专利名称：空调热水两用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调热水两用装置及其运转方法，尤其涉及具有级联热水供给器的空调热水两用装置及其运转方法。
背景技术：
通常热水供给装置是通过锅炉等加热机构对水进行加热而产生热水供给的设备。最近开发出通过压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器的制冷循环对水进行加热的热泵式热水供给装置，另外还开发出具有低端侧热获取循环和高端侧热获取循环而利用双重制冷剂对储水槽的水进行加热的制冷制热用热泵装置。根据现有技术的制冷制热用热泵装置中，在低端侧热获取循环上不仅连接高端侧热获取循环，还连接能够对室内进行空气调节的室内机时，由于制冷剂向高端侧热获取循环集中，从而存在室内机空调性能下降的问题。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种空调热水两用装置及其运转方法，在作为高端侧热获取循环的级联热水供给器与室内机以能同时运转的方式连接时，能够向室内机供应充足的制冷剂。为了实现上述目的的根据本发明的空调热水两用装置，其包括室外机，具有压缩第一制冷剂的压缩机和使第一制冷剂与室外空气进行热交换的室外热交换器，多个室内机，与上述室外机相连接，并具有使第一制冷剂与室内空气进行热交换的室内热交换器，级联热水供给器，与上述多个室内机能够同时运转地相连接，使上述第一制冷剂与第二制冷剂进行热交换；上述级联热水供给器包括可变容量压缩机，其压缩第二制冷剂，水-制冷剂热交换器，其使被上述可变容量压缩机压缩的第二制冷剂对水进行加热的同时得以冷凝，膨胀机构，其使在上述水-制冷剂热交换器冷凝的第二制冷剂膨胀，级联热交换器，其使在上述膨胀机构膨胀的第二制冷剂与上述第一制冷剂进行热交换而被蒸发；上述级联热水供给器根据室外温度、上述水-制冷剂热交换器的出水温度、上述多个室内机和级联热水供给器的运转率，改变第二制冷剂的流量。上述级联热水供给器通过对输入到上述可变容量压缩机的最大输入频率进行调节，改变上述第二制冷剂的流量。上述可变容量压缩机调节成室外温度越低则上述最大输入频率越低。上述可变容量压缩机调节成上述水-制冷剂热交换器的出水温度越高则上述最大输入频率越高。上述可变容量压缩机调节成上述多个室内机和级联热水供给器的运转率越低则上述最大输入频率越高。包括室外温度传感器，其用于检测室外温度；出水温度传感器，其用于检测上述水-制冷剂热交换器的出水温度；以及控制部，其根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率、上述室外温度传感器所检测的室外温度及出水温度传感器所检测的出水温度， 控制上述可变容量压缩机。上述多个室内机和级联热水供给器经由液体管和气体管与上述室外机相连接。上述多个室内机和级联热水供给器经由热回收单元与上述室外机相连接。一种使上述空调热水两用装置运转的空调热水两用装置的运转方法，其特包括 温度检测步骤，在上述级联热水供给器运转时，检测上述水-制冷剂热交换器的出水温度和室外温度；以及流量改变步骤，根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率、在上述温度检测步骤所检测的室外温度及出水温度，改变上述第二制冷剂的流量。上述流量改变步骤包括最大输入频率设定步骤，对输入到上述可变容量压缩机的最大输入频率进行设定；以及可变容量压缩机频率调节步骤，使上述可变容量压缩机在上述最大输入频率以下的频率下驱动。上述最大输入频率与根据室外温度的范围来设定的第一基准值、根据上述水-制冷剂热交换器的出水温度的范围来设定的第二基准值及根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率来设定的第三基准值成正比。室外温度越低，则上述第一基准值越低。上述水-制冷剂热交换器的出水温度越高，则上述第二基准值越高。上述多个室内机和级联热水供给器的运转率越低，则上述第三基准值越高。上述最大输入频率为上述可变容量压缩机的最大频率乘以第一基准值、第二基准值及第三基准值得到的频率。
本发明的特征及优点通过参照后述的本发明实施例的详细说明和如下的附图可以更加详细地了解，且在上述附图中图1是表示本发明空调热水两用装置一实施例的简要结构的图。图2是表示本发明空调热水两用装置一实施例的制冷剂流动及水流动的结构图。图3是表示本发明空调热水两用装置的运转方法一实施例的流程图。
具体实施例方式下面参考
