CN103574852A - 空调循环系统以及双级压缩机补气量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调循环系统以及双级压缩机补气量控制方法。该系统包括压缩机，有第一吸气口、第二吸气口和出气口；室外换热器，有第一端接口和第二端接口，第一端接口连通第二吸气口或出气口；闪蒸器，有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口连通第一吸气口，第二接口连通第二端接口；室内换热器，有第三端接口和第四端接口，第三端接口连通第三接口，室外换热器连通第二吸气口时第四端接口连通出气口，室外换热器连通出气口第四端接口连通第二吸气口；第一感温装置，在第一吸气口与第一接口间的第一连接管路上；第一流量调节装置，在室外换热器与第二接口间的第二连接管路上；第二感温装置，在第一连接管路上。本发明可控制压缩机补气量。

Description

空调循环系统以及双级压缩机补气量控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种空调循环系统以及双级压缩机补气量控制方法。

背景技术

目前带闪蒸器的双级压缩机空调循环系统，当采用变频压缩机时，在不同压缩机频率和室内外温度下对压缩机的补气量难以精确控制，会对压缩机的性能造成影响。同时，室内换热器的换热流量和压缩机的补气流量需要由经过室外换热器的总流量进行分配，当流量比例分配不佳时，会存在补气量不佳引起压缩机性能下降，或蒸发器过热引起换热能力降低的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种空调循环系统以及双级压缩机补气量控制方法，可以对压缩机的补气量进行控制。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空调循环系统，包括：压缩机，具有第一吸气口、第二吸气口和出气口；室外换热器，具有第一端接口和第二端接口，第一端接口选择性地与第二吸气口或出气口相连通；闪蒸器，具有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口与第一吸气口相连通，第二接口与室外换热器的第二端接口相连通；室内换热器，具有第三端接口和第四端接口，第三端接口与第三接口相连通，当室外换热器与第二吸气口连通时室内换热器的第四端接口与出气口相连通，当室外换热器与出气口连通时室内换热器的第四端接口与第二吸气口相连通；第一感温装置，设置在第一吸气口与第一接口之间的第一连接管路上，且靠近第一吸气口设置；第一流量调节装置，设置在室外换热器与第二接口之间的第二连接管路上；空调循环系统还包括第二感温装置，第二感温装置设置在第一连接管路上，且靠近第一接口设置。

进一步地，第一连接管路上还设置有截止阀，截止阀位于第一感温装置和第二感温装置之间。

进一步地，第一感温装置距离第一吸气口200毫米至400毫米。

进一步地，空调循环系统还包括第二流量调节装置，第二流量调节装置设置在第三接口与室内换热器之间的第三连接管路上。

进一步地，第二吸气口、出气口、室外换热器以及室内换热器之间设置有四通阀。

进一步地，室外换热器与第一流量调节装置之间设置有第三感温装置。

进一步地，第二吸气口处设置有气液分离器。

进一步地，室内换热器上设置有第四感温装置。

进一步地，压缩机的出气口处设置有第五感温装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种双级压缩机补气量控制方法，包括：获取第一过热度值；获取压缩机的第一吸气口处的第一温度值以及闪蒸器的第一出口处的第二温度值；根据第一温度值和第二温度值确定第二过热度值；根据第一过热度值和第二过热度值确定室外换热器和闪蒸器之间的流量调节装置的开度。

进一步地，根据第一温度值和第二温度值确定第二过热度值通过以下步骤获得：第二过热度值＝第一温度值-第二温度值。

进一步地，获取第一过热度值通过以下步骤获得：第一过热度值为空调在不同室外环境温度中的中间过热度值。

进一步地，获取第一过热度值之后还包括：根据空调实际运行模式以及实际室外环境温度确定室外换热器和闪蒸器之间的流量调节装置的初始开度。

进一步地，获取压缩机的第一吸气口处的第一温度值以及闪蒸器的第一出口处的第二温度值之后还包括：对所述第一温度值和所述第二温度值进行比较，根据比较结果确定压缩机的第一吸气口与闪蒸器第一出口之间的截止阀的开关，如果截止阀打开，则进行下一步骤，如果截止阀关闭，则返回上一步骤。

应用本发明的技术方案，通过在压缩机的第一吸气口，即补气口处设置第一感温装置，同时在与补气口相连通的闪蒸器第一接口处设置第二感温装置，可以对连接在压缩机补气口与闪蒸器第一接口之间的补气回路上的温度进行掌握，从而通过第一流量调节装置控制补气回路中的进气量，以此达到，进而提高压缩机的性能的目的。同时，也可以对室内换热器的换热流量和压缩机的补气流量进行合理分配，从而提高空调的换热性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一个实施例的空调循环系统的示意图；

