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CN104913415A - 一种蓄能型空调系统 - Google Patents

一种蓄能型空调系统 Download PDF

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CN104913415A CN201510292447.5A CN201510292447A CN104913415A CN 104913415 A CN104913415 A CN 104913415A CN 201510292447 A CN201510292447 A CN 201510292447A CN 104913415 A CN104913415 A CN 104913415A
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Abstract

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种蓄能型空调系统。该蓄能型空调系统包括依次连接的压缩机、四通阀、室外换热器、第一截止阀、蓄能模块及室内换热器，所述蓄热模块、室内换热器均通过第二截止阀与所述四通阀连接；所述蓄能模块包括蓄能盘管及设置在蓄能盘管两端的第一膨胀阀和第二膨胀阀，蓄能盘管设置在相变材料内，第一膨胀阀与第一截止阀连接，所述第二膨胀阀与室内换热器连接；通过蓄能模块及控制各电磁阀和膨胀阀的开启，使本系统实现多种运行模式，提高了现有的空调系统性能，且可错峰用电。

Description

一种蓄能型空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种蓄能型空调系统。
背景技术
目前，蓄能型空调一般只在大型的暖通空调采用，其主要作用是起到错峰用电、移峰填谷的平衡电网作用。而小型的热泵空调上比较少用蓄能系统。据调查目前国内的空调市场上还没有小型的热泵空调采用蓄能系统。
然而，现有的空调系统多存在制热能力差、制热制冷能效差、需要停机除霜等性能不良及不能错峰用电的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种蓄能型空调系统以解决现有的空调系统性能不良及不能错峰用电的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种蓄能型空调系统，包括依次连接的压缩机、四通阀、室外换热器、第一截止阀、蓄能模块及室内换热器，所述蓄热模块、室内换热器均通过第二截止阀与所述四通阀连接；所述蓄能模块包括蓄能盘管及设置在蓄能盘管两端的第一膨胀阀和第二膨胀阀，蓄能盘管设置在相变材料内；所述第一膨胀阀与第一截止阀连接，所述第二膨胀阀与室内换热器连接。
其中，所述四通阀与压缩机回气口之间设置储液器。
其中，所述第二膨胀阀与室内换热器之间通过第一电磁阀连接；所述第二膨胀阀与所述第一截止阀之间通过第二电磁阀连接。
其中，所述室外换热器、第一截止阀之间设置有第三膨胀阀。
其中，还包括第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端连接到第一电磁阀与室内换热器之间的管路上，另一端连接到第一截止阀与第一膨胀阀之间的管路上。
其中，所述第三膨胀阀与所述第一截止阀之间设置有第四电磁阀。
其中，所述四通阀与所述室外换热器之间设置有第五电磁阀。
其中，还包括第六电磁阀，所述第六电磁阀的一端连接到所述室外换热器与第五电磁阀之间的管路上，另一端连接到第一截止阀与第一膨胀阀之间的管路上。
其中，还包括第七电磁阀，所述第七电磁阀的一端连接到四通阀与第五电磁阀之间的管路上，另一端连接到蓄能盘管与第二膨胀阀之间的管路上。
