专利名称：空调热水器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空调热水器及其控制方法，特别是指一种具有制冷(单独对空气制冷)、制热(单独对空气制热)、制热水(单独制热水)、制冷制热水(对空气制冷同时制热水)、制热制热水(对空气制热同时制热水)五种功能模式的空调热水器及其控制方法。
背景技术：
现有技术中，将空调功能与热水器功能结合的空调热水器已有较多应用，例如图 1所示的现有技术的一种空调热水器的结构示意图。如图1所示，空调热水器具有压缩机 com、四通阀#v、电磁阀sv6、室内换热器i/d exc (不限于一个)、电子膨胀阀LEVI、室外换热器o/u exc、水换热器water-exc、电磁阀sv5。在不同的功能模式下，空调热水器的冷媒的流程是不同的，具体如下制冷模式冷媒依次经过压缩机com、四通阀、室外换热器o/u-exc、电子膨胀阀levl、室内换热器i/d exc、电磁阀sv6后回流至压缩机com。制热模式冷媒依次经过压缩机com、四通阀#v、电磁阀sv6、室内换热器i/d exc、电子膨胀阀levl、室外换热器o/u-exc后回流至压缩机com。制热水模式冷媒依次经过压缩机com、电磁阀sv5、水换热器water exc、电子膨胀阀levl、室外换热器o/u exc后回流至压缩机com。制冷制热水模式压缩机com中的冷媒一路依次经过四通阀、室外换热器o/uexc、电子膨胀阀 1 ev 1，另一路依次经过电磁阀sv5、水换热器water exc，两路汇集到一起后依次经过室内换热器i/d exc、电磁阀sv6，最后返回压缩机com。制热制热水模式压缩机com中的冷媒一路依次经过四通_#v、电磁阀sv6、室内换热器i/d exc-, 另一路依次经过电磁阀sv5、水换热器water exc，两路汇集到一起后依次经过电子膨胀阀 levl、室外换热器o/u exc，最后返回压缩机com。然而上述现有技术的空调热水器存在如下缺点在制冷制热水模式下，一部分冷媒经室外换热器冷凝后进入室内，另一部分经水换热器冷凝后进入室内，冷媒分两条路径分别执行不同的功能，没有将室内吸收的热量有效利用，空调热水器的整体效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种空调热水器，以有效利用室内吸收的热量来用于加热水，提高空调热水器的整体效率。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案
技术方案1 空调热水器包括压缩机、水换热器、室外换热器、室内换热器、四通阀、电子膨胀阀第1电磁阀、第2电磁阀以及与所述室内换热器“串联”的室内电子膨胀阀， 四通阀可在第1状态与第2状态之间切换，该第1状态是指第1端口与第3端口连通且第 2端口与第4端口连通的状态，该第2状态是指第1端口与第2端口连通且第3端口与第4 端口连通的状态。压缩机的冷媒出口通过第2电磁阀与所述水换热器的一端连接，该水换热器的另一端与所述室外换热器的一端连接，该室外换热器的另一端通过电子膨胀阀与所述室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端与所述四通阀的第2端口连接，该四通阀的第4端口与所述压缩机的冷媒入口连接，所述四通阀的第1端口通过第1电磁阀连接在所述压缩机与第2电磁阀之间，所述四通阀的第3端口连接在所述水换热器与室外换热器之间。通过采用技术方案1所述的空调热水器，可在制冷制热水模式下有效利用室内吸收的热量来用于加热水，提高空调热水器的整体效率。技术方案2 在技术方案1所述的空调热水器的结构的基础上，空调热水器还包括第3电磁阀与第4电磁阀，所述第4电磁阀的一端连接在所述四通阀的第3端口与所述室外换热器之间，另一端与所述水换热器连接，所述第3电磁阀的一端连接在所述水换热器与第4电磁阀之间，另一端连接在所述室内换热器与电子膨胀阀之间。