CN104566699A - 蓄能多联空调机组及其控制方法 - Google Patents

蓄能多联空调机组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蓄能多联空调机组，包括有：室外机组、室内机组以及连通所述室外机组、室内机组的若干条冷媒管道；所述室外机组包括气液分离器、压缩机、第一控制阀、室外换热器、第二控制阀、蓄能装置、气管截止阀以及液管截止阀，所述压缩机的输入端与所述气液分离器的输出端、所述气管截止阀、室内机组以及液管截止阀之间均分别通过冷媒管道连接。本发明提出一种蓄能多联空调机，可实现在用电低谷或内机负荷低时积蓄冷量，在用电高峰期或负荷大时，释放冷量，达到快速制冷目的，实现制冷运行的经济性；另外本发明也可以实现在用电低谷或内机负荷低时，积蓄热量，用于给室外机组融霜提供热量，减少除霜运行时间，提高系统的整体制热量。

Description

蓄能多联空调机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调热泵系统，尤其涉及一种可蓄热、蓄冷的蓄能多联空调机组及其控制方法。
背景技术
多联机是指由一个或多个室外机组，和多台安装在不同应用空间的室内机系统组成。多联机系统以其节省安装空间，节能环保，便于控制和管理等优势，在商业和办公场所获得的普遍的使用。
近些年，随着经济的发展，国内能源的供需矛盾日益紧张，特别在电能使用高峰期，各地经常出现电能供应不足的现象。为了应对这一现象，多个地方实行了对用电波峰波谷实行不同的电价，来缓解电能供应不足的问题。由于公共建筑领域的能源消耗，占用了电能消耗的较大比例，市场对空调类产品能源利用的经济性也提出了更高的要求。
普通的多联机功能过于单一，不能实现平抑电能使用波峰的功能。在使用经济性方便也有不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可在用电低谷或室内机负荷小时积蓄热量或冷量的蓄能多联空调机。 
本发明的另一目的在于提出一种蓄能多联空调机组的控制方法，通过控制两个四通阀的不同的端口连接，从而实现蓄能多联空调机蓄热、蓄冷。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种蓄能多联空调机组，包括有：室外机组、室内机组以及连通所述室外机组、室内机组的若干条冷媒管道；所述室外机组包括气液分离器、压缩机、室外换热器、蓄能装置、气管截止阀以及液管截止阀，所述压缩机的输入端与所述气液分离器的输出端、所述气管截止阀、室内机组以及液管截止阀之间均分别通过冷媒管道连接；所述室外机组还包括第一控制和第二控制阀，且所述第一控制阀与所述第二控制阀均包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口，
其中，所述第一控制阀的第一端口为封闭端，所述第一控制阀的第二端口分别与所述压缩机的输出端及第二控制阀的第二端口之间、所述第一控制阀的第三端口分别与所述气液分离器的输入端及第二控制阀的第四端口之间、所述第一控制阀的第四端口与蓄能装置的一端之间，所述蓄能装置的另一端分别与所述室外换热器及所述液管截止阀之间、所述第二控制阀的第一端口与所述蓄能装置的另一端之间、所述第二控制阀的第三端口与所述气管截止阀之间均分别通过冷媒管道连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一控制阀与所述第二控制阀均为四通阀，且均包括处于第一位置和第二位置的状态；所述第一控制阀处于第一位置时，所述第一控制阀的第一端口与第三端口连通，第二端口与第四端口连通，所述第一控制阀处于第二位置时，所述第一控制阀的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通；所述第二控制阀处于第一位置时，所述第二控制阀的第一端口语第四端口连通，第二端口与第三端口连通，所述第二控制阀处于第二位置时，所述第二控制阀的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通。
作为本发明的进一步改进，所述蓄能装置为带有换热盘管的容器，其内部蓄热工质为相变蓄能材料。
