專利名稱：一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，屬于空調和熱泵的控制器領域
背景技術近幾年針對提高冰箱、空調、熱泵的效能比，各方做出了不少努力，比如提高壓縮機的機械性能，通過變頻減少壓縮機頻繁啟動引起的電損耗，提高換熱器(包括蒸發(fā)器和冷凝器)與周圍環(huán)境的換熱效率等都對提高空調、熱泵的效能比起到了很大作用。在提高換熱器換熱效率方面，根據(jù)換熱公式Q = kFAt，現(xiàn)階段增加冰箱、空調、熱泵效能比采取的常用方法是增加換熱器(蒸發(fā)器和冷凝器)的換熱面積(F)，增加換熱器的傳熱系數(shù)k， 及有限度的增加冷熱流體的溫度差△〖。但很少使用控制器控制換熱器熱能轉化的程度和壓縮機開啟的相應關系。
發(fā)明內容空調和熱泵的自動控制功能是控制器為控制環(huán)境溫度設置的，當環(huán)境溫度高于設定的溫度上限時，制冷功能在控制器的作用下啟動，空調開始了制冷功能，當環(huán)境溫度低于設定的溫度下限時自動啟用制熱功能，包括空調取暖和熱泵制熱。但是，這種控制方式并沒有把高效節(jié)能的因素進行控制，為解決上述問題，本實用新型提供一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器。一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，包括蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、 蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、冷凝室換熱器外溫度探頭 (14)、控制芯片(12)及以上各部分的連接線(11)，其特征是蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、 蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、冷凝室換熱器外溫度探頭 (14)與控制芯片(12)分別連接。蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)分別位于接近壓縮機(1)的進口和出口位置。單向閥(10)為電磁閥，與控制芯片(12)連接。此控制器配合增加換熱器的換熱面積，增加換熱器的傳熱系數(shù)k，增加換熱時間， 減小壓縮機的功率等方法可以使效能比提高到6以上，甚至在個別條件下效能比可以提高到50以上。控制器是實現(xiàn)壓縮機節(jié)能運行的有效保障。

附圖1附圖2是空調、熱泵系統(tǒng)和控制器連接的結構示意圖，其中1、壓縮機；2、冷凝室換熱器內溫度探頭；3、冷凝換熱管；4、冷凝室；5、節(jié)流閥；6、容器；7、蒸發(fā)室；8、蒸發(fā)換熱管；9、蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭；10，單向閥；11、連接線；，12、控制芯片；13、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭；14、冷凝室換熱器外溫度探頭。
具體實施方式
效能比反應的是壓縮機做功與實際產(chǎn)生冷量和熱量之間的關系。制冷系數(shù)=Tl/ (T2-T1)和供熱系數(shù)=T2/(T2-T1)反應的就是做功和產(chǎn)生熱量的關系。壓縮機的電損耗直接影響到做功的效率，因此改善壓縮機的電損耗是提高效能比的關鍵內容。比如把壓縮機的做功的機械效率從50%提高到95%，效能比可以提高90%，但實際上目前壓縮機所做電功效率已經(jīng)極大提高，電功效率已經(jīng)提高到70% -95%，在電力所做功上提高“效能比” 在目前來講已經(jīng)不是主要矛盾。根據(jù)壓縮機做機械功與壓縮機兩端作用力“差”的關系，兩端的壓力與介質的“溫度”有關，即與(Τ2-Τ1)有關，因為根據(jù)夏天室內室外溫差不到10° 和冬季室內外溫差一般不超過20°的特點，又根據(jù)制冷系數(shù)=Τ1/(Τ2-Τ1)和供熱系數(shù)公式=Τ2/(Τ2-Τ1)，由于物體之間存在溫差才可以傳熱，冷凝器內溫度Τ2和蒸發(fā)器內溫度Tl 的溫度差在夏天應該大于10°，理想狀態(tài)約20°，在冬季應該大于20°，理想狀態(tài)30°， Τ2接近300，所以，在夏天空調的終極效能比應該能達到15，冬季空調終極效能比理應達到 10，然而目前離這個數(shù)字差的很遠，除了上邊所述的壓縮機電能轉化成機械能有一個轉化率之外，更重要的是換熱器換熱不充分，節(jié)能效應沒有充分體現(xiàn)。