CN102042648A - 热回收式多联空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热回收式多联空调机组，包括至少一台室外机，室外机包括压缩机、室外换热器、过冷却器、两只四通换向阀，以及三条冷媒管路；多台室内机，室内机包括室内换热器；至少一台冷热转换器，冷热转换器包括控制高压气管、低压气管通断的膨胀阀，与高压、低压气管之间的旁通毛细管；当与冷热转换器连接的室内机要求制热时，高压气管侧的膨胀阀打开，低压气管侧的膨胀阀关闭，使室内机气管和高压气管连接；当与冷热转换器连接的室内机要求制冷时，低压气管侧的膨胀阀打开，使室内机气管和低压气管连接。本发明能够进行模块组合并兼顾两管热泵空调功能，将普通两管空调与同时制冷制热的热回收式空调进行了有效地结合。

Description

热回收式多联空调机组

技本领域

本发明涉及一种热回收式空调系统，尤其涉及到一种可模块组合的单室外换热器且兼顾两管热泵空调功能的热回收式多联空调机组。

背景技术

空调机是利用循环冷媒的蒸发和冷凝，将热量从室内转移到室外或者从室外转移到室内，从而实现室内机制冷或制热的装置。通常的空调是一台室外机连接一个室内机，这样来说机器的功能和控制实现起来都比较简单。最近一些年来，多联机得到了迅速发展，即一台室外机可以连接多台室内机，各个室内机可以单独运行。且这些室内机只能整体进行制冷或制热运行，多个室内机制冷制热不能同时运行。但在实际过程中，有很多场合(大型电影院，商场等)是需要一部分室内机制冷运行，而另一部分室内机制热运行的。

现有的冷暖同时的热回收式空调是不能当作普通两管制冷暖切换空调使用的，其中间必须增加冷暖转换装置，没有冷暖转换装置其将不能安装和运行，且一般只是个体室外机运转，不能实现模块组合运行。但现在有很多场合要安装普通两管制冷暖切换的空调还是热回收式空调是现场灵活决定的，若有些场合突然发现不需要安装冷热转换器了，这就造成了资源的极大浪费和安装的不便。

现有的冷暖同时的热回收式空调因为系统中只有一个四通换向阀，不能实现室外换热器的灵活切换，每次切换会造成系统不稳定，室内温度波动大，会有较大的不舒适感，另控制上实现起来也比较麻烦。现有的模块化空调室内机不能同时进行制冷制热，且均油一直是困扰室外机模块化的一个难点，一般都是通过单独的均油管路来实现。

发明内容

本发明的任务在于提供一种热回收式多联空调机组，该机组可模块组合并兼顾两管热泵空调功能，将普通两管空调与同时制冷制热的热回收式空调进行有效地结合。

其技术解决方案是：

一种热回收式多联空调机组，包括：

至少一台室外机，各室外机包括压缩机、一个室外换热器、一个过冷却器、一个油分离器、一个多油孔气液分离器与两只四通换向阀，以及三条冷媒管路，冷媒管路分别为高压气管路、低压气管路、回液管路；

多台室内机，室内机包括室内换热器、室内液管温度传感器、室内气管温度传感器、膨胀阀、室内进风温度传感器和室内出风温度传感器；

至少一台冷热转换器，冷热转换器包括控制高压气管、低压气管通断的膨胀阀，与高压、低压气管之间的旁通毛细管；当与冷热转换器连接的室内机要求制热时，高压气管侧的膨胀阀打开，低压气管侧的膨胀阀关闭，使室内机气管和高压气管连接；当与冷热转换器连接的室内机要求制冷时，低压气管侧的膨胀阀打开，使室内机气管和低压气管连接；

上述室内机中的一部分室内机或全部室内机通过各自的室内机气管连接上述冷热转换器，采取一台室内机对应一台冷热转换器、多台室内机对应一台冷热转换器或前述两种情形组合的形式，所有的冷热转换器并联连接于上述室外机的高、低压气管和室内机之间；上述四通换向阀中的一号四通换向阀与冷热转换器或室内机连接，二号四通换向阀与室外换热器连接。

