专利名称：一种空调热水机及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种加热和制冷的联合系统，尤其涉及一种适用于生活空调制冷采暖和热水供应的空调热水机。
背景技术：
当前煤炭、石油、天然气等“化石类能源”的不可再生性及全球储量的高速减少，带来了世界性的能源短缺，加上地球生态环境的日益恶化，使得保护生态环境、加速开发和利用可再生能源，成为人类紧迫而艰巨的任务。蓬勃发展的中国经济、高速增长的热水需求， 作为节能环保的空气源热泵热水机也得到了国家和社会的认可。制冷取暖设备主要是中央空调，而加热热水设备为空气源热泵热水机，也有部分空调热水机可以同时制冷、取暖、制热水。但机组的运行稳定性较差。中国发明专利“多联热泵空调热水机”(中国发明专利号ZL 200910039907. 8，授权公告号CN101566403)公开了一种多联热泵空调热水机，包括压缩机、三通阀、室外换热器、室内换热器以及多个电子膨胀阀、分歧管、电磁阀；三通阀的一端连通压缩机的高压气管，另一端依次连通室外换热器、电子膨胀阀、分歧管和室内换热器，其压缩机的高压气管、高压液管分别通过分歧管、电子膨胀阀、电磁阀与水氟换热器连接；水氟换热器通过水泵与储水箱连接。所述三通阀为两个以上，两个三通阀相互并联后与压缩机形成连接回路。本发明通过电控装置控制电磁阀的导通或关闭切换低压气管、高压气管与室内换热器的连通，使室内换热器可以制冷或者制热；通过电控装置控制电磁阀的导通或关闭，使高压气管与水氟换热器导通或关闭，使水氟换热器可以制热水，实现同时运行3种基本模式即空调制冷+空调制热+制热水。但是该系统利用一套压缩机通过复杂的管路连接，控制多套阀门和换热器切换的方式，实现空调制冷、空调制热和制热水三种工作模式的切换与组合，这种方式一方面存在系统管路结构复杂、安装和操作不便的缺点，另一方面是由于该系统三种基本模式共用一套压缩机系统，只能按照满足最大制热功率的要求确定其设备能力，造成了在不需要空调的春秋季设备效率低。
发明内容
本发明的目的是要提供一种主机包含空调系统和热水系统的双系统空调热水机， 通过翅片换热器切换机构将空调系统和热水系统有机地整合到一起，即可以有效地提高夏季空调制冷效果，同时又可以提高春秋季空调不用时制热水时能效，解决现有系统管路结构复杂、安装和操作不便和春秋季设备效率低的技术问题。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种空调热水机，包含空调系统和热水系统，所述的空调系统和热水系统分别有各自独立的工质环路，空调系统的工质环路包含串联连接的空调系统压缩机、空调换热器、 膨胀阀、套管式换热器和气液分离器，热水系统的工质环路包含串联连接的热水系统压缩机、套管式换热器、膨胀阀、翅片式蒸发器和气液分离器，其特征在于所述的空调热水机的工质环路包含翅片换热器切换机构，所述的翅片换热器切换机构由第一至第四电磁阀和翅片换热器连接构成，第一电磁阀和第二电磁阀各有一个端口连接到翅片换热器的一端，第三电磁阀和第四电磁阀各有一个端口连接到翅片换热器的另一端；第一电磁阀的另一端口连接到空调系统压缩机的排气端，第三电磁阀的另一端口通过单向阀连接到空调系统的膨胀阀，形成与空调换热器并联的工质通道；第二电磁阀的另一端连接到热水系统的膨胀阀， 第四电磁阀的另一端通过单向阀连接到热水系统的气液分离器，形成与翅片蒸发器并联的工质通道。本发明的空调热水机的一种更好的技术方案是所述的空调热水机包含可变风道机构，所述的可变风道机构包含送风段、空调换热段、新风混合段、排风段、回风段和第一至第三通风阀；送风机置于送风段，空调换热器连接在送风段和空调换热段之间，翅片换热器连接在空调换热段和新风混合段之间，第一通风阀置于新风混合段与排风段之间，构成连通新风混合段与排风段的可控通道，第二通风阀置于新风混合段的进风B 口，第三通风阀置于排风段的排风A 口，回风机置于回风段，翅片式蒸发器置于进风A 口。本发明的另一个目的是提供一种用于本发明的空调热水机的控制方法，通过控制所述的翅片换热器切换机构和所述的可变风道机构，解决空调热水机工作模式切换的技术问题。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种空调热水机的控制方法，其特征在于包括以下控制空调热水机运行模式的步骤空调制冷、制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀接通，第二电磁阀和第四电磁阀关闭，翅片换热器与空调换热器并联，构成空调系统中的蒸发器；第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。