CN112303761A - 一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空调领域，具体公开了一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统及控制方法，包括蒸发器、两季回路、冬季回路、用于控制冷凝剂走向的两季阀门组及用于控制冷凝剂走向的冬季阀门组，两季回路与冬季回路通过蒸发器连接，压缩机与冷凝器之间设有连接管，两季回路包括依次连通的压缩机、家庭水箱组件和压缩冷凝器，家庭水箱组件输出端与蒸发器的输入端之间设有连接管，家庭水箱组件两端通过水箱导流管连接，压缩冷凝器两端通过冷凝导流管连接。引入氟泵，提高温度调节系统的节能性，且全面适用于多个季节，既可以在冬天提升供暖时房间的舒适程度，也可以在夏天完成热回收循环，体现出制冷模式超高能效的特性，达到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及空调领域，具体涉及一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统及控制方法。
背景技术
随着国民经济的不断上升，人们对于住宅的要求也变得越来越高，这也促使采暖以及空调设施得到了广泛的应用，直接加大了城市建筑能源的消耗，相关研究调查显示，预计到2050年，建筑能耗将会占据国家能耗的1 /3，其中就包含了城市集中供暖。
集中供暖是在冬天时，以热水为热媒，主要组成部分是水泵和锅炉房，锅炉房是供暖之源，需要一直处于工作状态才能产生热水，从而满足用户需求。集中供暖多采用一炉对应多家的处理方法，热网工程以及供热负荷供暖计算都相对复杂。目前行业内的处理办法，是在供热负荷所计算出来的温度上，额外增加一定的温度，来对输送过程中流失的热量进行补偿。但对于集中供暖的用户而言，由于各自的距离不同，会使距离较近的用户温度较高，房间舒适性较差，而由于室外温度较低（0℃至-30℃之间），如果开窗的话容易将供暖材料（暖气片）冻裂，十分危险。
本发明通过引入氟泵系统可以有效的解决以上问题。氟泵是一种不需要压缩机即可完成制冷循环的系统，它使得能效能够显著提高，且能在室内供热温度恒定时进行调温，提高用户的使用舒适性。此系统不仅应用于供暖时节，也可以在夏天进行使用，此时系统可以进行热回收循环。
专利号为CN201610412096.1的专利公开了一种压缩与氟泵制冷循环系统，在这个基础上，本发明提供一种利用此系统解决集中供暖热回收的问题，节能高效。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统及控制方法。
本发明采用如下方案实现：一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统，包括蒸发器、两季回路、冬季回路、用于控制冷凝剂走向的两季阀门组及用于控制冷凝剂走向的冬季阀门组，所述两季回路输入端与冬季回路输入端均连接蒸发器输出端，所述两季回路输出端与冬季回路输出端均连接蒸发器输入端，所述压缩机与所述冷凝器之间设有连接管，所述两季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的压缩机、家庭水箱组件和压缩冷凝器，所述家庭水箱组件输出端与蒸发器的输入端之间设有连接管，所述家庭水箱组件两端通过水箱导流管连接，所述压缩冷凝器两端通过冷凝导流管连接。在原本的压缩机制冷和制热水系统中，北方的集中供暖大多无法调节温度，有时候会让人感到闷热，而由于室外温度低，如开窗容易造成集中供暖组件（暖气片）冻裂、爆水管等，存在危险因素，引入氟泵，可以在冬天室外温度低的条件下，给室内进行温度调节，氟泵本身具有超高能效的特点，北方冬天比较漫长，使用节能。在夏天本身的空调系统还可以进行正常的制冷，适用于多个季节。
进一步地，所述两季阀门组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀，所述第四截止阀设置于蒸发器输出端与压缩机输入端之间，所述第一截止阀设置于水箱导流管输入端与家庭水箱组件输入端之间，所述第二截止阀设置于连接管输入端与冷凝导流管输入端之间，所述第三截止阀设置于冷凝导流管输入端与压缩冷凝器输入端之间，所述第三电子膨胀阀设置于冷凝导流管输出端与蒸发器输入端之间，所述第二电子膨胀阀设置于连接管上。第一截止阀控制家庭水箱组件的加热源能否得到补充，第二截止阀控制第三电子膨胀阀和冷凝导流管是否有参与冷媒循环，第三截止阀能够控制压缩冷凝器是否接入两季回路参与冷媒循环，第四截止阀控制压缩机的输入端，第二电子膨胀阀控制连接管导通状态。
