CN114198817A - 空调系统、控制方法以及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了空调系统、控制方法以及空调器,空调系统包括:依次串联的压缩机、室外换热器、可变换热器以及室内换热器,相邻两个换热器之间串联有节流阀,调节节流阀的开度以切换可变换热器作为冷凝器或蒸发器,室外换热器安装在转接风道中,转接风道的一端通过第一隔板与室外换热器所在环境分隔、另一端通过第二隔板与室内换热器所在环境分隔,第一隔板和第二隔板均设有可开闭的风口,控制模块根据空调系统的运行模式和运行参数控制可变换热器作为冷凝器或蒸发器。本发明在室外换热器与室内换热器之间串联可变换热器,通过切换可变换热器作为冷凝器和蒸发器,实现空调系统能够适用于不同工况的目的。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域,尤其涉及具有可变换热器的空调系统、控制方法以及空调器。
背景技术
现有常见的空调器内外机两器固定,按名义工况设计并留一定余量,这种换热器固定设计的传统空调在常温制冷和常温制热时能正常运行,但遇到高温制冷、低温制热等非额定工况则存在明显的缺陷,尤其在极限工况下,易出现保护停机。
在高温制冷时,室外换热器散热效率降低,压缩机排出的高温冷媒无法得到有效降温,制冷循环无法正常运行。在高温制热时,室外换热器处于高温环境下,冷媒温度高,导致压缩机吸气压力增高,制热循环无法正常运行。在低温制热时,室内换热器不能吸收更多热量,室内换热器制热量有限,出风温度低,影响用户舒适度。
因此,如何设计适用不同工况的空调系统、控制方法以及空调器是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有空调器不能在极限工况下正常运行的缺陷,本发明提出空调系统、控制方法以及空调器,在室外换热器与室内换热器之间串联可变换热器,通过切换可变换热器作为冷凝器和蒸发器,实现空调系统能够适用于不同工况的目的。
本发明采用的技术方案是,设计空调系统,包括:依次串联的压缩机、室外换热器、可变换热器以及室内换热器,相邻两个换热器之间串联有节流阀,调节节流阀的开度以切换可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
进一步的,可变换热器安装在转接风道中,转接风道的一端通过第一隔板与室外换热器所在环境分隔、另一端通过第二隔板与室内换热器所在环境分隔,第一隔板和第二隔板均设有可开闭的风口。
进一步的,第一隔板的风口分别是第一出风口和第一回风口,第一出风口安装有第一出风阀,第一回风口安装有第一回风阀;第二隔板的风口分别是第二出风口和第二回风口,第二出风口安装有第二出风阀,第二回风口安装有第二回风阀。
进一步的,室外换热器与可变换热器之间串联的节流阀为第一节流阀,室内换热器与可变换热器之间串联的节流阀为第二节流阀;
当可变换热器作为制冷运行下的冷凝器或制热运行下的蒸发器时,第一出风阀和第一回风阀均开启,第二出风阀和所述第二回风阀均关闭,全开第一节流阀,开启第二节流阀调节冷媒流量;
当可变换热器作为制冷运行下的蒸发器或制热运行下的冷凝器时,第一出风阀和第一回风阀均关闭,第二出风阀和第二回风阀均开启,全开第二节流阀,开启第一节流阀调节冷媒流量。
进一步的,空调系统为冷暖型空调系统,压缩机、室外换热器与室内换热器之间连接有四通阀,四通阀用以切换空调系统的运行模式。
进一步的,空调系统还包括:检测空调系统的运行参数的检测模块、与节流阀和检测模块连接的控制模块,控制模块根据空调系统的运行模式和运行参数控制可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
本发明还提出了上述空调系统的控制方法,包括:
空调系统开启后;
获取空调系统的运行模式并检测运行参数;
根据运行模式和运行参数控制可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
进一步的,根据运行模式和运行参数控制可变换热器作为冷凝器或蒸发器包括:
当运行模式为制冷模式时,运行参数为室外环境温度与压缩机的排气温度;
比较室外环境温度与设定制冷外环温度范围、排气温度与设定温度值的大小;
若室外环境温度低于设定制冷外环温度范围,则控制可变换热器作为蒸发器;
若室外环境温度高于设定制冷外环温度范围,则控制可变换热器作为冷凝器;
若室外环境温度处于设定制冷外环温度范围,则再判断排气温度是否大于设定温度值,若是则控制可变换热器作为冷凝器,若否则控制可变换热器作为蒸发器。
进一步的,根据运行模式和运行参数控制可变换热器作为冷凝器或蒸发器包括:
当运行模式为制热模式时,运行参数为室外环境温度;
