CN208920479U - 毛细管网与空调并联的室内温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种毛细管网与空调并联的室内温控系统，属于室内温度控制领域。本实用新型技术方案要点为：通过智能终端设定用户回家时间、室内的温度和湿度信息，并将其传输至服务器；服务器接收到设定信息后，将其传输至控制单元；控制单元接收到设定信息后，控制室内机、室外机及毛细管网回路于设定的用户回家时间启动，并于室外机和/或室内机和/或毛细管网回路启动时，控制检测单元开始检测室内空气的温度和湿度信息，将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元，控制单元根据设定的室内的温度和湿度信息与检测的室内空气的温度和湿度信息的差值选择启动空调进入相应模式，控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

Description

毛细管网与空调并联的室内温控系统

技术领域

本实用新型涉及室内温度控制技术，特别涉及毛细管网与空调并联的室内温控系统的技术。

背景技术

目前，空调器作为一种家用室内温控系统，已经在消费者家庭中普及。分体式空调器包括室内机和室外机，现有的空调器室内机中均是通过出风口向外吹冷风或热风来向室内提供冷量或热量的，但是由于冷风或热风直接从空调器的出风口吹出，风吹到用户身上，会带来用户不舒服感觉，影响用户的使用体验。特别是在制热过程中，由于风吹到用户身上造成寒冷感觉，就必须提高空调出风温度，考虑到出风空气不断与室内空气扩散，为保证气流温度在到达用户位置使用户满意，有时需要出风口温度要超过50℃。过高冷凝温度会使热泵循环效率明显下降，同时加大室内到室外的漏热量，这样使用户周围空气更加干燥,且效能降低，使用者不舒服。制冷时，现有的直接吹风，吹风感造成用户寒冷、皮肤干燥使用户产生不舒适感。强迫对流换热必然会造成室内温度场出现明显的温度梯度以及温度分布不均匀现象。

为解决这一问题，后来开发出小孔出风的无风感空调，出风口采用小孔主要是减压降速的原理，大幅降低空气流速，减少了空调循环风量，这样虽然改善了吹风感，但这种空调明显造成了能力和效率的降低，低风速的吹风形式依然不能解决温度场不均匀问题。这种方案无法解决制热无风感问题。

又如单纯的毛细管的辐射系统，辐射方式虽然解决了吹风问题，但由于制冷时需要单独的除湿系统，以防止低温辐射表面出现露水。具体方案为：在室外环境采用新风除湿机，把室外高温高湿空气经过独立除湿系统净化和干燥，再把干燥的空气送入室内与室内空气混合的技术方案。除湿新风机系统复杂成本高，虽然解决了室内辐射表面结露的问题，但将室外热空气进行处理进入室内，同时将室内空气排出室外，增加了室内热负荷，虽然可以采用热量回收单元，毕竟造成能源浪费，系统方案成本高。

现有热交换技术中，地热采暖采用电热水锅炉、燃气热水锅炉或燃油热水锅炉等热能设备先将水加热，利用热水循环泵强制循锅炉和环地板下盘管内的热水，间接加热地板，实现辐射取暖，所需设备较多，方法较为复杂，成本较高。

如，申请号为CN201620844570.3的专利申请，提出一种空调器室内机，包括机壳、出风框、导风板、无风感出风板及驱动机构，机壳内具有风道，机壳上设有出风口；出风框固定在机壳内且连通所述风道；导风板上设有与出风口形状相适应的导风口，无风感出风板上设有多个小孔，导风板与无风感出风板均滑动连接在出风框上；驱动机构驱动导风板和无风感出风板可切换的连通风道与出风口。该申请中由于设有可切换连通出风口的无风感出风板，气流在经过无风感出风板上的小孔时被疏散成众多细小的气流向外蔓延，用户不需要被冷风或者热风直接吹在身上就能够感受到房间内的凉感或暖意，能够实现无风感送风，用户感觉更加舒服、提高用户体验度。但其智能差，运行效率低。

