5)上设置有第一节流装置(6)，所述水箱(4)所在支路为第二支路(7)，所述第二支路(7)上设置有第二节流装置(8)，以使得室内制冷时的同时能制取冷水，或者室内制热时的同时能制取热水。
2.根据权利要求1所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，其特征在于：
所述水箱(4)上设置有进水管路(41)和出水管路(42)，所述进水管路(41)将水通入所述水箱(4)中，所述出水管路(42)将水箱(4)中的水导出，所述第二支路(7)与所述水箱(4)中的水能进行换热。
3.根据权利要求2所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，其特征在于：
所述第二支路(7)在所述水箱(4)中形成为换热盘管的结构形式；和/或，所述第一节流装置(6)和/或所述第二节流装置(8)为电子膨胀阀。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，其特征在于：
还包括四通阀(9)，所述四通阀(9)包括四个端：第一端、第二端、第三端和第四端，所述第一端与所述室外换热器(2)连通，所述第二端与所述压缩机(1)的排气口(11)连通，所述第三端与所述压缩机(1)的吸气口(12)连通，所述四通阀的所述第四端与所述第一支路(5)的第五端(51)连通，所述四通阀的所述第四端还与所述第二支路(7)的第六端(71)连通，所述第一支路(5)的所述第五端(51)与所述第二支路(7)的所述第六端(71)连通。
5.根据权利要求4所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，其特征在于：
所述室外换热器(2)与所述第一支路(5)的第七端(52)连通，所述室外换热器(2)还与所述第二支路(7)的第八端(72)连通，所述第一支路(5)的所述第七端(52)与所述第二支路(7)的所述第八端(72)连通。
6.一种集空调和冷热水机为一体的空调器的控制方法，其特征在于：
使用权利要求1-5中任一项所述的集空调和冷热水机为一体的空调器，对室内的制热量或制冷量的大小以及水箱的换热量大小进行控制。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
当同时需要室内制冷和制冷水时：
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度≥第一预设值、或者水箱水温达到第一设定水温时，调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开；
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，控制调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：
当检测到室内环境温度-室内第一设定温度＜第一预设值且水箱水温高于第一设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
当同时需要室内制热和制热水时：
当室内第二设定温度﹣检测的室内环境温度≥第二预设值或者水箱水温达到第二设定水温时，控制调节所述第二节流装置的开度关闭到最小开度，控制调节所述第一节流装置打开；
当室内第二设定温度-检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，调节所述第二节流装置打开并逐渐加大开度。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：
当室内第二设定温度-检测的室内环境温度＜第二预设值且水箱水温低于第二设定水温时，还控制调节所述第一节流装置打开。
11.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
当只有制冷水需求时，且水箱中水温高于第三设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；
当只有制冷水需求时，且水箱中水温≤第三设定水温时，控制所述压缩机关闭。
12.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：
当只有制热水需求时，且水箱中水温低于第四设定水温时，调节所述第一节流装置的开度关闭到最小开度，调节所述第二节流装置打开；
当只有制热水需求时，且水箱中水温≥第四设定水温时，控制所述压缩机关闭。
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