CN106949670B - 制冷系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷系统及控制方法，涉及空调领域，用以提高制冷系统在制冷模式下的过冷度。该制冷系统包括压缩机、第一换热器、第一节流部件和第二换热器。第一换热器包括第一换热组件和第二换热组件，第一换热组件包括第一端口和第二端口，第二换热组件包括第三端口和第四端口。第二端口和第三端口之间设有第二节流部件；第一端口与压缩机连通，第四端口与第一节流部件连通；第二端口还通过控制阀与第一节流部件连通。上述技术方案提供的制冷系统，能提高系统过冷度，改善换热效果。

Description

制冷系统及控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种制冷系统及控制方法。

背景技术

空气源热泵系统包括位于循环回路中的压缩机、四通阀、室内换热器和室外换热器。制冷状态下，从压缩机出来的冷媒经由四通阀流向室外换热器，然后流向室内换热器，最后经由四通阀流回压缩机。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：现有技术中，空气源热泵系统在制冷过程中，过冷度低，这使得空气源热泵系统的换热效率低。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种制冷系统及控制方法，用以提高制冷系统在制冷模式下的过冷度。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种制冷系统，包括压缩机、第一换热器、第一节流部件和第二换热器；

所述第一换热器包括第一换热组件和第二换热组件，所述第一换热组件包括第一端口和第二端口，所述第二换热组件包括第三端口和第四端口；

所述第二端口和所述第三端口之间设有第二节流部件；所述第一端口与所述压缩机连通，所述第四端口与所述第一节流部件连通；所述第二端口还通过控制阀与所述第一节流部件连通。

在可选的实施例中，所述第一换热组件包括至少两条第一换热管，各所述第一换热管串联或并联。

在可选的实施例中，所述第一换热组件包括两条所述第一换热管，两条所述第一换热管串联。

在可选的实施例中，所述第一换热组件包括两条所述第一换热管，两条所述第一换热管并联。

在可选的实施例中，所述第二换热组件包括至少两条第二换热管，各所述第二换热管串联或并联。

在可选的实施例中，所述第一换热组件包括一条管路，所述第二换热组件也包括一条管路。

在可选的实施例中，所述控制阀包括电磁阀。

在可选的实施例中，所述控制阀包括单向阀。

在可选的实施例中，所述第二节流部件包括电子膨胀阀；和/或，所述第一节流部件包括电子膨胀阀。

在可选的实施例中，处于制冷模式下，所述控制阀开启，所述第二节流部件部分开启，所述第一节流部件部分开启，以使得循环介质经由所述压缩机流向所述第一换热组件后分为两路，一路通过所述第二节流部件流向所述第二换热组件、第一节流部件、第二换热器后返回所述压缩机，另一路通过所述控制阀、所述第一节流部件、所述第二换热器后返回所述压缩机。

在可选的实施例中，处于制热模式下，所述控制阀关闭，所述第二节流部件完全开启，所述第一节流部件部分开启，以使得循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。

在可选的实施例中，处于除霜模式下，所述控制阀关闭，所述第二节流部件部分开启，所述第一节流部件完全开启，以使得循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。

在可选的实施例中，所述第二换热器的数量为一个或一个以上。

在可选的实施例中，所述制冷系统选自热泵空调系统和热水机。

本发明另一实施例提供一种制冷系统控制方法，包括以下步骤：

在制冷模式下，部分开启制冷系统的第一节流部件；

部分开启所述制冷系统的第二节流部件；

打开所述制冷系统的控制阀；

其中，在制冷模式下，循环介质经由所述制冷系统的压缩机流向所述第一换热组件后分为两路，一路通过所述第二节流部件流向所述制冷系统的第二换热组件、第一节流部件、第二换热器后返回所述压缩机，另一路通过所述控制阀、所述第一节流部件、所述第二换热器后返回所述压缩机。

在可选的实施例中，制冷系统控制方法还包括以下步骤：

在制热模式下，部分开启所述第一节流部件；

完全开启所述第二节流部件；

关闭所述控制阀；

其中，在制热模式下，循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。

在可选的实施例中，制冷系统控制方法还包括以下步骤：

在除霜模式下，完全开启所述制冷系统的第一节流部件；

部分开启所述第二节流部件；

关闭所述控制阀；

其中，在除霜模式下，循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案，能实现下述运行方式：制冷模式下，第一节流部件和第二节流部件都部分开启进行节流；高温高压冷媒蒸气从压缩机出来后经过四通阀在第一换热组件中冷凝成高压冷媒液体，然后分为两路，其中一路直接通过控制阀后流向第一节流部件；另一路部分高压冷媒液体经过第二节流部件节流后在第一换热器的第二换热组件中蒸发吸收热量，进而提高第一换热组件的换热能力。两路循环介质汇总后经过第一节流部件节流成低温低压液体后在第二换热器内蒸发，蒸发完后回到压缩机。可见，上述技术方案提供的制冷系统，能提高系统过冷度，改善换热效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明实施例提供的制冷系统原理示意图；