因此，要提高效能比就需要做到在現(xiàn)有增加換熱器換熱面積的前提技術下通過增加蒸發(fā)器管道的長度增加蒸發(fā)器換熱器的面積F，并相應增加冷凝器換熱器的面積F，增加換熱器傳熱系數(shù)K，減小換熱器內外冷熱流體的溫度差△ t，根據(jù)換熱量，換熱器內外流體的溫度差Δ t減少幾倍，換熱器的面積就相應增加幾倍，并通過減頻或減壓或減流來減小壓縮機的功率，根據(jù)節(jié)能等級，用控制器控制使換熱器內外的冷熱流體溫差小于15°或小于10°或小于5°或小于2°，使換熱器內的冷熱流體接近外界環(huán)境溫度，即在換熱器內外冷熱流體進行完全充分熱交換的情況下啟動壓縮機做功，使系統(tǒng)循環(huán)，這就需要對壓縮機啟動和停止的溫度參數(shù)進行設定，需要控制器來完成。發(fā)明內容為設定蒸發(fā)器的外環(huán)境液體或氣體的溫度為tl，蒸發(fā)器的內環(huán)境氣液混合物的溫度為Tl，冷凝器內氣液混合物的溫度為T2，冷凝器外環(huán)境液體或氣體的溫度為 t2，則當tl的溫度高于設定的溫度上限或t2的溫度低于設定的下限且tI-Tl或者T2_t2的值小于15°或小于10°或小于5°或小于2°時，通過控制器接通壓縮機的電源開始工作， 否則停止壓縮機的工作。結構總結為一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，包括蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、 冷凝室換熱器外溫度探頭(14)、控制芯片(12)及以上各部分的連接線(11)，其特征是蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、 冷凝室換熱器外溫度探頭(14)與控制芯片(12)分別連接。附圖1為其中一個實施例。在圖1中，蒸發(fā)室(7)中蒸發(fā)介質儲存在容器(6)中，在外界一定壓力和溫度下吸收蒸發(fā)室(7)內外的熱量蒸發(fā)并充滿蒸發(fā)換熱管(8)，蒸發(fā)換熱管(8)內氣體繼續(xù)吸收蒸發(fā)室內外流體的熱量，Tl溫度達到或接近蒸發(fā)室內外流體的溫度tl時，即蒸發(fā)器內外冷熱流體的溫度差tl-Tl= At小于設定的15°或小于設定的10°或小于設定的5°或小于設定的2°時，開啟壓縮機(1)，壓縮機(1)做功，高壓氣體沖破單向閥(10)進入冷凝室(4)，冷凝室內壓縮氣體溫度T2升高，升高至冷凝室(4)內外流體的溫度T2和t2的差(T2-t2 = At)高于設定的2°或設定的5°，或設定的10°或設定的15°，停止壓縮機(1)的工作。就是換熱器中無論蒸發(fā)器還是冷凝器，內外流體溫度差At小于設定的攝氏15°或10°或 5°或2°，壓縮機處于工作狀態(tài)，反之，換熱器內外流體溫度差At高于設定的2°或5°或 10°或15°，停止壓縮機(1)的工作。至于是2°還是5°還是10°還是15°還是其他溫度，都是根據(jù)節(jié)能等級和實際綜合因素考慮進行的設定，溫差Δ t越小，節(jié)能等級越高，溫差At越大，節(jié)能等級越小，同時也要根據(jù)空調和熱泵的必要溫度工作范圍來考慮，比如在北極的冬天室內外溫差接近50°，如果設定換熱器設定溫差At小于2°，就沒有太多實際意義，因為50°和2°相比，差額巨大，就是設定換熱器內外流體溫差At小于20°，對效能比的影響與理想狀態(tài)(T2-T1) = 50°的理想狀態(tài)相比，實際的(T2-T1) = 50° +20X2 = 90與50°相比也不超過1倍。但當夏天我國南北方室內外溫差只有10°左右時，規(guī)定換熱器內外流體的溫差At小于5°，實際的(T2-T1) = (10° +5X2) =20°，與理想狀態(tài) (T2-T1) = 10°相比，對效能比的影響就能達到一倍，溫差At達到20°時，加上蒸發(fā)器和冷凝器兩端溫差和環(huán)境溫差，實際的(T2-T1) = (20X2+10) = 50，與理想狀態(tài)(T2-T1)= 10°效能比相比，可相差5倍，所謂效能比的理想狀態(tài)是指換熱器內外流體的溫度差At = 0，這個理想狀態(tài)只能無限接近而永遠無法達到，理想狀態(tài)是設計效能比的主要對比參數(shù)。 需要明確指出的是T2為冷凝器內氣液混合物的溫度，Tl是蒸發(fā)器內將要進入壓縮機的氣體的溫度。