一種空調系統及其控制方法與流程
2023-10-31 00:41:32 1

本發明屬於熱泵技術領域,具體涉及一種空調系統及其控制方法,尤其涉及一種具有乾燥功能換熱器的純電動車用高效空調系統、以及該純電動車用高效空調系統的控制方法。
背景技術:
純電動車,可以是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。純電動車的車內空間有限,要求空調結構緊湊,以致空調要達到較高性能非常困難。對於電動車而言,夏天因為空調系統運行,續駛裡程減少至70%;冬天因空調系統運行,續駛裡程減少至50%。
因此,提高空調的效率對電動車行駛裡程有重要意義。隨著車用冷媒的環保法規要求,某些環保冷媒(例如:r744冷媒)因製冷性能一般,使得其在車用系統使用受到限制。
現有技術中,存在換熱性能差、高低壓比高和用戶體驗差等缺陷。
技術實現要素:
本發明的目的在於,針對上述缺陷,提供一種空調系統及其控制方法,以解決現有技術中換熱器換熱存在潛熱導致機組的換熱性能降低的問題,達到提升換熱性能的效果。
本發明提供一種空調系統,包括:壓縮機、四通閥、室外換熱器、乾燥裝置和兩個以上室內換熱器;其中,兩個以上所述室內換熱器和所述室外換熱器,適配連接於自所述壓縮機的排氣端至所述壓縮機的吸氣端之間的冷媒循環迴路中;所述乾燥裝置,與兩個以上所述室內換熱器中的至少一個所述室內換熱器適配設置;該至少一個所述室內換熱器,包括:第一室內換熱器;兩個以上所述室內換熱器中,除所述第一室內換熱器外,還包括:第二室內換熱器;在所述四通閥的第一至第四閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機的排氣端,第二閥口適配連接至所述第一室內換熱器,第三閥口適配連接至所述車外換熱器,第四閥口適配連接至所述第二室內換熱器。
可選地,還包括:第一三通閥和第二三通閥;其中,在所述第一三通閥的第一至第三閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機的吸氣端,第二閥口適配連接至所述第一室內換熱器,第三閥口適配連接至所述室外換熱器;在所述第二三通閥的第一至第三閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機的吸氣端,第二閥口適配連接至所述第二室內換熱器,第三閥口適配連接至所述室外換熱器。
可選地,還包括:第一節流元件和第二節流元件;其中,所述第一節流元件,適配設置於自所述壓縮機的排氣端至所述室外換熱器之間的管路中、且靠近所述室外換熱器設置;所述第二節流元件,適配設置於自所述室外換熱器至所述壓縮機的吸氣端之間的管路中、且靠近所述室外換熱器設置。
可選地,其中,當所述系統的運行模式為第一製冷模式、制熱模式、化霜模式的至少之一時,所述四通閥的第一、二閥口與第三、四閥口分別連通,所述第一三通閥的第二、三閥口連通,所述第二三通閥的第一、二閥口連通;當所述系統的運行模式為第二製冷模式時,所述四通閥的第一、四閥口與第二、三閥口分別連通,所述第一三通閥的第一、二閥口連通,所述第二三通閥的第二、三閥口連通;和/或,當所述系統的運行模式為第一製冷模式、第二製冷模式、化霜模式的至少之一時,所述第一節流元件的流量開度為其閾值上限;當所述系統的運行模式為制熱模式時,所述第二節流元件的流量開度為其閾值上限。
可選地,所述第一節流元件、所述第二節流元件的至少之一,包括:電子膨脹閥和/或毛細管。
可選地,還包括:控制器;所述控制器,分別與所述四通閥、所述第一三通閥、所述第二三通閥、所述第一節流元件和所述第二節流元件的至少之一適配設置,用於在第一製冷模式、第二製冷模式中的任一當前製冷模式下,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和;當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,將所述當前製冷模式切換為第一製冷模式、第二製冷模式中的另一製冷模式;其中,所述蒸發器,具體為:所述第一室內換熱器和所述第二室內換熱器中,位於自所述室外換熱器至所述壓縮機的吸氣端之間的管路中的室內換熱器。
可選地,還包括:溼度檢測裝置;所述溼度檢測裝置,與所述系統的出風口適配設置,用於在所述當前製冷模式下,檢測所述系統的內側出風溼度;所述控制器,還與所述溼度檢測裝置適配設置,用於基於所述內側出風溼度,確定所述內側出風溼度是否達到預設溼度;以及,當所述內側出風溼度達到所述預設溼度時,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分飽和。
可選地,還包括:與所述空調系統的機組運行適配關聯的時間檢測裝置;所述時間檢測裝置,與所述壓縮機適配設置,用於在所述當前製冷模式啟動時,檢測所述當前製冷模式的運行時長;所述控制器,還與所述時間檢測模塊適配設置,用於確定所述運行時長是否達到預設時長;以及,當所述運行時長達到所述預設時長時,對與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和進行確定。
可選地,還包括:風機和風閥;所述風機,與所述乾燥裝置適配設置,用於對所述乾燥裝置吸收的水分進行吹風乾燥;所述風閥,與所述風機適配設置,用於調節所述風機對所述乾燥裝置進行吹風乾燥的出風量;所述控制器,還分別與所述風機和所述風閥的至少之一適配設置,用於當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,啟動所述風機;和/或,控制所述風閥的風量開度。
