專利名稱：多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷空調(diào)、熱泵、熱泵熱水器領(lǐng)域，尤其涉及一種可有效利用峰谷電價的多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：
蓄冰空調(diào)技術(shù)是利用廉價的谷電進(jìn)行制冰蓄能，在峰電時釋放冷能供空調(diào)所用的一項節(jié)能技術(shù)。蓄冰空調(diào)根據(jù)制冰方法大致可分為靜態(tài)制冰和動態(tài)制冰兩大類。其中靜態(tài)制冰有兩種融冰方式，一種是外融冰方式，另一種是內(nèi)融冰方式。小型蓄冰空調(diào)機(jī)組一般都是采用直接氟制冷蓄冰和內(nèi)融冰方式，融冰釋放的冷能用于提高制冷循環(huán)的過冷度從而達(dá)到節(jié)能的目的，而非真正使用融冰的冷量進(jìn)行直接供冷。蓄冰空調(diào)機(jī)組大都是只有單純的蓄冷釋冷(供制冷)功能。近年來一機(jī)多功能集成技術(shù)開始得到發(fā)展，如2006年8月30日公開的申請?zhí)枮?00610034853.2的冰蓄冷裝置就是使用蓄冷量加大制冷循環(huán)的過冷度來提高制冷效率，同時該裝置依季節(jié)不同還將蓄冰槽用作蓄熱筒，貯存熱泵循環(huán)后的熱量。能夠?qū)崿F(xiàn)蓄冰、融冰制冷、常規(guī)制冷、熱泵、蓄熱與釋熱六種運(yùn)行模式的切換。但該使用該冰蓄冷機(jī)組的空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法存在以下弊端在實際蓄熱運(yùn)行時供暖模式同時開啟，不能在機(jī)組供暖間隙進(jìn)行蓄熱，只能貯存滿足室內(nèi)供熱后的熱量，單位時間內(nèi)的蓄熱能力不足；低溫環(huán)境下運(yùn)行釋熱模式會造成所蓄熱量通過室外換熱器流失到環(huán)境中的弊端；所蓄熱量僅能用于空調(diào)供暖，無法同時滿足供熱或供冷的同時制取生活用熱水的目的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于針對上述問題，提供一種能量損失小、運(yùn)行效率高的多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種對上述多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)的控制方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、氣液分離器、四通閥、室外換熱器、蓄冰筒和室內(nèi)換熱器，所述蓄冰筒位于室外換熱器與室內(nèi)換熱器之間，該空調(diào)系統(tǒng)中還包括一熱交換器，該熱交換器的第一組管路串聯(lián)連接于所述室外換熱器與蓄冰筒之間，熱交換器的第二組管路串接于所述蓄冰筒與室內(nèi)換熱器之間；一電磁閥，并聯(lián)于所述室外換熱器和熱交換器第一管路所構(gòu)成的支路兩端；一電子膨脹閥與電磁閥構(gòu)成的并聯(lián)組件，該并聯(lián)組件串接于所述蓄冰桶前端；一電子膨脹閥，串接于室內(nèi)換熱器前端；一電磁閥，并聯(lián)于由所述并聯(lián)組件與蓄冰筒所構(gòu)成的支路兩端；以及三電磁閥，其中一電磁閥串接于熱交換器第二管路的前端，另一電磁閥并聯(lián)于所述熱交換器第二管路與串接的電磁閥所構(gòu)成的支路的兩端，而第三個電磁閥并聯(lián)于由所述室內(nèi)換熱器和電子膨脹閥構(gòu)成的支路兩端。
在室外換熱器與熱交換器的第一管路構(gòu)成的支路上串接一復(fù)合組件，該復(fù)合組件由一電子膨脹閥與一單向閥并聯(lián)組成并位于熱交換器的第一管路后端。
所述熱交換器為一板式熱交換器或套管式熱交換器。
在所述蓄冰筒上設(shè)置有回水口、供水口和補(bǔ)水口。
一種對上述多功能蓄冰空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，通過控制上述各閥門的狀態(tài)可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的六種運(yùn)行模式，各運(yùn)行模式的閥門控制狀態(tài)如下表
通過控制上述各閥門的狀態(tài)還可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)制熱水的如下二種運(yùn)行模式，其閥門控制狀態(tài)如下
本發(fā)明的多功能空調(diào)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 1)系統(tǒng)擁有多種功能常規(guī)制冷、蓄冰、融冰取冷(間接、直接取冷均可)、熱泵供暖、熱泵/制冷制熱水、蓄熱、釋熱供熱。
2)在系統(tǒng)中設(shè)計一換熱器，在蓄冰冷循環(huán)時增大節(jié)流前的過冷度、回收部分蓄冰筒末端冷量，還可提高壓縮機(jī)的吸氣溫度，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
3)在制冷或供暖的同時可以制取生活用熱水，也可單獨制取熱水(電磁閥12開啟的供暖循環(huán))，回收廢熱，節(jié)省能源。
