CN109668271A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调系统及其控制方法，该空调系统包括压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器依次相连形成冷媒流路，所述空调系统还包括：回热装置，具有相互独立且并排设置的第一管路和第二管路，所述第一管路连通所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路，并与所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路呈并联设置，所述第二管路连接于所述四通阀和所述压缩机的冷媒入口之间；和第一膨胀阀，设于所述第一管路，用于控制所述第一管路的冷媒流量。本发明提出的空调系统旨在解决空调系统在低负荷运行时压缩机排气或回气过热度不足的问题。

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

空调系统特别是多联机系统，容易造成空调系统在小负荷下运行参数的异常。当空调系统出现负荷很小但无法匹配到相应负荷时，容易出现冷媒存积在低压罐，进而导致压缩机回气过热度或排气过热度不足，空调系统长期在过热度不足的状态下运行会导致压缩机的损坏。

目前，空调系统在小负荷下运行一段时间，出现了压缩机排气过热度不足(或回气过热度不足)，则通过提升压缩机频率，从而提高冷媒流量，以提高压缩比来提升压缩机排气过热度；或者，通过进行低压罐的排液控制，即关闭外机电子膨胀阀，抽空低压罐内液态冷媒，以提高排气压力、排气过热度。

但是，上述两种方法对空调系统的正常运行影响较大，且只能暂时提升系统过热度，在恢复正常运行后，系统很快就会回到过热度不足的运行状态。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种空调系统，旨在解决空调系统在低负荷运行时压缩机排气或回气过热度不足的问题。

为实现上述目的，本发明提出的空调系统，包括压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器依次相连形成冷媒流路，所述空调系统还包括：

回热装置，具有相互独立且并排设置的第一管路和第二管路，所述第一管路连通所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路，并与所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路呈并联设置，所述第二管路连接于所述四通阀和所述压缩机的冷媒入口之间；和

第一膨胀阀，设于所述第一管路，用于控制所述第一管路的冷媒流量。

进一步地，所述空调系统还包括设于所述第二管路的感温组件，所述感温组件包括第一感温元件和第二感温元件；

所述第一感温元件位于所述四通阀和所述第二管路的入口之间，用于检测所述第二管路的入口的回气温度；所述第二感温元件位于所述第二管路的出口和所述压缩机的冷媒入口之间，用于检测所述第二管路的出口的回气温度。

进一步地，所述空调系统还包括低压罐，所述低压罐连接于所述第一感温元件和所述四通阀之间。

进一步地，所述空调系统还包括设于所述室外换热器和所述室内换热器之间的第二膨胀阀，所述第一管路的入口连接于所述室外换热器和所述第二膨胀阀之间，所述第一管路的出口连接于所述第二膨胀阀和所述室内换热器之间，所述第二膨胀阀与所述第一膨胀阀呈并联设置。

进一步地，所述空调系统还包括设于所述室外换热器的室外风机，用于向所述室外换热器输送气流。

进一步地，所述回热装置为板式换热器；或，所述回热装置为套管换热器。

本发明还提出一种应用上述所述的空调系统的控制方法，包括：

所述空调系统运行后，检测所述空调系统的排气过热度或回气过热度；

判断所述排气过热度或回气过热度是否小于第一预设值；

当所述排气过热度或回气过热度小于第一预设值时，打开所述第一膨胀阀；

当所述排气过热度或回气过热度大于第二预设值时，关闭所述第一膨胀阀。

进一步地，所述打开所述第一膨胀阀的步骤之后，还包括：

控制所述第一膨胀阀的开度，调节所述回热装置的过热度达到所述第三预设值。

进一步地，所述回热装置的过热度为所述第二管路的入口的回气温度与所述第二管路的出口的回气温度的差值。

进一步地，所述第三预设值为3℃～10℃。

本发明技术方案的空调系统通过设置回热装置和第一膨胀阀，使得第一管路连通室外换热器和室内换热器之间的冷媒流路，并与室外换热器和室内换热器之间的冷媒流路呈并联设置，第二管路连接于四通阀和压缩机的冷媒入口之间，利用第一膨胀阀控制第一管路的冷媒流量，从而使第一管路和第二管路中的冷媒进行热交换，以调节和增加空调系统在低负荷运行时压缩机的排气或回气过热度，从而保证压缩机运行的可靠性。本发明提出的空调系统不仅结构合理，而且在低负荷运行时，还有利于保证压缩机不被损坏，提高压缩机的使用寿命。

