空调装置及其控制方法

空调装置及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种空调装置及其控制方法。空调装置包括蓄冷箱、制冷系统、室内供冷系统和有机朗肯循环系统。制冷系统包括工质压缩泵、第一冷凝器和蒸发器，蒸发器连接至蓄冷箱。室内供冷系统的室内换热器与蓄冷箱相连以形成供冷循环。有机朗肯循环系统包括蒸汽发生器、膨胀机和第二冷凝器，蒸汽发生器的蒸汽出口与膨胀机相连，膨胀机的输出轴与工质压缩泵的转动轴相连以驱动工质压缩泵压缩工质。根据本发明的空调装置，结合了有机朗肯发电技术和相变蓄冷技术，可利用中低品位能源加热工质，工质带动膨胀机做功驱动制冷系统制冷，最后将冷量蓄存以供室内降温，节省了电能能耗，实现了低能耗、低排放，且适用性广泛。
【专利说明】
空调装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及热能利用和空气调节设备领域，尤其是涉及一种空调装置及其控制方法。【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，对空调器的需求也急剧增加，目前市场上电驱动压缩空调系统占据了空调市场的主导地位，且消耗了大量高品位电能。据统计，空调用电量已占建筑物总耗电量的60%_70%，给能源和环境带来很大压力。电力紧张问题也给空调事业的发展产生了限制影响，因此发展节能型空调具有重要的意义。如何减少高品位能源的利用， 寻求利用中低品位能源以实现制冷，是人们广泛关注的焦点之一。
【发明内容】

[0003]为了解决传统空调器高耗能的问题，本发明提出了一种空调装置，该空调装置可制冷且消电量少。
[0004]本发明的另一个目的在于提供一种具有上述空调装置的控制方法。
[0005]根据本发明实施例的空调装置，包括:蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；制冷系统，所述制冷系统包括工质压缩栗、第一冷凝器、节流元件和蒸发器，所述工质压缩栗具有排气口和回气口，所述第一冷凝器的一端与所述排气口相连，所述蒸发器的一端与所述回气口相连，所述节流元件串联连接在所述蒸发器和所述第一冷凝器之间，其中，所述蒸发器连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热；室内供冷系统，所述室内供冷系统包括室内换热器，所述室内换热器的入口和出口分别与所述蓄冷箱相连以与所述蓄冷箱之间形成供冷循环;有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统包括蒸汽发生器、膨胀机和第二冷凝器， 所述蒸汽发生器具有进口和蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述膨胀机的进气口相连，所述膨胀机的排出口通过所述第二冷凝器与所述蒸汽发生器的所述进口相连，所述膨胀机的输出轴与所述工质压缩栗的转动轴相连以驱动所述工质压缩栗压缩第一工质。
[0006]根据本发明实施例的空调装置，结合了有机朗肯发电技术和相变蓄冷技术，可利用中低品位能源加热工质，工质带动膨胀机做功以驱动制冷系统制冷，最后将产生的冷量蓄存起来以供室内降温，最大限度节省了电能能耗，实现了装置的低能耗、低排放，且适用性广泛。
[0007]在一些实施例中，空调装置还包括用于加热所述蒸汽发生器内的第二工质的太阳能光热系统。由此，能源来源分布广泛，且具有极大的开发利用潜力，利用太阳能加热第二工质，几乎可以实现系统的零排放。
[0008]具体地，所述太阳能光热系统包括:太阳能集热器;换热管，所述换热管连接至所述蒸汽发生器，所述换热管的两端分别与所述太阳能集热器相连;第一驱动件，所述第一驱动件串联连接在所述太阳能集热器和所述换热管之间以驱动所述换热管内第三工质循环流通。
[0009]具体地，所述有机朗肯循环系统还包括第二驱动件，所述第二驱动件串联连接在所述第二冷凝器和所述蒸汽发生器之间。第二驱动件的设置，使得第二冷凝器与蒸汽发生器的位置关系约束少，第二驱动件的设置可避免液态工质积存在第二冷凝器中。
[0010]可选地，所述蒸汽发生器的外壳为保温箱。由此，避免蒸汽发生器吸收的热量发散出去。
[0011]在一些实施例中，所述室内供冷系统还包括吸冷换热器，所述吸冷换热器设在所述蓄冷箱内，所述吸冷换热器的两端伸出所述蓄冷箱以与所述室内换热器的所述入口和出口相连。
[0012]具体地，所述室内供冷系统还包括用于驱动所述室内换热器内第四工质循环流动的第三驱动件。
[0013]在一些实施例中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器为一体的冷凝器，所述冷凝器的工质入口分别与所述工质压缩栗的所述排气口和所述膨胀机的所述排出口相连，所述冷凝器的工质出口分别与所述节流元件和所述蒸汽发生器相连。由此，节省了冷凝器的数量，降低了成本。
