CN113701273A - 一种空调水机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空调水机，包括热泵机组、水循环系统、电控盒及散热装置；所述热泵机组与所述水循环系统连接；所述散热装置包括与所述电控盒固定连接的散热片、穿过所述散热片的水路及串联在所述水路上的温水阀；所述水路的两端分别与所述水循环系统连接；所述温水阀为可控开度电磁阀；所述电控盒包括控制器、电控盒温度传感器；所述电控盒温度传感器、所述温水阀分别与所述控制器连接；所述电控盒温度传感器检测电控盒温度并传输给所述控制器；所述控制器根据所述电控盒温度控制所述温水阀开度。本发明使处于极端环境下的电控盒满足工作条件，提高其工作可靠性及延长其寿命；另外，根据电控盒温度精确控制散热装置动作，降低其能耗，节约能源。

Description

一种空调水机
技术领域
本发明涉及空气调节技术领域，尤其涉及一种空调水机。
背景技术
随着空气源热泵机组的技术不断更新，机组的运行范围不断扩展，比如制冷工况下的环境温度从43℃变化为48℃，在一些T3工况可达到52℃以上；制热工况也从常见的-25℃降低到-30℃甚至-35℃。
但绝大部分电气元器件都有其运行温度范围，如MCU表面温度不允许超过60℃，如超出将导致其运行寿命大幅降低，影响机组可靠性。因电控箱为了防雨，多数为密闭箱体，在环温50℃以上时，因电气元器件的散热，电控箱内部的温度很容易超出其运行范围上限。
因很多元器件运行范围的下限为-30℃左右，所以机组在低温运行时，如果环温出现-30℃或以下，则会出现电磁开关动作缓慢、电池放电不完全、芯片无法正常工作等问题，导致空气源热泵机组故障率增加。
随着压缩机本身补气增焓、控制逻辑等技术的进步，空气源热泵机组的运行范围已经大幅度扩展，但电气元器件的耐温问题并未纳入深入考虑范围，只是简单的采用常规的散热方式，从而导致散热效率不高或者出现冷凝水引起的电路故障等问题；或者是采用耐高温、耐低温的元器件替代普通的元器件，使成本大幅增加。
发明内容
为解决现有技术中极端工况下空调水机的电控盒可靠性差、寿命短的问题，本发明提供一种空调水机，采用循环水系统的循环水为电控盒升温或者降温，且根据电控盒温度采用不同的水量及水速的控制方法，提高电控盒的可靠性及延长电控盒寿命。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种空调水机，包括热泵机组、水循环系统、电控盒及散热装置；
所述热泵机组与所述水循环系统连接，为所述水循环系统提供热量或者冷量；所述散热装置包括与所述电控盒固定连接的散热片及穿过所述散热片的水路及串联在所述水路上的温水阀；所述水路的两端分别与所述水循环系统连接；所述温水阀为可控开度电磁阀；
所述电控盒包括控制器、电控盒温度传感器；所述电控盒温度传感器、所述温水阀分别与所述控制器连接；所述电控盒温度传感器用于检测电控盒温度并传输给所述控制器；所述控制器根据所述电控盒温度控制所述温水阀的开度。
在一实施例中，还包括环境温度传感器，其与所述控制器连接，用于检测环境温度并传输给所述控制器；当所述热泵机组开机时，所述控制器根据所述环境温度控制所述温水阀是否开启。
在一实施例中，所述控制器预设第一制冷温度、第一制热温度；
制冷模式时，如果所述环境温度大于所述第一制冷温度，所述控制器控制所述温水阀以第一开度开启；
制热模式时，如果所述环境温度小于所述第一制热温度，所述控制器控制所述温水阀以第二开度开启；
所述第一开度小于所述第二开度。
在一些实施例中，所述控制器预设有第二制冷温度、第三制冷温度；
制冷模式时，如果所述电控盒温度大于所述第二制冷温度，则采用PID控制方法控制所述温水阀的开度，控制目标为所述电控盒温度等于所述第三制冷温度；
如果所述电控盒温度位于所述第二制冷温度、所述第三制冷温度之间，则采用露点过热度控制方法控制所述温水阀的开度；
如果所述电控盒温度小于所述第三制冷温度，则控制所述温水阀关闭。
在一些实施例中，所述控制器还预设有第二制热温度、第三制热温度；
制热模式时，如果所述电控盒温度小于所述第二制热温度，则采用PID控制方法控制所述温水阀的开度，控制目标为所述电控盒温度等于所述第三制热温度；所述第二制热温度小于所述第三制热温度；