可選地,還包括:氣液分離器;所述氣液分離器,適配設置於自所述室外換熱器至所述壓縮機的吸氣端之間的管路中、且靠近所述壓縮機的吸氣端設置。
可選地,所述乾燥裝置,包括:乾燥劑模塊、乾燥劑塗層的至少之一;其中,所述乾燥劑模塊,適配設置於所述第一室內換熱器、所述第二室內換熱器的至少之一的預設範圍內;所述乾燥劑塗層,適配貼敷於所述第一室內換熱器、所述第二室內換熱器的至少之一的表面;和/或,所述壓縮機,包括:單級壓縮機、雙級壓縮機的至少之一。
與上述空調系統相匹配,本發明另一方面提供一種空調系統的控制方法,包括:當以上所述的空調系統的運行模式包括第一製冷模式和第二製冷模式時,在所述第一製冷模式、所述第二製冷模式中的任一當前製冷模式下,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和;當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,將所述當前製冷模式切換為第一製冷模式、第二製冷模式中的另一製冷模式;其中,所述蒸發器,具體為:所述第一室內換熱器和所述第二室內換熱器中,位於自所述室外換熱器至所述壓縮機的吸氣端之間的管路中的室內換熱器。
可選地,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和,包括:當所述空調系統還包括溼度檢測裝置時,通過所述溼度檢測裝置,在所述當前製冷模式下,檢測所述系統的內側出風溼度;基於所述內側出風溼度,確定所述內側出風溼度是否達到預設溼度;以及,當所述內側出風溼度達到所述預設溼度時,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分飽和。
可選地,還包括:當所述空調系統還包括時間檢測裝置時,通過所述時間檢測裝置,在所述當前製冷模式啟動時,檢測所述當前製冷模式的運行時長;確定所述運行時長是否達到預設時長;以及,當所述運行時長達到所述預設時長時,對與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和進行確定。
可選地,還包括:當所述空調系統還包括風機和風閥時,通過所述風機,當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,對所述乾燥裝置進行吹風乾燥;並通過所述風閥,調節所述風機對所述乾燥裝置進行吹風乾燥的出風量。
可選地,還包括:當所述空調系統還包括第一三通閥、第二三通閥時,當所述空調系統的運行模式還包括制熱模式、化霜模式的至少之一時,若所述空調系統的運行模式為第一製冷模式、制熱模式、化霜模式的至少之一時,所述四通閥的第一、二閥口與第三、四閥口分別連通,所述第一三通閥的第二、三閥口連通,所述第二三通閥的第一、二閥口連通;當所述空調系統的運行模式為第二製冷模式時,所述四通閥的第一、四閥口與第二、三閥口分別連通,所述第一三通閥的第一、二閥口連通,所述第二三通閥的第二、三閥口連通;和/或,當所述空調系統還包括第一節流元件、第二節流元件時,當所述空調系統的運行模式為第一製冷模式、第二製冷模式、化霜模式的至少之一時,所述第一節流元件的流量開度為其閾值上限;當所述空調系統的運行模式為制熱模式時,所述第二節流元件的流量開度為其閾值上限。
本發明的方案,通過適配設置於換熱器(例如:車內換熱器)的乾燥劑塗層,可先對空氣中水分吸收,避免潛熱換熱,提高蒸發溫度,降低冷凝溫度,特別是提高系統高溫製冷能力及能效。
進一步,本發明的方案,通過三個換熱器空調系統,製冷模式兩換熱器用來切換,可提高系統製冷性能和可靠性;由於冷凝溫度降低和蒸發溫度提高,即高壓降低和低壓升高,從而使冷媒系統高低壓比降低,提高壓縮機效率和延長壓縮機壽命。
進一步,本發明的方案,通過三個換熱器空調系統,化霜期間不需換向和不停機,提高熱舒適性。
由此,本發明的方案,通過適配設置於室內換熱器的乾燥劑塗層,可先對空氣中水分吸收以避免潛熱換熱,解決現有技術中換熱器換熱存在潛熱導致機組的換熱性能降低的問題,從而,克服現有技術中換熱性能差、高低壓比高和用戶體驗差的缺陷,實現換熱性能好、高低壓比低和用戶體驗好的有益效果。
本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述,並且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發明而了解。
下面通過附圖和實施例,對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖說明
圖1為本發明的空調系統(例如:帶有乾燥劑的三換熱器單級空調系統)的一實施例的結構示意圖;
圖2為本發明的空調系統(例如:車用空調)的一實施例的第一製冷模式結構示意圖;
圖3為本發明的空調系統(例如:車用空調)的一實施例的第二製冷模式結構示意圖;
圖4為本發明的空調系統(例如:車用空調)的一實施例的制熱模式結構示意圖;
圖5為本發明的空調系統(例如:車用空調)的一實施例的化霜模式結構示意圖;
圖6為本發明的空調系統(例如:車用空調)的一實施例的風道結構示意圖;
圖7為本發明的空調系統的控制方法的一實施例的流程示意圖;
圖8為本發明的空調系統的控制方法中飽和判斷處理的一實施例的流程示意圖;
圖9為本發明的空調系統的控制方法中時間判斷處理的一實施例的流程示意圖。