比较室外环境温度与设定制热外环温度范围的大小;
若室外环境温度低于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器作为蒸发器;
若室外环境温度高于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器作为冷凝器;
若室外环境温度处于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器作为冷凝器。
本发明还提供了采用上述空调系统的空调器,空调器为一体式空调器,一体式空调器的机箱通过第一隔板和第二隔板分隔为三个区域,分别是室外侧、可变换侧以及室内侧,压缩机和室外换热器安装于室外侧,可变换热器安装于可变换侧,室内换热器安装于室内侧。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、在室外换热器与室内换热器之间串联可变换热器,通过切换可变换热器作为冷凝器和蒸发器,实现空调系统灵活适用于不同工况;
2、根据空调系统的运行模式和运行参数控制可变换热器的切换,调控更准确,提高高温制冷可运行温度,提高低温制热量,防止高温制热时保护停机。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明,其中:
图1是本发明中空调系统的简化连接示意图;
图2是本发明中空调系统的优选连接示意图;
图3是本发明中空调系统在高温制冷工况下的运行示意图;
图4是本发明中空调系统在常温制冷工况下的运行示意图;
图5是本发明中空调系统在常温制热和高温制热工况下的运行示意图;
图6是本发明中空调系统在低温制热工况下的运行示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本发明提出空调系统适用于空调器中,尤其是一体式空调器。空调系统具有一个冷媒循环回路,该冷媒循环回路包含依次串联的压缩机1、室外换热器2、可变换热器3以及室内换热器4,室内换热器2、可变换热器3以及室内换热器4各自配置有风机。相邻两个换热器之间串联有节流阀,室外换热器2与可变换热器3之间串联的节流阀为第一节流阀5,室内换热器4与可变换热器3之间串联的节流阀为第二节流阀6,通过调节节流阀的开度可以切换可变换热器3作为冷凝器或蒸发器。
可变换热器3的切换原理如下,当全开第一节流阀5、开启第二节流阀6时,室外换热器2与可变换热器3之间的连接管路畅通,相当于室外换热器2串联一个换热器,增大室外换热器2的换热面积,此时第二节流阀6作为节流装置调节冷媒流量。当全开第二节流阀6、开启第一节流阀5时,室内换热器4与可变换热器3之间的连接管路畅通,相当于室内换热器4串联一个换热器,增大室内换热器4的换热面积,此时第一节流阀5作为节流装置调节冷媒流量。
如图2所示,更详细的结构如下,为实现可变换热器3切换后与对应侧的换热器位于同一环境、共同作用,可变换热器3安装在转接风道中,转接风道具有两个开口端,分别是外侧开口端和内侧开口端,外侧开口端连通室外换热器2所在环境,内侧开口端连通室内换热器4所在环境,外侧开口端通过第一隔板7封闭,内侧开口端通过第二隔板8封闭,第一隔板7和第二隔板8均设有可开闭的风口,通过风口的开闭控制转接风道与对应换热器所在环境连通或隔断。第一隔板7设有两个风口,分别是第一出风口和第一回风口,第一出风口安装有第一出风阀71,第一回风口安装有第一回风阀72。第二隔板8也设有两个风口,分别是第二出风口和第二回风口,第二出风口安装有第二出风阀81,第二回风口安装有第二回风阀82。
可变换热器3在不同运行模式下作为冷凝器或蒸发器时,风阀和节流阀的工作状态如下。
如图3、6所示,当可变换热器3作为制冷运行下的冷凝器或者可变换热器3作为制热运行下的蒸发器时,第一出风阀71和第一回风阀72均开启,第二出风阀81和第二回风阀82均关闭,全开第一节流阀5,开启第二节流阀6调节冷媒流量。
如图4、5所示,当可变换热器3作为制冷运行下的蒸发器或者可变换热器3作为制热运行下的冷凝器时,第一出风阀71和第一回风阀72均关闭,第二出风阀81和第二回风阀82均开启,全开第二节流阀6,开启第一节流阀5调节冷媒流量。
如图1所示,在优选实施例中,空调系统为冷暖型空调系统,空调系统具有制冷和制热两种运行模式,压缩机1、室外换热器2与室内换热器4之间连接有四通阀9,四通阀9的四个端口分别连接压缩机1的排气口、室外换热器2、室内换热器4以及压缩机1的吸气口,四通阀9的作用是切换空调系统的运行模式。当冷媒从压缩机的排气口依次流经室外换热器2、第一节流阀5、第二节流阀6、室内换热器4返回压缩机1的吸气口时,空调系统处于制冷模式。当冷媒从压缩机1的排气口依次流经室内换热器4、第二节流阀6、第一节流阀5、室外换热器2返回压缩机1的吸气口时,空调系统处于制热模式。