其中，所述相变材料内置电加热管。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的蓄能型空调系统由于采用了蓄能模块，通过控制各电磁阀和膨胀阀的开启，使本发明系统可实现多种运行模式，包括制冷制热运行、蓄冷蓄热运行、取冷取热运行以及不停机除霜运行模式。
本发明制冷运行时，蓄能盘管作为室外换热器的一部分，强化冷凝效果，提高制冷能力能效；蓄冷运行时，蓄能盘管作为蒸发器进行蓄冷运行；蓄能盘管与室内换热器并联作为蒸发器使用，同时制冷和蓄冷；制热运行时，蓄能盘管与室外换热器串联作为蒸发器使用，增发蒸发面积，强化换热效果，使制热能力增加，减缓结霜速度，提高制热舒适性；完全蓄热运行时，蓄能盘管作为蒸发器进行蓄热运行；部分蓄热运行时，蓄能盘管与室内换热器并联作为冷凝器使用，同时进行制热和蓄热；不停机除霜运行时，蓄能模块作为蒸发器使用，采用蓄的能量进行蒸发，当能量释放完毕时自动开启蓄能模块内的电加热进行辅助化霜，可以进行不间断制热，极大提高制热舒适性；另外，本发明还能一定程度上起到平衡电网，错峰用电的作用。
附图说明
图1是本发明实施例蓄能型空调系统中各部件的连接关系示意图；
图2是本发明实施例蓄能型空调系统制冷运行的原理示意图；
图3是本发明实施例蓄能型空调系统完全蓄冷运行的原理示意图；
图4是本发明实施例蓄能型空调系统部分蓄冷运行的原理示意图；
图5是本发明实施例蓄能型空调系统制热运行的原理示意图；
图6是本发明实施例蓄能型空调系统完全蓄热运行的原理示意图；
图7是本发明实施例蓄能型空调系统部分蓄热运行的原理示意图；
图8是本发明实施例蓄能型空调系统不停机除霜运行的原理示意图。
图中，1、室外机；2、四通阀；3、第二截止阀；4、第七电磁阀；5、蓄能模块；6、第二电磁阀；7、室内机；8、室外换热器；9、第五电磁阀；10、储液器；11、压缩机；12、第一膨胀阀；13、蓄能盘管；14、第六电磁阀；15、第三膨胀阀；16、第四电磁阀；17、第一截止阀；18、电加热管；19、第三电磁阀；20、第二膨胀阀；21、第一电磁阀；22、室内换热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明附图中箭头指向为制冷介质的流向。
如图1所示，本发明提供的蓄能型空调系统包括依次连接的压缩机11、四通阀2、室外换热器8、第一截止阀17、蓄能模块5及室内换热器22，蓄热模块、室内换热器22均通过第二截止阀3与所述四通阀2连接；蓄能模块5包括蓄能盘管13及设置在蓄能盘管13两端的第一膨胀阀12和第二膨胀阀20，蓄能盘管13设置在相变材料内；第一膨胀阀12与第一截止阀17连接，第二膨胀阀20与室内换热器22连接。
上述实施例中，蓄能模块5包括蓄能盘管13及设置在蓄能盘管13两端的第一膨胀阀12和第二膨胀阀20，蓄能盘管13设置在相变材料内，由于相变材料为随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质，有较好的储能效应；当制冷运行，压缩机11排出的高温高压气体经过四通阀2后流向室外换热器8，且制冷介质经过第二截止阀3进入蓄能模块5，控制第一膨胀阀12(具体为电子膨胀阀)的开度，由最小开度Vmin，逐渐开到最大Vmx(采用第一膨胀阀12进行节流控制)，第二膨胀阀20(具体为电子膨胀阀)初始开度为Vmx，然后按节流控制规则进行控制，目的是开机阶段从蓄能模块5取冷，使室内换热器22温度迅速下降，起到快速制冷、快速吹出冷风的作用；当检测到蓄能模块5完全释放完所蓄冷量后，第一膨胀阀12完全打开，采用第二膨胀阀20进行节流控制。从冷凝后的制冷剂在蓄能盘管13继续过冷，控制第二膨胀阀20的开度进行节流后，流入室内换热器22，此时蓄能盘管13作为室外换热器8的一部分，强化冷凝效果，提高制冷能力能效。
同时，蓄热模块通过第二截止阀3与四通阀2连接，冷凝后的部分制冷剂也可不经过室内换热器22而直接流向第二截止阀3，内机风机关闭，蓄能盘管13作为蒸发器进行蓄冷运行，该种情况可用于谷时用电阶段。