[0014]具体地，所述蓄冷箱内盛装有多个蓄冷球，所述蓄冷剂填充在所述多个蓄冷球内。 利用填充有蓄冷剂的蓄冷球蓄冷，系统换热效率高、冷量流失少且换热更加稳定。
[0015]应用于本发明上述实施例所述的空调装置的控制方法，所述室内供冷系统还包括第三驱动件、第一测温件和第二测温件，所述第三驱动件用于驱动第四工质在所述室内换热器和所述蓄冷箱之间循环流动，所述第一测温件用于检测室内温度，所述第二测温件用于检测所述室内换热器的温度，所述空调装置的控制方法包括如下步骤:通过所述第一测温件获得室内温度T1;通过所述第二测温件获得所述室内换热器的温度T2;所述第三驱动件根据所述室内温度T1与所述室内换热器的温度T2的差值(T1-T2)控制第四工质的循环流量。
[0016]根据本发明实施例的空调装置的控制方法，通过控制第四工质的流量大小以对房间温度进行智能调节，降低了能耗，可避免房间温度调节过程中出现较大波动，保证了房间居住的舒适性。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1是根据本发明一个实施例的空调装置的结构示意图；
[0020]图2是根据本发明另一个实施例的空调装置的结构示意图；
[0021]图3是根据本发明又一个实施例的室内供冷系统的结构示意图；
[0022]图4是根据本发明一个实施例的房间温度智能调节的控制方法示意图。[〇〇23]附图标记:[〇〇24] 空调装置100、第一工质G1、第二工质G2、第三工质G3、第四工质G4、
[0025] 连接轴101、冷凝器102、工质入口 1、工质出口 j、
[0026]制冷系统1、工质压缩栗11、回气口 e、排气口 f、第一冷凝器12、节流元件13、蒸发器 14、[〇〇27]有机朗肯循环系统2、蒸汽发生器21、进口 a、蒸汽出口 b、膨胀机22、进气口 c、排出口 d、第二冷凝器23、第二驱动件24、[〇〇28]太阳能光热系统3、太阳能集热器31、换热管32、第一驱动件33、[〇〇29]室内供冷系统4、室内换热器41、入口 p、出口 q、吸冷换热器42、第三驱动件43、风机 44、
[0030]蓄冷箱5、蓄冷球51、蓄冷剂52。【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“高度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[〇〇33]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0034]在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、 “固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[〇〇35]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下” 可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0036]下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的空调装置100。
[0037]根据本发明实施例的空调装置100,如图1所示，包括:蓄冷箱5、制冷系统1、室内供冷系统4和有机朗肯循环系统2,蓄冷箱5内盛装有蓄冷剂52。[〇〇38]参照图1，制冷系统1包括工质压缩栗11、第一冷凝器12、节流元件13和蒸发器14， 工质压缩栗11具有排气口 f?和回气口 e，第一冷凝器12的一端与排气口 f?相连，蒸发器14的一端与回气口e相连，节流元件13串联连接在蒸发器14和第一冷凝器12之间，其中，蒸发器14 连接至蓄冷箱5以与蓄冷剂52换热。
[0039]室内供冷系统4包括室内换热器41，室内换热器41的入口 p和出口 q分别与蓄冷箱5 相连以与蓄冷箱5之间形成供冷循环。
[0040]有机朗肯循环系统2包括蒸汽发生器21、膨胀机22和第二冷凝器23,蒸汽发生器21 具有进口 a和蒸汽出口 b，蒸汽出口 b与膨胀机22的进气口 c相连，膨胀机22的排出口 d通过第二冷凝器23与蒸汽发生器21的进口 a相连，膨胀机22的输出轴与工质压缩栗11的转动轴相连以驱动工质压缩栗11压缩第一工质G1。
[0041]也就是说，空调装置100的工作过程主要包括集热过程、有机朗肯循环发电过程、 制冷-蓄冷过程和室内供冷过程。
