CN2387435Y

CN2387435Y - 多功能空调制冷制热装置

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Publication number: CN2387435Y
Application number: CN 99228716
Authority: CN
Inventors: 应文江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2000-07-12
Anticipated expiration: 2009-06-25

Abstract

一种多功能空调制冷制热装置属空调制冷制热装置,它包括室内、外换热器(1)与(5)、压缩机(4)、转换开关(3)和微机测控系统(TCS),其特点是还包括蓄热材料箱(2)、水箱(8)、过冷器(6)、水系统(WS)、室内供排气系统(AS)以及旋转流量控制阀。本空调装置除具有制冷、制热、除湿功能外,还具有通风换气、热泵热水器、利用压缩机余热除霜、利用夜间用电低谷廉价电力蓄冷蓄热,白天利用蓄冷热进行制冷制热等功能。还具有控制机构和控制电路简单易行,成本低的特点。

Description

多功能空调制冷制热装置

本实用新型的多功能空调制冷制热装置属空调制冷制热技术。

目前市场上提供的空调机虽具有制冷、制热和除湿三大主要功能，但都存在如下问题：

1.没有通风换气功能

现行的空调机在制冷或制热过程中，普遍采用紧闭门窗的封闭方式，房间不通风换气，时间一长，室内空气就污浊产生异味，对人体健康不利。

2.没有充分利用热泵产生热能

空调系统实质上是一个热泵，现有空调只在冬天用热泵产生热能对室内供热。其实，无论在冬天、夏天或春、秋天都可利用热泵产生热能供人们使用，例如利用热泵产生热水，供人们洗澡等。从能量利用的效果来看，现有的电热水器产生热水的制热能效比不超过1，而用热泵产生热水，则制热能效比可超过1，达到3左右，可见开发和利用热泵产生热能是很有价值的。

3.不能充分利用深夜用电低谷的廉价电力

现有空调主要使用白天的电力，深夜电力使用量占全部用电量的比例很小。

随着电力事业的发展，全国各地都将先后实行峰谷电价不同的制度。用电高峰期的电价与用电低谷期的电价之比可达到四比一到五比一。可见开发能够充分利用夜间用电低谷的廉价电力的空调装置是很有价值的。

4.除霜时影响对室内供热

现有空调机的除霜多数是把对室内的制热运行改为制冷运行，用压缩机排出的高温蒸汽在室外换热器中冷凝放热而把霜熔化。因此除霜时，不但没有对室内供热，反而要吸取室内空气的热量而引起室内空气温度下降，这是人们所不希望的。

5.除湿时影响室内气温

现有空调机在除湿运行时，不但能降低室内空气湿度，而且还会降低室内空气温度。而在春、秋天特别潮湿的天气里，人们并不需要降低室内空气温度，只需降低室内空气湿度。

6.多室多功能的运行控制问题

目前市场上提供的空调机一般只具有制冷、制热和除湿三大功能，而且多数是只对一个房间或者两个房间进行一拖一或一拖二的空调。随着人们生活水平的提高，人们希望有更多功能的对更多房间进行空调的空调装置。这就存在一个多室多功能的运行控制问题。

针对现有空调机存在的上述缺点和不足，现有专利文献中提出了如下一些解决办法：

1.专利号96235578.X等专利文献中提出空调机通风换气的解决办法是，设置供气和排气的热交换器，通过供气与排气的热交换，使供气从排气中获取能量，从而节省使供气温度达到室内温度所需能量。这种办法的缺点是，由于换热必需要有温差，因此供气温度不可能达到排气温度，因而也不可能达到室内温度。此时要使供气温度达到室内温度还必须消耗空调机的一定能量。

2.专利号为95246577.9和97212311.3等专利文献，提出的如何利用热泵产生的热能，提供热水的办法，都是单纯利用冷凝放热来加热水，产生可供人们洗澡等用途的热水。这种办法，在夏天是有效的，而在冬天则因制热能效比太低而没有实用价值。因此现有专利技术，没有解决一年四季都能有效地利用热泵产生热水的问题。

3.专利号为96204668.x，96245187.8和申请号为96110625.0等专利文献提出的利用夜间用电低谷期的廉价电力的办法，综合起来主要有三种：一种是利用非相变材料(例如水)蓄冷或蓄热，其缺点是单位体积蓄热量小。另一种是冰蓄冷，其缺点是蓄冷时能效比很低。第三种是利用相变蓄热材料蓄冷或蓄热，这方面虽有好几个技术方案，但都有能效比不高的缺点。

4.现有文献中关于多室多功能空调的运行控制，都是使用电子膨胀阀来控制制冷剂流量。但是，一个电子膨胀阀只能控制一条通路的制冷剂流量，对于多室多功能且换热器为多通道的情况，就需要许多个电子膨胀阀。每个电子膨胀阀需要一个步进电机，每个步进电机需要三个以上控制信号，这样一来，控制机构和控制电路就非常庞大，复杂，不但成本高，实现起来也较困难。

