CN111121200A - 一种空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统，涉及空调技术领域，用于解决现有技术中的空调系统制热效果差的问题。本发明空调系统包括依次连接成回路的压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器，压缩机的排气口连接有四通阀，还包括水模块；第三换热器，第三换热器并联在第二换热器的两端，第三换热器包括相互换热的制冷剂流道与水路流道，制冷剂流道位于四通阀与节流装置之间，水路流道用于向水模块供热水或冷水；第一控制阀，第一控制阀用于控制节流装置与第二换热器连通或断开，和/或控制节流装置与第三换热器连通或断开；第二控制阀，第二控制阀用于控制四通阀与第二换热器连通或断开，和/或控制四通阀与第三换热器连通或断开。本发明用于制冷或制热。

Description

一种空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统。

背景技术

随着经济发展和生活品质的不断提高，空调已经成为一种常用的家用电器。空调系统通常为包括压缩机、室内换热器、室外换热器和节流装置四个基本部件通过管道连接组成的制冷剂循环系统，制冷剂在制冷循环系统中不断循环流动，从而发生状态变化并与外界进行热量交换，从而实现制冷或制热。

现有技术中的空调系统包括压缩机01、室内换热器02、室外换热器03和节流装置04，压缩机01的排气口连接有四通阀05，四通阀05用于控制从排气口排出的制冷剂流入室内换热器02或室外换热器03内，如图1所示，通过四通阀05的换向改变空调系统中制冷剂的流动方向，使得室内换热器02中流动的制冷剂与周围的空气进行换热，随后将加热后的热空气或者冷却后的冷空气，从空调的出风口吹出，从而实现对室内空气的制冷或制热。

上述空调系统在制冷时，压缩机01的排气排出的高温高压的制冷剂气体依次经过四通阀05和室外换热器03，在室外换热器03中冷凝放热后变为低温高压的制冷剂后，流入节流装置04节流为低温低压的制冷剂液体，随后流入室内换热器02，在室内换热器02中与周围的空气进行换热，冷空气由空调的出风口吹出，室内换热器02中的制冷剂蒸发吸热后重新回到压缩机01的吸气口。但是，上述空调系统在制热时，由于冷空气密度大，热空气密度小。同样体积的冷空气比热空气重，所以冷空气下沉，热空气上升，若通过热风的供暖方式实现制热，则室内空气靠近屋顶的温度较高，而靠近地面的空气温度较低，不符合“头冷脚热”的人体采暖舒适性要求，其制热效果差。

发明内容

本发明提供了一种空调系统及空调，用于解决现有技术中的空调系统制热效果差的问题。

为达到上述目的，本发明提供的空调系统包括依次连接成回路的压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器，所述压缩机的排气口连接有四通阀，所述四通阀用于控制从所述排气口排出的制冷剂流入所述第一换热器或所述第二换热器，所述空调系统还包括：水模块；第三换热器，所述第三换热器并联在所述第二换热器的两端，所述第三换热器包括相互换热的制冷剂流道与水路流道，所述制冷剂流道位于所述四通阀与所述节流装置之间，所述水路流道用于向所述水模块供热水或冷水；第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述节流装置与所述第二换热器连通或断开，和/或控制所述节流装置与所述第三换热器连通或断开；第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述四通阀与所述第二换热器连通或断开，和/或控制所述四通阀与所述第三换热器连通或断开。

相较于现有技术，本发明实施例提供的空调系统，当四通阀用于控制从压缩机的排气口排出的制冷剂流入第一换热器时，即空调系统在制冷时，若第一控制阀用于控制节流装置与第二换热器连通、节流装置与第三换热器断开，则第二控制阀用于控制四通阀与第二换热器连通、四通阀与第三换热器断开；或者，若第一控制阀用于控制节流装置与第三换热器连通、节流装置与第二换热器断开，则第二控制阀用于控制四通阀与第三换热器连通、四通阀与第二换热器断开；或者，若第一控制阀用于控制第二换热器、第三换热器均与节流装置连通，则第二控制阀用于控制第二换热器、第三换热器均与四通阀连通。此时，压缩机的排气口排出的高温高压的制冷剂气体依次经过四通阀和第一换热器后，进入节流装置节流为低温低压饱和态制冷剂后，该低温低压饱和态制冷剂分别流入第二换热器和第三换热器，并在第二换热器和第三换热器中蒸发吸热后重新回到压缩机的吸气口，通过风冷和/或水冷的方式实现制冷，用户能够根据自己的需求采用上述制冷方式中的任一种，从而为用户提供了不同的制冷方式，提高了用户的使用体验感。

