空調熱水器及其控制方法
2023-12-10 11:40:27 3
專利名稱：空調熱水器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種空調熱水器及其控制方法，特別是指一種具有製冷(單獨對空氣製冷)、制熱(單獨對空氣制熱)、制熱水(單獨制熱水)、製冷制熱水(對空氣製冷同時制熱水)、制熱制熱水(對空氣制熱同時制熱水)五種功能模式的空調熱水器及其控制方法。
背景技術：
現有技術中，將空調功能與熱水器功能結合的空調熱水器已有較多應用，例如圖 1所示的現有技術的一種空調熱水器的結構示意圖。如圖1所示，空調熱水器具有壓縮機 com、四通閥#v、電磁閥sv6、室內換熱器i/d exc (不限於一個)、電子膨脹閥LEVI、室外換熱器o/u exc、水換熱器water-exc、電磁閥sv5。在不同的功能模式下，空調熱水器的冷媒的流程是不同的，具體如下製冷模式冷媒依次經過壓縮機com、四通閥、室外換熱器o/u-exc、電子膨脹閥levl、室內換熱器i/d exc、電磁閥sv6後回流至壓縮機com。制熱模式冷媒依次經過壓縮機com、四通閥#v、電磁閥sv6、室內換熱器i/d exc、電子膨脹閥levl、室外換熱器o/u-exc後回流至壓縮機com。制熱水模式冷媒依次經過壓縮機com、電磁閥sv5、水換熱器water exc、電子膨脹閥levl、室外換熱器o/u exc後回流至壓縮機com。製冷制熱水模式壓縮機com中的冷媒一路依次經過四通閥、室外換熱器o/uexc、電子膨脹閥 1 ev 1，另一路依次經過電磁閥sv5、水換熱器water exc，兩路匯集到一起後依次經過室內換熱器i/d exc、電磁閥sv6，最後返回壓縮機com。制熱制熱水模式壓縮機com中的冷媒一路依次經過四通_#v、電磁閥sv6、室內換熱器i/d exc-, 另一路依次經過電磁閥sv5、水換熱器water exc，兩路匯集到一起後依次經過電子膨脹閥 levl、室外換熱器o/u exc，最後返回壓縮機com。然而上述現有技術的空調熱水器存在如下缺點在製冷制熱水模式下，一部分冷媒經室外換熱器冷凝後進入室內，另一部分經水換熱器冷凝後進入室內，冷媒分兩條路徑分別執行不同的功能，沒有將室內吸收的熱量有效利用，空調熱水器的整體效率較低。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種空調熱水器，以有效利用室內吸收的熱量來用於加熱水，提高空調熱水器的整體效率。為達到上述目的，本發明採用如下技術方案
技術方案1 空調熱水器包括壓縮機、水換熱器、室外換熱器、室內換熱器、四通閥、電子膨脹閥第1電磁閥、第2電磁閥以及與所述室內換熱器「串聯」的室內電子膨脹閥， 四通閥可在第1狀態與第2狀態之間切換，該第1狀態是指第1埠與第3埠連通且第 2埠與第4埠連通的狀態，該第2狀態是指第1埠與第2埠連通且第3埠與第4 埠連通的狀態。壓縮機的冷媒出口通過第2電磁閥與所述水換熱器的一端連接，該水換熱器的另一端與所述室外換熱器的一端連接，該室外換熱器的另一端通過電子膨脹閥與所述室內換熱器的一端連接，該室內換熱器的另一端與所述四通閥的第2埠連接，該四通閥的第4埠與所述壓縮機的冷媒入口連接，所述四通閥的第1埠通過第1電磁閥連接在所述壓縮機與第2電磁閥之間，所述四通閥的第3埠連接在所述水換熱器與室外換熱器之間。通過採用技術方案1所述的空調熱水器，可在製冷制熱水模式下有效利用室內吸收的熱量來用於加熱水，提高空調熱水器的整體效率。技術方案2 在技術方案1所述的空調熱水器的結構的基礎上，空調熱水器還包括第3電磁閥與第4電磁閥，所述第4電磁閥的一端連接在所述四通閥的第3埠與所述室外換熱器之間，另一端與所述水換熱器連接，所述第3電磁閥的一端連接在所述水換熱器與第4電磁閥之間，另一端連接在所述室內換熱器與電子膨脹閥之間。