上述多油孔气液分离器的回气管上设置有上、下两个回油孔；上述过冷却器设置有过冷却器旁通管路，通过调整过冷却器的旁通管路的冷媒量来控制机组运转的可靠性和循环冷媒的过冷度；室外机包括位于压缩机排气侧的高压压力传感器和位于压缩机吸气侧的低压力传感器，通过检测到的高压压力来判定室内机的制热运行是否正常，若测定的高压压力大于设定值则室内机制热运行正常；室外机还包括室外排气温度传感器、室外气管温度传感器、室外液管温度传感器和室外环境温度传感器，通过所检测的这些温度参数来控制机组的正常运行。

上述热回收式多联空调机组，根据室外温度传感器和室外液管温度传感器检测的温度值与设定的温度相比较，若达到除霜条件即进入除霜模式；利用过冷却器来控制机组的管路系统排气过热度和循环冷媒过冷度，当排气过热度大于设定值时，就增大过冷却器中的旁通量，当排气过热度小于设定值时，就减少过冷却器中的旁通量；上述压缩机为变流量压缩机，根据热负荷要求，通过调整变流量压缩机和室内、外机的膨胀阀来控制冷媒的循环量，制热时，根据室外气管温度传感器检测的室外换热器气管温度来调整室外机的膨胀阀的开度，制冷时，根据室内液管温度传感器检测的室内换热器液管温度来调整室内机的膨胀阀的开度；当机组的管路系统中润滑油存油量较多时，多油孔气液分离器会通过上、下两个回油孔进行回油，带出机组的管路系统中的多余油量，每隔一定的时间将进行一次回油运转；在室内机停止时，室内机的膨胀阀仍保持一定的开度，当室外机不需要全部一起运转时，各室外机每隔一定时间要轮流运转一次。

本发明具有以下有益技术效果：

现有冷暖同时的热回收式空调是不能当作普通两管制冷暖切换空调使用的，其中间必须增加冷暖转换装置，没有冷暖转换装置其将不能安装和运行，且一般只是个体室外机运转，不能实现模块组合运行。但现在有很多场合要安装普通两管制冷暖切换空调还是热回收式空调是现场灵活决定的，若有些场合突然发现不需要安装冷热转换装置了，这就造成了资源的极大浪费和安装的不便。此外，上述现有冷暖同时的热回收式空调系统中只有一个四通换向阀，不能实现室外换热器的灵活切换，每次切换会造成系统不稳定，室内温度波动大，会有较大的不舒适感，控制上实现起来也比较麻烦。现有的模块化空调室内机不能同时进行制冷制热，且系统的均油问题一直是困扰室外机模块化的一个难点，一般都是通过单独的均油管路来实现。

本发明中，采取两只四通换向阀可以实现普通两管热泵空调的功能和室外换热器的冷暖模式灵活切换功能。根据室内机制冷或制热运行的负荷比例条件来得出室外换热器的运行模式，通过一只四通换向阀使室外换热器可以在制冷模式、制冷主体模式、制热模式、制热主体模式和除霜模式之间进行灵活切换。另一只四通换向阀与冷热转换器或室内机相连，来实现室内机整体制冷和其他模式的切换。室外机也可作为两管空调使用，室内机气管与室外机高压气管连接，此时的高压气管为高低压转换气管，制热时为高压气管，制冷时为低压气管，这时的两只四通换向阀相互配合，作为一只四通阀的功能来进行工作。每台室外机作为一个基础模块只设置有一个室外换热器，采用上述单换热器热回收技术，使得换热面积被充分利用，不需要将换热器分割成两个就可以完成热回收，相对于分割式的换热器来说，单换热器提升了换热面积、提高了能效比；同时，单换热器仅需一个膨胀阀及线圈，能够降低成本，增强可靠性。本发明能够进行模块组合并兼顾两管热泵空调功能，将普通两管空调与同时制冷制热的热回收式空调进行了有效地结合。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图，示出了单模块形式下可同时制冷制热的系统原理。

