一种具有板式换热器的空调系统的制作方法

1.本实用新型涉及空调系统领域，尤其涉及一种具有板式换热器的空调系统。


背景技术：

2.目前板式换热器由于其传热效率高，广泛应用于各个领域；但是由于板式换热器内容积小，容易冻坏，常规做法是往载冷剂中添加如乙二醇溶液等能降低载冷剂冰点的物质，但是由于此类添加物的微毒性以及成本考虑，很多场合并不具备添加乙二醇等低温溶液的条件。因此解决板式换热器防冻问题具有重要意义。
3.由于板换水侧流道很多，且每一路容积较小，当水流速偏低时，可能会造成局部区域结冰，微冻，致使流道变形，多次累积，也可能造成板换内漏，影响可靠性。传统具有板式换热器的空调系统中，一般会对进入板式换热器的进水温度和出水温度（载冷剂一般为水）进行检测，基于检测结果进行机组调节；常用的方式是当检测温度太低的情况下机组启动进入制热模式，此方案耗能较大，一般仅在检测温度非常低的情况下使用，但不适用于温度较低情况下使用。
4.另外基于具有板式换热器的空调系统的运行原理，板式换热器在制冷场景中使用时作为蒸发器，蒸发器进口处为节流后气液两相，未经过蒸发器压降，因此温度高于蒸发器内部的饱和温度；蒸发器出口处由于存在过热度，温度也比蒸发温度高。故仅检测进水温度和出水温度不能直观反映出换热区域的温度最低点。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有板式换热器的空调系统，该空调系统能够通过电加热模块直接加热板式换热器，而无需通过机组运行来提高板式换热器的内部温度，具有结构简单，防冻控制成本更低的优势。
6.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
7.一种具有板式换热器的空调系统，包括板式换热器，所述板式换热器内部形成有能够产生热交换的制冷剂通道和载冷剂通道；所述载冷剂通道的进口端和出口端上分别设有检测水温的进水传感器和出水传感器；其特征在于：所述板式换热器的侧壁上连接有电加热模块，电加热模块基于进水传感器和/或出水传感器的反馈信息控制启停。
8.本实用新型采用上述技术方案，该技术方案涉及一种具有板式换热器的空调系统，该空调系统中的板式换热器上设有用于检测进水温度的进水传感器，以及用于检测出水温度的出水传感器。在此基础上该空调系统区别于现有技术，在板式换热器的侧壁上连接有电加热模块，基于进水传感器和/或出水传感器的反馈信息可以控制电加热模块的启停。
9.采用上述结构，该方案能够通过电加热模块直接加热板式换热器，而无需通过机组运行来提高板式换热器的内部温度，具有结构简单，防冻控制成本更低的优势。
10.作为优选，所述板式换热器的周向侧壁上均连接有电加热模块。该技术方案中，优
选方案是在板式换热器的四周侧面都包裹电加热，如此能够均匀加热每一个水侧流道面积，可防止死水区冻坏。
11.作为优选，所述板式换热器上还设有防冻传感器，防冻传感器用于检测制冷剂通道中的冷媒最低温度；所述电加热模块基于进水传感器和/或出水传感器和/或防冻传感器的反馈信息控制启停。如背景技术中记载板式换热器在制冷场景中使用时作为蒸发器，蒸发器进口处为节流后气液两相，未经过蒸发器压降，因此温度高于蒸发器内部的饱和温度；蒸发器出口处由于存在过热度，温度也比蒸发温度高。故仅检测进水温度和出水温度不能直观反映出换热区域的温度最低点。故此方案中在板式换热器上还设有防冻传感器，防冻传感器用于检测制冷剂通道中的冷媒最低温度；具体是随着气液两相的冷媒在蒸发器中流动，同时由于压降存在，因此，当液态冷媒完成蒸发为气态时，此为冷媒温度最低点。因此该方案中的防冻传感器仅需保证其检测端连接制冷剂通道中冷媒完成气化段即可，用此处的温度传感器作为控制基准最为精确。
12.作为优选，所述空调系统还包括压缩机、节流部件、空气侧换热器、气液分离器和四通换向阀；所述依次连接气液分离器和压缩机的第一管路的两端分别连接于四通换向阀的端口a和端口c，依次连接空气侧换热器、节流部件和板式换热器的第二管路两端部分别连接四通换向阀的端口b和端口d;所述四通换向阀的端口a能够连通端口b和端口d之一，四通换向阀的端口c能够连通端口b和端口d中的另一端口。
13.作为优选，所述压缩机两侧的第一管路上分别设置有高压压力传感器和低压压力传感器。该技术方案中，基于高压压力传感器和低压压力传感器对于制冷剂通道内的冷媒压力监测，从而在高于设定压力值或低于设定压力值时，能够启动保护措施，如控制压缩机的运行。
