CN113432195A - 空调系统 - Google Patents

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李庆辉
李君飞
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Qingdao Hisense Hitachi Air Conditioning System Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种空调系统，由压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器连接形成；水换热装置，包裹在压缩机的外侧；储水容器，与水换热装置之间形成水流循环水路；循环动力元件，连接在水流循环水路上；主控器，与循环动力元件通讯连接，其能够在检测到压缩机的排气温度大于第一设定值时，控制循环动力元件动作，使得流经过水换热装置的水流能够吸收压缩机产生的热量；以及在检测到压缩机处于首次运转或压缩机停止运转时间大于第一设定时间且排气温度和其对应的饱和温度差值小于第二设定值时，控制循环动力元件动作。通过本发明解决了现有压缩机高排气温度降温方法导致系统性能衰减以及在对压缩机预热时耗费时间长的问题。

Description

空调系统
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，尤其涉及一种空调系统结构的改进。
背景技术
空调系统在运转时压缩机产生大量热量，其中制冷时压缩机做功产生的为有害热量，制热时压缩机产生的为有效热量。
在制冷高负荷运转时压缩机本体温度比较高，将产生一系列问题：（1）压缩机的容积效率降低和功耗增加；（2）压缩机本体过热使润滑油的粘度降低和油膜减薄,导致轴承、动涡旋盘、定涡旋盘以及十字滑环磨损加剧,甚至引进烧坏轴瓦、轴颈和拉伤涡旋盘壁；（3）加速制冷剂和润滑油在与金属等物质接触下分解,生成积碳和酸类等。（4）压机本体过高会导致涡旋盘的过分膨胀而卡死和轴承抱死,以及压缩机的内置电机烧毁；（5）压机本体温度过高，导致压机内部磁铁磁性减弱；（6）压机本体温度过高使得压机内部的化学反应速度加剧，影响压缩机的寿命。所以有效控制压机本体温度，对于提高压缩机使用寿命和保障空调系统的可靠运转有着重要意义。
常用的调节压机本体温度方法，是通过在制冷系统中增加冷媒旁通回路和增大室内机阀开度。上述方法都将导致系统能力的波动和能力衰减，影响终端的使用效果。
在空调系统安装后首次运行、低温环境且长时间停机后再次运行时，为防止压缩机内的润滑油被制冷剂过度稀释导致粘度降低和压缩机启动时压缩液态制冷剂，需要对压缩机进行预热。常用的压机预热方式是使用加热带加热，由于加热带功率较低，导致系统预热时间较长，首次运转时一般预热至少12小时，低温启动时预热2小时左右，影响用户对空调的使用体验。
发明内容
为解决现有技术中压缩机高排气温度降温方法导致系统性能衰减以及在对压缩机预热时耗费时间长，用户体验性差的问题，本发明提供一种将水循环系统和热泵循环相结合的技术方案，不仅可以解决压缩机本体温度高的问题，而且还可以解决在空调系统首次运转或压缩机长时间未开启需要快速预热启动的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种空调系统，包括有：
冷媒循环系统：由压缩机、四通阀、室外换热器、至少1个室内换热器通过冷媒管连接形成；
水循环系统，包括有：
水换热装置，包裹在所述压缩机的外侧，用以和压缩机进行热交换；
储水容器，其通过循环水管和所述水换热装置连通，并与水换热装置之间形成水流循环水路；
循环动力元件，连接在所述水流循环水路上，驱动水流在水换热装置和储水容器之间循环流动；
主控器，与所述循环动力元件通讯连接，其能够在检测到压缩机的排气温度大于第一设定值时，控制循环动力元件动作驱动水流沿水流循环水路流动，吸收压缩机产生的热量并将热量存储在储水容器内；
以及，在检测到压缩机处于首次运转或压缩机停止运转时间大于第一设定时间且排气温度和其对应的饱和温度差值小于第二设定值时，控制循环动力元件动作驱动水流沿水流循环水路流动，并将存储在储水容器中的热量传递给压缩机对其预热。
在本申请的一些实施例中，所述主控器能够在检测到排气温度小于第三设定值时，控制所述循环动力元件关闭。
在本申请的一些实施例中，所述主控器能够在检测到压缩机的排气温度和其对应的饱和温度的差值大于第四设定值时，控制所述循环动力元件关闭。
在本申请的一些实施例中，还包括有：
加热部件，所述加热部件设置在所述储水容器内，与所述主控器通讯连接；
所述主控器还配置为：在接收到开启所述加热部件信号时，控制所述加热部件开启；