[0042]有机朗肯循环系统2参与了集热过程和有机朗肯循环发电过程。具体过程如图1所示，蒸汽发生器21内盛装有第二工质G2，蒸汽发生器21可加热第二工质G2，第二工质G2吸热蒸发形成蒸汽。蒸汽从蒸汽出口 b排出并从进气口 c流入膨胀机22,膨胀机22利用压缩气体膨胀降压，将气体的压力能转化为向外输出的机械功，驱动膨胀机22的输出轴转动。蒸汽做功后压力下降且温度也降低，做功后的蒸汽流入第二冷凝器23中放热冷凝，第二冷凝器23 内液态的第二工质G2从进口 a流回到蒸汽发生器21，并再次吸热蒸发，此过程在蒸汽发生器 21集热时不断重复，形成第二工质G2的做功循环。[〇〇43]这里，蒸汽发生器21、膨胀机22及第二冷凝器23可分别采用现有技术中公开的蒸汽发生器、膨胀机、冷凝器的结构，这里对他们的具体结构及工作原理不再赘述。
[0044]制冷系统1和蓄冷箱5参与了制冷-蓄冷过程。具体过程如图1所示，工质压缩栗11、 蒸发器14、第一冷凝器12及节流元件13构成第一工质G1的制冷循环。其中，由于工质压缩栗 11的转动轴与膨胀机22的输出轴相连，膨胀机22做功时带动转动轴转动，从而带动工质压缩栗11压缩第一工质G1。高温高压气态的第一工质G1从排气口 f?流入第一冷凝器12,第一工质G1在第一冷凝器12中放热冷凝，冷凝后的第一工质G1经节流元件13节流降压后形成低温低压液态工质，节流后的第一工质G1流入蒸发器14后，吸收蓄冷剂52的热量并蒸发形成低温低压气态工质，气态工质再流回工质压缩栗11中，并在膨胀机22做功时不断重复上述过程，以此形成第一工质G1的制冷循环。也就是说，膨胀机22做功后，制冷系统1在蓄冷箱5内生成了冷量，蓄冷剂52温度降低储存了冷量。
[0045]蓄冷箱5及室内供冷系统4参与了室内供冷过程。具体过程如图1所示，蓄冷剂52将冷量转移至室内供冷系统4内的第四工质G4，第四工质G4流入到室内换热器41内后，将冷量释放至室内，达到调节室内温度的目的。释放了冷量的第四工质G4再从室内换热器41的出口 q流回蓄冷箱5,然后再吸收蓄冷剂52的冷量，之后再流入室内换热器41，如此形成第四工质G4的供冷循环。这里，室内换热器41可采用现有技术中公开的换热器的结构，其具体类型可不作限制，对其原理这里不再赘述。
[0046]上述四个过程简言之，就是蒸汽发生器21在吸收热量后，驱使第二工质G2完成做功循环以驱动膨胀机22的输出轴转动，膨胀机22做功带动工质压缩栗11压缩第一工质G1， 第一工质G1完成制冷循环，产生的冷量蓄集在蓄冷箱5中。当室内需要降温时，室内换热器 41吸收蓄冷箱5内冷量并释放到室内环境中。
[0047]这种装置将热能转化为机械能再转化成冷量，结合了先进的有机朗肯发电技术和相变蓄冷技术。其中，做功循环中可利用低品位能源来加热第二工质G2,可以在低品位能源驱动下实现压缩制冷，并在低品位能源充足时系统运行将冷量储存起来，而当低品位能源不够时，利用蓄积的冷量为房间供冷。它克服了传统压缩式空调系统对电能的大量消耗，是在传统压缩制冷系统基础上的一个重大突破。
[0048]中低品位能源有太阳能、地热能以及工业废热等，探索新能源的利用，实现节能减排的任务，成为制冷行业发展的一项新课题。
[0049]根据本发明实施例的空调装置100,结合了有机朗肯发电技术和相变蓄冷技术，可利用中低品位能源加热工质，工质带动膨胀机22做功以驱动制冷系统压缩制冷，最后将产生的冷量蓄存起来以供室内降温，最大限度节省了电能能耗，实现了装置的低能耗、低排放，且适用性广泛，正是适应了时代发展对空调技术的新需求。
[0050]下面参照图1-图3描述根据本发明不同实施例中空调装置100的结构。可以理解的是，不同实施例中相同的标号表明相同的元件或者具有相同功能的元件。[0051 ] 实施例一
[0052]图1展示了实施例一中空调装置100的具体结构。[〇〇53]由于太阳能资源分布广泛，且具有极大的开发利用潜力，且利用太阳能加热第二工质G2,几乎可以实现系统的零排放，因此实施例一中集热过程收集的是太阳能，当然也不排除在其他实施例中可以利用沼气、地热等低品位能源的方案。
[0054]具体地，如图1所示，空调装置100还包括用于加热蒸汽发生器21内的第二工质G2 的太阳能光热系统3,即太阳能光热系统3与蒸汽发生器21之间热传递以加热蒸汽发生器21 内的第二工质G2。
[0055]如图1所示，太阳能光热系统3包括:太阳能集热器31、换热管32和第一驱动件33。 换热管32连接至蒸汽发生器21，换热管32的两端分别与太阳能集热器31相连。第一驱动件 33串联连接在太阳能集热器31和换热管32之间，以驱动换热管32内第三工质G3循环流通。 [〇〇56]具体地，太阳能集热器31、换热管32和第一驱动件33依次首尾连接形成第三工质 G3的集热循环。其中，太阳能集热器31吸收太阳能并转化为热能，换热管32将太阳能集热器 31转化成的热能储存至蒸汽发生器21中，太阳能集热器31和换热管32之间的能量转移通过循环回路中循环流动的第三工质G3进行热交换来实现，第一驱动件33用于对循环回路中第三工质G3加压实现其循环流动。可选地，从太阳能集热器31中出来的第三工质G3经过换热管32充分换热之后，被第一驱动件33加压输送回太阳能集热器31中。[〇〇57]其中，第三工质G3优选液态工质，如第三工质G3可为液态水等，这样成本较低，且如果系统出现漏液的情况污染也小。[〇〇58]实施例一中，第一驱动件33可为栗体，第一驱动件33也可为其他驱动部件如压缩部件等，当第三工质G3被压缩后，压缩部件的排出端压力较高，使得第三工质G3沿管路向压力低处流动。需要说明的是，栗体和压缩部件的结构及工作原理均为现有技术，这里不再对其进行详细说明。
