CN109631387A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

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周冰
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Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
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Abstract

本发明涉及一种空调系统，包括压缩机组、室外换热器、节流装置以及室内换热器。所述压缩机组、所述室外换热器、所述节流装置和所述室内换热器形成循环回路。所述压缩机组包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同。根据所需制冷或制热负荷的大小不同选取不同的压缩机排量的压缩机支路接通，以在室内环境处于小负荷、中负荷和大负荷需求下开启相应压缩机排量的压缩机支路，以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求，达到用户的目标温度和制冷或制热量需求。本发明还提供一种空调系统的控制方法。

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，特别是涉及一种空调系统及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，空调器越来越普及，几乎已成为人们生活工作场所的必需品。商用空调系统由于其容量较大，通常采用多个压缩机并联的解决方案。现有技术都是采用多个相同形式的压缩机，比如常见的大金多联机采用多个涡旋式压缩机并联，东芝多联机采用多个转子式压缩机并联。然而，采用多个相同形式压缩机并联和串联的空调系统能效较低。
发明内容
本发明针对现有空调系统能效较低的问题，提供一种高能效的空调系统及其控制方法。
一种空调系统，包括压缩机组、室外换热器、节流装置以及室内换热器：
所述压缩机组、所述室外换热器、所述节流装置和所述室内换热器形成循环回路；
所述压缩机组包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同。
在其中一个实施例中，所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路和第二压缩机支路，所述第一压缩机支路上设置有第一压缩机，所述第二压缩机支路上设置有第二压缩机，所述第一压缩机的排量大于所述第二压缩机的排量。
在其中一个实施例中，所述第一压缩机为涡旋式压缩机，所述第二压缩机为转子式压缩机。
在其中一个实施例中，在所述第一压缩机支路上设置有用于控制其通断的第一控制阀，所述的第二压缩机支路上设置有用于控制其通断的第二控制阀。
在其中一个实施例中，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁阀。
在其中一个实施例中，还包括四通阀，所述四通阀的第一端口与所述压缩机组的排气口连通，所述四通阀的第二端口与所述室外换热器连通，所述四通阀的第三端口与所述压缩机组的进气口连通，所述四通阀的第四端口与所述室内换热器连通，其中，
所述四通阀的第一端口与所述四通阀的第二端口连通，所述四通阀的第三端口与所述四通阀的第四端口连通；
或者，
所述四通阀的第一端口与所述四通阀的第四端口连通，所述四通阀的第二端口与所述四通阀的第三端口连通。
在其中一个实施例中，还包括气液分离器，所述气液分离器设置于所述四通阀与所述压缩机组的进气口之间。
在其中一个实施例中，所述节流装置为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
一种空调系统的控制方法，所述控制方法采用如上述技术方案中任意一项所示的空调系统，所述方法包括：根据空调系统实际的负荷大小，选择开启与该负荷相应的压缩机支路。
在其中一个实施例中，当所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路和第二压缩机支路时，当所述空调系统实际负荷小时，开启所述第二压缩机支路，当所述空调系统实际负荷大时，所述第一压缩机支路和所述第二压缩机支路均开启。
在其中一个实施例中，当所述空调系统具有所述四通阀时，当需要空调系统制热时，控制所述四通阀的所述第一端口与所述第四端口连通，且所述第二端口和所述第三端口相连通；
当需要空调系统制冷时，控制所述四通阀的所述第一端口与所述第二端口连通，所述第三端口和所述第四端口相连通。
上述实施例中的技术方案至少产生以下技术效果。
上述空调系统，包括压缩机组、室外换热器、节流装置以及室内换热器。所述压缩机组、所述室外换热器、所述节流装置和所述室内换热器形成循环回路。所述压缩机组包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同。根据所需制冷或制热负荷的大小不同选取不同的压缩机排量的压缩机支路接通，以在室内环境处于小负荷、中负荷和大负荷需求下开启相应压缩机排量的压缩机支路，以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求，达到用户的目标温度和制冷或制热量需求。有效地减小了功耗，节省了能源，提高了空调系统的能效。例如当空调系统在低负荷运行时，开启小排量的压缩机支路运行，关闭大排量的压缩机支路，使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求，可以实现低负荷下的机组输出更小，房间温度波动更小，舒适性更高，有效地减小了功耗，节省了能源，提高了空调系统的能效；而当空调系统在高负荷运行时，同时开启大排量的压缩机支路和小排量的压缩机支路运行，以满足室内环境高负荷的制冷或制热的实际需求。