图2为本发明的一种控制方法(实现方法)的流程示意图。

图3为上述控制方法中的换热模式流程示意图。

图4为将本发明用作普通两管空调时的原理示意图。

图5为本发明中的冷热转换器结构原理示意图。

图6为本发明中的室内机结构原理示意图。

图7为本发明一种多模块组合形式下的运行示意图。

具体实施方式

参看图1，一种热回收式多联空调机组，其采取单室外机模块的形式，可同时制冷制热。从图中可知本发明用作热回收式空调使用时，包括室外机20、和室外机相连接的多台室内机10(包括室内机11、12、13、14)、连接于室外机和室内机之间用于实现同时制冷制热功能的冷热转换器30(包括冷热转换器31、32、33、34)。室外机20的高压气管、低压气管分别和冷热转换器30的高压气管和低压气管相连接，冷热转换器30的气管与室内机10的气管相连接，室内机10的液管和室外机20的液管直接连接。

作为单室外机模块的室外机20包括压缩机219，两只四通换向阀211和212，油分离器21F，一个室外换热器210，膨胀阀21C，多油孔气液分离器218，过冷却器216，单向阀21D，电磁阀21A、膨胀阀21B，高压压力传感器21H，低压压力传感器21L和温度传感器213、214、215、217、21G等。

压缩机219将吸入的低温低压气态制冷剂压缩成高压高温气体排出。四通换向阀211与室内机相连，来实现室内机整体制冷和其他模式的切换。四通换向阀212控制室外换热器的换热模式，通过调整两只四通换向阀，室外换热器可以在制冷模式、制冷主体模式、制热模式、制热主体模式和除霜模式之间进行灵活切换。在作为两管空调使用时，室内机的气管与室外机的高压气管连接，此时的高压气管为高低压转换气管，制热时为高压气管，制冷时为低压气管，这时的两只四通换向阀相互配合，实现机组制热制冷的正常运转。

室外换热器210主要起制冷剂与室外环境换热作用。制热时，室外换热器210为蒸发器，将室内机传出来的制冷剂液体蒸发为低温低压制冷剂气体，从室外环境吸热；制冷时，室外换热器210为冷凝器，将压缩机排出的高温高压气体冷凝为制冷剂液体，将热量传到室外环境中。

油分离器21F排出的制冷剂气体中含有的压缩机润滑油分离出并回到气液分离器中，这样使进入机组的管路系统中的制冷剂含有较少的油量，可以提高换热效率，增加机组的能效。而且还使管路系统中的润滑油及时的回到气液分离器中，保证机组运行的可靠性。

气液分离器218将进入压缩机前的制冷剂气液进行分离，避免压缩机吸入液态制冷剂，保证压缩机的可靠性。且气液分离器218为多油孔气液分离器，其回气管上带有上、下两个回油孔，若机组以模块组合方式运行时，某个模块油量增多时，可以通过两个回油孔进行回油，带走管路系统中多余的油量，以实现机组在不同模块之间的均油功能。

单向阀21D连接于压缩机和四通换向阀之间，防止高压气管侧的制冷剂逆流，有利于停机时机组的管路系统压力平衡，保证压缩机不倒转，且多模块或多压缩机工作时，不使高压侧的制冷剂逆流，保证机组可靠正常运转。

过冷却器216位于室外换热器的出口处，通过调整过冷却器中旁通的冷媒量来调整排气过热度和循环冷媒的过冷度，保证机组运转稳定可靠。当排气过热度大于设定值时，增大过冷却器中的旁通量，当排气过热度小于设定值时，就减少过冷却器中的旁通量。管路系统冷媒需要一定的过冷度，可以增加系统制冷量和提高配管的使用长度。

膨胀阀在机组的管路系统中起节流作用，将管路系统中高低压分开，使管路系统中的冷媒在高压和低压两个环境下工作。室外机的膨胀阀21C连接于室外换热器和过冷器之间，室内机的膨胀阀113、123、133、143连接于室内换热器和液管之间。制冷时，室外机的膨胀阀保持全开状态，室内机根据室内机的气、液管的温度差来调整室内机的膨胀阀的开度，若温差比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，反之减小膨胀阀的开度。制热时，室外机的膨胀阀根据室外换热器的气管温度(热交过热度)来调整室外机的膨胀阀的开度，当室外热交过热度大于设定值则增大室外机的膨胀阀的开度，反之减少其开度。室内机根据室内液管的温度过冷度来调整室内机的膨胀阀的开度，若过冷度比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，反之减少膨胀阀开度。