图2示出了根据本发明的第二个实施例的空调循环系统的示意图；

图3示出了根据本发明的空调循环系统的二级循环压焓图及补气过程示意图；

图4示出了根据图3的示意图的A处放大图；以及

图5示出了根据本发明的双级压缩机补气量控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的第一个实施例，提供了一种空调循环系统，包括压缩机10、室外换热器30、第一流量调节装置、闪蒸器50、第二流量调节装置60、室内换热器70、第一感温装置91以及第二感温装置92。

压缩机10具有第一吸气口11、第二吸气口12和出气口13，室外换热器30的第一端接口选择性地与第二吸气口12和出气口13相连通，闪蒸器50具有第一接口、第二接口和第三接口，室外换热器30的第二端接口与闪蒸器50的第二接口相连通，闪蒸器50的第一接口与压缩机10的第一吸气口11相连通，在第一接口与第一吸气口11之间形成了压缩机10的补气回路。闪蒸器50的第三接口与室内换热器70的第三端接口相连通，室内换热器70的第四端接口选择性地与压缩机10的第二吸气口12和出气口13相连通。

第一感温装置91设置在第一吸气口11与第一接口之间的第一连接管路上，且靠近第一吸气口11设置，可以对第一吸气口11的温度测量更加精确，这里的靠近是指相对于第一连接管路的中点更接近于第一吸气口11。优选地，第一感温装置91与第一吸气口11之间的距离为200毫米至400毫米。第二感温装置92设置在第一连接管路上，且靠近第一接口设置，可以对第一接口的温度测量更加精确，这里的靠近是指相对于第一连接管路的中点更接近于第一接口。第一流量调节装置设置在室外换热器30与第二接口之间的第二连接管路上，通过控制第一流量调节装置的开度可以对压缩机10的补气回路中的补气流量进行控制，进而使室内换热器70的换热流量和压缩机10的补气流量合理分配，从而提高空调整体的换热性能。第二流量调节装置60设置在第三接口与室内换热器70之间的第三连接管路上。

本实施例中，第一流量调节装置为膨胀阀40。

为了使压缩机10补气回路的补气流量更加准确的控制，在第一连接管路上还设置有截止阀80，该截止阀80位于第一感温装置91和第二感温装置92之间。通过控制截止阀80的开闭，可以对通过补气回路的冷媒进行控制。优选地，截止阀80为电磁阀。

本实施例中，空调循环系统包括两种工作状态，在第一工作状态时，室外换热器30与第二吸气口12相连通，同时室内换热器70与出气口13相连通，此时为空调循环系统的制热模式，此模式下，压缩机10的出气口13排出的高温高压气态冷媒进入室内换热器70进行换热，此时室内换热器70起到冷凝器的作用。冷媒再经过第二流量调节装置60进行节流降压后通过第三接口进入闪蒸器50，这里第二流量调节装置60起到一级节流的效果。冷媒在闪蒸器50内分为两路，一路通过补气回路进入压缩机10的第一吸气口，即补气口，对压缩机10进行补气，另一路冷媒通过第一流量调节装置继续节流降压后，进入室外换热器30进行换热，此时室外换热器30起到蒸发器的作用。然后冷媒回到压缩机10的第二吸气口12，在压缩机10内部完成一级压缩后，与第一吸气口11进入的冷媒混合，然后进行二级压缩，再通过出气口13排出，如此循环往复，完成空调循环系统的制热过程。

在第二工作状态时，室外换热器30与所述出气口13相连通，同时室内换热器70与第二吸气口12相连通，此时为空调循环系统的制冷模式，此模式下，压缩机10的出气口13排出的高温高压气态冷媒进入室外换热器30进行换热，此时室外换热器30起到冷凝器的作用。冷媒再经过第一流量调节装置进行节流降压后通过第二接口进入闪蒸器50，这里第一流量调节装置起到一级节流的效果。冷媒在闪蒸器50内分为两路，一路通过补气回路进入压缩机10的第一吸气口，即补气口，对压缩机10进行补气，另一路冷媒通过第二流量调节装置60继续节流降压后，进入室内换热器70进行换热，此时室内换热器70起到蒸发器的作用。然后冷媒回到压缩机10的第二吸气口12，在压缩机10内部完成一级压缩后，与第一吸气口11进入的冷媒混合，然后进行二级压缩，再通过出气口13排出，如此循环往复，完成空调循环系统的制冷过程。

为了使空调循环系统在两个工作状态之间的转换更加顺畅，在第二吸气口12、出气口13、室外换热器30以及室内换热器70之间连接有四通阀20，以使第二吸气口12、出气口13、室外换热器30以及室内换热器70之间处于不同的连通状态。

