CN111912029A - 一种空调装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空调装置及控制方法，包括制能主机和辐射换热器；所述制能主机与所述辐射换热器之间连接有用于工质或介质循环的循环管路，所述循环管路上设置有控制阀；所述辐射换热器中具有用于所述工质或所述介质流通的换热器通道；所述循环管路包括供给管路和回流管路；所述供给管路与所述换热器通道的通道进口连通，所述回流管路与所述换热器通道的通道出口连通。本发明公开的空调装置及其控制方法，通过配置辐射换热器向周围环境自然散热，可以将制能主机制出的冷量或热量散发到周围环境中，利于提升用户的体验感。

Description

一种空调装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调装置及其控制方法。
背景技术
现有技术中，空调的室内机的风直接向室内吹，有时候会直接吹向人的头部，导致人感到不舒适，容易着凉、感冒。另外，在会议室或长期办公场所，使用空调直接吹风的方式，也会使得室内温度急剧变化，人体舒适感体验差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现自然散热，提高用户体验的空调装置及其控制方法。
本发明技术方案提供一种空调装置，包括制能主机和辐射换热器；
所述制能主机与所述辐射换热器之间连接有用于工质或介质循环的循环管路，所述循环管路上设置有控制阀；
所述辐射换热器中具有用于所述工质或所述介质流通的换热器通道；
所述循环管路包括供给管路和回流管路；
所述供给管路与所述换热器通道的通道进口连通，所述回流管路与所述换热器通道的通道出口连通。
在其中一个可选技术方案中，所述辐射换热器中具有安装腔，所述安装腔中填充有相变材料。
在其中一个可选技术方案中，所述供给管路与所述回流管路之间连接有连通管，所述连通管上设置有连通管阀门。
在其中一个可选技术方案中，所述辐射换热器为吹胀式换热器。
在其中一个可选技术方案中，所述制能主机为变频主机；或者，所述循环管路上连接有变频泵。
在其中一个可选技术方案中，所述空调装置包括有控制器和测温装置；
所述测温装置包括用于监测所述辐射换热器的表面温度的温度传感器；
所述温度传感器安装在所述辐射换热器的表面；
所述温度传感器与所述控制器信号连接。
在其中一个可选技术方案中，所述测温装置还包括室内干球温度测温器和室内湿球温度测温器；
所述室内干球温度测温器和所述室内湿球温度测温器分别与所述控制器信号连接。
在其中一个可选技术方案中，所述制能主机为空调室外机，所述辐射换热器可选择性地安装在房屋的天花板上或安装在地板下或安装在墙体中。
在其中一个可选技术方案中，该空调装置还包括有与所述辐射换热器并联的室内机。
本发明技术方案还提供一种空调装置的控制方法，包括如下步骤：
开启制能主机；
辐射换热器与工质/介质换热；
辐射换热器将能量释放至室内环境中。
在其中一个可选技术方案中，该控制方法还包括如下步骤：
当测温装置监测到室内温度达到第一预设温度时，控制器自动开启制能主机；
当测温装置监测到室内温度达到第二预设温度时，控制器自动关闭制能主机。
在其中一个可选技术方案中，该控制方法还包括如下步骤：
控制器依据干球温度测温仪、湿球温度测温仪的温度计算出露点温度，并与辐射换热器的表面上的温度传感器的温度进行对比，当辐射换热器的表面温度低于露点温度时，则调节控制阀的开度或/和调节连通管阀门的开度或/和调节变频泵的频率或/和调节变频主机的频率，减小工质或介质的流量或升高工质或介质的温度，以使辐射换热器的表面温度高于露点温度。
在其中一个可选技术方案中，该控制方法还包括如下步骤：
在低电价时段，开启制能主机，通过辐射换热器中的蓄能材料蓄能，在高电价时段，关闭制能主机，通过辐射换热器中的蓄能材料释能。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的空调装置及其控制方法，通过配置辐射换热器向周围环境自然散热，可以将制能主机制出的冷量或热量散发到周围环境中，利于提升用户的体验感。
通过采用辐射换热器，可以有效减少换热时出现结露。
通过在辐射换热器表面涂刷疏水材料，可以快速地使换热器表面的水滴疏散开。
通过在辐射换热器中布置相变材料，可以在电价低时蓄能，电价高时释能，利于节省电费。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的空调装置的布置示意图；
图2为本发明第二实施例提供的空调装置的布置示意图；
图3为本发明第三实施例提供的空调装置的布置示意图；
图4为辐射换热器的内部具有换热器通道的示意图；
图5为辐射换热器的内部具有安装腔的示意图；
图6为安装腔中具有相变材料的示意图；
图7为控制器、温度传感器、室内湿球温度测温器和室内干球温度测温器之间的信号连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1和图4所示，本发明一实施例提供的空调装置，包括制能主机1和辐射换热器2。
制能主机1与辐射换热器2之间连接有用于工质或介质循环的循环管路4，循环管路4上设置有控制阀43。
辐射换热器2中具有用于工质或介质流通的换热器通道21。
循环管路4包括供给管路41和回流管路42。
