一种房间空调与采暖系统及控制方法与流程

【技术领域】

本发明涉及热泵空调技术领域，特别涉及一种房间空调与采暖系统及控制方法。

背景技术：

房间空调器作为一种夏天制冷、冬天制热的空气温度调节设备，在家庭使用已非常广泛，但对于冬季没有集中供暖而又气候寒冷的区域，房间空调器用来制热供暖存在一定的弊端：1.空调内机安装的高度较高，而热气总是往上走，所以空调内机吹出的热量多集中在房间的上部，人体腰部以下的空间仍感到不暖和，制热效果不佳；2.热量是靠空调内机吹风吹出来的，但吹风会让人感觉不舒服，皮肤也更容易干燥，尤其老人和小孩会更感不适。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种房间空调与采暖系统及控制方法，以克服现有技术中房间空调器用来制热供暖存在一定的弊端的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种房间空调与采暖系统，包括压缩机、具有a、b、c、d四个端口的四通阀、室外侧换热器、节流部件、控制阀组、室内空调换热器、室内采暖换热器，所述压缩机的排气口与四通阀的a端口连通，所述四通阀的b端口与室外侧换热器的气口连通，所述四通阀的c端口与压缩机的回气口连通，所述控制阀组上设有ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ六个端口，所述控制阀组的ⅳ端口通过节流部件与室外侧换热器的液口连通，所述控制阀组的ⅰ端口和ⅴ端口分别与室内采暖换热器的气口和液口连通，所述控制阀组的ⅱ端口和ⅵ端口分别与室内空调换热器的气口和液口连通，所述控制阀组的ⅲ端口与所述四通阀的d端口连通。

作为优选，所述控制阀组内部设有连接在ⅰ端口与ⅲ端口之间的第一控制阀、连接在ⅱ端口与ⅲ端口之间的第二控制阀、连接在ⅵ端口与ⅳ端口之间的第三控制阀、连接在ⅴ端口与ⅳ端口之间的第四控制阀、连接在ⅲ端口和ⅳ端口之间的第五控制阀。所述第一控制阀采用一个控制ⅰ端口与ⅲ端口间任一方向的导通或关闭的双向电磁阀，所述第二控制阀采用控制ⅱ端口到ⅲ端口方向导通或关闭以及控制ⅲ端口到ⅱ端口方向关闭的一个单向电磁阀和一个单向阀的串联组合，所述第三控制阀采用一个控制ⅳ端口到ⅵ端口方向导通或关闭的单向电磁阀，所述第四控制阀采用一个ⅴ端口到ⅳ端口方向导通的单向阀，所述第五控制阀采用控制ⅳ口到ⅲ口方向导通或关闭以及控制ⅲ端口到ⅳ端口方向关闭的一个单向电磁阀和一个单向阀的串联组合。

作为优选，所述控制阀组内部设有连接在ⅰ端口与ⅲ端口之间的第一控制阀、连接在ⅱ端口与ⅲ端口之间的第二控制阀、连接在ⅲ端口与ⅳ端口之间的第五控制阀、连接在ⅳ端口、ⅴ端口和ⅵ端口之间的第六控制阀。所述第一控制阀采用一个控制ⅰ端口与ⅲ端口间任一方向的导通或关闭的双向电磁阀，所述第二控制阀采用控制ⅱ端口到ⅲ端口方向导通或关闭以及控制ⅲ端口到ⅱ端口方向关闭的一个单向电磁阀和一个单向阀的串联组合，所述第五控制阀采用控制ⅳ口到ⅲ口方向导通或关闭以及控制ⅲ端口到ⅳ端口方向关闭的一个单向电磁阀和一个单向阀的串联组合，所述第六控制阀采用一个三通电磁阀。

作为优选，所述控制阀组内部设有连接在ⅰ端口、ⅲ端口之间的第一控制阀、连接在ⅴ端口、ⅳ端口之间的第四控制阀、连接在ⅲ端口、ⅳ端口之间的第五控制阀、连接在ⅱ端口、ⅲ端口间的第七控制阀、连接在ⅳ端口、ⅵ端口之间的第八控制阀。所述第一控制阀采用一个控制ⅰ端口与ⅲ端口间任一方向的导通或关闭的双向电磁阀，所述第四控制阀采用一个ⅴ端口到ⅳ端口方向导通的单向阀，所述第五控制阀采用控制ⅳ口到ⅲ口方向导通或关闭以及控制ⅲ端口到ⅳ端口方向关闭的一个单向电磁阀和一个单向阀的串联组合，所述第七控制阀采用控制ⅱ端口和ⅲ端口之间任一方向的导通或关闭的双向电磁阀，所述第八控制阀采用控制ⅳ端口和ⅵ端口之间任一方向的导通或关闭的双向电磁阀。