针对上述问题和缺点，本实用新型的目的在于提供一种除具有现有空调机的制冷制热功能之外，还具有如下主要功能和特点的多功能空调制冷制热装置：1.在不增加压缩机功率消耗的情况下能对室内进行通风换气的功能；2.只减湿不降温的独立除湿功能；3.热泵热水器功能；4.利用压缩机余热进行室外换热器除霜的功能；5.利用夜间用电低谷期的廉价电力进行蓄冷、蓄热，到白天再利用蓄冷蓄热对室内进行制冷制热的功能；6.具有控制机构和控制电路简单易行、成本低的特点。

为实现上述目的，本实用新型的多功能空调制冷制热装置采用如下技术措施：

1.设置过冷器，以解决通风换气的问题。夏天用室内排气来使制冷剂液体过冷，从而把排气对制冷剂液体的制冷量通过空调机转变为对供入室内的空气的制冷量，实现在不增加压缩机能量消耗的情况下把排气的制冷量全部转换给供气，使供气温度达到室内温度。冬天用供气来使制冷剂液体过冷，同时用制冷剂液体的热量对供气进行加热。由于制冷剂液体的温度接近冷凝温度，因此在冷凝器与室内空气的换热温差和制冷剂液体与供气的换热温差相同的情况下，就可以使供气的温度接近室内空气温度，此时也不需要增加压缩机的能量消耗。此外，冬天还把室内排气排向室外换热器，用于回收利用部分排气余热。

2.为了解决一年四季都能有效地利用热泵产生热水的问题，本实用新型采用如下两个措施来提高能效比：

(1)首先通过阀门把水箱中的水箱换热器串联在室内换热器和室外换热器之间，在对室内进行制冷或制热的同时，利用温度接近冷凝温度的制冷剂冷凝液对水进行预热，使其逐渐升温到18℃左右。然后，在夏天，通过阀门把它转换到室外换热器的位置上；在冬、春、秋天，通过阀门把它转换到与室内换热器并联的位置上；取部分或全部压缩机排出的高温蒸汽通入水箱换热器中冷凝放热，把水加热到45℃～50℃。

(2)通过安装在压缩机壳机上的管式换热器，把压缩机发出的热量传给水，然后由水把热量送到蓄热材料箱，储存到蓄热材料中。通常可以在房间空调制热的运行过程中，一方面用制冷剂冷凝液对水箱的水预热；一方面把压缩机发出的热量存储到蓄热材料之中，而后在水预热到18℃左右之后，当需要对水进行加热时，把蓄热材料箱换热器改为蒸发器，吸取存储在蓄热材料中的压缩机热来使制冷剂液体蒸发为蒸汽，然后经压缩机压缩成高温蒸汽，送到水箱换热器中冷凝放热，把水加热到45℃～50℃。由于蓄材料相变温度选在20℃～25℃，远高于冬季室外空气温度，因此可在水箱水加热运行时，大幅度地提高蒸发温度，减小单位压缩功，提高制热能效比。

由于在房间空调制热的同时利用制冷剂冷凝液对水箱水进行预热时，并不增加压缩机的电力消耗，而压缩机热的利用又提高了加热运行的制热能效比，因此本实用新型提出的热泵热水器的当量制热能效比，即使在冬天也能达到令人满意的效果。

4.为了能充分地利用夜间廉价的电力，本实用新型选用相变温度在20℃～25℃范围内的相变蓄热材料蓄冷或蓄热。蓄热材料箱中有蓄热材料、制冷剂与蓄热材料的换热装置(称为蓄热材料箱换热器)以及水与蓄热材料的换热装置。夏天用蓄热材料箱换热器和水箱换热器作蒸发器，利用夜间廉价电力制冷，并通过水系统把制冷量蓄存到蓄热材料之中。白天通过水系统把蓄冷量送到水箱中，利用水箱换热器作冷凝器，使压缩机排出的高温蒸汽先经过室外换热器预冷，而后在水箱换热器中利用水中的蓄冷量冷凝为液体，然后送到室内换热器中去蒸发吸热，对室内空气制冷。冬天用水箱换热器作冷凝器，利用夜间廉价电力制热，并通过水系统把热量送到蓄热材料箱蓄存到蓄热材料之中。白天用蓄热材料箱换热器作为蒸发器，利用蓄热材料中的蓄热量，把制冷剂液体蒸发为蒸汽，而后经压缩机压缩成高温蒸汽送到室内换热器中去冷凝放热，对室内空气制热。

