CN105650786A - 一种带水循环的空调系统及水循环的控制方法 - Google Patents

一种带水循环的空调系统及水循环的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带水循环的空调系统，包括制冷循环系统、冷却水循环系统和控制器，所述制冷循环系统包括通过制冷剂循环管路依次连通的压缩机、水冷式冷凝器、毛细管、蒸发器、气液分离器，所述冷却水循环系统包括水箱、冷却水循环管路，所述气液分离器中设有散热盘管，所述水冷式冷凝器的冷却出水流经所述散热盘管，与所述制冷剂液体进行热交换。还提供了水循环的控制方法。本发明利用温度较高的冷却水与气液分离器里温度较低的制冷剂液体进行热交换的方法，提高了制冷剂压力与温度，解决了在低蒸发温度运行时空调系统存在的低压回气难的问题；同时也降低了冷却水温度，分担了冷却水散热功耗，提高了冷却水循环的效率。

Description

一种带水循环的空调系统及水循环的控制方法
技术领域
本发明属于空调与制冷工程技术领域，具体地说，涉及一种带水循环的空调系统及水循环的控制方法。
背景技术
对于毛细管节流的空调系统，在较低蒸发温度运行工况下，气液分离器中制冷剂液体压力、温度均很低，吸气比容加大，系统循环效率下降。而采用水冷式冷凝器的空调系统，其冷却出水通常温度较高，导致冷却循环效率较低，因此如何有效利用冷却水的温度来解决气液分离器存在的问题，以提高系统循环效率，则是本发明所面临的课题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种带水循环的空调系统及水循环的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种带水循环的空调系统，包括制冷循环系统、冷却水循环系统和控制器，所述制冷循环系统包括通过制冷剂循环管路依次连通的压缩机、水冷式冷凝器、毛细管、蒸发器、气液分离器，所述冷却水循环系统包括水箱、冷却水循环管路，所述气液分离器中设有散热盘管，所述水冷式冷凝器的冷却出水流经所述散热盘管，与所述制冷剂液体进行热交换。
进一步地，所述冷却水循环管路中设有电动三通阀，所述水冷式冷凝器的冷却出水通过所述电动三通阀流入所述散热盘管，所述压缩机与水冷式冷凝器之间连通的制冷剂循环管路上设有第一压力传感器，所述压缩机与气液分离器之间连通的制冷剂循环管路上设有第二压力传感器和温度传感器，所述控制器根据第一压力传感器、第二压力传感器和温度传感器反馈的信号来控制所述电动三通阀的开度，以控制流经所述散热盘管的冷却水量。
进一步地，所述气液分离器包括密闭筒体，所述筒体内盛有制冷剂液体，所述筒体上设有制冷剂进管和制冷剂出管，所述散热盘管穿设在所述筒体内部的制冷剂液体中。
进一步地，所述散热盘管的两端为直管，所述直管穿出所述筒体的侧壁，所述散热盘管两端的直管分别与冷却水循环管路连通。
进一步地，所述散热盘管两端的直管与所述筒体的侧壁通过焊接固定。
进一步地，所述散热盘管两端的直管穿出所述筒体侧壁的长度范围在30-50mm之间。
进一步地，所述散热盘管的主体为迂回的蛇形管。
进一步地，所述散热盘管的外侧面上设有若干翅片，增加散热效率。
一种带水循环的空调系统的控制方法，包括以下步骤：
首先，制冷循环系统和冷却水循环系统运行，压缩机启动N秒后，电动三通阀开启最小开度A，运行M分钟；
然后，开始计算Tdo、△Tsh值，进行一个tS控制周期:
当Tdo＜T1时，对△Tsh进行PID控制，反馈电动三通阀VX开度增量；
当T1≤Tdo≤T2时，保持上一控制周期状态；
当Tdo＞T2时，关闭电动三通阀；
然后，再进行下一个控制周期tS；
其中，Ps：吸气压力；Pd：排气压力；Ts：吸气温度；Tsat：Ps压力值对应饱和温度；Tdo：目标排气温度；
△Tsh﹦Ts-Tsat；Tdo=kPd+C，k、C为常数；
T1、T2：温度值；M、N、A为常数；tS：控制周期。
本发明通过在有水冷式冷凝器的空调系统中，增加一套由电动三通阀自动控制的冷却水循环系统，同时，在制冷循环系统中的气液分离器里增加了一段冷却水散热盘管，通过检测和计算制冷循环系统压力、温度值来自动控制电动三通阀的状态及开度、自动调节冷却水流量，来同时解决气液分离器和冷却循环带来的问题。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：
