CN106338118A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

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CN106338118A CN201610867724.5A CN201610867724A CN106338118A CN 106338118 A CN106338118 A CN 106338118A CN 201610867724 A CN201610867724 A CN 201610867724A CN 106338118 A CN106338118 A CN 106338118A
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刘湍顺
戚文端
杨亚新
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Abstract

本发明公开一种空调系统，包括依次连接并形成冷媒循环回路的双缸独立压缩的压缩机、换向单元、室外换热器、第一节流单元、气液分离器、第二节流单元、室内换热器；所述空调系统还包括控制器，所述控制器根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度，并根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度。本发明还公开了一种空调系统的控制方法。本发明技术方案利用两个节流单元的节流差，只要获得一个节流单元的节流开度后，根据节流差就可以获得另外一个节流单元的节流开度。如此，不但可以保证空调系统的运行能效，而且使得该空调系统可以快速满足运行需求。

Description

空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种空调系统及其控制方法。
背景技术
目前的空调系统没有对节流后并进入蒸发器前的气态制冷剂进行优化循环设计，导致气态制冷剂影响蒸发器换热性能，并且增加压缩机压缩功耗，从而影响到空调器能效水平。
虽然，喷气增焓和双缸压缩技术可以提高空调系统在低温和超低温下的制热能力水平，但是在空调系统的控制中，为了保证空调系统的正常运行以及运行能效，节流装置的节流调节极其重要，例如空调系统运行制冷模式时，通过第一节流装置对室外换热器循环出的冷媒进行一次节流降压，通过第二节流装置循环至室内换热器的冷媒进行二次节流降压。但是现有的节流调节都是独立控制，根据各自的影响参数进行调节，如此无法保证空调系统的运行能效。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种空调系统及其控制方法，旨在解决现有空调系统的进行独立控制节流时无法保证空调系统的运行能效的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种空调系统，包括依次连接并形成冷媒循环回路的双缸独立压缩的压缩机、换向单元、室外换热器、第一节流单元、气液分离器、第二节流单元、室内换热器；所述空调系统还包括控制器，所述控制器根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度，并根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度。
优选地，所述第一节流单元包括第一电子膨胀阀，所述第二节流单元包括第二电子膨胀阀，且所述冷媒节流程度为电子膨胀阀的开度，所述预设的差值为与冷媒节流程度对应的开度差值。
优选地，所述预设的差值根据所述空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。
优选地，所述控制器在空调系统运行制冷模式时，根据空调系统的运行参数计算第一电子膨胀阀的开度，并根据预设的第一开度差值，调整第二电子膨胀阀的开度；或者，
所述控制器在空调系统运行制热模式时，根据空调系统的运行参数计算第二电子膨胀阀的开度，并根据预设的第二开度差值，调整第一电子膨胀阀的开度。
优选地，所述空调系统的运行参数包括压缩机的运行频率以及空调系统的运行温度，其中所述运行温度包括压缩机的排气温度、室外环境温度、气液分离器进口温度。
优选地，所述压缩机的运行频率包括压缩机的当前运行频率或频率变化值。
优选地，所述运行温度包括当前温度值或者温度变化值。
优选地，所述开度差的取值范围为[0,200]。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种空调系统的控制方法，包括以下步骤：
空调运行过程中，获取空调系统的运行参数；
根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度；
根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度；
按照所确定的第一节流单元和第二节流单元的冷媒节流程度控制第一节流单元和第二节流单元。
优选地，所述第一节流单元的节流控制与第二节流单元的节流控制为同步控制或先后控制。
优选地，所述预设的差值根据所述空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。