作为本发明的进一步改进，所述室外换热器与所述液管截止阀之间还连接有第一节流装置，所述第一节流装置与所述蓄能装置并联连接。
作为本发明的进一步改进，所述蓄能装置与所述液管截止阀之间还连接有第二节流装置，所述第二节流装置与所述室外换热器及所述第一节流装置并联连接。
本发明的又一目的在于提出一种上述的蓄能多联空调机组的控制方法，接受室内机组的运行状态的控制信号，根据运行状态的控制信号，调整所述第一控制阀处于第一位置或第二位置，所述第二控制阀处于第一位置或第二位置。
作为本发明的进一步改进，接收到所述室内机组蓄热且室内机组运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀及第二控制阀均处于第一位置。
作为本发明的进一步改进，接收到所述室内机组蓄热除霜的控制信号时，调整所述第一控制阀及第二控制阀均处于第二位置，且关闭所述气管截止阀和/或液管截止阀。
作为本发明的进一步改进，接收到所述室内机组蓄冷且室内机组运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀与第二控制阀均处于第二位置。
作为本发明的进一步改进，接收到所述室内机组制冷且室内机组运行负荷较大的控制信号，调整所述第一控制阀处于第一位置，所述第二控制阀处于第二位置。
本发明的有益效果在于，提出一种蓄能多联空调机，可实现在用电低谷或内机负荷低时积蓄冷量，在用电高峰期或负荷大时，释放冷量，达到快速制冷目的，实现制冷运行的经济性；另外本发明也可以实现在用电低谷或内机负荷低时，积蓄热量，用于给室外机组融霜提供热量，减少除霜运行时间，提高系统的整体制热量。
附图说明
图1为本发明的蓄能多联空调机组的连接示意图；
图2为本发明的蓄能多联空调机组工作状态1时的连接示意图；
图3为本发明的蓄能多联空调机组工作状态2时的连接示意图；
图4为本发明的蓄能多联空调机组工作状态3时的连接示意图；
图5为本发明的蓄能多联空调机组工作状态4时的连接示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参图1所示，为本发明的蓄能多联空调机组的连接示意图，该蓄能多联空调机组包括有：室外机组20、室内机组10以及连通所述室外机组20、室内机组10的若干条冷媒管道。在本实施方式中，室内机组10可包括若干个并联的室内机，其每一个室内机上还可串联有电子膨胀阀（未图示），以便对单独的室内机进行控制，当然也可以包括其他用于室内机的必要部件，为本领域技术人员所熟知，在此就不详细列出。
在本发明中，室外机组20包括气液分离器22、压缩机21、室外换热器、蓄能装置23、气管截止阀27以及液管截止阀28。其中，压缩机21的输入端与气液分离器22的输出端、气管截止阀27、室内机组10以及液管截止阀28之间均分别通过冷媒管道连接。具体地，室内机组10的若干室内机之间并联连接且均与气管截止阀27、液管截止阀28串联。本发明中蓄能装置23为带有换热盘管的容器，其内部蓄热工质为相变蓄能材料，该相变蓄能材料可为石蜡或脂酸类有机物，也可以为乙二醇、盐水、醋酸钠溶液等蓄热量大的物质。
特别地，室外机组20还包括第一控制和第二控制阀202，且所述第一控制阀201与所述第二控制阀202均包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口。为了清楚地描述各端口对应的位置情况，以下结合图1详细说明，第一控制阀201的第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口依次对应于图1中的第一控制阀201的c端、d端、s端以及e端；第二控制阀202的第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口依次对应于图1中第二控制阀202的c端、d端、e端以及s端。当然，在其他实施方式中，第一控制阀201与第二控制阀202的第一端口、第二端口、第三端口、以及第四端口可代表任何字母的端口，并非局限于本实施方式的代表方式。其中，通过控制第一控制阀201与第二控制阀202各自端口之间不同的连接来控制管道的不同连接，从而实现不同的工作模式。
