CN115751532A - 毛细管网辐射空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种毛细管网辐射空调系统及其控制方法，属于空气调节技术领域，其中的毛细管网辐射空调系统，包括热泵模块、毛细管网换热器，其中，热泵模块包括压缩机、室外换热器，毛细管网换热器具有冷媒流入管及冷媒流出管，在毛细管网换热器处于制热状态时，压缩机的排出管与冷媒流入管连通，冷媒流出管流出的冷媒能够经由室外换热器流回压缩机内，还包括毛细管网过冷器，冷媒流入管的部分管段与冷媒流出管的部分管段在毛细管网过冷器内形成热耦合，以使冷媒流入管内的冷媒与冷媒流出管内的冷媒换热。本发明利用流出冷媒相对低温吸收流入冷媒的热量，有效杜绝毛细管网换热器的冷媒温度过大带来的烫脚或者烫伤现象发生。

Description

毛细管网辐射空调系统及其控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种毛细管网辐射空调系统及其控制方法。

背景技术

随着舒适家居和冷暖一体化观念的逐渐深入人心，也随着空气源热泵技术的进步，毛细管网辐射空调系统越来越被普通消费者热捧。相比传统风盘式对流换热空调系统，毛细管网空调系统不仅更加舒适，而且高效节能，能节省费用，用最少的花费完成家庭冷暖装修。毛细管网换热器的突出优点是能够有效利用低品位的能源，尤其是可再生能源(如太阳能以及土壤、地下水、空气、污水、地表水、发电厂废水等蕴含的能量)，还可以提高空调系统的能效，做到节能减排环保并提高建筑物的品质。毛细管网换热器与地源热泵或空气源热泵结合，加上合理的控制组成一个节能系统，节能可达70％；如果再配套太阳能和冷热储能系统，节能可达90％左右。

毛细管网辐射空调主要特点是通过铺设在地板或墙壁上的毛细管网主要以辐射的方式进行换热，其相对于传统空调来说节能效果更佳。在相关方面的调研中，为了节能和满足人体对热量的客观需求，即下暖上凉，毛细管网往往单独开启，此时系统中的冷媒基本集中在外机和毛细管网中(因为此时内机对应的膨胀阀开度被调整为0)，压缩机中的高温高压冷媒会直接从毛细管网入管口处进入毛细管网中，毛细管网入管口处温度较高。若是系统冷媒循环出现问题或者系统冷媒量偏少，容易造成压缩机排气温度较高，毛细管网入口处温度也会较高。如果毛细管网入口处上方的地面没有遮挡物，高温容易对用户造成烫伤伤害(例如烫脚)。

发明内容

因此，本发明提供一种毛细管网辐射空调系统及其控制方法，能够解决现有技术中毛细管网辐射空调系统中的毛细管网换热器单独开启制热时存在入口冷媒温度过高易烫脚或者烫伤用户的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种毛细管网辐射空调系统，包括热泵模块、毛细管网换热器，其中，所述热泵模块包括压缩机、室外换热器，所述毛细管网换热器具有冷媒流入管及冷媒流出管，在所述毛细管网换热器处于制热状态时，所述压缩机的排出管与所述冷媒流入管连通，所述冷媒流出管流出的冷媒能够经由所述室外换热器流回所述压缩机内，所述毛细管网辐射空调系统还包括毛细管网过冷器，所述冷媒流入管的部分管段与所述冷媒流出管的部分管段在所述毛细管网过冷器内形成热耦合，以使所述冷媒流入管内的冷媒与所述冷媒流出管内的冷媒换热。

在一些实施方式中，在所述毛细管网过冷器内形成热耦合的所述冷媒流出管的部分管段为第一管段，以所述冷媒流出管内的冷媒流向为准，处于所述第一管段上游的所述冷媒流出管的管段为第二管段，处于所述第一管段下游的所述冷媒流出管的管段为第三管段，所述第二管段与所述第三管段之间具有能够与所述第一管段并联的第四管段，所述第四管段与所述第二管段的连接位置为第一连接点，所述第一连接点与所述第一管段之间的所述第二管段上串联有第一电磁阀。

