CN114777232B - 一种空调系统及其控制方法和空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空调系统及其控制方法和空调器，其中空调系统，包括：压缩机、第一换热器和节流膨胀机构，压缩机、第一换热器、节流膨胀机构和空调房间连接形成空调循环回路，空调循环回路中的制冷剂为空气；还包括水分离器和第一支路，水分离器设置在第一换热器与节流膨胀机构之间，能对进入水分离器中的空气和水的混合物进行气液分离，第一支路的一端与水分离器的一端连通以能够引出分离出的水，第一支路的另一端能够导通至空调房间中或导通至节流膨胀机构与空调房间之间的制冷剂管路中，克服了现有技术中的大量冷凝水外排，造成大量的冷量浪费的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及制冷与压缩空气技术领域，具体涉及一种空调系统及其控制方法和空调器。
背景技术
传统的制冷技术是通过冷媒的相变来实现制冷，但使用的冷媒易造成温室效应、臭氧层空洞等坏境问题，目前国际都在进行新型制冷剂的设计研发，尽可能的降低制冷剂的ODP和GWP。
由于无论那种制冷技术都是对空气的冷冻除湿来实现制冷，在制冷过程中空气会产生大量的冷凝水排出室外，造成室内空气湿度降低和人体舒适度下降，并且随着大量冷凝水排出室外，造成大量的冷量浪费，系统能效降低等问题发生。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的大量冷凝水外排，造成大量的冷量浪费的缺陷，从而提供一种空调系统及其控制方法和空调器。
为了解决上述问题，本发明提供一种空调系统，包括：
压缩机、第一换热器和节流膨胀机构，所述压缩机、所述第一换热器、所述节流膨胀机构和空调房间连接形成空调循环回路，所述空调循环回路中的制冷剂为空气；
所述空调系统还包括水分离器和第一支路，所述水分离器设置在所述第一换热器与所述节流膨胀机构之间，能对进入所述水分离器中的空气和水的混合物进行气液分离，所述第一支路的一端与所述水分离器的一端连通以能够引出分离出的水，所述第一支路的另一端能够导通至所述空调房间中或导通至所述节流膨胀机构与所述空调房间之间的制冷剂管路中。
在一些实施方式中，
所述节流膨胀机构与所述空调房间之间的制冷剂管路为第二支路，所述第二支路的一端与节流膨胀机构连通，另一端能够连通至空调房间，以将空气输送至空调房间中；
空调循环回路还包括第三支路，所述第三支路的一端与压缩机的吸气端连通、另一端与空调房间连通，以能从空调房间内吸入空气并输送至压缩机中。
在一些实施方式中，
还包括水箱和第四支路，所述水箱与第一支路的另一端连通以能将收集的冷凝水导入水箱中，所述第四支路的一端与水箱连通，所述第四支路能引入所述水箱的水，所述第四支路的另一端与所述第二支路连通，所述第四支路与第二支路连通的位置设置有雾化喷头，能将水喷洒至所述第二支路中。
在一些实施方式中，
还包括湿度传感器，所述湿度传感器设置在空调房间内，所述湿度传感器能够检测所述空调房间内的湿度；所述第四支路上设置有流量调节阀；
所述空调系统还包括控制器，所述控制器能够根据所述湿度传感器检测的所述空调房间内的空气湿度，以控制所述流量调节阀的打开或关闭或开度大小的调节。
在一些实施方式中，
所述第一换热器与所述压缩机之间还设置有第二换热器，所述第二换热器能对所述压缩机输出的空气进行冷凝。
在一些实施方式中，
还包括第五支路，所述第五支路的一端与所述水箱内部连通，另一端能够连通至所述第二换热器，在所述第二换热器中水能与制冷剂进行换热。
在一些实施方式中，
所述水箱内设置有液位传感器，所述水箱与所述第五支路上设置有控制阀，所述控制阀能够根据液位传感器检测的液位高度打开或关闭所述第五支路。
在一些实施方式中，
还包括风机，所述风机能驱动室外的气流流经第一换热器，且所述压缩机输出的制冷剂能在所述第一换热器处与室外空气进行换热。
本发明还提供上述一种空调系统的控制方法，其包括：检测步骤，通过湿度传感器检测空调房间内的实时湿度RH；
判断步骤，判断所述实时湿度RH与第一预设湿度RH1之间的关系，其中：第一预设湿度RH1为常数；
控制步骤，当RH＜RH1时，控制器控制流量调节阀开启，向空调房间内通入水汽，当RH≥RH1时，控制器控制关闭流量调节阀，停止向空调房间内通入水汽。
在一些实施方式中，
当0≤RH＜RH2时，控制器控制增大所述流量调节阀的开度；当RH2≤RH＜RH1时，控制器控制减小所述流量调节阀的开度；其中RH2为第二预设湿度，并且RH2＜RH1。
在一些实施方式中，
当还包括液位传感器、控制阀和第五支路时，
所述检测步骤，检测水箱中液体的实时液位；
所述判断步骤，判断所述实时液位与预设液位之间的关系；