利用相变蓄热材料，具有单位体积蓄热量大的优点。相变温度选择在20℃～25℃范围内，这样，一方面可使冬天蓄热时和夏天蓄冷时都有比较高的能效比。另一方面又可用它来蓄存压缩机发出的热量，做到一物三用。夏天的白天把蓄冷量送到冷凝器，用蓄冷来冷凝制冷剂蒸汽，可降低冷凝温度，减小单位压缩功，提高制冷能效比。使压缩机排出的高温蒸汽先经过室外换热器预冷，而后再在冷凝器中冷凝，可发挥室外换热器的作用，减少蓄冷量的消耗，进一步提高能效比。冬天的白天用蓄热材料箱换热器作为蒸发器，利用蓄热来使制冷剂液体蒸发，可提高蒸发温度，减小单位压缩功，提高制热能效比。这些都使本实用新型具有较高的能效比。

5.利用压缩机的余热来进行除霜。即在除霜之前的制热运行中把压缩机的余热通过水带到蓄热材料箱，存贮到蓄热材料之中，而后在除霜时，改用蓄热材料箱换热器为蒸发器，吸取蓄存在蓄热材料中的压缩机热，把制冷剂蒸发为蒸汽，而后经压缩机压缩成高温蒸汽，送到室外换热器中去把霜熔化。在此除霜过程中，不但不吸取室内空气的热量，而且还可分出一部分压缩机排出的高温蒸汽，送到室内换热器中冷凝放热，对室内供热。

6.室内换热器设置成两个。在制冷时，两个换热器都作蒸发器用；在制热时，两个换热器都作冷凝器用；而在独立除湿时，一个换热器作蒸发器用，另一个换热器作冷凝器用，使得蒸发器在除湿时把空气温度降低之后，再通过冷凝器放热而使空气温度回升，并且控制通过冷凝器的制冷剂蒸汽的流量，使得冷凝放热造成的空气温度回升量正好等于蒸发器引起的空气温度下降量。多余的制冷剂蒸汽引到室外换热器中冷凝放热。

7.采用脉宽调制的办法来控制制冷剂流量，使得每一个控制阀简化为一个限流孔，然后把相关的限流孔组合在一起，分布在旋转面上，构成一个旋转流量控制阀，用一个步进电机控制。从而简化了控制机构和控制电路，控制可靠、简单、易行、成本低。

本实用新型还通过微机测控系统，实现了对压缩机转速，室内、外换热器风机转速和旋转流量控制阀等的控制，使空调系统达到最佳运行的目的。

由于采用了上述技术措施，所以本实用新型的多功能空调制冷制热装置除包括压缩机、室外换热器、制冷制热转换开关和微机测控系统之外，其特点还在于，本空调制冷制热装置的室内换热器由两个换热器组成，其中一个换热器的一端与制冷制热转换开关的室内换热器接口相连，另一个换热器的一端分两路，一路与制冷制热转换开关的室内换热器接口相连，另一路与制冷制热转换开关的室外换热器接口相连，两个换热器的另一端管路相连后分为两路，一路与来自制冷制热转换开关的室内换热器接口的管路相交之后与水箱相连，而后依次通过水箱换热器和过冷器之后与室外换热器相连，另一路通过水箱和过冷器的旁路直接与室外换热器相连，室外换热器的另一端与制冷制热转换开关的室外换热器接口相连，室外换热器两端之间还有一条旁路，蓄热材料箱的制冷剂管路一端直接与压缩机入口相连，另一端与连于室外换热器和过冷器之间的管路相连，水系统通过水管分别与装于压缩机外壳上的管式换热器、水箱和蓄热材料箱的水管相连，室内供排气系统通过空气管路与过冷器的空气管路相连。本实用新型还设置有旋转流量控制阀，利用脉宽调制方法控制制冷剂流量。

本实用新型的多功能空调制冷热装置有如下附图。

附图1.多功能空调制冷制热装置方框图。

附图2.多功能空调制冷制热装置的实施例图。

附图3.旋转流量控制阀的原理图。

附图4.旋转流量控制阀的旋转面上限流孔的分布图。

附图5.微机测控系统方框图。

根据上述附图进一步叙述本实用新型的构成、工作过程及实施例如下：

附图1标明了本多功能空调制冷制热装置的组成，它包括室内换热器(1)，蓄热材料箱(2)，制冷制热转换开关(3)，压缩机(4)，室外换热器(5)，过冷器(6)，水箱(8)，水系统(WS)，室内供排气系统(AS)，微机测控系统(TCS)和旋转流量控制阀。其中室内换热器(1)由两个换热器组成。蓄热材料箱(2)内装有相变蓄热材料，相变温度在20℃～25℃范围内。蓄热材料箱中有制冷剂与蓄热材料的换热装置，称为蓄热材料箱换热器，还有用于水与蓄热材料热交换的装置。压缩机(4)的外壳上装有管式换热器，管内通水，用于把压缩机散发出来的热量传给水。过冷器(6)是一个制冷剂与空气的热交换器。水箱(8)中有水箱换热器，用于水与制冷剂的热交换。水系统(WS)由水管、水泵、阀门组成，它把压缩机壳体上的管式换热器、蓄热材料箱的通水空间与水箱连通起来，用于在压缩机、水箱和蓄热材料箱之间用水来传送热量。室内供排气系统(AS)由通风机、空气清洁器、阀门、管道和过冷器的空气通道所组成，用于室内通风换气。附图1还标明了本多功能空调制冷制热装置的制冷剂管路、水管和空气管路的连接关系。