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。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的空调系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例的空调系统处于制冷模式且低负荷运行时的系统原理示意图；
图3为本发明一实施例的空调系统处于制冷模式且高负荷运行时的系统原理示意图；
图4为本发明一实施例的空调系统处于制热模式且低负荷运行时的系统原理示意图；
图5为本发明一实施例的空调系统处于制热模式且高负荷运行时的系统原理示意图。
附图标记说明：
100-压缩机组
110-第一压缩机支路
111-第一压缩机
120-第二压缩机支路
121-第二压缩机
200-室外换热器
300-节流装置
400-室内换热器
500-四通阀
510-第一端口
520-第二端口
530-第三端口
540-第四端口
600-气液分离器
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。下面对具体实施方式的描述仅仅是示范性的，应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。相反，当元件被称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图1至图5对本发明的技术方案做更为详尽的阐述。
请参阅图1，本发明一实施例提供一种空调系统，包括压缩机组100、室外换热器200、节流装置300以及室内换热器400。所述压缩机组100、所述室外换热器200、所述节流装置300和所述室内换热器400形成循环回路。所述压缩机组100包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同，即并联的所有压缩机支路中任意一条支路上的压缩机总排量与其他支路上压缩机的总排量都是不相同的。根据所需制冷或制热负荷的大小不同选取不同的压缩机排量的压缩机支路连通，以在空调系统处于小负荷、中负荷和大负荷需求下开启相应压缩机排量的压缩机支路，来满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求，达到用户的目标温度和制冷量或制热量需求。有效地减小了功耗，节省了能源，提高了空调系统的能效。
可选地，所述节流装置300为热力膨胀阀或电子膨胀阀。电子膨胀阀和热力膨胀阀都可以进行节流减压，电子膨胀阀根据检测到的蒸发的过热度或者冷凝的过冷度实时调节制冷剂的流量，这样的控制更加灵活也更加高效。
请继续参见图1，在其中一个实施例中，所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路110和第二压缩机支路120。所述第一压缩机支路110上设置有第一压缩机111，所述第二压缩机支路120上设置有第二压缩机121，所述第一压缩机111的排量大于所述第二压缩机121的排量。
可选地，所述第一压缩机111为排量大的涡旋式压缩机或者是大排量的离心式压缩机。所述第二压缩机121为排量小的转子式压缩机，所述转子式压缩机可以是定片式转子式压缩机，也可以是滑片式转子式压缩机。如图2或图4所示，当空调系统的负荷较小时，所述第二压缩机支路120连通且所述第一压缩机支路110关闭。能够有效利用转子式压缩机排量小，最小输出小的优势。转子压缩机排量较小，同样运行10Hz的话，小排量的压缩机的制冷剂循环量更少。这样的话，空调器输出的制冷量就更低，消耗的功率也更小，对于房间温度26℃，用户设置温度25℃这一种情况，房间内的热负荷(制冷需求)比较小，空调器以小的制冷量输出就可以满足需求，一方面避免了空调器输出太大导致的频繁启停房间温度波动，另一方面空调器的输出更小功率也更小，运行更加节能。如图3或图5所示，当空调系统的负荷较大时，所述第一压缩机支路110和所述第二压缩机支路120均连通。通过小排量转子压缩机与大排量涡旋压缩机结合的方案，可以实现低负荷下的机组输出更小，房间温度波动更小，舒适性更高。大排量涡旋压缩机的引入，可以有效减少采用多个小排量转子压缩机的数量，压缩机数量的减少，提高了系统运行的可靠性。双压缩机并联的空调系统中，压缩机的运行数量和运行的频率是根据用户制冷量或制热量的需求调节的，从小输出提高到大输出通常的控制是：先开启第1台小排量的压缩机工作，从低频率到中高频率，然后再开启第2台大排量的压缩机工作，此次两台压缩机同时工作，同时从低频率升高到最大频率。因此，双压机的系统中，采用大小压缩机设计，更有利于低负荷下降低空调器的输出。
在其中一个实施例中，在所述第一压缩机支路110上设置有用于控制其通断的第一控制阀，所述的第二压缩机支路120上设置有用于控制其通断的第二控制阀。这是本发明的空调系统的用于控制压缩机组100的两个支路的通断的控制装置和控制方法，当然也可以采用启停压缩机的方式来实现通断支路，但是压缩机长期频繁启停会影响压缩机的使用寿命。