本申请提供一种房间空调与采暖系统的控制方法，包括冷媒回收控制方法和室内采暖运行中的化霜控制方法，所述冷媒回收控制方法包括室内采暖换热器一侧的冷媒和润滑油的回收控制方法和室内空调换热器一侧的冷媒和润滑油的回收控制方法，所述室内采暖换热器一侧的冷媒和润滑油的回收控制方法包括以下步骤：将四通阀的a端口与b端口连通，c端口与d端口连通，控制阀组的ⅰ口到ⅲ口方向连通、ⅱ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭；开启压缩机，将室内采暖换热器一侧的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机和室外侧换热器，所述室内空调换热器一侧的冷媒和润滑油的回收控制方法包括以下步骤：将四通阀的a端口与b端口连通，c端口与d端口连通，控制阀组的ⅱ口到ⅲ口方向连通、ⅰ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭；开启压缩机，将室内空调换热器一侧的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机和室外侧换热器，所述室内采暖运行中的化霜控制方法包括以下步骤：将四通阀的a端口与b端口连通，c端口与d端口连通，控制阀组的ⅰ口到ⅲ口方向连通、ⅱ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭；开启压缩机，将室内采暖换热器一侧的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机和室外侧换热器；回收结束后，将控制阀组的ⅳ口到ⅲ口方向连通、ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅲ口到ⅱ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭，进入化霜。

本发明的有益效果：

(1)能够稳定可靠的运行，有效实现空调与采暖的一体化，让用户既能夏天享受制冷也能在冬天享受到采暖的温暖和舒适性，而且房间空调与采暖系统相对于家庭集中式空调与采暖系统，投入成本更低，运行费用更经济，更适于大众消费者。

(2)具有通过室内空调换热器制冷/制热的冷媒运行系统，还具有通过室内采暖换热器采暖的冷媒运行系统，并通过冷媒回收控制方法解决了当两个系统中的一个运行时，另外一个系统的非共用部分将会沉积冷媒和润滑油，从而不仅导致运行性能差，还将使压缩机因长时间缺油运行而损毁的问题。

(3)提供了一种室内采暖运行中的化霜控制方法，通过这种化霜控制方法，一方面不会在采暖换热器中产生冷气而降低采暖的舒适性，另一方面能够有足够的冷媒投入化霜运行，不致造成化霜不净或化霜时间太长。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种房间空调与采暖系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一的结构示意图；

图3是本发明实施例二的结构示意图；

图4是本发明实施例三的结构示意图；

图中：1-压缩机、2-四通阀、3-室外侧换热器、4-节流部件、5-控制阀组、51-第一控制阀、52-第二控制阀、53-第三控制阀、54-第四控制阀、55-第五控制阀、56-第六控制阀、57-第七控制阀、58-第八控制阀、6-室内空调换热器、7-室内采暖换热器。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图1至图4，本发明这种房间空调与采暖系统，包括压缩机1、四通阀2、室外侧换热器3、节流部件4、控制阀组5、室内空调换热器6、室内采暖换热器7，其中，压缩机1具有排气口和回气口，四通阀2具有a、b、c、d四个阀口，室外侧换热器3具有气口和液口，节流部件4具有第一端口和第二端口，室内空调换热器6具有气口和液口，室内采暖换热器7具有气口和液口，控制阀组5具有ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ六个端口；

四通阀2可在第一状态与第二状态间切换，第一状态是指四通阀2的a口与b口连通且c口与d口连通的状态，第二状态是指四通阀2的a口与d口连通且b口与c口连通的状态；

控制阀组5包括第①状态、第②状态、第③状态、第④状态，其中，第①状态是指控制阀组5的原始状态，第②状态是指ⅰ口到ⅲ口方向连通、ⅱ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭的状态，第③状态是指ⅱ口到ⅲ口方向连通、ⅰ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭的状态，第④状态是指ⅳ口到ⅲ口方向连通、ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅲ口到ⅱ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭的状态。

压缩机1的排气口通过管道与四通阀2的a口连通，四通阀2的b口通过管道与室外侧换热器3的气口连通，四通阀2的c口通过管道与压缩机1的回气口连通，室外侧换热器3的液口通过管道与节流部件4的第一端口连通，节流部件4的第二端口通过管道与控制阀组5的ⅳ口连通，控制阀组5的ⅵ口通过管道与室内空调换热器6的液口连通，室内空调换热器6的气口通过管道与控制阀组5的ⅱ口连通，控制阀组5的ⅴ口通过管道与室内采暖换热器7的液口连通，室内采暖换热器7的气口通过管道与控制阀组5的ⅰ口连通，控制阀组5的ⅲ口通过管道与四通阀2的d口连通。