采用技术方案2所述的本发明的空调热水器，在上述效果的基础上，可实现单独制热水功能。技术方案3 在技术方案2所述的空调热水器的结构的基础上，空调热水器还具有第5电磁阀，该第5电磁阀的两端分别与压缩机的冷媒出口与冷媒入口连接。当机器在较为恶劣低温下启动时，压缩机的压缩比偏大，容易超出压缩机的运行范围，且压缩机吸入的可能是液态的，导致压缩机损坏。在机器启动时打开此第5电磁阀，可以将排气侧的一部分高压的温度较高的气态冷媒输送到吸气侧，可以有效蒸发冷媒入口的液态冷媒，提高吸气侧的压力，保护压缩机。技术方案4 在技术方案2的基础上，本发明的空调热水器还包括第6电磁阀与温度传感器，该第6电磁阀的一端连接在所述压缩机与第2电磁阀之间，另一端连接在所述水换热器与第3电磁阀之间，所述温度传感器对所述水换热器的水温进行监测以控制所述第 2电磁阀与第6电磁阀的开闭。采用技术方案3所述的本发明的空调热水器，可有效地控制水换热器中的水的温度，以节省电能。
图1为现有技术的空调热水器结构示意图；图2为本实施方式的空调热水器结构示意图。
具体实施例方式下面参照附图对本实施方式的空调热水器的结构进行说明。图2所示为本实施方式的空调热水器结构的示意图。为方便起见，在下面的说明中，各部件的通过管道的连接只叙述为“连接”，即在下面的说明中的“连接”是指通过管道连接。如图2所示，本实施方式的空调热水器包括压缩机com、水换热器water exc、室外换热器、室内换热器、与室内换热器“串联”的室内电子膨胀阀、四通阀、电子膨胀阀levl、第1电磁阀svl、第2电磁阀 sv2、第3电磁阀sv3、第4电磁阀sv4。四通阀具有第1端口 d、第2端口 e、第3端口 C、第4端口 s四个出入端口，可在第1状态与第2状态间切换，S卩，第1状态是指四通的第1端口 d与第3端口 c连通且第2端口 e与第4端口 s连通的状态，第2状态是指第 1端口 d与第2端口 e连通且第3端口 c与第4端口 s连通的状态。压缩机com的冷媒出口通过第2电磁阀sv2与水换热器water exc的一端连接， 该水换热器water exc的另一端通过第4电磁阀sv4与室外换热器的一端连接，该室外换热器的另一端通过电子膨胀阀Ievl与室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端与四通阀的第2端口 e连接，该四通阀的第4端口 s与压缩机com的冷媒入口连接， 四通阀的第1端口 d通过第1电磁阀svl连接在所述压缩机com与第2电磁阀sv2之间，四通阀的第3端口 c连接在第4电磁阀sv4与室外换热器之间。另外，第3电磁阀 sv3的一端连接在水换热器water exc与第4电磁阀sv4之间，另一端连接在室内换热器与电子膨胀阀Ievl之间。下面对本实施方式的空调热水器的各工作模式进行说明。制冷模式将第1电磁阀svl通电导通、第2电磁阀sv2断电关闭、第3电磁阀sv3断电关闭、第4电磁阀sv4断电关闭、四通阀#￥切换到第1状态(第1端口 d与第3端口 c连通且第2端口 e与第4端口 s连通)，从而使得空调热水器处于制冷模式。在此模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该气态冷媒经过第1电磁阀svl及四通阀的第1端口 d、第3端口 c进入室外换热器，在室外换热器中高温高压的气态冷媒被冷凝成高压中温的液态冷媒，之后高压中温的液态冷媒被室内机的电子膨胀阀节流成低温低压的液态冷媒进入室内换热器(此时室外机电子膨胀阀Ievl全开，基本不节流)，在室内换热器中低温低压的液态冷媒被蒸发为低温低压的气态冷媒，最后经四通阀的第2端口 e、第4端口 s返回到压缩机com中，完成一个完整的制冷循环过程。其中低温低压的液态冷媒在室内换热器中的蒸发过程就是吸收房间的热量即制冷的过程。在室内换热器中冷媒吸收的热量通过室外换热器排放到室外侧。