压力传感器和温度传感器是机组的检测部件，通过检测系统的参数，可以使机组保持稳定可靠运行。

室内机设置有室内进风温度传感器114、124、134、144，室内出风温度传感器115、125、135、145，室内液管温度传感器111、121、131、141和室内气管温度传感器112、122、131、142；室外机设置有室外排气温度传感器21G、室外气管温度传感器215、室外液管温度传感器21E和室外环境温度传感器213、室外高压压力传感器21H和室外低压力传感器21L。通过所检测温度来判定机组运行是否正常。制冷时通过所检测到的室内机的液管温度与设定温度进行比较来调整机组运行参数，保证机组制冷正常运行；制热时通过所检测的高压压力与设定值进行比较来判定制热运行是否正常，若测定的高压压力大于设定值则机组制热运行正常

结合图2，本发明的控制方法主要包括室外机控制41、室内机控制42和冷热转换器控制43。其中，室外机控制41包括室外压缩机控制411、室外风机控制412、室外膨胀阀控制413和室外电磁阀控制414；室内机控制42包括室内风机控制421和室内膨胀阀控制422；冷热转换器控制43包括冷热转换器高压侧膨胀阀控制431和低压侧膨胀阀控制432。通过温度传感器和压力传感器等检测部件，及时检测系统参数，进行上述控制，使机组正常运行。

压缩机控制411要实现系统循环冷媒量变化和稳定运行功能。上述压缩机为变流量压缩机，当运行室内机的数量变化或运行模式改变时，管路系统中循环冷媒量可以实现灵活变化。为保证系统可靠性，在压缩机控制中设置有压力和温度的限定值，当大于或小于限定值时，机组会调整压缩机排量。在机组参数正常运行过程中，制冷时，压缩机根据室内机的液管温度来调整冷媒循环量，若室内机的液管温度低于设定值则减少压缩机吐出量，若室内机的液管温度高于设定值则增大压缩机吐出量；制热时根据排气压力来确定压缩机排量，若检测的高压压力低于设定值，压缩机就增大其吐出量，若所检测压力高于设定值，认为机组正常运行。此外，压缩机控制411中带有回油控制，当压缩机低排量运转时，每隔一定的时间(如2小时左右)将增大排量，进行一次回油运转。

室外风扇电机控制412主要用于调整室外侧压力。机组制冷时，将检测到的排气压力与设定值进行比较，若排气压力高于设定值，则提高风扇电机转速，若低于设定值时，则降低风机转速。同样在制热过程中，通过所检测到的吸气压力与设定值进行比较，若吸气压力大于设定值则降低风扇转速，反之则增大风扇转速。

室外膨胀阀控制413用于调整管路系统的运行状态。在制冷的过程中室外机的膨胀阀21C保持全开，减少压力损失，不进行流量调节。制热过程中，通过室外机的膨胀阀21C来进行调整。室外机的膨胀阀根据室外换热器的气管温度(热交过热度)来调整室外机的膨胀阀的开度，当室外热交过热度大于设定值则增大室外机的膨胀阀的开度，反之即减少其开度。上述室外机中还有一膨胀阀21B，通过调整膨胀阀21B的开度来调整排气过热度和循环冷媒的过冷度，保证系统运转稳定可靠。当排气过热度大于设定值时，就增大膨胀阀21B的开度，增加过冷却器中的旁通量，当排气过热度小于设定值时，就减少膨胀阀21B的开度，降低过冷却器中的旁通量。

室外电磁阀控制414主要用来保证管路系统的可靠稳定运行。当管路系统运行异常时，则通过室外电磁阀21A的通断来保证管路系统稳定可靠运行。例如当Ps低下或者Pd过高，或者排气温度过低时，都会打开旁通电磁阀21A来进行调整。

室内膨胀阀控制421亦用于调整管路系统的运行状态。在制冷的过程中室内机根据室内机气、液管的温度差来调整室内机的膨胀阀113、123、133、143的开度，若温差比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，若比设定值小则减小室内机的膨胀阀的开度。而在制热过程中，通过所检测的室内机的液管温度过冷度来调整室内机的膨胀阀113、123、133、143，进行流量的调整。若所检测的过冷度比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，反之则减小室内机的膨胀阀的开度。

