CN102353126A

CN102353126A - 补气涡旋压缩机空调控制系统

Info

Publication number: CN102353126A
Application number: CN2011102668447A
Authority: CN
Inventors: 徐忠杰; 王章君
Original assignee: DALIAN WANGXING ELECTROMECHANICAL ENGINEERING BUILDING Co Ltd
Current assignee: DALIAN WANGXING ELECTROMECHANICAL ENGINEERING BUILDING Co Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-02-15

Abstract

补气涡旋压缩机空调控制系统，补气涡旋压缩机将冷媒输送到室内换热器进行热交换，通过储液罐，一路冷媒经过经济器主回路、系统电子膨胀阀进入室外热交换器，通过气液分离器输送到涡旋压缩机中，另一路冷媒经过补气电子膨胀阀、经济器辅助回路、电磁阀进入补气涡旋压缩机的补气腔中，补气电子膨胀阀和经济器辅助回路之间的管路上设有热敏电阻，补气涡旋压缩机和经济器辅助回路之间的管路上设有热敏电阻。本发明根据空调系统运行时的不同状态，通过经济器辅助回路进出口热敏电阻的温度来调节补气电子膨胀阀的开启度增大或缩小，从而精确调节进入补气涡旋压缩机补气腔中的补气量，使工作中的补气涡旋压缩机的补气量达到最佳化。

Description

补气涡旋压缩机空调控制系统

技术领域

本发明涉及热泵空调系统，尤其涉及一种补气涡旋压缩机空调控制系统。

背景技术

目前的空调热泵系统，受压缩机技术限制，普通涡旋压缩机在低蒸发温度环境下运行时，会发生吸气比容增大、压比升高、冷媒循环量减少、排气温度快速升高，从而造成压缩机性能急剧下降、制热量不足、甚至难以运行等一系列问题，而且在室外温度下降到一定温度时，压缩机将失去作用，致使空调系统不能正常工作。针对当前空调目前状态的缺陷，补气涡旋压缩机技术应运而生，补气涡旋压缩机即在压缩机中间腔补充中压气体，增加排气量，降低排气温度，增加冷媒循环量、提升制热能力，使热泵空调在低温环境中也能提供足够的制热能力，补气对于空调系统的能力和性能改善效果显著。但是，如果能够将补气涡旋压缩机空调控制系统在不同环境温度下，使进入压缩机补气口的补气量得到精确的控制，便能够使空调性能大大改善。

发明内容

为了使补气涡旋压缩机空调控制系统进入压缩机补气口的补气量达到最佳效果，本发明提供了一种可以根据不同空调运行状态对进入压缩机补气口的补气量进行控制的补气涡旋压缩机空调控制系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：补气涡旋压缩机空调控制系统，补气涡旋压缩机通过四通换向阀将气态冷媒输送到室内换热器进行热交换，降温后的冷媒进入储液罐中，通过储液罐的冷媒被分流成两路，其中一路冷媒经过经济器主回路、系统电子膨胀阀进入室外热交换器，另一路冷媒经过补气电子膨胀阀、经济器辅助回路、电磁阀进入补气涡旋压缩机的补气腔，经过室外热交换器的冷媒通过四通阀进入气液分离器，经气液分离器输送到涡旋压缩机中，补气电子膨胀阀和经济器辅助回路之间的管路上设有热敏电阻，补气涡旋压缩机和经济器辅助回路之间的管路上设有热敏电阻。

所述补气涡旋压缩机和经济器辅助回路之间的管路上安装减震管。

所述热敏电阻安装于距离经济器辅助回路侧入口和出口处200-400mm的管路上。

本发明的补气涡旋压缩机空调控制系统，根据空调系统运行所处于的不同状态，通过经济器辅助回路进出口侧的热敏电阻的温度来调节补气电子膨胀阀的开度进行增大或减小，从而精确调节进入补气涡旋压缩机补气腔中的补气量，使工作中的压缩机的补气量达到最佳化，减小了压缩比，增加了排气量，从而提升了压缩机在不同环境下的工作效率，尤其进一步提高了压缩机在制热环境下的制热能力，并且通过电脑板自动控制机组的运行，实现了机组高度自动化的控制要求。

附图说明

图1是本发明补气涡旋压缩机空调控制系统的总体结构原理图。

图2是本发明补气涡旋压缩机空调控制系统的补气系统部分原理图。

具体实施方式

1. 补气控制的理论依据

普通涡旋压缩机在低蒸发温度环境下运行时，会发生吸气比容增大、压比升高、冷媒循环量减少、排气温度快速升高，从而造成压缩机性能急剧下降、制热量不足、甚至难以运行等一系列问题。补气涡旋压缩机即在压缩机中间腔补充中压缩气体，增加排气量，降低排气温度，增加冷媒循环量、提升制热能力，使热泵空调在低温环境中也能提供足够的制热能力。通过以下压焊图，以制冷为例，分析为什么通过中间补气空调系统的能力会得到提高。