結合附圖,本發明實施例中附圖標記如下:
1-壓縮機;2-四通閥;3-第一室內換熱器;4-第一三通閥;5-第一電子膨脹閥;6-室外換熱器;7-第二電子膨脹閥;8-第二室內換熱器;9-第二三通閥;10-氣液分離器;11-第一風閥;12-第一風機;13-第二風機;14-第二風閥。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。顯然,所描述的實施例僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬於本發明保護的範圍。
在傳統的空調系統製冷時,蒸發器的換熱包括潛熱和顯熱兩部分,由於潛熱的存在,以致冷媒的部分冷量浪費,降低機組換熱性能。針對該技術問題,根據本發明的實施例,提供了一種空調系統,如圖1所示本發明的系統的一實施例的結構示意圖。該空調系統可以包括:壓縮機1、四通閥2、兩個以上室內換熱器、室外換熱器6和乾燥裝置。
其中,兩個以上所述室內換熱器和所述室外換熱器(6),適配連接於自所述壓縮機1的排氣端至所述壓縮機1的吸氣端之間的冷媒循環迴路中。
可選地,所述壓縮機,可以包括:單級壓縮機、雙級壓縮機的至少之一。
例如:該空調系統適用單級和雙級等壓縮循環系統。
例如:對於單級壓縮循環系統,可以參見圖1至圖5所示的例子。
例如:雙級壓縮循環系統,與單級壓縮循環系統相比,僅是壓縮機這部分不同,冷媒在換熱器中的控制方式是一樣的,在此不再贅述。
由此,通過與多種壓縮循環系統適配,可以提升該空調系統的適用範圍,通用性強。
在一個可選例子中,所述乾燥裝置,與兩個以上所述室內換熱器中的至少一個所述室內換熱器適配設置;該至少一個所述室內換熱器,包括:第一室內換熱器3;兩個以上所述室內換熱器中,除所述第一室內換熱器3外,還包括:第二室內換熱器8。
例如:該空調系統,採用三個換熱器(例如:第一室內換熱器3、第二室內換熱器8和室外換熱器6)。
例如:所述乾燥裝置,與所述第一室內換熱器3、所述第二室內換熱器8的至少之一適配設置。
例如:第一室內換熱器3,可以是帶有乾燥劑塗層的第一車內側換熱器。第二室內換熱器8,可以是帶有乾燥劑塗層的第二車內側換熱器。室外換熱器6,可以是車外側換熱器。
可選地,所述乾燥裝置,可以包括:乾燥劑模塊、乾燥劑塗層的至少之一。
在一個可選具體例子中,所述乾燥劑模塊,適配設置於距所述第一室內換熱器3、所述第二室內換熱器8的至少之一的預設範圍內。
在一個可選具體例子中,所述乾燥劑塗層,適配貼敷於所述第一室內換熱器3、所述第二室內換熱器8的至少之一的表面。
例如:所述乾燥劑塗層,可以預先被塗覆於所述第一室內換熱器3、所述第二室內換熱器8的至少之一的表面。
例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8,均帶有乾燥劑塗層。其中,乾燥劑起到吸附水分作用,避免潛熱換熱,提高蒸發器的蒸發溫度,換熱器結構更加緊湊,從而系統循環效率提高。
可選地,第一室內換熱器3和第二室內換熱器8,可以包括:翅片。在任一室內換熱器的翅片表面上,可以適配設置有乾燥劑塗層。例如:該乾燥劑塗層材料,可以包括:矽膠-氯化鋰乾燥混合劑等。
由此,通過多種形式適配設置於室內換熱器的乾燥裝置,使得乾燥裝置的設置方式更加靈活,使用便捷性更好。
在一個可選例子中,在所述四通閥2的第一至第四閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機1的排氣端,第二閥口適配連接至所述第一室內換熱器3,第三閥口適配連接至所述室外換熱器6,第四閥口適配連接至所述第二室內換熱器8。
例如:參見圖2和圖3所示的例子,車用空調的製冷模式,可以包括:第一製冷模式和第二製冷模式。第一製冷模式和第二製冷模式可以隨機啟動,不分先後順序。
例如:在三個換熱器中,只是製冷模式時兩個室內換熱器自帶的乾燥劑塗層起乾燥作用,在制熱模式時乾燥劑塗層不起作用。
由此,通過與換熱器適配設置的乾燥裝置,可以避免潛熱換熱,提高製冷效率;通過三個換熱器,製冷時兩換熱器切換可提高系統製冷性能和可靠性;化霜不停機不影響舒適性。
在一個可選實施方式中,還可以包括:第一三通閥4和第二三通閥9。
在一個可選例子中在所述第一三通閥4的第一至第三閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機1的吸氣端,第二閥口適配連接至所述第一室內換熱器3,第三閥口適配連接至所述室外換熱器6。
在一個可選例子中在所述第二三通閥9的第一至第三閥口中,第一閥口適配連接至所述壓縮機1的吸氣端,第二閥口適配連接至所述第二室內換熱器8,第三閥口適配連接至所述室外換熱器6。
其中,當所述系統的運行模式為第一製冷模式(例如:可以參見圖2所示的第一製冷模式)、制熱模式(例如:可以參見圖4所示的制熱模式)、化霜模式(例如:可以參見圖5所示的化霜模式)的至少之一時,所述四通閥2的第一、二閥口與第三、四閥口分別連通,所述第一三通閥4的第二、三閥口連通,所述第二三通閥9的第一、二閥口連通。
而當所述系統的運行模式為第二製冷模式(例如:可以參見圖3所示的第二製冷模式)時,所述四通閥2的第一、四閥口與第二、三閥口分別連通,所述第一三通閥4的第一、二閥口連通,所述第二三通閥9的第二、三閥口連通。
例如:對於車用空調,由於車內空間有限,3個換熱器最為合適。其中,車內設置兩個換熱器的目的在於:
⑴製冷模式兩換熱器用來切換。
⑵制熱模式下,由於內側用制熱,換熱時僅有顯熱,與傳統的系統一樣,乾燥劑沒有作用。