如图2所示,在本发明提出的一些可行实施例中,空调器为一体式空调器,一体式空调器的机箱通过第一隔板7和第二隔板8分隔为三个区域,分别是室外侧100、可变换侧200以及室内侧300,压缩机1、室外换热器2和四通阀9安装于室外侧100,可变换热器3安装于可变换侧200,室内换热器4安装于室内侧300。
为了实现可变换热器3的自动切换,节流阀和风阀均与空调系统的控制模块连接,控制模块根据空调系统的运行模式和运行参数控制可变换热器3作为冷凝器或蒸发器,运行参数通过检测模块进行检测,检测模块可以采用温度传感器等,温度传感器将采集到的运行参数传递给控制模块,控制模块执行的控制方法如下。
空调系统开启之后;
控制模块获取空调系统的运行模式并接收检测模块检测到的运行参数;
先判断空调系统处于制冷模式还是制热模式,再根据运行参数控制可变换热器3作为冷凝器或蒸发器。
具体来说,当运行模式为制冷模式时,接收室外温度传感器检测的室外环境温度与压缩机排气温度传感器检测的排气温度;
比较室外环境温度与设定制冷外环温度范围、排气温度与设定温度值的大小;
若室外环境温度低于设定制冷外环温度范围,则控制可变换热器3作为蒸发器;
若室外环境温度高于设定制冷外环温度范围,则控制可变换热器3作为冷凝器;
若室外环境温度处于设定制冷外环温度范围,则再判断排气温度是否大于设定温度值,若是则控制可变换热器3作为冷凝器,若否则控制可变换热器3作为蒸发器。
当运行模式为制热模式时,接收室外温度传感器检测的室外环境温度;
比较室外环境温度与设定制热外环温度范围的大小;
若室外环境温度低于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器3作为蒸发器;
若室外环境温度高于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器3作为冷凝器;
若室外环境温度处于设定制热外环温度范围,则控制可变换热器3作为冷凝器。
具体来说,以上控制逻辑主要基于以下五种工况。
如图3所示,第一种工况——高温制冷。
判断当前空调系统处于高温制冷工况的条件是:制冷模式下,室外环境温度处于设定制冷外环温度范围且排气温度大于设定温度值、或者室外环境温度高于设定制冷外环温度范围,开启第一回风阀72和第一出风阀71,关闭第二回风阀82和第二出风阀81,全开第一节流阀5,开启第二节流阀6用于节流,此时可变换热器3作为冷凝器,增大室外换热面积,增强冷凝以降低高压,保证系统可靠运行。
如图4所示,第二种工况——常温制冷。
判断当前空调系统处于常温制冷工况的条件是:制冷模式下,室外环境温度低于设定制冷外环温度范围,关闭第一回风阀72和第一出风阀71,开启第二回风阀82和第二出风阀81,开启第一节流阀5用于节流,开启第二节流阀6全开,此时可变换热器3作为蒸发器,增大室内换热面积,提高制冷量。
如图5所示,第三种工况——高温制热。
判断当前空调系统处于高温制热工况的条件是:制热模式下,室外环境温度高于设定制热外环温度范围,关闭第一回风阀72和第一出风阀71,开启第二回风阀82和第二出风阀81,开启第一节流阀5用于节流,第二节流阀6全开,此时可变换热器3作为冷凝器,增加室内换热,以满足外侧吸热量能够及时在内侧散发,降低内管温以及制热高压,延缓进入防高温保护,提高用户舒适度。需要说明的是,防高温保护一般处理方法为先停室外风机,在室内换热器4管温继续上升时压缩机保护停机。
如图5所示,第四种工况——常温制热。
判断当前空调系统处于常温制热工况的条件是:制热模式下,室外环境温度处于设定制热外环温度范围,关闭第一回风阀72和第一出风阀71,开启第二回风阀82和第二出风阀81,开启第一节流阀5用于节流,开启第二节流阀6全开,此时可变换热器3作为冷凝器,增加室内换热面积,提高制热量与能效。
如图6所示,第五种工况——低温制热。
判断当前空调系统处于低温制热工况的条件是:制热模式下,室外环境温度低于设定制热外环温度范围,开启第一回风阀72和第一出风阀71,关闭第二回风阀82和第二出风阀81,全开第一节流阀5,开启第二节流阀6用于节流,此时可变换热器3作为蒸发器,增大室外换热面积,加强外机吸热量,提高室内出风温度与制热量,使用户更加舒适。
在本发明的一些可行实施例中,设定制冷外环温度范围为40℃~45℃,设定温度值为100℃,即在制冷模式下,室外环境温度大于或等于45℃为高温环境,室外环境温度小于或等于40℃为常温环境。设定制热外环温度范围为2℃~18℃,即在制热模式下,室外环境温度大于或等于18℃为高温环境,室外环境温度小于或等于2℃为低温环境,室外环境温度大于2℃且小于18℃为常温环境。应当理解的是,以上数值仅作举例说明,实际应用时按照具体需要设计。
