一種空調系統和空調控制方法與流程

2024-02-21 08:23:15

本發明涉及溫溼度控制技術領域,具體可應用於汽車領域。

背景技術：

電動汽車熱泵空調系統在制熱時，為了防止車內起霧，通常使用外循環通風，即空調的進風是外環境的空氣，同時乘客車艙內的空氣被排出，帶走了乘客車艙內的水汽，以防止車內起霧。目前，被排出的乘客艙或車艙內的空氣通過乘客艙或車艙後部的排風門排到外部環境中，這些空氣攜帶的熱量也隨之排到外部環境中，沒有得到有效利用，降低了熱泵空調的效率。

因此，有必要對現有的技術進行改進，以解決以上技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種空調系統和空調控制方法，提高了熱泵空調的能量利用率。

本發明的一個方面是提供了一種空調系統，包括製冷劑循環系統和第二載冷劑循環系統，所述空調系統包括第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、第五換熱器以及能量回收裝置；

所述製冷劑循環系統包括壓縮機、第一換熱器、第三換熱器、第二換熱器以及至少一個節流裝置；

所述第二載冷劑循環系統包括第二泵、第五換熱器以及能量回收裝置；所述空調系統包括空調箱或送風通道，空調箱或送風通道的出口通向室內或可以連通到室內，所述第五換熱器設置於所述空調箱或送風通道；在所述第二泵工作且所述能量回收裝置與所述第五換熱器以及第二泵之間的管路流通時，所述第二載冷劑循環系統形成回收熱量的循環通路，使第二載 冷劑在能量回收裝置吸收熱量，並通過第二載冷劑循環系統傳到空調箱或送風通道的第五換熱器；所述能量回收裝置設置在室內排出風的通道或者所述能量回收裝置與室內排風的通道相鄰設置使室內排出的風與能量回收裝置可接觸。

所述空調系統還包括第四換熱器和第一載冷劑循環系統；所述第一換熱器和第二換熱器為雙流道換熱器，所述雙流道包括供製冷劑流通的第一流道和供載冷劑流通的第二流道，所述第一流道與第二流道彼此密封隔離；所述製冷劑循環系統包括第一換熱器的第一流道、第二換熱器的第一流道；所述第二載冷劑循環系統包括第二換熱器的第二流道；所述第二換熱器的第二流道、所述能量回收裝置所在的管路包括控制閥可以控制管路導通與否；在所述第二泵工作時，所述第二換熱器的第二流道、所述能量回收裝置兩者其中之一可以選擇性與所述第五換熱器連通而形成循環通路；所述第一載冷劑循環系統包括第一換熱器的第二流道、第一泵、第四換熱器；所述第四換熱器設置於所述空調箱或送風通道。

所述空調系統的運行模式至少包括製冷模式、制熱模式；在制熱模式且所述第二泵工作時，所述第二載冷劑循環系統的第二換熱器的第二流道與所述第五換熱器不連通，所述能量回收裝置所在的管路與所述第五換熱器連通，在所述空調箱或送風通道中，從向室內送風的方向來說，所述第五換熱器位於所述第四換熱器的前面或者說所述第四換熱器相對第五換熱器離所述所述空調箱或送風通道的出風口較近。

所述空調系統還包括第一旁通路、第二旁通路和控制閥或控制閥組件，控制閥或控制閥組件控制所述第一旁通路和或第二旁通路導通與否或控制其導通與否並控制其中一個旁通路導通時的流量，所述第一旁通路、所述第二旁通路均是一端連通第一載冷劑循環系統、另一端連通第二載冷劑循環系統；所述第一旁通路的一端與所述第一換熱器出口端連通的管路連通，所述第一旁通路的另一端與第五換熱器或能量回收裝置連通；所述第二旁通路的一端與所述第五換熱器出口端或能量回收裝置出口端連通，所述第 二旁通路的另一端與第四換熱器出口端或第一換熱器的第二流道的進口端連通。

所述製冷劑循環迴路還包括第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥和單向閥；所述節流裝置包括第一節流裝置和第二節流裝置；

所述第一截止閥導通或截止第一換熱器和第三換熱器連通的通路；所述第三截止閥導通或截止第三換熱器和壓縮機連通的通路，或導通或截止第三換熱器經所述氣液分離器與壓縮機連通的通路；所述第二截止閥導通或截止第一換熱器同時與所述第一節流裝置和第二節流裝置連通的通路；所述第一節流裝置的另一端與所述第三換熱器連通，所述第二節流裝置的另一端和所述第二換熱器連通；所述第一節流裝置旁通有單向閥，所述單向閥導通方向為製冷劑從第三換熱器流向第二換熱器的方向。

所述能量回收裝置所在的第二載冷劑循環系統包括作為控制閥的第一控制閥，空調系統包括製冷模式與制熱模式；製冷時，第一截止閥導通，第二截止閥、第三截止閥截止，第一節流裝置截止，第二節流裝置導通，所述第一控制閥使所述第二流道所在的流路導通或者第一控制閥與第二泵和第二換熱器第二流道出口端連通的埠導通，所述第一控制閥使能量回收裝置所在的流路截止或者第一控制閥與能量回收裝置出口端連通的埠截止；

空調系統制熱時，所述第一截止閥截止，第二、第三截止閥導通，第一節流裝置導通，第二節流裝置截止，第一控制閥使所述能量回收裝置所在的流路導通或第一控制閥與第二泵和能量回收裝置出口端連通的埠導通，所述第一控制閥使第二換熱器第二流道所在的流路截止或第一控制閥與第二換熱器第二流道出口端連通的埠截止。

所述能量回收裝置所在的第二載冷劑循環系統包括作為控制閥的第一控制閥，空調系統還包括除溼模式，除溼模式包括兩種工作模式；其中第一除溼模式時，所述第一截止閥截止，第二、第三截止閥導通，所述第一節流裝置和第二節流裝置同時節流，所述第一控制閥使所述能量回收裝置 所在的流路截止或第一控制閥與第二泵和能量回收裝置出口端連通的埠截止，所述第一控制閥使第二換熱器第二流道所在的流路導通或第一控制閥與第二換熱器第二流道出口端連通的埠導通；