或者，在检测到需要对压缩机进行预热且储水容器中水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件开启；
或者，在检测到环境温度小于第一预设环境温度，水流循环水路中的水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件开启。
在本申请的一些实施例中，当所述主控器检测到水流循环水路中的水温大于第二预设水温时，控制所述循环动力元件关闭。
在本申请的一些实施例中，还包括有：
加热换热器，其设置在所述储水容器内，通过冷媒连接管路并联连接在室内换热器上，在所述冷媒连接管路上设置有控制所述冷媒连接管路通断的电子控制元件，所述电子控制元件和所述主控器通讯连接。
在本申请的一些实施例中，所述主控器配置为：
至少能够控制所述电子控制元件开启并控制冷媒循环系统制热运行，以使得冷媒流经过加热换热器对储水容器中的水流进行加热。
在本申请的一些实施例中，还包括有气液分离器，压缩机通过排气管路和四通阀连接，四通阀通过回气管路和气液分离器连接，在所述排气管路和回气管路之间连接有压差平衡管路，在所述压差平衡管路上设置有控制阀。
在本申请的一些实施例中，所述水加热装置包括有：
加热基体，在所述加热基体内部形成有和所述压缩机外侧轮廓适配的套设腔，其通过所述套设腔套设在所述压缩机上；在所述加热基体内形成有环绕所述压缩机设置的热交换腔，在所述加热基体上还设置有与所述热交换腔连通的第一接口部和第二接口部。
在本申请的一些实施例中，所述水加热装置包括螺旋排列设置的加热盘管，所述加热盘管缠绕在所述压缩机的外侧面上，所述加热盘管上设置有和循环水管连通的进水接口部和出水接口部。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本发明提出的空调系统，在设置时，将水循环系统连接到空调的冷媒循环系统中，在使用时，可在检测到压缩机的排气温度大于第一设定值即压缩机排气温度较高时，控制水循环系统开启，通过循环流动的水流进入到水换热装置以吸收压缩机产生的热量，对压缩机进行降温，以降低压缩机的温度，并同时将此部分热量存储到储水容器内，有效的解决了因压缩机温度过高压缩机损坏以及空调系统性能衰减的问题产生；
同时，本发明中提出的空调系统还能够在检测到整个空调系统处于首次运转或者停机运转时间较长时，再次控制水循环系统启动，通过储水容器中存储的热水循环流动到压缩机位置处对压缩机进行预加热，实现了对压缩机的预热功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例中空调系统的原理结构图；
图2为本发明实施例中空调系统的水换热装置的俯视图；
图3为图2的A-A向剖视图。
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，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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。
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。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。在上述实施方式的描述中，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。
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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
本发明提出一种空调系统的实施例，包括有：
冷媒循环系统：由压缩机110、四通阀120、室外换热器130、至少1个室内换热器140通过冷媒液管和冷媒气管连接形成；
压缩机110包括有排气侧和回气侧，压缩机110排气侧通过排气管路和四通阀120连接，
为实现气液分离，空调系统还设置有气液分离器150，压缩机110的回气侧通过回气管路和气液分离器150连接。
为实现油分，空调系统还设置有油分离器160，油分离器160 连接在压缩机排气管路上。
四通阀120包括有4个接口，4个接口分别连接室外换热器130，气液分离器150、室内换热器140和油分离器160。
油分离器160一端通过第一油分管路连接在气液分离器150和四通阀120之间的回气管路上，在第一油分管路上设置有回油毛细管。
油分离器160的另一端接入压缩机的排气管路上，排气管路上设有高压开关。
