CN101498518B - 多功能蓄冰空调系统及该系统的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可有效利用峰谷电价的多功能蓄冰空调系统。该空调热水系统通过在蓄冰筒与室外换热器、室内换热器之间增设一热交换器，以及在蓄冰筒及室外换热器的两端设置可独立控制的电磁阀，可以大大提高蓄冰空调系统的运行效率并提高能源的利用效率。此外本发明还公开了该蓄冰空调系统的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及制冷空调、热泵、热泵热水器领域，尤其涉及一种可有效利用峰谷电价的多功能蓄冰空调系统及该系统的控制方法。
背景技术
蓄冰空调技术是利用廉价的谷电进行制冰蓄能，在峰电时释放冷能供空调所用的一项节能技术。蓄冰空调根据制冰方法大致可分为静态制冰和动态制冰两大类。其中静态制冰有两种融冰方式，一种是外融冰方式，另一种是内融冰方式。小型蓄冰空调机组一般都是采用直接氟制冷蓄冰和内融冰方式，融冰释放的冷能用于提高制冷循环的过冷度从而达到节能的目的，而非真正使用融冰的冷量进行直接供冷。蓄冰空调机组大都是只有单纯的蓄冷释冷(供制冷)功能。近年来一机多功能集成技术开始得到发展，如2006年8月30日公开的申请号为200610034853.2的冰蓄冷装置就是使用蓄冷量加大制冷循环的过冷度来提高制冷效率，同时该装置依季节不同还将蓄冰槽用作蓄热筒，贮存热泵循环后的热量。能够实现蓄冰、融冰制冷、常规制冷、热泵、蓄热与释热六种运行模式的切换。但该使用该冰蓄冷机组的空调系统及其控制方法存在以下弊端：在实际蓄热运行时供暖模式同时开启，不能在机组供暖间隙进行蓄热，只能贮存满足室内供热后的热量，单位时间内的蓄热能力不足；低温环境下运行释热模式会造成所蓄热量通过室外换热器流失到环境中的弊端；所蓄热量仅能用于空调供暖，无法同时满足供热或供冷的同时制取生活用热水的目的。
发明内容
本发明的一个目的在于针对上述问题，提供一种能量损失小、运行效率高的多功能蓄冰空调系统。
本发明的另一目的在于提供一种对上述多功能蓄冰空调系统的控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多功能蓄冰空调系统，包括压缩机、气液分离器、四通阀、室外换热器、蓄冰筒和室内换热器，所述蓄冰筒位于室外换热器与室内换热器之间，该蓄冰空调系统中还包括：一热交换器，该热交换器的第一组管路串联连接于所述室外换热器与蓄冰筒之间，热交换器的第二组管路串接于所述蓄冰筒与室内换热器之间；第一电磁阀并联于所述室外换热器和热交换器第一管路所构成的支路两端；第一电子膨胀阀与第六电磁阀构成并联组件，该并联组件串接于所述蓄冰桶前端；第二电子膨胀阀串接于室内换热器前端；第二电磁阀并联于由所述并联组件与蓄冰筒所构成的支路两端；以及三电磁阀，其中第五电磁阀串接于热交换器第二管路的前端，第三电磁阀并联于所述热交换器第二管路与串接的第五电磁阀所构成的支路的两端，而第四电磁阀并联于由所述室内换热器和第二电子膨胀阀构成的支路两端。
在室外换热器与热交换器的第一管路构成的支路上串接一复合组件，该复合组件由第三电子膨胀阀与一单向阀并联组成并位于热交换器的第一管路后端。
所述热交换器为一板式热交换器或套管式热交换器。
在所述蓄冰筒上设置有回水口、供水口和补水口。
一种对上述多功能蓄冰空调系统的控制方法，通过控制上述各阀门的状态可实现蓄冰空调系统的六种运行模式，各运行模式的阀门控制状态如下表：
通过控制上述各阀门的状态还可实现蓄冰空调系统制热水的如下二种运行模式，其阀门控制状态如下：
本发明的多功能蓄冰空调系统具有以下优点：
1)系统拥有多种功能：常规制冷、蓄冰、融冰取冷(间接、直接取冷均可)、热泵供暖、热泵/制冷制热水、蓄热、释热供热。
2)在系统中设计一换热器，在蓄冰冷循环时增大节流前的过冷度、回收部分蓄冰筒末端冷量，还可提高压缩机的吸气温度，提高系统运行效率。
3)在制冷或供暖的同时可以制取生活用热水，也可单独制取热水(电磁阀12开启的供暖循环)，回收废热，节省能源。
4)蓄冰筒与室外换热器采用并、串联电磁的独立控制设计，制热快，热损失小。供暖启动时先使用蓄热量加热空气，减少普通热泵系统启动时所需的“防止吹冷风”等待时间，且低温正常供热无能量损失，延长释热时间。
附图说明
图1为本发明多功能蓄冰空调系统的系统图。
图2为本发明蓄冰空调系统在低温释热时的运行状态示意图。
图3为本发明蓄冰空调系统在蓄冰模式运行时的系统状态示意图。
图4为本发明蓄冰空调系统在制冷状态时同时运行热泵热水器模式的系统状态示意图。
图中
1.压缩机 2.四通阀 3.室外换热器 4.换交换器
7.第一电子膨胀阀 13.第二电子膨胀阀 8.蓄冰筒(或蓄热筒)
9.回水口 10.供水口 5.第一电磁阀 6.第二电磁阀
11.第三电磁阀 12.第四电磁阀 18.第五电磁阀 19.第六电磁阀
