CN111426103A - 换热装置、空调器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于换热技术领域，具体提供一种换热装置、空调器及其控制方法。本发明旨在解决现有空调器在部分负荷工况下的能效较低的问题。为此，本发明的换热装置包括多个换热组件，换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，第一换热支路上设置有第一开关阀，第二换热支路上设置有第二开关阀，第一换热支路与第二换热支路之间设置有连通支路，连通支路上设置有单向阀，并且连通支路的一端连接至第一换热支路的第一开关阀的上游，连通支路的另一端连接至第二换热支路的第二开关阀的下游。本发明能够将第一换热支路和第二换热支路合并为一条冷媒通道，以便在低负荷工况下也能保证冷媒的流动速度，进而有效保证空调器的换热效率。

Description

换热装置、空调器及其控制方法
技术领域
本发明属于换热技术领域，具体提供一种换热装置、空调器及其控制方法。
背景技术
随着换热技术的不断发展，用户对空调器的综合性能也提出了越来越高的要求。由于空调器本来就是一种高能耗的电器，因此，空调器的节能性能往往备受用户关注。为了帮助用户更好地了解不同空调器的能耗水平，国家推出了空调能效等级标准，以便对空调器的能效水平进行更好地评判。但是，由于现有空调器的能效标准都是针对全负荷工况下的整体能效来进行评定的，因而现有空调器的节能设计重点往往都集中于全负荷工况下的整机能效，然而空调器在大部分工作时间内其实都是以部分负荷工况运行的，因此，现有空调器总体上其实并不能达到较高的节能水平。
相应地，本领域需要一种新的换热装置、空调器及其控制方法来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有空调器在部分负荷工况下的能效较低的问题，本发明提供了一种用于空调器的换热装置，所述换热装置包括多个换热组件，所述换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路上设置有第一开关阀，所述第二换热支路上设置有第二开关阀，所述第一换热支路与所述第二换热支路之间设置有连通支路，所述连通支路上设置有单向阀，并且所述连通支路的一端连接至所述第一换热支路的所述第一开关阀的上游，所述连通支路的另一端连接至所述第二换热支路的所述第二开关阀的下游。
在上述换热装置的优选技术方案中，所述第一开关阀设置在所述第一换热支路的下游部分。
在上述换热装置的优选技术方案中，所述第二开关阀设置在所述第二换热支路的上游部分。
在上述换热装置的优选技术方案中，所述换热装置还包括换热主体，所述第一换热支路和/或所述第二换热支路的至少一部分穿设于所述换热主体中。
在上述换热装置的优选技术方案中，所述第一开关阀和/或所述第二开关阀为电磁阀。
本发明还提供了一种空调器，所述空调器包括上述任一项优选技术方案中所述的换热装置。
本发明还提供了一种用于空调器的控制方法，所述空调器包括换热装置，所述换热装置包括多个换热组件，所述换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路上设置有第一开关阀，所述第二换热支路上设置有第二开关阀，所述第一换热支路与所述第二换热支路之间设置有连通支路，所述连通支路上设置有单向阀，并且所述连通支路的一端连接至所述第一换热支路的所述第一开关阀的上游，所述连通支路的另一端连接至所述第二换热支路的所述第二开关阀的下游；所述控制方法包括：获取所述空调器的需求负荷量；根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态。
在上述控制方法的优选技术方案中，“根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态”的步骤包括：如果所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值小于预设比值，则控制预设数量的所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀关闭以及控制剩余所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀开启。
在上述控制方法的优选技术方案中，所述预设数量根据所述预设比值和所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值的差值大小确定。
在上述控制方法的优选技术方案中，“根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态”的步骤还包括：如果所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值大于或等于所述预设比值，则控制全部所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀开启。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，本发明的换热装置包括多个换热组件，所述换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路上设置有第一开关阀，所述第二换热支路上设置有第二开关阀，所述第一换热支路与所述第二换热支路之间设置有连通支路，所述连通支路上设置有单向阀，并且所述连通支路的一端连接至所述第一换热支路的所述第一开关阀的上游，所述连通支路的另一端连接至所述第二换热支路的所述第二开关阀的下游。