其中，在本实施方式中，第一控制阀201的第一端口为封闭端，该第一控制阀201的第二端口分别与压缩机21的输出端及第二控制阀202的第二端口之间、第一控制阀201的第三端口分别与气液分离器22的输入端及第二控制阀202的第四端口之间、第一控制阀201的第四端口与蓄能装置23的一端之间，该蓄能装置23的另一端分别与室外换热器及液管截止阀28之间、第二控制阀202的第一端口与蓄能装置23的另一端之间、第二控制阀202的第三端口与气管截止阀27之间均分别通过冷媒管道连接。
在本实施方式中，第一控制阀201与所述第二控制阀202均为四通阀，且均包括处于第一位置和第二位置的状态。第一控制阀201处于第一位置时，第一控制阀201的第一端口与第三端口连通，第二端口与第四端口连通，其中，由于第一控制阀201的第一端口为封闭端，此时仅有第一控制阀201的第二端口与第四端口之间为通路，第一端口与第三端口之间为断路，无冷媒通过。第一控制阀201处于第二位置时，第一控制阀201的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通，其中，由于第一控制阀201的第一端口为封闭端，此时仅有第一控制阀201的第三端口与第四端口为通路，第一端口与第二端口间为断路，无冷媒通过。第二控制阀202处于第一位置时，第二控制阀202的第一端口语第四端口连通，第二端口与第三端口连通，此时，第二控制阀202的第一端口与第四端口之间为通路，第二端口与第三端口之间为通路。第二控制阀202处于第二位置时，第二控制阀202的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通，此时，第二控制阀202的第一端口与二端口之间为通路，第三端口与第四端口之间为通路。
综上所述，根据上述连接关系，蓄能装置23通过第一控制阀201可选择地连通于压缩机21的输出端与第二控制阀202的第二端口或气液分离器22的输入端与第二控制阀202的第四端口；气管截止阀27通过国第二控制阀202可选择地连通于第一控制阀201的第二端口与压缩机21的输出端或第一控制阀201的第三端口与气液分离器22的输入端。其可选择的控制即是通过调整第一控制阀201与第二控制阀202分别处于第一位置或第二位置。
另外，该蓄能多联空调机组的室外换热器与液管截止阀28之间还连接有第一节流装置26，该第一节流装置26与蓄能装置23并联连接。该蓄能装置23与液管截止阀28之间还连接有第二节流装置24，该第二节流装置24与室外换热器及第一节流装置26并联连接。该第一节流装置26和第二节流装置24可对应地控制其所在串联连接的管道的冷媒流量。
在本发明中，实现用电低谷期蓄热或蓄冷，提供给用电高峰期使用，降低用电高峰期电能损耗。具体地，根据室内机组10制热或制冷的需求，同时结合用电所属高峰或低谷期及室内机运行的负荷量，实现对不同运行模式的控制。详细地，有关电蓄能多联空调机组的控制方法，接受室内机组10的运行状态的控制信号，根据运行状态的控制信号，调整第一控制阀201处于第一位置或第二位置，第二控制阀202处于第一位置或第二位置。
本发明的工作原理是，在蓄热过程中，高温高压冷媒从第一控制阀201的第一端口进入蓄能装置23的换热盘管，对其内的蓄热工质进行加热，换热后的冷媒汇入室外机组20的的液管。蓄热工质在储热过程中，相态发生变化，固态变换为液体，储备了大量热量。在蓄冷过程中，液态冷媒经蓄热用第二节流装置24节流进入蓄能装置23的换热盘管，吸收蓄热工质的热量。蓄热工质发生相态变化，由液体变成固态，放出大量的热量，供给冷媒蒸发。冷媒蒸发为低压气态冷媒，经第一控制阀201的e端、s端，进入压缩机21低压侧的气液分离器22，然后再进入压缩机21压缩。室外机组20可以根据外机运行的高低压传感器（未图示）和蓄能装置23上的温度传感器（未图示）来检查蓄能装置23的蓄热量是否达到了设定目标，达到设定目标后，即可停止蓄热运行。
以下结合具体地室内机组10的工作状态对本发明作进一步的说明。
工作状态1