在本申请的一些实施例中，室内换热器140可对应设置多个，以实现同步制热或制冷效果。
如可设置3个室内换热器140，3个室内换热器140之间相互并联，并同时连接在冷媒管路上。
每个室内换热器140对应的冷媒液管上均对应配置有电子膨胀阀，以通过可以通过控制对应的电子膨胀阀的开度来对进入到室内换热器140中的冷媒的流量进行控制。
在室外换热器130和室内换热器140之间的冷媒液管上也对应设置电子膨胀阀，以控制从室内换热器140流出的预流入到室外换热器140中的冷媒的流量。
在室内换热器140和四通阀120之间的冷媒气管上对应设置有截止阀。
在进行制冷运行时，压缩机110排气的高温气态冷媒先通过四通阀120，然后进入到室外换热器130中进行放热，放热后的冷媒进入到多个并联的室内换热器140内进行吸热制冷，制冷完成后通过气液分离器150后回流到压缩机110内完成一次制冷循环。
在进行制热时，压缩机110排出的冷媒经过四通阀120先进入到多个室内换热器140中进行放热，以进行制热，然后经过室外换热器130吸热，最后回流到压缩机110内完成一次制热循环。
为实现对压缩机110排气侧温度的检测，本实施例中对应的在压缩机110排气侧设置排气温度传感器。
本实施例中的空调系统还对应包括有：水循环系统，其包括有：
水换热装置200，包裹在所述压缩机110的外侧，用以和压缩机110之间进行热交换；
储水容器300，其通过循环水管和所述水换热装置200连通，并与水换热装置200之间形成水流循环水路。
储水容器300可选用储水箱。循环水管为实现水流的循环流动，对应包括有出水管和回水管，出水管和回水管两端均分别和储水容器300、水换热装置200连接。
循环动力元件400，连接在所述水流循环水路上，驱动水流在水换热装置200和储水容器300之间循环流动；
循环动力元件400在一些实施例中可选用循环水泵，以提供水流循环流动的动力。
主控器，与所述循环动力元件400通讯连接，其能够在检测到压缩机110的排气温度大于第一设定值时，控制循环动力元件400动作驱动水流流动，使得流经过水换热装置200的水流能够吸收压缩机110产生的热量并将热量存储在储水容器300内；
即本实施例中设置的水循环系统能够在压缩机110的温度大于第一设定值，即压缩机110温度过高时启动。
第一设定值可根据用户在使用使用过程中实验值设置，如100度等。
压缩机110温度过高，一般为压缩机110处于制冷运行状态，在其温度过高时，可开启循环动力元件400，使得水流流入到水换热装置200处，水换热装置200中的水吸收压缩机110的热量对其进行降温，以保证压缩机110的温度不会过高。
在本申请的一些实施例中，所述主控器能够在检测到排气温度小于第三设定值时，控制所述循环动力元件400关闭。
即当压缩机110温度不是很高时，则可对应关闭水循环系统。
压缩机110排气温度可设为Td，第一设定值对应为T1。第三设定值为T2,在Td＞T1时，控制开启水循环系统，在Td＜T2,控制水循环系统关闭，将压缩机110产生的热量存储到储水容器300中。
以及，在检测到压缩机110处于首次运转时控制循环动力元件400动作，使得水流沿水流循环水路流动，并将存储在储水容器300中的热量传递水换热装置200处以对压缩机110预热。
空调系统安装完成后首次运转时，压缩机110启动前需要较长时间预热，本实施例可通过水循环系统运行，将热量传送到压缩机110，对其进行预热使其可快速启动，缩短了压缩机110启动时间，提高了用户使用的体验性。
或者，压缩机110停止运转时间大于第一设定时间且排气温度和其对应的饱和温度差值小于第二设定值时，控制循环动力元件400动作，使得水流沿水流循环水路流动，并将存储在储水容器300中的热量传递水换热装置200处以对压缩机110预热。
通过利用水循环系统对压缩机110进行降温，并存储后对压缩机110进行预热可高效降低压缩机排气温度，提高压缩机运转效率，提升空调系统能效。
在设置时，设压缩机110停机运转时间设为T，第一设定时间为Tset，
排气温度和其对应的饱和温度差值设为TdSH，TdSH=Td-Tc，Tc为检测的Pd对应的饱和温度。
第二设定值取值范围可对应为5-7。
此种情况通常处于冬季环境温度较低的情况，空调系统处于低温制热运行状态，压缩机110由于长期不运转，其对应的排气温度和饱和温度差值较小，启动比较困难，此时，需要开启水循环系统，将储水容器300中存储的热水循环经过压缩机110对压缩机110进行预加热，使其可快速启动。
当然，此种情也可以为空调系统处于制冷运行状态，只要其满足对应的排气温度和炮和温度差值小于第二设定值且空调系统长期未开启则可进行预加热压缩机110。
