CN108444122A - 空调系统 - Google Patents

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卓明胜
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Abstract

本申请提供了一种空调系统，该空调系统包括冷凝器、蒸发器、压缩机和节流装置。冷凝器、蒸发器、压缩机和节流装置形成循环系统；空调系统还包括旁通流路，旁通流路的一端连接压缩机的排气口，旁通流路的另一端连接蒸发器的进口，旁通流路用于在空调系统进行超低负荷运作时开启，对压缩机流出的冷媒进行降压并将降压后的冷媒通往蒸发器。应用本发明的技术方案，就可以减少通过冷凝器参与制冷的冷媒量，卸载压缩机的部分负荷，使得压缩机可以在冷量负荷需求低时满足超低负荷工作的要求。

Description

空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种空调系统。
背景技术
2017年上半年有43座城市，100多条地铁线路获批建设，规划总里程超过8600公里，全年总投资超过3500亿元。预计到2020年，符合国家建设地铁标准的城市将增加50个左右，为地铁站空调设备带来了十分庞大且持续增长的市场空间。
2018年年初，地铁空调相关标准的进一步完善，进一步推动水冷直接制冷式空调机组的发展。但是现有的行业技术仍然不成熟。
例如在专利文件“CN205860275U”中公开了一种水冷直膨式磁悬浮机组，将冷凝器吸热后的过冷冷媒直接引入压缩机，容易造成吸气无过热度，引发吸气带液和汽蚀，损坏压缩机叶轮；整机因压缩机喘振频率限制，无法降频做到30％及以下等超低负荷，在实际需求较低时，该机组无法满足使用要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种空调系统，以解决现有技术中空调系统存在的整机因压缩机喘振频率限制无法超低负荷工作的技术问题。
本申请实施方式提供了一种空调系统，包括：冷凝器、蒸发器、压缩机和节流装置，冷凝器、蒸发器、压缩机和节流装置形成循环系统；空调系统还包括：旁通流路，旁通流路的一端连接压缩机的排气口，旁通流路的另一端连接蒸发器的进口，旁通流路用于在空调系统进行超低负荷运作时开启，对压缩机流出的冷媒进行降压并将降压后的冷媒通往蒸发器。
在一个实施方式中，旁通流路上设置有流路控制开关，流路控制开关用于控制旁通流路的开启或关闭。
在一个实施方式中，旁通流路上还设置有压力调节部件，压力调节部件设置在流路控制开关的下游，压力调节部件用于对冷媒进行降压。
在一个实施方式中，压力调节部件为至少两个并联的毛细管。
在一个实施方式中，空调系统包括分液头组件，分液头组件连接在蒸发器的上游管路和蒸发器之间，分液头组件用于将冷媒均分至蒸发器的每根换热盘管。
在一个实施方式中，分液头组件包括接入口和与接入口相连通的多个接出口，接入口与蒸发器的上游管路连接，每个接出口分别与蒸发器的每个换热盘管连接。
在一个实施方式中，蒸发器为多个，相对应的，分液头组件也为多个，空调系统还包括分液包，分液包连接在蒸发器的上游管路和分液头组件之间，分液包用于将冷媒均分给各分液头组件。
在一个实施方式中，空调系统还包括集气包，集气包连接在多个蒸发器的下游管路和多个蒸发器之间，集气包用于汇集多个蒸发器中的冷媒，并将冷媒输送给下游管路。
在一个实施方式中，空调系统还包括冷却流路，冷却流路设置在冷凝器的下游和蒸发器的上游之间，冷却流路用于将冷凝器中流出的冷媒引出，并对经过的待冷却部件进行降温，最终将冷媒通向蒸发器。
在一个实施方式中，待冷却部件包括压缩机的电机和压缩机的轴承，冷却流路包括第一冷却流路，第一冷却流路经过压缩机分别对压缩机的电机和压缩机的轴承进行降温。
在一个实施方式中，待冷却部件还包括变频柜和电控箱，冷却流路还包括第二冷却流路，第二冷却流路经过变频柜和电控箱并分别对变频柜和电控箱进行降温。
在一个实施方式中，节流装置所在的流路上设置有经济器，空调系统还包括过冷流路，过冷流路连接在经济器的下游和压缩机的输入端之间，过冷流路用于对冷媒降压，并通过经济器对节流装置所在的流路中的冷媒降温，过冷流路上设置有降压阀。