[0059]由于平板型太阳能集热器结构简单、运行可靠、成本适宜，还具有承压能力强、吸热面积大等特点，因此太阳能集热器31可选为平板型太阳能集热器。
[0060]平板型太阳能集热器可包括吸热板、透明盖板(图未示出)等，吸热板内限定出用于流通第三工质G3的吸热通道，透明盖板设在吸热板上。当平板型太阳能集热器工作时，太阳辐射穿过透明盖板后，投射在吸热板上，太阳光被吸热板吸收并转化成热能，然后传递给吸热板内的第三工质G3，使第三工质G3的温度升高。
[0061]当然，太阳能集热器31还可为其他类型，如真空管集热器等，这里不作具体限定。 [〇〇62]在实施例一中，如图1所示，有机朗肯循环系统2还包括第二驱动件24,第二驱动件 24串联连接在第二冷凝器23和蒸汽发生器21之间，第二驱动件24用于驱动第二冷凝器23内冷凝后的液态第二工质G2流回到蒸汽发生器21中。第二驱动件24的设置，使得第二冷凝器 23与蒸汽发生器21的位置关系约束少，第二驱动件24的设置可避免液态工质积存在第二冷凝器23中。[〇〇63]其中，第二驱动件24可选为栗体，第二驱动件24也可为其他驱动部件如压缩部件等，当第二工质G2被压缩后，压缩部件的排出端压力较高，使得第二工质G2沿管路向蒸汽发生器21流动。
[0064]在实施例一中，如图1所示，太阳能光热系统3收集的热量传递到有机朗肯循环系统2当中的蒸汽发生器21，蒸汽发生器21、膨胀机22、第二冷凝器23及第二驱动件24连通呈一循环回路，第二驱动件24用于驱动第二工质G2于做功循环回路中循环流动实现能量转换。蒸汽发生器21当中的第二工质G2蒸发进入到膨胀机22膨胀做功，从膨胀机22出来的第二工质G2经过第二冷凝器23凝结为液态工质，液态工质经第二驱动件24加压回到蒸汽发生器21中加热，最后再进入膨胀机22中再次膨胀做功，完成做功循环。
[0065]在实施例一中，如图1所示，换热管32伸入到蒸汽发生器21中，换热管32浸没在液态的第二工质G2中，换热管32内的第三工质G3与蒸汽发生器21内的第二工质G2通过换热管 32的管壁换热，由此换热效率较高。
[0066]其中，蒸汽发生器21的外壳可为保温箱，也可以说蒸汽发生器21的外壳采用绝热外壳，避免蒸汽发生器21吸收的热量发散出去。在图1中，蒸汽发生器21形成为箱体，箱体的顶端设有蒸汽出口 b，箱体的低端设有进口 a，箱体的外表面设置有隔热层，换热管32伸入到箱体内，换热管32形成为盘管。[〇〇67]另外，在第二冷凝器23与第二驱动件24之间，也可串联有储液器(图未示出)，这样冷凝的液态第二工质G2可于储液器中集中后再栗回蒸汽发生器21。[〇〇68]在实施例一中，有机朗肯循环系统2中的第二工质G2可选用R245fa，也可选用如 R410a、R236fa、RC318或R141b等低沸点有机工质。[〇〇69] 在实施例一中，制冷系统1中的第一工质G1可选用R245fa，也可选用如R410a、 R236fa、RC318或R141b等低沸点有机工质。
[0070]在实施例一中，工质压缩栗11可采用现有技术中公开的压缩机的结构，压缩机的曲轴构成转动轴，曲轴通过连接轴101与膨胀机22相连。当太阳能能源不足时，压缩机还可通电运行并压缩第一工质G1。[0071 ]工质压缩栗11也可采用取消了电机组件的压缩机结构，也就是说，这种工质压缩栗11相对现有技术公开的压缩机而言，缺少了定子及转子等。[〇〇72]在实施例一中，第一冷凝器12、蒸发器14及节流元件13可分别采用现有技术中公开的冷凝器、蒸发器、节流件的结构，这里对他们的具体结构及工作原理不再赘述。
[0073]实施例一中节流元件13也可优选电子膨胀阀，从而电子膨胀阀可调节制冷系统1 中的第一工质G1的质量流量。
[0074]在实施例一中，蒸发器14也可形成为盘管，蒸发器14伸入到蓄冷箱5中，蒸发器14 浸没在蓄冷剂52里，从而提高制冷换热效率。