例如:制熱時,車內換熱器8通過風閥控制沒有送風進入車內,因此換熱量很少,不影響車內溫度。
⑶在化霜時,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)聯合控制,內側一個換熱器仍供熱量,部分熱量用於外側換熱器化霜,利用車內另一個換熱器作為蒸發器,使得機組實現不停機化霜,更加節能和舒適。
參見圖4所示的例子,車用空調的制熱模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,空氣由換熱器(例如:第一室內換熱器3)冷凝換熱,給車內提供熱量。
(2)經第一電子膨脹閥5節流後形成氣液兩相低溫冷媒,進入室外換熱器6蒸發,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8。
其中,第二電子膨脹閥7全開。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成制熱循環。
在一個可選實施方式中,參見圖5所示的例子,車用空調的化霜模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,先經過第一室內換熱器3給車內供熱,再進入室外換熱器6進行化霜。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)經過第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒(例如:氣液兩相低溫冷媒),再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成化霜循環,整個過程無需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響車內舒適性。
可見,在化霜過程中,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)的聯合控制,不需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響制熱舒適性。
由此,通過分別與兩個室內換熱器適配設置的兩個三通閥,可以實現兩個製冷模式的切換,進而提升系統的製冷效率和運行可靠性。
在一個可選實施方式中,還可以包括:第一節流元件和第二節流元件。
在一個可選例子中,所述第一節流元件,適配設置於自所述壓縮機1的排氣端至所述室外換熱器6之間的管路中、且靠近所述室外換熱器6設置。
在一個可選例子中,所述第二節流元件,適配設置於自所述室外換熱器6至所述壓縮機1的吸氣端之間的管路中、且靠近所述室外換熱器6設置。
其中,當所述系統的運行模式為第一製冷模式、第二製冷模式、化霜模式的至少之一時,所述第一節流元件的流量開度為其閾值上限。而當所述系統的運行模式為制熱模式時,所述第二節流元件的流量開度為其閾值上限。通過不同運行模式下的控制結構,可以使得控制更加方便,可靠性更高。
由此,通過適配設置於室外換熱器兩側管路中的節流元件,可以方面不同模式下的冷媒流量控制,控制的可靠性高,便捷性好。
可選地,所述第一節流元件、所述第二節流元件的至少之一,可以包括:電子膨脹閥和/或毛細管。
例如:所述第一節流元件,可以包括:第一電子膨脹閥5。所述第二節流元件,可以包括:第二電子膨脹閥7。
由此,通過多種形式的節流元件,可以提升使用便捷性和靈活性。
在一個可選實施方式中,還可以包括:控制器。
在一個可選例子中,所述控制器,分別與所述四通閥2、所述第一三通閥4、所述第二三通閥9、所述第一節流元件和所述第二節流元件的至少之一適配設置,可以用於在第一製冷模式、第二製冷模式中的任一當前製冷模式下,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和。當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,將所述當前製冷模式切換為第一製冷模式、第二製冷模式中的另一製冷模式。
其中,所述蒸發器,具體為:所述第一室內換熱器3和所述第二室內換熱器8中,位於自所述室外換熱器6至所述壓縮機1的吸氣端之間的管路中的室內換熱器。
例如:參見圖2所示的例子,車用空調的第一製冷模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,再通過第一三通閥4進入室外換熱器6冷凝過冷。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)過冷的冷媒,經第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發換熱,空氣由換熱器(例如:第二室內換熱器8)表面塗層乾燥吸收水分,再與冷媒蒸發換熱,給車內提供冷量。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成製冷循環。
可選地,所述控制器,還可以用於控制所述四通閥2、所述第一三通閥4、所述第二三通閥9的至少之一中任意兩個閥口的連通或斷開,和/或,控制所述第一節流元件和所述第二節流元件的至少之一的流量開度,以實現所述系統的運行模式的切換。
由此,通過控制器的適配設置,可以對當前製冷模式進行監控,並在需要切換時實現兩個製冷模式的自動切換,精準性好,可靠性高。
在一個可選實施方式中,還可以包括:溼度檢測裝置。