又如，申请号为CN201710646051.5的专利申请，提出一种空调柜机及其控制方法，其中，所述空调柜机包括壳体，所述壳体具有出风口，对应所述出风口，沿所述壳体的高度方向依次设置有上无风感组件和下无风感组件，空调柜机的控制方法包括以下步骤：根据预设温度同时开启上无风感组件和下无风感组件，以使空调柜机正常送风；获取当前室内温度，比对室内温度和预设温度；当室内温度与预设温度差值的绝对值小于或等于第一预设温差时，根据当前工作模式关闭上无风感组件或下无风感组件。本实用新型技术方案，虽然可以实现无风感的控制，但有上下两个无风感组件，其结构复杂，制造成本高。少许成本增加不是根本问题。微孔出风是不能用于制热过程，因为整个换热能力差，无法快速提高室温，能效低。

以前的众多的技术方案，如开发出小孔出风的无风感空调，虽然可以实现制冷无风感控制，但其空调系统和控制方法并不能完全实现无风感，还存在循环效率下降和温度场不均匀等问题，且冷热风依然吹向使用者。

基于以上问题，相关人员提出的毛细管网空调系统，是基于温湿度独立控制技术和辐射换热原理，一般包括以下功能部件：热泵机组、板式换热器、水泵、铺设在室内的毛细管网以及独立的室外新风除湿系统。其中毛细管网是按照仿生学原理模仿人体中的毛细管，一般由3.4*0.55mm或4.3*0.8mm的PP聚丙烯毛细管组成间距在10mm～30mm的网栅。承担运载热量的水媒在管内保持0.05～0.2m/s的流速，而每个平米的毛细管网栅只含有0.4升水，系统运行时水温温差2～3度，因此毛细管网为大流量小温差的高效辐射末端。毛细管网内的水通过水泵运行形成闭路循环，作为载冷剂与热泵系统制冷剂通过板换交换热量，形成对室内温度的控制。通过毛细管网提高单位散热面积最大化来满足“供热低温化、制冷高温化”的散热制冷末端，经过实测夏季制冷所需供回水温度为17/20℃，冬季供热所需供回水温度为32/29℃，就可满足室内20℃，设计匹配温差是约为普通空调系统的四分之一。换热效率值远大于普通暖通系统和空气源热泵系统，与普通系统相比，节能达到50％以上。同时由于该空调系统采用辐射换热，避免了传统空调系统中的送风对流，因此毛细管网空调系统具有室内温度分布均匀，无吹风感，噪音低，舒适度好等特点，但为避免室内制冷过程中由于地面冷水温度低于室内露点温度导致底板结露，该空调系统中有采用独立的新风系统将室外高温高湿空气除湿后变为干燥空气送入室内，经过与室内空气混合降低室内空气的含湿量，从而避免地面结露。这种采用独立的新风系统进行排湿的构造，使得该空调系统具有水气两套运行系统，安装和维护成本高，且由于新风换气而带来的额外换热消耗，在一定程度上降低了整个空调系统的换热效率，并不能充分发挥毛细管网换热系统的节能特性。并且由于毛细管网的铺设面积大，与用户接触紧密，一般情况下载冷剂的温度设置较低，适合长期稳定的维持温度，存在制热(制冷)响应慢的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种毛细管网与空调并联的室内温控系统，令其能够在加入相应的软件方法后即可解决传统空调系统中存在着温湿度耦合带来的损失、对流吹风感、噪声等等问题，以及传统地板采暖中存在着热响应慢、热泵机组冷凝温度高、能效低等问题。

本实用新型解决其技术问题，采用的技术方案是：毛细管网与空调并联的室内温控系统，包括室外机单元和室内机单元，还包括毛细管网回路、检测单元、控制单元及耦合热换器，所述控制单元设置于室内机单元中，室内机单元与室外机单元连接，毛细管网回路通过耦合热换器与室外机单元连接，检测单元与控制单元连接；室外机单元包括压缩机、室外换热器管路、四通阀，室内机单元包括室内换热器管路、节流装置，室内换热器管路与室外换热器管路串联，耦合换热器管路包括耦合换热器、节流装置，其与室内换热器管路并联，与室外换热器管路串联，毛细管网回路的部分管路与耦合换热器耦合连接。