本发明技术方案在节流控制中，先根据空调运行参数确定一节流单元的冷媒节流程度，再根据预设的差值确定另一节流单元的冷媒节流程度，因而不需要两个节流单元的节流程度分别计算，利用两个节流单元的节流差，只要获得一个节流单元的节流开度后，根据节流差就可以获得另外一个节流单元的节流开度。如此，不但可以保证空调系统的运行能效，而且使得该空调系统可以快速满足运行需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明空调系统一实施例的结构示意图；
图2为本发明空调系统的控制方法一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
1 压缩机 11 第一气缸
12 第二气缸 13 第一储液罐
14 第二储液罐 2 换向单元
3 室外换热器 4 第一节流单元
5 气液分离器 6 第二节流单元
7 室内换热器
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中若涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则其仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述，则其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图1，本发明所提供的空调系统，包括：依次连通并形成冷媒回路的双缸独立压缩的压缩机1、换向单元2、室外换热器3、第一节流单元4、气液分离器5、第二节流单元6、室内换热器7。其中压缩机1包括壳体，该壳体内设有第一气缸11和第二气缸12，壳体外设有第一储液罐13和第二储液罐14。压缩机1壳体上还设有与换向单元2连通的排气口、与第一气缸11的吸气口连通的第一回气口，以及与第二气缸12的吸气口连通的第二回气口。第一储液灌13一端与换向单元2连通，另一端与第一回气口连通；第二储液灌14一端与气液分离器5的气体出口连通，另一端与第二回气口连通。可以理解的是，该第二储液灌14也可以省略。在第二回气口连通有第二储液罐14是为了进一步提高空调系统的稳定性。
本空调通过第一气缸11和第二气缸12的独立压缩，从第一气缸11排出的压缩后的冷媒和从第二气缸12排出的压缩后的冷媒分别排入到壳体1内然后从排气口排出。另外，气液分离器5的气体出口直接连通压缩机1的回气口，经过第一节流单元的冷媒通过气液分离器5后，气态冷媒经过气液分离器5的气体出口到压缩机的第二气缸12循环压缩，降低压缩功耗，提升能效。
具体地，上述第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为1％～10％。进一步地，第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为1％～9％，优选地，第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值的取值范围为4％～9％。例如第二气缸12和第一气缸11的排气容积比值可以为4％、5％、8％或8.5％等参数。
上述换向单元2优选为四通阀，其通过第一储液灌13与第一回气口连通，换向单元2包括第一阀口D至第四阀口S，第一阀口D与第二阀口C和第三阀口E中的其中一个连通，第四阀口S与第二阀口C和所述第三阀口E中的另一个连通，第一阀口D与压缩机1的排气口相连，第四阀口S与第一储液罐13相连。室外换热器3的第一端与第二阀口C相连，室内换热器4的第一端与第三阀口E相连。具体地，当冷暖型空调器100制冷时，第一阀口D与第二阀口C连通且第三阀口E与第四阀口S连通，当空调系统制热时，第一阀口D与第三阀口E连通且第二阀口C与第四阀口S连通。
气液分离器5包括气体出口、第一接口和第二接口，气体出口与第二回气口相连，第一接口与室外换热器3的第二端相连，第二接口与室内换热器7的第二端相连，第一接口和室外换热器3之间串联第一节流单元4，第二接口和室内换热器7之间串联第二节流单元6。
上述空调系统还包括控制器，该控制器可以为独立设置的功能组件，也可以为与空调系统中其他组件的控制功能组件一起设置的控制板。具体地，该控制器用于：根据空调系统的运行参数确定第一节流单元4或第二节流单元7的冷媒节流程度，并根据预设的差值，确定第二节流单元4或第一节流单元7的冷媒节流程度。
上述第一节流单元4和第二节流单元7可为可调节的节流阀，通过改变阀通道的截面积来达到调节压力和流量的目的。该节流阀的调节可为机械调节结构，也可以为电磁调节结构。该冷媒节流程度则为节流阀调节后的通道截面积与未调节的通道截面积的比，可为0％～100％。即冷媒节流程度为0时，表示该节流阀完全打开，冷媒全部通过；冷媒节流程度为100％时，表示该节流阀完全关闭，冷媒不允许通过。上述差值可以为冷媒节流程度的差值，也可以为冷媒节流程度对应的换算值，例如开度值。
优选地，上述第一节流单元4包括第一电子膨胀阀，第二节流单元7包括第二电子膨胀阀，且上述冷媒节流程度通过电子膨胀阀的开度反映，即同一规格的电子膨胀阀中，开度越大，冷媒节流程度为小；开度越小，冷媒节流程度越大。