进一步地，上述实施例中，四通阀2与压缩机11回气口之间设置储液器10；第二膨胀阀20与室内换热器22之间通过第一电磁阀21连接；第二膨胀阀20与第一截止阀17之间通过第二电磁阀6连接。制冷运行时，可关闭第二电磁阀6，打开第一电磁阀21，制冷介质进入室内换热器22；完全蓄冷运行时，可关闭第一电磁阀21，打开第二电磁阀6，制冷介质不会进入室内换热器22，而是通过第二电磁阀6流回四通阀2，蓄能盘管13作为蒸发器进行完全蓄冷运行。
优选地，室外换热器8、第一截止阀17之间设置有第三膨胀阀15；本发明还包括第三电磁阀19，第三电磁阀19的一端连接到第一电磁阀21与室内换热器22之间的管路上，另一端连接到第一截止阀17与第一膨胀阀12之间的管路上。第三膨胀阀15作为截流控制控制元件，第一膨胀阀12和第二膨胀阀20完全打开，第一电磁阀21关闭，第三电磁阀19打开，部分制冷媒介通过第三电磁阀19直接进入室内机7换热器，进行制冷；第二电磁阀6打开，部分制冷媒介通过蓄能模块5和第二电磁阀6，流向四通阀2，进行蓄冷；此时空调系统处于部分蓄冷运行状态，同时进行制冷和蓄冷。
具体地，第三膨胀阀15与第一截止阀17之间设置有第四电磁阀16；四通阀2与室外换热器8之间设置有第五电磁阀9；本发明还包括第六电磁阀14，第六电磁阀14的一端连接到室外换热器8与第五电磁阀9之间的管路上，另一端连接到第一截止阀17与第一膨胀阀12之间的管路上。关闭第二电磁阀6、第四电磁阀16、第三电磁阀19，打开第五电磁阀9、第六电磁阀14、七电磁阀。控制第二膨胀阀20的开度，由最小开度Vmin，逐渐开到最大Vmx，制热开机阶段制冷剂不流经室外换热器8，直接控制制冷剂流量并从蓄能模块5取热，使回气温度迅速升高，快速建立压差，起到快速制热、快速吹出热风的作用，当检测到蓄能模块5完全释放热量后，第六电磁阀14关闭，第四电磁阀16打开，第三膨胀阀15、第一膨胀阀12完全打开，采用第二膨胀阀20进行节流控制，蓄能盘管13与室外换热器8串联作为蒸发器使用，增发蒸发面积，强化换热效果，使制热能力增加，减缓结霜速度，提高制热舒适性。
完全蓄热运行时，第六电磁阀14、第三电磁阀19、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第五电磁打开，第三膨胀阀15、第二膨胀阀20完全打开，第一膨胀阀12作为节流控制元件，此时制冷剂不经过室内换热器22，内机风机关闭，蓄能盘管13作为蒸发器进行蓄热运行。
当运行部分蓄热模式，此时第六电磁阀14、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第五电磁、第六电磁打开，第一膨胀阀12、第二膨胀阀20完全打开，第三电子膨胀阀作为节流控制元件，此时处于部分蓄热运行状态，此时蓄能盘管13与室内换热器22并联作为冷凝器使用，进行一边制热一边蓄热。
优选地，本发明还包括第七电磁阀4，第七电磁阀4的一端连接到四通阀2与第五电磁阀9之间的管路上，另一端连接到蓄能盘管13与第二膨胀阀20之间的管路上；另外，上述相变材料内置电加热管18。此时，经过压缩机11排出的高温气体经过四通阀2和第二截止阀3进入室内换热器22后不进行节流直接经第三电磁阀19、第四电磁阀16进入室外换热器8进行除霜，除霜后的介质不经过第三电子阀而是通过第六电磁阀14进入到蓄能模块5，第一膨胀阀12进行节流控制，蓄能模块5作为蒸发器使用，采用蓄的能量进行蒸发，然后介质经第七电磁阀4回到四通阀2，当能量释放完毕时自动开启蓄能模块5内的电加热管18进行辅助化霜；这个过程中，室内换热器22与室外换热器8串联作为冷凝器，蓄能模块5作为蒸发器。
如图1所示，室外机1包括压缩机11、四通阀2、室外换热器8及储液器10；室内机7包括室内换热器22；蓄能模块5包括蓄能盘管13、设置在蓄能盘管13两端的第一膨胀阀12和第二膨胀阀20及电加热管18。