所述检测单元用于检测室内空气的温度和湿度信息，并将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元；

所述控制单元用于控制启动空调进入相应模式，从而控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

具体地，所述模式包括快速制冷模式、快速制热模式、除湿模式、单独换热模式、室外机除霜模式，所述单独换热模式单独制冷和单独制热。

进一步地，当启动空调进入快速制冷模式时，室外机单元启动工作，空调室内机单元换热器回路和耦合换热器回路上的节流装置均开启，低温制冷剂一路进入空调室内机单元的换热器内，空调室内机单元启动快速制冷模式；

同时另一路低温制冷剂进入耦合换热器回路内，与毛细管网回路的部分管段进行换热，毛细管网回路上的水泵启动工作，用于促进毛细管网内的介质流动，加快整个室内毛细管网的热量均匀分布；

当检测单元检测到室内温度达到设定值或达到设定值的规定范围内时，关闭室内机单元换热器回路上的节流装置，停止空调室内机单元的快速制冷模式，仅有毛细管网回路进行辐射换热，并实时检测室内空气的温度和湿度变化速率，通过实时调节耦合换热器回路上的节流装置开启程度，调节耦合换热器蒸发温度，维持室内温度处于设定温度的可波动范围之内。

具体地，当启动空调进入快速制热模式时，室外机单元启动工作，空调室内机单元换热器回路和耦合换热器回路上的节流装置均开启，高温制冷剂一路进入空调室内机单元的换热器内，空调室内机单元启动快速制热模式；

同时另一路高温制冷剂进入耦合换热器回路内，与毛细管网回路的部分管段进行换热，毛细管网回路上的水泵启动工作，用于促进毛细管网内的介质流动，加快整个室内毛细管网的热量均匀分布；

当检测单元检测到室内温度达到或达到设定值的规定范围内时，关闭室内机单元换热器回路上的节流装置，停止空调室内机单元的快速制热模式，仅有毛细管网回路进行辐射换热，并实时检测室内空气的温度和湿度变化速率，通过实时调节耦合换热器回路上的节流装置开启程度，调节耦合换热器冷凝温度，维持室内温度处于设定温度的可波动范围之内。

再进一步地，当启动空调进入室外机除霜模式时，室外机单元启动工作，保持室内机换热器回路开启，关闭耦合换热器回路，低温制冷剂仅进入室内机换热器回路，吸收室内热量后返回室外换热器放热为室外机换热器除霜。

具体地，当启动空调进入单独换热模式时，室外机单元启动工作，关闭室内机换热器回路，保持耦合换热器回路开启，高温或低温制冷剂仅进入耦合换热器回路，与毛细管网回路内水流进行换热，维持室内温度恒定；毛细管网回路上的水泵为变频水泵，根据当室内温度传感器检测到室内温度与目标温度的差值，若该差值达到规定范围时，例如差值处于±0.5℃范围内，调节变频水泵流量，维持室内温度稳定；

此处，水泵为变频水泵，可以通过调节变频水泵控制毛细管网回路内的水流量来实现室内温控系统的进一步精细调节，进一步实现节能控制，因为，当室内用户活动量非常小或者建筑物漏热量很小或室外温度与适宜温度相差并不大时，室内温控系统仅需要很少量的热量就能维持适宜的温度环境，所以此时可以通过进一步调整变频水泵的流量来进一步降低能耗，此处，水泵为变频水泵时可以在不调节压缩机工作频率的情况下仅通过降低或增加水流量来降低或增加室内热量交换，节约能源；

当启动空调时，实时检测室内湿度变化，当湿度低于预设值或预设范围时，启动室内机除湿模式。

再进一步地，所述耦合换热器回路和所述毛细管回路的部分管段、所述水泵设置在室外机单元内部，安装在室外，耦合换热器可以是板式换热器或客管换热器，水泵可以是变频水泵。

具体地，当启动空调进入除湿模式时；

室外机单元开始工作，室内机单元回路上的节流装置开启，室内机单元启动除湿模式，维持室内湿度处于设定湿度的可波动范围之内；

或室内机单元回路上的节流装置开启，关闭耦合换热器回路，低温制冷剂仅进入室内换热器以低于露点温度的蒸发温度对室内空气进行快速除湿。此处关闭耦合换热器回路的原因是避免低温制冷剂进入耦合换热器后对毛细管网回路换热，使得毛细管网回路表面产生凝露，同时也避免室内空气温度的大幅降温，使用户产生寒冷感。