在一个实施方式中，冷凝器为壳管冷凝器，和/或蒸发器为直膨式蒸发器，和/或压缩机为磁悬浮压缩机。
在上述实施例中，当冷量负荷需求正常时，关闭降负荷流路，冷媒正常通过压缩机→冷凝器→节流装置→蒸发器→压缩机的方式循环；当冷量负荷需求低时，开启降负荷流路，部分从压缩机流出的冷媒流入降负荷流路，再通过降负荷流路降压后通往蒸发器。这样一来，就可以减少通过冷凝器参与制冷的冷媒量，卸载压缩机的部分负荷，使得压缩机可以在冷量负荷需求低时满足超低负荷工作的要求。
附图说明
构成本申请的一部分的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是根据本发明的空调系统的实施例的整体结构示意图；
图2和图3是根据本发明的空调系统的蒸发器在测试时的整机风场流线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1示出了本发明的空调系统的实施例，该空调系统包括冷凝器10、蒸发器20、压缩机30和节流装置40。冷凝器10、蒸发器20、压缩机30和节流装置40形成循环系统。除此之外，空调系统还包括旁通流路a，旁通流路a连接在压缩机30的下游和蒸发器20的上游之间。旁通流路a用于在空调系统进行超低负荷运作时开启，对压缩机30流出的冷媒进行降压并将降压后的冷媒通往蒸发器20。
应用本发明的技术方案，当冷量负荷需求正常时，关闭旁通流路a，冷媒正常通过压缩机30→冷凝器10→节流装置40→蒸发器20→压缩机30的方式循环；当冷量负荷需求低时，开启旁通流路a，部分从压缩机30流出的冷媒流入旁通流路a，再通过旁通流路a降压后通往蒸发器20。这样一来，就可以减少通过冷凝器10参与制冷的冷媒量，卸载压缩机30的部分负荷，使得压缩机30可以在冷量负荷需求低时满足超低负荷工作的要求。
作为一种优选的实施方式，如图1所示，旁通流路a上设置有流路控制开关a1。在使用时，通过流路控制开关a1控制旁通流路a的开启或关闭。优选的，流路控制开关a1为旁通电磁阀。更为优选的，旁通流路a上还设置有压力调节部件a2，压力调节部件a2设置在流路控制开关a1的下游。在使用时，压力调节部件a2用于对冷媒进行降压。优选的，压力调节部件a2为并联连接的多个毛细管。
具体的，在25％～120％冷量负荷需求时候，流路控制开关a1关闭，此旁通流路a不启用。在5％～25％冷量负荷需求时候(即本发明中所述的超低负荷)，流路控制开关a1开启，此旁通流路a的冷媒流量占用整机循环流量的20％。
在使用时，主要从两个方面进行协调控制，
1运行30％以下低负荷时候，由于喘振频率限制已经无法满足最低负荷需求，则启动旁通流路a，以进一步降低压缩机30喘振频率，使得压缩机30能够进一步降频；
2判定旁通流路a的启用，可以通过排气压力P1与吸气压力P2的压比。
y＝-Ax2+Bx-C–D
x＝P1÷P2
Y——喘振频率
X——排气压力与吸气压力的压比
P1——排气压力传感器测量值
P2——吸气压力传感器测量值
A/B/C——磁悬浮压缩机喘振修正系数与常量
D——喘振线旁通修正常量旁通开启时D＞0，关闭时D＝0
如图1所示，本发明的空调系统包括分液头组件50，分液头组件50连接在蒸发器20的上游管路和蒸发器20之间。在使用时，分液头组件50将冷媒均分至蒸发器20的每根换热盘管。这样一来，就可以让蒸发器20的每根换热盘管都均分到冷媒，进而进行更为均匀的换热。作为一种可选的实施方式，分液头组件50包括接入口和与接入口相连通的多个接出口，接入口与蒸发器20的上游管路连接，每个接出口分别与蒸发器20的每个换热盘管连接。
作为一种更为优选的实施方式，如图1所示，蒸发器20为多个，相对应的，分液头组件50也为多个。空调系统还包括分液包60，分液包60连接在蒸发器20的上游管路和分液头组件50之间。在使用时，分液包60将冷媒均分给各分液头组件50。通过分液包60将冷媒均分给各分液头组件50，再让分液头组件50将冷媒均分给蒸发器20的每根换热盘管，可以保证每个蒸发器20的每根换热盘管都均分到冷媒，进而进行更为均匀的换热。作为一种更为优选的实施方式，空调系统还包括集气包70，集气包70连接在多个蒸发器20的下游管路和多个蒸发器20之间。在使用时，集气包70汇集多个蒸发器20中的冷媒，并将冷媒输送给下游管路。