在本发明中，室外侧换热器3为空气-冷媒热交换的换热器或水-冷媒热交换的换热器；室内空调换热器6为空气-冷媒热交换的空调室内机；室内采暖换热器7为空气-冷媒热交换的散热片，也可以是水-冷媒热交换器与暖气片或地暖管的集合体。

实施例一

参阅图2，本实施例的控制阀组5由连接在ⅰ、ⅲ口间的第一控制阀51、连接在ⅱ、ⅲ口间的第二控制阀52、连接在ⅵ、ⅳ口间的第三控制阀53、连接在ⅴ、ⅳ口间的第四控制阀54和连接在ⅲ、ⅳ口间的第五控制阀55组合而成，第一控制阀51为一个双向电磁阀，控制ⅰ、ⅲ口间任一方向的导通或关闭，第二控制阀52为一个单向电磁阀与一个单向阀的串联组合，控制ⅱ口到ⅲ口方向导通或关闭以及控制ⅲ口到ⅱ口方向关闭，第三控制阀53为一个控制ⅳ口到ⅵ口方向导通或关闭的单向电磁阀，第四控制阀54为一个ⅴ口到ⅳ口方向导通的单向阀，第五控制阀55为一个单向电磁阀与一个单向阀的串联组合，控制ⅳ口到ⅲ口方向导通或关闭以及控制ⅲ口到ⅳ口方向关闭。

在本实施例中，控制阀组5还包括第⑤状态和第⑥状态，其中，第⑤状态是指ⅳ口到ⅵ口方向、ⅱ口到ⅲ口方向同时连通，且ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭；第⑥状态是指ⅲ口到ⅰ口方向、ⅴ口到ⅳ口方向同时连通，且ⅲ口到ⅱ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅲ口到ⅳ口方向关闭。

在本实施例中，房间空调与采暖系统具有制冷、采暖两种工作模式，制冷通过室内空调换热器6实现，采暖通过室内采暖换热器7实现，下面对各种工作模式下的运行进行说明。

【制冷模式】

进入制冷模式但制冷运行启动前，先将室内采暖换热器7一侧的冷媒和润滑油进行抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3中，然后再进行制冷运行，运行过程说明如下：

一、将四通阀2切换到第一状态、控制阀组5切换到第②状态，此时，四通阀3的a口与b口导通且c口与d口导通，控制阀组5的ⅰ口到ⅲ口方向连通、ⅱ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭，接着压缩机1启动，将室内采暖换热器7中的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3内；

二、室内采暖换热器7中的冷媒和润滑油被抽空回收结束后，将控制阀组5切换到第⑤状态，此时，控制阀组5的ⅳ口到ⅵ口方向、ⅱ口到ⅲ口方向同时连通，且ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭；

三、冷媒从压缩机1排气口排出，经过四通阀2进入室外侧换热器3的气口，室外侧换热器3对外散热，冷媒在室外侧换热器3中放热冷凝后，从室外侧换热器3的液口出来，通过节流部件4节流后进入控制阀组5的ⅳ口，从控制阀组5的ⅵ口出来进入室内空调换热器6的液口，室内空调换热器6对室内制冷，冷媒在室内空调换热器6内吸热蒸发后，从室内空调换热器6的气口出来进入控制阀组5的ⅱ口，从控制阀组5的ⅲ口出来经过四通阀2进入压缩机1的回气口回到压缩机，完成一次制冷的冷媒循环。

【采暖模式】

进入采暖模式但采暖运行启动前，先将室内空调换热器6一侧的冷媒和润滑油进行抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3中，然后再进行采暖运行，运行过程说明如下：

一、将四通阀2切换到第一状态、控制阀组5切换到第③状态，此时，四通阀3的a口与b口导通且c口与d口导通，控制阀组5的ⅱ口到ⅲ口方向连通、ⅰ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭，接着压缩机1启动，将室内空调换热器6中的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3内；

二、室内空调换热器6中的冷媒和润滑油被抽空回收结束后，将四通阀2切换到第二状态、控制阀组5切换到第⑥状态，此时，四通阀2的a口与d口导通且b口与c口导通，控制阀组5的ⅲ口到ⅰ口方向、ⅴ口到ⅳ口方向同时连通，且ⅲ口到ⅱ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅲ口到ⅳ口方向关闭；

三、冷媒从压缩机1的排气口排出，经过四通阀2进入控制阀组5的ⅲ口，从控制阀组5的ⅰ口出来进入室内采暖换热器7的气口，室内采暖换热器7对室内散热，冷媒在室内采暖换热器7中放热冷凝后，从室内采暖换热器7的液口出来进入控制阀组5的ⅴ口，从控制阀组5的ⅳ口出来通过节流部件4节流后进入室外侧换热器3的液口，室外侧换热器3给冷媒提供热源，冷媒在室外侧换热器3中吸热蒸发后，从室外侧换热器3的气口出来，经过四通阀2进入压缩机1的回气口回到压缩机，完成一次采暖的冷媒循环。