在一個可選例子中,所述溼度檢測裝置,與所述系統的出風口適配設置,可以用於在所述當前製冷模式下,檢測所述系統的內側出風溼度。
在一個可選例子中,所述控制器,還與所述溼度檢測裝置適配設置,可以用於基於所述內側出風溼度,確定所述內側出風溼度是否達到預設溼度。以及,當所述內側出風溼度達到所述預設溼度時,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分飽和。
例如:所述控制器確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和,可以包括:基於所述內側出風溼度,確定所述內側出風溼度是否達到預設溼度,當所述內側出風溼度達到所述預設溼度時,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分飽和,需要對所述當前製冷模式進行切換。
由此,通過溼度檢測裝置的適配設置,可以更精準地獲取系統的內側出風溼度,有利於提升兩個製冷模式切換的及時性和可靠性。
在一個可選實施方式中,還可以包括:與所述空調系統的機組運行適配關聯的時間檢測裝置。
在一個可選例子中,所述時間檢測裝置,與所述壓縮機1適配設置,可以用於在所述當前製冷模式啟動時,檢測所述當前製冷模式的運行時長。
在一個可選例子中,所述控制器,還與所述時間檢測模塊適配設置,可以用於確定所述運行時長是否達到預設時長;以及,當所述運行時長達到所述預設時長時,對與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和進行確定。
例如:參見圖3所示的例子,車用空調的第二製冷模式的運行過程為:當啟動運行時間t>10~20min後,由對內側出風溼度(例如:內側出風溼度>60~80%)的檢測,判斷換熱器(即第二室內換熱器8)表面塗層吸收水是否飽和,若達到飽和,則需進行第一製冷模式和第二製冷模式的切換。具體切換的運行過程如下:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2切換,經過第二室內換熱器8,對其進行乾燥,再通過第二三通閥9控制進入室外換熱器6冷凝過冷。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)過冷的冷媒,經第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒,再經過四通閥2切換進入第一室內換熱器3蒸發換熱,空氣由第一室內換熱器3表面的塗層乾燥吸收水分,再與冷媒蒸發換熱,持續為車內提供冷量。
(3)經第一三通閥4控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成製冷循環。
同理,若第一室內換熱器3吸收水分達到飽和,再切換到第一製冷模式。也就是說,第一製冷模式和第二製冷模式隨機執行,即:先執行任一個製冷模式都可以,一個有飽和現象時切換到另一個。
由此,通過時間檢測裝置的適配設置,可以在需要對乾燥裝置的吸水飽和程度進行檢測時才進行檢測,一方面檢測的精準性好,可靠性高;另一方面不需要一直處於檢測狀態而浪費能源,環保性好。
在一個可選實施方式中,還可以包括:風機和風閥。
在一個可選例子中,所述風機,與所述乾燥裝置適配設置,可以用於對所述乾燥裝置吸收的水分進行吹風乾燥。
在一個可選例子中,所述風閥,與所述風機適配設置,可以用於調節所述風機對所述乾燥裝置進行吹風乾燥的出風量。
在一個可選例子中,所述控制器,還分別與所述風機和所述風閥的至少之一適配設置,可以用於當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,啟動所述風機。和/或,控制所述風閥的風量開度。
例如:當所述乾燥裝置的吸水量大於預設值時,加大所述出風量。當所述乾燥裝置的吸水量小於預設值時,減小所述出風量。
例如:兩個內側換熱器(例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8)採用輪換方式,結合風閥控制,一方面吸附水分的換熱器溫度偏低,切換後高溫冷媒吸收此部分冷量,從而可降低冷凝器溫度;另一方面以最大發揮換熱器乾燥作用,從而提高機組製冷總效率。
由此,通過適配設置的風機和風閥,可以對乾燥裝置進行適當乾燥處理,進而有利於提升製冷模式下乾燥裝置對空氣中水分的吸收效果,以更好地提升製冷效率,可靠性更高。
在一個可選實施方式中,還可以包括:氣液分離器10。
在一個可選例子中,所述氣液分離器10,適配設置於自所述室外換熱器6至所述壓縮機1的吸氣端之間的管路中、且靠近所述壓縮機1的吸氣端設置。
由此,通過適配設置的氣液分離器,有利於提升壓縮機吸氣端吸收氣體的純度,進而提升系統運行的可靠性和安全性。
經大量的試驗驗證,採用本實施例的技術方案,通過適配設置於換熱器(例如:室內換熱器)的乾燥劑塗層,可先對空氣中水分吸收,避免潛熱換熱,提高蒸發溫度,降低冷凝溫度,特別是提高系統高溫製冷能力及能效。
根據本發明的實施例,還提供了對應於空調的一種空調系統的控制方法,如圖7所示本發明的方法的一實施例的流程示意圖。該空調可以包括:
在步驟s110處,當以上所述的空調系統的運行模式包括第一製冷模式和第二製冷模式時,在所述第一製冷模式、所述第二製冷模式中的任一當前製冷模式下,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和。