如图2所示，接收到所述室内机组10蓄热且室内机组10运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀201及第二控制阀202均处于第一位置。具体地，本实施例是蓄热运行的实现，由于第一控制阀201的第一端口封闭，此时仅第一控制阀201的第二端口与第四端口连通；第二控制阀202的第一端口与第四端口连通，第二端口与第三端口连通。本实施例的冷媒主要循环如下：气液分离器22中的冷媒进入压缩机21，压缩后的高温高压冷媒分为两路，路第一控制阀201进入蓄能装置23，加热蓄能装置23内的蓄热工质，蓄能装置23内具有相变储热物质，可以吸收大量的热量，冷媒经蓄能装置23放热冷凝后通过第二节流装置24控制流量，和另一路的冷媒汇总进入第二节流装置24，再进入室外换热器组25进行吸热蒸发，蒸发后的冷媒经第二控制阀202再进气液分离器22，从而完成循环。其中，另一路冷媒流向依次为第二控制阀202、气管截止阀27、室内机组10、液管截止阀28，然后与第一节流装置26流出的冷媒汇合。系统蓄热运行时，可以保持室内机组10制热运行状态不变。另外也可以控制室内机组10换热处于自然对流状态，并通过室内机的电子膨胀阀（未图示）控制，控制流入室内机的冷媒流量保持在最小状态，以保证压缩机21排出冷媒基本全部通过蓄能装置23，供给蓄能装置23蓄热。
工作状态2
如图3所示，接收到所述室内机组10蓄热除霜的控制信号时，调整所述第一控制阀201及第二控制阀202均处于第二位置，且关闭所述气管截止阀27和/或液管截止阀28。具体地，本实施例为该蓄能多联空调机组处于蓄热除霜的状态，由于第一控制阀201与第二控制阀202均处于第二位置，此时，第一控制阀201的第三端口与第四端口连通，第二控制阀202的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通，由于关闭气管截止阀27和/或液管截止阀28，此时第二控制阀202的第三端口与第四端口无冷媒通过。本实施例的主要冷媒循环如下：压缩机21从气液分离器22吸收低压冷媒，压缩成高温高压气态冷媒，高温高压冷媒此时只能经过第二控制阀202进入室外换热器组25，从而对室外换热器组25进行融霜，换热冷凝后冷媒经过第一节流装置26、第二节流装置24进入蓄能装置23蒸发，蒸发后的低压气态冷媒经第一控制阀201回到气液分离器22，从而完成了除霜运转。为了避免室内机吸收室内机热量，系统控制气管截止阀27和/或液管截止阀28关闭，使冷媒不经过室内机进行循环，从而尽量避免了转换（通常除霜模式）模式时，冷媒进入室内机吸热，造成室内温度的降低。
工作状态3
如图4所示，接收到所述室内机组10蓄冷且室内机组10运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀201与第二控制阀202均处于第二位置。具体地，本实施例为蓄能多联空调机组蓄冷运行功能的实现，由于第一控制阀201与第二控制阀202均处于第二位置，此时，第一控制阀201的第三端口与第四端口连通；第二控制阀202的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通。本实施力的主要冷媒循环如下：压缩机21从气液分离器22内吸收低压冷媒，压缩成高温高压气态冷媒，由于第一控制阀201处于第二位置且第一端口封堵，高温高压冷媒只经第二控制阀202进入室外换热器组25，在室外换热器组25进行放热，换热冷凝后的冷媒经过第一节流装置26后分为两路循环。一路通过第二节流装置24进入蓄能装置23吸收热量，使蓄能装置23内蓄热工质温度下降，发生相变积蓄冷量，最终经第一控制阀201流至气液分离器22。另一路经第一节流装置26，通过液管截止阀28进入室内机组10蒸发循环，再经气管截止阀27、第二控制阀202流至气液分离器22。本实施例中，蓄冷运行功能不影响室内机组10的制冷运行。
工作状态4
如图5所示，接收到所述室内机组10制冷且室内机组10运行负荷较大的控制信号，调整所述第一控制阀201处于第一位置，所述第二控制阀202处于第二位置。具体地，本实施例为蓄能多联空调机组的快速制冷功能的实现，该工作状态的冷媒循环如下：压缩机21从气液分离器22中吸收低压冷媒，压缩成高温高压气态冷媒后分为两路。一路高温高压气态冷媒只经过第一控制阀201进入蓄能装置23冷凝，经第二节流装置24，之后与另一路冷媒汇流依次流经液管截止阀28、室内机组10，室内机组10蒸发吸热后再经气管截止阀27，最终流至气液分离器22形成完整的回路。其中，另一路高温高压气态冷媒经第二控制阀202进入室外换热器组25，冷凝后经第一节流装置26与第二节流装置24流出的冷媒汇流。特别地，由于蓄能装置23积蓄了冷量，加强了换热，提高了冷凝效果，降低了高压压力，降低了压缩机21功率和冷媒的焓值，增加了进入室内机组10冷媒的吸热能力，提高了室内机组10的制冷效果。随着快速制冷功能的运行，蓄能装置23的冷量逐渐减少，减小到一定程度后，可以在电能使用低谷或者多联机系统运行内机数量少时再进行蓄冷运行。