採用技術方案2所述的本發明的空調熱水器，在上述效果的基礎上，可實現單獨制熱水功能。技術方案3 在技術方案2所述的空調熱水器的結構的基礎上，空調熱水器還具有第5電磁閥，該第5電磁閥的兩端分別與壓縮機的冷媒出口與冷媒入口連接。當機器在較為惡劣低溫下啟動時，壓縮機的壓縮比偏大，容易超出壓縮機的運行範圍，且壓縮機吸入的可能是液態的，導致壓縮機損壞。在機器啟動時打開此第5電磁閥，可以將排氣側的一部分高壓的溫度較高的氣態冷媒輸送到吸氣側，可以有效蒸發冷媒入口的液態冷媒，提高吸氣側的壓力，保護壓縮機。技術方案4 在技術方案2的基礎上，本發明的空調熱水器還包括第6電磁閥與溫度傳感器，該第6電磁閥的一端連接在所述壓縮機與第2電磁閥之間，另一端連接在所述水換熱器與第3電磁閥之間，所述溫度傳感器對所述水換熱器的水溫進行監測以控制所述第 2電磁閥與第6電磁閥的開閉。採用技術方案3所述的本發明的空調熱水器，可有效地控制水換熱器中的水的溫度，以節省電能。
圖1為現有技術的空調熱水器結構示意圖；圖2為本實施方式的空調熱水器結構示意圖。
具體實施例方式下面參照附圖對本實施方式的空調熱水器的結構進行說明。圖2所示為本實施方式的空調熱水器結構的示意圖。為方便起見，在下面的說明中，各部件的通過管道的連接只敘述為「連接」，即在下面的說明中的「連接」是指通過管道連接。如圖2所示，本實施方式的空調熱水器包括壓縮機com、水換熱器water exc、室外換熱器、室內換熱器、與室內換熱器「串聯」的室內電子膨脹閥、四通閥、電子膨脹閥levl、第1電磁閥svl、第2電磁閥 sv2、第3電磁閥sv3、第4電磁閥sv4。四通閥具有第1埠 d、第2埠 e、第3埠 C、第4埠 s四個出入埠，可在第1狀態與第2狀態間切換，S卩，第1狀態是指四通的第1埠 d與第3埠 c連通且第2埠 e與第4埠 s連通的狀態，第2狀態是指第 1埠 d與第2埠 e連通且第3埠 c與第4埠 s連通的狀態。壓縮機com的冷媒出口通過第2電磁閥sv2與水換熱器water exc的一端連接， 該水換熱器water exc的另一端通過第4電磁閥sv4與室外換熱器的一端連接，該室外換熱器的另一端通過電子膨脹閥Ievl與室內換熱器的一端連接，該室內換熱器的另一端與四通閥的第2埠 e連接，該四通閥的第4埠 s與壓縮機com的冷媒入口連接， 四通閥的第1埠 d通過第1電磁閥svl連接在所述壓縮機com與第2電磁閥sv2之間，四通閥的第3埠 c連接在第4電磁閥sv4與室外換熱器之間。另外，第3電磁閥 sv3的一端連接在水換熱器water exc與第4電磁閥sv4之間，另一端連接在室內換熱器與電子膨脹閥Ievl之間。下面對本實施方式的空調熱水器的各工作模式進行說明。製冷模式將第1電磁閥svl通電導通、第2電磁閥sv2斷電關閉、第3電磁閥sv3斷電關閉、第4電磁閥sv4斷電關閉、四通閥#￥切換到第1狀態(第1埠 d與第3埠 c連通且第2埠 e與第4埠 s連通)，從而使得空調熱水器處於製冷模式。在此模式下，由壓縮機com消耗電能輸出高溫高壓的氣態冷媒，該氣態冷媒經過第1電磁閥svl及四通閥的第1埠 d、第3埠 c進入室外換熱器，在室外換熱器中高溫高壓的氣態冷媒被冷凝成高壓中溫的液態冷媒，之後高壓中溫的液態冷媒被室內機的電子膨脹閥節流成低溫低壓的液態冷媒進入室內換熱器(此時室外機電子膨脹閥Ievl全開，基本不節流)，在室內換熱器中低溫低壓的液態冷媒被蒸發為低溫低壓的氣態冷媒，最後經四通閥的第2埠 e、第4埠 s返回到壓縮機com中，完成一個完整的製冷循環過程。其中低溫低壓的液態冷媒在室內換熱器中的蒸發過程就是吸收房間的熱量即製冷的過程。