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为本发明一实施例中空调系统处于制热运行模式的示意性结构原理图；

图3为本发明一实施例中空调系统处于制冷运行模式的示意性结构原理图；

图4为是本发明空调系统的控制方法一实施例的流程图；

图5为是本发明空调系统的控制方法另一实施例的流程图。

附图标号说明：

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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，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。

本发明提出一种空调系统100。

请结合参照图1至图3，在本发明实施例中，该空调系统100包括用于压缩冷媒的压缩机10、用于切换空调系统100中冷媒流向的四通阀20、用于与室外空气进行热交换的室外换热器30及用于与室内空气进行热交换的室内换热器40。可以理解的，在本实施例中，压缩机10、四通阀20、室外换热器30及室内换热器40依次相连形成冷媒流路，也即将压缩机10、四通阀20、室外换热器30及室内换热器40通过管路依次相连通形成冷媒流路。

如图1至图3所示，在本实施例中，空调系统100还包括回热装置50和第一膨胀阀60，其中，回热装置50具有相互独立且并排设置的第一管路51和第二管路52。第一管路51和第二管路52中的介质温度不同时允许第一管路51和第二管路52中的介质发生热交换。该介质例如可以为冷媒。

具体地，第一管路51连通室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流路，并与室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流路呈并联设置，第二管路52连接于四通阀20和压缩机10的冷媒入口之间。如图1至图3所示，在本实施例中，回热装置50的第一管路51与室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流路呈并联设置，回热装置50第二管路52连接于四通阀20和压缩机10的冷媒入口之间，也即第二管路52即为四通阀20和压缩机10的冷媒入口之间的冷媒流路。第一膨胀阀60设于第一管路51。可以理解的，第一膨胀阀60用于控制第一管路51的冷媒流量。

本发明的空调系统100通过设置回热装置50和第一膨胀阀60，使得第一管路51连通室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流路，并与室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流路呈并联设置，第二管路52连接于四通阀20和压缩机10的冷媒入口之间，利用第一膨胀阀60控制第一管路51的冷媒流量，从而使第一管路51和第二管路52中的冷媒进行热交换，以调节和增加空调系统100在低负荷运行时压缩机10的排气或回气过热度，从而保证压缩机10运行的可靠性。本发明提出的空调系统100不仅结构合理，而且在低负荷运行时，还有利于保证压缩机10不被损坏，提高压缩机10的使用寿命。

在本实施例中，如图1至图3所示，四通阀20用于切换空调系统100中冷媒流向，四通阀20包括第一阀口21、第二阀口22、第三阀口23及第四阀口24。压缩机10的冷媒出口与第一阀口21连接，室外换热器30与第二阀口22连接，压缩机10的冷媒入口与第三阀口23连接，室内换热器40与第四阀口24连接。

可以理解的，空调系统100具有制冷模式和制热模式。如图2所示，空调系统100在制冷模式时，四通阀20的第一阀口21和第二阀口22导通，第三阀口23和第四阀口24导通。此时，冷媒由压缩机10的冷媒出口依次经过第一阀口21、第二阀口22、室外换热器30、室内换热器40、第四阀口24、第三阀口23及第二管路52，最后由压缩机10的冷媒入口进入压缩机10。在制冷模式时，压缩机10输出的高温冷媒通过四通阀20流向室外换热器30，利用室外换热器30内的高温冷媒与室外空气进行热交换，再流向室内换热器40，与室内空气换热后的冷媒再次通过四通阀20，最后返回至压缩机10。