能够具体实现上述目的的本发明的实施例。图1是表示本发明空调热水两用装置一实施例的简要结构的图，图2是表示本发明空调热水两用装置一实施例的制冷剂流动及水流动的结构图。本实施例的空调热水两用装置包括室外机2、多个室内机4、6和级联热水供给器 8。在此，多个室内机4、6对室内进行空气调节，级联热水供给器8对水进行加热生成热水。 多个室内机4、6和级联热水供给器8根据室内空调负荷和热水供给负荷单独运转或者一起运转。即，多个室内机4、6能与级联热水供给器8运转与否无关地单独运转，级联热水供给器8与多个室内机4、6中的一部分或者全部同时运转或者单独运转。多个室内机4、6包含第一室内机4和第二室内机6的情况下，室外机2只要存在第一室内机4的空调负荷、第二室内机6的空调负荷和级联热水供给器8的热水供给负荷中的任意一个就会运转，此时存在第一室内机4的空调负荷时，第一室内机4运转，存在第二室内机6的空调负荷时，第二室内机6运转，存在热水供给负荷时，级联热水供给器8运转。室外机2具有压缩第一制冷剂的压缩机11和第一制冷剂与室内空气进行热交换的室外热交换器12。压缩机11连接有第一制冷剂流入压缩机11的压缩机吸入流路Ila和排出压缩机11所压缩的第一制冷剂的压缩机排出流路lib。压缩机吸入流路Ila上设置有盛有液体制冷剂的储液罐11c。压缩机排出流路lib上设置有机油分离器lld，机油分离器 Ild分离从压缩机11排出的制冷剂中的机油，并将机油回收到压缩机11。室外机2还包括使室外空气向室外热交换器12流动的室外风扇13和检测室外温度的室外温度传感器14。 室外机2上设置有室外膨胀阀15，其使向室外热交换器12流动的第一制冷剂膨胀。室外膨胀阀15由能调节开度的LEV、EEV等电子膨胀阀构成。空调热水两用装置中，室外机2和多个室内机4、6能够兼有制冷制热功能。空调热水两用装置兼有制冷制热功能的情况下，室外机2上设置分别在制冷时和制热时调节制冷剂流量的制冷制热切换阀16。制冷制热切换阀16分别与压缩机吸入流路Ila及压缩机排出流路lib连接。制冷制热切换阀16通过室外热交换器连接流路16a与室外热交换器 12进行连接。压缩机排出流路lib上设置排出分配器lie。排出分配器lie向制冷制热切换阀16和后述的热回收单元17 (HR unit)分配压缩机11压缩的制冷剂。多个室内机4、6和级联热水供给器8能通过液体管和气体管与室外机2进行连接，也能通过热回收单元17与室外机2进行连接。多个室内机4、6及级联热水供给器8通过液体管和气体管与室外机2连接的情况下，液体管的制冷剂流路并列构成的同时气体管的制冷剂流路也并列构成，且从室外机2 流出的第一制冷剂分散而供给到多个室内机4、6及级联热水供给器8，从多个室内机4、6及级联热水供给器8流出的第一制冷剂汇集之后供给到室外机2。多个室内机4、6及级联热水供给器8通过热回收单元17与室外机2连接的情况下，从多个室内机4、6流出的第一制冷剂和从级联热水供给器8流出的第一制冷剂通过热回收单元17 (HR unit)向室外机2流动，从室外机2流出的第一制冷剂通过热回收单元20 向多个室内机4、6和级联热水供给器8流出。热回收单元17包含低压气体管道18。低压气体管道18通过低压气体管18a与室外机2 (尤其压缩机排出流路Ila)进行连接。低压气体管道18通过室内气体管^、6a、8a 分别与多个室内机4、6及级联热水供给器8进行连接。热回收单元17包括高压气体管道 19。高压气体管道19通过高压气体管19a与室外机2 (尤其排出分配器lie)进行连接。高压气体管道19通过分支管19b分别与室内气体管^、6a、8a进行连接。热回收单元17包括液体管道20。液体管道20通过液体管20a与室外机2进行连接。液体管道20通过液体管 20b分别与多个室内机4、6及级联热水供给器8进行连接。热回收单元17包括低压阀21 和高压阀22。低压阀21级联设置在室内气体管^、6a、8a上并能调节开度，用于控制多个室内机4、6及热水供给器8和低压气体管道18之间的制冷剂流动。高压阀22级联设置在分支管19b上并能调节开度，用于控制多个室内机4、6及热水供给器8和高压气体管道19 之间的制冷剂流动。热回收单元17根据多个室内机4、6及级联热水供给器8的运转，能够调节低压阀21和高压阀22。热回收单元17在多个室内机4、6制冷时，向多个室内机4、6 流动低温的制冷剂，多个室内机4、6制热时，向多个室内机4、6流动高温的制冷剂，同时向级联热水供给器8流动高温的制冷剂。