预设的差值也为与冷媒节流程度对应的开度差值。由于电子膨胀阀属于电子式调节模式，具有热力膨胀阀无法比拟的优良特性，不但保证了节流效果，而且还大大提高了其性能，尤其是应用于空调器中。需要说明的是，上述开度差要基于电子膨胀阀的同一规格进行比较，即第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀为同一规格节流阀时，开度差体现冷媒节流程度的差值。
本发明在空调系统运行中，通过对第一节流单元和第二节流单元的控制，实现一级节流降压及二级节流降压，同时将一级节流降压后的冷媒进行气液分离后，气体冷媒循环至压缩机的第二气缸12进行循环压缩，降低了制冷时流入到室内换热器7的冷媒中的气体含量，以及降低了制热时流入到室外换热器3的冷媒中的气体含量，减少了气态冷媒对作为蒸发器的室内换热器7或者室外换热器3的换热性能的影响，从而可以提高换热效率，降低压缩机压缩功耗。
为了达到上述目的，本发明需要对第一节流单元和第二节流单元的节流控制，而且本发明在节流控制中，不需要两个节流单元的节流程度分别计算，而是利用两个节流单元的节流差，只要获得一个节流单元的节流开度后，根据节流差就可以获得另外一个节流单元的节流开度。如此不但可以保证空调系统的可靠运行，而且还使得该空调系统可以快速满足运行需求。
进一步地，上述预设的差值用于保证空调系统在不同工况下的实际运行时压缩机不回液的值，确保系统运行稳定，可靠。本实施例中，该预设的差值的取值范围可为[0,200]。上述预设的差值还可以为固定值，例如50步。也可以根据空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。例如，压缩机运行频率越高，差值越大；压缩机运行频率越低，差值越小。
进一步地，由于空调系统为冷暖型空调时，可运行在制冷模式或制热模式下，而且制冷模式和制热模式的冷媒循环回路相反。即上述空调系统中，若空调系统运行制冷模式时，第一电子膨胀阀作为一级节流降压，为了确保制冷系统进过第一电子膨胀阀节流调节后，进入气液分离最优中间压力状态；第二电子膨胀阀为二级节流降压，为了确保制冷系统进过第二电子膨胀阀节流调节后，进入蒸发器最优干度状态，提升蒸发换热能力。若空调系统运行制热模式时，第二电子膨胀阀作为一级节流降压，第一电子膨胀阀作为二级节流降压。因此，本实施例中，上述控制器在空调系统运行制冷模式时，根据空调系统的运行参数计算第一电子膨胀阀的开度，并根据预设的第一开度差值，调整第二电子膨胀阀的开度。上述控制器在空调系统运行制热模式时，根据空调系统的运行参数计算第二电子膨胀阀的开度，并根据预设的第二开度差值，调整第一电子膨胀阀的开度。
具体地，上述空调系统的运行参数可包括压缩机的运行频率以及空调系统的运行温度，其中所述运行温度包括压缩机的排气温度、室外环境温度、气液分离器的进口温度。其中，该压缩机的运行频率可从空调系统的主控板中读取，压缩机的排气温度可以通过设置在压缩机的排气口的温度传感器获得，室外环境温度可以通过设置在室外机上的温度传感器获得、气液分离器的进口温度可以通过设置在气液分离器的进口管上的温度传感器获得。另外，上述压缩机的运行频率可包括压缩机的当前运行频率或频率变化值。例如，周期性地从空调系统的主控板中读取压缩机的运行频率，然后计算相邻两次压缩机的运行频率的差值，获得频率变化值。上述运行温度也可包括当前温度值或者温度变化值。
本发明实施例中，可以根据空调系统的运行参数，进行加权求和，获得第一电子膨胀阀的开度。例如，第一电子膨胀阀的开度＝A11×频率+B11×环境温度+C11×排气温度变化差值+D11×气液分离器进口温度。其中A11、B11、C11、D11为空调系统中预存的固定权重系数，可以设定多组权重系数，以根据不同的运行工况而对应设置。可以理解的是，计算第一电子膨胀阀的开度所用的参数也可为上述四个中的其中几个，当然根据上述四个参数计算的第一电子膨胀阀的开度更精确。
需要说明的是，上述电子膨胀阀的节流调节，可以周期性的获取空调系统的运行参数，并根据运行参数进行调节；也可以监测空调系统的运行参数是否发生变化，若发生变化，则根据变化后的运行参数进行调节。
对应地，本发明还提供了一种空调系统的控制方法。如图2所示，该空调系统的控制方法包括以下步骤：
步骤S110、空调运行过程中，获取空调系统的运行参数；
具体地，上述空调系统的运行参数可包括压缩机的运行频率以及空调系统的运行温度，其中所述运行温度包括压缩机的排气温度、室外环境温度、气液分离器进口温度。其中，该压缩机的运行频率可从空调系统的主控板中读取，压缩机的排气温度可以通过设置在压缩机的排气口的温度传感器获得，室外环境温度可以通过设置在室外机上的温度传感器获得，气液分离器进口温度可以通过设置在气液分离器进口管上的温度传感器获得。另外，上述压缩机的运行频率可包括压缩机的当前运行频率或频率变化值。例如，周期性地从空调系统的主控板中读取压缩机的运行频率，然后计算相邻两次压缩机的运行频率的差值，获得频率变化值。上述运行温度也可包括当前温度值或者温度变化值。
步骤S120、根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度；
步骤S130、根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度；