其中,所述蒸發器,具體為:所述第一室內換熱器3和所述第二室內換熱器8中,位於自所述室外換熱器6至所述壓縮機1的吸氣端之間的管路中的室內換熱器。
例如:參見圖2所示的例子,車用空調的第一製冷模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,再通過第一三通閥4進入室外換熱器6冷凝過冷。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)過冷的冷媒,經第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發換熱,空氣由換熱器(例如:第二室內換熱器8)表面塗層乾燥吸收水分,再與冷媒蒸發換熱,給車內提供冷量。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成製冷循環。
在一個可選例子中,可以結合圖8所示本發明的空調系統的控制方法中飽和判斷處理的一實施例的流程示意圖,進一步說明步驟s110的確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和的過程。
步驟s210,當所述空調系統還可以包括溼度檢測裝置時,通過所述溼度檢測裝置,在所述當前製冷模式下,檢測所述系統的內側出風溼度。
步驟s220,基於所述內側出風溼度,確定所述內側出風溼度是否達到預設溼度。以及,
步驟s230,當所述內側出風溼度達到所述預設溼度時,確定與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分飽和。
在步驟s120處,當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,將所述當前製冷模式切換為第一製冷模式、第二製冷模式中的另一製冷模式。
由此,通過控制器的適配設置,可以對當前製冷模式進行監控,並在需要切換時實現兩個製冷模式的自動切換,精準性好,可靠性高。
在一個可選實施方式中,還可以包括:時間判斷處理的步驟。
可選地,可以結合圖9所示本發明的空調系統的控制方法中時間判斷處理的一實施例的流程示意圖,進一步說明時間判斷處理的具體過程。
步驟s310,當所述空調系統還可以包括時間檢測裝置時,通過所述時間檢測裝置,在所述當前製冷模式啟動時,檢測所述當前製冷模式的運行時長。
步驟s320,確定所述運行時長是否達到預設時長。以及,
步驟s330,當所述運行時長達到所述預設時長時,對與所述當前製冷模式下的蒸發器適配的所述乾燥裝置吸收的水分是否飽和進行確定。
例如:參見圖3所示的例子,車用空調的第二製冷模式的運行過程為:當啟動運行時間t>10~20min後,由對內側出風溼度(例如:內側出風溼度>60~80%)的檢測,判斷換熱器(即第二室內換熱器8)表面塗層吸收水是否飽和,若達到飽和,則需進行第一製冷模式和第二製冷模式的切換。
由此,通過溼度檢測裝置的適配設置,可以更精準地獲取系統的內側出風溼度,有利於提升兩個製冷模式切換的及時性和可靠性。
在一個可選實施方式中,還可以包括:當所述空調系統還可以包括風機和風閥時,通過所述風機,當所述乾燥裝置吸收的水分飽和時,對所述乾燥裝置進行吹風乾燥;並通過所述風閥,調節所述風機對所述乾燥裝置進行吹風乾燥的出風量。
例如:當所述乾燥裝置的吸水量大於預設值時,加大所述出風量。當所述乾燥裝置的吸水量小於預設值時,減小所述出風量。
例如:兩個內側換熱器(例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8)採用輪換方式,結合風閥控制,一方面吸附水分的換熱器溫度偏低,切換後高溫冷媒吸收此部分冷量,從而可降低冷凝器溫度;另一方面以最大發揮換熱器乾燥作用,從而提高機組製冷總效率。
由此,通過適配設置的風機和風閥,可以對乾燥裝置進行適當乾燥處理,進而有利於提升製冷模式下乾燥裝置對空氣中水分的吸收效果,以更好地提升製冷效率,可靠性更高。
在一個可選實施方式中,還可以包括:當所述空調系統還可以包括第一三通閥4、第二三通閥9時,當所述空調系統的運行模式還包括制熱模式、化霜模式的至少之一時,若所述空調系統的運行模式為第一製冷模式、制熱模式、化霜模式的至少之一時,所述四通閥2的第一、二閥口與第三、四閥口分別連通,所述第一三通閥4的第二、三閥口連通,所述第二三通閥9的第一、二閥口連通。
可選地,當所述空調系統的運行模式為第二製冷模式時,所述四通閥2的第一、四閥口與第二、三閥口分別連通,所述第一三通閥4的第一、二閥口連通,所述第二三通閥9的第二、三閥口連通。
例如:對於車用空調,由於車內空間有限,3個換熱器最為合適。其中,車內設置兩個換熱器的目的在於:
⑴製冷模式兩換熱器用來切換。
⑵制熱模式下,由於內側用制熱,換熱時僅有顯熱,與傳統的系統一樣,乾燥劑沒有作用。
⑶在化霜時,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)聯合控制,內側一個換熱器仍供熱量,部分熱量用於外側換熱器化霜,利用車內另一個換熱器作為蒸發器,使得機組實現不停機化霜,更加節能和舒適。
參見圖4所示的例子,車用空調的制熱模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,空氣由換熱器(例如:第一室內換熱器3)冷凝換熱,給車內提供熱量。
(2)經第一電子膨脹閥5節流後形成氣液兩相低溫冷媒,進入室外換熱器6蒸發,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8。