在本申请的一些实施例中，所述主控器能够在检测到压缩机110的排气温度和其对应的饱和温度的差值大于第四设定值时且水循环系统循环运行时间大于第二设定时间时，控制所述循环动力元件400关闭。
第二设定时间可根据经验进行设定，如设定5分钟或10分钟等。
第四预设值可对应为10等。
压缩机110预热达到预热温度要求即排气温度和饱和温度之差大于第四设定值时则可关闭水循环系统。
在本申请的一些实施例中，空调系统还包括有：
加热部件500，所述加热部件500设置在所述储水容器300内，与所述主控器通讯连接，加热部件500可选用加热管或者加热片等通电后可产热的部件。
加热部件500产生的热量可释放到储水容器300中以加热储水容器300中的水，提高储水容器300中的水温。
为实现对储水容器300中水温的检测，在储水容器300中还设置有第二水温检测传感器。
所述主控器还配置为：在接收到开启所述加热部件500信号时，控制所述加热部件500开启，即主控器接收到通过加热部件500加热储水容器300指令时，控制加热部件500开启加热。
或者，在检测到预对压缩机110进行预热且储水容器300中水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件500开启。
即在需要对压缩机110进行预加热时，若储水容器300中的水温不是很高，满足不了预热需要，也需要开启加热部件500。
或者，在检测到环境温度小于第一预设环境温度，水流循环水路中的水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件500开启。
为实现对水流循环水路中的水温的检测，还设置有第一温度检测传感器。
主控器检测到水流循环水路中的水温大于第二预设水温时，控制所述循环动力元件400关闭。
为实现防冻，在水循环系统中对应的设置有水路防冻程序：即当环境温度小于0℃且第一温度检测传感器检测的水温度第一预设水温，设为Tw＜第一预设水温时，循环动力元件400开启运转；
第一预设水温可设置3-5度左右。
当第一温度检测传感器检测到水温大于第二预设水温时，防冻控制结束，循环动力元件400关闭。
第二预设水温可选用15-20度左右。
在本申请的一些实施例中，还包括有：
加热换热器600，其设置在所述储水容器300内，通过冷媒连接管路并联连接在室内换热器140上，在所述冷媒连接管路上设置有控制所述冷媒连接管路通断的电子控制元件700，所述电子控制元件700和所述主控器通讯连接。
加热换热器600可选用盘管换热器或者板式换热器。
电子控制元件700可选用电子膨胀阀，冷媒连接管路包括有冷媒支气管和冷媒支液管，在冷媒支液管上设置有所述电子控制元件700。
当制冷运行时，电子控制元件700处于关闭状态，冷媒不流经过加热换热器600，以避免其带走水箱中热量。
当在制热运行时，可开启电子控制元件700，从压缩机110排出的冷媒会被分流到多个室内机和多个室内机并联连接的加热换热器600内，然后在室内换热器140放热，同时，加热换热器600也在水箱中进行放热，以对水箱中水进行加温，换热结束后， 流出的冷媒混合后进入到室外换热器130，最后流入到压缩机110内。
在本申请的一些实施例中，所述主控器配置为：
至少能够控制所述电子控制元件700开启并控制冷媒循环系统制热运行，以使得冷媒流经过加热换热器600对储水容器300中的水流进行加热。
本实施例中空调系统在设置时，还可对应设置制热加热储水容器300模式，可通过加热换热器600对应的对储水容器300水进行加热，此时，对应控制空调系统的冷媒循环系统制热运行，电子控制元件700开启即可。
在本申请的一些实施例中，所述水加热装置包括有：
加热基体210，在所述加热基体210内部形成有和所述压缩机110外侧轮廓适配的套设腔220 ，其通过所述套设腔220 套设在所述压缩机110上；在所述加热基体210内形成有环绕所述压缩机110设置的热交换腔230，在所述加热基体210上还设置有与所述热交换腔230连通的第一接口部240和第二接口部250。
第一接口部240为第一接口，用以进水，第二接口部250为第二接口，用以出水。
通过将加热基体210的热交换腔230完全包裹压缩机110的设置方式，可确保位于热交换腔230中水流能够大面积的和压缩机110进行热交换，换热效果好。
在本申请的一些实施例中，所述水加热装置包括螺旋排列设置的加热盘管，所述加热盘管缠绕在所述压缩机110的外侧面上，所述加热盘管上设置有和循环水管连通的进水接口部和出水接口部。
即水加热装置也可以为盘管，从上到下缠绕在压缩机110的外侧，为实现较好的换热效果，相邻的管之间的间隙应足够小，保证换热效果。
为实现较好的传热导热效果，水加热装置可选用金属材质，如铁或者铜等，传热导热效果好。