根据上述实施例的描述，本发明可有七种运行模式，为了更进一步了解本发明的工作原理，下面可对七种运行模式进行进一步的说明。
如图2所示，当制冷运行，第七电磁阀4、第二电磁阀6、第六电磁阀14、第三电磁阀19关闭，第五电磁阀9、第四电磁阀16、第一电磁阀21打开，压缩机11排出的高温高压气体经过四通阀2后流向室外换热器8，第三膨胀阀15完全打开，控制第一膨胀阀12的开度，由最小开度Vmin，逐渐开到最大Vmx，第二膨胀阀20初始开度为Vmx，然后按节流控制规则进行控制，目的是开机阶段从蓄能模块5取冷，使室内换热器22温度迅速下降，起到快速制冷、快速吹出冷风的作用，当检测到蓄能模块5完全释放完所蓄冷量后，第三膨胀阀15、第一膨胀阀12完全打开，采用第二膨胀阀20进行节流控制。从冷凝后的制冷剂在蓄能盘管13继续过冷，控制第二膨胀阀20的开度进行节流后，流入室内换热器22。此时蓄能盘管13作为室外换热器8的一部分，强化冷凝效果，提高制冷能力能效。
如图3所示，当完全蓄冷运行时，检测到蓄能模块5已经冷量耗尽，且接收到关机指示时运行完全蓄冷运行，或者检测到环境温度T1已经达到用户设定温度TS，且此时处于谷时用电阶段后，运行完全蓄冷运行，此时第七电磁阀4、第六电磁阀14、第三电磁阀19、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第四电磁阀16打开，第三膨胀阀15、第二膨胀阀20完全打开，第一膨胀阀12作为节流控制元件，此时制冷剂不经过室内换热器22，内机风机关闭，蓄能盘管13作为蒸发器进行蓄冷运行，当蓄能完成后，关机。所蓄冷量用于下一次开机时进行快速制冷，快递吹出冷风。
如图4所示，当部分蓄冷运行，检测到环境温度T1已经达到用户设定温度TS后，且蓄热模块已无冷量，运行部分蓄冷运行，此时第七电磁阀4、第六电磁阀14、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第四电磁阀16、第三电磁阀19打开，第一膨胀阀12、第二膨胀阀20完全打开，第三膨胀阀15作为节流控制元件，此时蓄能盘管13与室内换热器22并联作为蒸发器使用，进行一边制冷一边蓄冷。
如图5所示，当制热运行时，第七电磁阀4、第二电磁阀6、第四电磁阀16、第三电磁阀19关闭，第五电磁阀9、第六电磁阀14、第一电磁阀21打开，第一膨胀阀12完全打开，控制第二膨胀阀20的开度，由最小开度Vmin，逐渐开到最大Vmx，制热开机阶段制冷剂不流经室外换热器8，直接控制制冷剂流量并从蓄能模块5取热，使回气温度迅速升高，快速建立压差，起到快速制热、快速吹出热风的作用，当检测到蓄能模块5完全释放热量后，第六电磁阀14关闭，第四电磁阀16打开，第三膨胀阀15、第一膨胀阀12完全打开，采用第二膨胀阀20进行节流控制，蓄能盘管13与室外换热器8串联作为蒸发器使用，增发蒸发面积，强化换热效果，使制热能力增加，减缓结霜速度，提高制热舒适性。
如图6所示，当完全蓄热运行时，检测到蓄能模块5已经冷量耗尽，且接收到关机指示时运行完全蓄热运行，或者检测到环境温度T1已经达到用户设定温度TS，且此时处于谷时用电阶段后，运行完全蓄热运行，此时第七电磁阀4、第六电磁阀14、第三电磁阀19、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第四电磁阀16打开，第三膨胀阀15、第二膨胀阀20完全打开，第一膨胀阀12作为节流控制元件，此时制冷剂不经过室内换热器22，内机风机关闭，蓄能盘管13作为蒸发器进行蓄热运行，当蓄能完成后，关机。所蓄热量用于下一次开机时进行快速制热，快递吹出热风。
