CN1258059C - 空调系统和空调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调系统，该系统包括一结合加热功能的、利用压缩机循环制冷剂的第一冷却装置；一具有冷却垫、制冷剂贮槽、泵、喷射器和过滤器的第二冷却装置；与第一和第二冷却装置、湿度传感器电连接的控制单元，在空调运行模式中根据室外空气的湿度有选择地控制第一和第二冷却装置的运行。本发明还公开了该空调器的运行方法，其包括如下步骤：由湿度传感器测量室外空气的湿度；将室外空气的湿度与预定湿度进行比较；当室外空气湿度高于预定湿度时，使第一冷却装置运行，以冷却室内空间；当室外空气的湿度低于预定湿度时，使第二冷却装置运行，吸入相对湿度较低的室外空气、通过加湿和冷却过程提高相对湿度，并将空气送入室内空间，从而对其供冷。

Description

空调系统和空调方法

技术领域

本发明涉及一种空调系统和一种空调方法，更具体地说，涉及可在空调模式中，根据室外空气的湿度有选择地以压缩式空调器或以蒸发式空调器运行的空调器和空调方法。

本申请要求享有申请日为2003年1月13日的韩国申请第P2003-0002062号的优先权，该申请作为本申请的一部分，该申请全部公开的内容均作为本申请的参考。

背景技术

冷却系统是一种用于冷却起居室、餐厅、图书馆和办公室等室内空间的空调器。一般来说，冷却系统包括压缩机、室外热交换器(冷凝器)、膨胀单元和室内热交换器(蒸发器)，该系统利用制冷剂的流动冷却室内空间。

压缩机吸入并压缩低压低温制冷剂然后送出高压高温制冷剂。然后，从压缩机流出的制冷剂流入室外热交换器并在室外热交换器中放热后流出。

从冷凝器流出的制冷剂流入膨胀单元，以将其膨胀到适合于蒸发的程度。膨胀后的制冷剂在室内热交换器经过吸热过程并冷却室内空间后流回到压缩机。

当室外温度高于室内温度时，利用上述制冷循环使室内空间的温度维持在比室外温度低的温度。另外，在设置在室内的各种机器或计算装置发热时，可防止室内温度上升。

然而，利用压缩机的冷却装置(cooling device)具有如下问题。首先，当冷却装置中的制冷剂被压缩时，会产生较高的噪声和严重的振动。由于驱动压缩机产生的噪声和振动是冷却装置主要的噪声和振动源，使用户感到不舒服。

利用压缩机的冷却装置要耗费大量的电能。压缩机的电力消耗占很大比重(heavy weight)，因此存在节能问题。

另外，利用压缩机的冷却装置是在室内空气隔离的情况下工作的。在利用压缩机的冷却装置运行预定时间后，室内空气将变得干燥和污浊，因而需要进行通风。但在通风期间将损失热量。

为了应对上述问题，就需要开发一种噪声和振动较小、节约电能并在通风期间能减小热损失的冷却系统。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种能基本上消除由于现有技术的局限性和缺陷造成的一个或多个问题的空调系统和空调方法。

本发明的一个目的是提供一种空调系统，该系统在空调模式中产生的噪声和振动较小并能节约电能。

本发明的另一个目的是提供一种空调系统，该系统在空调模式中的通风期间可减小热损失。

本发明的再一个目的是提供一种空调系统的运行方法，该方法根据室外空气的湿度消耗电能并以最小的热损失有效地运行。

本发明的其它特征和优点可通过随后的描述表现出来，其中的一部分对于阅读了下文的解释的本领域技术人员来说是显而易见的，或者可从发明的实施中得知。本发明的目的和其它优点可以通过说明书、权利要求书及附图所描述的具体结构来实现和获得。

为了实现上述目的和其它优点，按照下面的具体和概括地描述，本发明的空调系统包括一压缩式空调器、一蒸发式空调器及一控制单元，该控制单元与蒸发式冷却装置和湿度传感器电连接，并在空调模式中，根据湿度传感器测得的室外空气的湿度有选择地驱动压缩式空调器和蒸发式空调器的运行。