本空调装置的工作过程是通过阀门开闭的不同组合，实现三种水运行方式，三种空气运行方式和十二种制冷剂运行方式，从而完成其多功能的运行目的，下面分别叙述它们的运行过程及目的。

(一)三种水运行方式

1.水在压缩机(4)和蓄热材料箱(2)之间运行，用于冬天把压缩机散发的热量通过水带到蓄热材料箱蓄存到蓄热材料之中。

2.水在压缩机(4)、水箱(8)和蓄热材料箱(2)之间运行，用于冬天把压缩机发出的热和水箱中产生的热通过水带到蓄热材料箱中蓄存到蓄热材料之中。

3.水在水箱(8)和蓄热材料(2)之间运行，用于在水箱和蓄热材料箱之间用水传送热量。

(二)三种空气运行方式

1.室外空气供入室内，室内排气通过过冷器(6)后排出，用于夏天用室内排气来使制冷剂液体过冷，同时进行室内通风换气。

2.室外空气通过过冷器(6)后供入室内，室内排气排向室外，用于冬天用室外空气来使制冷剂过冷，同时进行室内通风换气。

3.室外空气供入室内，室内空气排向室外，用于春、秋天室内通风换气。

(三)十二种制冷剂运行方式

1.夏天房间空调制冷运行

由压缩机(4)排出的高温蒸汽经制冷制热转换开关(3)(以下简称“转换开关”)后进入室外换热器(5)中冷凝为液体，而后通过过冷器(6)和水箱(8)并在其中被空气和水冷却为过冷液体，同时对水预热，然后进入室内换热器(1)中蒸发吸热对室内制冷，最后制冷剂蒸汽经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

2.夏天利用夜间廉价的电力蓄冷与房间空调制冷运行

由压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)进入室外换热器(5)中冷凝为液体，而后分三路：一路进入蓄热材料箱(2)中蒸发吸热，把制冷量蓄存到蓄热材料之中，然后制冷剂蒸汽吸入压缩机(4)；另一路通过过冷器(6)后进入水箱(8)中蒸发吸热对水制冷，同时通过水系统(WS)把制冷量送到蓄热材料箱(2)蓄存到蓄热材料之中，然后制冷剂蒸汽经转换开关(3)吸入压缩机(4)；第三路通过旁路进入室内换热器(1)中蒸发吸热对室内制冷，然后制冷剂蒸汽经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

3.夏天白天利用蓄热材料箱的蓄冷进行房间空调制冷运行

由压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后进入室外换热器(5)和过冷器(6)中被预冷，然后进入水箱(8)中，利用从蓄热材料箱中由水系统(WS)传送到水箱中的蓄冷把蒸汽冷凝为液体，然后进入室内换热器(1)中蒸发吸热，对室内制冷，最后经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

4.夏天对水箱水加热与房间空调制冷运行

由压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后通过旁路管和过冷器(6)进入水箱(8)中冷凝放热对水加热，然后冷凝液进入室内换热器(1)中蒸发吸热对室内制冷，最后经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

5.冬天房间空调制热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后进入室内换热器(1)中冷凝放热对室内制热，随后冷凝液通过水箱(8)和过冷器(6)，并在其被水和空气冷却为过冷液体，同时对水预热，而后进入室外换热器(5)中蒸发为蒸汽，经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

6.冬天对水箱水加热与房间空调制热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后分两路，一路进入水箱(8)中冷凝放热对水加热，而后通过过冷器(6)被空气冷却为过冷液体；另一路进入室内换热器(1)中冷凝放热对室内制热，而后冷凝液通过旁路管后与前一路汇合后进入蓄热材料箱(2)中吸取蓄存在蓄热材料中的压缩机热而蒸发为蒸汽，然后吸入压缩机(4)。

7.冬天利用夜间用电低谷的廉价电力蓄热与房间空调制热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后分两路：一路进入水箱冷凝放热，把热量传给水并且通过水系统(WS)把热量带到蓄热材料箱(2)蓄存到蓄热材料之中，而后冷凝液通过过冷器(6)被空气冷却为过冷液体；另一路进入室内换热器(1)中冷凝放热对室内制热，然后冷凝液通过旁路管与前一路汇合后进入室外换热器(5)中蒸发为蒸汽，经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

8.除霜运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后分两路：一路进入室外换热器(5)中冷凝放热把霜熔化；另一路进入室内换热器(1)中的一个换热器冷凝放热对室内制热，然后冷凝液通过水箱(8)和过冷器(6)或它们的旁路与前一路汇合后进入蓄热材料箱中吸取蓄存在蓄热材料中的压缩机热而蒸发为蒸汽，然后吸入压缩机(4)。