14.室内换热器 15.气液分离器 16.补水口
17.复合组件(由第三电子膨胀阀与单向阀组成)
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
参阅图1，本发明的多功能蓄冰空调系统，包括压缩机1、气液分离器15、四通阀2、室外换热器3、蓄冰筒8和室内换热器14，所述蓄冰筒8位于室外换热器3与室内换热器14之间，该蓄冰空调系统中还包括：
一热交换器4，该热交换器4的第一组管路串联连接于所述室外换热器3与蓄冰筒8之间，热交换器4的第二组管路串接于所述蓄冰筒8与室内换热器14之间。
第一电磁阀5，并联于所述室外换热器3和热交换器第一管路所构成的支路两端。
第一电子膨胀阀7与第六电磁阀19构成的并联组件，该并联组件串接于所述蓄冰桶8前端。
第二电子膨胀阀13，串接于室内换热器14前端。
第二电磁阀6，并联于由所述并联组件与蓄冰筒8所构成的支路两端。
以及第三电磁阀11、第四电磁阀12和第五电磁阀18，其中第五电磁阀18串接于热交换器4第二管路的前端，第三电磁阀11并联于所述热交换器4第二管路与串接的第五电磁阀18所构成的支路的两端，而第四电磁阀12并联于由所述室内换热器14和第二电子膨胀阀13构成的支路两端。
在图1-图4中，上述室内换热器14和第二电子膨胀阀13均为一个，实际上室内换热器14和第二电子膨胀阀13可以为多个。
在室外换热器3与热交换器4的第一管路构成的支路上串接一复合组件17，该复合组件17由第三电子膨胀阀与一单向阀并联组成并位于热交换器4的第一管路后端。设置复合组件17，其在制冷、蓄冰和融冰等工况下不会对系统运行产生影响，而在常规供暖工况下则可以避免在多室内换热器情况下由于各第二电子膨胀阀13节流开度不一而导致的压力损失，使系统既使在多室内机运行时仍可保持较高的运行效率。
所述热交换器4可以为一板式热交换器、套管式热交换器或其他形式的换热器。
在所述蓄冰筒8上设置有回水口9、供水口10和补水口16。如果在回水口9和供水口10上连接空调末端系统可以为末端系统提供冷源或热源；也可作为热水器由供水口对外提供热水。筒内水的补给通过补水口16进行。
本发明的蓄冰空调系统可以通过控制上述各阀门的状态可实现蓄冰空调系统的六种运行模式，各运行模式的阀门控制状态如下表：
通过控制上述各阀门的状态还可实现蓄冰空调系统的如下二种运行模式，其阀门控制状态如下：
图2表示本发明蓄冰空调系统在低温释热时的运行状态示意图。参见图2，供暖功能一启动，第一电磁阀5开启，从蓄热筒8中的取出的热量直接被压缩机1吸入，室内空气很快被加热，减少了使用普通热泵空调需要的等待“防止吹冷风”的时间，也避免了热量流经室外换热器3所带来的热量散失，提高了系统的运行效率。如果环境温度比较高，也可部分开启或完全关闭第一电磁阀5，从外部环境吸收热量，减少蓄冰筒8的热量消耗。
图3为本发明蓄冰空调系统在蓄冰模式运行时的系统状态示意图。此时第三电磁阀11关闭，第五电磁阀18开启，冷媒流经热交换器4，利用蓄冰筒8末端的冷量通过热交换器4增加节流前的过冷度，同时还可以提高压缩机1的吸气温度，提高系统运行的效率及安全性。
图4为本发明蓄冰空调系统在制冷状态时同时制热水模式的系统状态示意图。此时第一电磁阀5开启，冷媒经第一电磁阀5进入蓄热筒8，加热蓄热筒8内的蓄水，进行显热蓄热，产生生活热水，可以有效回收制冷过程中产生的废热，提高能源利用效率，同时又避免产生的热量经室外换热器3散失，造成环境的热岛效应。
上面对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种多功能蓄冰空调系统，包括压缩机(1)、气液分离器(15)、四通阀(2)、室外换热器(3)、蓄冰筒(8)和室内换热器(14)，所述蓄冰筒(8)位于室外换热器(3)与室内换热器(14)之间，其特征在于该蓄冰空调系统中还包括：
一热交换器(4)，该热交换器(4)的第一组管路串联连接于所述室外换热器(3)与蓄冰筒(8)之间，热交换器(4)的第二组管路串接于所述蓄冰筒(8)与室内换热器(14)之间；
第一电磁阀(5)，并联于所述室外换热器(3)和热交换器第一管路所构成的支路两端；
第一电子膨胀阀(7)与第六电磁阀(19)构成的并联组件，该并联组件串接于所述蓄冰桶(8)前端；
第二电子膨胀阀(13)，串接于室内换热器(14)前端；
第二电磁阀(6)，并联于由所述并联组件与蓄冰筒(8)所构成的支路两端；
以及三电磁阀(11、12、18)，其中第五电磁阀(18)串接于热交换器(4)第二管路的前端，第三电磁阀(11)并联于所述热交换器(4)第二管路与串接的第五电磁阀(18)所构成的支路的两端，而第四电磁阀(12)并联于由所述室内换热器(14)和第二电子膨胀阀(13)构成的支路两端。
2.根据权利要求1所述的多功能蓄冰空调系统，其特征在于：在室外换热器(3)与热交换器(4)的第一管路构成的支路上串接一复合组件(17)，该复合组件由第三电子膨胀阀与一单向阀并联组成并位于热交换器(4)的第一管路后端。