图2为本发明实施例提供的制冷系统的第一换热器第一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的制冷系统的第一换热器第二种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的制冷系统的第一换热器第三种结构示意图。

附图标记：1、压缩机；2、第二换热器；3、第一换热器；4、第二节流部件；5、第一节流部件；6、控制阀；7、四通阀；31、第一端口；32、第二端口；33、第三端口；34、第四端口；311、第一换热组件；312、第二换热组件。

具体实施方式

下面结合图1～图4对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

参见图1和图2，本发明实施例提供一种制冷系统，所述制冷系统选自热泵空调系统和热水机。本实施例中，以制冷系统为热泵空调系统为例。该热泵空调系统包括压缩机1、第一换热器3、第一节流部件5和第二换热器2。第一换热器3包括第一换热组件311和第二换热组件312，第一换热组件311包括第一端口31和第二端口32，第二换热组件312包括第三端口33和第四端口34。第二端口32和第三端口33之间设有第二节流部件4。第一端口31与压缩机1连通，第四端口34与第一节流部件5连通；第二端口32还通过控制阀6与第一节流部件5连通。

本实施例中，第一换热器3可以为室外换热器，第二换热器2可以为室内换热器。

参见图1，空调系统的压缩机1、第一节流部件5、第二换热器2以及四通阀7的连接位置与已有空调系统的设置位置相同，区别在于第一换热器3的连接方式。具体来说，第一换热器3具有四个端口：第一端口31、第二端口32、第三端口33和第四端口34。第一端口31与四通阀7连接，第四端口34与第一节流部件5连接。

其中，第一端口31和第二端口32之间的换热组件作为第一换热组件311，第三端口33和第四端口34之间的换热组件作为第二换热组件312。第二端口32和第三端口33之间设置第二节流部件4。第二端口32还通过控制阀6与第一节流部件5连通，第二端口32与第一节流部件5之间的部分作为第三支路。

在制冷、制热、除霜模式下，可以根据控制控制阀6的导通/截止、以及第一节流部件5、第二节流部件4的开启程度来控制系统的性能。

制冷模式下，运行回路中第一节流部件5和第二节流部件4都部分开启进行节流，控制阀6打开，第三支路导通。高温高压冷媒从压缩机1出来后经过四通阀7在第一换热组件311中冷凝成高压冷媒液体，然后部分高压冷媒液体经过第二节流部件4节流后在第二换热组件312中蒸发吸收热量，进而提高室外换热器的换热能力；另外部分直接通过控制阀6流向第一节流部件5。最后两路循环介质汇总后经过第一节流部件5节流成低温低压液体后在第二换热器2内蒸发，蒸发完后回到压缩机1。

制冷模式下循环介质流向如下：压缩机1→四通阀7→第一换热器3的第一换热组件311。循环介质流到第一换热组件311后分为两路，第一路经过第二节流部件4节流后流向第二换热组件312，然后流向第一节流部件5。第二路从第一换热组件311出来后直接通过控制阀6流向第一节流部件5。

上述第一路冷媒的作用如下：循环介质在第二节流部件4中被节流降温，而后流向第二换热组件312并在第二换热组件312中蒸发，蒸发需要吸收热量，这样能降低周围空气的温度。周围空气降低温度后，第一换热组件311中需要冷凝的冷媒与降温后空气换热效果更好，系统过冷度得以提高。可见，在上述模式下，第二换热组件312起到过冷器的作用。

第二路冷媒是系统正常制冷循环的冷媒，其流向与现有制冷循环回路原理相同。

下面介绍制热模式。制热模式下，本实施例提供的热泵空调系统的各个阀的状态如下：第一节流部件5部分开启，起到节流作用。第二节流部件4完全开启，不起到节流作用。控制阀6断开，第三支路未导通。此制热模式下，循环介质流向如下：压缩机1→四通阀7→第二换热器2→第一节流部件5(起到节流作用)→第一换热器3的第二换热组件312→第二节流部件4(不起到节流作用)→第一换热器3的第一换热组件311→四通阀7→压缩机1。

在上述制热模式下第一换热组件311与第二换热组件312串联，共同起到蒸发器的作用。

下面介绍除霜模式。除霜模式下，系统是制热的。此模式下，第一节流部件5完全开启，不起到节流作用。第二节流部件4部分开启，起到节流作用。控制阀6截止，第三支路断开。

此除霜模式下，循环介质流向如下：压缩机1→四通阀7→第二换热器2→第一节流部件5(不起到节流作用)→第一换热器3的第二换热组件312→第二节流部件4(起到节流作用)→第一换热器3的第一换热组件311→四通阀7→压缩机1。