室内风扇控制422由室内设定进行，使用者根据自己要求来设定风量的级别，进行舒适度调整。

本发明用作热回收式空调使用时，需要有冷热转换器控制43。冷热转换器位于室内、外机之间，其连接于室外高、低压气管和室内气管之间，能够实现室内机制冷制热切换功能。而室内、外机之间的液管连接不需特殊设备，正常连接即可。冷热转换器中带有控制高、低压气管通断的膨胀阀和高低压气管之间旁通的毛细管。若室内机要求制热431时，高压气管侧膨胀阀打开，低压气管侧膨胀阀关闭，控制室内机气管和高压气管连接；若室内机要求制冷432时，低压气管侧膨胀阀打开，控制室内机气管和低压气管连接；若所连接室内机停机时，膨胀阀关闭，室内机中的滞留冷媒通过毛细管315进行流通。每个冷热转换器可连接一台或多台室内机，但此部分室内机只能进行同种模式(制冷或制热)运转。如果机组用作两管制普通冷暖切换热泵空调时，室外机和室内机之间不需设置上述冷热转换器，和普通空调一样进行组装，只是室外机和室内机连接的气管为高压气管，室外机低压气管不需进行连接。机组带有除霜模式，根据室外温度传感器和室外液管温度传感器检测的温度值与设定的温度相比较，若达到除霜条件即进入除霜模式。

结合图3，换热器模式实现方法50分为热回收换热器模式51和普通两管模块机换热器模式52。根据检测参数判定为热回收换热器模式51时，我们通过室内机制冷或制热运行的负荷比例条件来计算出室外换热器的运行模式(制冷模式511、制冷主体模式512、制热模式513、制热主体模式514)，当室内机全制冷时即为制冷模式511，当制冷负荷大时，即为制冷主体模式512，当制热负荷大时，即为制热主体模式513，当全制热时即为制热模式514。通过一只四通换向阀室外换热器可以在制冷模式511、制冷主体模式512、制热模式513、制热主体模式514之间进行灵活切换。

结合图4，本发明中的室外机可作为两管空调使用，实现普通两管热泵空调的功能。从图中可以看出这时是不需要冷热转换器30的，室内机气管与室外机高压气管连接，这时的两只四通换向阀相互配合，作为一只四通换向阀的功能来进行工作，高压气管为高低压转换气管，制热时为高压气管，制冷时为低压气管。

结合图5，冷热转换器30中带有控制高压气管通断的膨胀阀311、313，控制低压气管通断的膨胀阀312、314和高低压气管之间旁通的毛细管315。若室内机要求制热431时，高压气管侧膨胀阀311、313打开，低压气管侧膨胀阀312、314关闭，控制室内机气管和高压气管连接；若室内机要求制冷432时，低压气管侧膨胀阀312、314打开，控制室内机气管和低压气管连接；若所连接室内机停机时，膨胀阀311、312、313、314关闭，室内机中的滞留冷媒通过毛细管315进行流通。每个冷热转换器30可连接一台或多台室内机，此部分室内机只能进行同种模式(制冷或制热)运转。

结合图6，上述室内机主要包括室内换热器110、室内液管温度传感器111、室内气管温度传感器112、膨胀阀113、室内进风温度传感器114和室内出风温度传感器115。通过上述进出风和气液管温度传感器可以实时检测室内机的运行状态，通过调整膨胀阀开度来调整室内机的冷媒分配，从而调整室内舒适度。制冷时根据室内机气、液管温度差来调整室内机的膨胀阀的开度，若温差比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，若比设定值小则减小室内机的膨胀阀的开度。而在制热过程中，通过所检测的室内机的液管温度过冷度来调整室内机的膨胀阀，进行流量的调整。若所检测的过冷度比设定值大则增大室内机的膨胀阀的开度，反之则减小室内机的膨胀阀的开度