第二除溼模式時，第一截止閥導通，第二截止閥、第三截止閥截止，第一節流裝置截止，第二節流裝置導通，所述第一控制閥使第二換熱器第二流道所在的流路導通或第一控制閥與第二泵和第二換熱器第二流道出口端連通的埠導通，所述第一控制閥使能量回收裝置所在的流路截止或第一控制閥與能量回收裝置出口端連通的埠截止。

還包括第一通斷控制旁路和第二通斷控制旁路，所述節流裝置包括第一節流裝置和第二節流裝置；

所述第一節流裝置連接在第一換熱器與所述第三換熱器之間；所述第二節流裝置連接在第三換熱器連通與所述第二換熱器之間；所述第一通斷控制旁路與所述第一節流裝置並聯，導通或截止所述第一通斷控制旁路；所述第二通斷控制旁路與所述第二節流裝置並聯，導通或截止所述第二通斷控制旁路。

相應的，本發明實施例的第二方面提供了一種空調系統控制方法，所述控制方法包括如下步驟:在空調系統制熱時，所述第二泵工作，且所述能量回收裝置與所述第五換熱器以及第二泵之間的管路流通而形成回收熱量的循環通路，第二載冷劑在能量回收裝置吸收熱量，並通過第二載冷劑循環系統傳到空調箱或送風通道的第五換熱器；所述第五換熱器相對靠近空調箱或送風通道的新風進口設置，所述進入空調箱或送風通道的空氣先流經所述第五換熱器。

所述空調系統還包括用於檢測所述能量回收裝置溫度的傳感器或感溫元件，所述空調系統的控制方法還包括：檢測所述能量回收裝置的表面溫度或進入的液體溫度，判斷所述能量回收裝置表面是否結霜，若是，則控制所述第二泵停止工作；若否，則控制第二泵繼續工作。

所述空調系統還包括第四換熱器和第一載冷劑循環系統；所述第一換熱器和第二換熱器為雙流道換熱器，所述空調系統還包括第一旁通路、第二旁通路和控制閥或控制閥組件，第一旁通路、第二旁通路分別連通所述第一載冷劑循環系統和第二載冷劑循環系統從而形成旁通迴路；所述控制閥為為第二控制閥或第二控制閥組件，用於控制所述第一旁通路和或第二旁通路導通與否；所述空調系統預設有第二載冷劑不需要化霜的極限溫度即第一極限溫度、第二載冷劑需要化霜的極限溫度第二極限溫度，第一極限溫度高於第二極限溫度；在空調系統制熱時，所述控制方法還包括以下步驟：

獲取從第五換熱器流出的第二載冷劑的溫度或能量回收裝置入口端的第二載冷劑的溫度；

判斷所述獲取的第二載冷劑的溫度是否小於預設的第一極限溫度；

若所述獲取的第二載冷劑的溫度小於預設的第一極限溫度，則比較所述獲取的第二載冷劑的溫度是否大於預設的第二極限溫度，若是，則根據預設的目標溫度調整第二控制閥或控制閥組件的開度，否則控制第二控制閥或控制閥組件與第一旁通路連通的埠的開度為預設允許的最大值；

若所述獲取的第二載冷劑的溫度大於等於預設的第一極限溫度，則關閉所述第二控制閥或閥組件使第一旁通路、第二旁通路形成的旁通迴路不導通。

所述空調系統的運行模式包括製冷模式，所述空調系統預設有製冷模式相應特定工況下的第二載冷劑不需要輔熱的相應溫度即第三極限溫度、第二載冷劑需要輔熱的相應溫度即第四極限溫度，所述第三極限溫度、第四極限溫度為固定值或為隨設定溫度及工況而改變的預設值，同一工況且相同設定溫度時所述第三極限溫度高於第四極限溫度；所述方法還包括如下步驟：

獲取壓縮機的當前轉速；

判斷壓縮機的當前轉速是否為預設的最小轉速，並在判斷為是後，獲 取從第五換熱器流出的第二載冷劑的當前溫度或能量回收裝置入口端的第二載冷劑的溫度；

若第二載冷劑的當前溫度小於預設的第三極限溫度，則比較所述第二載冷劑的當前溫度是否大於預設的第四極限溫度，若是，則根據預設的第二載冷劑從第五換熱器流出的目標溫度，調整第二控制閥或控制閥組件的開度而改變第一旁通路液體流通的流量，否則，控制第二控制閥或控制閥組件的開度為預設允許的最大；

若所述獲取的第二載冷劑的當前溫度大於等於預設的第三極限溫度，則關閉第二控制閥或控制閥組件使第一旁通路和第二旁通路不導通。

本發明的空調系統設置有能量回收裝置，該能量回收裝置用於回收乘客艙或車艙內排出的空氣中攜帶能量，並將回收的能量重新帶入空調箱或風道中進行利用，提高了空調系統的效率。

【附圖說明】

圖1是本發明空調系統第一種實施例在制熱模式下的原理示意圖；

圖2是本發明空調系統第一種實施例在製冷模式下的運行示意圖；

圖3是本發明空調系統第一種實施例在除溼模式下的兩種運行示意圖；

圖4是本發明空調系統在制熱模式的控制方法的一種實施例的局部流程示意圖；

圖5是本發明空調系統第二實施例的原理示意圖；

圖6是本發明空調系統第二種實施例在制熱模式下的控制方法局部流程示意圖；

圖7是本發明空調系統第二種實施例在製冷模式下的控制方法的一種實施例的局部流程示意圖；

圖8是本發明空調系統第三種實施例的原理示意圖；

圖9是本發明空調系統第四種實施例的原理示意圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明：

需要說明的，為了敘述方便，下面將第一載冷劑循環系統中的載冷劑稱為第一載冷劑，第二載冷劑循環系統中的載冷劑稱為第二載冷劑，「第一」、「第二」僅為了彼此進行區分，並無其他特定的含義；本文所說的載冷劑是指和製冷劑、空氣進行熱交換的流體媒質，可以用來承載冷量，也可以用來承載熱量，具體的，載冷劑可以為乙二醇和水以不同比例進行混合後獲得的混合物。