具体地，所述检测单元为温度、湿度传感器。

再进一步地，还包括智能终端和服务器，智能终端与控制单元均与服务器连接；

所述智能终端用于设定用户回家时间、室内的温度和湿度信息，并将设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息传输至服务器；

所述服务器用于当接收到设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息后，将其传输至控制单元，同时进行列表存储；

所述控制单元用于当接收到设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息后，控制室内机、室外机及毛细管网回路于设定的用户回家时间启动，并于室外机和/或室内机和/或毛细管网回路启动时，控制检测单元开始检测室内空气的温度和湿度信息，检测单元将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元，控制单元根据设定的室内的温度和湿度信息与检测的室内空气的温度和湿度信息的差值选择启动空调进入相应模式，从而控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

本实用新型的有益效果是，通过上述毛细管网与空调并联的室内温控系统，再应用相应的软件方法，能够实现完全室内无风感以及温度场均匀稳定，并且能够快速响应、安装和维护成本较低。

通过在传统的空调室内机与室外机结合使用的基础上，增加与空调室内机并联工作的毛细管网辐射换热系统，一方面相对于传统空调系统的扩大了换热面积，另一方面提高了传统毛细管辐射换热系统的响应速度，通过空调室内机与毛细管网回路的并联工作，克服传统空调系统中存在着温湿度耦合带来的损失、对流吹风感、噪声等等问题，以及传统毛细管网辐射换热系统中存在制冷面结露、换热效率低、热响应较慢，传统地板采暖中存在着热响应慢、热泵机组冷凝温度高、能效低等问题，将传统空调和辐射换热系统的优点扩大化，缺点无形化。

附图说明

图1为实施例结构组成示意图。

其中，101和102均为三通阀，103为水泵，104为耦合热换器，105和108均为管接头，106为室内机热换器，107为室内机风扇，109和110均为节流装置，111和112均为截止阀，113为四通阀，114为压缩机，115为室外机热换器，116为室外机风扇，117和118均为截止阀。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，详细描述本实用新型的技术方案。

本实用新型所述毛细管网与空调并联的室内温控系统，包括室外机单元和室内机单元，还包括毛细管网回路、检测单元、控制单元及耦合热换器管路，其中，控制单元设置于室内机单元中，室内机单元与室外机单元连接，毛细管网回路通过耦合热换器与室外机单元连接，检测单元与控制单元连接；室外机单元包括压缩机、室外换热器管路、四通阀，室内机单元包括室内换热器管路、节流装置，室内换热器管路与室外换热器管路串联，耦合换热器管路包括耦合换热器、节流装置，其与室内换热器管路并联，与室外换热器管路串联，毛细管网回路的部分管路与耦合换热器耦合连接。检测单元用于检测室内空气的温度和湿度信息，并将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元；控制单元用于控制启动空调进入相应模式，从而控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

这里，通过在传统的空调室内机与室外机结合使用的基础上，增加与空调室内机并联工作的毛细管网辐射换热系统，一方面相对于传统空调系统的扩大了换热面积，另一方面提高了传统毛细管辐射换热系统的响应速度，通过空调室内机与毛细管网回路的并联工作，克服传统空调系统中存在着温湿度耦合带来的损失、对流吹风感、噪声等等问题，以及传统毛细管网辐射换热系统中存在制冷面结露、换热效率低、热响应较慢，传统地板采暖中存在着热响应慢、热泵机组冷凝温度高、能效低等问题，将传统空调和辐射换热系统的优点扩大化，缺点无形化。