如果所述电控盒温度大于所述第二制热温度，则控制所述温水阀关闭。
在一些实施例中，所述PID控制方法通过以下公式进行；
EVn = EVn-1+ [K1*(Tdn-T)+K2*(Tdn-Tdn-1)]
式中，
EVn是所述温水阀的目标开度；
EVn-1是所述温水阀的上一次的开度；
K1是比例系数；
K2是微分系数；
Tdn是当前所述电控盒温度；
Tdn-1是上一次的所述电控盒温度；
T为所述第三制冷温度或所述第三制热温度。
在一些实施例中，所述第二制冷温度大于45℃；所述第三制冷温度小于等于45℃；所述第三制热温度小于等于-20℃。
在一些实施例中，还包括湿度传感器，其与所述控制器连接，用于检测环境湿度并传输给所述控制器；所述露点过热度控制方法包括：
所述控制器根据所述环境温度和所述环境湿度计算湿球温度；
所述控制器根据所述湿球温度、所述电控盒温度计算露点过热度；
所述控制器预设有目标露点过热度阈值；
所述控制器根据所述露点过热度、所述露点过热度阈值控制所述温水阀的开度。
在一些实施例中当所述露点过热度大于所述露点过热度阈值时，EVn=EVn-1+（SH-4）；
当所述露点过热度小于所述露点过热度阈值时，EVn=EVn-1-（4-SH）；
当所述露点过热度位于所述露点过热度阈值范围内时，所述温水阀的开度保持不变；
式中，EVn是所述温水阀的目标开度；
EVn-1是所述温水阀的上一次的开度；
SH是所述露点过热度。
在一些实施例中，所述露点过热度阈值为[3,5]。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本发明的一种空调水机通过水循环系统为电控盒进行降温或者升温，使处于极端环境下的空调水机的电控盒满足温度工作条件，提高其工作可靠性及延长电控盒的电子元件寿命，进而延长电控盒寿命；另外，根据电控盒温度控制温水阀的开度，精确控制散热装置对电控盒降温或者升温，降低散热装置的能耗，节约能源。
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为本发明的一种空调水机的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明的一种空调水机的一种实施例的流程图。
附图标记：
1、热泵机组；2、水循环系统；3、散热装置；4、电控盒；5、电控盒温度传感器；6、湿度传感器；7、环境温度传感器；31、散热片；32、水路；33、温水阀。
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。
参照图1及图2，本发明的一种空调水机包括热泵机组1、水循环系统2、散热装置3、电控盒4。
热泵机组1与水循环系统2连接，用于为水循环系统2提供热量或者冷量，通过水循环系统2携带热量或者冷量对室内环境降温或者升温，实现室内制热或者制冷。
散热装置3包括散热片31、穿过散热片31的水路32及串联在水路32中的温水阀33；散热片31与电控盒4固定连接；水路32与水循环系统2连通；温水阀33为可控开度电磁阀，用于控制水循环系统2的循环水流经水路32用于电控盒4散热或者升温的水量。
电控盒4包括控制器、电控盒温度传感器5；电控盒温度传感器5、温水阀33分别与控制器连接；电控盒温度传感器5用于检测电控盒温度并传输给控制器；控制器根据电控盒温度控制温水阀33的开度，使电控盒4内的温度保持在其适宜的工作范围之内。
本发明的空调水机通过水循环系统2的循环水为电控盒4进行降温或者升温，使处于极端环境下的空调水机的电控盒4满足温度工作条件，提高其工作可靠性及延长电控盒4的电子元件寿命，进而延长电控盒4的寿命；另外，根据电控盒温度控制温水阀33的开度，精确控制散热装置3对电控盒4降温或者升温，降低散热装置3的能耗，节约能源。
在一实施例中，参照图1及图2，还包括环境温度传感器7，其与控制器连接，用于检测环境温度并传输给控制器。
控制器预设有第一制冷温度、第一制热温度；且当热泵机组1开机且热泵机组1的压缩机启动时，控制器判断环境温度与第一制冷温度或者第一制热温度的关系。