在一些实施方式中，所述第一电磁阀为电子膨胀阀；和/或，所述第四管段上串联有第二电磁阀。

在一些实施方式中，所述第二电磁阀为电子膨胀阀。

在一些实施方式中，所述毛细管网辐射空调系统还包括空调内机换热器，所述空调内机换热器具有第一内机冷媒管、第二内机冷媒管，在所述空调内机换热器处于制热状态时，所述压缩机的排出管与所述第一内机冷媒管连通，所述第二内机冷媒管流出的冷媒能够经由所述室外换热器流回所述压缩机内。

在一些实施方式中，所述第四管段与所述第三管段的连接位置为第二连接点，所述第二连接点与所述第一管段之间的所述第三管段上还连接有分支管路，所述分支管路与所述第三管段的连接位置为第三连接点，所述分支管路与所述第一内机冷媒管连接于第四连接点，所述第三连接点与所述第二连接点之间的所述第三管段上串联有第三电磁阀，所述分支管路上串联有第四电磁阀。

在一些实施方式中，所述热泵模块还包括高压气管、低压气管以及液管，所述高压气管与所述冷媒流入管连通，所述低压气管与所述分支管路连通且与所述第一内机冷媒管连通，所述液管与所述第三管段连通且与所述第二内机冷媒管连通；和/或，所述空调内机换热器具有多个，多个所述空调内机换热器并联于所述第一内机冷媒管与所述第二内机冷媒管之间。

本发明还提供一种毛细管网辐射空调系统的控制方法，用于控制上述的毛细管网辐射空调系统，包括如下步骤：

获取所述冷媒流入管内冷媒的入管温度T_入管；

根据所述T_入管与第一预设温度T₁的大小关系和/或空调系统的运行模式，控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀及第四电磁阀的通断，以控制所述冷媒流出管中的冷媒是否流入所述毛细管网过冷器内。

在一些实施方式中，

当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器单独制热时，控制所述第一电磁阀、第三电磁阀导通，控制所述第二电磁阀、第四电磁阀截断；或者，

当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器制热、内机制冷时，控制所述第一电磁阀、第四电磁阀导通，控制所述第二电磁阀、第三电磁阀截断；或者，

当T_入管≤T₁时，控制所述第二电磁阀导通，控制所述第一电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀截断。

在一些实施方式中，

当T₂≥T_入管＞T₁且所述第一电磁阀、第二电磁阀为电子膨胀阀时，所述第一电磁阀的全开开度为XB，控制所述第一电磁阀的开度为XB/2，并依据所述空调系统运行模式控制调节所述第二电磁阀的开度，其中T₂为第二预设温度。

本发明提供的一种毛细管网辐射空调系统及其控制方法，毛细管网换热器进入的冷媒与流出的冷媒能够在毛细管网过冷器处形成热耦合，从而可以利用流出冷媒相对低温吸收流入冷媒的热量，有效杜绝毛细管网换热器的冷媒温度过大带来的烫脚或者烫伤现象发生。

附图说明

图1为本发明实施例的毛细管网辐射空调系统中毛细管网换热器单独运行制热状态的冷媒流向示意图，此图中的T_入管＞T₁；

图2为本发明实施例的毛细管网辐射空调系统中毛细管网换热器运行制热状态同时空调内机换热器运行制冷状态的冷媒流向示意图，此图中的T_入管＞T₁；

图3为本发明实施例的毛细管网辐射空调系统中毛细管网换热器以及空调内机换热器同时运行制热状态的冷媒流向示意图，此图中的T_入管≤T₁。

附图标记表示为：

11、压缩机；12、室外换热器；131、高压气管；1311、第一阀门；132、低压气管；1321、第二阀门；133、液管；1331、第三阀门；14、外机过冷器；141、制热电子膨胀阀；142、过冷器电子膨胀阀；151、第一四通阀；152、第二四通阀；16、油分离器；161、回油电子膨胀阀；17、气液分离器；2、毛细管网换热器；21、毛细管网过冷器；22、第一电磁阀；23、第二电磁阀；24、第三电磁阀；25、第四电磁阀；31、空调内机换热器；311、内机电子膨胀阀；41、第一感温包；42、第二感温包；43、高压传感器。