可选地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁阀。这是本发明的空调系统中的两个控制支路通道的控制阀的优选结构和种类形式，能够实现精确精准、方便快捷的控制。
请参阅图2至图5，所述空调系统还包括四通阀500。所述四通阀500的第一端口510与所述压缩机组100的排气口连通，所述四通阀500的第二端口520与所述室外换热器200连通，所述四通阀500的第三端口530与所述压缩机组100的进气口连通，所述四通阀500的第四端口540与所述室内换热器400连通。
如图2和图3所示，当所述空调系统处于制冷模式下运行时，所述四通阀500的第一端口510与所述四通阀500的第二端口520连通，所述四通阀500的第三端口530与所述四通阀500的第四端口540连通。压缩机组100排出的高温高压制冷剂气体通过四通阀500与室外换热器200连接，制冷剂在室外换热器200中由高温高压的气体释放热量冷凝为常温高压的制冷剂液体，经过节流装置300降温降压为低温低压的制冷剂液体，经过室内换热器400吸收热量后由低温低压的液体蒸发为低温低压的制冷剂气体，之后经过四通阀500与气液分离器600连接，经过气液分离器600将气液分离后，进入到压缩机组的吸气口，进入下一次循环。所述的制冷循环在低负荷的时候，根据系统内室内机的制冷需求或热负荷情况，确定需要的室外机输出，确定开启压缩机111或者压缩机121，当高负荷时，两个压缩机同时投入运行。判断负荷大小的方法有很多，常规的方案是根据室外侧的环境温度、室内侧的环境温度，以及用户设置的温度，来进行判断，在制冷工况下，室外温度越高、室内温度越高，用户设置温度越低，则说明负荷越大，反之，负荷越小。负荷的大小可以反映用户需求的大小。
如图4和图5所示，当所述空调系统处于制热模式下运行时，所述四通阀500的第一端口510与所述四通阀500的第四端口540连通，所述四通阀500的第二端口520与所述四通阀500的第三端口530连通。压缩机组100排出的高温高压制冷剂气体通过四通阀500与室内换热器400连接，制冷剂在室内换热器400中由高温高压的气体释放热量冷凝为常温高压的制冷剂液体，经过节流装置300降温降压为低温低压的制冷剂液体，经过室外换热器200吸收热量后由低温低压的液体蒸发为低温低压的制冷剂气体，之后经过四通阀500与气液分离器600连接，经过气液分离器600将气液分离后，进入到压缩机组的吸气口，进入下一次循环。
请参阅图2至图5，所述空调系统还包括气液分离器600，所述气液分离器600设置于所述四通阀500与所述压缩机组100的进气口之间。气液分离器600是为了实现制冷剂气体和液体的分离，避免压缩机吸气中带液态制冷剂较多而损坏压缩机。通常在设计大容量的空调器都会采用气液分离器，由于越大的空调器制冷剂的充注量越多，而在低负荷运行的时候，需要的循环制冷剂量很少，回液的可能性较大，增加气液分离器600可以提高系统的可靠性。
请参阅图1至图5，本发明的一实施例提供一种空调系统的控制方法，所述控制方法采用如上述技术方案中任意一项所示的空调系统，所述方法包括：根据空调系统实际的负荷大小，选择开启与该负荷相应的压缩机支路。
当负荷需求小时开启小排量的压缩机支路，即开启所述第二压缩机支路120。当负荷需求大时开启大排量的压缩机支路，即开启所述第一压缩机支路110或者同时开启所述第一压缩机支路110和所述第二压缩机支路120。通过使用前述的空调系统并采用上述的控制手段，能够在小负荷情况下选择小排量的压缩机开启，关闭大排量的压缩机支路，使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求，有效地减小了功耗，节省了能源。可以实现低负荷下的机组输出更小，房间温度波动更小，舒适性更高。以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求，达到用户的目标温度和制冷或制热量的作用。上述空调系统还能在小负荷情况下启动小排量的压缩机以较高的频率运行，不仅能够满足用户制冷或制热量的需求、而且还降低功耗，还能提高压缩机的回油强度，满足压缩机的回油要求，从而减小压缩机的磨损、延长压缩机的寿命，提高空调系统的运行可靠性。上述空调系统的控制方法还能在当单台压缩机出现故障时，控制另外至少一台压缩机依旧可以正常启动运行，能够满足紧急情况下的空调使用需求。
在其中一个实施例中，当所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路110和第二压缩机支路120时，当所述空调系统实际负荷小时，开启所述第二压缩机支路120，当所述空调系统实际负荷大时，所述第一压缩机支路110和所述第二压缩机支路120均开启。
在其中一个实施例中，当所述空调系统具有所述四通阀500时，如图4和图5所示，当需要空调系统制热时，控制所述四通阀500的所述第一端口510与所述第四端口540连通，且所述第二端口520和所述第三端口530相连通。如图3和图4所示，当需要空调系统制冷时，控制所述四通阀500的所述第一端口510与所述第二端口520连通，所述第三端口530和所述第四端口540相连通。通过上述具有四通阀500时的控制手段和步骤，能够使得通过四通阀500的切换控制使得空调系统达到制热或是制冷的目的和效果，以满足用户或是实际情况的需要。