所述控制步骤，当实时湿度小于预设液位时，控制阀关闭，当实时湿度不小于预设液位时，打开所述控制阀以导通所述第五支路，所述第五支路将所述水箱内部的液体输送至所述第二换热器中进行换热。
本发明还提供一种空调器，其包括上述的空调系统。
本发明提供的一种空调系统及其控制方法和空调器，空气进入压缩机中，经过压缩成为高温高压的气体，然后经过第一换热器进行换热，第一换热器利用室外空气作为冷凝介质，水分离器将换热后的空气进行气液分离，分离后的气体进入节流膨胀机构做功后，变成低温空气，从而对空调房间调温，分离后的液体可以入到节流膨胀机构与空调房间之间的制冷剂管路中，与经过节流膨胀机构的低温空气混合后送入空调房间内，达到了对空调房间内的降温和增湿效果，克服了现有技术中的大量冷凝水外排，造成大量的冷量浪费的缺陷。
附图说明
图1为本发明的空调系统的结构图。
附图标记表示为：
101、第二换热器；102、第一换热器；103、风机；104、第一支路；105、雾化喷头；106、流量调节阀；107、水箱；108、液位传感器；109、控制阀；110、控制器；111、压缩机；112、水分离器；113、节流膨胀机构；114、空调房间；115、湿度传感器；116、第五支路；117、第四支路；118、第二支路；119、第三支路。
具体实施方式
参见图1所示，本发明提供一种空调系统，包括：
压缩机111、第一换热器102和节流膨胀机构113，所述压缩机111、所述第一换热器102、所述节流膨胀机构113和空调房间114连接形成空调循环回路，所述空调循环回路中的制冷剂为空气；
所述空调系统还包括水分离器112和第一支路104，所述水分离器112设置在所述第一换热器102与所述节流膨胀机构113之间，能对进入所述水分离器112中的空气和水的混合物进行气液分离，所述第一支路104的一端与所述水分离器112的一端连通以能够引出分离出的水，所述第一支路104的另一端能够导通至所述空调房间114中或导通至所述节流膨胀机构113与所述空调房间114之间的制冷剂管路中。
该技术方案中，通过水分离器112将分离的气体和液体分别通入节流膨胀机构113、节流膨胀机构113与所述空调房间114之间的制冷剂管路中，分离后的气体进入节流膨胀机构113做功后，变成低温空气，从而对空调房间114调温，分离后的液体可以入到节流膨胀机构113与空调房间114之间的制冷剂管路中，与经过节流膨胀机构113的低温空气混合后送入空调房间114内，达到了对空调房间114内的降温和增湿效果，对冷凝水二次利用，避免了冷量浪费，提高了能源利用率，由于经过水分离器112后的空气为干燥空气，在节流膨胀机构113内避免膨胀轮结冰。
在一些实施方式中，所述节流膨胀机构113与所述空调房间114之间的制冷剂管路为第二支路118，所述第二支路118的一端与节流膨胀机构113连通，另一端能够连通至空调房间114，以将空气输送至空调房间114中；空调循环回路还包括第三支路119，所述第三支路119的一端与压缩机111的吸气端连通、另一端与空调房间114连通，以能从空调房间114内吸入空气并输送至压缩机111中。具体的，还包括水箱107和第四支路117，所述水箱107与第一支路104的另一端连通以能将收集的冷凝水导入水箱107中，所述第四支路117的一端与水箱107连通，所述第四支路117能引入所述水箱107的水，所述第四支路117的另一端与所述第二支路118连通，所述第四支路117与第二支路118连通的位置设置有雾化喷头105，能将水喷洒至所述第二支路118中。
该技术方案中，优选的，水箱107采用闭式水箱，水箱107用于存储分离后的水，雾化喷头105将从水箱107输来的冷凝水进行雾化，使得有良好的流动性，可以均匀地作用到空调房间114内，雾化后的冷凝水进入节流膨胀机构113与空调房间114之间的制冷剂管路中，向空调房间114补充水汽，增湿。
在一些实施方式中，还包括湿度传感器115，所述湿度传感器115设置在空调房间114内，所述湿度传感器115能够检测所述空调房间114内的湿度；所述第四支路117上设置有流量调节阀106；
所述空调系统还包括控制器110，所述控制器110能够根据所述湿度传感器115检测的所述空调房间114内的空气湿度，以控制所述流量调节阀106的打开或关闭或开度大小的调节。
该技术方案中，优选的，控制器110采用PID控制，或采用PI控制、P控制其中一种，湿度传感器115用于对空调房间114内的湿度进行监测，使得可以掌握空调房间114内的实时湿度。流量调节阀106设置在第四支路117上，通过湿度传感器115给控制器110传输实时湿度，然后控制器110根据实时湿度对流量调节阀106进行对应的调节。
在一些实施方式中，所述第一换热器102与所述压缩机111之间还设置有第二换热器101，所述第二换热器101能对所述压缩机111输出的空气进行冷凝。