本發明的空調系統可以是汽車空調系統，也可以是家用空調系統或商用空調系統，下面以一種汽車空調系統為例進行說明，其中本發明實施例中所述的室內，對應汽車的乘客艙或車艙或駕駛艙，乘客艙或或駕駛艙以乘客艙表述。

參考圖1、圖2，該空調系統包括製冷劑循環系統100以及載冷劑循環系統。載冷劑循環系統包括第一載冷劑循環系統200、第二載冷劑循環系統300。製冷劑循環系統100包括通過管路連接的壓縮機101、第一換熱器102、第二換熱器110以及第三換熱器105和氣液分離器111。另外，還可以包括控制閥和節流裝置，例如第一節流裝置107、第二節流裝置109，截止閥103、104、108以及單向閥106。壓縮機101的出口端與第一換熱器102製冷劑的入口端連通，第一換熱器102製冷劑的出口端與第三換熱器105的一個埠連通，第三換熱器105另一個埠與第二換熱器110的第一流道入口端連通，第二換熱器110的第一流道出口端與氣液分離器111入口端連通，氣液分離器111的出口端與壓縮機101入口端連通。另外，第一換熱器102與第三換熱器105相連通的管路設置有第一截止閥103，具體的第一截止閥的一端與第一換熱器第一流道出口端即製冷劑出口端連通，另一端與第三換熱器的一端連通；第三換熱器105與第二換熱器110連通的管路設置有第一節流裝置107和第二節流裝置109，其中，第一節流裝置107一端連接第三換熱器的一端即第二端，另一端連接第二節流裝 置109的一個埠，第二節流裝置109的另一個埠與第二換熱器110的第一流道的入口端相連。第一節流裝置107和第二節流裝置109彼此分開，位於第二截止閥108所在管路的兩側，或者說第一節流裝置107和第二節流裝置109相連的一端連通第二截止閥108；其中，第一節流裝置107的一端通過截止閥108所在的管路與第一換熱器102第一流道的出口端連通，另一端與第三換熱器105連通；第一節流裝置107兩端與單向閥106控制的旁路並聯，單向閥106單向導通從第三換熱器105流向第二截止閥108、第二節流裝置109的管路。第二節流裝置109的一端與第二換熱器第一流道的入口端相連通，另一端連通第二截止閥108及通過單向閥106與第三換熱器105的一端相連通，第三換熱器105另一端通過第三截止閥104所在的管路與氣液分離器111的入口端連通。本說明書中所述的連接或連通，可以是直接的連接或連通，也可以是間接的連接或連通，此處不再進行一一贅述。

第一載冷劑循環系統200是可選擇運行的，其中的第一載冷劑與製冷劑循環系統100的相對高溫製冷劑，可在第一換熱器102中進行熱交換，並將熱量攜帶到空調箱400中進行熱交換。第二載冷劑循環系統按照空調系統不同的模式，存在兩種循環方式，一種是在製冷或除溼模式下，第二載冷劑循環系統的第二載冷劑與製冷劑循環系統100中的相對低溫製冷劑在第二換熱器110進行熱交換，並將冷量攜帶到空調箱400與通過空調箱的空氣進行熱交換；另一種是在制熱模式下，第二載冷劑與乘客艙或車艙內排出的風在能量回收裝置304進行熱交換，回收乘客艙或車艙內排出的部分熱量，使第二載冷劑得以升溫，並在回到空調箱400時與外部進來的空氣進行熱交換，使外部進來的空氣能夠有所升溫從而完成了熱能量的回收利用。第一載冷劑循環系統200的第一載冷劑與製冷劑循環系統100的製冷劑彼此密閉隔離；第二載冷劑循環系統300的第二載冷劑與製冷劑循環系統100的製冷劑相互密閉隔離。

第一換熱器102和第二換熱器110為雙流道換熱器，均包括第一流道和 第二流道，這裡第一流道指供製冷劑流過的通道，第二流道指供載冷劑流過的通道，第一流道和第二流道相互密閉隔離使流道內的介質互不連通。第一流道包括製冷劑流入口端和製冷劑流出口端，以及連接製冷劑流入口和流出口的流道。第二流道包括載冷劑入口端和載冷劑流出口端，以及連接載冷劑入口端和出口端的流通通道。

第三換熱器105，設置於與外界空氣相對連通的空間用於與環境進行熱交換，該與外界空氣連通的空間可以是汽車的車前方通風格柵的背風側，製冷劑在第三換熱器105和外界空氣進行熱交換，例如吸收外界環境中空氣的熱量，或者向外界環境釋放熱量。其可以為板式換熱器、翅片式換熱器或者微通道換熱器，具體結構可包括至少兩個埠，一個作為製冷劑入口端，一個作為製冷劑出口端，以及連接兩端的多組流通管形成的流道，流道管之間可設置換熱翅片。

第一節流裝置107、第二節流裝置109，可以為具有截止功能的電子膨脹閥，也可以是不具有截止功能的膨脹閥等調節製冷劑壓力大小的節流裝置再加上控制通斷的控制閥形成。

截止閥103、104、108，也可以是流量調節閥或電磁閥等通斷控制閥，只要能夠實現導通或截止流通管路就可以，下述的其他截止閥也同樣可以是流量調節閥或者電磁閥等通斷控制閥，後續不再重複說明。

氣液分離器111，與壓縮機的入口端相連，使回流的低溫低壓氣態製冷劑中含有的液態製冷劑留存在氣液分離器111。

壓縮機101，將低溫低壓的製冷劑壓縮為高溫高壓製冷劑後排出，可採用電動壓縮機，也可以採用發動機帶動的壓縮機，或其他能夠實現將低溫低壓的製冷劑壓縮為高溫高壓製冷劑的設備。