4)蓄冰筒與室外換熱器采用并、串聯(lián)電磁的獨立控制設(shè)計，制熱快，熱損失小。供暖啟動時先使用蓄熱量加熱空氣，減少普通熱泵系統(tǒng)啟動時所需的“防止吹冷風(fēng)”等待時間，且低溫正常供熱無能量損失，延長釋熱時間。



圖1為本發(fā)明多功能蓄冰空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)圖。
圖2為本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在低溫釋熱時的運(yùn)行狀態(tài)示意圖。
圖3為本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在蓄冰模式運(yùn)行時的系統(tǒng)狀態(tài)示意圖。
圖4為本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在制冷狀態(tài)時同時運(yùn)行熱泵熱水器模式的系統(tǒng)狀態(tài)示意圖。
圖中 1.壓縮機(jī) 2.四通閥 3.室外換熱器 4.換交換器 7，13.電子膨脹閥 8.蓄冰筒(或蓄熱筒) 9.回水口 10.供水口 5，6，11，12，18，19電磁閥 14.室內(nèi)換熱器 15.氣液分離器 16.補(bǔ)水口 17.復(fù)合組件(由電子膨脹閥與單向閥組成)
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
參閱圖1，本發(fā)明的多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)1、氣液分離器15、四通閥2、室外換熱器3、蓄冰筒8和室內(nèi)換熱器14，所述蓄冰筒8位于室外換熱器3與室內(nèi)換熱器14之間，該空調(diào)系統(tǒng)中還包括 一熱交換器4，該熱交換器4的第一組管路串聯(lián)連接于所述室外換熱器3與蓄冰筒8之間，熱交換器4的第二組管路串接于所述蓄冰筒8與室內(nèi)換熱器14之間。
一電磁閥5，并聯(lián)于所述室外換熱器3和熱交換器第一管路所構(gòu)成的支路兩端。
一電子膨脹閥7與電磁閥19構(gòu)成的并聯(lián)組件，該并聯(lián)組件串接于所述蓄冰桶8前端。
一電子膨脹閥13，串接于室內(nèi)換熱器14前端。
一電磁閥6，并聯(lián)于由所述并聯(lián)組件與蓄冰筒8所構(gòu)成的支路兩端。
以及三電磁閥11、12和18，其中一電磁閥18串接于熱交換器4第二管路的前端，另一電磁閥11并聯(lián)于所述熱交換器4第二管路與串接的電磁閥18所構(gòu)成的支路的兩端，而電磁閥12并聯(lián)于由所述室內(nèi)換熱器14和電子膨脹閥13構(gòu)成的支路兩端。
在圖1-圖4中，上述室內(nèi)換熱器14和膨脹閥13均為一個，實際上室內(nèi)換熱器14和膨脹閥13可以為多個。
在室外換熱器3與熱交換器4的第一管路構(gòu)成的支路上串接一復(fù)合組件17，該復(fù)合組件17由一電子膨脹閥與一單向閥并聯(lián)組成并位于熱交換器4的第一管路后端。設(shè)置復(fù)合組件17，其在制冷、蓄冰和融冰等工況下不會對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響，而在常規(guī)供暖工況下則可以避免在多室內(nèi)換熱器情況下由于各膨脹閥13節(jié)流開度不一而導(dǎo)致的壓力損失，使系統(tǒng)既使在多室內(nèi)機(jī)運(yùn)行時仍可保持較高的運(yùn)行效率。
所述熱交換器4可以為一板式熱交換器、套管式熱交換器或其他形式的換熱器。
在所述蓄冰筒8上設(shè)置有回水口9、供水口10和補(bǔ)水口16。如果在回水口9和供水口10上連接空調(diào)末端系統(tǒng)可以為末端系統(tǒng)提供冷源或熱源；也可作為熱水器由供水口對外提供熱水。筒內(nèi)水的補(bǔ)給通過補(bǔ)水口16進(jìn)行。
本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)可以通過控制上述各閥門的狀態(tài)可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的六種運(yùn)行模式，各運(yùn)行模式的閥門控制狀態(tài)如下表
通過控制上述各閥門的狀態(tài)還可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的如下二種運(yùn)行模式，其閥門控制狀態(tài)如下
圖2表示本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在低溫釋熱時的運(yùn)行狀態(tài)示意圖。參見圖2，供暖功能一啟動，電磁閥5開啟，從蓄熱筒8中的取出的熱量直接被壓縮機(jī)1吸入，室內(nèi)空氣很快被加熱，減少了使用普通熱泵空調(diào)需要的等待“防止吹冷風(fēng)”的時間，也避免了熱量流經(jīng)室外換熱器3所帶來的熱量散失，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。如果環(huán)境溫度比較高，也可部分開啟或完全關(guān)閉電磁閥5，從外部環(huán)境吸收熱量，減少蓄冰筒8的熱量消耗。