具体实施方式

结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供一种毛细管网辐射空调系统，包括热泵模块、毛细管网换热器2，其中，热泵模块包括压缩机11、室外换热器12，毛细管网换热器2具有冷媒流入管及冷媒流出管，在毛细管网换热器2处于制热状态时，压缩机11的排出管与冷媒流入管连通，冷媒流出管流出的冷媒能够经由室外换热器12流回压缩机11内，所述毛细管网辐射空调系统还包括毛细管网过冷器21，冷媒流入管的部分管段与冷媒流出管的部分管段在毛细管网过冷器21内形成热耦合，前述逇热耦合也即能够实现两管内冷媒的热交换，以使冷媒流入管内的冷媒与冷媒流出管内的冷媒换热。该技术方案中，毛细管网换热器2进入的冷媒与流出的冷媒能够在毛细管网过冷器21处形成热耦合，从而可以利用流出冷媒相对低温吸收流入冷媒的热量，有效杜绝毛细管网换热器2的冷媒温度过大带来的烫脚或者烫伤现象发生。

在一些实施方式中，在毛细管网过冷器21内形成热耦合的冷媒流出管的部分管段为第一管段(图中未标引)，以冷媒流出管内的冷媒流向为准，处于第一管段上游的冷媒流出管的管段为第二管段(图中未标引)，处于第一管段下游的冷媒流出管的管段为第三管段(图中未标引)，第二管段与第三管段之间具有能够与第一管段并联的第四管段(图中未标引)，第四管段与第二管段的连接位置为第一连接点，第一连接点与第一管段之间的第二管段上串联有第一电磁阀22。该技术方案中，通过第四管段与第一管段的并联设置，同时通过第一电磁阀22的通断控制，能够在需要对冷媒流入管内的冷媒降温的时候控制第一电磁阀22导通，从而使冷媒流出管内的冷媒流入毛细管网过冷器21内实现换热目的，而在无需防烫的情况下，则控制第一电磁阀22截断，能够保证毛细管网换热器2的制热效果。前述是否需要降温的判定可以采用第一感温包41对冷媒流入管内的冷媒进行实时检测，当其检测到冷媒温度高于设定的温度时，空调系统则控制第一电磁阀22导通，反之则控制第一电磁阀22截断。

进一步而言，第四管段上串联有第二电磁阀23，通过对第二电磁阀23的通断控制则可以控制冷媒是否能够由第四管段流通，如此能够丰富空调系统中的冷媒流向方式。前述的第一电磁阀22以及第二电磁阀23在一个优选的方案中，皆可采用电子膨胀阀，采用电子膨胀阀不但能够实现冷媒通断的控制目的，还可以通过控制其开度的大小对冷媒流量进行调整，实现温度的精准调整。

参见图1至图3所示，毛细管网辐射空调系统还包括空调内机换热器31，空调内机换热器31具有第一内机冷媒管、第二内机冷媒管，在空调内机换热器31处于制热状态时，压缩机11的排出管与第一内机冷媒管连通，第二内机冷媒管流出的冷媒能够经由室外换热器12流回压缩机11内，能够理解的是，空调内机换热器31还配置有相应的内机电子膨胀阀311。在一个具体的实施例中，毛细管网换热器2具体可以被铺设于目标空间的地板处，其能够对目标空间的地面由下而上形成加热，对应的空调内机换热器31则可以为柜机或者壁挂机，其对目标空间的中部空间形成温度调整(例如制热或者制冷)，实现对目标空间的全方位的温度调整。在一个具体的实施例中，可以利用毛细管网换热器2对地板加热，而利用空调内机换热器31对中部空间形成制冷，满足用户的个性需求。

在一些实施方式中，第四管段与第三管段的连接位置为第二连接点，第二连接点与第一管段之间的第三管段上还连接有分支管路，分支管路与第三管段的连接位置为第三连接点，分支管路与第一内机冷媒管连接于第四连接点，第三连接点与第二连接点之间的第三管段上串联有第三电磁阀24，分支管路上串联有第四电磁阀25，同时，热泵模块还包括高压气管131、低压气管132以及液管133，高压气管131与冷媒流入管连通，低压气管132与分支管路连通且与第一内机冷媒管连通，液管133与第三管段连通且与第二内机冷媒管连通。如此，能够使该空调系统具备更多的运行模式，满足用户的多样化调温需求，例如，此时的空调系统至少具备毛细管网换热器单独制热模式、毛细管网换热器制热空调内机换热器制冷模式以及毛细管网换热器与空调内机换热器同时制热模式。需要说明的是，本发明的热泵模块除了包括前述的压缩机11以及室外换热器12外，还包括各种必要的部件以及管路，例如第一四通阀151、第二四通阀152等，此处不做赘述。