具体的，在本实施例的技术方案中，蒸发器20为并联式四分翅片换热器；冷媒由分液包60平均分成四路，每一路又经分液头组件50平均分配到每一根换热盘管，经过吸热蒸发后，汇总到集气包70，以保证每一路、每一片冷媒能够平均分配。同时为了配合解决风侧的换热均匀性，系统不采用的大流量整体式风机，而采用分布式风机墙，风机墙可采用矩阵排布，满足蒸发器表面送风均匀。
可选的，在本发明的技术方案中，冷凝器10为壳管冷凝器，蒸发器20为直膨式蒸发器，压缩机30为磁悬浮压缩机。从图2和图3对直膨式蒸发器的风场流线的仿真效果可以看出，采用四分液技术+分布式送风技术比常规系统的温度场更为均匀，风速流线更加平稳，很好地解决了大面积翅片冷媒换热不均的问题。
在本发明的技术方案中，空调系统还包括冷却流路，冷却流路设置在冷凝器10的下游和蒸发器20的上游之间。冷却流路用于将冷凝器10中流出的冷媒引出，并对经过的待冷却部件进行降温，最终将冷媒通向蒸发器20。在现有技术中定义了压缩机电机和轴承冷却系统和流路，以及对变频器冷却的调节控制，但是没有考虑这些小流路冷媒系统对整机的影响，直接将小流路冷媒直接引入到压缩机吸气口，这无疑产生吸气带液的问题。本方案通过冷却流路设置在冷凝器10的下游和蒸发器20的上游之间，以减少吸气带液的风险，同时提高蒸发温度，进一步拓宽低负荷运行。可选的，如图1所示，待冷却部件包括压缩机30的电机31和压缩机30的轴承32。优选的，冷却流路包括第一冷却流路b1，第一冷却流路b1经过压缩机30分别对压缩机30的电机31和压缩机30的轴承32进行降温。可选的，待冷却部件还包括变频柜81和电控箱82。更为优选的，冷却流路还包括第二冷却流路b2，第二冷却流路b2经过变频柜81和电控箱82并分别对变频柜81和电控箱82进行降温。采用本发明的技术方案，通过冷却流路设置在冷凝器10的下游和蒸发器20的上游之间，以减少吸气带液的风险，同时提高蒸发温度，进一步拓宽低负荷运行，可以很好的解决压缩机冷却或变频器冷却引入吸气口导致带液的问题。可选的，变频柜81为变频蒸发柜。
如图1所示，在本发明的技术方案中，节流装置40所在的流路上设置有经济器c1，空调系统还包括过冷流路c，过冷流路c连接在经济器c1的下游和压缩机30的输入端之间。在使用时，过冷流路c对冷媒降压，并通过经济器c1对主循环流路中的冷媒降温。通过过冷流路c及经济器c1，可以提高节流装置所在的流路中的冷媒的过冷度，进而提升制冷效果。可选的，过冷流路c上设置有降压阀c2，通过降压阀c2可以降低过冷流路c中冷媒的压力及温度。
需要说明的是，本发明的空调系统的技术方案尤其适用于水冷直接制冷式磁悬浮空调系统。
从上述内容可知，采用本发明的技术方案，解决了冷风机组负荷运行中的以下技术难题：
解决单机冷量需求范围变化大，10％～30％等超低负荷无法运行；
解决大面积直膨式蒸发器，运行分流换热不均问题；
解决压缩机或变频器冷却等小流路系统产生吸气带液等风险。
从上述内容还可知，采用本发明的技术方案，实现了以下有益效果：
均衡蒸发器表面温度场，提升蒸发温度，降低高低压差、扩大主机负荷运行范围，提升整机的可靠范围内运行，确保机组在低负荷下的可靠运行，从而使机组运行更加节能与可靠，提高用户的体验感。使实际机组负荷运行与用户负荷需求处于一个稳定且匹配对应的关系，提升全年运行能效，节约能源。
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，本发明实施例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 (13)

1.一种空调系统，包括：冷凝器(10)、蒸发器(20)、压缩机(30)和节流装置(40)，所述冷凝器(10)、所述蒸发器(20)、所述压缩机(30)和节流装置(40)形成循环系统；
其特征在于，
所述空调系统还包括：