9.冬天白天利用蓄热材料箱蓄热进行房间空调制热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)进入室内换热器(1)中冷凝放热对室内制热，而后冷凝液通过水箱(8)和过冷器(6)并在其中被水和空气冷却为过冷液体，然后进入蓄热材料箱(2)中吸取蓄热材料中的蓄热而蒸发为蒸汽，吸入压缩机(4)。

10.冬天利用水箱蓄热进行房间空调制热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)进入室内换热器(1)中冷凝放热对室内制热，而后冷凝液进入水箱(8)中吸取水箱蓄热而蒸发为蒸汽后通过过冷器(6)，经旁路管，再经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

11.春、秋天独立除湿运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)后分两路：一路进入室外换热器(5)中冷凝为液体后流过旁路管；另一路进入室内换热器(1)中的一个换热器冷凝为液体并与前一路液体汇合后流入室内换热器(1)中的另一个换热器中蒸发为蒸汽，然后经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

12.春、秋天对水箱水加热运行

压缩机(4)排出的高温蒸汽经转换开关(3)进入水箱(8)中冷凝放热对水加热，而后冷凝液通过过冷器(6)进入室外换热器(5)中蒸发为蒸汽后经转换开关(3)吸入压缩机(4)。

附图2所示的多功能空调制冷制热装置实施例图是一个四室房间的实施例。图中室内换热器(1)由两个换热器组成。蓄热材料箱(2)有两层壁，内壁面内侧装有相变蓄热材料，相变温度在20℃～25℃范围之内，内壁面的外侧装有蛇形盘管，管内通制冷剂用于制冷剂与蓄热材料的热交换，称为蓄热材料箱换热器，内壁面与外壁面之间的空间通水，用于水与蓄热材料的热交换，外壁面外侧装有一层绝热材料。本装置中还包括制冷制热转换开关(3)。压缩机(4)外壳上装有蛇形盘管，管内通水，用于把压缩机散发出来的热传给水。室外换热器(5)具有四个制冷剂通道。过冷器(6)是具有四个制冷剂通道的制冷剂与空气的热交换器。水箱(8)内设置一个具有四个制冷剂通道的水箱换热器用于制冷剂与水的热交换，水箱外壁上装有一层绝热材料。水系统包括(I)与(J)两个水泵和(p)与(q)两个单向阀门，D₁D₂两个三通阀。室内供排气系统包括空气清洁器(7)，通风机(m)和(n)以及三通阀E、F、G、H。图中A₁～A₁₂和C₁～C₁₃为制冷剂流量调节阀，A₁₃、C₁、C₁₄及B₁～B₁₁为二通阀。其中A₁～A₁₃组成一个旋转流量控制阀，C₁～C₁₄组成另一个旋转流量控制阀。

本实施例的具体操作与运行过程叙述如下：(1)夏天房间空调制冷

D₁阀接通b₁，D₂阀接通a₂，关停水泵I、J。如果单纯进行房间空调制冷，则水箱不充水。如果在进行房间空调制冷的同时，还要对水箱水进行预热，则水箱充满水。

转换开关(3)置于“冷”位置。C₁、C₆～C₉、C₁₄、B₉、B₁₁、A₁₃关闭。C₂～C₅、C₁₀～C₁₃、B₁₀、B₁～B₈、A₉～A₁₂全开。A₁～A₈节流降压。压缩机(4)排出的高温蒸汽在室外换热器(5)中全部冷凝为液体后，由C₁₀～C₁₃四路分配进入过冷器(6)和水箱(8)中的水箱换热器，成为过冷液体。然后经A₁～A₈节流降压后在室内换热器(1)中全部蒸发为蒸汽，吸入压缩机(4)。

室外新鲜空气经(10、11、18、20)供入室内。室内排气经(21、22、17、16)进入过冷器(6)，对制冷剂液体起过冷作用，而后经(13、14)排出。(2)夏天利用夜间廉价电力蓄冷与房间空调制冷

D₁阀接通a₁，D₂阀接通b₂，水箱充满水，开动水泵I、J，把水箱制冷量蓄存到蓄热材料中。

转换开关(3)置于“冷”位置。C₁、B₁₁、A₉～A₁₂关闭。C₂～C₅、C₁₄、B₁～B₁₀、A₁₃全开。C₆～C₉、C₁₀～C₁₃、A₁～A₈节流降压。压缩机排出的高温蒸汽在室外换热器(5)中全部冷凝为液体，而后一部分经C₆～C₉节流降压后在蓄热材料箱(2)中的蓄热材料箱换热器中吸热蒸发为蒸汽，一部分经C₁₀～C₁₃节流降压后在水箱(8)中的水箱换热器中吸热蒸发为蒸汽，一部分经C₁₄、A₁₃然后由A₁～A₈节流降压后在室内换热器(1)中吸热蒸发为蒸汽，最后全部吸入压缩机(4)。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器(6)，而后经(16、15、19、20)供入室内。此时过冷器起蒸发器作用。室内排气经(21、23)排向室外换热器，把余冷带给室外换热器。(3)夏天白天利用蓄热材料箱蓄冷进行房间空调制冷