如图3所示，空调系统100在制热模式时，四通阀20的第一阀口21和第四阀口24导通，第三阀口23和第二阀口22导通。此时，冷媒由压缩机10的冷媒出口依次经过第一阀口21、第四阀口24、室内换热器40、室外换热器30、第二阀口22、第三阀口23及第二管路52，最后由压缩机10的冷媒入口进入压缩机10。在制热模式时，压缩机10输出的高温冷媒通过四通阀20流向室内换热器40，利用室内换热器40内的高温冷媒与室内空气进行热交换，再流向室外换热器30，与室外空气换热后的冷媒再次通过四通阀20，最后返回至压缩机10。

当空调系统100在低负荷下运行出现压缩机10的排气过热度或回气过热度不足时，打开第一膨胀阀60，并利用第一膨胀阀60控制第一管路51的冷媒流量，使得回热装置50中第一管路51中冷媒和第二管路52中的冷媒进行热交换，以实现调节和增加压缩机10的排气过热度或回气过热度，当压缩机10的排气过热度或回气过热度回复正常或者超过限定值时，关闭第一膨胀阀60。

可以理解的，第一膨胀阀60的设置可以根据空调系统100的不同运行模式调整，例如当空调系统100在制冷模式时，第一膨胀阀60设于室外换热器30和回热装置50之间的第一管路51上；当空调系统100在制热模式时，第一膨胀阀60设于室内换热器40和回热装置50之间的第一管路51上。当然，也可以设置两个第一膨胀阀60，两个第一膨胀阀60分别设置于回热装置50两侧的第一管路51上，如此可更加方便控制第一管路51内冷媒流量，此时当出现压缩机10的排气过热度或回气过热度不足时，需要第一管路51中冷媒和第二管路52中的冷媒进行热交换，可将两个第一膨胀阀60均打开；当压缩机10的排气过热度或回气过热度回复正常或者超过限定值时，不需要第一管路51中冷媒和第二管路52中的冷媒进行热交换，此时可将两个第一膨胀阀60均关闭。

进一步地，如图1至图3所示，在本实施例中，空调系统100还包括设于第二管路52的感温组件80，感温组件80包括第一感温元件81和第二感温元件80。具体地，第一感温元件81位于四通阀20和第二管路52的入口之间，用于检测第二管路52的入口的回气温度；第二感温元件80位于第二管路52的出口和压缩机10的冷媒入口之间，用于检测第二管路52的出口的回气温度。

通过在回热装置50的第二管路52上设置感温组件80，可更加准确的根据感温组件80检测第二管路52与第一管路51进行热交换前后的温度，从而准确调节第一膨胀阀60，更好的控制第一管路51内的冷媒流量，实现调节和增加压缩机10的排气过热度或回气过热度。在本实施例中，第一感温元件81和第二感温元件80分别设置在第二管路52与第一管路51进行热交换的前后位置处，更加有效的监控回热装置50的第二管路52的回气温度。

可以理解的，定义回热装置50的过热度为第二管路52出口的回气温度与第二管路52入口的回气温度之差，也即第二感温元件80检测的温度值与第一感温元件81检测的温度值之差。根据回热装置50的过热度，调节第一膨胀阀60的开度(也即调节第一膨胀阀60的开合度)，控制第一管路51内冷媒的流路，从而实现调节和增加压缩机10的排气过热度或回气过热度。

在本实施例中，优选地，回热装置50的过热度达到或超过5℃时，则压缩机10的排气过热度或回气过热度回复正常或或者超过限定值。可以理解的，在本实施例中，压缩机10的排气过热度小于10℃时，压缩机10出现排气过热度不足，压缩机10的回气过热度小于5℃时，压缩机10出现回气过热度不足。当然，在其他实施例中，由于压缩机10的型号不同，则出现压缩机10的排气过热度或回气过热度的限定不同，在此不做限定。

进一步地，如图1至图3所示，在本实施例中，空调系统100还包括低压罐11，低压罐11连接于第一感温元件81和四通阀20之间。可以理解的，低压罐11设置在压缩机10的冷媒入口一侧，以便返回的冷媒先流入低压罐11中，进而通过回热装置50的第二管路52再进入压缩机10中，从而起到保护压缩机10的作用。