14.一种空调系统的防冻控制方法，采用如上所述的具有板式换热器的空调系统，并能够执行如下冬季防冻控制方法：
15.当t
e
＜5℃且t
s1
+2℃＜t
1 and t2＜t
s1
+3℃，与载冷剂通道连通的水泵间断性运行；
16.当t
e
＜5℃且t
1 or t2≤t
s1
+2℃，开启板式换热器上的电加热模块并关闭水泵，直至t
1 and t2≥t
s1
+5℃，关闭电加热模块；
17.当t
e
＜5℃且t
1 or t2≤t
s1
且持续一段时间，机组启动，进入制热模式，直至t1＞15℃，退出冬季防冻模式；
18.上述方案中的t
e
为环境温度，t
s1
为冬季防冻设置温度，t1为进水传感器的检测温度， t2为出水传感器的检测温度。
19.上述方法是冬季防冻控制方法，采用上述冬季防冻控制方法可预防在冬季环境温度过低的情况下，板式换热器内部由于载冷剂温度较低而导致局部区域结冰、微冻，致使流道变形。此案中，基于进水传感器的检测温度t1，出水传感器的检测温度t2，环境温度t
e ，以及系统设定的冬季防冻设置温度t
s1
进行判断。以环境温度t
e
为触发条件，环境温度t
e
可以通过环境温度传感器检测，当环境温度较低的情况下判断t
1 、 t2和t
s1
的竖直关系，并根据情况执行上述步骤，以在不同条件下适用成本更低的防冻方法。
20.一种空调系统的防冻控制方法，采用如上所述的具有板式换热器的空调系统，并能够执行如下制冷防冻控制方法：
21.s1，当t
1 or t
2 or t3＜t
s2
且持续一段时间，判断空调系统中的压缩机是否运行：如果压缩机未运行，则执行s2；如果压缩机运行，则执行s3；
22.s2，开启板式换热器上的电加热模块，直至t
3 and t2＞t
s2
+3℃时关闭电加热模块；
23.s3，则机组进入制冷温度防冻保护状态，制冷水温过低保护次数n+1；一段时间后，重新判断s1，直至t
3 and t2＞t
s2
+3℃，并作出如下统计判断：
24.制冷水温过低保护在规定时间内累计次数n＜3，则退出制冷防冻保护状态；
25.制冷水温过低保护在规定时间内累计次数n≥3次，则进入制冷防冻保护状态，报警并停机，必须关机或者断电复位；
26.上述方案中的t
s2
为制冷防冻设置温度，t1为进水传感器的检测温度， t2为出水传感器的检测温度，t3为防冻传感器的检测温度。
27.上述方法是制冷防冻控制方法，是机组在制冷模式状态下的防冻控制方法。采用上述制冷防冻控制方法可预防在制冷状态下，板式换热器内部由于载冷剂温度较低而导致局部区域结冰、微冻，致使流道变形。此案中，t
s2
为制冷防冻设置温度，t1为进水传感器的检测温度， t2为出水传感器的检测温度，t3为防冻传感器的检测温度。如上所述防冻传感器的检测温度为机组运行状态下的冷媒温度最低点，因此依次为标准最为准确。当机组未运行时，可直接通过电加热模块进行加热；当机组运行时，多次重复统计制冷防冻保护状态的触发次数，根据次数判断是否停机报警。
28.一种空调系统的防冻控制方法，采用如上所述的具有板式换热器的空调系统，并能够执行如下制冷低压防冻控制方法：
29.ss1，制冷模式开机运行时，如p＜400kpa时且持续规定时间，报制冷防冻低压保护且保护状态次数m+1；
30.ss2，制冷模式下压机运行规定时间后，如p＜515kpa且持续规定时间，报制冷防冻低压保护且保护状态次数m+1；
31.ss3，制冷模式正常启动下，如p＜600kpa时且持续规定时间，报制冷防冻低压保护状态次数m+1；
32.ss4,制冷防冻低压保护状态出现后，停压缩机和风机，累计报制冷防冻低压保护状态次数m+1；当p≥650kpa时，且规定时间段内报制冷防冻低压保护状态次数m＜3，则自动复位，故障自动清除，压缩机允许启动；当规定时间段内报制冷防冻低压保护状态次数m≥3，必须手动复位;
33.上述方案中的p为低压压力传感器的检测压力值。
34.上述方法是制冷低压防冻控制方法，制冷低压防冻控制方法区别于其它方案，该方案是基于低压压力传感器的检测压力值，结合机组运行状态进行判断。当机组运行时，多次重复统计制冷防冻低压保护状态的触发次数，根据次数判断是否停机报警。
附图说明
35.图1为板式换热器的结构示意图一。
36.图2为板式换热器的结构示意图二。
37.图3为具有板式换热器的空调系统的结构示意图。
38.图4为空调系统的制冷流程示意图。
39.图5为空调系统的制热流程示意图。