[0075]在实施例一中，连接轴101也可连接发电机(图未示出)，在不运行制冷工况时，空调装置100还可用来发电。[〇〇76]在实施例一中，如图1所示，室内供冷系统4还包括吸冷换热器42，吸冷换热器42设在蓄冷箱5内，吸冷换热器42的两端伸出蓄冷箱5以与室内换热器41的入口p和出口 q相连。 [〇〇77]第四工质G4在吸冷换热器42和室内换热器41之间循环流动，蓄冷箱5中蓄冷剂52 将冷量传导至吸冷换热器42内的第四工质G4，第四工质G4从入口 p流回室内换热器41，室内换热器41又将冷量释放至室内，达到调节室内温度的目的，室内供冷系统4起到了冷量转移的作用。[〇〇78]在实施例一中，如图1所示，室内供冷系统4可包括风机44,风机44驱动室内气流流经室内换热器41，以加快冷量在室内空间的传播。
[0079]在实施例一中，室内换热器41形成为盘管，从而结构简单成本低，安装占用空间小。吸冷换热器42形成为盘管且伸入到蓄冷箱5中，吸冷换热器42浸没在蓄冷剂52里，从而提尚制冷换热效率。
[0080]在实施例一中，如图1所示，室内供冷系统4还包括用于驱动室内换热器41内第四工质G4循环流动的第三驱动件43。[〇〇811可选地，第三驱动件43为栗体，第三驱动件43也可为其他驱动部件如压缩部件等。 [〇〇82]在实施例一中，第三驱动件43可优选磁力栗，甚至第三驱动件43选用户微型磁力栗。由于磁力栗的工作频率可调，将第三驱动件43选用磁力栗，可通过调节第三驱动件43的工作频率，实现在室内换热器41与蓄冷箱5之间循环的第四工质G4流量可调。这样，空调装置100可根据工况调节室内制冷程度，从而空调装置100更加智能。[〇〇83]调整后效果为，当蓄冷箱5与室内换热器41之间第四工质G4的流通量增大，则蓄冷箱5传输至室内换热器41的冷量增多，室内温度调节能力加大，室内环境可迅速降温。当蓄冷箱5与室内换热器41之间第四工质G4的流通量减小，蓄冷箱5传输至室内换热器41的冷量减少，室内温度调节能力减弱，室内环境降温慢。
[0084]在实施例一中，蓄冷箱5为绝热壳体。优选地，蓄冷箱5的外表面设有隔热材料层， 从而保证蓄冷箱5内冷量流失少。
[0085]在实施例一中，蓄冷剂52可选用相变蓄冷剂52，这样，相变蓄冷剂52可极大程度吸收蒸发器14的冷量，提高换热效率，蓄冷剂52在与蒸发器14中第一工质G1换热后，气态的蓄冷剂52放热冷凝成液态，液态蓄冷剂52与室内换热器41换热后，部分液态蓄冷剂52再蒸发成气态，气态蓄冷剂52又能吸收蒸发器14的冷量而冷凝，形成供冷循环。[〇〇86]可选地，蓄冷剂52为二氧化碳(C02)水合物及四丁基溴化铵(TBAB)水合物的混合物，其中，四丁基溴化铵(TBAB)的浓度优选为35%，当然，四丁基溴化铵的浓度也可为其他合适的比例，这里不作具体限定。
[0087]在实施例一中，如图1所示，蓄冷箱5内盛装有多个蓄冷球51，蓄冷剂52填充在多个蓄冷球51内。由相关技术公开的关于蓄冷球的研究可知，利用填充有蓄冷剂52的蓄冷球51 蓄冷，系统换热效率高、冷量流失少且换热更加稳定。对于蓄冷球51中蓄冷剂蒸发、凝固过程的温度场分析及换热影响已为相关技术研究所公开，这里不再赘述。
[0088]其中，蓄冷球51可预留10 %的余隙容积，当然，蓄冷球51预留的余隙容积可不限于 10%，在工况变化后，蓄冷球51预留的余隙容积也可适应性变化。
[0089]实施例一的空调装置100方案，将太阳能集热技术、有机朗肯循环发电技术和相变蓄冷技术相结合，有效克服了传统电驱动压缩式空调器耗电大的缺点，达到了节能减排的目的，吻合了当前各国节能环保的政策方针。实施例一利用太阳能光热系统3将太阳能转化成热能，利用有机朗肯循环系统2将热能转化成机械能，利用机械功驱动制冷系统1制冷，再由蓄冷箱5存储冷量并为房间供冷。
[0090]实施例一的空调装置100,通过蓄积一部分冷量以补充阴雨天气辐照不足及夜晚的需求，空调装置100稳定性好，结构简单，可操作性强。
[0091]实施例二
[0092]图2展示了实施例二中空调装置100的具体结构。如图2所示，实施例二的空调装置 100与实施例一的空调装置100的结构大体相同，这里相同部件不再赘述。
[0093]所不同的是，在实施例二中，如图2所示，第一冷凝器12和第二冷凝器23为一体的冷凝器102,冷凝器102的工质入口 i分别与工质压缩栗11的排气口 f和膨胀机22的排出口d 相连，冷凝器102的工质出口 j分别与节流元件13和蒸汽发生器21相连。
[0094]也就是说，在实施例二中，膨胀机22的排出口 d排出的工质与工质压缩栗11的排气口 f排出的工质流入冷凝器102中混合，且均在冷凝器102中冷凝放热。冷凝器102排出的液态冷媒分成两股，一股流向蒸汽发生器21吸热蒸发完成做功循环，另一股流向节流元件13 内节流降压以完成制冷循环。[〇〇95]两个循环过程通过冷凝器102自动分配循环所需的工质量，使两个循环独立运行， 保证系统稳定制冷。将制冷系统1的第一冷凝器12与有机朗肯循环系统2的第二冷凝器23合并成一个冷凝器102,节省了冷凝器的数量，降低了成本。