其中,第二電子膨脹閥7全開。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成制熱循環。
在一個可選實施方式中,參見圖5所示的例子,車用空調的化霜模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,先經過第一室內換熱器3給車內供熱,再進入室外換熱器6進行化霜。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)經過第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒(例如:氣液兩相低溫冷媒),再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成化霜循環,整個過程無需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響車內舒適性。
可見,在化霜過程中,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)的聯合控制,不需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響制熱舒適性。
由此,通過分別與兩個室內換熱器適配設置的兩個三通閥,可以實現兩個製冷模式的切換,進而提升系統的製冷效率和運行可靠性。
在一個可選實施方式中,當所述空調系統還可以包括第一節流元件、第二節流元件時,當所述空調系統的運行模式為第一製冷模式、第二製冷模式、化霜模式的至少之一時,所述第一節流元件的流量開度為其閾值上限。
可選地,當所述空調系統的運行模式為制熱模式時,所述第二節流元件的流量開度為其閾值上限。
由此,通過適配設置於室外換熱器兩側管路中的節流元件,可以方面不同模式下的冷媒流量控制,控制的可靠性高,便捷性好。
在一個可選實施方式中,參見圖1所示的例子,該空調系統(例如:車用空調的空調系統),可以包括:壓縮機1、四通閥2、第一室內換熱器3(例如:帶有乾燥劑塗層的第一車內側換熱器)、第一三通閥4、第一電子膨脹閥5、室外換熱器6(例如:車外側換熱器)、第二電子膨脹閥7、第二室內換熱器8(例如:帶有乾燥劑塗層的第二車內側換熱器)、第二三通閥9、氣液分離器10。
在一個可選例子中,第一室內換熱器3和第二室內換熱器8,均帶有乾燥劑塗層。
可選地,可以在換熱器(例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8)的翅片表面上,適配設置有乾燥劑塗層。例如:該乾燥劑塗層材料,可以包括:矽膠-氯化鋰乾燥混合劑等。
在一個可選例子中,該空調系統,採用三個換熱器(例如:第一室內換熱器3、第二室內換熱器8和室外換熱器6)。其中,換熱器(例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8)帶乾燥劑塗層,乾燥劑起到吸附水分作用,避免潛熱換熱,提高蒸發器的蒸發溫度,換熱器結構更加緊湊,從而系統循環效率提高。
其中,顯熱是物質不發生相變(固、液、氣轉變)吸收或放出熱量。例如:顯熱,對固態、液態或氣態的物質加熱,只要它的形態不變,則熱量加進去後,物質的溫度就升高,加進熱量的多少在溫度上能顯示出來,即不改變物質的形態而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。如對液態的水加熱,只要它還保持液態,它的溫度就升高;因此,顯熱只影響溫度的變化面不引起物質的形態的變化。例如機房中、其計算機或程控交換機的發熱量很大,它屬於顯熱。
而對液態的水加熱,水的溫度升高,當達到沸點時,雖然熱量不斷的加入,但水的溫度不升高,一直停留在沸點,加進的熱量僅使水變成水蒸氣,即由液態變為氣態。這種不改變物質的溫度而引起物態變化(又稱相變)的熱量稱為潛熱。如計算機房中、工作人員人體發熱以及換氣帶進來的空氣含溼量,這些熱量稱為潛熱。全熱等於顯熱與潛熱之和。
在一個可選例子中,兩個內側換熱器(例如:第一室內換熱器3和第二室內換熱器8)採用輪換方式,結合風閥控制,一方面吸附水分的換熱器溫度偏低,切換後高溫冷媒吸收此部分冷量,從而可降低冷凝器溫度;另一方面以最大發揮換熱器乾燥作用,從而提高機組製冷總效率。
例如:切換後,高溫冷媒吸收已吸水飽和的乾燥裝置的冷量,使得吸附水分的換熱器表明的乾燥劑塗層吸收的水分可以一同被蒸發,進而使其吸收水分的程度由飽和變為不飽和。
例如:參見圖6所示的例子,該空調系統的風道結構,可以包括:第一風道和第二風道,第一風道和第二風道適配並行設置。通過適配設置於第一風道的第一室內換熱器3和第一風機12,向車內送風。通過適配設置於第二風道的第二室內換熱器8和第二風機13,向車外排風。在第一風道和第二風道之間,設置有第一風閥11和第二風閥14;第一風閥11可以設置於兩個風道的一側,第二風閥14可以設置於兩個風道的另一側。
可見,通過風閥和風機的適配控制,主要可以達到分別送風換熱。
在一個可選例子中,對於車用空調,由於車內空間有限,3個換熱器最為合適。其中,車內設置兩個換熱器的目的在於:
⑴製冷模式兩換熱器用來切換。
⑵制熱模式下,由於內側用制熱,換熱時僅有顯熱,與傳統的系統一樣,乾燥劑沒有作用。
⑶在化霜時,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)聯合控制,內側一個換熱器仍供熱量,部分熱量用於外側換熱器化霜,利用車內另一個換熱器作為蒸發器,使得機組實現不停機化霜,更加節能和舒適。