为了对空调循环系统的工作状态进行更好的控制，在室内换热器70上设置有第四感温装置，在室外换热器30与第一流量调节装置之间设置有第三感温装置，在压缩机10的出气口13处设置有第五感温装置。

为了防止冷媒中的液体对压缩机10的性能造成影响，在第二吸气口12处设置有气液分离器，使进入第二吸气口12之前的冷媒中气液分离，避免液体进入压缩机10。

结合参见图2，根据本发明的第二个实施例，提供了一种空调循环系统，该空调循环系统与第一个实施例中的空调循环系统结构基本相同，区别在于本实施例中，用毛细管41作为第一流量调节装置，代替膨胀阀40，同样可以起到节流降压的作用。

结合参见图5，本实施例还提供了一种双级压缩机补气量控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1.设定空调在制冷或制热模式下在不同室外环境温度中的第一过热度值；

步骤2.检测空调实际运行模式以及实际室外环境温度，并设定第一流量调节装置的初始开度；

步骤3.通过第一感温装置91检测压缩机10的第一吸气口处的第一温度值，同时，通过第二感温装置92检测闪蒸器50的第一出口处的第二温度值，计算第一温度值减去第二温度值得到差值，该差值为第二过热度值；

步骤4.对第一过热度值和第二过热度值进行比较，从而控制截止阀80的开关，如果符合截止阀80的关闭条件，即第二过热度值小于第一过热度值，则返回步骤3，如果符合截止阀80的打开条件，即第二过热度值大于第一过热度值，则进行下一步骤；

步骤5.比较第一过热度值和第二过热度值之间的关系，对第一流量调节装置进行调节以满足压缩机10对补气量的要求。

通过第二过热度值调节第一流量调节装置开度的原理如下，设第二过热度值为T：

制冷模式下：

(1)6≥T≥2，则第一流量调节装置的初始开度维持，维持补气压力，维持最佳补气量；

(2)T＜2，则第一流量调节装置开度减小，减小补气压力，减少补气量，直到维持最佳补气量；

(3)T＞6，则第一流量调节装置开度增大，增大补气压力，提高补气量，直到维持最佳补气量。

制热模式下：

(1)9≥T≥4，则第一流量调节装置开度维持，维持补气压力，维持最佳补气量；

(2)T＜4，则第一流量调节装置开度减小，减小补气压力，减少补气量，直到维持最佳补气量；

(3)T＞9，则第一流量调节装置开度增大，增大补气压力，提高补气量，直到维持最佳补气量。

结合参见图3和图4，补气控制的理论依据，即补气过程数学模型如下：

首先来自蒸发器的制冷剂被等熵压缩到状态2，然后与来自闪蒸器的饱和蒸气6混合到状态2’，再被等熵压缩到状态3。

理论假设：1)补气过程是瞬间过程；2)补气过程为绝热等容混合增压过程。

相对补气量，是指补气回路的制冷剂质量流量和流经蒸发器的制冷剂质量流量之比。

相对补气量也可以定义为，每1kg压缩机吸气量所对应的补气量。

主回路的总流量，即通过冷凝器的制冷剂质量流量为补气回路的制冷剂质量流量和流经蒸发器的制冷剂质量流量之和。

综合质量守恒和能量平衡方程，相对补气量：

$\mathrm{\α}=\frac{m_i}{m_e}=\frac{{\mathrm{\υ}}_2}{{\mathrm{RKT}}_6}(P_6-P_2)\mathrm{\ζ}$

补气压差(P₆-P₂)受补气压力和吸气压力影响，

(1)补气压力，受冷凝压力和一级节流的效果影响；

(2)吸气压力，受蒸发压力影响；

(3)比体积，受蒸发器提供的吸气量有关；

(4)补气温度，受补气压力影响；

综合以上因素，相对补气量主要受内环境温度、外环境温度、压缩机频率影响而变化。同时跟蒸发器是否完全蒸发有关。

图4中，6-2为正压差则正常补气，6-2”为零压差则不补气，6-2”’为负压差则反向泄漏，2’为补气混合过程完成后的混合压力。过程6-2”和6-2”’都将造成压缩机的性能下降。6-2过程不同的补气压差下压缩机的性能也存在差异，存在最佳补气点和最佳补气压差和补气量。