同理，当四通阀用于控制从压缩机的排气口排出的制冷剂流入第二换热器时，即空调系统在制热时，若第二控制阀用于控制四通阀与第二换热器连通、四通阀与第三换热器断开，则第一控制阀用于控制节流装置与第二换热器连通、节流装置与第三换热器断开；或者，若第二控制阀用于控制四通阀与第三换热器连通、四通阀与第二换热器断开，则第一控制阀用于控制节流装置与第三换热器连通、节流装置与第二换热器断开；或者，若第二控制阀用于控制第二换热器、第三换热器均与四通阀连通，则第一控制阀用于控制第二换热器、第三换热器均与节流装置连通。此时，压缩机的排气口排出的高温高压的制冷剂气体依次经过四通阀和第二换热器和/或第三换热器，当制冷剂进入第三换热器时，会与第三换热器中的水路流道中的水进行换热，并将加热后的水导入到水模块，使得水模块的温度升高。当制冷剂同时进入第二换热器和第三换热器时，经第二换热器换热后的热风吹向室内，使得室内温度升高，同时经第三换热器换热后的热水进入水模块，使得安装在室内的水模块的温度升高，从而能够避免仅采用热风的供暖方式导致的“头冷脚热”的问题，提高了空调系统的供暖舒适性，以及制热效果。

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，下面描述中的附图仅仅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为现有技术空调系统的结构示意图；

图2为本发明实施例空调系统的结构示意图；

图3为本发明实施例空调系统中的第一控制阀和第二控制阀均为单向阀的结构示意图；

图4为本发明实施例空调室外机的结构示意图；

图5为本发明实施例空调室外机的内部结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

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；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。

在本发明的描述中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

空调包括由管路连接起来的空调室外机和至少一个空调室内机，其中，为了降低室内噪音和节省室内空间空调室外机通常安装在室外，空调室外机通常包括压缩机、换热器以及主控制部件。空调室内机包括风机，在风机的出风侧依次设有换热器和出风口，风机吹出的风与换热器内的制冷剂进行热交换后，由出风口吹出，从而达到制冷或制热的目的。

参照图2，本发明提供的空调系统包括依次连接成回路的压缩机1、第一换热器2、节流装置3、第二换热器4，压缩机1的排气口连接有四通阀5，四通阀5用于控制从压缩机1的排气口排出的制冷剂流入第一换热器2或第二换热器4，空调系统还包括：水模块6；第三换热器7，第三换热器7并联在第二换热器4的两端，第三换热器7包括相互换热的制冷剂流道与水路流道，制冷剂流道位于四通阀5与节流装置3之间，水路流道用于向水模块6供水；第一控制阀，第一控制阀用于控制节流装置3与第二换热器4连通或断开，和/或控制节流装置3与第三换热器7连通或断开；第二控制阀，第二控制阀用于控制四通阀5与第二换热器4连通或断开，和/或控制四通阀5与第三换热器7连通或断开。其中，图2中箭头所指的方向为水的流动方向。

相较于现有技术，本发明实施例提供的空调系统，当四通阀5用于控制从压缩机1的排气口排出的制冷剂流入第一换热器2时，即空调系统在制冷时，若第一控制阀用于控制节流装置3与第二换热器4连通、节流装置3与第三换热器7断开，则第二控制阀用于控制四通阀5与第二换热器4连通、四通阀5与第三换热器7断开；或者，若第一控制阀用于控制节流装置3与第三换热器7连通、节流装置3与第二换热器4断开，则第二控制阀用于控制四通阀5与第三换热器7连通、四通阀5与第二换热器4断开；或者，若第一控制阀用于控制第二换热器4、第三换热器7均与节流装置3连通，则第二控制阀用于控制第二换热器4、第三换热器7均与四通阀5连通。此时，压缩机1的排气口排出的高温高压的制冷剂气体依次经过四通阀5和第一换热器2后，进入节流装置3节流为低温低压饱和态制冷剂后，该低温低压饱和态制冷剂液体分别流入第二换热器4和第三换热器7，并在第二换热器4和第三换热器7中蒸发吸热后重新回到压缩机1的吸气口，通过风冷和/或水冷的制冷实现制冷，用户能够根据自己的需求选择上述制冷方式中的任意一种，从而为用户提供了不同的制冷方式，提高了用户的使用体验感。