[0096]实施例二中空调装置100的整体运行过程、方案优势与实施例一方案大体相同，这里也不再重复。[〇〇97] 实施例三[〇〇98]图3展示了实施例三中空调装置100的局部结构。实施例三的空调装置100可采用实施例一或者实施例二的空调装置100的整体结构，所不同的是，在实施例三中，如图3所示，室内供冷系统4取消了吸冷换热器42,而室内换热器41的入口 p和出口 q分别与蓄冷箱5 的内腔相连通，蓄冷剂52构成室内供冷系统4的第四工质G4。[〇〇99]实施例三的供冷过程为:蓄冷箱5内盛有蓄冷剂52,蓄冷剂52可吸收蒸发器14中第一工质G1的冷量，然后带有冷量的蓄冷剂52可从室内换热器41的入口 p流入室内换热器41， 以将冷量释放至室内，达到调节室内温度的目的。释放了冷量的蓄冷剂52再从室内换热器 41的出口 q流回蓄冷箱5,然后再吸收蒸发器14的冷量，之后再流入室内换热器41，如此循环，形成蓄冷剂52的供冷循环。
[0100]在实施例三中室内供冷系统4中也可不设第三驱动件43,此时可将室内换热器41 的入口 P设置得较低而出口 q设置得较高，蓄冷箱5内液态蓄冷剂52可在重力作用下流向室内换热器41，而室内换热器41内蓄冷剂52吸热蒸发后，气态蓄冷剂52向上流回蓄冷箱5,如此不断重复循环。这样，室内供冷系统4结构较简单，成本也低。
[0101]实施例三中空调装置100的整体运行过程、方案优势与实施例一方案大体相同，这里也不再重复。
[0102]上述多个实施例中，利用太阳能加热第二工质G2的方式有很多，由太阳能集热器31和换热管32之间循环流动第三工质G3的方案可被其他结构替换。例如，可在蒸汽发生器 21的外壳上贴上太阳能吸热板，外壳吸热后将热量传导至内部第二工质G2。
[0103]另外，上述多个实施例中，换热管32与蒸汽发生器21的连接关系不限于换热管32 伸入到蒸汽发生器21的盛有第二工质G2的外壳内，例如，换热管32可设在蒸汽发生器21的壳体壁内，或者蒸汽发生器21的壳体壁内形成空腔，该空腔构成换热管32。
[0104]蒸发器14与蓄冷箱5的连接关系也不限于蒸发器14伸入到盛有蓄冷剂52的蓄冷箱 5内，吸冷换热器42与蓄冷箱5的连接关系不限于吸冷换热器42伸入到盛有蓄冷剂52的蓄冷箱5内，蒸发器14和/或吸冷换热器42可设在蓄冷箱5的箱体壁内，蓄冷箱5的箱体壁内也可形成有空腔，该空腔构成蒸发器14和/或吸冷换热器42。
[0105]下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的空调装置的控制方法。
[0106]其中，如图1-图3所示，空调装置100包括:蓄冷箱5、制冷系统1、室内供冷系统4和有机朗肯循环系统2,蓄冷箱5内盛装有蓄冷剂52。
[0107]制冷系统1包括工质压缩栗11、第一冷凝器12和蒸发器14,蒸发器14连接至蓄冷箱 5以与蓄冷剂52换热。
[0108]有机朗肯循环系统2包括蒸汽发生器21、膨胀机22和第二冷凝器23,蒸汽发生器21 具有进口 a和蒸汽出口 b，蒸汽出口 b与膨胀机22的进气口 c相连，膨胀机22的排出口 d通过第二冷凝器23与蒸汽发生器21的进口 a相连，膨胀机22的输出轴与工质压缩栗11的转动轴相连以驱动工质压缩栗11压缩第一工质G1。
[0109]在本发明实施例所要阐述的空调装置的控制方法中，采用的空调装置的结构与上述实施例的空调装置1〇〇的结构大体相同，其结构及工作过程这里先不赘述。
[0110]在提及本发明实施例的空调装置的控制方法时，空调装置100的室内供冷系统4需包括室内换热器41、第三驱动件43、第一测温件和第二测温件(图未示出)，室内换热器41的入口 p和出口 q分别与蓄冷箱5相连，第三驱动件43用于驱动第四工质G4在室内换热器41和蓄冷箱5之间循环流动，第一测温件用于检测室内温度，第二测温件用于检测室内换热器41 的温度。
[0111]在本发明实施例中，空调装置的控制包括如下步骤:
[0112]通过第一测温件获得室内温度T1;
[0113]通过第二测温件获得室内换热器41的温度T2;
[0114]第三驱动件43根据室内温度T1与室内换热器41的温度T2的差值(T1-T2)控制第四工质G4的循环流量。
[0115]也就是说，本发明实施例的空调装置的控制方法，通过室内温度与室内换热器41 的温度的接近程度来判定是否需要加强制冷。
[0116]具体而言，当室内温度T1与室内换热器41的温度T2的差值(T1-T2)较小时，即室内温度与室内换热器41的温度接近时，则通过第三驱动件43减小从蓄冷箱5栗入室内换热器 41的第四工质G4的流量，室内环境将会保持相对稳定的状态。当室内温度T1与室内换热器 41的温度T2的差值(T1-T2)较大时，即室内温度与室内换热器41之间温差大，则通过第三驱动件43增大从蓄冷箱5栗入室内换热器41的第四工质G4的流量，室内环境将会迅速降低，直至室内温度与室内换热器41的温度相接近为止。