当空调水机制冷模式运行时，控制器判断环境温度是否大于第一制冷温度；如果环境温度大于第一制冷温度，则控制温水阀33以第一开度开启；如果环境温度不大于第一制冷温度，则控制温水阀33关闭，且当温水阀33关闭时，对环境温度进行循环判断。
当空调水机制热运行时，控制器判断环境温度是否小于第一制热温度；如果环境温度小于第一制热温度，则控制温水阀33以第二开度开启；如果环境温度不小于第一制热温度，则控制温水阀33关闭，且当温水阀33关闭时，循环判断环境温度。
第一开度小于第二开度。
本实施例的空调水机根据环境温度控制温水阀33是否开启，使当环境温度和电控盒4换热足够使电控盒4升温或者降温满足工作温度时不开启温水阀33，在保证电控盒4工作温度的同时降低温水阀33的开启，延长温水阀33的寿命，节约能源。
另外，制冷时如果温水阀33开启，则以第一开度开启；制热时如果温水阀33开启，则以第二开度开启；第一开度小于第二开度降低制冷时电控盒4由于突然大幅降温产生的凝露水的几率；较大的第二开度则使电控盒4在升温时快速达到目标温度。
优选的，第一制冷温度的范围为41℃~45℃。第一制热温度的范围为-20℃~-25℃。
优选的，环境温度持续测量及判断，当控制器持续多次获取的环境温度大于第一制冷温度或者小于第一制热温度时，控制温水阀33开启。
优选的，第一开度小于温水阀33的最大开度的一半的开度；第二开度为或者大于温水阀33的最大开度的一半的开度。
在一些实施例中，参照图1及图2，控制器预设有第二制冷温度、第三制冷温度、第二制热温度、第三制热温度；
制冷模式运行且温水阀33开启时，控制器对电控盒温度进行判断；如果电控盒温度大于第二制冷温度，则采用PID控制方法控制温水阀33的开度，控制目标为使电控盒温度等于第三制冷温度。
如果电控盒温度位于第二制冷温度与第三制冷温度之间，则采用露点过热度控制方法控制温水阀33的开度。
如果电控盒温度小于第三制冷温度，则控制温水阀33关闭。
制热模式运行且温水阀33开启时，控制器对电控盒温度进行判断；如果电控盒温度小于第二制热温度，则采用PID控制方法控制温水阀33的开度，控制目标为使电控盒温度等于第三制热温度；第二制热温度小于第三制热温度。
如果电控盒温度大于第二制热温度，则控制温水阀33关闭。
本实施例的空调水机在制冷时，根据电控盒温度对温水阀33的开度采用不同的控制方法进行控制。当电控盒温度非常高甚至达到电控盒4极限工作温度时，采用PID控制方法对温水阀33开度进行控制，使电控盒温度快速达到第三制冷温度，满足电控盒4的适宜工作温度，保护电控盒4及其电子元件。
当电控盒温度处于较高温度时，采用露点过热度控制方法，防止及降低电控盒4内产生凝露，提高电控盒4工作可靠性及延长电控盒4寿命。
在一些实施例中，具体的PID控制方法通过以下公式进行；
EVn = EVn-1+ [K1*(Tdn-T)+K2*(Tdn-Tdn-1)]
式中，
EVn是温水阀33的目标开度；
EVn-1是温水阀33的上一次的开度；
K1是比例系数，优选为1.6；
K2是微分系数，优选为0.8；
Tdn是当前电控盒温度；
Tdn-1是上一次的电控盒温度；
T为第三制冷温度或第三制热温度。
本实施例采用PID控制方法控制温水阀33的开度，使温水阀33的开度及电控盒温度均处于稳定调节状态，防止温水阀33的开度及电控盒温度出现大幅跳转的情况，保护温水阀33及电控盒4内电子元件。
优选的，第二制冷温度大于45℃；第三制冷温度小于等于45℃；第三制热温度小于等于-20℃。
优选的，在空调水机制热模式运转时，控制器循环判断环境温度是否小于0℃；如果是，则控制温水阀33打开运行规定时间，防止散热装置3内结冰。
在一些实施例中，空调水机还包括湿度传感器6，其与控制器连接，用于检测环境湿度并传输给控制器；控制器根据环境温度及环境湿度计算湿球温度，用于露点过热度控制。
露点过热度控制方法还包括以下流程。
控制器预设露点过热度阈值；控制器根据环境温度及环境湿度计算湿球温度；控制器根据电控盒温度及湿球温度计算露点过热度。
控制器判断露点过热度与露点过热度阈值，并根据判断结果控制温水阀33的开度。
具体为，
当露点过热度大于露点过热度阈值时，EVn=EVn-1+（SH-4）；
当露点过热度小于露点过热度阈值时，EVn=EVn-1-（4-SH）；