进一步地，如图1至图3所示，在本实施例中，空调系统100还包括设于室外换热器30和室内换热器40之间的第二膨胀阀70，第一管路51的入口连接于室外换热器30和第二膨胀阀70之间，第一管路51的出口连接于第二膨胀阀70和室内换热器40之间，第二膨胀阀70与第一膨胀阀60呈并联设置。

可以理解的，本实施例中第二膨胀阀70设置成在空调系统100处于制冷模式或制热模式时处于全开的状态，以保证室外换热器30和室内换热器40之间的冷媒流量，不影响空调系统100的正常制冷模式或制热模式。

进一步地，如图1至图3所示，在本实施例中，空调系统100还包括设于室外换热器30的室外风机31，用于向室外换热器30输送气流。可以理解的，室外风机31的设置，有利于通过室外风机31向室外换热器30输送气流，从而加快室外换热器30与室外空气的热交换。当然，可根据空调系统100运行的实际情况以及室外换热器30的热交换情况调节室外风机31的转速。

在本实施例中，空调系统100还包括设于室内换热器40的室内风机(未图示)，用于向室内换热器40输送气流，室内风机可促使室内空气在空调系统100的室内机内部和外部循环流动。可以理解的，室内风机的设置，有利于通过室内风机向室内换热器40输送气流，从而加快室内换热器40与室内空气的热交换。当然，可根据空调系统100运行的实际情况以及室内换热器40的热交换情况调节室内风机的转速。其转速可以根据出风温度所处的温度区间不同有所调整，以进一步减少室内温度波动引起的制热体验差的可能性，从而进一步提高用户的舒适性体验。

进一步地，在本实施例中，回热装置50为回热器。在另一实施例中，回热装置50为套管换热器。当然，在其他实施例中，回热装置50还可以为其他合适的能够实现回热的装置，例如板换方式等。在本实施例中，优选地，第一膨胀阀60和第二膨胀阀70均为电子膨胀阀。

如图4和图5所示，本发明还提出一种应用上述的空调系统100的控制方法，包括：

步骤S10：空调系统100运行后，检测空调系统100的排气过热度或回气过热度；

步骤S20：判断排气过热度或回气过热度是否小于第一预设值；

步骤S30：当排气过热度或回气过热度小于第一预设值时，打开第一膨胀阀60；

步骤S50：当排气过热度或回气过热度大于第二预设值时，关闭第一膨胀阀60。

具体地，在空调系统100启动并运行平稳后，检测空调系统100的排气过热度或回气过热度，在本实施例中，空调系统100的排气过热度或回气过热度可以是指压缩机10的排气过热度或回气过热度。

根据检测到的压缩机10的排气过热度或回气过热度数据，判断排气过热度或回气过热度是否小于第一预设值，当排气过热度或回气过热度小于第一预设值时，判定空调系统100的排气过热度或回气过热度不足。

可以理解的，在本实施例中，第一预设值优选为5℃～10℃。可选地，判断排气过热度时，第一预设值优选为10℃；判断回气过热度时，第一预设值优选为5℃。

在本实施例中，压缩机10的排气过热度或回气过热度对应的第一预设值为5℃～10℃。例如当压缩机10的排气过热度小于10℃，或者压缩机10的回气过热度小于5℃时，判定空调系统100的排气过热度或回气过热度不足。此时，打开第一膨胀阀60，利用第一膨胀阀60调节和控制回热装置50的第一管路51内的冷媒流量，使得第一管路51内的冷媒和第二管路52内的冷媒进行热交换，从而实现调节回热装置50的过热度。通过调节回热装置50的过热度使得压缩机10的排气过热度达到或超过10℃，或者压缩机10的回气过热度达到或超过5℃时，则此时空调系统100的排气过热度或回气过热度回复正常。

进一步地，当检测到空调系统100的排气过热度或回气过热度，并判断排气过热度或回气过热度大于第二预设值时，关闭第一膨胀阀60。在本实施例中，当压缩机10的排气过热度或回气过热度对应的第二预设值为20℃～30℃。