具体实施方式
40.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
42.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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.在本实用新型中，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。
45.实施例1：
46.如图1~5所示，本实施例涉及一种具有板式换热器的空调系统，包括板式换热器1，所述板式换热器1内部形成有能够产生热交换的制冷剂通道和载冷剂通道。所述载冷剂通道的进口端11和出口端12上分别设有检测水温的进水传感器21和出水传感器22。所述板式换热器1的侧壁上连接有电加热模块13，电加热模块13基于进水传感器21和/或出水传感器22的反馈信息控制启停。
47.本实用新型采用上述技术方案，该技术方案涉及一种具有板式换热器1的空调系统，该空调系统中的板式换热器1上设有用于检测进水温度的进水传感器21，以及用于检测出水温度的出水传感器22。在此基础上该空调系统区别于现有技术，在板式换热器1的侧壁上连接有电加热模块13，基于进水传感器21和/或出水传感器22的反馈信息可以控制电加热模块13的启停。
48.采用上述结构，该方案能够通过电加热模块13直接加热板式换热器1，而无需通过机组运行来提高板式换热器1的内部温度，具有结构简单，防冻控制成本更低的优势。
49.所述板式换热器1的周向侧壁上均连接有电加热模块13。该技术方案中，优选方案是在板式换热器1的四周侧面都包裹电加热，如此能够均匀加热每一个水侧流道面积，可防止死水区冻坏。
50.所述板式换热器1上还设有防冻传感器23，防冻传感器23用于检测制冷剂通道中的冷媒最低温度。所述电加热模块13基于进水传感器21和/或出水传感器22和/或防冻传感器23的反馈信息控制启停。如背景技术中记载板式换热器1在制冷场景中使用时作为蒸发器，蒸发器进口处为节流后气液两相，未经过蒸发器压降，因此温度高于蒸发器内部的饱和温度。蒸发器出口处由于存在过热度，温度也比蒸发温度高。故仅检测进水温度和出水温度不能直观反映出换热区域的温度最低点。故此方案中在板式换热器1上还设有防冻传感器23，防冻传感器23用于检测制冷剂通道中的冷媒最低温度。具体是随着气液两相的冷媒在蒸发器中流动，同时由于压降存在，因此，当液态冷媒完成蒸发为气态时，此为冷媒温度最低点。因此该方案中的防冻传感器23仅需保证其检测端连接制冷剂通道中冷媒完成气化段即可，用此处的温度传感器作为控制基准最为精确。
51.所述空调系统还包括压缩机3、节流部件4、换热器5、气液分离器6和四通换向阀7。所述依次连接气液分离器6和压缩机3的第一管路的两端分别连接于四通换向阀7的端口a和端口c，依次连接换热器5、节流部件4和板式换热器1的第二管路两端部分别连接四通换向阀7的端口b和端口d;所述四通换向阀7的端口a能够连通端口b和端口d之一，四通换向阀7的端口c能够连通端口b和端口d中的另一端口。
52.所述压缩机3两侧的第一管路上分别设置有高压压力传感器9和低压压力传感器10。该技术方案中，基于高压压力传感器9和低压压力传感器10对于制冷剂通道内的冷媒压力监测，从而在高于设定压力值或低于设定压力值时，能够启动保护措施，如控制压缩机3的运行。
53.参考附图4所示的空调系统的制冷流程示意图，此时的四通换向阀7端口a和端口d连通，端口b和端口c连通;此方案中的板式换热器1作为蒸发器，换热器5作为冷凝器。压缩机送出的冷媒在换热器5中的经过冷凝后变成液体冷媒，液体冷媒经过节流后气液两相，在板式换热器1内蒸发为气态；气态冷媒经过气液分离器6后流入压缩机构成循环。
54.参见附图5所示的空调系统的制热流程示意图，此时的四通换向阀7端口a和端口b连通，端口d和端口c连通；此方案中的板式换热器1作为冷凝器，换热器5作为蒸发器。经压缩机送出的冷媒在板式换热器1中的经过冷凝后变成液体冷媒，液体冷媒经过节流后气液两相，在换热器5内蒸发为气态；气态冷媒经过气液分离器6后流入压缩机构成循环。
55.实施例2：
56.本实施例涉及一种空调系统的防冻控制方法，采用实施例1中所述的具有板式换热器1的空调系统。
57.1，该空调系统能够执行如下冬季防冻控制方法：
58.当t
e
＜5℃，且t
s1
+2℃＜t