可選地,在三個換熱器中,只是製冷模式時兩個室內換熱器自帶的乾燥劑塗層起乾燥作用,在制熱模式時乾燥劑塗層不起作用。
在一個可選例子中,該空調系統適用單級和雙級等壓縮循環系統,以下參見圖1-圖5所示的單級壓縮循環為案例分析。
可選地,雙級系統僅是壓縮機這部分不同,冷媒在換熱器控制思路是一樣的,在此不再贅述。
在一個可選實施方式中,參見圖2和圖3所示的例子,車用空調的製冷模式,可以包括:第一製冷模式和第二製冷模式。第一製冷模式和第二製冷模式可以隨機啟動,不分先後順序。
在一個可選例子中,參見圖2所示的例子,車用空調的第一製冷模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,再通過第一三通閥4進入室外換熱器6冷凝過冷。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)過冷的冷媒,經第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發換熱,空氣由換熱器(例如:第二室內換熱器8)表面塗層乾燥吸收水分,再與冷媒蒸發換熱,給車內提供冷量。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成製冷循環。
在一個可選例子中,參見圖3所示的例子,車用空調的第二製冷模式的運行過程為:當啟動運行時間t>10~20min後,由對內側出風溼度(例如:內側出風溼度>60~80%)的檢測,判斷換熱器(即第二室內換熱器8)表面塗層吸收水是否飽和,若達到飽和,則需進行第一製冷模式和第二製冷模式的切換。具體切換的運行過程如下:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2切換,經過第二室內換熱器8,對其進行乾燥,再通過第二三通閥9控制進入室外換熱器6冷凝過冷。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
例如:在第二製冷模式下,第二室內換熱器流動高溫冷媒,起到乾燥作用。在第一製冷模式下,第一室內換熱器流動高溫冷媒,也是起到乾燥作用。不管在哪種製冷模式下,兩個室內換熱器不可能同時流動低溫或高溫冷媒,因此只有其中一個是吸收水分。
(2)過冷的冷媒,經第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒,再經過四通閥2切換進入第一室內換熱器3蒸發換熱,空氣由第一室內換熱器3表面的塗層乾燥吸收水分,再與冷媒蒸發換熱,持續為車內提供冷量。
(3)經第一三通閥4控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成製冷循環。
同理,若第一室內換熱器3吸收水分達到飽和,再切換到第一製冷模式。也就是說,第一製冷模式和第二製冷模式隨機執行,即:先執行任一個製冷模式都可以,一個有飽和現象時切換到另一個。
在一個可選實施方式中,參見圖4所示的例子,車用空調的制熱模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,再經過第一室內換熱器3,空氣由換熱器(例如:第一室內換熱器3)冷凝換熱,給車內提供熱量。
(2)經第一電子膨脹閥5節流後形成氣液兩相低溫冷媒,進入室外換熱器6蒸發,再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8。
其中,第二電子膨脹閥7全開。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成制熱循環。
在一個可選實施方式中,參見圖5所示的例子,車用空調的化霜模式的運行過程,可以包括:
(1)冷媒經壓縮機1壓縮後得到高溫高壓氣體,通過四通閥2,先經過第一室內換熱器3給車內供熱,再進入室外換熱器6進行化霜。
其中,第一電子膨脹閥5全開。
(2)經過第二電子膨脹閥7節流後形成氣液兩相低溫冷媒(例如:氣液兩相低溫冷媒),再經過四通閥2控制進入第二室內換熱器8蒸發。
(3)經第二三通閥9控制進入低壓,再經氣液分離器10回到壓縮機1的低壓側,完成化霜循環,整個過程無需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響車內舒適性。
可見,在化霜過程中,通過兩個電子膨脹閥(例如:第一電子膨脹閥5和第二電子膨脹閥7)的聯合控制,不需四通閥2換向和壓縮機1停機,不影響制熱舒適性。
由於本實施例的方法所實現的處理及功能基本相應於前述圖1至圖5所示的空調系統的實施例、原理和實例,故本實施例的描述中未詳盡之處,可以參見前述實施例中的相關說明,在此不做贅述。
經大量的試驗驗證,採用本發明的技術方案,通過三個換熱器空調系統,製冷模式兩換熱器用來切換,可提高系統製冷性能和可靠性;由於冷凝溫度降低和蒸發溫度提高,即高壓降低和低壓升高,從而使冷媒系統高低壓比降低,提高壓縮機效率和延長壓縮機壽命;通過三個換熱器空調系統,化霜期間不需換向和不停機,提高熱舒適性。
綜上,本領域技術人員容易理解的是,在不衝突的前提下,上述各有利方式可以自由地組合、疊加。
以上所述僅為本發明的實施例而已,並不用於限制本發明,對於本領域的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的權利要求範圍之內。