第一載冷劑循環系統200，包括通過管路連接的第一泵201、第一換熱器102的第二流道、第四換熱器202。第一泵201的出口端與第一換熱器102的第二流道的入口端連通，第一換熱器102第二流道的出口端與第四 換熱器202的入口端連通，第四換熱器202的出口端與第一泵201的入口端連通。第一泵201可以採用電子泵，另外第一泵也可以裝在第一載冷劑循環系統的兩件部件之間的管路中的任一位置。

第四換熱器202可以設置在空調箱風道中，為第一載冷劑和風道中空氣的熱交換提供場所；該第四換熱器可以為液體換熱器或者是其他可以和空氣進行熱交換的換熱器，液體換熱器的流通管之間可以設置散熱翅片。

第二載冷劑循環系統300包括通過管路連接的第二泵301、第二換熱器110的第二流道、第五換熱器302、能量回收裝置304，以及使循環迴路在第五換熱器302和能量回收裝置304之間進行切換的第一控制閥303。第二換熱器110的第二流道出口端通過第一控制閥303分別連通第二泵301的入口端和能量回收裝置304的出口端，第二泵301的出口端與第五換熱器302的入口端連通，第五換熱器302的出口端同時與第二換熱器110的第二流道入口端和能量回收裝置304的入口端連通。另外，第二泵也可以裝在第二載冷劑循環系統的兩個部件之間的管路中的其餘位置，第一控制閥303可以用兩個控制閥替代，兩個控制閥分別設在第五換熱器302和能量回收裝置304所在管路。

第五換熱器302設置在空調箱400的風道中，為第二載冷劑與空調箱風道中的空氣進行熱交換提供場所。其可以為液體換熱器或其他可以與周圍空氣進行熱交換的換熱器，液體換熱器的流通管之間可以設置散熱翅片。

能量回收裝置304可設置在乘客艙或車艙出風的通道，通常靠近車的尾部，為第二載冷劑與乘客艙或車艙排出的風進行熱交換提供場所，回收乘客艙或車艙排出熱風的能量。具體實現時，其可以是板式換熱器也可以是其他可以實現熱交換的換熱器，例如盤旋的可供載冷劑流通的管道，即設置於出風管道中的盤管式換熱器。

第一控制閥303可以為三通閥或組合的兩通閥，以三通閥為例，其中一個埠與第二換熱器的第二流道出口端連通，一個埠與能量回收裝置的 出口端連通，另外一個埠與第二泵的入口端連通；並可以根據空調不同的模式控制三個埠中的其中一個進口與兩個出口的其中一個埠選擇性導通以進行切換或者兩個進口的其中一個埠與一個出口選擇性導通以進行切換，這樣第二泵301連接通路可以在第二換熱器110和能量回收裝置304之間進行切換，即或者第二泵301入口端與第二換熱器110的第二流道出口端連通，或者第二泵301入口端與能量回收裝置304出口端連通，改變了第二載冷劑進行熱交換的場所。具體的，當第一控制閥303導通第二泵301入口端與能量回收裝置304出口端之間的管路時，第二泵301入口端與第二換熱器的第二流道出口端的管路截止，這樣第二載冷劑在能量回收裝置304中與乘客艙或車艙內排出的空氣可進行熱交換，在環境溫度很低時可回收乘客艙或車艙排出的熱量，使從外部進入的新風得以初步升溫。

空調箱400，設置有第四換熱器202和第五換熱器302，兩者可間隔一定的距離設置。空調箱內循環或外循環的空氣，經過第五換熱器302、第四換熱器202後進入乘客艙或車艙。另外，根據實際應用，空調箱中還可以設置空調箱出風通道、內外循環風口、電加熱器、鼓風機等，另外還可以設置溫度風門。

需要說明的，本實施例中的第一載冷劑循環系統也可以沒有，而將第一換熱器設置在空調箱風道中，並通過溫度風門控制是否進行換熱。

汽車空調系統的運行模式包括制熱模式、製冷模式、除溼模式等，下面分別對上述幾種模式下空調系統的第一實施例的工作狀況進行說明。

參考圖1所示，在制熱模式時，製冷劑循環系統的第一截止閥103截止，第二截止閥108、第三截止閥104導通，第一節流裝置107開啟進行節流，第二節流裝置109關閉。製冷劑經壓縮機101被壓縮為高溫高壓的氣體，然後通過壓縮機101的排氣管排出後進入第一換熱器102的第一流道，在第一換熱器102中與流經第一換熱器102第二流道的第一載冷劑進行熱交換，被冷卻成為高壓液體，由於第一截止閥103截止，第三截止閥108導 通，因此高壓液態製冷劑從第一換熱器102第一流道的出口端流出後，經過第二截止閥108流入第一節流裝置107入口端，在第一節流裝置107高溫液態製冷劑被降溫降壓成為低壓流體。氣液兩相製冷劑從第一節流裝置107的出口端流出後流入第三換熱器105，在第三換熱器105氣液兩相製冷劑與外界環境中的空氣進行熱交換，吸收空氣中的熱量成為低壓低溫氣體。低溫低壓製冷劑從第三換熱器105流出後，由於第一截止閥103截止，第二截止閥104導通，因此製冷劑經過第二截止閥104所在的管道進入氣液分離器111入口端，使回流的低溫低壓氣態製冷劑中含有的液態製冷劑留存在氣液分離器111，而低壓低溫的氣態製冷劑被吸入壓縮機，再次被壓縮機101壓縮為高溫高壓的氣態製冷劑。

第一載冷劑循環系統：第一載冷劑在第一泵201的驅動下進入第一換熱器102的第二流道，在第一換熱器102第一載冷劑與第一流道中的高溫高壓的製冷劑進行熱交換，吸收熱量使溫度升高。溫度升高的第一載冷劑從第一換熱器102第二通道的出口端流出，流入第四換熱器202，在第四換熱器第一載冷劑與流經第四換熱器的空氣進行熱交換，進行熱交換後的空氣因吸收第一載冷劑的熱量而溫度升高，最後進入車輛乘客艙或車艙內。