进一步地，所述冬季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的氟冷凝器、储液罐和氟泵。制冷剂从蒸发器的冷媒进入氟冷凝器并在氟冷凝器内与外界空气换热，制冷剂冷凝放热后进入储液罐，储液罐的冷媒进入氟泵，冷媒在氟泵的推动下进入蒸发器中吸热蒸发。
进一步地，所述冬季阀门组包括第一电子膨胀阀，所述第一电子膨胀阀设置于蒸发器输出端与氟冷凝器输入端之间。通过第一电子膨胀阀控制冬季回路的启闭和流量，控制冬季回路运作效率。
进一步地，所述两季阀门组还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置于压缩冷凝器输出端与冷凝导流管输出端之间。设置第一单向阀避免管道内冷媒逆流。
进一步地，所述冬季阀门组还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置于氟泵输出端与蒸发器输入端之间。设置第二单向阀避免冷媒逆流。
进一步地，所述家庭水箱组件包括热水箱、进水管、套管换热器和设置于热水箱外壁的水箱感温包，所述热水箱设有进水管，所述进水管上缠绕有套管换热器，所述套管换热器串联于两季回路中。通过水箱感温包检测热水箱的水温，套管换热器用于加热进水管内的水。
进一步地，所述家庭水箱组件还包括设置于热水箱内的液位继电器和设置于进水管的输入端的进水电磁阀，所述液位继电器与进水电磁阀电连接。液位继电器控制进水电磁阀，自动对热水箱内进行加水。
一种用于上述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统的控制方法，包括：获取季节运行模式，根据获取的季节运行模式，控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式，根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱组件运行模式；控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第一电子膨胀阀导通，当季节运行模式为夏季模式时，控制第一电子膨胀阀截止。
进一步地，根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱组件运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第四截止阀、第二截止阀、第三电子膨胀阀导通，控制第二电子膨胀阀截止，控制第一截止阀导通并控制第三截止阀截止以控制家庭水箱组件进入加热模式，控制第一截止阀截止并控制第三截止阀导通以控制家庭水箱组件进入保温模式；当季节运行模式为夏季模式时，控制第四截止阀、第二截止阀和第三电子膨胀阀导通，当热水箱温度未到达限值时，控制第一截止阀和第二电子膨胀阀导通并且控制第三截止阀截止以控制家庭水箱组件进入加热模式，当热水箱温度到达限值后，控制第一截止阀和第二电子膨胀阀截止并且控制第三截止阀导通以控制家庭水箱组件进入保温模式。
对比现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明引入氟泵，提高温度调节系统的节能性，且全面适用于多个季节，既可以在冬天提升供暖时房间的舒适程度，也可以在夏天完成热回收循环，体现出制冷模式超高能效的特性，达到节能效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统的结构示意图。
图中标记包括有：压缩机1、蒸发器2、第一电子膨胀阀3-1、第二电子膨胀阀3-2、第三电子膨胀阀3-3、压缩冷凝器4、氟冷凝器5、第一截止阀6-1、第二截止阀6-2、第三截止阀6-3、第四截止阀6-4、储液灌7、氟泵8、套管换热器9、进水电磁阀10、水箱11、水箱感温包12、第一单向阀13-1、第二单向阀13-2。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明，下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细描述。