多个室内机4、6通过使第一制冷剂与室内空气进行热交换来实现对室内的空调。 多个室内机4、6各自具有第一制冷剂与室内空气进行热交换的室内热交换器23。多个室内机4、6各自具有室内膨胀阀M。室内膨胀阀M能够调节向室内热交换器23流动的制冷剂的量。室内膨胀阀M由能调节开度的LEV或者EEV等电子膨胀阀构成。多个室内机4、 6将室内膨胀阀M控制成开度大时，向室内热交换器23流入的制冷剂量增多，将室内膨胀阀M控制成开度小时，向室内热交换器23流入的制冷剂量减少。多个室内机4、6还各自包括室内风扇25，室内风扇25使室内空气向室内热交换器23流动。级联热水供给器8与多个室内机4、6能同时运转地连接，第一制冷剂与第二制冷剂进行热交换，且第二制冷剂对水进行加热。级联热水供给器8包括压缩第二制冷剂的可变容量压缩机32、可变容量压缩机32压缩的第二制冷剂在对水进行加热的同时发生冷凝的水-制冷剂热交换器34、在水-制冷剂热交换器34上冷凝的第二制冷剂发生膨胀的膨胀机构36以及在膨胀机构36膨胀的第二制冷剂与第一制冷剂进行热交换而蒸发的级联热交换器38。可变容量压缩机32由根据输入频率来改变运转容量的变频压缩机等来构成，根据运转容量在可变容量压缩机32、水-制冷剂热交换器34、膨胀机构36和级联热交换器38 中循环的第二制冷剂的流量将会改变。水-制冷剂热交换器34包括第二制冷剂通过的同时发生冷凝的冷凝流路42和水通过的同时被加热的水流路44。水-制冷剂热交换器34由冷凝流路42和水流路44之间设置热传递部件且冷凝流路42和水流路44互相交替形成的板形热交换器构成。水-制冷剂热交换器34也能由冷凝流路42和水流路44中的任意一个包围另一个的双重管结构的双重管热交换器构成。水-制冷剂热交换器34还能由第二制冷剂和水中的任意一个通过的外壳和具备第二制冷剂和水中另一个通过并位于外壳内部的多个管的外壳-管热交换器来构成。水-制冷剂热交换器34连接有水向水-制冷剂热交换器34的水流路44流入的水流入流路46和水从水-制冷剂热交换器34的水流路44流出的水流出流路48。空调热水两用装置还包括盛水的热水供给槽50。热水供给槽50通过水流入流路 46和水流出流路48与水-制冷剂热交换器34连接。水流入流路46和水流出流路48中的一个上设置水泵52。水泵52使热水供给槽50中的水向水-制冷剂热交换器34的水流路44流动之后，再向热水供给槽50进行回收。水流出流路48设置有出水温度传感器M， 该出水温度传感器M检测从水-制冷剂热交换器46流出的水的温度。热水供给槽50连接热水供水部56和排水部58。通过热水供水部56从外部供水源供应的水流入热水供给槽 50。热水供给槽50的水通过排水部58向淋浴喷头等的热水供水机构或者设置在室内地面上的地热排管等所需热水供给处流出。膨胀机构36由能调节开度的LEV或者EEV等电子膨胀阀来构成。级联热交换器38中，通过第一制冷剂被第二制冷剂夺去热量而使第一制冷剂冷凝，第二制冷剂蒸发。级联热交换器38包括第一制冷剂通过的第一制冷剂流路和第二制冷剂通过的第二制冷剂流路。级联热交换器38由板形热交换器或者双重管热交换器或者外壳-管热交换器构成。级联热水供给器8还包括能够调节向级联热交换器38流动的第一制冷剂的量的级联膨胀阀40。
级联热水供给器8在降低输入到可变容量压缩机32的频率时，向水-制冷剂热交换器34流动的第二制冷剂的流量将减少，由此向级联热水供给器8流动的第一制冷剂的流量也会减少。相反，级联热水供给器8在提高输入到可变容量压缩机32的频率时，第二制冷剂的流量将增加，由此向级联热水供给器8流动的第一制冷剂的流量也会增加。S卩，级联热水供给器8根据输入到可变容量压缩机32的频率，调节多个室内机4、6的制热能力和级联热水供给器8的热水供给能力。由于室外温度低而室内机4、6的制热能力低时，提高可变容量压缩机32的频率时，由可变容量压缩机32、水-制冷剂热交换器34、膨胀机构36、级联热交换器38构成的级联循环的过冷度将会减少。由于室外温度低而室内机4、6的制热能力低时，如果将级联膨胀阀40的开度降低到设定开度，流入到级联热交换器38的第一制冷剂的流量将会减少，与此相反，流入到室内机4、6的第一制冷剂的流量将会增加，从而提高制热能力。在多个室内机4、6和级联热水供给器8中将级联热水供给器8连接在制冷剂流动距离最长的末端分支上时，向级联热水供给器8流动的第一制冷剂的流量由于制冷剂流动距离而变少。此时降低可变容量压缩机32的频率时，由可变容量压缩机32、水-制冷剂热交换器34、膨胀机构36、级联热交换器38构成的级联循环的过冷度将会增加，将级联膨胀阀40的开度提高到设定开度时，流入到级联热交换器38的第一制冷剂的流量将会增加，从而能够使由于级联热水供给器8连接到末端分支上而造成的第一制冷剂不足的现象最小化。