如图7所示，当部分蓄热运行时，检测室外管温T3＜0℃，且T3＜0℃运行时间超过t分钟后，运行部分蓄热模式，此时第七电磁阀4、第六电磁阀14、第一电磁阀21关闭，第二电磁阀6、第五电磁阀9、第四电磁阀16、第三电磁阀19打开，第一膨胀阀12、第二膨胀阀20完全打开，第三膨胀阀15作为节流控制元件，此时蓄能盘管13与室内换热器22并联作为冷凝器使用，进行一边制热一边蓄热。所需热量用于不停机除霜时使用。
如图8所示，当不停机除霜运行时，检测到除霜信号时，此时第二电磁阀6、第五电磁阀9、第一电磁阀21关闭，第七电磁阀4、第六电磁阀14、第四电磁阀16、第三电磁阀19打开，第三膨胀阀15完全打开，此时室内换热器22与室外换热器8串联作为冷凝器，经过压缩机11排出的高温气体经过室内换热器22后不进行节流直接进入室外换热器8进行除霜，第一膨胀阀12进行节流控制，蓄能模块5作为蒸发器使用，采用蓄的能量进行蒸发，当能量释放完毕时自动开启蓄能模块5内的电加热进行辅助化霜。这样可以进行不间断制热，大大提高制热舒适性。
综上所述，本发明蓄能型空调系统通过控制各电磁阀和膨胀阀的开启，使本系统实现多种运行模式,包括制冷制热运行、蓄冷蓄热运行、取冷取热运行以及不停机除霜运行模式。同时蓄能模块5采用相变蓄能材料，体积可以做得较小，并能安装在现有室外机1的上端或侧面。该系统能够实现快速制冷、快速供暖、改善低温环境下的制热能力低下的问题，同时解决热泵机组除霜过程中不制热的问题，实现不停机除霜，提高舒适度，还能一定程度上起到平衡电网，错峰用电的作用。
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)

1.一种蓄能型空调系统，其特征在于：包括依次连接的压缩机、四通阀、室外换热器、第一截止阀、蓄能模块及室内换热器，所述蓄热模块、室内换热器均通过第二截止阀与所述四通阀连接；所述蓄能模块包括蓄能盘管及设置在蓄能盘管两端的第一膨胀阀和第二膨胀阀，蓄能盘管设置在相变材料内；所述第一膨胀阀与第一截止阀连接，所述第二膨胀阀与室内换热器连接。
2.根据权利要求1所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述四通阀与压缩机回气口之间设置储液器。
3.根据权利要求2所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述第二膨胀阀与室内换热器之间通过第一电磁阀连接；所述第二膨胀阀与所述第一截止阀之间通过第二电磁阀连接。
4.根据权利要求3所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述室外换热器、第一截止阀之间设置有第三膨胀阀。
5.根据权利要求4所述的蓄能型空调系统，其特征在于：还包括第三电磁阀，所述第三电磁阀的一端连接到第一电磁阀与室内换热器之间的管路上，另一端连接到第一截止阀与第一膨胀阀之间的管路上。
6.根据权利要求5所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述第三膨胀阀与所述第一截止阀之间设置有第四电磁阀。
7.根据权利要求6所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述四通阀与所述室外换热器之间设置有第五电磁阀。
8.根据权利要求7所述的蓄能型空调系统，其特征在于：还包括第六电磁阀，所述第六电磁阀的一端连接到所述室外换热器与第五电磁阀之间的管路上，另一端连接到第一截止阀与第一膨胀阀之间的管路上。
9.根据权利要求8所述的蓄能型空调系统，其特征在于：还包括第七电磁阀，所述第七电磁阀的一端连接到四通阀与第五电磁阀之间的管路上，另一端连接到蓄能盘管与第二膨胀阀之间的管路上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的蓄能型空调系统，其特征在于：所述相变材料内置电加热管。
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