当所述空调器需要在大负荷工况下运行时，控制所述第一开关阀和所述第二开关阀开启，所述换热组件具有所述第一换热支路和所述第二换热支路两条冷媒流动通道，所述空调器中参与循环换热的大量冷媒能够在所述换热装置保持最佳流动状态，以便有效保证所述空调器能够在大负荷工况下保持高效换热的状态；当所述空调器需要在低负荷工况下运行时，控制所述第一开关阀和所述第二开关阀关闭，所述第一换热支路和所述第二换热支路能够通过所述连通支路合并为一条冷媒流动通道，因而尽管所述空调器中单位时间内的冷媒循环量减少，但是，冷媒依然能够在所述换热装置中保持最佳的流动状态，以便有效保证所述空调器在低负荷工况下依然能够保持高效换热的状态，并且由于所述第一换热支路和所述第二换热支路通过所述连通支路合并为一条冷媒流动通道，因而冷媒依然能够流经所述换热装置中的大部分管路，以使所述换热装置的冷媒流动面积得到最大程度地保留，从而进一步有效提升了所述空调器在低负荷工况下的换热效率。
进一步地，本发明将所述第一开关阀设置在所述第一换热支路的下游部分，当所述第一开关阀关闭时，这种设置方式能够有效延长冷媒在所述第一换热支路中的流动长度，从而有效保证所述换热装置的冷媒流动面积，进而有效保证所述空调器的换热效率。
进一步地，本发明将所述第二开关阀设置在所述第二换热支路的上游部分，当所述第二开关阀关闭时，这种设置方式能够有效延长冷媒在所述第二换热支路中的流动长度，从而进一步有效保证所述换热装置的冷媒流动面积，进而最大程度地保证所述空调器的换热效率。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，本发明的控制方法能够根据所述空调器的需求负荷量控制每个换热组件对应的第一开关阀和第二开关阀的开闭状态，以便能够通过控制每个换热组件的连通情况来控制换热支路中的冷媒流速，进而有效保证所述空调器在低负荷工况下也能够高效运行。
附图说明
图1是本发明的换热装置的整体结构示意图；
图2是本发明的控制方法的优选实施例的具体步骤流程图；
附图标记：11、主进管；12、主出管；13、换热组件；131、第一换热支路；1311、第一电磁阀；132、第二换热支路；1321、第二电磁阀；133、连通支路；1331、单向阀；14、换热主体；141、通孔。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同的顺序来执行所述步骤。
需要说明的是，在本优选实施例的描述中，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，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。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参照图1，该图是本发明的换热装置的整体结构示意图。如图1所示，本发明的空调器包括换热装置，所述换热装置包括主进管11、主出管12以及多个换热组件13；需要说明的是，虽然图1中仅示出了两个换热组件13，但是，技术人员显然可以根据实际使用需求自行设置换热组件13的设置数量，这种具体数量的改变并不偏离本发明的基本原理。具体地，多个换热组件13均以并联方式相连，主进管11与多个换热组件13相连，以便向多个换热组件13供应冷媒，并且主出管12也与多个换热组件13相连，以便多个换热组件13中的冷媒能够通过主出管12流出。当然，虽然本优选实施例中所述的换热装置设置有主进管11和主出管12，但是，所述换热装置还可以直接将多个换热组件13的两端分别与其他构件相连，这种具体连接方式的改变并不偏离本发明的基础原理，并且本发明也不对所述换热装置在所述空调器中的设置位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定。此外，本领域技术人员能够理解的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定主进管11和主出管12的具体结构，例如铜管等，这种具体结构的改变并不偏离本发明的基本原理，应当属于本发明的保护范围。
进一步地，换热组件13包括以并联方式相连的第一换热支路131和第二换热支路132，其中，第一换热支路131上设置有第一电磁阀1311，第二换热支路132上设置有第二电磁阀1321，第一换热支路131与第二换热支路132之间设置有连通支路133，连通支路133上设置有单向阀1331，并且连通支路133的上端连接至第一换热支路131的第一电磁阀1311的上游，连通支路133的下端连接至第二换热支路132的第二电磁阀1321的下游。本领域技术人员能够理解的是，本发明不对连通支路133两端的具体连接位置作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行调整。此外，虽然本优选实施例中所选用的开关阀为电磁阀，但是，技术人员显然还可以根据实际使用需求自行设定所述开关阀的类型，只要所述开关阀能够控制支路的通断状态即可，并且技术人员可以自行选定单向阀1331的具体类型。