在制冷模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒的流程为冷媒依次经过压缩机com、第1电磁阀svl、四通阀、室外换热器、电子膨胀阀 levl、室内换热器、四通阀物￥后回流至压缩机com。制热模式将将第1电磁阀svl通电导通、第2电磁阀sv2断电关闭、第3电磁阀sv3断电关闭、第4电磁阀sv4断电关闭、四通阀#￥切换到第2状态(第1端口 d与第2端口 e连通且第3端口 c与第4端口 s连通)，从而使得空调热水器处于制热模式。即，制热模式与制冷模式相比，其控制方法的不同仅仅在于四通阀由第2端口 e与第4端口 s连通且第 1端口 d与第3端口 c连通的状态切换到第1端口 d与第2端口 e连通且第3端口 c与第 4端口 s连通的状态。在制热模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过四通阀的第1端口 d、第2端口 e进入室内换热器，在室内换热器中放出热量被冷凝成高压中温的液态冷媒，该高压中温的液态冷媒通过电子膨胀阀Ievl被节流成低温低压的液态冷媒，之后进入室外换热器，在室外换热器中蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀4wv的第3端口 C、第4端口 s返回到压缩机com中，完成一个完整的制热循环过程。其中高温高压的气态冷媒在室内换热器中冷凝的过程就是释放热量提高室内温度即制热的过程。在制热模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒的流程为冷媒依次经过压缩机com、第1电磁阀svl、四通阀#v、室内换热器、电子膨胀阀 levl、室外换热器、四通阀#￥后回流至压缩机com。可见，制热模式与制冷模式相比，其冷媒的流程的不同仅仅在于室内换热器与室外换热器的先后顺序。制热水模式将第1电磁阀svl断电关闭、第2电磁阀sv2通电导通、第3电磁阀sv3通电导通、 第4电磁阀sv4断电关闭、四通阀#￥切换到第2状态(第1端口 d与第2端口 e连通且第3端口 c与第4端口 s连通)，从而使得空调热水器处于制热水模式。在制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过第2电磁阀sv2进入水换热器water exc，在水换热器water exc中放出热量将水换热器water exc中的水加热后被冷凝成高压中温的液态冷媒，该高压中温的液态冷媒经第3电磁阀sv3流向电子膨胀阀levl，通过该电子膨胀阀Ievl高压中温的液态冷媒被节流成低温低压的液态冷媒之后进入室外换热器，在室外换热器中低温低压的液态冷媒被蒸发为低温低压的气态冷媒，最后低温低压的气态冷媒经过四通阀的第3端口 C、 第4端口 s返回到压缩机com中，完成一个完整的制热水循环过程。其中高温高压的气态冷媒在水换热器water exc中冷凝的过程就是释放热量以加热水即制热水的过程。在制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒的流程为冷媒依次经过压缩机com、第2电磁阀sv2、水换热器water exc、第3电磁阀sv3、 电子膨胀阀levl、室外换热器、四通阀后回流至压缩机com。制冷制热水模式将第1电磁阀svl断电关闭、第2电磁阀sv2通电导通、第3电磁阀sv3断电关闭、 第4电磁阀sv4通电导通、四通阀切换到第1状态(第1端口 d与第3端口 c连通且第2端口 e与第4端口 s连通)，从而使得空调热水器处于制冷制热水模式。在制冷制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒经过第2电磁阀sv2进入水换热器water exc，冷媒在水换热器water exc 中释放热量以将水加热后经过第4电磁阀sv4进入室外换热器，在室外换热器中被冷凝成高压中温的液态冷媒，该高压中温的液态冷媒经过电子膨胀阀Ievl (全开，基本不节流)进入室内机的电子膨胀阀，在该室内机的电子膨胀阀中被节流成低温低压的液态冷媒，该低温低压的液态冷媒进入室内换热器，在室内换热器中蒸发为低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀的第2端口 e、第4端口 s返回到压缩机com中，完成一个完整的制冷制热水循环过程。