根据本发明的另一个方面，所述压缩式空调器包括一压缩机，它用于将制冷剂压缩至高温和高压状态，并排出经压缩的制冷剂；一室外热交换器，它使制冷剂与室外空气之间进行热交换；一室内热交换器，它使制冷剂与室内空气之间进行热交换；一通路控制装置，它用于根据供冷或供热模式有选择地将压缩后的制冷剂引导到室外热交换器或室内热交换器；及一膨胀装置，它设置在室外热交换器和室内热交换器之间，用于膨胀制冷剂。

同时，蒸发式冷却装置包括一风机，用于吸入室外空气并将室外空气吹入室内；一加湿装置，它设置在风机的出口侧，用于向流过的空气中提供水分。

加湿装置包括一用通风良好的材料制成的能保持水分的冷却垫。更详细地说，该冷却垫包括多个能使空气通过的孔。

风机包括一风扇，更具体地说，包括一轴流式风扇或一离心式风扇。

此外，蒸发式冷却装置还包括一贮槽，用于贮存制冷剂；一泵，用于泵送贮存在贮槽内的制冷剂；及一喷射器，用于将泵送的制冷剂喷射到冷却垫内。

另外，设置在冷却垫一侧的蒸发式冷却装置还包括一用于去除室外空气所含灰尘的过滤器。

更详细地说，这种过滤器可设置在风机和冷却垫之间，或设置在冷却垫的出口侧，以便去除随室外空气一起流入的灰尘。

另外，可实现本发明目的的空调系统的驱动方法包括如下步骤：当空调系统接通电源时，湿度传感器测量室外空气的湿度；将室外空气的湿度与预定湿度进行比较；当室外空气湿度高于预定湿度时，驱动利用压缩机使制冷剂循环的第一冷却装置，以冷却室内空间，当室外空气湿度低于预定湿度时，驱动第二冷却装置，通过吸入相对湿度较低的室外空气来冷却室内空间，同时通过加湿和冷却过程来提高相对湿度，将空气送入室内空间。

所述的空调系统驱动方法产生的噪声和振动较小，并在通风过程中可节约电力和减小热损失。

可以理解，上面对本发明的一般描述及下面的详细描述都只是示例性和说明性的，这些描述可用来进一步解释权利要求。

附图说明

用于对本发明提供进一步理解并构成本申请一部分的附图示出了本发明的实施方式，它们与说明书的文字部分一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明的空调系统的示意图；

图2是本发明的空调系统的结构示意图；

图3A和3B是按照本发明，在冷却模式下空调系统的驱动方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图中示出的实例详细描述本发明的优选实施方式。在全部附图中，凡是可能的地方，用相同的附图标记表示相同或类似的部件。

为了理解本发明，下面将解释空调系统的功能。空调系统具有根据使用情况，在指定区域内调节空气温度、湿度、空气流动和空气洁净度的功能。例如，空调系统的功能是向室内空间，例如房屋、办公室和餐馆供冷或供热。另一方面，冷却系统冷却所有室内空间并相当于一种空调系统。

一般来说，空调系统包括一台压缩机、一个室外热交换器、一个膨胀装置和一个室内热交换器。空调系统通过改变经热交换的制冷剂的流动状态来冷却或加热室内空间。

图1是本发明的空调系统的结构的示意图。图2是本发明的第一实施方式的结构示意图。

参照图1，空调系统包括一个压缩式空调器A；一个蒸发式冷却装置B；一个测量室外空气湿度的湿度传感器C；及一个与压缩式空调器A、蒸发式冷却装置B和湿度传感器C电连接、以便根据湿度传感器C测得的室外空气湿度有选择地驱动压缩式空调器或蒸发式冷却装置的控制单元D。箭头“I”表示进入室内的空气的流动方向，箭头“O”表示从室内排出的空气的流动方向。

压缩式空调器A包括一台压缩机，用于将制冷剂压缩到高温高压状态，并排出经压缩的制冷剂；一个室外热交换器2，它使制冷剂和室外空气之间进行热交换；一个室内热交换器4，它使制冷剂和室内空气之间进行热交换；一个通路控制装置5，它根据供冷或供热模式，有选择地将经压缩的制冷剂引导到室外热交换器或室内热交换器；及一个膨胀装置3，它设置在室外热交换器和室内热交换器之间，用于膨胀制冷剂。通路控制装置5可包括一个侵蚀控制阀(erosion control valve)。