继续参阅图1，在本优选实施例中，所述换热装置还包括换热主体14，换热主体14呈板状结构，并且换热主体14上设置有多个通孔141，通孔141沿换热主体14的横向贯通，即每个通孔141都横穿整个换热主体14，第一换热支路131和第二换热支路132穿设于通孔141中，以便能够与换热主体14进行换热，并且优选为来回穿设于多个通孔141中，以便有效提升换热效果。此外，换热主体14优选采用金属材料制成，并且还环绕设置有翅片结构，以便进一步有效提升换热效果。本领域技术人员能够理解的是，本发明不对换热主体14的具体结构作任何限制，技术人员可以根据实际使用需求自行设定；并且本发明也不对第一换热支路131和第二换热支路132与换热主体14的连接关系作任何限制，只要第一换热支路131和第二换热支路132能够通过换热主体14与外界更好地换热即可。
进一步地，参阅图1中的方位，第一电磁阀1311设置在第一换热支路131的右侧端靠近末端的位置，即第一电磁阀1311位于换热主体14的右侧，第二电磁阀1321设置在第二换热支路132的左侧端靠近前端的位置，即第二电磁阀1321位于换热主体14的左侧；需要说明的是，第一电磁阀1311优选设置在第一换热支路131的下游部分(参照冷媒流动方向)，以便冷媒能够流经第一换热支路131的大部分管路后再流入连通管路133中；第二电磁阀1321优选设置在第二换热支路132的上游部分(参照冷媒流动方向)，以便冷媒能够流经第二换热支路132的大部分管路后再流出换热组件13。在本优选实施例中，当第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭时，冷媒能够沿着第一换热支路131向右流动，并流经第一换热支路131位于换热主体14中的所有管路后再通过连通支路133流入第二换热支路132中，再沿着第二换热支路132向右流动，直至流经第二换热支路132位于换热主体14中的所有管路后再通过主出管12流出。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际使用需求自行设定第一换热支路131和第二换热支路132的具体结构类型，只要第一换热支路131和第二换热支路132能够供冷媒流通即可。
接着参阅图2，该图是本发明的控制方法的优选实施例的具体步骤流程图。如图2所示，基于上述优选实施例中所述的空调器，所述空调器还包括控制器，所述控制器能够获取所述空调器的需求负荷量，并且所述控制器能够根据所述需求负荷量控制第一电磁阀1311和第二电磁阀1321的开闭状态，从而控制所述空调器的运行状态。本领域技术人员能够理解的是，本发明不对所述控制器的具体结构和型号作任何限制，并且所述控制器可以是所述空调器原有的控制器，也可以是为执行本发明的控制方法而单独设置的控制器，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述控制器的结构和型号。本发明的控制方法的优选实施例具体包括下列步骤：
S101：获取空调器的需求负荷量；
S102：计算需求负荷量与全负荷量的比值；
S103：如果计算出的比值小于预设比值，则控制预设数量的换热组件的第一电磁阀和第二电磁阀关闭以及控制剩余换热组件的第一电磁阀和第二电磁阀开启；
S104：如果计算出的比值大于或等于预设比值，则控制全部换热组件的第一电磁阀和第二电磁阀开启。
具体地，在步骤S101和S102中，所述控制器能够获取所述空调器的需求负荷量，并基于获取到的需求负荷量，计算出所述需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值。需要说明的是，本发明不对所述控制器获取需求负荷量的具体方式作任何限制，技术人员可以根据空调器的类型和实际使用需求自行设定需求负荷量的判定标准，例如，可以根据目标温度与室内温度的差值来进行判定，这种具体判定方式的改变并不偏离本发明的基本原理，只要其控制方法是根据所述空调器的需求负荷量来控制第一电磁阀1311和第二电磁阀1321的开闭状态就属于本发明的保护范围。
进一步地，在步骤S103中，如果计算出的上述比值小于所述预设比值，则所述控制器控制预设数量的换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭以及控制剩余换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321开启；需要说明的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述预设比值的大小，优选地，所述预设比值为0.8，这种有关于标准值的改变并不偏离本发明的基础原理，属于本发明的保护范围。当计算出的上述比值小于所述预设比值时，所述换热装置中的冷媒无法在换热支路中达到最佳流动状态，因而所述空调器也就难以达到较高的换热效率；在此情形下，所述控制器控制预设数量的换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭，并且控制剩余换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321开启，即，所述控制器能够控制部分换热组件13的第一换热支路131和第二换热支路132合并为一条冷媒流动通道，以便有效保证冷媒在第一换热支路131和第二换热支路132中的流动状态，进而有效保证所述换热装置的换热效率。此外，在步骤S104中，如果计算出的上述比值大于或等于所述预设比值，则所述控制器控制全部换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321开启，以便以最快换热速度尽快满足用户的换热需求。