结合图7，从图中可以看出本发明可以以多个模块组合方式运行，由室外机21、22、23组成三个室外机模块，室内部分由室内机11、12、13、14、15和冷热转换器31、32组成。其中室外机21、22、23并联接入系统，室内机前既可以接冷热转换器，也可以不接转换器，也可以多台室内机共用一个冷热转换器。图中室内机11单独与一台冷热转换器31相连，可以单独进行冷热切换；室内机12和13共用一台冷热转换器32，不能单独进行冷热切换，只能可同时进行切换；室内机14和15没有连接冷热转换器，只能进行单一模式运转，不能进行冷热切换。另外为防止在停止的室外机中积聚冷媒和润滑油，各室外机模块的吸排气相互贯通，保持吸排气压力平衡，且每隔一段时间(如2个小时左右)要保证各模块都要有运行并要进行一次回油运转。为保证机组的可靠性和防止室内机冷风感，上述模块中的室外换热器需进入设定的除霜模式进行除霜。

上述方式中未述及的内容采取或借鉴已有技术即可实现。

Claims (3)

1.一种热回收式多联空调机组，其特征在于包括：

至少一台室外机，各室外机包括压缩机、一个室外换热器、一个过冷却器、一个油分离器、一个多油孔气液分离器与两只四通换向阀，以及三条冷媒管路，冷媒管路分别为高压气管路、低压气管路、回液管路；

多台室内机，室内机包括室内换热器、室内液管温度传感器、室内气管温度传感器、膨胀阀、室内进风温度传感器和室内出风温度传感器；

至少一台冷热转换器，冷热转换器包括控制高压气管、低压气管通断的膨胀阀，与高压、低压气管之间的旁通毛细管；当与冷热转换器连接的室内机要求制热时，高压气管侧的膨胀阀打开，低压气管侧的膨胀阀关闭，使室内机气管和高压气管连接；当与冷热转换器连接的室内机要求制冷时，低压气管侧的膨胀阀打开，使室内机气管和低压气管连接；

所述室内机中的一部分室内机或全部室内机通过各自的室内机气管连接上述冷热转换器，采取一台室内机对应一台冷热转换器、多台室内机对应一台冷热转换器或前述两种情形组合的形式，所有的冷热转换器并联连接于上述室外机的高、低压气管和室内机之间；上述四通换向阀中的一号四通换向阀与冷热转换器或室内机连接，二号四通换向阀与室外换热器连接。

2.根据权利要求1所述的热回收式多联空调机组，其特征在于：所述多油孔气液分离器的回气管上设置有上、下两个回油孔；上述过冷却器设置有过冷却器旁通管路，通过调整过冷却器的旁通管路的冷媒量来控制机组运转的可靠性和循环冷媒的过冷度；室外机包括位于压缩机排气侧的高压压力传感器和位于压缩机吸气侧的低压力传感器，通过检测到的高压压力来判定室内机的制热运行是否正常，若测定的高压压力大于设定值则室内机制热运行正常；室外机还包括室外排气温度传感器、室外气管温度传感器、室外液管温度传感器和室外环境温度传感器，通过所检测的这些温度参数来控制机组的正常运行。

3.根据权利要求2所述的热回收式多联空调机组，其特征在于：所述热回收式多联空调机组，根据室外温度传感器和室外液管温度传感器检测的温度值与设定的温度相比较，若达到除霜条件即进入除霜模式；利用过冷却器来控制机组的管路系统排气过热度和循环冷媒过冷度，当排气过热度大于设定值时，就增大过冷却器中的旁通量，当排气过热度小于设定值时，就减少过冷却器中的旁通量；上述压缩机为变流量压缩机，根据热负荷要求，通过调整变流量压缩机和室内、外机的膨胀阀来控制冷媒的循环量，制热时，根据室外气管温度传感器检测的室外换热器气管温度来调整室外机的膨胀阀的开度，制冷时，根据室内液管温度传感器检测的室内换热器液管温度来调整室内机的膨胀阀的开度；当机组的管路系统中润滑油存油量较多时，多油孔气液分离器会通过上、下两个回油孔进行回油，带出机组的管路系统中的多余油量，每隔一定的时间将进行一次回油运转；在室内机停止时，室内机的膨胀阀仍保持一定的开度，当室外机不需要全部一起运转时，各室外机每隔一定时间要轮流运转一次。

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