本实施例中提出的空调系统，能够同时解决压缩机110温度高以及压缩机110预热时间长，预热慢的问题，实现了快速预热启动，不仅保证了整个空调系统的正常稳定运行，空调系统的能效实现节能运转，提升了用户使用的舒适性。
本申请中空调系统在所述排气管路和回气管路之间连接有压差平衡管路800，在所述压差平衡管路800上设置有控制阀810，控制阀810可选用电子膨胀阀或电磁阀，电子膨胀阀用于在压缩机110进入自运转控制时，控制空调系统高压侧和低压侧冷媒的旁通量、保证系统高低压差建立和维持。
在上述实施方式的描述中，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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空调系统，包括有：
冷媒循环系统：由压缩机、四通阀、室外换热器、至少1个室内换热器通过冷媒管连接形成；
水循环系统，包括有：
水换热装置，包裹在所述压缩机的外侧，用以和压缩机进行热交换；
储水容器，其通过循环水管和所述水换热装置连通，并与水换热装置之间形成水流循环水路；
循环动力元件，连接在所述水流循环水路上，驱动水流在水换热装置和储水容器之间循环流动；
主控器，与所述循环动力元件通讯连接，其能够在检测到压缩机的排气温度大于第一设定值时，控制循环动力元件动作驱动水流沿水流循环水路流动，吸收压缩机产生的热量并将热量存储在储水容器内；
以及，在检测到压缩机处于首次运转或压缩机停止运转时间大于第一设定时间且排气温度和其对应的饱和温度差值小于第二设定值时，控制循环动力元件动作驱动水流沿水流循环水路流动，并将存储在储水容器中的热量传递给压缩机对其预热。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，
所述主控器能够在检测到排气温度小于第三设定值时，控制所述循环动力元件关闭。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，
所述主控器能够在检测到压缩机的排气温度和其对应的饱和温度的差值大于第四设定值时，控制所述循环动力元件关闭。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：还包括有：
加热部件，所述加热部件设置在所述储水容器内，与所述主控器通讯连接；
所述主控器还配置为：在接收到开启所述加热部件信号时，控制所述加热部件开启；
或者，在检测到需要对压缩机进行预热且储水容器中水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件开启；
或者，在检测到环境温度小于第一预设环境温度，水流循环水路中的水温小于第一预设水温时，控制所述加热部件开启。
5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于：当所述主控器检测到水流循环水路中的水温大于第二预设水温时，控制所述循环动力元件关闭。
6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括有：
加热换热器，其设置在所述储水容器内，通过冷媒连接管路并联连接在室内换热器上，在所述冷媒连接管路上设置有控制所述冷媒连接管路通断的电子控制元件，所述电子控制元件和所述主控器通讯连接。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述主控器配置为：
至少能够控制所述电子控制元件开启并控制冷媒循环系统制热运行，以使得冷媒流经过加热换热器对储水容器中的水流进行加热。
8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括有气液分离器，压缩机通过排气管路和四通阀连接，四通阀通过回气管路和气液分离器连接，在所述排气管路和回气管路之间连接有压差平衡管路，在所述压差平衡管路上设置有控制阀。
9.根据权利要求1-8任一项所述的空调系统，其特征在于，所述水加热装置包括有：
加热基体，在所述加热基体内部形成有和所述压缩机外侧轮廓适配的套设腔，其通过所述套设腔套设在所述压缩机上；在所述加热基体内形成有环绕所述压缩机设置的热交换腔，在所述加热基体上还设置有与所述热交换腔连通的第一接口部和第二接口部。
10.根据权利要求1-8任一项所述的空调系统，其特征在于，所述水加热装置包括螺旋排列设置的加热盘管，所述加热盘管缠绕在所述压缩机的外侧面上，所述加热盘管上设置有和循环水管连通的进水接口部和出水接口部。
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