同理，当四通阀5用于控制从压缩机1的排气口排出的制冷剂流入第二换热器4时，即空调系统在制热时，若第二控制阀用于控制四通阀5与第二换热器4连通、四通阀5与第三换热器7断开，则第一控制阀用于控制节流装置3与第二换热器4连通、节流装置3与第三换热器7断开；或者，若第二控制阀用于控制四通阀5与第三换热器7连通、四通阀5与第二换热器4断开，则第一控制阀用于控制节流装置3与第三换热器7连通、节流装置3与第二换热器4断开；或者，若第二控制阀用于控制第二换热器4、第三换热器7均与四通阀5连通，则第一控制阀用于控制第二换热器4、第三换热器7均与节流装置3连通。此时，压缩机1的排气口排出的高温高压的制冷剂气体依次经过四通阀5和第二换热器4和/或第三换热器7，当制冷剂进入第三换热器7时，会与第三换热器7中的水路流道中的水进行换热，并将加热后的水导入到水模块6，使得水模块6的温度升高。当制冷剂同时进入第二换热器4和第三换热器7时，经第二换热器4换热后的热风吹向室内，使得室内温度升高，同时经第三换热器7换热后的热水进入水模块6，使得安装在室内的水模块6的温度升高，从而能够避免仅采用热风的供暖方式导致的“头热脚冷”的问题，提高了空调系统的供暖舒适性，以及制热效果。

需要说明的是：当上述空调系统中包括一个水模块时，水模块可以是风机盘管机组，盘管管内流过冷水或热水时会与管外空气换热，使空气被冷却，除湿或加热来调节室内的空气参数。当上述空调系统中包括至少一个水模块时，多个水模块均并联在第三换热器7的水路流道的两端，其中，部分水模块可以是暖气片、地暖中的任一种，当空调系统在制热时，上述水模块用于制热或向用户提供热水。另一部分水模块可以是水箱、换热器中的任意一种，当空调系统在制冷时，上述水模块用于制冷或为工业单位提供冷水。上述第三换热器7为板式换热器，板式换热器的传热效率高，对数温差大，重量轻、占地面积小，清洗方便，而且容易改变换热面积或流程组合，适用于多重介质换热。

可选地，第一控制阀包括第一调节阀和第二调节阀，第一调节阀安装在节流装置3和第二换热器4之间的连接管道上、且与第三换热器7并联，第二调节阀安装在节流装置3和第三换热器7的制冷剂流道之间的连接管道上、且与第二换热器4并联；第二控制阀包括第三调节阀和第四调节阀，第三调节阀安装在四通阀5和第二换热器4之间的连接管道上、且与第三换热器7并联，第四调节阀安装在四通阀5和第三换热器7的制冷剂流道之间的连接管道上、且与第二换热器4并联，通过四个调节阀能够实现各个支路的制冷剂的流量调节，使得各个支路中的制冷剂流量与空调系统的当前工况更加匹配，从而能够提高空调系统的能耗。

可选地，上述第一控制阀和第二控制阀均为三通阀，第一控制阀的进口与节流装置3连通，第二控制阀的两个出口分别与第二换热器4和第三换热器7连通，上述第二控制阀的进口与四通阀5连通，第二控制阀的两个出口分别与第二换热器4和第三换热器7连通，通过两个三通阀就能够实现第二换热器4或第三换热器7的连通或断开，使得空调系统的结构、和控制过程简单。

可选地，上述空调系统中的第一控制阀和第二控制阀均为单向阀，第一控制阀用于控制从第三换热器7流出的制冷剂流入节流装置3，第二控制阀用于控制从第二换热器4流出的制冷剂流入四通阀5，由于第一控制阀和第二控制阀均为单向阀，且单向阀决定了管道中制冷剂只能朝着一个方向流动，利用单向阀控制制冷剂的流向，使得空调系统能够自动识别制冷和制热模式，从而不需要设置专门的控制程序，控制第一控制阀和第二控制阀的启闭，进一步降低了空调系统控制过程的复杂程度。

可选地，第一控制阀(第一单向阀8)安装在第三换热器7的制冷剂流道与四通阀5之间的连接管道上、且与第二换热器4并联。可选地，第一控制阀(第一单向阀8)安装在第三换热器7的制冷剂流道与节流装置3之间的连接管道上、且与第二换热器4并联，如图3所示。相较于前者，后者的方案在空调系统处于制冷模式时，能够避免低温低压的制冷剂进入第三换热器7的制冷剂流道，并存储在制冷剂管道内，导致空调系统中的制冷剂流量减少，从而提高了空调系统的制冷效果。