第二載冷劑循環系統，第一控制閥303與第二泵301入口端和能量回收裝置304出口端連通兩個埠導通，與第二換熱器110連通的埠截止，因此第二泵301工作時，第二載冷劑不會流入第二換熱器110進行熱交換，而是進入能量回收裝置中進行熱交換。第二載冷劑在能量回收裝置304和乘客艙或車艙排出高於外部環境的氣流進行熱交換，吸收乘客艙或車艙排出空氣的熱量，溫度升高。第二載冷劑攜帶著吸收的熱量從能量回收裝置304出口端流出，流到第五換器，具體可以通過第一控制閥303進入第二泵301入口端，在第二泵301驅動下進入第五換熱器入口端，在第五換熱器與空調箱風道的新風進行熱交換，第二載冷劑釋放熱量，新風吸收熱量使溫度初步升高，然後再通過第四換熱器進一步吸收熱量，升溫後進入乘客艙或車艙，實現制熱目的。

可以理解，空調系統在制熱模式下，乘客艙或車艙中暖風被排出後，經過能量回收裝置304與第二載冷劑循環系統中的載冷劑進行熱交換，熱風攜帶的熱量被第二載冷劑吸收，然後第二載冷劑攜帶著吸收的熱量進入空調箱風道，在第五換熱器302中與空調箱新風進行熱交換，第二載冷劑的溫度降低，同時經過第五換熱器的空氣吸收熱量，溫度升高，這樣不但回收了熱量，而且由於空調箱新風在進入第四換熱器202吸收製冷劑的熱量之前，就吸收了回收的熱量，降低了對製冷劑供熱量的要求，節約了能量，同時可滿足低溫下制熱的要求。當然第二載冷劑循環系統可選擇性進行工作。

製冷模式如圖2所示，製冷劑循環系統100的第一截止閥103導通，第二截止閥108、第三截止閥104截止，單向閥106導通，第一節流裝置107不工作，第二節流裝置109節流工作。製冷劑經壓縮機101被壓縮成高溫高壓的氣體，從壓縮機101的出口端排出，進入到第一換熱器102的第一流道，在第一換熱器102第一流道中的高溫高壓的氣態製冷劑與流經第一換熱器102第二流道的第一載冷劑可進行熱交換，高溫高壓氣態製冷劑放出熱量成為高壓氣液兩相製冷劑。高壓氣液兩相的製冷劑經第一換熱器102的第一流道出口端流出後，經過第一截止閥103進入第三換熱器105的入口端，高壓兩相態製冷劑在第三換熱器105中被外界環境中的空氣冷卻成為高壓液態或兩相製冷劑，製冷劑從第三換熱器105出口端排出，經過單向閥106進入第二節流裝置109節流降壓，成為低壓低溫氣液兩相製冷劑，低壓低溫氣液兩相製冷劑進入第二換熱器110的第一流道，在第二換熱器110第一流道中的低壓低溫液態製冷劑與第二流道中的第二載冷劑進行熱交換，製冷劑吸收第二載冷劑的熱量，蒸發成為氣態製冷劑；氣態製冷劑從第二換熱器110第一流道出口端流出，進入氣液分離器111，經氣液分離器111分離，氣態製冷劑從氣態分離器111出口端流出，進入壓縮機101。

第二載冷劑循環系統的第二泵工作，第一控制閥303與第二換熱器110 連通的埠導通，第一控制閥303與第五換熱器302相連通的埠導通，第一控制閥303與能量回收裝置304相連通的埠截止，因此能量回收裝置304不工作。第二載冷劑在第二換熱器110的第二流道，與第二換熱器110的第一流道中的製冷劑進行熱交換，第二載冷劑釋放熱量，溫度降低。第二載冷劑從第二換熱器110的出口端流出到第五換熱器，如可經第二泵301再進入第五換熱器302，與空調箱400內的空氣進行熱交換，第二載冷劑吸收空調箱空氣的熱量，溫度升高，同時使流經空氣的溫度降低。

第一載冷劑循環系統的第一泵可選擇性工作，第一泵201工作時，第一載冷劑進入第一換熱器102的第二流道入口端，第一載冷劑在第一換熱器的第二流道與流經第一流道的製冷劑進行熱交換，第一載冷劑吸收熱量後溫度升高，然後經過第二控制閥203進入第四換熱器202，在第四換熱器202第一載冷劑與經過第四換熱器202表面的空氣進行熱交換，第一載冷劑釋放熱量溫度降低。第一載冷劑流經第四換熱器的流量可通過第一泵或第二控制閥203可調，從而控制通過第四換熱器後空氣流的溫度。

可以理解，在製冷模式中，可以根據用戶的需求開啟或者關閉第一載冷劑循環系統的第一泵，當第一泵開啟時，第一載冷劑與製冷劑在第一換熱器中進行熱交換，吸收製冷劑的熱量溫度升高，然後進入第四換熱器，此時，空調箱400中的進風經過第五換熱器302被第二載冷劑冷卻後，溫度降低，同時將空氣中的水分冷凝出來，除去了空氣中的水分，起到了除溼的效果，然後經過第四換熱器202吸收第一載冷劑的熱量，溫度升高，最後進入乘客艙或車艙。與沒有經過第一載冷劑循環系統的冷風相比，進入乘客艙或車艙的冷風會比較柔和，提高了乘客的舒適度；同時，第一製冷劑循環系統的開啟，也起到了混風的作用，不需要在空調箱風道，另外節省了用於混合或調節冷風和熱風的溫度風門及其驅動裝置，節約了成本。具體的，例如，當空調箱的進風溫度為Ta0，空氣流經第五換熱器302被冷卻，溫度降低為Ta1，空氣離開第五換熱器進入第四換熱器被加熱，溫度升高為Ta2,Ta2也是空調箱的出風溫度，則存在這樣的關係 Ta0>Ta2>Ta1，為了保證這樣的關係，需要控制Ta2的數值。Ta2與空氣從第四換熱器獲取的熱量直接相關，即與第一載冷劑攜帶的熱量直接相關，第一載冷劑攜帶的熱量與第一載冷劑的量、溫度相關。因此，可通過控制第一泵來控制第一載冷劑的流速，進而控制到第四換熱器的量和溫度及Ta2，具體可根據獲取的各工況參數及設定的乘客艙或車艙溫度等，由系統得出標定後的第一泵的功率或第一載冷劑的流速及溫度等參數並按此運行。