其中低温低压的液态冷媒在室内换热器中蒸发的过程就是吸收室内热量即制冷的过程，在室内吸收热量后，冷媒返回到压缩机com中，之后被变为高温高压的气态而加热水。可见，从室内吸收的热量被利用以在水换热器water exc中加热水，实现了热量的有效利用，降低了整体空调热水器的能耗，提高了其效率。在制冷制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒的流程为冷媒依次经过压缩机com、第2电磁阀sv2、水换热器water exc、第4电磁阀sv4、 室外换热器、电子膨胀阀levl、室内换热器、四通阀后回流至压缩机com。制热制热水模式将第1电磁阀svl通电导通、第2电磁阀sv2通电导通、第3电磁阀sv3通电导通、 第4电磁阀sv4断电关闭、四通阀#￥切换到第2状态(第1端口 d与第2端口 e连通且第4端口 s与第3端口 c连通)，从而使得所述空调热水器处于制热制热水模式。在制热制热水模式下，由压缩机com消耗电能输出高温高压的气态冷媒，该高温高压的气态冷媒的一部分经过第1电磁阀svl与四通的第1端口 d、第2端口 e进入室内换热器，在室内换热器中放出热量被冷凝成高压中温的液态冷媒，另一部分经过第2 电磁阀sv2进入水换热器water exc，在水换热器water exc中释放热量以加热水后流过第 3电磁阀sv3，之后，两部分冷媒汇合，汇合后的冷媒通过电子膨胀阀Ievl被节流成低温低压的液态冷媒，之后进入室外换热器，在室外换热器中低温低压的液态冷媒被蒸发成低温低压的气态冷媒，最后经过四通阀的第3端口 C、第4端口 s返回到压缩机com中，完成一个完整的制热制热水循环过程。其中高温高压的气态冷媒在室内换热器中冷凝的过程就是释放热量提升室内温度即制热的过程，在水换热器water exc中释放热量的过程就是制热水的过程。在制热制热水模式下，本实施方式的空调热水器的冷媒的流程为压缩机com中的冷媒一路依次经过、第2电磁阀sv2、水换热器water exc、第3电磁阀sv3，另一路依次经过、第1电磁阀svl、四通阀、室内换热器i/d exc，两路汇集到一起后依次经过电子膨胀阀levl、室外换热器o/u exc、四通阀，最后返回压缩机com。另外，如图2所示，本实施方式的空调热水器还具有第5电磁阀sv5，该第5电磁阀 sv5的两端分别与压缩机com的冷媒出口与冷媒入口连接。当机器在较为恶劣低温下启动时，压缩机的压缩比偏大，容易超出压缩机的运行范围，且压缩机吸入的可能是液态的，导致压缩机损坏。在机器启动时打开此第5电磁阀sv5，可以将排气侧的一部分高压的温度较高的气态冷媒输送到吸气侧，可以有效蒸发冷媒入口的液态冷媒，提高吸气侧的压力，保护压缩机。当空调热水器启动完成后，该第5电磁阀sv5关闭，从而不至于影响到空调热水器的其他功能。本发明优选，空调热水器还具有第6电磁阀sv6与温度传感器(二者皆未在图中示出)，该第6电磁阀的一端连接在压缩机com与第2电磁阀sv2之间，另一端连接在水换热器water exc与第3电磁阀sv3 (或者说水换热器water exc与第4电磁阀sv4)之间。 在本实施方式的空调热水器处于制热水模式或制冷制热水模式时，温度传感器对水换热器的水温进行监测，若温度传感器检测出的温度高于预先设定的值，则将第6电磁阀sv6通电导通，将第2电磁阀sv2断电关闭。从而，当水换热器water exc中的水已加热到用户所需的温度(或达到高于所需温度一定值)时，可停止加热，以节省电能。在除了上述情况之外的其他情况时，第5电磁阀sv5处于常闭状态。
权利要求