3.根据权利要求1所述的多功能蓄冰空调系统，其特征在于：所述热交换器(4)为一板式热交换器或套管式热交换器。
4.根据权利要求1所述的多功能蓄冰空调系统，其特征在于：在所述蓄冰筒(8)上设置有回水口(9)、供水口(10)和补水口(16)。
5.一种如权利要求2所述的多功能蓄冰空调系统的控制方法，其特征在于：通过控制上述各阀门的状态可实现蓄冰空调系统的六种运行模式，各运行模式的阀门控制状态如下：
1)常规制冷：第二电磁阀(6)开启，第一电子膨胀阀(7)关闭，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)关闭，第二电子膨胀阀(13)节流，四通阀(2)关闭，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)任意，第五电磁阀(18)任意，第六电磁阀(19)关闭；
2)蓄冰模式：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)节流，第三电磁阀(11)关闭，第四电磁阀(12)开启，第二电子膨胀阀(13)关闭，四通阀(2)关闭，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)任意，第五电磁阀(18)开启，第六电磁阀(19)关闭；
3)融冰取冷：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)任意，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)关闭，第二电子膨胀阀(13)节流，四通阀(2)关闭，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)任意，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)开启；
4)常规供暖：第二电磁阀(6)开启，第一电子膨胀阀(7)关闭，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)关闭，第二电子膨胀阀(13)全开，四通阀(2)开启，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)节流，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)关闭；
5)蓄热模式：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)任意，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)开启，第二电子膨胀阀(13)关闭，四通阀(2)开启，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)节流，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)开启；
6)释热供暖：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)任意，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)关闭，第二电子膨胀阀(13)节流，四通阀(2)开启，第一电磁阀(5)开启/关闭，复合组件(17)节流，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)开启。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，通过控制上述各阀门的状态还可实现蓄冰空调系统的如下二种运行模式，其阀门控制状态如下：
1)废热回收制热水模式：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)任意，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)关闭，第二电子膨胀阀(13)节流，四通阀(2)关闭，第一电磁阀(5)开启，复合组件(17)任意，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)开启；
2)热泵制热制热水：第二电磁阀(6)关闭，第一电子膨胀阀(7)任意，第三电磁阀(11)开启，第四电磁阀(12)任意，第二电子膨胀阀(13)任意，四通阀(2)开启，第一电磁阀(5)关闭，复合组件(17)节流，第五电磁阀(18)关闭，第六电磁阀(19)开启。
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