需要說明的，此時第四換熱器和第一泵處於工作狀態，從而在空調系統中不存在混風風門的情況下，也可以進行混風，另外，此方法也適用於空調系統的除溼模式。

參考圖3，在除溼模式下，第一截止閥103截止，第二截止閥108、第三截止閥104導通，第二節流裝置109進行節流，第一節流裝置107可根據需要工作如同時進行節流；第一控制閥303導通的埠為與第二泵301和第二換熱器110第二流道之間連通的兩個埠，第一控制閥303與能量回收裝置110之間連通的埠截止。製冷劑經過壓縮機101壓縮成高溫高壓的氣體，經壓縮機101出口端排出後進入第一換熱器102的第一流道，第一流道的製冷劑在第一換熱器102與第二流道的第一載冷劑進行熱交換，然後製冷劑從第一換熱器102的第一流道出口端流出經過第二截止閥108後可以分成兩路，其中一路經過第一節流裝置107節流降壓後進入第三換熱器105，在第三換熱器105製冷劑與外界環境中的空氣進行熱交換，吸收外界環境溫度的熱量成為低溫低壓的氣體，低溫低壓的氣態製冷劑從第三換熱器105出來後經過第三截止閥104進入氣液分離器111，最後回到壓縮機；另一路經過第二節流裝置109節流成為低溫低壓氣液兩相的製冷劑，然後進入第二換熱器110的第一流道，在第二換熱器第一流道的製冷劑與第二流道流動的第二載冷劑交換熱量，低溫低壓氣液兩相製冷劑吸收第二載冷劑的熱量成為低壓低溫氣態製冷劑，後進入氣液分離器111，最後回流到壓縮機。第一節流裝置107可根據環境溫度選擇是否工作，如果環境溫度較高，第四換熱器需要的熱量相對較少，第一節流裝置107可 不工作；而如果環境溫度較低，則第一節流裝置107可節流工作，使第三換熱器吸收外部熱量。

第一載冷劑循環系統：第一載冷劑在第一泵201的驅動下進入第一換熱器102的第二流道，第一載冷劑在第一換熱器102與第一流道中的高溫高壓的製冷劑進行熱交換，吸收熱量溫度升高。攜帶著熱量的第一載冷劑從第一換熱器102第二通道的出口端流出後，流入第四換熱器，製冷劑在第四換熱器與流經的空氣進行熱交換，進行熱交換後的空氣因吸收第一載冷劑的熱量而溫度升高，最後進入車輛乘客艙或車艙內。

第二載冷劑循環系統：第一控制閥303與第二換熱器110和第五換熱器302相連通的兩個埠導通，與能量回收裝置304相連的埠截止，因此能量回收裝置304不工作。第二載冷劑在第二換熱器110的第二流道，與流經第二換熱器110的第一流道的製冷劑進行熱交換，第二載冷劑釋放熱量，溫度降低。第二載冷劑從第二換熱器110的出口端流出，經第二泵301驅動進入第五換熱器302，與空調箱內的空氣進行熱交換，吸收空調箱空氣的熱量，溫度升高。相應的經過第五換熱器302後，空氣的溫度降低。由於第二載冷劑的溫度很低，因此與第五換熱器302表面接觸的空氣會因冷凝而析出冷凝水，從而使經過的空氣的溼度降低。另外第五換器也可以是沒有的，而是將第二換熱器直接設置在空調箱，這樣去溼的效果會更好。

可以理解，在除溼模式中，製冷劑從第一換熱器出來後，通過第二截止閥108後被分成了兩條管路，因此第一載冷劑在第一換熱器中會吸收熱量，空調箱進風在第五換熱器中被第二載冷劑冷卻除溼後，再進入第四換熱器與第一載冷劑進行熱交換，溫度升高，因此進入乘客艙或車艙的是不會太冷，如有必要時可以是暖風。這樣，在陰冷多雨潮溼的天氣，能夠在除去乘客艙或車艙的水汽的同時保持乘客艙或車艙內乘客的舒適性。舉例來說，環境溫度較低時空調箱的進風空氣溫度Ta0，空氣流經第五換熱器302被冷卻，溫度降低為Ta1，同時空氣中的水汽在第五換熱器302表面冷凝下來，即發生除溼過程。空氣離開第五換熱器302進入第四換熱器202被加熱，溫度升為Ta2，Ta2為空調箱出風溫度，則Ta2>Ta0>Ta1。也就是說，經過除溼後，空調箱的出風溫度Ta2可以比進風溫度Ta0高空氣溫度 升高的能量來源於壓縮機的能量及製冷劑經過室外換熱器時從外界環境中吸收的熱量。另外環境溫度較高時空調箱的出風溫度可以比進風空氣溫度Ta0低，空氣流經第五換熱器302被冷卻，然後經過第四換熱器升溫，但升溫的熱量小於冷卻的熱量，這時，空調系統需要向外界放出熱量，具體地第一截止閥103導通，第一節流裝置107關閉，通過第一換熱器的第一流道的製冷劑進一步通過第一截止閥103流向第三換熱器105，製冷劑在第三換熱器105放出熱量，具體運行時製冷劑的流動可參圖2，即大致與製冷模式相似，而控制方法有所不同。

參考圖4，該圖是本發明空調系統第一種實施例在制熱模式的控制方法的局部的流程示意圖，包括如下步驟：

步驟S32，檢測能量回收裝置表面是否結霜，若是，則執行步驟S33，否則，執行步驟s34；

步驟S33，控制第二泵停止工作；

步驟S34，控制第二泵繼續工作。

可以理解，空調系統在制熱模式下，乘客艙或車艙排出的暖風中攜帶有水汽，當在能量回收裝置進行熱交換時，水汽被冷凝下來，可能會使能量回收裝置表面結霜。通過對第二泵的控制，解決能量回收裝置表面結霜、化霜的問題，提高了能量回收裝置的效率。能量回收裝置可以是液體換熱器，另外也可以是管路盤繞而成的管組，盤繞的管組可以設置在乘客艙或車艙排出的空氣通道中，另外盤繞的管組還可以是大致中空的形成通道的結構，乘客艙或車艙排出的空氣通過盤繞的管組中中空的通道。