D₁阀接通a₁，D₂阀接通b₂，水箱中充满水，开动水泵I、J，把蓄热材料中的蓄冷量送到水箱之中。

转换开关(3)置于“冷”位置。C₁、C₆～C₉、C₁₄、B₉、B₁₁、A₁₃关闭。C₂～C₅、C₁₀～C₁₃、B₁₀、B₁～B₈、A₉～A₁₂全开。A₁～A₈节流降压。压缩机排出的高温蒸汽经室外换热器预冷和过冷器预冷之后进入水箱换热器中利用蓄冷冷凝为液体，然后经A₁～A₈节流降压后在室内换热器中全部蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、18、20)供入室内。室内排气经(21、22、17、16)进入过冷器，对制冷剂蒸汽起预冷作用，而后经(13、14)排出。(4)夏天制取热水与房间空调制冷

D₁阀接通b₁，D₂阀接通a₂，水箱充满水，关停水泵I，开动水泵J。先执行夏天房间空调制冷的操作，利用制冷剂冷凝液的热量对水箱水进行预热，同时使制冷剂液体过冷，然后在需要洗澡之前，打开C₁阀，关闭C₂～C₅阀，使压缩机排出的高温蒸汽全部流到水箱换热器中冷凝放热，对水进行加热。

室外新鲜空气经(10、11、18、20)供入室内，室内排气经(21、23)排向室外。(5)冬天房间空调制热

如果单纯进行房间空调制热，则水箱不充水。如果在进行房间空调制热的同时，要对水箱水进行预热，则水箱充满水。D₁接通b₁，D₂接通b₂，开动水泵I，把压缩机余热蓄存到蓄热材料箱中。

转换开关(3)置于“热”位置。C₁，C₆～C₉、C₁₄、B₉、B₁₁、A₁₃关闭。C₁₀～C₁₃、B₁₀、A₁～A₁₂全开。B₁～B₈除不需要制热的房间关闭之外，其余全开。C₂～C₅节流降压。压缩机排出的高温蒸汽在室内换热器中全部冷凝为液体后，由A₉～A₁₂四路分配进入水箱换热器和过冷器，成为过冷液体。然后经C₂～C₅节流降压后在室外换热器中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器，对制冷剂液体起过冷作用，同时自身被加热，而后经(16、15、19、20)供入室内。室内排气经(21、23)排向室外换热器，把排气余热带给室外换热器。(6)冬天制取热水和房间空调制热

先执行冬天房间空调制热的操作，把水预热到18℃左右，同时把压缩机余热蓄存到蓄热材料箱中，而后进行加热运行，把水加热到50℃。加热运行的操作如下：

D₁接通b₁，D₂接通b₂，水箱充满水，开动水泵I、J，把压缩机热蓄存到蓄热材料箱中。

转换开关(3)置于“热”位置。C₁～C₅、B₁₁、A₉～A₁₂关闭。C₁₀～C₁₄、B₉、B₁₀、A₁～A₈、A₁₃全开。B₁～B₈除不需要制热的房间关闭之外，其余全开。C₆～C₉节流降压。压缩机排出的高温蒸汽，一部分经B₉进入水箱换热器中冷凝放热，对水加热。另一部分经B₁～B₈进入室内换热器冷凝放热，对室内供热。然后，水箱换热器中冷凝的液体经C₁₀～C₁₃，室内换热器中冷凝的液体经A₁₃、C₁₄流到点9，最后经C₆～C₉节流降压后在蓄热材料箱换热器中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器，对制冷剂液体起过冷作用，同时自身被加热，而后经(16、15、19、20)供入室内。室内排气经(21、23)排向室外换热器。(7)冬天利用夜间廉价电力蓄热和房间空调制热

D₁接通a₁，D₂接通a₂，水箱充满水，开动水泵I、J，把压缩机热和水箱中的热量送到蓄热材料箱蓄存到蓄热材料之中。

转换开关(3)置于“热”位置。C₁、C₆～C₉、B₁₁、A₉～A₁₂关闭。C₁₀～C₁₄、B₉、B₁₀、A₁～A₈、A₁₃全开。B₁～B₉除不需要制热的房间关闭之外，其余全开。C₂～C₅节流降压。压缩机排出的高温蒸汽大部分经B₉进入水箱换热器中冷凝放热，把热量传给水，并由水把热量送到蓄热材料箱中。另一部分蒸汽经B₁～B₈进入室内换热器中冷凝放热，对室内供热，然后，在水箱换热器中冷凝的液体经C₁₀～C₁₃，在室内换热器中冷凝的液体经A₁₃、C₁₄流到点9，最后经C₂～C₅节流降压后在室外换热器中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器，对制冷剂液体起过冷作用，同时自身被加热，而后经(16、15、19、20)供入室内。室内排气经(21、23)排向室外换热器，把排气余热带给室外换热器。(8)除霜