参照图1，本发明提供的一种调节集中供暖温度的氟泵8空调系统，包括蒸发器2、两季回路、冬季回路、用于控制冷凝剂走向的两季阀门组及用于控制冷凝剂走向的冬季阀门组，所述两季回路输入端与冬季回路输入端均连接蒸发器2输出端，所述两季回路输出端与冬季回路输出端均连接蒸发器2输入端，所述压缩机1与所述冷凝器之间设有连接管，所述两季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的压缩机1、家庭水箱11组件和压缩冷凝器4，所述家庭水箱11组件输出端与蒸发器2的输入端之间设有连接管，所述家庭水箱11组件两端通过水箱11导流管连接，所述压缩冷凝器4两端通过冷凝导流管连接。在原本的压缩机1制冷和制热水系统中，北方的集中供暖大多无法调节温度，有时候会让人感到闷热，而由于室外温度低，如开窗容易造成集中供暖组件（暖气片）冻裂、爆水管等，存在危险因素，引入氟泵8，可以在冬天室外温度低的条件下，给室内进行温度调节，氟泵8本身具有超高能效的特点，北方冬天比较漫长，使用节能。在夏天本身的空调系统还可以进行正常的制冷，适用于多个季节。
所述两季阀门组包括第一截止阀6-1、第二截止阀6-2、第三截止阀6-3、第四截止阀6-4、第二电子膨胀阀3-2、第三电子膨胀阀3-3，所述第四截止阀6-4设置于蒸发器2输出端与压缩机1输入端之间，所述第一截止阀6-1设置于水箱11导流管输入端与家庭水箱11组件输入端之间，所述第二截止阀6-2设置于连接管输入端与冷凝导流管输入端之间，所述第三截止阀6-3设置于冷凝导流管输入端与压缩冷凝器4输入端之间，所述第三电子膨胀阀3-3设置于冷凝导流管输出端与蒸发器2输入端之间，所述第二电子膨胀阀3-2设置于连接管上。第一截止阀6-1控制家庭水箱11组件的加热源能否得到补充，第二截止阀6-2控制第三电子膨胀阀3-3和冷凝导流管是否有参与冷媒循环，第三截止阀6-3能够控制压缩冷凝器4是否接入两季回路参与冷媒循环，第四截止阀6-4控制压缩机1的输入端，第二电子膨胀阀3-2控制连接管导通状态。
所述冬季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的氟冷凝器5、储液罐和氟泵8。制冷剂从蒸发器2的冷媒进入氟冷凝器5并在氟冷凝器5内与外界空气换热，制冷剂冷凝放热后进入储液罐，储液罐的冷媒进入氟泵8，冷媒在氟泵8的推动下进入蒸发器2中吸热蒸发。
所述冬季阀门组包括第一电子膨胀阀3-1，所述第一电子膨胀阀3-1设置于蒸发器2输出端与氟冷凝器5输入端之间。通过第一电子膨胀阀3-1控制冬季回路的启闭和流量，控制冬季回路运作效率。
所述两季阀门组还包括第一单向阀13-1，所述第一单向阀13-1设置于压缩冷凝器4输出端与冷凝导流管输出端之间。设置第一单向阀13-1避免管道内冷媒逆流。
所述冬季阀门组还包括第二单向阀13-2，所述第二单向阀13-2设置于氟泵8输出端与蒸发器2输入端之间。设置第二单向阀13-2避免冷媒逆流。
所述家庭水箱11组件包括热水箱11、进水管、套管换热器9和设置于热水箱11外壁的水箱11感温包，所述热水箱11设有进水管，所述进水管上缠绕有套管换热器9，所述套管换热器9串联于两季回路中。通过水箱11感温包检测热水箱11的水温，套管换热器9用于加热进水管内的水。
所述家庭水箱11组件还包括设置于热水箱11内的液位继电器和设置于进水管的输入端的进水电磁阀10，所述液位继电器与进水电磁阀10电连接。液位继电器控制进水电磁阀10，自动对热水箱11内进行加水。
一种用于上述的调节集中供暖温度的氟泵8空调系统的控制方法，包括：获取季节运行模式，根据获取的季节运行模式，控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式，根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱11组件运行模式；控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第一电子膨胀阀3-1导通，当季节运行模式为夏季模式时，控制第一电子膨胀阀3-1截止。