供给管路41与换热器通道21的通道进口211连通，回流管路42与换热器通道21的通道出口212连通。
本发明中的制能主机1为分体空调或家用空调的室外机，也可以是中央空调的制能主机，其可以为制冷主机、制热主机或能够制冷和制热的主机。
本发明中的辐射换热器2指流体(气体或液体)以辐射方式传热为主的换热器。辐射换热器2中具有换热器通道21，其用于工质或介质流通在内部流通换热。
工质为制冷剂，例如氟利昂。介质为水。
制能主机1与辐射换热器2之间连接有循环管路4，用于工质或介质在制能主机1与辐射换热器2之间循环。循环管路4上设置有控制阀43，其可以为自动控制阀门，例如电磁阀。控制阀43可与控制器7连接，控制器7可以控制控制阀43的开启大小，以控制工质或介质的流量大小。
循环管路4包括供给管路41和回流管路42。供给管路41为用于从制能主机1向辐射换热器2供给工质或介质的管路。回流管路42为用于将辐射换热器2中换热后工质或介质回流到制能主机1中的管路。
供给管路41与换热器通道21的通道进口211连接，回流管路42与换热器通道21的通道出口212连接，以使得工质或介质可在制能主机1与辐射换热器2之间循环。
控制阀43可设置在供给管路41，也可设置在回流管路42上，还可在供给管路41和回流管路42上分别设置控制阀43。
本发明提供的空调装置，通过配置辐射换热器2向周围环境自然散热，可以将制能主机1制出的冷量或热量散发到周围环境中，利于提升用户的体验感。
安装时，制能主机1一般安装在室外，辐射换热器2可放置在室内所需位置，例如，卧室、房间、客厅，辐射换热器2还可以安装在墙体、天花板或地板中。
在其中一个实施例中，如图5-6所示，辐射换热器2中具有安装腔22，安装腔22中填充有相变材料6。
安装腔22布置在换热器通道21的一侧，可以在换热器通道21的每侧都布置一个安装腔22。相变材料6填充在安装腔22中，用于蓄能和自然释能。
可以在辐射换热器2的壳体上设置与安装腔22连通的壳体开口，相变材料6可以通过该壳体开口放入到安装腔22中，然后再通过塞盖密封住壳体开口。
相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。
相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料三类。其中，无机类相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类相变材料主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；复合相变材料由几种不同的相变材料复合而成，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。
通过在辐射换热器2中布置相变材料6，可以在电价较低的时段，开启制能主机1，相变材料6开始蓄能，在电价高时，可以不开制能主机1，依靠相变材料6自然释能，改变周围环境的温度，可以为用户节约电费。因为相变材料6的释能一直存在，所以使得周围环境的温度可以保持一个比较恒定的范围内，有利于提升用户的体验。
蓄能量的大小取决于相变材料6的自身性质、体积以及数量，可以依照具体情况进行改进。
在其中一个实施例中，如图2所示，供给管路41与回流管路42之间连接有连通管45，连通管45上设置有连通管阀门46。
连通管阀门46其可以为自动控制阀门，例如电磁阀。连通管阀门46可与控制器7连接，控制器7可以控制连通管阀门46的开启大小，以控制工质或介质的流量大小。
当监测到辐射换热器2的表面有露水出现而结露时，表明此时辐射换热器2的表面温度低于露点温度，开启连通管阀门46，将回流管路42中的高温介质或高温工质汇合到供给管路41中，提高供给辐射换热器2的介质或工质的温度，使其进入辐射换热器2中的介质或工质的温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
露点温度由控制器依据干球温度测温仪、湿球温度测温仪的温度计算得出。
在其中一个实施例中，辐射换热器2为吹胀式换热器。吹胀式换热器的管路分为双面外鼓和单面外鼓两种。吹胀式换热器具有热传导效率高、热传导速度快、外形美观等优点。
在其中一个实施例中，如图1-3所示，制能主机1为变频主机，或者，循环管路4上连接有变频泵44，实现变频功能，可以根据周围环境的温度，来改变工质或介质的供给量及改变工质或介质的温度。
在其中一个实施例中，如图7所示，空调装置包括有控制器7和测温装置8。测温装置8包括用于监测辐射换热器2的表面温度的温度传感器81。
温度传感器81安装在辐射换热器2的表面，用于监测辐射换热器的表面温度。温度传感器81与控制器7信号连接。
温度传感器81安装在辐射换热器2的壳体上，其用于监测辐射换热器2的表面温度。温度传感器81与控制器7信号连接。