该技术方案中，从压缩机出来的湿热空气首先经过第二换热器101进行初步换热，之后再经过第一换热器102进行换热，使得换热效果更好，提高了换热效率。
在一些实施方式中，还包括第五支路116，所述第五支路116的一端与所述水箱107内部连通，另一端能够连通至所述第二换热器101，在所述第二换热器101中水能与制冷剂进行换热。
该技术方案中，水箱107内的水作为换热介质为第二换热器101进行换热，使得第二换热器101空气进行初步冷凝，经过冷凝后的空气继续进入第一换热器102中进行二次冷凝，保证了冷凝水的循环利用，避免资源浪费。
在一些实施方式中，所述水箱107内设置有液位传感器108，所述水箱107与所述第五支路116上设置有控制阀109，所述控制阀109能够根据液位传感器108检测的液位高度打开或关闭所述第五支路116。
该技术方案中，液位传感器108用于监测水箱107内的液位，当水箱107内的液位高于液位传感器108设定液位时，控制阀109开启，水箱107内的水进入第二换热器101作为介质，直至水箱107中的液位低于液位传感器108设定液位。当水箱107内的液位低于液位传感器108时，控制阀109关闭，水箱107内的水通过雾化喷头105作用给空调房间114对其加湿。
在一些实施方式中，还包括风机103，所述风机103能驱动室外的气流流经第一换热器102，且所述压缩机111输出的制冷剂能在所述第一换热器102处与室外空气进行换热。
该技术方案中，采用空气为制冷剂，能够消除制冷剂对环境污染，并节省制冷剂带来的额外成本。
本发明还提供上述一种空调系统的控制方法包括：
检测步骤，通过湿度传感器115检测空调房间114内的实时湿度RH；
判断步骤，判断所述实时湿度RH与第一预设湿度RH1之间的关系，其中：第一预设湿度RH1为常数；
控制步骤，当RH＜RH1时，控制器110控制流量调节阀106开启，向空调房间114内通入水汽，当RH≥RH1时，控制器110控制关闭流量调节阀106，停止向空调房间114内通入水汽。
在一些实施方式中，当0≤RH＜RH2时，控制器110控制增大所述流量调节阀106的开度；当RH2≤RH＜RH1时，控制器110控制减小所述流量调节阀106的开度；其中RH2为第二预设湿度，并且RH2＜RH1。
在一些实施方式中，当还包括液位传感器108、控制阀109和第五支路116时，
所述检测步骤，检测水箱107中液体的实时液位；
所述判断步骤，判断所述实时液位与预设液位之间的关系；
所述控制步骤，当实时湿度小于预设液位时，控制阀109关闭，当实时湿度不小于预设液位时，打开所述控制阀109以导通所述第五支路116，所述第五支路116将所述水箱107内部的液体输送至所述第二换热器101中进行换热。
本发明还提供一种空调器，包括上述的空调系统。
本发明的原理为，室内空气首先进入到压缩机111中，经过压缩成为高温高压的气体，从压缩机111出来后的空气和冷凝水通过第二换热器101进行换热，经过第二换热器101后空气温度有所降低，再通过第一换热器102和室外空气进行换热，室外空气通过风机103经过第一换热器102后排出室外。由于高温高压的空气的露点温度是高于大气压下的室外空气干球温度，高温高压下的空气中的水蒸气液化成水滴，带有水滴的空气经过水分离器112后，液滴流入到水箱107中。水箱107中有液位传感器108，当冷凝水中的液位高于液位传感器108预设液位时，控制阀109开启，第五支路116将所述水箱107内部的液体输送至所述第二换热器101中进行换热，当冷凝水中的液位低于液位传感器108设定液位时，控制阀109关闭时，第二换热器101不工作，冷凝水给室内进行加湿，进入室内进行加湿的冷凝水流量通过控制器110控制流量调节阀106进行调节，精准的控制室内湿度稳定在设定值；雾化喷头105将冷凝水以水雾的形式送入室内，避免室内送风喷水。水分离后的空气经过节流膨胀机构113后，气流减少的内能使节流膨胀机构113输出膨胀功，经膨胀做功后的空变成低温空气和冷凝水喷雾后送入室内。由于经过水分后的空气为干燥空气，在节流膨胀机构113内避免膨胀轮结冰。
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。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种空调系统，其特征在于：包括：
压缩机(111)、第一换热器(102)和节流膨胀机构(113)，所述压缩机(111)、所述第一换热器(102)、所述节流膨胀机构(113)和空调房间(114)连接形成空调循环回路，所述空调循环回路中的制冷剂为空气；
所述空调系统还包括水分离器(112)和第一支路(104)，所述水分离器(112)设置在所述第一换热器(102)与所述节流膨胀机构(113)之间，能对进入所述水分离器(112)中的空气和水的混合物进行气液分离，所述第一支路(104)的一端与所述水分离器(112)的一端连通以能够引出分离出的水，所述第一支路(104)的另一端能够导通至所述空调房间(114)中或导通至所述节流膨胀机构(113)与所述空调房间(114)之间的制冷剂管路中；