此外，上述方案仅使用第二换热器4进行风冷换热制冷，不使用第三换热器7进行水冷换热制冷，能够解决用水二次换热(即第三换热器中的制冷剂流道与水路流道中的水进行一次换热后，低温的水再与周围空气进行二次换热)的换热效率低的问题，以及第三换热器7发生冻结、凝露等问题。

同理，第二控制阀(第二单向阀9)安装在第二换热器4和节流装置3之间的连接管道上、且与第三换热器7并联。可选地，第二控制阀(第二单向阀9)安装在第二换热器4和四通阀5之间的连接管道上、且与第三换热器7并联，如图3所示。相较于前者，后者的方案在空调系统处于制热模式时，能够避免从压缩机1的排气口排出的高温高压制冷剂气体直接进入第二换热器4，并存储在第二换热器4内，导致空调系统中的制冷剂流量减少，从而提高了空调系统的制热效果。

此外，上述方案仅使用第三换热器7通过水制热，不使用第二换热器4通过热风制热，能够解决第二换热器4的温度过高而导致空调室内机受热变形问题。

由于上述节流装置3，第三换热器7、四通阀5位于空调室外机内，第二换热器4位于空调室内机内，为了便于第二换热器4与四通阀5和节流装置3的连通，以及空调室外机和空调室内机的运输，上述空调系统还包括：第一截断阀10，第一截断阀10设置在节流装置3与第二换热器4之间的连接管道上、且与第三换热器7并联；第二截断阀11，第二截断阀11设置在第二换热器4与四通阀5之间的连接管道上、且与第三换热器7并联。

需要说明的是：上述除了第二换热器4，空调系统中的所有零部件均安装在空调室外机内，上述空调室外机包括空调室外机的壳体100，壳体上设有出水口101、进水口102、制冷剂进口103和制冷剂出口104，其中，壳体上的出水口101位于水路管道的出水口和水模块6之间的连接管道上；壳体上的进水口102位于水路流道的进水口和水模块6之间的连接管道上；壳体上的制冷剂进口103位于四通阀5和第二截断阀11之间的连接管道上、且与第三换热器7并联；壳体上的制冷剂出口104位于节流装置3与第一截断阀10之间的连接管道上、且与第三换热器7并联，如图4和图5所示。

可选地，第一截断阀10与第二截断阀11均位于空调室外机的壳体100外，相较于使得第一截断阀10与第二截断阀11均位于空调室外机的壳体100内，不用将壳体100打开就能够对第一截断阀10与第二截断阀11进行调节或更换，从而方便了第一截断阀10与第二截断阀11的调节，以及第一截断阀10与第二截断阀11的更换。其中，上述截断阀可以选择闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜中的任意一种。

进一步地，上述空调系统还包括水泵，水泵设置在第三换热器7的水路流道的进水口与水模块6的排水口之间连接管道上，水泵用于向水提供驱动力，使得水能够在水模块6和第三换热器7的水路流道之间的循环。

本发明实施例中的空调系统中还包括水温检测装置，水温检测装置安装在水路流道的进水口处；控制器，水温检测装置和水泵与控制器均电连接，控制器根据水温检测装置检测到的进水温度控制水泵的转速。当水温检测装置检测到水路流道的进水温度高于预设温度时，即水模块6的出水口的出水温度较高，此时控制器控制水泵的转速降低，以降低系统的能耗；当水温检测装置检测到水路流道的进水温度低于预设温度时，即水模块6的出水口的出水温度较低，控制器控制水泵的转速升高，以提高空调系统的换热效率。

进一步地，上述空调系统中还包括：风扇，风扇靠近第一换热器2设置；电机，电机用于驱动风扇转动；盘管温度检测装置，盘管温度检测装置用于检测第一换热器2的盘管温度；控制器，盘管温度检测装置和电机与控制器均电连接，控制器根据盘管温度检测装置检测到的盘管温度控制电机的转速。电机带动风扇转动，能够推动第一换热器2中的制冷剂与周围空气进行换热，电机的转速决定了风扇的转速，从而决定了第一换热器2中的制冷剂与周围空气的换热速度，控制器根据盘管温度检测装置检测到的盘管温度输出不同的控制信号，使得电机的转速在0～100％范围内进行自由调节，从而调节经过第一换热器2的风量和风速，使得第一换热器2中的制冷剂与周围空气的换热速度改变。

当上述空调系统处于制热模式时，通过水温检测装置检测到的第三换热器7的进水流道的进水温度，调节电机的转速。当上述空调系统处于制冷模式时，通过盘管温度检测装置检测到的盘管温度，调节电机的转速。