旁通流路(a)，所述旁通流路(a)的一端连接所述压缩机(30)的排气口，所述旁通流路(a)的另一端连接所述蒸发器(20)的进口，所述旁通流路(a)用于在所述空调系统进行超低负荷运作时开启，对所述压缩机(30)流出的冷媒进行降压并将降压后的冷媒通往所述蒸发器(20)。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述旁通流路(a)上设置有流路控制开关(a1)，所述流路控制开关(a1)用于控制所述旁通流路(a)的开启或关闭。
3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述旁通流路(a)上还设置有压力调节部件(a2)，所述压力调节部件(a2)设置在所述流路控制开关(a1)的下游，所述压力调节部件(a2)用于对冷媒进行降压。
4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述压力调节部件(a2)为至少两个并联的毛细管。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统包括分液头组件(50)，所述分液头组件(50)连接在所述蒸发器(20)的上游管路和所述蒸发器(20)之间，所述分液头组件(50)用于将冷媒均分至所述蒸发器(20)的每根换热盘管。
6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述分液头组件(50)包括接入口和与所述接入口相连通的多个接出口，所述接入口与所述蒸发器(20)的上游管路连接，每个所述接出口分别与所述蒸发器(20)的每个换热盘管连接。
7.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述蒸发器(20)为多个，相对应的，所述分液头组件(50)也为多个，所述空调系统还包括分液包(60)，所述分液包(60)连接在所述蒸发器(20)的上游管路和所述分液头组件(50)之间，所述分液包(60)用于将冷媒均分给各所述分液头组件(50)。
8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括集气包(70)，所述集气包(70)连接在多个所述蒸发器(20)的下游管路和多个所述蒸发器(20)之间，所述集气包(70)用于汇集多个所述蒸发器(20)中的冷媒，并将冷媒输送给下游管路。
9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括冷却流路，所述冷却流路设置在所述冷凝器(10)的下游和所述蒸发器(20)的上游之间，所述冷却流路用于将所述冷凝器(10)中流出的冷媒引出，并对经过的待冷却部件进行降温，最终将冷媒通向所述蒸发器(20)。
10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于，所述待冷却部件包括所述压缩机(30)的电机(31)和所述压缩机(30)的轴承(32)，所述冷却流路包括第一冷却流路(b1)，所述第一冷却流路(b1)经过所述压缩机(30)分别对所述压缩机(30)的电机(31)和所述压缩机(30)的轴承(32)进行降温。
11.根据权利要求10所述的空调系统，其特征在于，所述待冷却部件还包括变频柜(81)和电控箱(82)，所述冷却流路还包括第二冷却流路(b2)，所述第二冷却流路(b2)经过所述变频柜(81)和所述电控箱(82)并分别对所述变频柜(81)和所述电控箱(82)进行降温。
12.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述节流装置(40)所在的流路上设置有经济器(c1)，所述空调系统还包括过冷流路(c)，所述过冷流路(c)连接在所述经济器(c1)的下游和所述压缩机(30)的输入端之间，所述过冷流路(c)用于对冷媒降压，并通过所述经济器(c1)对所述节流装置(40)所在的流路中的冷媒降温，所述过冷流路(c)上设置有降压阀(c2)。
13.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝器(10)为壳管冷凝器，和/或所述蒸发器(20)为直膨式蒸发器，和/或所述压缩机(30)为磁悬浮压缩机。
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