參考圖5，該圖是本發明空調系統的第二種實施例的原理示意圖，與第一實施例不同的是，本實施例還包括：第一旁通路204、第二旁通路205以及第三控制閥207。第一旁通路204的一端通過第三控制閥207接入與第一換熱器102第二流道出口端連通的管路，第一旁通路204的另一端接入與第五換熱器302入口端連通的管路；第二旁通路205的一端接入與第五換熱器302出口端連通的管路，另一端接入與第四換熱器202出口端連通的管路。

第三控制閥207用於控制第一旁通路204的流量，可以為三通閥或兩 通閥，若為三通閥時包括三個埠，其中一個埠與第一換熱器102第二流道的出口端連通，一個埠與第四換熱器入口端的管路連通，另外，還有一個埠與第一旁通路204連通，從而使第一載冷劑能夠通過第一旁通路204流入第二載冷劑循環系統，並使第二載冷劑循環系統的載冷劑可通過第二旁通路205回流到第一載冷劑循環系統。

該空調系統在制熱、製冷、除溼模式下，第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥，第一節流裝置、第二節流裝置，第一控制閥的狀態可參照第一實施例，在此不再贅述。

下面對該空調系統通過旁通路進行控制部分的控制方法進行說明。

參考圖6，該圖是該空調系統在制熱模式下的控制方法流程示意圖，該流程表述了在制熱模式下能量回收裝置結霜的控制方法，以儘可能的避免能量回收裝置結霜，包括如下步驟：

步驟S12，獲取能量回收裝置入口端的第二載冷劑的當前溫度Tr1，和乘客艙或車艙排出空氣的溫度；具體實現時，Tr1的獲取方法可以有很多種，例如可以檢測能量回收裝置入口端的第二載冷劑的溫度，也可以檢測第五換熱器出口端第二載冷劑的溫度；

步驟S13，比較乘客艙或車艙排出的空氣溫度是否大於第二載冷劑的當前溫度Tr1，若是，則執行步驟S14，否則，返回步驟S12；

步驟S14，判斷能量回收裝置入口端的第二載冷劑溫度Tr1是否小於等於預設的第一極限值Tr1_high，若是，則執行步驟S15，否則，執行步驟S16；本實施例中預設Tr1_high為0.5，也可以是其他的根據實際情況確定的數值；第一極限值為該模式下第二載冷劑不需要化霜的極限溫度；

步驟S15，判斷能量回收裝置入口端的第二載冷劑溫度Tr1是否大於預設的第二極限Tr1_low，若是，則執行步驟S17，否則，執行步驟S18；本實施例中預設Tr1_low為-0.5，也可以是其他的根據實際情況確定的數值；這裡第二極限值為該模式下第二載冷劑需要化霜的極限溫度；

步驟S16，關閉第三控制閥與第一旁通路連通的埠，然後返回；

步驟S17，根據預設的Tr1的目標值或程序，調整第三控制閥與第一旁通路連通的埠的開度，使第一載冷劑經過第一旁通路204流入第二載冷劑循環系統，使第二載冷劑與部分第一載冷劑混合，進而使第二載冷劑在第五換熱器中進行熱交換之後的溫度，達到預設的目標值，然後返回；

可以理解，為了使能量回收裝置表面溫度維持在0℃以上而避免結霜，該預設的目標值可以是(Tr1_low+Tr1_high)/2，本實施例中設置的兩個極限值可為對稱的數值，也可以根據實際請況，設置為不對稱的數值。

步驟S18，控制第三控制閥與第一旁通路連通的埠，使其開度達到預設的最大值；

可以理解，在制熱模式下，能量回收裝置304正常工作，第二換熱器110不工作，此時乘客艙或車艙排出的空氣在能量回收裝置304處得到部分回收。本實施例根據預設的第二載冷劑的目標溫度調整第三控制閥的埠及其開度，控制旁通路的流量，從而控制了第一載冷劑循環系統中的載冷劑流入第二載冷劑循環系統進行混合後的載冷劑溫度，該混合後的載冷劑就是流入能量回收裝置的載冷劑，能量回收裝置的表面溫度與該混合後的載冷劑的溫度相關，因此可以將能量回收裝置表面溫度控制在0℃左右，從而解決了能量回收裝置表面結霜的問題，即解決了乘客艙或車艙排出的空氣中攜帶的水汽在能量回收裝置進行熱交換時容易被冷凝下來，使能量回收裝置表面結霜的問題。

參考圖7，該圖是該空調系統在製冷模式下壓縮機最低極限轉速情況下控制方法的局部流程示意圖，包括如下步驟：

步驟S22，獲取壓縮機的當前轉速；

步驟S23，判斷壓縮機的當前轉速是否達到預設的最低轉速，若是，則執行步驟S24，否則，返回步驟S22；

步驟S24，獲取從第五換熱器流出的第二載冷劑的當前溫度Tc1；

步驟S25，比較Tc1是否小於預設的第三極限Tc1_high，若是，則執

行步驟S26，否則，執行步驟S27；第三極限值為該模式及設定溫度下

第二載冷劑不需要輔熱的相應溫度，即可直接通過調節製冷劑系統實現。

步驟s26,比較Tc1是否大於預設的第四極限值Tc1_low，若是，則執行s28，否則，執行步驟29；第四極限值為第二載冷劑需要輔熱的溫度。

步驟s27，關閉第三控制閥與第一旁通路連通的埠，然後返回；

步驟s28，根據預設的Tc1的目標值，調整第三控制閥與第一旁通路連通的埠的開度，使第一載冷劑經過第一旁通路204流入第二載冷循環系統，與第一載冷劑混合，進而使第二載冷劑在第五換熱器中進行熱交換之後的溫度，達到預設的目標值；可以理解，為了使能量回收裝置表面溫度維持在0℃附近，該預設的目標值可以是(Tc1_low+Tc1_high)/2，兩個極限可以是正負對稱的數值，也可以根據實際請況，設置為不對稱的數值，然後返回；