仅当闪蒸器的闪蒸气量和补气量达到平衡时，两者才相等，即等于闪蒸气量：

$\mathrm{\α}=\frac{h_4-h_5}{h_6-h_5}$

增大补气量需要提高中间压力P₆，控制补气量最佳化，达到最佳补气控制点，为本发明的核心。

上述公式中：

α为相对补气量；

m_i为补气量(kg/s)；

m_e为蒸发器制冷剂质量流量；

υ₂为状态点2的比容(m³/kg)；

R为制冷剂气体常数；

K为绝热指数；

T₆为状态点6的温度(k)；

P₆为状态点6的压力(Pa)；

P₂为状态点2的压力(Pa)；

ζ为补气压力损失系数；

h₄为状态点4的比焓(KJ/kg)；

h₅为状态点5的比焓(KJ/kg)；

h₆为状态点6的比焓(KJ/kg)。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过在压缩机的第一吸气口，即补气口处设置第一感温装置，同时在与补气口相连通的闪蒸器第一接口处设置第二感温装置，可以对连接在压缩机补气口与闪蒸器第一接口之间的补气回路上的温度进行掌握，从而通过第一流量调节装置控制补气回路中的进气量，以此达到对压缩机的补气量进行控制，进而提高压缩机的性能的目的。同时，也可以对室内换热器的换热流量和压缩机的补气流量进行合理分配，从而提高空调的换热性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种空调循环系统，包括：

压缩机(10)，具有第一吸气口(11)、第二吸气口(12)和出气口(13)；

室外换热器(30)，具有第一端接口和第二端接口，所述第一端接口选择性地与所述第二吸气口(12)或出气口(13)相连通；

闪蒸器(50)，具有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口与所述第一吸气口(11)相连通，所述第二接口与所述室外换热器(30)的所述第二端接口相连通；

室内换热器(70)，具有第三端接口和第四端接口，所述第三端接口与所述第三接口相连通，当所述室外换热器(30)与所述第二吸气口(12)连通时所述室内换热器(70)的所述第四端接口与所述出气口(13)相连通，当所述室外换热器(30)与所述出气口(13)连通时所述室内换热器(70)的所述第四端接口与所述第二吸气口(12)相连通；

第一感温装置(91)，设置在所述第一吸气口(11)与所述第一接口之间的第一连接管路上，且靠近所述第一吸气口(11)设置；

第一流量调节装置，设置在所述室外换热器(30)与所述第二接口之间的第二连接管路上；

其特征在于，所述空调循环系统还包括第二感温装置(92)，所述第二感温装置(92)设置在所述第一连接管路上，且靠近所述第一接口设置。

2.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述第一连接管路上还设置有截止阀(80)，所述截止阀(80)位于所述第一感温装置(91)和所述第二感温装置(92)之间。

3.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述第一感温装置(91)距离所述第一吸气口(11)200毫米至400毫米。

4.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述空调循环系统还包括第二流量调节装置(60)，所述第二流量调节装置(60)设置在所述第三接口与所述室内换热器(70)之间的第三连接管路上。

5.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述第二吸气口(12)、所述出气口(13)、所述室外换热器(30)以及所述室内换热器(70)之间设置有四通阀(20)。

6.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述室外换热器(30)与所述第一流量调节装置之间设置有第三感温装置。

7.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述第二吸气口(12)处设置有气液分离器。

8.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述室内换热器(70)上设置有第四感温装置。

9.根据权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述压缩机(10)的出气口(13)处设置有第五感温装置。

10.一种双级压缩机补气量控制方法，其特征在于，包括：

获取第一过热度值；

获取压缩机的第一吸气口处的第一温度值以及闪蒸器的第一出口处的第二温度值；

根据所述第一温度值和所述第二温度值确定第二过热度值；

根据所述第一过热度值和所述第二过热度值确定室外换热器和闪蒸器之间的流量调节装置的开度。

11.根据权利要求10所述的双级压缩机补气量控制方法，其特征在于，根据所述第一温度值和所述第二温度值确定第二过热度值通过以下步骤获得：

所述第二过热度值＝所述第一温度值一所述第二温度值。

12.根据权利要求10所述的双级压缩机补气量控制方法，其特征在于，所述获取第一过热度值通过以下步骤获得：

所述第一过热度值为空调在不同室外环境温度中的中间过热度值。

13.根据权利要求10所述的双级压缩机补气量控制方法，其特征在于，所述获取第一过热度值之后还包括：

根据空调实际运行模式以及实际室外环境温度确定室外换热器和闪蒸器之间的流量调节装置的初始开度。

14.根据权利要求10所述的双级压缩机补气量控制方法，其特征在于，所述获取压缩机的第一吸气口处的第一温度值以及闪蒸器的第一出口处的第二温度值之后还包括：

对所述第一温度值和所述第二温度值进行比较，根据比较结果确定压缩机的第一吸气口与闪蒸器第一出口之间的截止阀的开关，如果截止阀打开，则进行下一步骤，如果截止阀关闭，则返回上一步骤。

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