本申请中提到的信号连接是指两个部件可以为通信信号连接，也可以为电信号连接，可以通过导线连接，也可以通过无线WIFI连接，只要能够实现信号传输即可。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7可以减小控制阀43的开度，来减少工质或介质的流量，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7也可以开启连通管阀门46，将回流管路42中的高温介质或高温工质汇合到供给管路41中，提高供给辐射换热器2的介质或工质的温度，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7还可以向变频主机发出信号，升高工质或介质的温度，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7还可以向变频泵44发出信号，来减少工质或介质的流量，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
控制器7可以为芯片、CPU或计算机。
在其中一个实施例中，如图7所示，测温装置8还包括室内干球温度测温器82和室内湿球温度测温器83。
室内干球温度测温器82和室内湿球温度测温器83分别与控制器7信号连接。
室内干球温度测温器82放置在室内，以监测室内的干球温度。干球温度(dry bulbtemperature)是从暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值。它是温度计在普通空气中所测出的温度，即常用的气温。
室内湿球温度测温器83放置在室内，以监测室内的湿球温度。湿球温度(绝热饱和温度)是指在绝热条件下，大量的水与有限的湿空气接触，水蒸发所需的潜热完全来自于湿空气温度降低所放出的显热，当系统中空气达到饱和状态且系统达到热平衡时系统的温度。湿球温度就是当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度，也称绝热饱和温度。
室内干球温度测温器82可以采用干球温度表，室内湿球温度测温器83可采用湿球温度表。
在其中一个实施例中，辐射换热器2的下方具有接水容器，用于承接可能滴落的水。接水容器即为一个顶部开口的水箱，其通过铆接、螺钉连接等方式安装在辐射换热器2的下方。
在其中一个实施例中，制能主机1可作为分体空调的室外机，辐射换热器2可作为能够自然散热的室内机使用。辐射换热器2可根据需要安装在房屋的天花板上或安装在地板下或安装在墙体中。
在其中一个实施例中，如图3所示，该空调装置还包括有与辐射换热器2并联的室内机3。室内机3可以满足室内不同人员对空调的需求；当室内湿度较大时，运行室内机3进行除湿，提高辐射换热器2的换热效率。
制能主机1为室外机，其与室内机3通过空调循环管道5连接。辐射换热器2与室内机3并联，也即是空调循环管道5与循环管路4并联。
空调循环管道5上设置有控制阀，其可以为自动阀门。控制阀与控制器7信号连接，可以通过控制器7控制空调循环管道5上的控制阀的开关。
用户可以选择单独使用室内机3，也可以选择单独使用辐射换热器2，还可以选择同时使用辐射换热器2和室内机3。
综上所述，本发明提供的空调装置具有如下有益效果：
在辐射换热器的辐射作用下，人体的辐射散热相对减少，人的实际感觉比相同室内温度对流供热或供冷时舒适得多。
由于辐射换热器直接满足了辐射负荷，而且室内空气的流动速度处于自然通风水平，因此，能创造舒适度优于其它供暖和空调系统的绿色环境。
由于采用辐射换热器自然散热，室内空气的流动速度可以很低，没有强烈的对流。
由于采用辐射换热器自然散热，室内的垂直温度梯度很小，舒适性得到极大的提高。
结合图1-7所示，本发明实施例提供的一种空调装置的控制方法，包括如下步骤：
开启制能主机1。
辐射换热器2与工质/介质换热。
辐射换热器2将能量释放至室内环境中。
在制能主机1制冷或制热时，工质或介质进入辐射换热器2的换热器通道21中，辐射换热器2与工质或介质进行能量交换，并将冷量或热量释放到周围环境中，改变周围环境的温度，实现室内降温的功能。
在其中一个实施例中，该控制方法还包括如下步骤：
当测温装置8监测到室内温度达到第一预设温度时，控制器7自动开启制能主机1。
当测温装置8监测到室内温度达到第二预设温度时，控制器7自动关闭制能主机1。
具体地，当测温装置8中的室内干球温度测温器82监测到室温达到第一预设温度时，室内干球温度测温器82向控制器7发出第一信号，控制器7在接收到第一信号时，开启制能主机1。当室内干球温度测温器82监测到室温达到第二预设温度时，室内干球温度测温器82向控制器7发出第二信号，控制器7在接收到第二信号时，关闭制能主机1。如此设置，可以实现制能主机1的自动控制，并能够节约电费。
在其中一个实施例中，该控制方法还包括如下步骤：
控制器7依据干球温度测温仪82、湿球温度测温仪83的温度计算出露点温度，并与辐射换热器2的表面上的温度传感器81的温度进行对比，当辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，则调节控制阀43的开度或/和调节连通管阀门46的开度或/和调节变频泵44的频率或/和调节变频主机的频率，减小工质或介质的流量或升高工质或介质的温度，以使辐射换热器的表面温度高于露点温度。
具体如下：