在一个优选的实施例中，空调内机换热器31具有多个，多个空调内机换热器31并联于第一内机冷媒管与第二内机冷媒管之间，具体而言，各个空调内机换热器31分别对应一台空调内机，而每台空调内机则分别对应一个调温空间。

根据本发明的实施例，还提供一种毛细管网辐射空调系统的控制方法，用于控制上述的毛细管网辐射空调系统，包括如下步骤：

获取冷媒流入管内冷媒的入管温度T_入管(例如通过第一感温包41)；

根据T_入管与第一预设温度T₁的大小关系和/或空调系统的运行模式，控制第一电磁阀22、第二电磁阀23、第三电磁阀24及第四电磁阀25的通断，以控制冷媒流出管中的冷媒是否流入毛细管网过冷器21内。

具体而言：

参见图1所示，当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器单独制热时，控制第一电磁阀22、第三电磁阀24导通，控制第二电磁阀23、第四电磁阀25截断，此时，冷媒流出管内的冷媒被引导至毛细管网过冷器21内与冷媒流入管中的冷媒形成热交换，如此实现了对较高温度的入管冷媒的降温目的，有效降低了毛细管网换热器2烫脚或者烫伤用户的风险，此时参见图1所示的冷媒流路具体为：压缩机11排气-油分离器16-毛细管网过冷器21-毛细管网换热器2-第一电磁阀22-毛细管网过冷器21-第三电磁阀24-液管133-外机过冷器14-室外换热器12-第一四通阀151-气液分离器17-压缩机11吸气。

或者，参见图2所示，当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器制热、内机制冷时，控制第一电磁阀22、第四电磁阀25导通，控制第二电磁阀23、第三电磁阀24截断，此时，冷媒流出管内的冷媒被引导至毛细管网过冷器21内与冷媒流入管中的冷媒形成热交换，如此实现了对较高温度的入管冷媒的降温目的，有效降低了毛细管网换热器2烫脚或者烫伤用户的风险，此时参见图2所示的冷媒流路具体为：第一分支流路为，压缩机11排气-油分离器16-毛细管网过冷器21-毛细管网换热器2-第一电磁阀22-毛细管网过冷器21-第四电磁阀25-低压气管132-第二四通阀152-气液分离器17-压缩机11吸气，第二分支流路，压缩机11排气-第一四通阀151-室外换热器12-外机过冷器14-液管133-空调内机换热器31-低压气管132-第二四通阀152-气液分离器17-压缩机11吸气；

或者，参见图3所示，当T_入管≤T₁时，控制第二电磁阀23导通，控制第一电磁阀22、第三电磁阀24、第四电磁阀25截断，此时由于冷媒的入管温度较低，不存在烫脚或者烫伤用户的风险，因此，不再将换热后的冷媒流出管中的冷媒引导至毛细管网过冷器21进行热交换，能够保证毛细管网换热器2的制热效果以及空调系统的能效，此时参见图3所示的冷媒流路具体为：第一分支路，压缩机11排气-油分离器16-毛细管网过冷器21-毛细管网换热器2-第二电磁阀23-液管133-外机过冷器14-室外换热器12-第一四通阀151-气液分离器17-压缩机11吸气，第二分支路，压缩机11排气-油分离器16-第二四通阀152-低压气管132-空调内机换热器31-外机过冷器14-室外换热器12-第一四通阀151-气液分离器17-压缩机11吸气。

作为一种更优的实施方式，当T₂≥T_入管＞T₁且第一电磁阀22、第二电磁阀23为电子膨胀阀时，第一电磁阀22的全开开度为XB，控制第一电磁阀22的开度为XB/2，并依据空调系统运行模式控制调节第二电磁阀23的开度，其中T₂为第二预设温度，当T₂≥T_入管＞T₁时，说明此时的冷媒流入管内冷媒的温度相对偏高，此时通过调整第一电磁阀22使其开度处于一个相对较小的开度，能够有效防范系统在运行过程中T_入管波动过大超过T₁的情况发生，同时保证制热效果。需要说明的是，在T_入管＞T₁时，第一电磁阀22的开度被调整为最大为XB。而依据空调系统运行模式控制调节第二电磁阀23的开度则指的是，依据传统空调系统中根据用户的设定目标温度，对空调系统中各个相关的部件依据传统调整策略进行调整。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上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 (10)