所述第一换热器(102)与所述压缩机(111)之间还设置有第二换热器(101)，所述第二换热器(101)能对所述压缩机(111)输出的空气进行冷凝；
所述节流膨胀机构(113)与所述空调房间(114)之间的制冷剂管路为第二支路(118)，所述第二支路(118)的一端与节流膨胀机构(113)连通，另一端能够连通至空调房间(114)，以将空气输送至空调房间(114)中；
所述空调系统还包括水箱(107)和第四支路(117)，所述水箱(107)与第一支路(104)的另一端连通以能将收集的冷凝水导入水箱(107)中，所述第四支路(117)的一端与水箱(107)连通，所述第四支路(117)能引入所述水箱(107)的水，所述第四支路(117)的另一端与所述第二支路(118)连通，所述第四支路(117)与第二支路(118)连通的位置设置有雾化喷头(105)，能将水喷洒至所述第二支路(118)中；
所述空调系统还包括第五支路(116)，所述第五支路(116)的一端与所述水箱(107)内部连通，另一端能够连通至所述第二换热器(101)，在所述第二换热器(101)中水能与制冷剂进行换热。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：空调循环回路还包括第三支路(119)，所述第三支路(119)的一端与压缩机(111)的吸气端连通、另一端与空调房间(114)连通，以能从空调房间(114)内吸入空气并输送至压缩机(111)中。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：还包括湿度传感器(115)，所述湿度传感器(115)设置在空调房间(114)内，所述湿度传感器(115)能够检测所述空调房间(114)内的湿度；所述第四支路(117)上设置有流量调节阀(106)；
所述空调系统还包括控制器(110)，所述控制器(110)能够根据所述湿度传感器(115)检测的所述空调房间(114)内的空气湿度，以控制所述流量调节阀(106)的打开或关闭或开度大小的调节。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述水箱(107)内设置有液位传感器(108)，所述水箱(107)与所述第五支路(116)上设置有控制阀(109)，所述控制阀(109)能够根据液位传感器(108)检测的液位高度打开或关闭所述第五支路(116)。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：还包括风机(103)，所述风机(103)能驱动室外的气流流经第一换热器(102)，且所述压缩机(111)输出的制冷剂能在所述第一换热器(102)处与室外空气进行换热。
6.根据权利要求3-4任一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括：
检测步骤，通过湿度传感器(115)检测空调房间(114)内的实时湿度RH；
判断步骤，判断所述实时湿度RH与第一预设湿度RH1之间的关系，其中：第一预设湿度RH1为常数；
控制步骤，当RH＜RH1时，控制器(110)控制流量调节阀(106)开启，向空调房间(114)内通入水汽，当RH≥RH1时，控制器(110)控制关闭流量调节阀(106)，停止向空调房间(114)内通入水汽。
7.根据权利要求6所述的空调系统的控制方法，其特征在于，当0≤RH＜RH2时，控制器(110)控制增大所述流量调节阀(106)的开度；当RH2≤RH＜RH1时，控制器(110)控制减小所述流量调节阀(106)的开度；其中RH2为第二预设湿度，并且RH2＜RH1。
8.根据权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，
当还包括液位传感器(108)、控制阀(109)和第五支路(116)时，
所述检测步骤，检测水箱(107)中液体的实时液位；
所述判断步骤，判断所述实时液位与预设液位之间的关系；
所述控制步骤，当实时湿度小于预设液位时，控制阀(109)关闭，当实时湿度不小于预设液位时，打开所述控制阀(109)以导通所述第五支路(116)，所述第五支路(116)将所述水箱(107)内部的液体输送至所述第二换热器(101)中进行换热。
9.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-5中任一项所述的空调系统。
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