单独制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，翅片换热器作为与翅片蒸发器并联，构成热水系统中的蒸发器；空调系统压缩机关机; 第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。空调取暖、制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀接通，第二电磁阀和第四电磁阀关闭，翅片换热器与空调换热器并联，构成空调系统中的冷凝器，保证取暖效果；第一通风阀关闭，第二通风阀和第三通风阀打开，热水系统和空调系统独立运行，热水系统的热源空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第三通风阀-排风A 口 ；空调系统的空气流通路径为进风B 口-第二通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。本发明的空调热水机的控制方法的一种更好的技术方案是所述的空调制冷、制热水模式还包含关闭空调压缩机的步骤若热水系统制热水产生的制冷量满足空调降温要求，则关闭空调压缩机，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，翅片换热器与翅片蒸发器并联，构成所述空调热水机的蒸发器；第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B □。本发明的有益效果是本发明的空调热水机，通过翅片换热器切换机构将空调系统和热水系统有机地整合到一起，使产品更节能，运行更安全、稳定，即可以有效地提高夏季空调制冷效果，同时又可以提高春秋季空调不用时制热水时能效，解决现有系统管路结构复杂、安装和操作不便和春秋季设备效率低的技术问题。本发明的空调热水机采用可变风道机构，使空调系统和热水系统既可以独立运行又可以互相支持，直接利用可变风道中的空气换热，不但避免了二次换热造成的热量损失， 使系统达到更高的制热、制冷效率，而且还减小了设备的占地面积，降低了产品的造价。本发明的空调热水机可以灵活选择控制工作模式，结构简单，控制灵活方便，环保节能，运行效率高。
图1是本发明的空调热水机的工作原理图；图2是本发明的空调热水机的结构图。以上图中的各部件的标号100-热空调系统，200-热水系统，11-空调系统压缩机，21-热水系统压缩机，12-套管式换热器，22-制热水换热器，13、23_膨胀阀，14 J4-气液分离器，15-空调换热器，25-翅片式蒸发器，35-翅片式换热器，31-第一电磁阀，32-第二电磁阀，33-第三电磁阀，34-第四电磁阀，41-送风机，42-回风机，43-第一通风阀，44-第二通风阀，45-第三通风阀，10-压缩机腔，20-送风段，30-空调换热段，40-新风混合段， 50-排风段，60-回风段。
具体实施例方式为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。图1所示为本发明的空调热水机的一个实施例的工作原理，本发明的空调热水机包含空调系统100和热水系统200，空调系统100和热水系统200分别有各自独立的工质环路，空调系统100的工质环路包含串联连接的空调系统压缩机11、空调换热器15、膨胀阀 13、套管式换热器和气液分离器14，热水系统200的工质环路包含串联连接的热水系统压缩机21、制热水换热器22、膨胀阀23、翅片式蒸发器25和气液分离器M，其特征在于所述的空调热水机的工质环路包含翅片换热器切换机构，所述的翅片换热器切换机构由第一至第四电磁阀31 34和翅片换热器35连接构成，第一电磁阀31和第二电磁阀32各有一个端口互相连接后连接到翅片换热器35的一端，第三电磁阀33和第四电磁阀34各有一个端口互相连接后连接到翅片换热器35的另一端；第一电磁阀31的另一端口连接到空调系统压缩机11的排气端，第三电磁阀32的另一端口通过单向阀连接到空调系统的膨胀阀13， 形成与空调换热器15并联的工质通道；第二电磁阀32的另一端连接到热水系统的膨胀阀 23，第四电磁阀34的另一端通过单向阀连接到热水系统的气液分离器M，形成与翅片蒸发器25并联的工质通道。在图1所示的实施例中，省略了现有技术中本专业技术人员所熟知的用于空调系统制热制冷模式切换的四通阀，仅表示出空调制热模式的基本工质环路，本发明的空调热水机的实施方案中还包含空调制冷模式的工质环路。