① 普通制冷循环：1-4′-5-5′-1

补气制冷循环：1-2-3-4-7-8-1

② 普通制冷循环制冷量：Q=m*(h₄′-h₅)

补气制冷循环制冷量：Q_b = (m+m_b)*(h₄-h₅)

其中 m_b =f(p_m)；h₄=f(t₄,p_m)

③ 从上述两种循环可以看出，在一定工况下，如果想获得更大的制冷量，要增大补气量m_b提高冷凝器入口温度T₄。

④ 增大补气量要提高中间压力p_m，但是中间压力提高了，冷凝器入口温度便降低了，所以要想获得最大制热量，要通过计算和实验找寻一个最优的中间压力，使得制冷量最大。以10P补气涡旋压缩机补气与不补气实际测试为例，我们对测试结果进行分析对比如下表所示：

Te：压缩机蒸发温度；Tc：压缩机冷凝温度；SH：过热度；SC：过冷度；EER：制冷能效比；COP：制热能效比

针对上述实验结果，分析如下：

从以上补气与不补气对比曲线图上可以看到，补气对于空调系统的能力和性能改善效果显著。但是，在不同空调系统运行状态下，如何能够控制使进入补气涡旋压缩机补气口的补气量最佳化，就是我们本次发明专利的核心内容。

2. 以10马力补气涡旋压缩机为例，补气的最佳控制点

① 补气压力的理论计算

中间补气系统由于与双级压缩机系统比较相似又被称作准双级压缩，补气涡旋压缩机在系统的理论设计上借鉴了双级压缩的理论，在中间压力的选取上首先采用了双级压缩的一般理论公式：p_m= (p_e* p_c)^0.5

采用此理论的目的是使两级压缩比相等，容积相率较高。理论计算得出的最适合的p_m值如下图：

② 理论与实际对比

根据实际测试，我们对补气压缩机理论最佳中间压力随蒸发温度变化曲线与实测值对比：

从上表我们可以看到：实测最佳补气压力值基本小于理论计算值；在高蒸发温度时实测值与理论值更加接近。

③ 在实机操作中，补气涡旋压缩机空调系统的控制通过检测补气中间压力的方法较为麻烦，我们将其转化为温度参数进行监控，并且根据空调系统运行状态的变化，调整中间压力。下面是一组我们在空调实机运行几个状态下实机测试结果：

Te：压缩机蒸发温度

Tc：压缩机冷凝温度

TBI：补气经济器进口温度

TBO：补气经济器出口温度

SH：经济器过热度 SH= TBO- TBI

p_m：实测中间补气压力

测试项目	Te	TBI	TB0	SH	p_m	Tc	能力	功率	COP
										单位	℃	℃	℃	℃	bar	℃	KW	KW	W/W
标准制热	-3	25	35	10	6.4	50	31.70	8.55	3.70
										标准制热	-3	28	36	8	7.9	50	32.85	8.76	3.75
标准制热	-3	31	37	6	8.8	50	33.51	8.87	3.78
										标准制热	-3	33	37	4	9.5	50	33.73	9.06	3.72
标准制热	-3	36	38	2	10.2	50	33.88	9.31	3.65
										低温制热	-20	25	35	10	4.3	50	19.90	7.89	2.52
低温制热	-20	28	36	8	5.0	50	20.45	8.02	2.55
										低温制热	-20	31	37	6	5.7	50	21.04	8.19	2.57
低温制热	-20	33	37	4	6.2	50	21.31	8.39	2.54
										低温制热	-20	36	38	2	6.7	50	21.55	8.62	2.50

从上表实验数据我们可以看出，虽然随着补气中间压力p_m增大，制热能力提高，功率也随之增大，但是COP却并不是随着p_m增大而增大，根据实验数据和理论计算情况，从上表数据看见看到，SH=6时是补气量最佳控制点。

本发明的补气涡旋压缩机空调控制系统原理如图1和图2所示，通过电磁阀10、补气电子膨胀阀9、经济器辅助回路12的热敏电阻13、热敏电阻14来调控进入补气涡旋压缩机的冷媒量。补气电子膨胀阀9和经济器辅助回路12之间的管路上设有热敏电阻13，涡旋压缩机1和经济器辅助回路12之间的管路上设有热敏电阻14，涡旋压缩机1和经济器辅助回路12之间的管路上安装减震管16。