本发明通过切换可变换热器3作为冷凝器和蒸发器,调节不同工况下冷凝器与蒸发器的配比,以实现空调系统能够灵活适用于不同工况,且运行稳定可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.空调系统,其特征在于,包括:依次串联的压缩机、室外换热器、可变换热器以及室内换热器,相邻两个换热器之间串联有节流阀,调节所述节流阀的开度以切换所述可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
2.根据权利要求1所述的空调系统,其特征在于,所述可变换热器安装在转接风道中,所述转接风道的一端通过第一隔板与所述室外换热器所在环境分隔、另一端通过第二隔板与所述室内换热器所在环境分隔,所述第一隔板和所述第二隔板均设有可开闭的风口。
3.根据权利要求2所述的空调系统,其特征在于,所述第一隔板的风口分别是第一出风口和第一回风口,所述第一出风口安装有第一出风阀,所述第一回风口安装有第一回风阀;所述第二隔板的风口分别是第二出风口和第二回风口,所述第二出风口安装有第二出风阀,所述第二回风口安装有第二回风阀。
4.根据权利要求3所述的空调系统,其特征在于,所述室外换热器与所述可变换热器之间串联的节流阀为第一节流阀,所述室内换热器与所述可变换热器之间串联的节流阀为第二节流阀;
当所述可变换热器作为制冷运行下的冷凝器或制热运行下的蒸发器时,所述第一出风阀和所述第一回风阀均开启,所述第二出风阀和所述第二回风阀均关闭,全开所述第一节流阀,开启所述第二节流阀调节冷媒流量;
当所述可变换热器作为制冷运行下的蒸发器或制热运行下的冷凝器时,所述第一出风阀和所述第一回风阀均关闭,所述第二出风阀和所述第二回风阀均开启,全开所述第二节流阀,开启所述第一节流阀调节冷媒流量。
5.根据权利要求1所述的空调系统,其特征在于,所述空调系统为冷暖型空调系统,所述压缩机、所述室外换热器与所述室内换热器之间连接有四通阀,所述四通阀用以切换所述空调系统的运行模式。
6.根据权利要求1至5任一项所述的空调系统,其特征在于,还包括:检测所述空调系统的运行参数的检测模块、与所述节流阀和所述检测模块连接的控制模块,所述控制模块根据所述空调系统的运行模式和所述运行参数控制所述可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
7.空调系统的控制方法,通过权利要求1至6任一项所述的空调系统实现,其特征在于,所述控制方法包括:
所述空调系统开启后;
获取所述空调系统的运行模式并检测运行参数;
根据所述运行模式和所述运行参数控制所述可变换热器作为冷凝器或蒸发器。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,根据所述运行模式和所述运行参数控制所述可变换热器作为冷凝器或蒸发器包括:
当运行模式为制冷模式时,所述运行参数为室外环境温度与所述压缩机的排气温度;
比较所述室外环境温度与设定制冷外环温度范围、所述排气温度与设定温度值的大小;
若所述室外环境温度低于所述设定制冷外环温度范围,则控制所述可变换热器作为蒸发器;
若所述室外环境温度高于所述设定制冷外环温度范围,则控制所述可变换热器作为冷凝器;
若所述室外环境温度处于所述设定制冷外环温度范围,则再判断所述排气温度是否大于所述设定温度值,若是则控制所述可变换热器作为冷凝器,若否则控制所述可变换热器作为蒸发器。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,根据所述运行模式和所述运行参数控制所述可变换热器作为冷凝器或蒸发器包括:
当运行模式为制热模式时,所述运行参数为室外环境温度;
比较所述室外环境温度与设定制热外环温度范围的大小;
若所述室外环境温度低于所述设定制热外环温度范围,则控制所述可变换热器作为蒸发器;
若所述室外环境温度高于所述设定制热外环温度范围,则控制所述可变换热器作为冷凝器;
若所述室外环境温度处于所述设定制热外环温度范围,则控制所述可变换热器作为冷凝器。
10.空调器,其特征在于,所述空调器采用权利要求1至6任一项所述的空调系统。
11.根据权利要求10所述的空调器,其特征在于,所述空调器为一体式空调器,所述一体式空调器的机箱通过第一隔板和第二隔板分隔为三个区域,分别是室外侧、可变换侧以及室内侧,所述压缩机和所述室外换热器安装于所述室外侧,所述可变换热器安装于所述可变换侧,所述室内换热器安装于所述室内侧。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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