实施例

本实用新型实施例毛细管网与空调并联的室内温控系统，毛细管网与空调并联的室内温控系统，包括室外机单元和室内机单元，还包括毛细管网回路、检测单元、控制单元及耦合热换器管路，其中，控制单元设置于室内机单元中，室内机单元与室外机单元连接，毛细管网回路通过耦合热换器与室外机单元连接，检测单元与控制单元连接；室外机单元包括压缩机、室外换热器管路、四通阀，室内机单元包括室内换热器管路、节流装置，室内换热器管路与室外换热器管路串联，耦合换热器管路包括耦合换热器、节流装置，其与室内换热器管路并联，与室外换热器管路串联，毛细管网回路的部分管路与耦合换热器耦合连接。检测单元用于检测室内空气的温度和湿度信息，并将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元；控制单元用于控制启动空调进入相应模式，从而控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

本例的结构组成示意图参见图1，其中，毛细管网回路包括三通阀101、三通阀102、水泵103及毛细管网管段等，其组件连接关系均是现有技术，这里不再详述；室内机包括管接头105、管接头108、室内机热换器106、室内机风扇107及相应管段，其组件连接关系也是成熟的现有连接关系，这里不详述；室外机包括节流装置109、节流装置110、截止阀111、截止阀112、四通阀113、压缩机114，室外机热换器115，室外机风扇116，截止阀117、截止阀118及相应管段，其组件连接关系均是成熟现有技术，本例不再详述。本例中，室外机与毛细管网回路通过耦合热换器104进行热交换，耦合热换器104可以优选为板式耦合热换器或客管换热器，也可以选择其他形式的耦合热换器，这里不再穷举。耦合换热器回路和所述毛细管回路的部分管段、所述水泵设置在室外机单元内部，安装在室外。此处的并联毛细管回路可以是单独的一条回路，也可以是分布在不同房间的多条并联回路。

在应用相应软件方法的基础上，使用本例提出的毛细管网与空调并联的室内温控系统时，可达到如下效果：

实际应用时，本例中提到的模式可以包括快速制冷模式、快速制热模式、除湿模式、单独换热模式、室外机除霜模式，其中，单独换热模式单独制冷和单独制热。

当启动空调进入快速制冷模式时，室外机单元启动工作，空调室内机单元换热器回路和耦合换热器回路上的节流装置均开启，低温制冷剂一路进入空调室内机单元的换热器内，空调室内机单元启动快速制冷模式；同时另一路低温制冷剂进入耦合换热器回路内，与毛细管网回路的部分管段进行换热，毛细管网回路上的水泵启动工作，用于促进毛细管网内的介质流动，加快整个室内毛细管网的热量均匀分布；当检测单元检测到室内温度达到设定值或达到设定值的规定范围内时，关闭室内机单元换热器回路上的节流装置，停止空调室内机单元的快速制冷模式，仅有毛细管网回路进行辐射换热，并实时检测室内空气的温度和湿度变化速率，通过实时调节耦合换热器回路上的节流装置开启程度，调节耦合换热器蒸发温度，维持室内温度处于设定温度的可波动范围之内。

当启动空调进入快速制热模式时，室外机单元启动工作，空调室内机单元换热器回路和耦合换热器回路上的节流装置均开启，高温制冷剂一路进入空调室内机单元的换热器内，空调室内机单元启动快速制热模式；同时另一路高温制冷剂进入耦合换热器回路内，与毛细管网回路的部分管段进行换热，毛细管网回路上的水泵启动工作，用于促进毛细管网内的介质流动，加快整个室内毛细管网的热量均匀分布；当检测单元检测到室内温度达到或达到设定值的规定范围内时，关闭室内机单元换热器回路上的节流装置，停止空调室内机单元的快速制热模式，仅有毛细管网回路进行辐射换热，并实时检测室内空气的温度和湿度变化速率，通过实时调节耦合换热器回路上的节流装置开启程度，调节耦合换热器冷凝温度，维持室内温度处于设定温度的可波动范围之内。

当启动空调进入室外机除霜模式时，室外机单元启动工作，保持室内机换热器回路开启，关闭耦合换热器回路，低温制冷剂仅进入室内机换热器回路，吸收室内热量后返回室外换热器放热为室外机换热器除霜。