D₁、D₂、水箱、水泵均保持除霜前的制热运行状态。转换开关置于“冷”位置。C₁、B₉、B₁₀、B₁、B₃、B₅、B₇关闭。B₁₁、C₂～C₅全开。C₆～C₉节流降压。其余阀保持除霜前的制热运行状态。压缩机排出的高温蒸汽，一部分送到室外换热器中冷凝放热除霜，另一部分经B₁₁送到室内换热器中冷凝放热，对室内供热。冷凝成液体的制冷剂由C₆～C₉节流降压后在蓄热材料箱换热器中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。(9)冬天白天利用蓄热材料箱蓄热进行房间空调制热

如果单纯进行房间空调制热，则水箱不充水。如果在进行房间空调制热的同时，要对水箱水进行预热，则水箱充满水。D₁接通b₁，D₂接通b₂，开动水泵I，把压缩机热蓄存到蓄热材料箱中。

转换开关置于“热”位置。C₁、C₂～C₅、C₁₄、B₉、B₁₁、A₁₃关闭。C₁₀～C₁₃、B₁₀、A₁～A₁₂全开。B₁～B₈除不需要制热的房间关闭外，其余全开。C₆～C₉节流降压。压缩机排出的高温蒸汽在室内换热器中全部冷凝为液体后，由A₉～A₁₂四路分配进入水箱换热器和过冷器，成为过冷液体。然后经C₆～C₉节流降压后全部在蓄热材料箱换热器中蒸发为蒸汽。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器，对制冷剂液体起过冷作用，同时自身被加热。而后经(16、15、19、20)供入室内。室内排气经(21、23)排向室外换热器。(10)冬天利用水箱蓄热进行房间空调制热

水箱中存有热水。D₁接通b₁，D₂接通b₂，开动水泵I、J，把压缩机热蓄存到蓄热材料箱中。

转换开关置于“热”位置。C₂～C₅、C₆～C₉、C₁₄、B₁₁、B₉、A₁₃关闭。C₁、C₁₀～C₁₃、B₁₀、A₁～A₈全开。B₁～B₈除不需要制热的房间关闭之外，其余全开。A₉～A₁₂节流降压。压缩机排出的高温蒸汽在室内换热器中冷凝为液体，而后经A₉～A₁₂节流降压后在水箱换热器中吸热蒸发为过热蒸汽，然后进入过冷器减小过热度后，经C₁吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、12、13)进入过冷器，被加热后经(16、15、19、20)供入室内，室内排气经(21、23)排向室外换热器。(11)春、秋天独立除湿

D₁接通b₁，D₂接通a₂，水箱不充水，关停水泵I、J。

转换开关置于“冷”位置。C₁、C₆～C₉、C₁₀～C₁₃、B₁₀、B₉、A₉～A₁₂关闭。C₂～C₅、C₁₄、B₁₁、A₂、A₄、A₆、A₈、A₁₃全开。B₁～B₈除不需要除湿的房间关闭之外，其余全开。A₁、A₃、A₅、A₇节流降压。压缩机排出的高温蒸汽，一部分经B₁₁、B₂、B₄、B₆、B₈进入室内换热器中作为冷凝器用的那一个，并在其中冷凝为液体。另一部分在室外换热器中冷凝为液体，而后经C₂～C₅、C₁₄、A₁₃与前一部分汇合。然后经A₁、A₃、A₅、A₇节流降压后在室内换热器中作为蒸发器的那一个中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

室外新鲜空气经(10、11、18、20)供入室内。室内排气经(21、23)排向室外换热器。(12)春、秋天制取热水

D₁接通b₁，D₂接通a₂，关停水泵I，水箱充满水，开动水泵J。

转换开关置于“热”位置。C₁、C₆～C₉、C₁₄、B₁₁、B₁～B₈、B₁₀、A₁～A₁₃关闭。B₉、C₁₀～C₁₃全开。C₂～C₅节流降压。压缩机排出的高温蒸汽，经B₉进入水箱换热器中冷凝为液体，同时对水加热。而后由C₂～C₅节流降压后在室外换热器中蒸发为蒸汽，吸入压缩机。

关停通风机，室外新鲜空气直接从窗户进入室内。

在室外空气温度低于蓄热材料相变温度时，可改用如下操作来提高制热能效比：

D₁接通b₁，D₂接通b₂，开动水泵I，把压缩机热蓄存到蓄热材料箱中。水箱充满水，开动水泵J。转换开关置于“热”位置。先以室外换热器为蒸发器进行制热运行，同时在蓄热材料箱中蓄存压缩机余热。待蓄存了足够多的压缩机热之后，改为以蓄热材料箱换热器为蒸发器进行制热运行。以此来提高制热能效比。