本发明的蓄能多联空调机组实现在用电低谷时积蓄一定的冷量或热量，在用电高峰期释放使用，在实现运行经济性的同时，还可以达到快速制冷制热目的。在制冷运行时，可以使用蓄冷提高制冷效果，实现节能。在制热运行时，可以实现蓄热除霜，增强制热效果，提高制热效率，实现节能。另外，本发明在恶劣环境下，还可提高室外机组20的融霜能力，减少除霜运行时间，提高系统的整体制热量。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄能多联空调机组，包括有：室外机组、室内机组以及连通所述室外机组、室内机组的若干条冷媒管道；所述室外机组包括气液分离器、压缩机、室外换热器、蓄能装置、气管截止阀以及液管截止阀，所述压缩机的输入端与所述气液分离器的输出端、所述气管截止阀、室内机组以及液管截止阀之间均分别通过冷媒管道连接；其特征在于，所述室外机组还包括第一控制和第二控制阀，且所述第一控制阀与所述第二控制阀均包括第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口，
其中，所述第一控制阀的第一端口为封闭端，所述第一控制阀的第二端口分别与所述压缩机的输出端及第二控制阀的第二端口之间、所述第一控制阀的第三端口分别与所述气液分离器的输入端及第二控制阀的第四端口之间、所述第一控制阀的第四端口与蓄能装置的一端之间，所述蓄能装置的另一端分别与所述室外换热器及所述液管截止阀之间、所述第二控制阀的第一端口与所述蓄能装置的另一端之间、所述第二控制阀的第三端口与所述气管截止阀之间均分别通过冷媒管道连接。
2.根据权利要求1所述的蓄能多联空调机组，其特征在于，所述第一控制阀与所述第二控制阀均为四通阀，且均包括处于第一位置和第二位置的状态；所述第一控制阀处于第一位置时，所述第一控制阀的第一端口与第三端口连通，第二端口与第四端口连通，所述第一控制阀处于第二位置时，所述第一控制阀的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通；所述第二控制阀处于第一位置时，所述第二控制阀的第一端口语第四端口连通，第二端口与第三端口连通，所述第二控制阀处于第二位置时，所述第二控制阀的第一端口与第二端口连通，第三端口与第四端口连通。
3.根据权利要求1所述的蓄能多联空调机组，其特征在于，所述蓄能装置为带有换热盘管的容器，其内部蓄热工质为相变蓄能材料。
4.根据权利要求1所述的蓄能多联空调机组，其特征在于，所述室外换热器与所述液管截止阀之间还连接有第一节流装置，所述第一节流装置与所述蓄能装置并联连接。
5.根据权利要求4所述的蓄能多联空调机组，其特征在于，所述蓄能装置与所述液管截止阀之间还连接有第二节流装置，所述第二节流装置与所述室外换热器及所述第一节流装置并联连接。
6.一种如权利要求1所述的蓄能多联空调机组的控制方法，其特征在于，接受室内机组的运行状态的控制信号，根据运行状态的控制信号，调整所述第一控制阀处于第一位置或第二位置，所述第二控制阀处于第一位置或第二位置。
7.根据权利要求6所述的蓄能多联空调机组的控制方法，其特征在于，接收到所述室内机组蓄热且室内机组运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀及第二控制阀均处于第一位置。
8.根据权利要求6所述的蓄能多联空调机组的控制方法，其特征在于，接收到所述室内机组蓄热除霜的控制信号时，调整所述第一控制阀及第二控制阀均处于第二位置，且关闭所述气管截止阀和/或液管截止阀。
9.根据权利要求6所述的蓄能多联空调机组的控制方法，其特征在于，接收到所述室内机组蓄冷且室内机组运行负荷小或者处于用电低谷期的控制信号时，调整所述第一控制阀与第二控制阀均处于第二位置。
10.根据权利要求6所述的蓄能多联空调机组的控制方法，其特征在于，接收到所述室内机组制冷且室内机组运行负荷较大的控制信号，调整所述第一控制阀处于第一位置，所述第二控制阀处于第二位置。
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