压缩式空调器或以供冷或以供热模式运行。压缩式空调器A的供热过程包括如下步骤：使经压缩机1压缩到高温高压状态的制冷剂流入室内热交换器4，以便在通过通路控制装置5后与室内空气进行热交换。也就是说，使经膨胀装置膨胀到低温低压状态的制冷剂向室内空气中放热。经膨胀装置3膨胀的制冷剂流入室外热交换器4，以便与室外空气进行热交换。此过程为从室外空气中吸热。

压缩式空调器的供冷过程包括以下步骤：使经压缩机1压缩到高温高压状态的制冷剂流入室外热交换器2，以便在通过通路控制装置5后与室外空气进行热交换。也就是说，制冷剂向室外空气中放热后经膨胀装置膨胀到低温低压状态。经膨胀装置3膨胀的制冷剂流入室内热交换器4，与室内空气进行热交换。此过程为从室内空气中吸热。

下面将按供冷模式描述压缩式空调器的运行过程。压缩式空调器A称为第一冷却装置，蒸发式冷却装置B称为第二冷却装置。

第二冷却装置包括一个用于吸入室外空气并将室外空气吹入室内空间的风机11和一个用于向通过风机出口的室外空气进行加湿的加湿装置。

第二冷却装置的冷却过程包括如下步骤：利用风机11吸入低湿度的室外空气并将室外空气送入室内空间；使该股空气通过设置在风机11内的加湿装置12的内部，以进行加湿和冷却。低温且高湿的空气冷却室内空间。

下面将参照图2和图3A和3B描述本发明的一实施方式。按照本实施方式，本发明的基本构成与上述相同，在此不再赘述。下面描述本实施方式特有的组成、连接和系统的作用，以及运行方法。如图2所示，第一冷却装置的基本构成和作用与上述的相同，在此不再赘述。

同时，图1的第二冷却装置B的加湿装置2包括一个用通风良好的材料制成的并含有水分的冷却垫120。更详细地说，具有吸收特性的冷却垫设有许多能流过空气的孔。风机11包括一个风扇，具体地说，是轴流风扇110或离心式风扇。即，室外空气是通过风机的旋转被吸入室内空间的。

第二冷却装置B还包括一个贮存制冷剂的贮槽130。该贮槽可设置在任何位置，如冷却垫的上表面、侧面或下表面。只有当贮槽设置在比冷却垫低的地方时，第二冷却装置B才设有一个用于泵送贮存在贮槽内的制冷剂的泵140和一个用于向冷却垫喷射泵送的制冷剂的喷射器150。

在这种情况下，由于从轴流风扇110输送的空气沿冷却垫120的方向流动，所以最好将喷射器设置在冷却垫120的入口侧，以提高冷却垫120对喷射水分的吸收性。

另外，在本发明中能以可拆卸的方式设置冷却垫，而不必设置泵和喷射器。也就是说，当第二冷却装置B的运行不能使冷却垫有足够的水分时，用户可拆下冷却垫，以供给水分，然后将冷却垫放回再使用。

当贮槽130覆盖冷却垫120的底部并且使冷却垫浸入制冷剂以吸收水分时，在不设置泵140和喷射器150的情况下可在一定程度上提供水分。

第二冷却装置还包括一个设置在冷却垫一侧的过滤器160，用于去除室外空气中的灰尘。更详细地说，过滤器160设置在轴流风机110和冷却垫120之间，或设置在冷却垫的出口侧，用以去除随室外空气一道流动的室外空气中的灰尘。

第一冷却装置A和第二冷却装置B与控制单元D电连接。控制单元D可根据湿度传感器测得的室外空气湿度有选择地使第一冷却装置A或第二冷却装置B运行。

下面将描述利用第二冷却装置B进行冷却的过程。首先，轴流风扇110将室外的干燥空气吸入并送向室内空间。当空气通过过滤器160时，去除送风中的灰尘。使通过过滤器160的空气流经冷却垫120，以进行加湿和冷却。将冷空气送到室内空间并冷却该室内空间。