另一方面，可变容量压缩机32具有输入的电流的最大频率Hz max。可变容量压缩机32在向多个室内机4、6流动的第一制冷剂不足等的条件时，能将向可变容量压缩机32 输入的电流调节为低于最大频率的设定频率Hzmax'，(以下称最大输入频率)。将最大频率Hz max调节为最大输入频率Hz max'时，可变容量压缩机32以对应于最大输入频率Hz max'的运转容量以下驱动。此时，在级联热水供给器8循环的第二制冷剂的流量与可变容量压缩机32以对应于最大频率Hz max的运转容量驱动的情况相比要小。即，最大输入频率Hz max'是要低于最大频率Hz max的频率，是在最大频率的基础上变更或者重新设定的频率。例如，假定可变容量压缩机32的最大频率Hzmax为IOOHz的情况下，可将输入到可变容量压缩机32的最大输入频率Hzmax'调节为低于最大频率Hz max的70Hz，可变容量压缩机32比起输入最大频率Hz max的情况，第二制冷剂的流量将会减少，此时，向级联热水供给器8流动的第一制冷剂的流量也会一起减少，且比起向可变容量压缩机32输入最大频率Hz max的情况，更多量的第一制冷剂向多个室内机4、6流动。级联热水供给器8通过限制第二制冷剂的最大流量来提高向多个室内机4、6流动的第一制冷剂的流量。级联热水供给器8能调节可变容量压缩机32的最大输入频率Hz max'，来限制第二制冷剂的最大流量。级联热水供给器8根据室外温度、水-制冷剂热交换器34的出水温度、多个室内机4、6和级联热水供给器8的运转率来改变第二制冷剂的流量。在此，室外温度是室外温度传感器14所检测的温度，水-制冷剂热交换器34的出水温度是出水温度传感器M所检测的温度。此外，多个室内机4、6和级联热水供给器8的运转率能够根据室内机4、6和级联热水供给器8的运转、停止来计算出。例如，多个室内机由第一室内机4和第二室内机6 构成，第一室内机4在整体运转率中占30 %，第二室内机6在整体运转率中占30 %，级联热
8水供给器8在整体运转率中占40%。此时，第一室内机4、第二室内机6和级联热水供给器 8全部运转时的运转率是100% (全部运转)。第一室内机4和第二室内机6中的一个室内机和级联热水供给器8运转时的运转率是70%。仅级联热水供给器8运转时的运转率是 40%。运转率根据第一室内机4、第二室内机6和级联热水供给器8的运转、停止而能进行多种组合，在此将省略对此的详细说明。优选地，可变容量压缩机32在室外温度Tout越低时，最大输入频率Hzmax'调节为越低。优选地，可变容量压缩机32在水-制冷剂热交换器34出水温度Twt越高时，最大输入频率Hz max'调节为越高。优选地，可变容量压缩机32在室内机4、6和级联热水供给器8的运转率越低时， 最大输入频率Hz max'调节为越高。最大输入频率Hz max'由可变容量压缩机32的最大频率Hz max、根据室外温度范围设定的第一基准值Kodt、根据水-制冷剂热交换器34的出水温度的范围设定的第二基准值Kwt以及根据多个室内机4、6和级联热水供给器8的运转率设定的第三基准值Kcapa 来决定。最大输入频率Hz max'如数学式1定义[数学式1]Hz max' =Hz max XKodtXKwtXKcapa在此，第一基准值Kodt的设定如下表1 [表 1]
权利要求
1.一种空调热水两用装置，其特征在于， 包括室外机，具有压缩第一制冷剂的压缩机和使第一制冷剂与室外空气进行热交换的室外热交换器，多个室内机，与上述室外机相连接，并具有使第一制冷剂与室内空气进行热交换的室内热交换器，级联热水供给器，与上述多个室内机能够同时运转地相连接，使上述第一制冷剂与第二制冷剂进行热交换；上述级联热水供给器包括 可变容量压缩机，其压缩第二制冷剂，水-制冷剂热交换器，其使被上述可变容量压缩机压缩的第二制冷剂对水进行加热的同时得以冷凝，膨胀机构，其使在上述水-制冷剂热交换器冷凝的第二制冷剂膨胀， 级联热交换器，其使在上述膨胀机构膨胀的第二制冷剂与上述第一制冷剂进行热交换而被蒸发；上述级联热水供给器根据室外温度、上述水-制冷剂热交换器的出水温度、上述多个室内机和级联热水供给器的运转率，改变第二制冷剂的流量。
2.根据权利要求1所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述级联热水供给器通过对输入到上述可变容量压缩机的最大输入频率进行调节，改变上述第二制冷剂的流量。