1 and t2＜t
s1
+3℃，与载冷剂通道连通的水泵每隔35min运行5min。
59.当t
e
＜5℃，且t
1 or t2≤t
s1
+2℃，开启板式换热器1上的电加热模块13并关闭水
泵，直至t
1 and t2≥t
s1
+5℃，关闭电加热模块13。
60.当t
e
＜5℃且t
1 or t2≤t
s1
且持续20s，机组启动，进入制热模式，直至t1＞15℃，退出冬季防冻模式。
61.上述方案中的t
e
为环境温度， t1为进水传感器21的检测温度， t2为出水传感器22的检测温度；t
s1
为冬季防冻设置温度，一般可设定的温度范围为2℃~ 6℃之间。
62.上述方法是冬季防冻控制方法，采用上述冬季防冻控制方法可预防在冬季环境温度过低的情况下，板式换热器1内部由于载冷剂温度较低而导致局部区域结冰、微冻，致使流道变形。此案中，基于进水传感器21的检测温度t1，出水传感器22的检测温度t2，环境温度t
e ，以及系统设定的冬季防冻设置温度t
s1
进行判断。以环境温度t
e
为触发条件，环境温度t
e
可以通过环境温度传感器检测，当环境温度较低的情况下判断t
1 、 t2和t
s1
的竖直关系，并根据情况执行上述步骤，以在不同条件下适用成本更低的防冻方法。
63.2，该空调系统能够执行如下制冷防冻控制方法：
64.s1，当t
1 or t
2 or t3＜t
s2
且持续5s，判断空调系统中的压缩机3是否运行：如果压缩机3未运行，则执行s2。如果压缩机3运行，则执行s3。
65.s2，开启板式换热器1上的电加热模块13，直至t
3 and t2＞t
s2
+3℃时关闭电加热模块13。
66.s3，则机组进入制冷温度防冻保护状态，制冷水温过低保护次数n+1。2min后，重新判断s1，直至t
3 and t2＞t
s2
+3℃，并作出如下统计判断：
67.制冷水温过低保护在1h内累计次数n＜3，则退出制冷防冻保护状态。
68.制冷水温过低保护在1h内累计次数n≥3次，则进入制冷防冻保护状态，报警并停机，必须关机或者断电复位。
69.上述方案中的t1为进水传感器21的检测温度， t2为出水传感器22的检测温度，t3为防冻传感器23的检测温度；t
s2
为制冷防冻设置温度，一般可设定的温度范围为2℃~ 5℃之间。
70.上述方法是制冷防冻控制方法，是机组在制冷模式状态下的防冻控制方法。采用上述制冷防冻控制方法可预防在制冷状态下，板式换热器1内部由于载冷剂温度较低而导致局部区域结冰、微冻，致使流道变形。此案中，t
s2
为制冷防冻设置温度，t1为进水传感器21的检测温度， t2为出水传感器22的检测温度，t3为防冻传感器23的检测温度。如上所述防冻传感器23的检测温度为机组运行状态下的冷媒温度最低点，因此依次为标准最为准确。当机组未运行时，可直接通过电加热模块13进行加热。当机组运行时，多次重复统计制冷防冻保护状态的触发次数，根据次数判断是否停机报警。
71.3，该空调系统能够执行如下制冷低压防冻控制方法：
72.ss1，制冷模式开机运行时，如p＜400kpa时且持续5s，报制冷防冻低压保护状态次数m+1。
73.ss2，制冷模式下压机运行规定时间后，如p＜515kpa且持续30s，报制冷防冻低压保护状态次数m+1。
74.ss3，制冷模式正常启动下，如p＜600kpa时且持续120s，报制冷防冻低压保护状态次数m+1。
75.ss4,制冷防冻低压保护状态出现后，停压缩机3和风机，累计报制冷防冻低压保护
状态次数m+1。当p≥650kpa时，且1h内报制冷防冻低压保护状态次数m＜3，则自动复位，故障自动清除，压缩机33min后允许启动。当1h内报制冷防冻低压保护状态次数m≥3，必须手动复位;
76.上述方案中的p为低压压力传感器10的检测压力值。
77.上述方法是制冷低压防冻控制方法，制冷低压防冻控制方法区别于其它方案，该方案是基于低压压力传感器10的检测压力值，结合机组运行状态进行判断。当机组运行时，多次重复统计制冷防冻低压保护状态的触发次数，根据次数判断是否停机报警。
78.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实用新型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。
79.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。