在上述除霜模式下第二换热器2与第二换热组件312串联，共同起到冷凝器的作用。

控制阀6可采用单向阀或电磁阀，若采用电磁阀等，在制冷运行时可根据具体使用条件对过冷器功能可以选择性开启或关闭。即在需要提高过冷度时开启控制阀6；不需要提高过冷度时关闭控制阀6。

本实施例中，第二节流部件4可包括电子膨胀阀；和/或，第一节流部件5可包括电子膨胀阀。本实施例中，以二者都采用电子膨胀阀为例。

下面介绍第一换热器3的可选结构。

首先，介绍第一换热组件311的可选结构。

第一换热组件311可包括至少两条第一换热管，各第一换热管串联或并联。

参见图3，具体来说，第一换热组件311包括两条第一换热管，两条第一换热管串联。这样，第一换热组件311的换热效果更好。

参见图4，第一换热组件311包括两条第一换热管，两条第一换热管可并联。这样，第一换热组件311的换热效果更好。

本实施例中，第二换热组件312包括至少两条第二换热管，各第二换热管串联或并联。这样第二换热组件312的换热效果更好。

参见图2，第一换热器3还能采用下述结构。第一换热组件311包括一条管路，第二换热组件312也包括一条管路。这种结构的第一换热器3结构紧凑，尺寸小。

在图2至图4中，实线箭头表示制冷模式时循环冷媒的流向；点划线箭头表示制热模式时循环冷媒的流向。

下面介绍上述热泵空调系统处于不同工作模式下的各节流部件和控制阀6状态。

实施方案一(室内机无节流元气件)：

制冷运行回路：第一节流部件5和第二节流部件4部分开启进行节流；高温高压冷媒蒸气从压缩机1出来后经过四通阀7在第一换热组件311中冷凝成高压冷媒液体(部分高压冷媒液体经过第二节流部件4节流后在第二换热组件312蒸发吸收热量，进而提高第一换热组件311的换热能力)，经过第一节流部件5节流成低温低压液体后在室内换热器内蒸发，蒸发完后回到压缩机1。

制热运行回路：第一节流部件5部分开启进行节流，第二节流部件4全部开启；高温高压冷媒蒸气从压缩机1出来后经过四通阀7流向第二换热器2，并冷凝成高压冷媒液体，经过第一节流部件5节流成低温低压液体后在第一换热器3内蒸发，蒸发完后回到压缩机1。

除霜运行回路：第一节流部件5全部开启，第二节流部件4部分开启进行节流，控制阀6关闭。高温高压冷媒蒸气从压缩机1出来后经过四通阀7流向第二换热器2后流向第二换热组件312内，高温高压冷媒蒸气在第二换热器2和第二换热组件312内冷凝放热后(高温冷媒蒸气在第二换热组件312放热时便可对第一换热器3进行除霜)，经过第二节流部件4节流后在第一换热组件311内蒸发，最后回到压缩机1。

实施方案二(室内机有节流元气件)：

室内机有节流装置时，正常制冷与室内机无节流装置的差异如下：若室内机自身有节流元器件时，制冷运行时室内机的节流元件部分开启节流，室外机的第一节流部件5和第二节流部件4全部开启，运行回路与实施方案一保持一致。制热运行或除霜运行时室内机的节流元件和第一节流部件5全部开启，第二节流部件4部分开启进行节流，整个运行回路与实施方案一保持一致。

需要说明的是，在上述各情况中，第二换热器2的数量都为一个或一个以上。比如一个外机拖多个内机的形式。

本发明另一实施例提供一种制冷系统控制方法，可采用上述任一技术方案提供的制冷系统实现。本实施例中，制冷系统也以热泵空调系统为例。热泵空调系统控制方法包括以下步骤：

步骤一、在制冷模式下，部分开启热泵空调系统的第一节流部件5。

步骤二、部分开启热泵空调系统的第二节流部件4。

步骤三、打开热泵空调系统的控制阀6。

其中，在制冷模式下，循环介质经由热泵空调系统的压缩机1流向第一换热组件311后分为两路，一路通过第二节流部件4流向热泵空调系统的第二换热组件312、第一节流部件5、第二换热器2后返回压缩机1，另一路通过控制阀6后流向第一节流部件5、第二换热器2后返回压缩机1。

需要说明的是，在制冷模式下，上述的步骤一、步骤二、步骤三并不限定先后顺序，本实施例中，以先进行步骤一为例；但是亦可先进行步骤二或步骤三。即，各个节流部件和控制阀6的开启顺序无限度。