当启动空调进入单独换热模式时，室外机单元启动工作，关闭室内机换热器回路，保持耦合换热器回路开启，高温或低温制冷剂仅进入耦合换热器回路，与毛细管网回路内水流进行换热，维持室内温度恒定；毛细管网回路上的水泵为变频水泵，根据当室内温度传感器检测到室内温度与目标温度的差值，若该差值达到规定范围时，例如差值处于±0.5℃范围内，调节变频水泵流量，维持室内温度稳定；

此处，水泵优选为变频水泵，可以通过调节变频水泵控制毛细管网回路内的水流量来实现室内温控系统的进一步精细调节，进一步实现节能控制，因为，当室内用户活动量非常小或者建筑物漏热量很小或室外温度与适宜温度相差并不大时，室内温控系统仅需要很少量的热量就能维持适宜的温度环境，所以此时可以通过进一步调整变频水泵的流量来进一步降低能耗，此处，水泵为变频水泵时可以在不调节压缩机工作频率的情况下仅通过降低或增加水流量来降低或增加室内热量交换，节约能源；

当启动空调时，实时检测室内湿度变化，当湿度低于预设值或预设范围时，启动室内机除湿模式。

当启动空调进入除湿模式时；

室外机单元开始工作，室内机单元回路上的节流装置开启，室内机单元启动除湿模式，维持室内湿度处于设定湿度的可波动范围之内；

或室内机单元回路上的节流装置开启，关闭耦合换热器回路，低温制冷剂仅进入室内换热器对室内空气进行快速除湿。此处关闭耦合换热器回路的原因是避免低温制冷剂对毛细管网回路换热后，使得毛细管网回路表面产生凝露，同时也避免室内空气温度的大幅降温，使用户产生寒冷感。

本例的毛细管网与空调并联的室内温控系统，还可以包括智能终端和服务器，其中，智能终端与控制单元均与服务器连接；智能终端用于设定用户回家时间、室内的温度和湿度信息，并将设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息传输至服务器；服务器用于当接收到设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息后，将其传输至控制单元，同时进行列表存储；控制单元用于当接收到设定的用户回家时间、室内的温度和湿度信息后，控制室内机、室外机及毛细管网回路于设定的用户回家时间启动，并于室外机和/或室内机和/或毛细管网回路启动时，控制检测单元开始检测室内空气的温度和湿度信息，检测单元将检测的室内空气的温度和湿度信息传输至控制单元，控制单元根据设定的室内的温度和湿度信息与检测的室内空气的温度和湿度信息的差值选择启动空调进入相应模式，从而控制室外机和/或室内机和/或毛细管网回路进行工作。

为了检测方便，本例中提到的检测单元优选为温度、湿度传感器，当然也可以使用具备温度检测及湿度检测的其他检测装置和/或检测设备。并且，为了通信方便，达到数据快速传输，智能终端与控制单元优选均通过wifi模块与服务器进行连接。

根据本例的描述可见，上述加入或应用的软件方法均为较为成熟的现有技术，此处不再详述。

Claims (3)

1.毛细管网与空调并联的室内温控系统，包括室外机单元和室内机单元，其特征在于，还包括毛细管网回路、检测单元、控制单元及耦合热换器管路，所述控制单元设置于室内机单元中，室内机单元与室外机单元连接，毛细管网回路通过耦合热换器与室外机单元连接，检测单元与控制单元连接；

室外机单元包括压缩机、室外换热器管路、四通阀，室内机单元包括室内换热器管路、节流装置，室内换热器管路与室外换热器管路串联，耦合换热器管路包括耦合换热器、节流装置，其与室内换热器管路并联，与室外换热器管路串联，毛细管网回路的部分管路与耦合换热器耦合连接。

2.根据权利要求1所述的毛细管网与空调并联的室内温控系统，其特征在于，所述检测单元为温度、湿度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的毛细管网与空调并联的室内温控系统，其特征在于，还包括智能终端和服务器，智能终端与控制单元均与服务器连接。