根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱11组件运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第四截止阀6-4、第二截止阀6-2、第三电子膨胀阀3-3导通，控制第二电子膨胀阀3-2截止，控制第一截止阀6-1导通并控制第三截止阀6-3截止以控制家庭水箱11组件进入加热模式，控制第一截止阀6-1截止并控制第三截止阀6-3导通以控制家庭水箱11组件进入保温模式；当季节运行模式为夏季模式时，控制第四截止阀6-4、第二截止阀6-2和第三电子膨胀阀3-3导通，当热水箱11温度未到达限值时，控制第一截止阀6-1和第二电子膨胀阀3-2导通并且控制第三截止阀6-3截止以控制家庭水箱11组件进入加热模式，当热水箱11温度到达限值后，控制第一截止阀6-1和第二电子膨胀阀3-2截止并且控制第三截止阀6-3导通以控制家庭水箱11组件进入保温模式。
氟泵8的原理：室外风冷冷凝器冷却的氟利昂液体通过氟泵8输送到蒸发器2内，吸收室内的热量后，氟利昂由液态转变为气态，进入风冷冷凝器，再次冷却成液体，周而复始，从而达到降温的效果。由于氟泵8功率远小于制冷压缩机1功率，在相同制冷量的前提下，氟泵8的能效比远高于制冷压缩机1,对于能效改善有十分显著的效果。
冬天室内进行供暖时的调节集中供暖温度的氟泵8空调系统说明：此时由于室外温度低，室内集中供暖系统开启，第一电子膨胀阀3-1导通控制冬季回路导通。制冷剂从储液罐进入氟泵8，制冷剂在氟泵8的推进下进入蒸发器2（制冷剂蒸发吸热）达到制冷效果，在经过第一电子膨胀阀3-1节流后回到氟冷凝器5与外界空气换热（制冷剂冷凝放热），制冷剂在冬季回路完成循环。
冬季回路运行期间控制第四截止阀6-4、第二截止阀6-2、第三电子膨胀阀3-3导通，控制第二电子膨胀阀3-2截止。当用户有热水需求时，控制第一截止阀6-1导通并控制第三截止阀6-3截止，控制家庭水箱11组件进入加热模式，此时压缩机1将压缩后的高温气态冷媒通向套管换热器9，此时套管换热器9中，高温气态冷媒与进水管换热，加热水箱11中的水，供应用户的家庭热水，此时的套管换热器9相当于冷凝器（冷凝放热），冷媒通过套管换热器9后进入第三电子膨胀阀3-3节流，最终进入蒸发器2（蒸发吸热）达到制冷效果，完成循环。同时，水箱11感温包会实时监测热水箱11温度，当热水箱11温度达到温度限值时，家庭水箱11组件进入保温模式会停止对热水箱11加热，此时第一截止阀6-1截止且第三截止阀6-3导通，此时压缩机1将压缩后的高温气态冷媒通向压缩冷凝器4（冷凝放热），再进入第三电子膨胀阀3-3节流，最终进入蒸发器2（蒸发吸热）达到制冷效果，完成循环。
氟泵8的制冷能效远高于压缩机1制冷，可以达到10倍以上。在低温制冷时，氟泵8制冷优先于压缩机1制冷，通过控制第三电子膨胀阀3-3开度，可以使蒸发器2的换热能力变小，增加氟泵8的利用率，如水箱11温度达到水箱11温度限值时，也可选择停止压缩机1，使氟泵8完成全部制冷效果，使冬季动态调节室内温度时，达到超高节能效果。
夏天室外温度较高，那么只适用于室外低温制冷的氟泵8不开启，此时第一电子膨胀阀3-1保持截止。打开第四截止阀6-4、第二截止阀6-2和第三电子膨胀阀3-3。打开第一截止阀6-1和第二电子膨胀阀3-2，关闭第三截止阀6-3，冷媒从压缩机1出来后，进入套管换热器9与进水管换热（冷凝放热）达到制热水效果，此时调节第二电子膨胀阀3-2和第三电子膨胀阀3-3开度，经过节流后，进入蒸发器2（蒸发吸热）达到制冷效果。当水箱11温度到达限值后，关闭第一截止阀6-1和第二电子膨胀阀3-2，打开第三截止阀6-3，使家庭水箱11组件停止加热并进入保温模式，冷媒从压缩机1出来后，冷媒进入压缩冷凝器44，冷媒经过第三电子膨胀阀3-3节流后进入蒸发器2制冷，这就完成了一个热回收循环。
在本发明的描述中，需要理解的是，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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语 “连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：包括蒸发器、两季回路、冬季回路、用于控制冷凝剂走向的两季阀门组及用于控制冷凝剂走向的冬季阀门组，所述两季回路输入端与冬季回路输入端均连接蒸发器输出端，所述两季回路输出端与冬季回路输出端均连接蒸发器输入端，所述压缩机与所述冷凝器之间设有连接管，所述两季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的压缩机、家庭水箱组件和压缩冷凝器，所述家庭水箱组件输出端与蒸发器的输入端之间设有连接管，所述家庭水箱组件两端通过水箱导流管连接，所述压缩冷凝器两端通过冷凝导流管连接。