需要说明的是：上述水温检测装置和盘管温度检测装置可以为辐射式温度传感器、石英晶体测温传感器、光纤传感器、温度检测仪和红外传感器等中的任意一种。

可选地，本发明实施例中的第一换热器2为翅片管式换热器，相较于其他换热器，翅片管式换热器采用双层金属材料，且翅片管式换热器中的基管由一层铝壁保护，抗腐蚀性好，对温度突变及振动有良好的抗力，制冷剂不易泄漏。

基于上述实施例，上述翅片管式换热器中的散热翅片为表面沉积有石墨烯的铝质翅片，铝质翅片的重量较轻，能够减轻整个翅片管式换热器的重量。可选地，上述散热翅片为表面沉积有石墨烯的铜质翅片，由于铜的传热效果较好，通过采用化学气相沉积法在铜质翅片的表面上沉积石墨烯涂层，石墨烯具有非常好的热传导性能，从而进一步提高了翅片管式换热器的传热效率。

进一步地，上述空调系统还包括气液分离器12，气液分离器12安装在压缩机1的吸气口与四通阀5之间的连接管道上。在空调系统运行的过程中，气液分离器12不仅能够起到气液分离的作用，而且能够防止压缩机1吸气带液；并且相较于将换热器排出的制冷剂直接返回压缩机1的吸气口，设置气液分离器12能够使得制冷剂的压力在气液分离器12中得到缓冲，从而保证压缩机1的吸气压力比较平稳、运行安全可靠。

可选地，上述节流装置3为电子膨胀阀。可选地，上述节流装置3为热力膨胀阀或毛细管。相较于热力膨胀阀和毛细管，电子膨胀阀能够在一些负荷变化剧烈或运行工况范围较宽的场合，满足舒适性及节能方面的要求，并且结构简单，动作响应快。

在当前能源供应趋紧、环境保护要求不断提高的形势下，人们在不断地寻求既节能又环保的新能源，热泵就是新能源的一种。热泵系统能够把不能直接利用的低品味的热源如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等热源转化为可利用的高位能热源，从而达到节约一次性如煤、石油、天然气、电等高位能源的技术。

由此，本发明的空调系统的热量来源可以为空气源热泵机组、水源热泵机组、地源热泵机组、复合热泵机组、喷射式热泵机组、吸收式热泵机组等等热泵系统，提供的高位能热源。

在本说明书的描述中，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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种空调系统，包括依次连接成回路的压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器，所述压缩机的排气口连接有四通阀，所述四通阀用于控制从所述排气口排出的制冷剂流入所述第一换热器或所述第二换热器，其特征在于，还包括：

水模块；

第三换热器，所述第三换热器并联在所述第二换热器的两端，所述第三换热器包括相互换热的制冷剂流道与水路流道，所述制冷剂流道位于所述四通阀与所述节流装置之间，所述水路流道用于向所述水模块供热水或冷水；

第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述节流装置与所述第二换热器连通或断开，和/或控制所述节流装置与所述第三换热器连通或断开；

第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述四通阀与所述第二换热器连通或断开，和/或控制所述四通阀与所述第三换热器连通或断开。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为单向阀，所述第一控制阀用于控制从所述第三换热器流出的制冷剂流入所述节流装置，所述第二控制阀用于控制从所述第二换热器流出的制冷剂流入所述四通阀。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第一控制阀安装在所述第三换热器的制冷剂流道与所述节流装置之间的连接管道上、且与所述第二换热器并联。

4.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第二控制阀安装在所述第二换热器和所述四通阀之间的连接管道上、且与所述第三换热器并联。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：

第一截断阀，所述第一截断阀设置在所述节流装置与所述第二换热器之间的连接管道上、且与所述第三换热器并联；

第二截断阀，所述第二截断阀设置在所述第二换热器与所述四通阀之间的连接管道上、且与所述第三换热器并联。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：

水泵，所述水泵设置在所述第三换热器的水路流道的进水口与所述水模块的排水口之间连接管道上。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，还包括：

水温检测装置，所述水温检测装置安装在所述水路流道的进水口处；

控制器，所述水温检测装置、所述水泵与所述控制器均电连接，所述控制器根据所述水温检测装置检测到的进水温度控制所述水泵的转速。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括：

风扇，所述风扇靠近所述第一换热器设置；

电机，所述电机用于驱动所述风扇转动；

盘管温度检测装置，所述盘管温度检测装置用于检测所述第一换热器的盘管温度；

控制器，所述盘管温度检测装置、所述电机与所述控制器均电连接，所述控制器根据所述盘管温度检测装置检测到的盘管温度控制所述电机的转速。

9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一换热器为翅片管式换热器。

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