上述空调系统，包括压缩机组、室外换热器、节流装置以及室内换热器。所述压缩机组、所述室外换热器、所述节流装置和所述室内换热器形成循环回路。所述压缩机组包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同。根据所需制冷或制热负荷的大小不同选取不同的压缩机排量的压缩机支路接通，以在室内环境处于小负荷、中负荷和大负荷需求下开启相应压缩机排量的压缩机支路，以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求，达到用户的目标温度和制冷或制热量需求。例如当空调系统在低负荷运行时，开启小排量的压缩机支路运行，关闭大排量的压缩机支路，使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求，可以实现低负荷下的机组输出更小，房间温度波动更小，舒适性更高，有效地减小了功耗，节省了能源，提高了空调系统的能效；而当空调系统在高负荷运行时，同时开启大排量的压缩机支路和小排量的压缩机支路运行，以满足室内环境高负荷的制冷或制热的实际需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种空调系统，其特征在于，包括压缩机组(100)、室外换热器(200)、节流装置(300)以及室内换热器(400)：
所述压缩机组(100)、所述室外换热器(200)、所述节流装置(300)和所述室内换热器(400)形成循环回路；
所述压缩机组(100)包括相互并联的至少两条压缩机支路，在每一条所述压缩机支路上均设置有至少一个压缩机，其中任意两条所述压缩机支路上的压缩机的总排量不同。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路(110)和第二压缩机支路(120)，所述第一压缩机支路(110)上设置有第一压缩机(111)，所述第二压缩机支路(120)上设置有第二压缩机(121)，所述第一压缩机(111)的排量大于所述第二压缩机(121)的排量。
3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述第一压缩机(111)为涡旋式压缩机，所述第二压缩机(121)为转子式压缩机。
4.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，在所述第一压缩机支路(110)上设置有用于控制其通断的第一控制阀，所述的第二压缩机支路(120)上设置有用于控制其通断的第二控制阀。
5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁阀。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的空调系统，其特征在于，还包括四通阀(500)，所述四通阀(500)的第一端口(510)与所述压缩机组(100)的排气口连通，所述四通阀(500)的第二端口(520)与所述室外换热器(200)连通，所述四通阀(500)的第三端口(530)与所述压缩机组(100)的进气口连通，所述四通阀(500)的第四端口(540)与所述室内换热器(400)连通，其中，
所述四通阀(500)的第一端口(510)与所述四通阀(500)的第二端口(520)连通，所述四通阀(500)的第三端口(530)与所述四通阀(500)的第四端口(540)连通；
或者，
所述四通阀(500)的第一端口(510)与所述四通阀(500)的第四端口(540)连通，所述四通阀(500)的第二端口(520)与所述四通阀(500)的第三端口(530)连通。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，还包括气液分离器(600)，所述气液分离器(600)设置于所述四通阀(500)与所述压缩机组(100)的进气口之间。
8.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(300)为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
9.一种空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法采用如权利要求1至8中任意一项所示的空调系统，所述方法包括：根据空调系统实际的负荷大小，选择开启与该负荷相应的压缩机支路。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述压缩机支路包括相互并联的第一压缩机支路(110)和第二压缩机支路(120)时，当所述空调系统实际负荷小时，开启所述第二压缩机支路(120)，当所述空调系统实际负荷大时，所述第一压缩机支路(110)和所述第二压缩机支路(120)均开启。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述空调系统具有所述四通阀(500)时，当需要空调系统制热时，控制所述四通阀(500)的所述第一端口(510)与所述第四端口(540)连通，且所述第二端口(520)和所述第三端口(530)相连通；
当需要空调系统制冷时，控制所述四通阀(500)的所述第一端口(510)与所述第二端口(520)连通，所述第三端口(530)和所述第四端口(540)相连通。
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