2.根据权利要求1所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述两季阀门组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀，所述第四截止阀设置于蒸发器输出端与压缩机输入端之间，所述第一截止阀设置于水箱导流管输入端与家庭水箱组件输入端之间，所述第二截止阀设置于连接管输入端与冷凝导流管输入端之间，所述第三截止阀设置于冷凝导流管输入端与压缩冷凝器输入端之间，所述第三电子膨胀阀设置于冷凝导流管输出端与蒸发器输入端之间，所述第二电子膨胀阀设置于连接管上。
3.根据权利要求1所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述冬季回路包括沿冷媒流动方向依次连通的氟冷凝器、储液罐和氟泵。
4.根据权利要求1所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述冬季阀门组包括第一电子膨胀阀，所述第一电子膨胀阀设置于蒸发器输出端与氟冷凝器输入端之间。
5.根据权利要求2所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述两季阀门组还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置于压缩冷凝器输出端与冷凝导流管输出端之间。
6.根据权利要求4所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述冬季阀门组还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置于氟泵输出端与蒸发器输入端之间。
7.根据权利要求1所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述家庭水箱组件包括热水箱、进水管、套管换热器和设置于热水箱外壁的水箱感温包，所述热水箱设有进水管，所述进水管上缠绕有套管换热器，所述套管换热器串联于两季回路中。
8.根据权利要求7所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统，其特征在于：所述家庭水箱组件还包括设置于热水箱内的液位继电器和设置于进水管的输入端的进水电磁阀，所述液位继电器与进水电磁阀电连接。
9.一种用于权利要求1至8中任一项所述的调节集中供暖温度的氟泵空调系统的控制方法，其特征在于，包括：获取季节运行模式，根据获取的季节运行模式，控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式，根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱组件运行模式；控制冬季阀门组的通断以运行所获取的季节运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第一电子膨胀阀导通，当季节运行模式为夏季模式时，控制第一电子膨胀阀截止。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：根据运行的季节运行模式，控制两季阀门组的通断以切换家庭水箱组件运行模式包括：当季节运行模式为冬季模式时，控制第四截止阀、第二截止阀、第三电子膨胀阀导通，控制第二电子膨胀阀截止，控制第一截止阀导通并控制第三截止阀截止以控制家庭水箱组件进入加热模式，控制第一截止阀截止并控制第三截止阀导通以控制家庭水箱组件进入保温模式；当季节运行模式为夏季模式时，控制第四截止阀、第二截止阀和第三电子膨胀阀导通，当热水箱温度未到达限值时，控制第一截止阀和第二电子膨胀阀导通并且控制第三截止阀截止以控制家庭水箱组件进入加热模式，当热水箱温度到达限值后，控制第一截止阀和第二电子膨胀阀截止并且控制第三截止阀导通以控制家庭水箱组件进入保温模式。
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