图2为本发明的空调热水机的一个实施例的结构图，在该实施例中，空调热水机包含可变风道机构。如图2所示，空调热水机的壳体内设有安装压缩机的压缩机腔10，所述的可变风道机构包含送风段20、空调换热段30、新风混合段40、排风段50、回风段60和第一至第三通风阀43 45 ；送风机41置于送风段20，空调换热器15连接在送风段20和空调换热段30之间，翅片换热器35连接在空调换热段30和新风混合段40之间，第一通风阀置43于新风混合段40与排风段50之间，构成连通新风混合段40与排风段50的可控通道，第二通风阀44置于新风混合段40的进风B 口，第三通风阀45置于排风段50的排风A 口，回风机42置于回风段60，翅片式蒸发器25置于进风A 口。本发明的还提供一种用于本发明的空调热水机的控制方法，通过控制解决空调热水机工作模式切换控制的技术问题。本发明的空调热水机的控制方法，包括以下控制空调热水机运行模式的步骤空调制冷、制热水模式第一电磁阀31和第三电磁阀33接通，第二电磁阀32和第四电磁阀34关闭，翅片换热器35与空调换热器15并联，构成空调系统中的蒸发器实现制冷功能；第一通风阀43打开，第二通风阀44和第三通风阀45关闭；进风A 口进入的空气首先经过热水系统的翅片蒸发器25降温后进入回风段60，然后由回风机42送入排风段50， 再从排风段50通过第一通风阀43进入新风混合段40，通过翅片换热器35 二次降温进入空调换热段30，最后通过空调换热器15第三次降温后进入送风段20，降温后的冷空气由送风机41通过排风B 口送出。在该模式中，空调系统得到了热水系统的支持，使得进风温度降低，同时，空调系统的蒸发器换热面积倍增，制冷时工况变好，制冷效果和能效都得到提高。单独制热水模式第一电磁阀31和第三电磁阀33关闭，第二电磁阀32和第四电磁阀34开启，翅片换热器35与翅片蒸发器25并联，构成热水系统中的蒸发器；空调系统压缩机11关机；第一通风阀43打开，第二通风阀44和第三通风阀45关闭；热水系统200的热源空气经过进风A 口进入，通过翅片蒸发器25 —次换热后进入回风段60，然后由回风机 42送入排风段50，再从排风段50通过第一通风阀43进入新风混合段40，再通过翅片换热器35 二次换热后进入空调换热段30，穿过空调换热器15 (无热交换)进入送风段20，由送风机41通过排风B 口送出。在该模式中，由于空气循环的通道加长，同时热水系统的蒸发器换热面积倍增，使空气源热泵的热交换效果得到了提高，热水系统的制热量和能效也得到了提高，提高了产品的节能性能和热水的加热速度。空调取暖、制热水模式第一电磁阀31和第三电磁阀33接通，第二电磁阀32和第四电磁阀34关闭，翅片换热器35与空调换热器15并联，构成空调系统中的冷凝器实现空调取暖功能，保证取暖效果；第一通风阀43关闭，第二通风阀44和第三通风阀45打开，热水系统和空调系统独立运行热水系统200的热源空气经过进风A 口进入，通过翅片蒸发， 25进行换热后进入回风段60，然后由回风机42送入排风段50，再经过排风段50通过第三通风阀45至排风A 口送出；空调系统100的空气经进风B 口进入，通过第二通风阀44进入新风混合段40，通过翅片换热器35 —次加热进入空调换热段30，再通过空调换热器15进行二次加热后进入送风段20，加热后的热空气由送风机41通过排风B 口送出。在该模式中，空调系统的冷凝器换热面积倍增，换热效果和能效都能得到提高。本发明的空调热水机的控制方法的一个实施方案中，空调制冷、制热水模式还包含关闭空调压缩机的步骤若热水系统制热水产生的制冷量满足空调降温度要求，则关闭空调压缩机11，第一电磁阀31和第三电磁阀33关闭，第二电磁阀32和第四电磁阀34开启， 翅片换热器与翅片蒸发器并联，构成本发明的空调热水机的蒸发器，提供空调制冷功能；第一通风阀43打开，第二通风阀44和第三通风阀45关闭；进风A 口进入的空气，首先经过热水系，200的翅片蒸发器25降温后进入回风段60，然后由回风机42送入排风段50，再从排风段50通过第一通风阀43进入新风混合段40，通过翅片换热器35 二次降温进入空调换热段30，最后穿过空调换热器15 (无热交换)进入送风段20，降温后的冷空气由送风机41通过排风B 口送出。在该模式下，系统完全依靠热水系统200的压缩机21制热水产生的制冷量实现空调降温，同时热水系统200的蒸发器换热面积倍增，使空气源热泵的热交换效果得到了提高，热泵系统的制热量和制热产生的制冷量都得到充分利用，提高了产品的节能性能和能效比。 