本实施例中，上述第一节流单元包括第一电子膨胀阀，第二节流单元包括第二电子膨胀阀。由于空调系统为冷暖型空调时，可运行在制冷模式或制热模式下，而且制冷模式和制热模式的冷媒循环回路相反。即上述空调系统中，若空调系统运行制冷模式时，第一电子膨胀阀作为一级节流降压，为了确保制冷系统进过第一电子膨胀阀节流调节后，进入气液分离最优中间压力状态；第二电子膨胀阀为二级节流降压，为了确保制冷系统进过第二电子膨胀阀节流调节后，进入蒸发器最优干度状态，提升蒸发换热能力。若空调系统运行制热模式时，第二电子膨胀阀作为一级节流降压，第一电子膨胀阀作为二级节流降压。因此，本实施例中，上述控制器在空调系统运行制冷模式时，根据空调系统的运行参数计算第一电子膨胀阀的开度，并根据预设的第一开度差值，调整第二电子膨胀阀的开度。上述控制器在空调系统运行制热模式时，根据空调系统的运行参数计算第二电子膨胀阀的开度，并根据预设的第二开度差值，调整第一电子膨胀阀的开度。
上述预设的差值用于保证空调系统在不同工况下的实际运行时压缩机不回液的值，确保系统运行稳定，可靠。本实施例中，该预设的差值的取值范围可为[0，200]。上述预设的差值还可以为固定值，例如50步。也可以根据空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。例如，压缩机运行频率越高，差值越大；压缩机运行频率越低，差值越小。
步骤S140、按照所确定的第一节流单元和第二节流单元的冷媒节流程度控制第一节流单元和第二节流单元。
具体地，上述第一节流单元的节流控制与第二节流单元的节流控制为同步控制或先后控制。
在确定第一节流单元和第二节流单元的冷媒节流程度后，则可以同时控制第一节流单元和第二节流单元，即同时发送节流控制信号至第一节流单元和第二节流单元。或者，可以先后控制，即先控制第一节流单元的冷媒节流程度，再控制第二节流单元的冷媒节流程度。
本发明技术方案本发明在节流控制中，先根据空调运行参数确定一节流单元的冷媒节流程度，再根据预设的差值确定另一节流单元的冷媒节流程度，因而不需要两个节流单元的节流程度分别计算，利用两个节流单元的节流差，只要获得一个节流单元的节流开度后，根据节流差就可以获得另外一个节流单元的节流开度。如此不但可以保证空调系统的可靠运行，而且还使得该空调系统可以快速满足运行需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种空调系统，包括依次连接并形成冷媒循环回路的双缸独立压缩的压缩机、换向单元、室外换热器、第一节流单元、气液分离器、第二节流单元、室内换热器；其特征在于，所述空调系统还包括控制器，所述控制器根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度，并根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一节流单元包括第一电子膨胀阀，所述第二节流单元包括第二电子膨胀阀，且所述冷媒节流程度为电子膨胀阀的开度，所述预设的差值为与冷媒节流程度对应的开度差值。
3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述预设的差值根据所述空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。
4.如权利要求2或3所述的空调系统，其特征在于，所述控制器在空调系统运行制冷模式时，根据空调系统的运行参数计算第一电子膨胀阀的开度，并根据预设的第一开度差值，调整第二电子膨胀阀的开度；或者，
所述控制器在空调系统运行制热模式时，根据空调系统的运行参数计算第二电子膨胀阀的开度，并根据预设的第二开度差值，调整第一电子膨胀阀的开度。
5.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统的运行参数包括压缩机的运行频率以及空调系统的运行温度，其中所述运行温度包括压缩机的排气温度、室外环境温度、气液分离器进口温度。
6.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机的运行频率包括压缩机的当前运行频率或频率变化值。
7.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述运行温度包括当前温度值或者温度变化值。
8.如权利要求2或3所述的空调系统，其特征在于，所述开度差的取值范围为[0,200]。
9.一种空调系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
空调运行过程中，获取空调系统的运行参数；
根据空调系统的运行参数确定第一节流单元或第二节流单元的冷媒节流程度；
根据预设的差值，确定第二节流单元或第一节流单元的冷媒节流程度；
按照所确定的第一节流单元和第二节流单元的冷媒节流程度控制第一节流单元和第二节流单元。
10.如权利要求9所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述第一节流单元的节流控制与第二节流单元的节流控制为同步控制或先后控制。
11.如权利要求9所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述预设的差值根据所述空调系统的压缩机运行频率或者室外环境温度取值。
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