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7可以减小控制阀43的开度，来减少工质或介质的流量，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7也可以开启连通管阀门46，将回流管路42中的高温介质或高温工质汇合到供给管路41中，提高供给辐射换热器2的介质或工质的温度，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2的表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7还可以向变频主机发出信号，升高工质或介质的温度，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
当温度传感器81监测到辐射换热器2表面温度低于露点温度时，向控制器7发出信号，控制器7还可以向变频泵44发出信号，来减少工质或介质的流量，以减少辐射换热器2所交换的冷量，提升辐射换热器2的表面温度，使其表面温度高于露点温度，可以避免辐射换热器2的表面结露。
在其中一个实施例中，该控制方法还包括如下步骤：
在低电价时段，开启制能主机1，通过辐射换热器2中的蓄能材料6蓄能，在高电价时段，关闭制能主机1，通过辐射换热器2中的蓄能材料6释能。
通过在辐射换热器2中布置相变材料6，可以在电价较低的时段，开启制能主机1，相变材料6开始蓄能，在电价高时，可以不开制能主机1，依靠相变材料6自然释能，改变周围环境的温度，可以为用户节约电费。因为相变材料6的释能一直存在，所以使得周围环境的温度可以保持一个比较恒定的范围内，有利于提升用户的体验。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种空调装置，其特征在于，包括制能主机和辐射换热器；
所述制能主机与所述辐射换热器之间连接有用于工质或介质循环的循环管路，所述循环管路上设置有控制阀；
所述辐射换热器中具有用于所述工质或所述介质流通的换热器通道；
所述循环管路包括供给管路和回流管路；
所述供给管路与所述换热器通道的通道进口连通，所述回流管路与所述换热器通道的通道出口连通。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述辐射换热器中具有安装腔，所述安装腔中填充有相变材料。
3.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述供给管路与所述回流管路之间连接有连通管，所述连通管上设置有连通管阀门。
4.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述辐射换热器为吹胀式换热器。
5.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述制能主机为变频主机；或者，所述循环管路上连接有变频泵。
6.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述空调装置包括有控制器和测温装置；
所述测温装置包括用于监测所述辐射换热器的表面温度的温度传感器；
所述温度传感器安装在所述辐射换热器的表面；
所述温度传感器与所述控制器信号连接。
7.根据权利要求6所述的空调装置，其特征在于，所述测温装置还包括室内干球温度测温器和室内湿球温度测温器；
所述室内干球温度测温器和所述室内湿球温度测温器分别与所述控制器信号连接。
8.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述制能主机为空调室外机，所述辐射换热器可选择性地安装在房屋的天花板上或安装在地板下或安装在墙体中。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的空调装置，其特征在于，该空调装置还包括有与所述辐射换热器并联的室内机。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的空调装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
开启制能主机；
辐射换热器与工质/介质换热；
辐射换热器将能量释放至室内环境中。
11.根据权利要求10所述的空调装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
当测温装置监测到室内温度达到第一预设温度时，控制器自动开启制能主机；
当测温装置监测到室内温度达到第二预设温度时，控制器自动关闭制能主机。
12.根据权利要求10所述的空调装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制器依据干球温度测温仪、湿球温度测温仪的温度计算出露点温度，并与辐射换热器的表面上的温度传感器的温度进行对比，当辐射换热器的表面温度低于露点温度时，则调节控制阀的开度或/和调节连通管阀门的开度或/和调节变频泵的频率或/和调节变频主机的频率，减小工质或介质的流量或升高工质或介质的温度，以使辐射换热器的表面温度高于露点温度。
13.根据权利要求10所述的空调装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
在低电价时段，开启制能主机，通过辐射换热器中的蓄能材料蓄能，
在高电价时段，关闭制能主机，通过辐射换热器中的蓄能材料释能。
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