1.一种毛细管网辐射空调系统，包括热泵模块、毛细管网换热器(2)，其中，所述热泵模块包括压缩机(11)、室外换热器(12)，所述毛细管网换热器(2)具有冷媒流入管及冷媒流出管，在所述毛细管网换热器(2)处于制热状态时，所述压缩机(11)的排出管与所述冷媒流入管连通，所述冷媒流出管流出的冷媒能够经由所述室外换热器(12)流回所述压缩机(11)内，其特征在于，所述毛细管网辐射空调系统还包括毛细管网过冷器(21)，所述冷媒流入管的部分管段与所述冷媒流出管的部分管段在所述毛细管网过冷器(21)内形成热耦合，以使所述冷媒流入管内的冷媒与所述冷媒流出管内的冷媒换热。

2.根据权利要求1所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，在所述毛细管网过冷器(21)内形成热耦合的所述冷媒流出管的部分管段为第一管段，以所述冷媒流出管内的冷媒流向为准，处于所述第一管段上游的所述冷媒流出管的管段为第二管段，处于所述第一管段下游的所述冷媒流出管的管段为第三管段，所述第二管段与所述第三管段之间具有能够与所述第一管段并联的第四管段，所述第四管段与所述第二管段的连接位置为第一连接点，所述第一连接点与所述第一管段之间的所述第二管段上串联有第一电磁阀(22)。

3.根据权利要求2所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，所述第一电磁阀(22)为电子膨胀阀；和/或，所述第四管段上串联有第二电磁阀(23)。

4.根据权利要求3所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，所述第二电磁阀(23)为电子膨胀阀。

5.根据权利要求3所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，还包括空调内机换热器(31)，所述空调内机换热器(31)具有第一内机冷媒管、第二内机冷媒管，在所述空调内机换热器(31)处于制热状态时，所述压缩机(11)的排出管与所述第一内机冷媒管连通，所述第二内机冷媒管流出的冷媒能够经由所述室外换热器(12)流回所述压缩机(11)内。

6.根据权利要求5所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，所述第四管段与所述第三管段的连接位置为第二连接点，所述第二连接点与所述第一管段之间的所述第三管段上还连接有分支管路，所述分支管路与所述第三管段的连接位置为第三连接点，所述分支管路与所述第一内机冷媒管连接于第四连接点，所述第三连接点与所述第二连接点之间的所述第三管段上串联有第三电磁阀(24)，所述分支管路上串联有第四电磁阀(25)。

7.根据权利要求6所述的毛细管网辐射空调系统，其特征在于，所述热泵模块还包括高压气管(131)、低压气管(132)以及液管(133)，所述高压气管(131)与所述冷媒流入管连通，所述低压气管(132)与所述分支管路连通且与所述第一内机冷媒管连通，所述液管(133)与所述第三管段连通且与所述第二内机冷媒管连通；和/或，所述空调内机换热器(31)具有多个，多个所述空调内机换热器(31)并联于所述第一内机冷媒管与所述第二内机冷媒管之间。

8.一种毛细管网辐射空调系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求7所述的毛细管网辐射空调系统，包括如下步骤：

获取所述冷媒流入管内冷媒的入管温度T_入管；

根据所述T_入管与第一预设温度T₁的大小关系和/或空调系统的运行模式，控制所述第一电磁阀(22)、第二电磁阀(23)、第三电磁阀(24)及第四电磁阀(25)的通断，以控制所述冷媒流出管中的冷媒是否流入所述毛细管网过冷器(21)内。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，

当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器单独制热时，控制所述第一电磁阀(22)、第三电磁阀(24)导通，控制所述第二电磁阀(23)、第四电磁阀(25)截断；或者，

当T_入管＞T₁且空调系统运行模式为毛细管网换热器制热、内机制冷时，控制所述第一电磁阀(22)、第四电磁阀(25)导通，控制所述第二电磁阀(23)、第三电磁阀(24)截断；或者，

当T_入管≤T₁时，控制所述第二电磁阀(23)导通，控制所述第一电磁阀(22)、第三电磁阀(24)、第四电磁阀(25)截断。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，

当T₂≥T_入管＞T₁且所述第一电磁阀(22)、第二电磁阀(23)为电子膨胀阀时，所述第一电磁阀(22)的全开开度为XB，控制所述第一电磁阀(22)的开度为XB/2，并依据所述空调系统运行模式控制调节所述第二电磁阀(23)的开度，其中T₂为第二预设温度。

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