3.根据权利要求2所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述可变容量压缩机调节成室外温度越低则上述最大输入频率越低。
4.根据权利要求2所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述可变容量压缩机调节成上述水-制冷剂热交换器的出水温度越高则上述最大输入频率越高。
5.根据权利要求2所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述可变容量压缩机调节成上述多个室内机和级联热水供给器的运转率越低则上述最大输入频率越高。
6.根据权利要求2所述的空调热水两用装置，其特征在于，包括 室外温度传感器，其用于检测室外温度；出水温度传感器，其用于检测上述水-制冷剂热交换器的出水温度；以及控制部，其根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率、上述室外温度传感器所检测的室外温度及出水温度传感器所检测的出水温度，控制上述可变容量压缩机。
7.根据权利要求1所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述多个室内机和级联热水供给器经由液体管和气体管与上述室外机相连接。
8.根据权利要求1所述的空调热水两用装置，其特征在于，上述多个室内机和级联热水供给器经由热回收单元与上述室外机相连接。
9.一种空调热水两用装置的运转方法，用于使权利要求1所述的空调热水两用装置运转，其特征在于，包括温度检测步骤，在上述级联热水供给器运转时，检测上述水-制冷剂热交换器的出水温度和室外温度；以及流量改变步骤，根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率、在上述温度检测步骤所检测的室外温度及出水温度，改变上述第二制冷剂的流量。
10.根据权利要求9所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，上述流量改变步骤包括最大输入频率设定步骤，对输入到上述可变容量压缩机的最大输入频率进行设定；以及可变容量压缩机频率调节步骤，使上述可变容量压缩机在上述最大输入频率以下的频率下驱动。
11.根据权利要求10所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，上述最大输入频率与根据室外温度的范围来设定的第一基准值、根据上述水-制冷剂热交换器的出水温度的范围来设定的第二基准值及根据上述多个室内机和级联热水供给器的运转率来设定的第三基准值成正比。
12.根据权利要求11所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，室外温度越低，则上述第一基准值越低。
13.根据权利要求11所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，上述水-制冷剂热交换器的出水温度越高，则上述第二基准值越高。
14.根据权利要求11所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，上述多个室内机和级联热水供给器的运转率越低，则上述第三基准值越高。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的空调热水两用装置的运转方法，其特征在于，上述最大输入频率为上述可变容量压缩机的最大频率乘以第一基准值、第二基准值及第三基准值得到的频率。
全文摘要
根据本发明空调热水两用装置，包括具有室外热交换器的室外机，具有室内热交换器的多个室内机，级联热水供给器；级联热水供给器包括可变容量压缩机，其压缩第二制冷剂，水-制冷剂热交换器，其使第二制冷剂对水进行加热的同时得以冷凝，膨胀机构，其使在水-制冷剂热交换器冷凝的第二制冷剂膨胀，级联热交换器，其使第二制冷剂与第一制冷剂进行热交换而被蒸发；级联热水供给器根据室外温度、水-制冷剂热交换器的出水温度、多个室内机和级联热水供给器的运转率，改变第二制冷剂的流量。本发明具有能够确保多个室内机和级联热水供给器之间的制冷剂平衡，且使向多个室内机流动的第一制冷剂流量不足最小化的优点。
文档编号F25B29/00GK102466375SQ20111007262
公开日2012年5月23日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年11月5日
发明者河锺哲, 禹亨锡 申请人:Lg电子株式会社