[0117]这种控制方法使得室内温度快速趋近于室内换热器41的温度，第三驱动件43无需频繁运行，可降低第三驱动件43的耗电量。由此，根据本发明实施例的空调装置的控制方法，通过控制第四工质G4的流量大小以对房间温度进行智能调节，降低了能耗，可避免房间温度调节过程中出现较大波动，保证了房间居住的舒适性。
[0118]优选地，第二测温件用于检测室内换热器41的中部的温度，从而控制更加精确。
[0119]可选地，第一测温件和第二测温件均为温度传感器。[〇12〇]具体地，第三驱动件43为磁力栗，本发明实施例的空调装置的控制方法中，可通过判断室内温度T1与室内换热器41的温度T2的差值来确定磁力栗的运行频率。
[0121]此时，如图4所示，空调装置的控制方法包括三个模块:检测室内温度T1和检测室内换热器41的温度T2、判断(T1-T2)的值来确定磁力栗的运行频率、控制磁力栗运行频率。
[0122]其中，通过温度差(T1-T2)来确定磁力栗的工作频率的对应方式不限于一种。例如，在一些具体示例中，磁力栗的工作频率与差值(T1-T2)可呈正相关变化，也就是说，差值 (T1-T2)越大，磁力栗的工作频率越高，差值(T1-T2)越小，磁力栗的工作频率越低，由此，室内环境温度波动更小，居住舒适。
[0123]在一些实施例中，磁力栗为微型磁力栗，微型磁力栗的频率与a*(Tl_T2)相对应， 其中，a值为频率系数。也就是说，当检测得到T1、T2值后，通过将二者的差值(T1-T2)乘以系数a后获得磁力栗应运行的频率。
[0124]当然，本发明中磁力栗的工作频率的确定方式不限于此，例如在另一些实施例中， 当检测到房间需要供冷时，采集室内温度T1与室内换热器41的中部温度T2，根据T1与T2的差值来确定磁力栗频率。其中，(T1-T2)的最大预期差值为Tm，将最大预期差值Tm分成多个温度段，磁力栗运行频率也设置成对应的多个频率。当(T1-T2)的实际差值T0落入其中一个温度段后，磁力栗以对应的频率运行。
[0125]例如，(T1-T2)的预期差值可分为[0,2)、[2,4)、[4,6)、[6,8)、[8，10)、[10，12)，磁力栗的运行频率分为相对应的六、8、(:、04、？六个挡位，当(1'1-12)的实际差值1'0为3度时，? =3落入[2,4)范围，因此磁力栗以B挡频率运行。当然，上述预期差值的多个温度段的具体数值还需要根据使用情况进行确定。
[0126]通过房间温度来控制磁力栗的运行频率从而达到调节第四工质G4流量的目的，实现房间温度智能调节，该装置结构简单，可操作性强，是一种绿色节能型空调装置100。
[0127]下面结合图2,描述一个具体示例中空调装置100的结构及其控制方法。
[0128]如图2所示，空调装置100包括:平板型太阳能集热器、第一驱动件33、第二驱动件 24、设有绝热外壳的蒸汽发生器21、膨胀机22、连接轴101、压缩机、冷凝器102、电子膨胀阀、 蓄冷箱5、相变蓄冷球51、微型磁力栗、房间末端风机盘管。
[0129]平板型太阳能集热器上端出来的管路与换热管32相连，下端出来的管路与第一驱动件33连接，管路经过第一驱动件33后与换热管32连接。
[0130]蒸汽发生器21的外壳采用绝热外壳，蒸汽发生器21上端出来管路连接膨胀机22， 膨胀机22出来工质管路连接冷凝器102,膨胀机22与压缩机通过连接轴101连接，压缩机出来管路连接冷凝器102,冷凝器102出来下端管路分成两个支路，一个支路连接第二驱动件 24,一个支路连接电子膨胀阀，电子膨胀阀出来管路连接制冷系统1的蒸发器14,蒸发器14 设置在蓄冷箱5内，蓄冷箱5内填充了相变蓄冷球51，蓄冷箱5另一端设置了吸冷换热器42管路，吸冷换热器42管路连接微型磁力栗，微型磁力栗连接房间末端风机盘管。
[0131]整个装置的工作过程主要包括太阳能的集热过程、有机朗肯循环发电过程、制冷-相变蓄冷过程和室内供冷过程。
[0132]在太阳能加热过程中，平板型太阳能集热器将太阳能转变为热能，第一驱动件33 使水在管路中循环流动带出平板型太阳能集热器中的热量，将热量传递给蒸汽发生器21。 蒸汽发生器21内有机工质加热变为高温高压蒸汽。
[0133]在有机朗肯循环发电过程中，有机工质加热变为高温高压蒸汽，蒸汽进入膨胀机 22，将热能转化成机械能，从膨胀机22出来的工质进入冷凝器102冷凝放热，在第二驱动件 24的作用下回到蒸汽发生器21开始下一个循环过程。
[0134]在制冷-相变蓄冷过程中，通过有机朗肯循环发电过程产生的机械能带动制冷系统1中的压缩机做功，工质变为高温高压蒸汽，进入冷凝器102冷凝放热，放热后的工质进入电子膨胀阀绝热节流变为低温低压工质，低温低压工质在蒸发器14中蒸发吸热，将冷量储存在蓄冷箱5中。