同时，当贮存在贮槽130中的制冷剂被泵送并被喷射器150喷射时，喷射出的制冷剂不仅直接湿润流入室内空间的干燥空气，而且还在加湿和冷却过程中向冷却垫120补充消耗掉的水分。

下面将参照空调系统的构成和附图描述以最佳状态设置的空调系统的供冷模式的运行方法。即：参照图3A和3B描述降低噪声和振动、节约电能和对室内空气进行适当通风的运行方法。

首先，当接通空调系统的电源时，湿度传感器测量室外空气的湿度(S10)。该运行方法包括将室外空气的湿度与控制单元中的预定湿度进行比较(S20)的步骤。也就是说，估计一下室外空气的湿度是否高于控制单元中的预定湿度。

在经过上述步骤后，当室外空气的湿度高于控制单元内预定的湿度，使第一冷却装置运行，以利用压缩机循环制冷剂来冷却室内空间。

反之，当室外空气的湿度低于控制单元内预定的湿度时，使第二冷却装置运行，通过吸入相对湿度较低的室外空气来提高相对湿度并将相对湿度较高的空气送入室内空间来冷却室内空间。

当第一冷却装置先运行时(S31)，第一冷却装置在如下状态下保持运行：在预定的运行时间之后，室内不透气，并且室内空气变得干燥而污浊。因此，所述运行控制方法最好还包括在第一冷却装置运行预定时间后使第二冷却装置运行以对室内空间进行通风的步骤(S40)。

最好在考虑室外相对湿度、用户感觉舒适的空调温度和平均湿度水平的情况下确定通风的时间。

另外，所述运行控制方法还包括下述步骤(S50)：使第二冷却装置运行以在预定的运行时间内对室内空间进行通风之后，当室内温度高于预定温度时使第一冷却装置再次运行，而当室内温度低于预定温度时使冷却系统停止运行。

同时，如果第二冷却装置先运行，所述运行控制方法还包括如下步骤(S60)：第二冷却装置运行预定运行时间后，当室内空间的温度高于预定温度时使第一冷却装置运行，而在室内空间的温度低于预定温度时使第二冷却装置停止运行。

下面将总结按上述方式构成的本发明的效果。第一，按照本发明，在空调模式下，可根据室外空气湿度有选择地使用第一和第二冷却装置，与只使用第一冷却装置时相比减小了噪声和振动。

第二，按照本发明，在空调模式下，可根据室外空气湿度有选择地使用第一和第二冷却装置，因此，减小了电能的消耗。而驱动压缩机是要消耗大量电能的。

第三，按照本发明，在第一冷却装置使用预定时间后，使用第二冷却装置，以进行通风和维持室内温度。而只使用第一冷却装置时，通风过程中的热损失较大。

显然，对于本领域技术人员来说，在不超出本发明的构思和保护范围的前提下，可对本发明进行各种改型和变换。因此，对本发明所作出的所有改型和变换，都将落入本发明的权利要求书及它们的等同物的保护范围内。

Claims (18)

1.一种空调系统，包括：

一结合加热功能的第一冷却装置，其包括一压缩机、一使制冷剂与室外空气进行热交换的室外热交换器、一使制冷剂和室内空气进行热交换的室内热交换器、一按照运行模式有选择地将经所述压缩机压缩的制冷剂引导到所述室外热交换器或室内热交换器的通路控制装置及一设置在室外热交换器与室内热交换器之间用于膨胀制冷剂的膨胀装置；

一第二冷却装置，其包括一强制吸入室外空气并将室外空气送入室内空间的风机，及一设置在风机出口侧、用于向流过风机的室外空气提供水分的加湿装置；

一湿度传感器，用于测量室外空气的湿度；及

一控制单元，它与第一冷却装置、第二冷却装置和湿度传感器电连接，并在空调模式中，根据湿度传感器测得的室外空气的湿度有选择地使所述第一冷却装置或第二冷却装置运行。

2.按照权利要求1所述的空调系统，其中，所述风机包括轴流式风扇。

3.按照权利要求1所述的空调系统，其中，所述加湿装置包括一用通风良好的材料制成的、并含有水分的冷却垫。

4.按照权利要求3所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置的冷却垫包括多个能使空气穿过的孔。