在室內換熱器中冷媒吸收的熱量通過室外換熱器排放到室外側。在製冷模式下，本實施方式的空調熱水器的冷媒的流程為冷媒依次經過壓縮機com、第1電磁閥svl、四通閥、室外換熱器、電子膨脹閥 levl、室內換熱器、四通閥物￥後回流至壓縮機com。制熱模式將將第1電磁閥svl通電導通、第2電磁閥sv2斷電關閉、第3電磁閥sv3斷電關閉、第4電磁閥sv4斷電關閉、四通閥#￥切換到第2狀態(第1埠 d與第2埠 e連通且第3埠 c與第4埠 s連通)，從而使得空調熱水器處於制熱模式。即，制熱模式與製冷模式相比，其控制方法的不同僅僅在於四通閥由第2埠 e與第4埠 s連通且第 1埠 d與第3埠 c連通的狀態切換到第1埠 d與第2埠 e連通且第3埠 c與第 4埠 s連通的狀態。在制熱模式下，由壓縮機com消耗電能輸出高溫高壓的氣態冷媒，該高溫高壓的氣態冷媒經過四通閥的第1埠 d、第2埠 e進入室內換熱器，在室內換熱器中放出熱量被冷凝成高壓中溫的液態冷媒，該高壓中溫的液態冷媒通過電子膨脹閥Ievl被節流成低溫低壓的液態冷媒，之後進入室外換熱器，在室外換熱器中蒸發成低溫低壓的氣態冷媒，最後經過四通閥4wv的第3埠 C、第4埠 s返回到壓縮機com中，完成一個完整的制熱循環過程。其中高溫高壓的氣態冷媒在室內換熱器中冷凝的過程就是釋放熱量提高室內溫度即制熱的過程。在制熱模式下，本實施方式的空調熱水器的冷媒的流程為冷媒依次經過壓縮機com、第1電磁閥svl、四通閥#v、室內換熱器、電子膨脹閥 levl、室外換熱器、四通閥#￥後回流至壓縮機com。可見，制熱模式與製冷模式相比，其冷媒的流程的不同僅僅在於室內換熱器與室外換熱器的先後順序。制熱水模式將第1電磁閥svl斷電關閉、第2電磁閥sv2通電導通、第3電磁閥sv3通電導通、 第4電磁閥sv4斷電關閉、四通閥#￥切換到第2狀態(第1埠 d與第2埠 e連通且第3埠 c與第4埠 s連通)，從而使得空調熱水器處於制熱水模式。在制熱水模式下，由壓縮機com消耗電能輸出高溫高壓的氣態冷媒，該高溫高壓的氣態冷媒經過第2電磁閥sv2進入水換熱器water exc，在水換熱器water exc中放出熱量將水換熱器water exc中的水加熱後被冷凝成高壓中溫的液態冷媒，該高壓中溫的液態冷媒經第3電磁閥sv3流向電子膨脹閥levl，通過該電子膨脹閥Ievl高壓中溫的液態冷媒被節流成低溫低壓的液態冷媒之後進入室外換熱器，在室外換熱器中低溫低壓的液態冷媒被蒸發為低溫低壓的氣態冷媒，最後低溫低壓的氣態冷媒經過四通閥的第3埠 C、 第4埠 s返回到壓縮機com中，完成一個完整的制熱水循環過程。其中高溫高壓的氣態冷媒在水換熱器water exc中冷凝的過程就是釋放熱量以加熱水即制熱水的過程。在制熱水模式下，本實施方式的空調熱水器的冷媒的流程為冷媒依次經過壓縮機com、第2電磁閥sv2、水換熱器water exc、第3電磁閥sv3、 電子膨脹閥levl、室外換熱器、四通閥後回流至壓縮機com。製冷制熱水模式將第1電磁閥svl斷電關閉、第2電磁閥sv2通電導通、第3電磁閥sv3斷電關閉、 第4電磁閥sv4通電導通、四通閥切換到第1狀態(第1埠 d與第3埠 c連通且第2埠 e與第4埠 s連通)，從而使得空調熱水器處於製冷制熱水模式。在製冷制熱水模式下，由壓縮機com消耗電能輸出高溫高壓的氣態冷媒，該高溫高壓的氣態冷媒經過第2電磁閥sv2進入水換熱器water exc，冷媒在水換熱器water exc 中釋放熱量以將水加熱後經過第4電磁閥sv4進入室外換熱器，在室外換熱器中被冷凝成高壓中溫的液態冷媒，該高壓中溫的液態冷媒經過電子膨脹閥Ievl (全開，基本不節流)進入室內機的電子膨脹閥，在該室內機的電子膨脹閥中被節流成低溫低壓的液態冷媒，該低溫低壓的液態冷媒進入室內換熱器，在室內換熱器中蒸發為低溫低壓的氣態冷媒，最後經過四通閥的第2埠 e、第4埠 s返回到壓縮機com中，完成一個完整的製冷制熱水循環過程。