进一步地，如图5所示，在本实施例中，在打开第一膨胀阀60的步骤之后，还包括：

步骤S40：控制第一膨胀阀60的开度，调节回热装置50的过热度达到第三预设值。

可以理解的，通过控制第一膨胀阀60的开度(也即第一膨胀阀60的开合度)，调节回热装置50中第一管路51内的冷媒流量，从而调节第二管路52内的冷媒热交换，以实现调节回热装置50的过热度，如此可通过调节回热装置50的过热度使得压缩机10的排气过热度或回气过热度回复正常。

在本实施例中，回热装置50的过热度为第二管路52的入口的回气温度与第二管路52的出口的回气温度的差值。具体地，回热装置50的过热度为第二感温元件80检测的温度值与第一感温元件81检测的温度值之差。从而进一步根据回热装置50的过热度，调节第一膨胀阀60的开度(也即调节第一膨胀阀60的开合度)，控制第一管路51内冷媒的流路，使得回热装置50的第二感温元件80检测的温度值与第一感温元件81检测的温度值之差达到第三预设值，从而实现调节和增加压缩机10的排气过热度或回气过热度，以使得空调系统100的排气过热度或回气过热度回复正常。

进一步地，在本实施例中，优选的，第三预设值为3℃～10℃，也即通过控制第一膨胀阀60的开度，调节回热装置50的过热度在3℃～10℃的范围内。可以理解的，通过调节第一膨胀阀60的开度，控制第一管路51内冷媒的流路，使得从第二管路52的入口进入第二管路52内的冷媒与第一管路51内的冷媒进行热交换，从第二管路52的出口流出的冷媒温度与进入第二管路52入口的冷媒温度的差值在3℃～10℃的范围内，则可实现调节和增加压缩机10的排气过热度或回气过热度，从而保证压缩机10的正常运行。

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 (10)

1.一种空调系统，其特征在于，包括压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器，所述压缩机、四通阀、室外换热器及室内换热器依次相连形成冷媒流路，所述空调系统还包括：

回热装置，具有相互独立且并排设置的第一管路和第二管路，所述第一管路连通所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路，并与所述室外换热器和所述室内换热器之间的冷媒流路呈并联设置，所述第二管路连接于所述四通阀和所述压缩机的冷媒入口之间；和

第一膨胀阀，设于所述第一管路，用于控制所述第一管路的冷媒流量。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括设于所述第二管路的感温组件，所述感温组件包括第一感温元件和第二感温元件；

所述第一感温元件位于所述四通阀和所述第二管路的入口之间，用于检测所述第二管路的入口的回气温度；所述第二感温元件位于所述第二管路的出口和所述压缩机的冷媒入口之间，用于检测所述第二管路的出口的回气温度。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括低压罐，所述低压罐连接于所述第一感温元件和所述四通阀之间。

4.如权利要求1至3中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括设于所述室外换热器和所述室内换热器之间的第二膨胀阀，所述第一管路的入口连接于所述室外换热器和所述第二膨胀阀之间，所述第一管路的出口连接于所述第二膨胀阀和所述室内换热器之间，所述第二膨胀阀与所述第一膨胀阀呈并联设置。

5.如权利要求1至3中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括设于所述室外换热器的室外风机，用于向所述室外换热器输送气流。

6.如权利要求1至3中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述回热装置为板式换热器；或，所述回热装置为套管换热器。

7.一种应用如权利要求1至6中任一项所述的空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

所述空调系统运行后，检测所述空调系统的排气过热度或回气过热度；

判断所述排气过热度或回气过热度是否小于第一预设值；

当所述排气过热度或回气过热度小于第一预设值时，打开所述第一膨胀阀；

当所述排气过热度或回气过热度大于第二预设值时，关闭所述第一膨胀阀。

8.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述打开所述第一膨胀阀的步骤之后，还包括：

控制所述第一膨胀阀的开度，调节所述回热装置的过热度达到第三预设值。

9.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述回热装置的过热度为所述第二管路的入口的回气温度与所述第二管路的出口的回气温度的差值。

10.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述第三预设值为3℃～10℃。