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种空调热水机，包含空调系统和热水系统，所述的空调系统和热水系统分别有各自独立的工质环路，空调系统的工质环路包含串联连接的空调系统压缩机、空调换热器、膨胀阀、套管式换热器和气液分离器，热水系统的工质环路包含串联连接的热水系统压缩机、 制热水换热器、膨胀阀、翅片式蒸发器和气液分离器，其特征在于所述的空调热水机的工质环路包含翅片换热器切换机构，所述的翅片换热器切换机构由第一至第四电磁阀和翅片换热器连接构成，第一电磁阀和第二电磁阀各有一个端口连接到翅片换热器的一端，第三电磁阀和第四电磁阀各有一个端口连接到翅片换热器的另一端；第一电磁阀的另一端口连接到空调系统压缩机的排气端，第三电磁阀的另一端口通过一单向阀连接到空调系统的膨胀阀，形成与空调换热器并联的工质通道；第二电磁阀的另一端连接到热水系统的膨胀阀， 第四电磁阀的另一端通过一单向阀连接到热水系统的气液分离器，形成与翅片蒸发器并联的工质通道。
2.根据权利要求1所述的空调热水机，其特征在于所述的空调热水机包含可变风道机构，所述的可变风道机构包含送风段、空调换热段、新风混合段、排风段、回风段和第一至第三通风阀；送风机置于送风段，空调换热器连接在送风段和空调换热段之间，翅片换热器连接在空调换热段和新风混合段之间，第一通风阀置于新风混合段与排风段之间，构成连通新风混合段与排风段的可控通道，第二通风阀置于新风混合段的进风B 口，第三通风阀置于排风段的排风A 口，回风机置于回风段，翅片式蒸发器置于进风A 口。
3.—种空调热水机的控制方法，其特征在于包括以下控制空调热水机运行模式的步骤空调制冷、制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀接通，第二电磁阀和第四电磁阀关闭，翅片换热器与空调换热器并联，构成空调系统中的蒸发器；第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。单独制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，翅片换热器作为与翅片蒸发器并联，构成热水系统中的蒸发器；空调系统压缩机关机；第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。空调取暖、制热水模式第一电磁阀和第三电磁阀接通，第二电磁阀和第四电磁阀关闭，翅片换热器与空调换热器并联，构成空调系统中的冷凝器，保证取暖效果；第一通风阀关闭，第二通风阀和第三通风阀打开，热水系统和空调系统独立运行，热水系统的热源空气流通路径为进风A 口-翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第三通风阀-排风A 口； 空调系统的空气流通路径为进风B 口-第二通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B 口。
4.权利要求3所述的空调热水机的控制方法，其特征在于所述的空调制冷、制热水模式还包含关闭空调压缩机的步骤若热水系统制热水产生的制冷量满足空调降温要求，则关闭空调压缩机，第一电磁阀和第三电磁阀关闭，第二电磁阀和第四电磁阀开启，翅片换热器与翅片蒸发器并联，构成所述空调热水机的蒸发器；第一通风阀打开，第二通风阀和第三通风阀关闭，空气流通路径为进风A 口 -翅片蒸发器-回风段-回风机-排风段-第一通风阀-新风混合段-翅片换热器-空调换热段-空调换热器-送风段-送风机-排风B
全文摘要
本发明涉及一种加热和制冷的联合系统，尤其涉及一种适用于生活空调制冷采暖和热水供应的空调热水机，空调热水机的工质环路还包含翅片换热器切换机构，由第一至第四电磁阀和翅片换热器连接构成；空调热水机包含可变风道机构，包含送风段、空调换热段、新风混合段、排风段、回风段和第一至第三通风阀。通过翅片换热器切换机构将空调系统和热水系统有机地整合到一起，既可以有效地提高夏季空调制冷效果，同时又可以提高春秋季空调不用时制热水时能效，可变风道机构使空调系统和热水系统既可以独立运行又可以互相支持，使系统达到更高的制热、制冷效率，系统可以灵活选择控制工作模式，结构简单，控制灵活方便，环保节能，运行效率高。
文档编号F25B29/00GK102419027SQ20111035981
公开日2012年4月18日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者刘军, 李鲲, 王健, 王天舒, 王玉军, 王颖 申请人:江苏天舒电器有限公司