本发明通过在现有气液分离器里增加了一段冷却水散热盘管，水冷式冷凝器的冷却出水通过电动三通阀引入至气液分离器中的散热盘管，利用温度较高（40-50℃左右）的冷却水与气液分离器里温度较低（0-5℃左右）的制冷剂液体的温差进行热交换的方法，提升了制冷剂压力与温度，使一部分制冷剂液体蒸发，增大了压缩机回气量，解决了在低蒸发温度运行时空调系统存在的低压回气难的问题，提升了系统制冷量与效率；而同时，降低了冷却水温度，分担了冷却水的散热功耗，提高了冷却水循环的效率；在每一个控制周期内，检测系统压力、温度值，并根据控制计算判别电动三通阀状态及开度调节，使该水循环系统不仅能提升制冷循环系统制冷量与效率，也能有效控制制冷循环系统运行压力、温度在正常范围。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述带水循环的空调系统具体实施例的系统路程图；
图2是本发明所述空调系统采用的气液分离器具体实施例的结构示意图；
图3是电动三通阀的开度控制流程示意图；
图中的符号及其说明：
10、制冷循环系统；11、制冷剂循环管路；12、压缩机；13、水冷式冷凝器；14、毛细管；15、蒸发器；16、气液分离器；161、筒体；162、制冷剂液体；163、制冷剂进管；164、制冷剂出管；165、散热盘管；165a、蛇形管；165b、直管；
20、冷却水循环系统；21、水箱；22、冷却水循环管路；23、电动三通阀；24、第一压力传感器；25、第二压力传感器；26、温度传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1、2所示，该实施例是一种带水循环的空调系统，包括制冷循环系统10、冷却水循环系统20和控制器（图中未示出），制冷循环系统10包括通过制冷剂循环管路11依次连通的压缩机12、水冷式冷凝器13、毛细管14、蒸发器15、气液分离器16，冷却水循环系统20包括水箱21、冷却水循环管路22，气液分离器16包括密闭筒体161，筒体161内盛有制冷剂液体162，筒体161上设有制冷剂进管163和制冷剂出管164，在筒体161内部的制冷剂液体162中穿设有散热盘管165，水冷式冷凝器13的冷却出水流经散热盘管165，与制冷剂液体162进行热交换。
本实施例空调系统中的气液分离器16带热交换功能，能够提高气液分离器16中制冷剂液体162温度和压力，从而提高系统循环效率。
在本实施例中，冷却水循环管路22中设有电动三通阀23，水冷式冷凝器13的冷却出水通过电动三通阀23流入散热盘管165，压缩机12与水冷式冷凝器13之间连通的制冷剂循环管路上设有第一压力传感器24，压缩机12与气液分离器16之间连通的制冷剂循环管路上设有第二压力传感器25和温度传感器26，控制器根据第一压力传感器24、第二压力传感器25和温度传感器26反馈的信号来控制电动三通阀23的开度，以控制流经散热盘管165的冷却水量。
水冷式冷凝器13的冷却出水通过电动三通阀23进入气液分离器16中的散热盘管165，利用与低温制冷剂液体162的温差进行换热，提升了制冷剂温度，使一部分制冷剂液体162蒸发，增大了压缩机12回气量，提升了系统制冷量与效率；而同时，冷却水由于放热进一步降温，离开气液分离器16的散热盘管165后，进入水箱21，与水箱21的冷却水混合后，降低了冷却水温度，分担了冷却水的散热功耗，提高了冷却水循环的效率，可谓一举两得。
如图2所示，在本实施例中，散热盘管165的主体为迂回的蛇形管165a，两端为直管165b，散热盘管165两端的直管165b分别与冷却水循环管路22连通，直管165b穿出筒体161的侧壁，直管165b穿出筒体161侧壁的长度为30mm，散热盘管165两端的直管165b与筒体161侧壁通过焊接固定。
为了更有效的进行热交换，散热盘管165的外侧面上设有若干翅片，增加散热效率。
如图2所示，散热盘管165一端的直管165b接冷却出水，另一端的直管165b接冷却进水。因为通常冷却出水的温度较高，一般在40-50℃左右，而气液分离器16里的制冷剂液体162的温度较低，通常在0-5℃左右。由于利用冷却水的废热与气液分离器16中低温、低压制冷剂液体的换热，提升了制冷剂压力与温度，降低了吸气比容，提高了吸气量，提升了系统循环效率。
如图3所示，上述带水循环的空调系统的控制方法，包括以下步骤：
其中，电动三通阀23的三个开度方向VX、VY、VZ分别对应气液分离器16、水冷式冷凝器13和水箱21的方向安装。
首先，制冷循环系统10和冷却水循环系统20运行，压缩机12启动N秒后，电动三通阀23开启最小开度A，运行M分钟；
然后，开始计算Tdo、△Tsh值，进行一个tS控制周期:
当Tdo＜T1时，对△Tsh进行PID控制，反馈电动三通阀VX开度增量；
当T1≤Tdo≤T2时，保持上一控制周期状态；
当Tdo＞T2时，关闭电动三通阀；
然后，再进行下一个控制周期tS；
其中，Ps：吸气压力；Pd：排气压力；Ts：吸气温度；Tsat：Ps压力值对应饱和温度；Tdo：目标排气温度；
△Tsh﹦Ts-Tsat；Tdo=kPd+C（k、C为常数）；
T1、T2：温度值；M、N、A为常数；tS：控制周期。
本实施例的空调系统中，增加一套由电动三通阀23自动控制的冷却水循环系统20，同时，在制冷循环系统10中的气液分离器16里增加了一段冷却水散热盘管165，通过检测和计算制冷循环系统压力、温度值来自动控制电动三通阀23的状态及开度、自动调节冷却水流量，来同时解决气液分离器和冷却循环带来的问题。
由于增加的冷却水循环系统20采用了电动三通阀23，通过检测制冷循环系统压力、温度值，并根据控制计算判别电动三通阀23状态及开度调节，使该冷却水循环系统不仅能提升制冷循环系统制冷量与效率、使制冷循环系统能在很宽的蒸发温度范围内正常工作，也能有效控制制冷循环系统运行压力、温度在安全范围内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种带水循环的空调系统，包括制冷循环系统、冷却水循环系统和控制器，所述制冷循环系统包括通过制冷剂循环管路依次连通的压缩机、水冷式冷凝器、毛细管、蒸发器、气液分离器，所述冷却水循环系统包括水箱、冷却水循环管路，其特征在于：所述气液分离器中设有散热盘管，所述水冷式冷凝器的冷却出水流经所述散热盘管，与所述制冷剂液体进行热交换。
2.根据权利要求1所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述冷却水循环管路中设有电动三通阀，所述水冷式冷凝器的冷却出水通过所述电动三通阀流入所述散热盘管，所述压缩机与水冷式冷凝器之间连通的制冷剂循环管路上设有第一压力传感器，所述压缩机与气液分离器之间连通的制冷剂循环管路上设有第二压力传感器和温度传感器，所述控制器根据第一压力传感器、第二压力传感器和温度传感器反馈的信号来控制所述电动三通阀的开度，以控制流经所述散热盘管的冷却水量。
3.根据权利要求1所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述气液分离器包括密闭筒体，所述筒体内盛有制冷剂液体，所述筒体上设有制冷剂进管和制冷剂出管，所述散热盘管穿设在所述筒体内部的制冷剂液体中。
4.根据权利要求3所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述散热盘管的两端为直管，所述直管穿出所述筒体的侧壁，所述散热盘管两端的直管分别与冷却水循环管路连通。
5.根据权利要求4所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述散热盘管两端的直管与所述筒体的侧壁通过焊接固定。
6.根据权利要求4所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述散热盘管两端的直管穿出所述筒体侧壁的长度范围在30-50mm之间。
7.根据权利要求4所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述散热盘管的主体为迂回的蛇形管。
8.根据权利要求4所述带水循环的空调系统，其特征在于：所述散热盘管的外侧面上设有若干翅片。
9.一种带水循环的空调系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
首先，制冷循环系统和冷却水循环系统运行，压缩机启动N秒后，电动三通阀开启最小开度A，运行M分钟；
然后，开始计算Tdo、△Tsh值，进行一个tS控制周期:
当Tdo＜T1时，对△Tsh进行PID控制，反馈电动三通阀VX开度增量；
当T1≤Tdo≤T2时，保持上一控制周期状态；
当Tdo＞T2时，关闭电动三通阀；
然后，再进行下一个控制周期tS；
其中，Ps：吸气压力；Pd：排气压力；Ts：吸气温度；Tsat：Ps压力值对应饱和温度；Tdo：目标排气温度；
△Tsh﹦Ts-Tsat；Tdo=kPd+C，k、C为常数；
T1、T2：温度值；M、N、A为常数；tS：控制周期。
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