在冬季的采暖运行中，将会因室外侧换热器3结霜而需要进行化霜，化霜的控制过程说明如下：

一、需要化霜时，压缩机1停止运行；

二、按照制冷模式中同样的方式将室内采暖换热器7中的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3内；

三、冷媒和润滑油回收结束，控制阀组5切换到第④状态，进入化霜运行；

四、化霜结束，系统回到采暖运行。

本实施例有效实现了房间空调器制冷和热泵采暖的有效结合，大大提高了用户冬季取暖的舒适性，而且通过控制阀组5的控制，在任一系统运行时，没有冷媒和润滑油的沉积区，在增强制冷或采暖性能的同时，确保了压缩机运行的稳定性和可靠性。

实施例二

参阅图3，本实施例与实施例一的不同之处在于：控制阀组5由连接在ⅰ、ⅲ口间的第一控制阀51、连接在ⅱ、ⅲ口间的第二控制阀52、连接在ⅲ、ⅳ口间的第五控制阀55、连接在ⅳ口、ⅴ口和ⅵ口间的第六控制阀56组合而成，第六控制阀56为一个三通电磁阀，其可在ⅳ口到ⅵ口方向导通与ⅴ口到ⅳ口方向导通两种状态之间进行切换。

本实施例的房间空调与采暖系统具有与实施例一相同的制冷模式、采暖模式，在此不重复描述。

实施例三

参阅图4，本实施例与实施例一的不同之处在于：控制阀组5由连接在ⅰ、ⅲ口间的第一控制阀51、连接在ⅳ口、ⅴ口间的第四控制阀54、连接在ⅲ、ⅳ口间的第五控制阀55、连接在ⅱ、ⅲ口间的第七控制阀57、连接在ⅳ口、ⅵ口间的第八控制阀58组合而成，第七控制阀57、第八控制阀58均为一个双向电磁阀，分别控制ⅱ、ⅲ口间以及ⅳ、ⅵ口间任一方向的导通或关闭。

本实施例与实施例一的另一不同之处在于，控制阀组5还包括第⑦状态：ⅲ口到ⅱ口方向、ⅵ口到ⅳ口方向同时连通，且ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅲ口到ⅳ口方向关闭。

本实施例与实施例一的另一不同之处在于，本实施例的房间空调与采暖系统不仅具有与实施例一相同的制冷模式、采暖模式，还具有通过室内空调换热器6进行制热的工作模式，下面对制热工作模式下的运行进行说明。

【制热模式】

进入制热模式但制热运行启动前，先将室内采暖换热器7一侧的冷媒和润滑油进行抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3中，然后再进行制热运行，运行过程说明如下：

一、将四通阀2切换到第一状态、控制阀组5切换到第②状态，此时，四通阀3的a口与b口导通且c口与d口导通，控制阀组5的ⅰ口到ⅲ口方向连通、ⅱ口到ⅲ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅳ口到ⅵ口方向关闭、ⅳ口到ⅲ口方向关闭，压缩机1启动，将室内采暖换热器7中的冷媒和润滑油抽空回收至压缩机1、室外侧换热器3内；

二、室内采暖换热器7中的冷媒和润滑油被抽空回收结束后，将四通阀2切换到第二状态、控制阀组5切换到第⑦状态，此时，四通阀2的a口与d口导通且b口与c口导通，控制阀组5的ⅲ口到ⅱ口方向、ⅵ口到ⅳ口方向同时连通，且ⅲ口到ⅰ口方向关闭、ⅳ口到ⅴ口方向关闭、ⅲ口到ⅳ口方向关闭；

三、冷媒从压缩机1的排气口排出，经过四通阀3进入控制阀组5的ⅲ口，从控制阀组5的ⅱ口出来进入室内空调换热器6的气口，室内空调换热器6对室内散热，冷媒在室内空调换热器6中放热冷凝后，从室内空调换热器6的液口出来进入控制阀组5的ⅵ口，从控制阀组5的ⅳ口出来通过节流部件4节流后进入室外侧换热器3的液口，室外侧换热器3给冷媒提供热源，冷媒在室外侧换热器3中吸热蒸发后，从室外侧换热器3的气口出来，经过四通阀2进入压缩机1的回气口回到压缩机，完成一次制热的冷媒循环，本实施例可以让用户根据房间的实际情况，选择采暖模式或制热模式，或者采暖模式与制热模式结合使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。