5.按照权利要求2所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置还包括一设置在所述加湿装置一侧、用于去除室外空气中的灰尘的过滤器。

6.按照权利要求3所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置还包括一设置在所述加湿装置一侧、用于去除室外空气中的灰尘的过滤器。

7.按照权利要求6所述的空调系统，其中，所述过滤器设置在所述风机与冷却垫之间。

8.按照权利要求2所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置还包括一贮存制冷剂的贮槽。

9.按照权利要求8所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置还包括：

一用于泵送贮存在所述贮槽内的制冷剂的泵；和

一用于将泵送的制冷剂喷射到所述冷却垫内的喷射器。

10.按照权利要求8所述的空调系统，其中，所述贮槽覆盖冷却垫的底部。

11.按照权利要求10所述的空调系统，其中，所述第二冷却装置还包括：

一用于泵送贮存在贮槽内的制冷剂的泵；和

一用于将泵送的制冷剂喷射到冷却垫内的喷射器。

12.一种结合加热功能的空调系统，包括：

一结合加热功能的第一冷却装置，其包括一压缩机、一使制冷剂与室外空气进行热交换的室外热交换器、一使制冷剂和室内空气进行热交换的室内热交换器、一按照运行模式有选择地将经所述压缩机压缩的制冷剂引导到所述室外热交换器或室内热交换器的通路控制装置及一设置在室外热交换器与室内热交换器之间用于膨胀制冷剂的膨胀装置；

一第二冷却装置，其包括一强制吸入室外空气并将室外空气送入室内空间的风机；一设置在风机的出口侧、用通风良好的材料制成的含有制冷剂的冷却垫；一贮存制冷剂的贮槽；一个泵送贮存在所述贮槽内的制冷剂的泵；一将泵送的制冷剂喷射到所述冷却垫内的喷射器；及一设置在冷却垫出口的一侧、用于去除室外空气中的灰尘的过滤器；

一湿度传感器，用于测量室外空气的湿度；及

一控制单元，它与所述第一冷却装置、第二冷却装置和湿度传感器电连接，并在空调模式中，根据所述湿度传感器测得的室外空气湿度有选择地使所述第一冷却装置或第二冷却装置运行。

13.按照权利要求12所述的空调系统，其中，所述过滤器设置在所述风机和冷却垫之间。

14.按照权利要求12所述的空调系统，其中，所述贮槽覆盖所述冷却垫的底部。

15.一种空调系统的运行方法，包括如下步骤：

当接通所述空调系统的电源时，由湿度传感器测量室外空气的湿度；

将室外空气的湿度与预定湿度进行比较；

当室外空气湿度高于预定湿度时，使利用压缩机循环制冷剂的第一冷却装置运行，以冷却室内空间；当室外空气的湿度低于预定湿度时，使第二冷却装置运行，吸入相对湿度较低的室外空气，同时通过加湿和冷却过程来提高相对湿度，并将被冷却的空气送入室内空间。

16.按照权利要求15所述的空调系统运行方法，其中，还包括如下步骤：在所述第一冷却装置先运行的情况下，在第一冷却装置运行预定时间后，使第二冷却装置运行预定时间，以对室内空间通风。

17.按照权利要求16所述的空调系统运行方法，其中，还包括如下步骤：

在所述第二冷却装置运行预定时间后，如果室内温度高于预定温度，使所述第一冷却装置运行；及

在所述第二冷却装置运行预定时间后，如果室内温度低于预定温度，使所述冷却系统停止运行。

18.按照权利要求15所述的空调系统运行方法，其中，在所述第二冷却系统先运行的情况下，还包括如下步骤：

在所述第二冷却装置运行预定时间后，如果室内温度高于预定温度，使所述第一冷却装置运行；及

在所述第二冷却装置运行预定时间后，如果室内温度低于预定温度，使所述第二冷却装置停止运行。

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