当露点过热度位于露点过热度阈值范围内时，温水阀33的开度保持不变；
式中，EVn是温水阀33的目标开度；
EVn-1是温水阀33的上一次的开度；
SH是露点过热度。
本实施例的空调水机在降低电控盒温度的同时降低凝露。
优选的，露点过热度阈值为[3，5]。
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)

1.一种空调水机，其特征在于，包括热泵机组、水循环系统、电控盒及散热装置；
所述热泵机组与所述水循环系统连接，为所述水循环系统提供热量或者冷量；所述散热装置包括与所述电控盒固定连接的散热片及穿过所述散热片的水路及串联在所述水路上的温水阀；所述水路的两端分别与所述水循环系统连接；所述温水阀为可控开度电磁阀；
所述电控盒包括控制器、电控盒温度传感器；所述电控盒温度传感器、所述温水阀分别与所述控制器连接；所述电控盒温度传感器用于检测电控盒温度并传输给所述控制器；所述控制器根据所述电控盒温度控制所述温水阀的开度。
2.根据权利要求1所述的空调水机，其特征在于，还包括环境温度传感器，其与所述控制器连接，用于检测环境温度并传输给所述控制器；当所述热泵机组开机时，所述控制器根据所述环境温度控制所述温水阀是否开启。
3.根据权利要求2所述的空调水机，其特征在于，所述控制器预设第一制冷温度、第一制热温度；
制冷模式时，如果所述环境温度大于所述第一制冷温度，所述控制器控制所述温水阀以第一开度开启；
制热模式时，如果所述环境温度小于所述第一制热温度，所述控制器控制所述温水阀以第二开度开启；
所述第一开度小于所述第二开度。
4.根据权利要求2或3所述的空调水机，其特征在于，所述控制器预设有第二制冷温度、第三制冷温度；
制冷模式时，如果所述电控盒温度大于所述第二制冷温度，则采用PID控制方法控制所述温水阀的开度，控制目标为所述电控盒温度等于所述第三制冷温度；
如果所述电控盒温度位于所述第二制冷温度、所述第三制冷温度之间，则采用露点过热度控制方法控制所述温水阀的开度；
如果所述电控盒温度小于所述第三制冷温度，则控制所述温水阀关闭。
5.根据权利要求4所述的空调水机，其特征在于，所述控制器还预设有第二制热温度、第三制热温度；
制热模式时，如果所述电控盒温度小于所述第二制热温度，则采用PID控制方法控制所述温水阀的开度，控制目标为所述电控盒温度等于所述第三制热温度；所述第二制热温度小于所述第三制热温度；
如果所述电控盒温度大于所述第二制热温度，则控制所述温水阀关闭。
6.根据权利要求5所述的空调水机，其特征在于，所述PID控制方法通过以下公式进行；
EVn = EVn-1+ [K1*(Tdn-T)+K2*(Tdn-Tdn-1)]
式中，
EVn是所述温水阀的目标开度；
EVn-1是所述温水阀的上一次的开度；
K1是比例系数；
K2是微分系数；
Tdn是当前所述电控盒温度；
Tdn-1是上一次的所述电控盒温度；
T为所述第三制冷温度或所述第三制热温度。
7.根据权利要求6所述的空调水机，其特征在于，所述第二制冷温度大于45℃；所述第三制冷温度小于等于45℃；所述第三制热温度小于等于-20℃。
8.根据权利要求4所述的空调水机，其特征在于，还包括湿度传感器，其与所述控制器连接，用于检测环境湿度并传输给所述控制器；所述露点过热度控制方法包括：
所述控制器根据所述环境温度和所述环境湿度计算湿球温度；
所述控制器根据所述湿球温度、所述电控盒温度计算露点过热度；
所述控制器预设有目标露点过热度阈值；
所述控制器根据所述露点过热度、所述露点过热度阈值控制所述温水阀的开度。
9.根据权利要求8所述的空调水机，其特征在于，
当所述露点过热度大于所述露点过热度阈值时，EVn=EVn-1+（SH-4）；
当所述露点过热度小于所述露点过热度阈值时，EVn=EVn-1-（4-SH）；
当所述露点过热度位于所述露点过热度阈值范围内时，所述温水阀的开度保持不变；
式中，EVn是所述温水阀的目标开度；
EVn-1是所述温水阀的上一次的开度；
SH是所述露点过热度。
10.根据权利要求9所述的空调水机，其特征在于，所述露点过热度阈值为[3,5]。
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