其中低溫低壓的液態冷媒在室內換熱器中蒸發的過程就是吸收室內熱量即製冷的過程，在室內吸收熱量後，冷媒返回到壓縮機com中，之後被變為高溫高壓的氣態而加熱水。可見，從室內吸收的熱量被利用以在水換熱器water exc中加熱水，實現了熱量的有效利用，降低了整體空調熱水器的能耗，提高了其效率。在製冷制熱水模式下，本實施方式的空調熱水器的冷媒的流程為冷媒依次經過壓縮機com、第2電磁閥sv2、水換熱器water exc、第4電磁閥sv4、 室外換熱器、電子膨脹閥levl、室內換熱器、四通閥後回流至壓縮機com。制熱制熱水模式將第1電磁閥svl通電導通、第2電磁閥sv2通電導通、第3電磁閥sv3通電導通、 第4電磁閥sv4斷電關閉、四通閥#￥切換到第2狀態(第1埠 d與第2埠 e連通且第4埠 s與第3埠 c連通)，從而使得所述空調熱水器處於制熱制熱水模式。在制熱制熱水模式下，由壓縮機com消耗電能輸出高溫高壓的氣態冷媒，該高溫高壓的氣態冷媒的一部分經過第1電磁閥svl與四通的第1埠 d、第2埠 e進入室內換熱器，在室內換熱器中放出熱量被冷凝成高壓中溫的液態冷媒，另一部分經過第2 電磁閥sv2進入水換熱器water exc，在水換熱器water exc中釋放熱量以加熱水後流過第 3電磁閥sv3，之後，兩部分冷媒匯合，匯合後的冷媒通過電子膨脹閥Ievl被節流成低溫低壓的液態冷媒，之後進入室外換熱器，在室外換熱器中低溫低壓的液態冷媒被蒸發成低溫低壓的氣態冷媒，最後經過四通閥的第3埠 C、第4埠 s返回到壓縮機com中，完成一個完整的制熱制熱水循環過程。其中高溫高壓的氣態冷媒在室內換熱器中冷凝的過程就是釋放熱量提升室內溫度即制熱的過程，在水換熱器water exc中釋放熱量的過程就是制熱水的過程。在制熱制熱水模式下，本實施方式的空調熱水器的冷媒的流程為壓縮機com中的冷媒一路依次經過、第2電磁閥sv2、水換熱器water exc、第3電磁閥sv3，另一路依次經過、第1電磁閥svl、四通閥、室內換熱器i/d exc，兩路匯集到一起後依次經過電子膨脹閥levl、室外換熱器o/u exc、四通閥，最後返回壓縮機com。另外，如圖2所示，本實施方式的空調熱水器還具有第5電磁閥sv5，該第5電磁閥 sv5的兩端分別與壓縮機com的冷媒出口與冷媒入口連接。當機器在較為惡劣低溫下啟動時，壓縮機的壓縮比偏大，容易超出壓縮機的運行範圍，且壓縮機吸入的可能是液態的，導致壓縮機損壞。在機器啟動時打開此第5電磁閥sv5，可以將排氣側的一部分高壓的溫度較高的氣態冷媒輸送到吸氣側，可以有效蒸發冷媒入口的液態冷媒，提高吸氣側的壓力，保護壓縮機。當空調熱水器啟動完成後，該第5電磁閥sv5關閉，從而不至於影響到空調熱水器的其他功能。本發明優選，空調熱水器還具有第6電磁閥sv6與溫度傳感器(二者皆未在圖中示出)，該第6電磁閥的一端連接在壓縮機com與第2電磁閥sv2之間，另一端連接在水換熱器water exc與第3電磁閥sv3 (或者說水換熱器water exc與第4電磁閥sv4)之間。 在本實施方式的空調熱水器處於制熱水模式或製冷制熱水模式時，溫度傳感器對水換熱器的水溫進行監測，若溫度傳感器檢測出的溫度高於預先設定的值，則將第6電磁閥sv6通電導通，將第2電磁閥sv2斷電關閉。從而，當水換熱器water exc中的水已加熱到用戶所需的溫度(或達到高於所需溫度一定值)時，可停止加熱，以節省電能。在除了上述情況之外的其他情況時，第5電磁閥sv5處於常閉狀態。
權利要求