附图3所示的旋转流量控制阀其构成是，一端为圆锥形而另一端为圆柱形的壳体(31)，其圆锥形壳体内装有与圆锥形壳体相配合的圆锥形旋转体(32)，圆柱形的壳体内装有步进电机(36)，步进电机的转轴(33)与圆锥形旋转体(32)的底部相连，旋转体底面外有一压板(35)，压板与旋转体外底面之间设置有滚珠(34)，弹簧(37)置于圆柱形壳形内的步进电机的外侧空间，两端分别压在压板和圆柱形壳体底部内侧，旋转体的旋转面上开有限流孔(38)，与此相应在圆锥形壳体上的同一根母线上装有连接管(39)，安装时该母线水平安装在阀的最低位置。附图3所示的是附图2中阀门A₁～A₁₃所组成的旋转流量控制阀。图中旋转体所处的位置是制冷剂由A₉～A₁₂流入并由A₁流出的位置。旋转流量控制阀设计成圆锥形并设置有弹簧、压板和滚珠，是为消除因磨损而形成的旋转体与壳体之间的间隙。旋转体内部空间的作用相当于一个制冷剂液体的储液器。

附图4是A₁～A₁₃组成的旋转流量控制阀的旋转面上限流孔的分布图。图中横坐标是转角，图中下部的带括号的数字是多功能运行控制的操作号。也就是说，对于不同的操作运行，旋转流量控制阀在不同的区间工作。例如夏天房间空调制冷时，操作运行号是1，旋转体就在“1”的角度范围内来回转动，用脉宽调制的方法控制制冷剂流量。

附图5是微机测控系统的方框图。它包括摇控信号输入电路(41)、测量电路(42)、微机控制器(43)、显示电路(44)、压缩机变频调速控制电路(45)、室内换热器风机或室外换热器风机的控制电路(46)、旋转流量控制阀的控制电路(47)、水泵或室内通风机的控制电路(48)、电磁阀控制电路(49)包括电磁二通阀B₁～B₁₁、电磁三通阀D～H以及制冷制热转换开关等各种电磁阀的控制。

Claims

1.一种多功能空调冷制热装置除包括制冷制热转换开关(3)、压缩机(4)、室外换热器(5)、微机测控系统(TCS)外，其特征在于，还设置有旋转流量控制阀，室内换热器(1)由两个换热器组成，其中一个换热器的一端与制冷制热转换开关(3)的室内换热器接口相连，另一个换热器的一端分两路，一路与制冷制热转换开关(3)的室内换热器接口相连，另一路与制冷制热转换开关(3)的室外换热器接口相连，两个换热器的另一端管路相连后分为两路，一路与来自制冷制热转换开关的室内换热器接口的管路相交后与其内装有热交换器的水箱(8)相连，而后依次通过水箱(8)和过冷器(6)之后与室外换热器(5)相连，另一路通过水箱(8)和过冷器(6)的旁路管道直接与室外换热器(5)相连，室外换热器(5)的另一端与制冷制热转换开关(3)的室外换热器接口相连，室外换热器(5)两端之间还有一条旁路，蓄热材料箱(2)的制冷剂管路一端直接与压缩机(4)入口相连，另一端与连于室外换热器(5)和过冷器(6)之间的管路相连，水系统(WS)通过水管分别与装于压缩机(4)外壳上的管式换热器、水箱(8)和蓄热材料箱(2)的水管相连，室内供排气系统(AS)通过空气管路与过冷器(6)的空气管路相连。

2.根据权利要求1所述的多功能空调制冷制热装置，其特征在于蓄热材料箱(2)有两层壁，内壁面内侧装有相变蓄热材料，相变温度在20℃～25℃范围内，内壁面外侧装有蛇形盘管，管内通制冷剂，称之为蓄热材料箱换热器，内壁面与外壁之间的空间通水，外壁外侧装有一层绝热材料。

3.根据权利要求1或2所述的多功能空调制冷制热装置，其特征在于旋转流量控制阀的构成是，一端为圆锥形另一端为圆柱形的壳体(31)，其圆锥形壳体内装有与圆锥形壳体相配合的圆锥形旋转体(32)，圆柱形的壳体内装有步进电机(36)，步进电机的转轴(33)与圆锥形旋转体(32)的底部相连，旋转体底面外有一压板(35)，压板与旋转体外底面之间设有滚珠(34)，弹簧(37)置于圆柱形壳体内的步进电机的外侧空间，两端分别压在压板和圆柱形壳体底部内侧，旋转体的旋转面上开有限流孔(38)，与此相应在圆锥形壳体上的同一根母线上装有连接管(39)，安装时该母线水平安装在阀的最低位置。