圖3為本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在蓄冰模式運(yùn)行時的系統(tǒng)狀態(tài)示意圖。此時電磁閥11關(guān)閉，電磁閥18開啟，冷媒流經(jīng)熱交換器4，利用蓄冰筒8末端的冷量通過熱交換器4增加節(jié)流前的過冷度，同時還可以提高壓縮機(jī)1的吸氣溫度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率及安全性。
圖4為本發(fā)明空調(diào)系統(tǒng)在制冷狀態(tài)時同時制熱水模式的系統(tǒng)狀態(tài)示意圖。此時電磁閥5開啟，冷媒經(jīng)電磁閥5進(jìn)入蓄熱筒8，加熱蓄熱筒8內(nèi)的蓄水，進(jìn)行顯熱蓄熱，產(chǎn)生生活熱水，可以有效回收制冷過程中產(chǎn)生的廢熱，提高能源利用效率，同時又避免產(chǎn)生的熱量經(jīng)室外換熱器3散失，造成環(huán)境的熱島效應(yīng)。
上面對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(1)、氣液分離器(15)、四通閥(2)、室外換熱器(3)、蓄冰筒(8)和室內(nèi)換熱器(14)，所述蓄冰筒(8)位于室外換熱器(3)與室內(nèi)換熱器(14)之間，其特征在于該空調(diào)系統(tǒng)中還包括
一熱交換器(4)，該熱交換器(4)的第一組管路串聯(lián)連接于所述室外換熱器(3)與蓄冰筒(8)之間，熱交換器(4)的第二組管路串接于所述蓄冰筒(8)與室內(nèi)換熱器(14)之間；
一電磁閥(5)，并聯(lián)于所述室外換熱器(3)和熱交換器第一管路所構(gòu)成的支路兩端；
一電子膨脹閥(7)與電磁閥(19)構(gòu)成的并聯(lián)組件，該并聯(lián)組件串接于所述蓄冰桶(8)前端；
一電子膨脹閥(13)，串接于室內(nèi)換熱器(14)前端；
一電磁閥(6)，并聯(lián)于由所述并聯(lián)組件與蓄冰筒(8)所構(gòu)成的支路兩端；
以及三電磁閥(11)、(12)和(18)，其中一電磁閥(18)串接于熱交換器(4)第二管路的前端，另一電磁閥(11)并聯(lián)于所述熱交換器(4)第二管路與串接的電磁閥(18)所構(gòu)成的支路的兩端，而電磁閥(12)并聯(lián)于由所述室內(nèi)換熱器(14)和電子膨脹閥(13)構(gòu)成的支路兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能蓄冰空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于在室外換熱器(3)與熱交換器(4)的第一管路構(gòu)成的支路上串接一復(fù)合組件(17)，該復(fù)合組件由一電子膨脹閥與一單向閥并聯(lián)組成并位于熱交換器(4)的第一管路后端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能蓄冰空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述熱交換器(4)為一板式熱交換器或套管式熱交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能蓄冰空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于在所述蓄冰筒(8)上設(shè)置有回水口(9)、供水口(10)和補(bǔ)水口(16)。
5.一種上述任一項權(quán)利要求所述的多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于通過控制上述各閥門的狀態(tài)可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的六種運(yùn)行模式，各運(yùn)行模式的閥門控制狀態(tài)如下表
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，通過控制上述各閥門的狀態(tài)還可實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的如下二種運(yùn)行模式，其閥門控制狀態(tài)如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可有效利用峰谷電價的多功能蓄冰空調(diào)熱水系統(tǒng)。該空調(diào)熱水系統(tǒng)通過在蓄冰筒與室外換熱器、室內(nèi)換熱器之間增設(shè)一熱交換器，以及在蓄冰筒及室外換熱器的兩端設(shè)置可獨立控制的電磁閥，可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率并提高能源的利用效率。此外本發(fā)明還公開了該空調(diào)系統(tǒng)的控制方法。
文檔編號F24F11/00GK101498518SQ20081000523
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者施永康, 穎 陳 申請人:廣東志高空調(diào)有限公司, 廣東工業(yè)大學(xué)