根據(jù)壓縮機做功的量與壓縮機兩邊的壓力差有關，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PlVl/ Tl = P2V2/T2，氣體的壓強總是與溫度T成正比，所以，壓縮機的做功量與壓縮機氣體進口處的溫度Tl和壓縮機氣體出口處的溫度T2有關，因此安裝壓縮機的溫度控制探頭時，應該把感應探頭放在壓縮機氣體進口和壓縮機氣體出口附近，圖1已經(jīng)明確表示。兩個溫度探頭⑵和(9)連接控制器。為使蒸發(fā)器內蒸發(fā)液體與外界充分換熱，除了在現(xiàn)有增加換熱器換熱面積的前提技術下需要通過增加蒸發(fā)器管道的長度來增加蒸發(fā)器換熱器的面積F，并相應增加冷凝器換熱器的面積F，增加換熱器傳熱系數(shù)K。為了使進入壓縮機的氣體在工作時接近環(huán)境溫度，需要相應減小換熱器內外冷熱流體的溫度差At，因為溫差At越大，在壓縮機工作時氣體溫度T2和Tl與環(huán)境的溫差越大，就會造成壓縮機反復停機。所以，本方法與傳統(tǒng)的增加溫度差At的方法相反，需要減少溫度差At，但減小的溫差又影響到換熱量和換熱時間，因此又需要增加換熱面積來彌補，根據(jù)換熱量，換熱器內外流體的溫度差Δ t減少幾倍，換熱器的面積就相應增加幾倍，同時，也可以通過增加換熱時間來彌補，這需要減小壓縮機的功率，一是效能比增加，壓縮機做功減小需要減小壓縮機功率，二是壓縮機頻繁啟停造成電損耗，利用小功率長時間可使換熱器內外進行充分的熱交換，使T2-T1接近理想狀態(tài)。因此需要通過減頻、減壓、減流的方法減小壓縮機的功率。也可以使用功率可變的壓縮機，使節(jié)能和實用更加接近完美。根據(jù)節(jié)能等級，用控制器控制使換熱器內外的冷熱流體溫差Δ t小于15°或小于 10°或小于5°或小于2°，使換熱器內的冷熱流體接近外界環(huán)境溫度，使T2-T1接近理想狀態(tài)。即在換熱器內外冷熱流體進行完全充分熱交換的情況下啟動壓縮機做功，使系統(tǒng)循環(huán)。換熱器內外流體溫差用控制器來設定，使同一空調和熱泵可以工作在不同的節(jié)能等級。位于冷凝器管(3)和壓縮機(1)之間的單向閥(10)的安裝是為了避免或減少冷凝器內的氣體在壓縮機停止工作時回流。單向閥也叫止回閥，方向是從壓縮機出來的氣體進入冷凝器，反向截止?？墒褂秒姶砰y代替單向閥，電磁閥與壓縮機電聯(lián)動，同開啟同關閉。單向閥(10)為電磁閥，與控制芯片(12)連接。 附圖2為圖1的補充。和圖1相比，針對控制器部分直觀上更簡潔一些。
權利要求1.一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，包括蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、冷凝室換熱器外溫度探頭(14)、 控制芯片(12)及以上各部分的連接線(11)，其特征是蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭(13)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)、冷凝室換熱器外溫度探頭(14) 與控制芯片(12)分別連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，其特征是蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭(9)、冷凝室換熱器內溫度探頭(2)分別位于接近壓縮機(1)的進口和出口位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，其特征是單向閥 (10)為電磁閥，與控制芯片(12)連接。
專利摘要一種實現(xiàn)空調、熱泵的高效能比的控制器，屬于節(jié)能控制器，解決空調熱泵工作狀態(tài)的控制問題。包括蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭、冷凝室換熱器內溫度探頭、冷凝室換熱器外溫度探頭、控制芯片及以上各部分的連接線。其特征是蒸發(fā)室換熱器內溫度探頭、蒸發(fā)室換熱器外溫度探頭、冷凝室換熱器內溫度探頭、冷凝室換熱器外溫度探頭與控制芯片分別連接。此控制器能達到節(jié)能和顯著提高效能比的目的。
文檔編號F24F11/02GK202254127SQ20112036496
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2011年9月7日
發(fā)明者馮益安 申請人:馮益安