作为一种优选实施例，当计算出的比值大于或等于0.6且小于0.8时，则所述控制器控制其中一组换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭，即预设数量为1；当计算出的比值大于或等于0.4且小于0.6时，则所述控制器控制其中二组换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭，即预设数量为2；当计算出的比值大于或等于0.2且小于0.4时，则所述控制器控制其中三组换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭，即预设数量为3；当计算出的比值小于0.2时，则所述控制器控制其中四组换热组件13的第一电磁阀1311和第二电磁阀1321关闭，即预设数量为4。当然，这种具体数值范围的设定并不是限制性的，技术人员可以根据实际使用需求进行调整。此外，本领域技术人员还能够理解的是，技术人员可以根据实际使用需求自行设定所述预设数量的大小；优选地，所述预设数量根据所述预设比值和上述比值的差值大小确定，差值越大，所述预设数量越大。当然，所述预设数量的具体数值还需要根据所述换热装置的具体结构以及所述空调器的具体结构进行设定。
最后需要说明的是，上述实施例均是本发明的优选实施方案，并不作为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在实际使用本发明时，可以根据需要适当添加或删减一部分步骤，或者调换不同步骤之间的顺序。这种改变并没有超出本发明的基本原理，属于本发明的保护范围。
至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空调器的换热装置，其特征在于，所述换热装置包括多个换热组件，所述换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，
所述第一换热支路上设置有第一开关阀，所述第二换热支路上设置有第二开关阀，
所述第一换热支路与所述第二换热支路之间设置有连通支路，所述连通支路上设置有单向阀，并且所述连通支路的一端连接至所述第一换热支路的所述第一开关阀的上游，所述连通支路的另一端连接至所述第二换热支路的所述第二开关阀的下游。
2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述第一开关阀设置在所述第一换热支路的下游部分。
3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述第二开关阀设置在所述第二换热支路的上游部分。
4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括换热主体，所述第一换热支路和/或所述第二换热支路的至少一部分穿设于所述换热主体中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的换热装置，其特征在于，所述第一开关阀和/或所述第二开关阀为电磁阀。
6.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括权利要求1至5中任一项所述的换热装置。
7.一种用于空调器的控制方法，其特征在于，所述空调器包括换热装置，所述换热装置包括多个换热组件，所述换热组件包括以并联方式相连的第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路上设置有第一开关阀，所述第二换热支路上设置有第二开关阀，所述第一换热支路与所述第二换热支路之间设置有连通支路，所述连通支路上设置有单向阀，并且所述连通支路的一端连接至所述第一换热支路的所述第一开关阀的上游，所述连通支路的另一端连接至所述第二换热支路的所述第二开关阀的下游；
所述控制方法包括：
获取所述空调器的需求负荷量；
根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，“根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态”的步骤包括：
如果所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值小于预设比值，则控制预设数量的所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀关闭以及控制剩余所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀开启。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述预设数量根据所述预设比值和所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值的差值大小确定。
10.根据权利要求8中所述的控制方法，其特征在于，“根据所述空调器的需求负荷量，控制每个所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀的开闭状态”的步骤还包括：
如果所述空调器的需求负荷量与所述空调器的全负荷量的比值大于或等于所述预设比值，则控制全部所述换热组件的所述第一开关阀和所述第二开关阀开启。
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