步驟s29，控制第三控制閥與第一旁通路連通的埠的開度為預設的最大值。

可以理解，在乘客艙或車艙需要製冷，但製冷需求不大的情況時，例如所需要的製冷量比壓縮機最小轉速對應的製冷量還要小的時候，第五換熱器進行熱交換後溫度降低，其表面很容易結霜。因此需要將一部分第一載冷劑循環系統中的載冷劑通過第三控制閥203和第一旁通路204旁通到第二載冷劑循環系統，使較高溫度的載冷劑與較低溫度的載冷劑混合，降低載冷劑攜帶的冷量。一方面，避免了壓縮機因最小轉速的限制帶來的頻繁啟動，延長了壓縮機壽命，提高了壓縮機的工作效率的降低。另一方面，第五換熱器流出的載冷劑溫度可以反映第五換熱器的表面溫度，因此可以控制第五換熱器表面的溫度，使其不結霜。

另外，空調系統在製冷模式、制熱模式下的控制方法(如圖6、圖7所示)也適用於除溼模式，在此不再贅述。

圖8是本發明空調系統的第三實施例原理示意圖，本實施例同樣包括製冷劑循環系統和載冷劑循環系統，與第一實施例不同的地方在於，本實施例的製冷劑循環系統的第一換熱器12的第一流道的出口端與第一節流 裝置15的入口端和第一截止閥17的入口端通過管路連通，第一節流裝置15的出口端與第一截止閥17的出口端共同與第三換熱器14的一端連通，第三換熱器14的另一端與第二節流裝置16的入口端和第二截止閥18的入口端連通，第二節流裝置16的出口端和第二截止閥18的出口端共同與第二換熱器13的第一流道的入口端連通。第一載冷劑循環系統和第二載冷劑循環系統請參考第一實施例，在此不進行贅述。

需要說明，空調系統在各種模式下的控制方法，以及第一載冷劑和第二載冷劑循環系統的循環過程可參照上述實施例。另外，在本實施例的基礎上，也可以不設置第一旁通路和第二旁通路；此外，也可以在本實施例的基礎上不設置第一載冷劑循環系統，而是直接將第一換熱器設置在空調箱風道，另外也可以將第二換熱器直接設置在空調箱風道。

參考圖9，該圖是本發明空調控制系統的第四實施例示意圖，與第一實施例不同的是，本實施例的製冷循環系統包括：通過管路連接的壓縮機101、第一換熱器102、第二換熱器110以及第三換熱器105和氣液分離器111，另外，還包括第一節流裝置107、第一截止閥103、第三截止閥104、第二截止閥108以及第四截止閥112，第一節流裝置107為可雙向流通並雙向節流的節流裝置。

在制熱模式下，第一截止閥103、第四截止閥112關閉，第三截止閥104、第二截止閥108導通，製冷劑在壓縮機101被壓縮為高溫高壓的氣體，然後通過壓縮機101的排氣管排出後進入第一換熱器102的第一流道，在第一換熱器102中與流經第一換熱器102第二流道的第一載冷劑進行熱交換，被冷卻成為高壓液體，由於第一截止閥103截止，第三截止閥108導通，因此高壓液態製冷劑從第一換熱器102第一流道的出口端流出後，經過第二截止閥108流經第一節流裝置107，在第一節流裝置107中高溫液態製冷劑經節流降壓成為低壓氣液兩相液體。製冷劑從第一節流裝置107流出後流入第三換熱器105，在第三換熱器105氣液兩相製冷劑與經過第三換熱器的空氣進行熱交換，吸收空氣中的熱量成為低壓低溫氣體。低溫低壓製冷劑從第三換熱器105流出後，由於第一截止閥103截止，第二截止閥 104導通，因此製冷劑經過第二截止閥104所在的管道進入氣液分離器111入口端，在氣液分離器111液態製冷劑儲藏在氣液分離器111，而低壓低溫的氣體製冷劑被吸入壓縮機，完成一個循環。

在製冷模式下，第一截止閥103、第四截止閥112導通，第二截止閥108、第三截止閥104截止。製冷劑在壓縮機101被壓縮成高溫高壓的氣體後，從壓縮機101的出口端排出，進入到第一換熱器102的第一流道，在第一換熱器102第一流道中的高溫高壓的氣態製冷劑與流經第一換熱器102第二流道的第一載冷劑可以進行熱交換，也可以不進行熱交換；製冷劑經第一換熱器102的第一流道出口端流出後，經過第一截止閥103進入第三換熱器105，製冷劑在第三換熱器105中被經過的的空氣冷卻成為高壓液態或兩相製冷劑，製冷劑從第三換熱器105出口端排出，經過第一節流裝置107節流降壓後，成為低壓低溫氣液兩相製冷劑，然後製冷劑進入第二換熱器110的第一流道，在第二換熱器110第一流道的製冷劑與第二流道的第二載冷劑進行熱交換，吸收第二載冷劑的熱量，成為低壓低溫氣態製冷劑；製冷劑從第二換熱器110第一流道出口端流出後，經過氣液分離器111，再回到壓縮機101。另外，第二換熱器可以放置在空調箱風道，這樣第二換熱器只要是一般的蒸發器即可，而不再是雙流道換熱器。該空調系統在各種模式下第一載冷劑循環系統和第二載冷循環系統的循環過程可參照上述實施例，也可以添加第二實施例所述的第一旁通路和第二旁通路，也可以不設置第一載冷劑循環系統，而是將第一換熱器設置在空調箱，這樣第一換熱器可以為一般的冷凝器而不再是雙流道換熱器。

需要說明的是：以上實施例僅用於說明本發明而並非限制本發明所描述的技術方案，儘管本說明書參照上述的實施例進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，所屬技術領域的技術人員仍然可以對上述實施方式進行修改或者等同替換，而一切不脫離本發明的精神和範圍的技術方案及其改進，均應涵蓋在本發明的保護範圍內。