进一步地，热泵空调系统控制方法还包括以下步骤：

在制热模式下，部分开启第一节流部件5。

完全开启第二节流部件4。

关闭控制阀6。

需要说明的是，在制热模式下，上述操作第一节流部件5、第二节流部件4和控制阀6的步骤不分先后顺序。

可选地，热泵空调系统控制方法还包括以下步骤：

在除霜模式下，完全开启热泵空调系统的第一节流部件5；

部分开启第二节流部件4；

关闭控制阀6。

需要说明的是，在除霜模式下，上述操作第一节流部件5、第二节流部件4和控制阀6的步骤不分先后顺序。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括压缩机（1）、第一换热器（3）、第一节流部件（5）和第二换热器（2）；

所述第一换热器（3）包括第一换热组件（311）和第二换热组件（312），所述第一换热组件（311）包括第一端口（31）和第二端口（32），所述第二换热组件（312）包括第三端口（33）和第四端口（34）；

所述第二端口（32）和所述第三端口（33）之间设有第二节流部件（4）；所述第一端口（31）与所述压缩机（1）连通，所述第四端口（34）与所述第一节流部件（5）连通；所述第二端口（32）还通过控制阀（6）与所述第一节流部件（5）连通；

其中，所述制冷系统处于制冷模式下，所述控制阀（6）开启，所述第二节流部件（4）部分开启，所述第一节流部件（5）部分开启，以使得循环介质经由所述压缩机（1）流向所述第一换热组件（311）后分为两路，一路通过所述第二节流部件（4）流向所述第二换热组件（312）、第一节流部件（5）、第二换热器（2）后返回所述压缩机（1），另一路通过所述控制阀（6）、所述第一节流部件（5）、所述第二换热器（2）后返回所述压缩机（1），以在制冷模式下，提高制冷系统过冷度；

所述第一换热组件（311）包括两条所述第一换热管，两条所述第一换热管串联；或者，所述第一换热组件（311）包括两条所述第一换热管，两条所述第一换热管并联。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第二换热组件（312）包括至少两条第二换热管，各所述第二换热管串联或并联。

3.根据权利要求1或者2所述的制冷系统，其特征在于，所述控制阀（6）包括电磁阀。

4.根据权利要求1或者2所述的制冷系统，其特征在于，所述控制阀（6）包括单向阀。

5.根据权利要求1或者2所述的制冷系统，其特征在于，所述第二节流部件（4）包括电子膨胀阀；和/或，所述第一节流部件（5）包括电子膨胀阀。

6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，处于制热模式下，所述控制阀（6）关闭，所述第二节流部件（4）完全开启，所述第一节流部件（5）部分开启，以使得循环介质按照下述路径流动：所述压缩机（1）、所述第二换热器（2）、所述第一节流部件（5）、所述第一换热器（3）的第二换热组件（312）、所述第二节流部件（4）、所述第一换热器（3）的第一换热组件（311）、所述压缩机（1）。

7.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，处于除霜模式下，所述控制阀（6）关闭，所述第二节流部件（4）部分开启，所述第一节流部件（5）完全开启，以使得循环介质按照下述路径流动：所述压缩机（1）、所述第二换热器（2）、所述第一节流部件（5）、所述第一换热器（3）的第二换热组件（312）、所述第二节流部件（4）、所述第一换热器（3）的第一换热组件（311）、所述压缩机（1）。

8.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第二换热器（2）的数量为一个或一个以上。

9.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统选自热泵空调系统和热水机。

10.一种制冷系统控制方法，其特征在于，采用权利要求1～9任一所述的制冷系统实现，所述制冷系统控制方法包括以下步骤：

在制冷模式下，部分开启制冷系统的第一节流部件；

部分开启所述制冷系统的第二节流部件；

打开所述制冷系统的控制阀；

其中，在制冷模式下，循环介质经由所述制冷系统的压缩机流向所述第一换热组件后分为两路，一路通过所述第二节流部件流向所述制冷系统的第二换热组件、第一节流部件、第二换热器后返回所述压缩机，另一路通过所述控制阀、所述第一节流部件、所述第二换热器后返回所述压缩机。

11.根据权利要求10所述的制冷系统控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在制热模式下，部分开启所述第一节流部件；

完全开启所述第二节流部件；

关闭所述控制阀；

其中，在制热模式下，循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。

12.根据权利要求10所述的制冷系统控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在除霜模式下，完全开启所述制冷系统的第一节流部件；

部分开启所述第二节流部件；

关闭所述控制阀；

其中，在除霜模式下，循环介质按照下述路径流动：所述压缩机、所述第二换热器、所述第一节流部件、所述第一换热器的第二换热组件、所述第二节流部件、所述第一换热器的第一换热组件、所述压缩机。