在制热状态下：补气涡旋压缩机1排出的高温高压气态冷媒通过四通换向阀2输送到室内换热器3进行热交换，将自身温度传递给室内需要加热的水，冷媒放热后变为液态，降温后的冷媒气体进入储液罐4中，通过储液罐4的冷媒被分流成两路，其中一路冷媒经过经济器主回路11、系统电子膨胀阀6进入室外热交换器7，另一路冷媒经过补气电子膨胀阀9、经济器辅助回路12、电磁阀10进入涡旋压缩机1的补气腔，在经济器5内主辅回路的冷媒产生热交换，经济器辅助回路12的气液混合态冷媒吸热后变为气态。经过室外热交换器7的冷媒通过四通阀2进入气液分离器8，经气液分离器8输送到补气涡旋压缩机1中，完成一个制热冷媒循环。

补气状态下：系统需要补气时，电磁阀10、补气电子膨胀阀9开启，补气路冷媒气体经过经济器5辅助回路12与经济器5主回路11进行热交换，补气电子膨胀阀9的开度由热敏电阻13和14的温度来进行控制，R22冷媒经过电磁阀10进入减震管16，最终进入涡旋压缩机1的补气口15，完成一个补气循环。对于补气涡旋压缩机（1）的补气控制，是通过电磁阀（10）、补气电子膨胀阀（9）、热敏电阻（13）、热敏电阻（14）来共同完成的。

对于图2中补气电子膨胀阀9的控制，在需要补气的时候，开启电磁阀10，检测经济器辅助回路12的热敏电阻13的温度TBI、热敏电阻14的温度TBO，△=TBO-TBI，TBI：补气经济器进口温度，TBO：补气经济器出口温度。

△=4～8度时，电子膨胀阀4开度OK；

△＞8度时，电子膨胀阀4开度增加；

△＜4度时，电子膨胀阀4开度减小。

本实施例中，压缩机1使用R22冷媒三洋10马力补气涡旋压缩机，补气控制电子膨胀阀9使用华鹭EPF-32D86，经济器5使用舒瑞普BX8THx20/1P钎焊式板式换热器，电磁阀10使用丹佛斯AKV10-7，减震管9使用1/2减震管，热敏电阻13、14使用5K感温传感器。

补气涡旋压缩机空调控制系统，在不需要补气时，补气电子膨胀阀9一定要关闭，否则会使液态冷媒通过涡旋压缩机1中间补气腔进入压缩机，致使压缩机在运转中产生液击，从而损坏压缩机。为了避免该项问题的产生,如图2中所示，在补气系统中济器辅助回路12与补气涡旋压缩机之间的管路上设有电磁阀10，对补气回路进一步加强控制保护。补气系统压缩机的补气接口管径较小，在实际应用操作中，补气涡旋压缩机的频繁振动、压力增大，容易使补气涡旋压缩机1接口处的铜管应力增大，从而致使补气接口15破裂，冷媒泄漏。在实际应用中，为了避免该项问题的发生，在补气系统中加入了减震管16，来缓解补气压缩机振动产生的应力问题。热敏电阻13、14最好安装在距离经济器辅助回路12侧入口、出口处200-400mm的位置。

Claims

1.补气涡旋压缩机空调控制系统，补气涡旋压缩机（1）通过四通换向阀（2）将气态冷媒输送到室内换热器（3）进行热交换，降温后的冷媒进入储液罐（4）中，通过储液罐（4）的冷媒被分流成两路，其中一路冷媒经过经济器主回路（11）、系统电子膨胀阀（6）进入室外热交换器（7），其中另一路冷媒经过补气电子膨胀阀（9）、经济器辅助回路（12）、进入补气涡旋压缩机（1）的补气腔，经过室外热交换器（7）的冷媒通过四通阀（2）进入气液分离器（8），经气液分离器（8）输送到补气涡旋压缩机（1）中，其特征在于：补气电子膨胀阀（9）和经济器辅助回路（12）之间的管路上设有热敏电阻（13），补气涡旋压缩机（1）和经济器辅助回路（12）之间的管路上设有热敏电阻（14）。

2.根据权利要求1所述的补气涡旋压缩机空调控制系统，其特征在于：所述补气涡旋压缩机（1）和经济器辅助回路（12）之间的管路上安装减震管（16）。

3.根据权利要求1所述的补气涡旋压缩机空调控制系统，其特征在于：经济器辅助回路（12）与补气涡旋压缩机之间的管路上设有电磁阀（10）。

4.根据权利要求1所述的补气涡旋压缩机空调控制系统，其特征在于：所述热敏电阻（13）和热敏电阻（14）安装于距离经济器辅助回路（12）侧入口和出口处200-400mm的管路上。