[0135]在室内供冷过程中，当检测到房间需要供冷时，第四工质G4在末端管路中循环流动，进入蓄冷箱5的吸冷换热器42内，相变蓄冷球51释放储存的冷量，吸冷换热器42内的水带走冷量进入房间末端风机盘管，通过温度传感器采集房间室内温度T1与室内换热器41中部温度T2,根据T1与T2差值来确定磁力栗频率。微型磁力栗运行频率Hz = a*(Tl-T2)，a为频率系数，a值根据具体情况来设定大小。磁力栗的运行频率分为六挡，具体数值根据使用情况进行确定，通过改变微型磁力栗的运行频率从而达到调节载冷剂流量的目的，从而实现房间温度智能调节。
[0136]根据本发明实施例的空调装置100,利用中低品位能源完成制冷蓄冷，最大限度地减小了电能的消耗。该系统的控制方法包括:检测室内温度T1和室内换热器41的温度T2、判断(T1-T2)的值来确定磁力栗的运行频率、控制磁力栗的运行频率。这种控制方法可适度调节第四工质G4的流量，减小房间温度的波动，保证房间舒适性。
[0137]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0138]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种空调装置，其特征在于，包括:蓄冷箱，所述蓄冷箱内盛装有蓄冷剂；制冷系统，所述制冷系统包括工质压缩栗、第一冷凝器、节流元件和蒸发器，所述工质 压缩栗具有排气口和回气口，所述第一冷凝器的一端与所述排气口相连，所述蒸发器的一 端与所述回气口相连，所述节流元件串联连接在所述蒸发器和所述第一冷凝器之间，其中， 所述蒸发器连接至所述蓄冷箱以与所述蓄冷剂换热；室内供冷系统，所述室内供冷系统包括室内换热器，所述室内换热器的入口和出口分 别与所述蓄冷箱相连以与所述蓄冷箱之间形成供冷循环；有机朗肯循环系统，所述有机朗肯循环系统包括蒸汽发生器、膨胀机和第二冷凝器，所 述蒸汽发生器具有进口和蒸汽出口，所述蒸汽出口与所述膨胀机的进气口相连，所述膨胀 机的排出口通过所述第二冷凝器与所述蒸汽发生器的所述进口相连，所述膨胀机的输出轴 与所述工质压缩栗的转动轴相连以驱动所述工质压缩栗压缩第一工质。2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，还包括用于加热所述蒸汽发生器内的 第二工质的太阳能光热系统。3.根据权利要求2所述的空调装置，其特征在于，所述太阳能光热系统包括:太阳能集热器；换热管，所述换热管连接至所述蒸汽发生器，所述换热管的两端分别与所述太阳能集 热器相连；第一驱动件，所述第一驱动件串联连接在所述太阳能集热器和所述换热管之间以驱动 所述换热管内第三工质循环流通。4.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述有机朗肯循环系统还包括第二驱 动件，所述第二驱动件串联连接在所述第二冷凝器和所述蒸汽发生器之间。5.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述蒸汽发生器的外壳为保温箱。6.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述室内供冷系统还包括吸冷换热 器，所述吸冷换热器设在所述蓄冷箱内，所述吸冷换热器的两端伸出所述蓄冷箱以与所述 室内换热器的所述入口和出口相连。7.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述室内供冷系统还包括用于驱动所 述室内换热器内第四工质循环流动的第三驱动件。8.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器为 一体的冷凝器，所述冷凝器的工质入口分别与所述工质压缩栗的所述排气口和所述膨胀机 的所述排出口相连，所述冷凝器的工质出口分别与所述节流元件和所述蒸汽发生器相连。9.根据权利要求6所述的空调装置，其特征在于，所述蓄冷箱内盛装有多个蓄冷球，所 述蓄冷剂填充在所述多个蓄冷球内。10.—种应用于权利要求1-9中任一项所述的空调装置的控制方法，其特征在于，所述 室内供冷系统还包括第三驱动件、第一测温件和第二测温件，所述第三驱动件用于驱动第 四工质在所述室内换热器和所述蓄冷箱之间循环流动，所述第一测温件用于检测室内温 度，所述第二测温件用于检测所述室内换热器的温度，所述空调装置的控制方法包括如下步骤:通过所述第一测温件获得室内温度T1;通过所述第二测温件获得所述室内换热器的温度T2;所述第三驱动件根据所述室内温度T1与所述室内换热器的温度T2的差值(T1-T2)控制 第四工质的循环流量。
【文档编号】F25B41/00GK106016883SQ201610322591
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】宋分平, 侯泽飞
【申请人】广东美的制冷设备有限公司, 美的集团股份有限公司