1.一种空调热水器，其特征在于，包括压缩机、水换热器、室外换热器、室内换热器、 四通阀、电子膨胀阀第1电磁阀、第2电磁阀以及与所述室内换热器“串联”的室内电子膨胀阀，所述四通阀可在第1状态与第2状态间切换，该第1状态是指第1端口与第3端口连通且第2端口与第4端口连通的状态，该第2状态是指第1端口与第2端口连通且第3端口与第4端口连通的状态，所述压缩机的冷媒出口通过第2电磁阀与所述水换热器的一端连接，该水换热器的另一端与所述室外换热器的一端连接，该室外换热器的另一端通过电子膨胀阀与所述室内换热器的一端连接，该室内换热器的另一端与所述四通阀的第2端口连接，该四通阀的第4端口与所述压缩机的冷媒入口连接，所述四通阀的第1端口通过第1电磁阀连接在所述压缩机与第2电磁阀之间，所述四通阀的第3端口连接在所述水换热器与室外换热器之间。
2.根据权利要求1所述的空调热水器，其特征在于，还包括第3电磁阀与第4电磁阀， 所述第4电磁阀的一端连接在所述四通阀的第3端口与所述室外换热器之间，另一端与所述水换热器连接，所述第3电磁阀的一端连接在所述水换热器与第4电磁阀之间，另一端连接在所述室内换热器与电子膨胀阀之间。
3.根据权利要求2所述的空调热水器，其特征在于，还包括第5电磁阀，该第5电磁阀的两端分别与所述压缩机的冷媒出口与冷媒入口连接。
4.根据权利要求2所述的空调热水器，其特征在于，还包括第5电磁阀与温度传感器， 该第6电磁阀的一端连接在所述压缩机与第2电磁阀之间，另一端连接在所述水换热器与第3电磁阀之间，所述温度传感器对所述水换热器的水温进行监测以控制所述第2电磁阀与第6电磁阀的开闭。
5.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制冷模式，该制冷模式是通过这样的操作实现的，即，将第1电磁阀通电导通、第2电磁阀断电关闭、四通阀切换到第1状态。
6.一种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热模式，该制热模式是通过这样的操作实现的，即，将第1电磁阀通电导通、第2电磁阀断电关闭、四通阀切换到第2状态。
7.—种控制权利要求1所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制冷制热水模式，该制冷制热水模式是通过这样的操作实现的，即，将第1电磁阀断电关闭、第2电磁阀通电导通、四通阀切换到第1状态。
8.—种控制权利要求2所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热水模式，该制冷模式是通过这样的操作实现的，即，将第1电磁阀断电关闭、第2电磁阀通电导通、第3电磁阀通电导通、第4电磁阀断电关闭、四通阀切换到第2状态。
9.一种控制权利要求2所述的空调热水器的方法，其特征在于，所述空调热水器具有制热制热水模式，该制热制热水模式是通过这样的操作实现的，即，将第1电磁阀通电导通、第2电磁阀通电导通、第3电磁阀通电导通、第4电磁阀断电关闭、四通阀切换到第2状态。
全文摘要
本发明提供一种空调热水器，以实现有效利用室内吸收的热量来用于加热水。该空调热水器包括压缩机、水换热器、室外换热器、室内换热器、四通阀、电子膨胀阀、室内电子膨胀阀、第1电磁阀、第2电磁阀。压缩机的冷媒出口通过第2电磁阀与水换热器的一端连接，水换热器的另一端与室外换热器的一端连接，室外换热器的另一端通过电子膨胀阀与室内换热器的一端连接，室内换热器的另一端与四通阀的第2端口连接，四通阀的第4端口与压缩机的冷媒入口连接，四通阀的第1端口通过第1电磁阀连接在压缩机与第2电磁阀之间，四通阀的第3端口连接在水换热器与室外换热器之间。
文档编号F25B13/00GK102466371SQ20101053601
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者卢大海, 国德防, 张广伟, 毛守博, 王莉, 陈永杰 申请人:海尔集团公司, 青岛海尔空调电子有限公司