1.一種空調熱水器，其特徵在於，包括壓縮機、水換熱器、室外換熱器、室內換熱器、 四通閥、電子膨脹閥第1電磁閥、第2電磁閥以及與所述室內換熱器「串聯」的室內電子膨脹閥，所述四通閥可在第1狀態與第2狀態間切換，該第1狀態是指第1埠與第3埠連通且第2埠與第4埠連通的狀態，該第2狀態是指第1埠與第2埠連通且第3埠與第4埠連通的狀態，所述壓縮機的冷媒出口通過第2電磁閥與所述水換熱器的一端連接，該水換熱器的另一端與所述室外換熱器的一端連接，該室外換熱器的另一端通過電子膨脹閥與所述室內換熱器的一端連接，該室內換熱器的另一端與所述四通閥的第2埠連接，該四通閥的第4埠與所述壓縮機的冷媒入口連接，所述四通閥的第1埠通過第1電磁閥連接在所述壓縮機與第2電磁閥之間，所述四通閥的第3埠連接在所述水換熱器與室外換熱器之間。
2.根據權利要求1所述的空調熱水器，其特徵在於，還包括第3電磁閥與第4電磁閥， 所述第4電磁閥的一端連接在所述四通閥的第3埠與所述室外換熱器之間，另一端與所述水換熱器連接，所述第3電磁閥的一端連接在所述水換熱器與第4電磁閥之間，另一端連接在所述室內換熱器與電子膨脹閥之間。
3.根據權利要求2所述的空調熱水器，其特徵在於，還包括第5電磁閥，該第5電磁閥的兩端分別與所述壓縮機的冷媒出口與冷媒入口連接。
4.根據權利要求2所述的空調熱水器，其特徵在於，還包括第5電磁閥與溫度傳感器， 該第6電磁閥的一端連接在所述壓縮機與第2電磁閥之間，另一端連接在所述水換熱器與第3電磁閥之間，所述溫度傳感器對所述水換熱器的水溫進行監測以控制所述第2電磁閥與第6電磁閥的開閉。
5.一種控制權利要求1所述的空調熱水器的方法，其特徵在於，所述空調熱水器具有製冷模式，該製冷模式是通過這樣的操作實現的，即，將第1電磁閥通電導通、第2電磁閥斷電關閉、四通閥切換到第1狀態。
6.一種控制權利要求1所述的空調熱水器的方法，其特徵在於，所述空調熱水器具有制熱模式，該制熱模式是通過這樣的操作實現的，即，將第1電磁閥通電導通、第2電磁閥斷電關閉、四通閥切換到第2狀態。
7.—種控制權利要求1所述的空調熱水器的方法，其特徵在於，所述空調熱水器具有製冷制熱水模式，該製冷制熱水模式是通過這樣的操作實現的，即，將第1電磁閥斷電關閉、第2電磁閥通電導通、四通閥切換到第1狀態。
8.—種控制權利要求2所述的空調熱水器的方法，其特徵在於，所述空調熱水器具有制熱水模式，該製冷模式是通過這樣的操作實現的，即，將第1電磁閥斷電關閉、第2電磁閥通電導通、第3電磁閥通電導通、第4電磁閥斷電關閉、四通閥切換到第2狀態。
9.一種控制權利要求2所述的空調熱水器的方法，其特徵在於，所述空調熱水器具有制熱制熱水模式，該制熱制熱水模式是通過這樣的操作實現的，即，將第1電磁閥通電導通、第2電磁閥通電導通、第3電磁閥通電導通、第4電磁閥斷電關閉、四通閥切換到第2狀態。
全文摘要
本發明提供一種空調熱水器，以實現有效利用室內吸收的熱量來用於加熱水。該空調熱水器包括壓縮機、水換熱器、室外換熱器、室內換熱器、四通閥、電子膨脹閥、室內電子膨脹閥、第1電磁閥、第2電磁閥。壓縮機的冷媒出口通過第2電磁閥與水換熱器的一端連接，水換熱器的另一端與室外換熱器的一端連接，室外換熱器的另一端通過電子膨脹閥與室內換熱器的一端連接，室內換熱器的另一端與四通閥的第2埠連接，四通閥的第4埠與壓縮機的冷媒入口連接，四通閥的第1埠通過第1電磁閥連接在壓縮機與第2電磁閥之間，四通閥的第3埠連接在水換熱器與室外換熱器之間。
文檔編號F25B13/00GK102466371SQ20101053601
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者盧大海, 國德防, 張廣偉, 毛守博, 王莉, 陳永傑 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調電子有限公司