CN110657488B - 一种节能环保型空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能环保型空气调节装置，包括控制器、两个或两个以上的室外机、两个或两个以上的室内机、制冷剂液体管和制冷剂气体管，室外机和室内机通过制冷剂液体管和制冷剂气体管连接成封闭的循环回路；每个室外机的制冷容量相同；控制器用于检测用户开启的室内机的数量，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷，用总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值确定需要开启的室外机的数量；每个室外机上均安装有独立的计时器，用于记录每个室外机运行的时长；当控制器确定好需要开启的室外机的数量以后，控制器调用每个计时器的数值，并将每个计时器的数值与预定数值比较，优先开启计时器的数值小于预定数值的室外机。

Description

一种节能环保型空气调节装置
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种节能环保型空气调节装置。
背景技术
空气调节装置是一种用人工手段，对建筑或构筑物内环境空气的温度、湿度、流速等参数进行调节和控制的设备。空气调节装置的结构通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀、单向阀、毛细管组件等。空气调节装置的工作原理是由压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂。制冷剂的特性是由气态变为液态时，释放大量的热量；而由液态转变为气态时，会吸收大量的热量。因此使制冷剂在蒸发器(室内机)内由液态转变为气态，大量吸收室内空气的热量，使得室内空气的温度降低，达到调节室内空气温度的效果。
多联机空气调节装置是用一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机的制冷剂空气调节系统。与传统的多台家用空调相比，多联机空气调节装置只用一个室外机，安装方便美观，控制灵活方便。多联机空气调节装置可实现各室内机的集中管理，采用网络控制，可单独启动一台室内机运行，也可多台室内机同时启动，使得控制更加灵活和节能。
但是现有技术中的多联机空气调节装置由于采用一台室外机与两台或两台以上室内机连接，这一台室外机的制冷容量需要与两台或两台以上所有室内机的制冷负荷的总和相匹配。当只启动部分室内机制冷的时候，室外机要么全力运行，多余的制冷容量造成浪费，要么室外机部分容量运行，导致室外机运行在低效率状态，造成多联机空气调节装置的能效降低。
另外，压缩机是空气调节装置的重要组成部分，现有技术中空气调节装置的压缩机工作环境恶劣，一方面压缩机工作在高温环境中，另一方面压缩机内部的润滑油容易跟随制冷剂进入循环管路，造成压缩机内部部件的过度磨损，这两方面都会严重影响压缩机的寿命，造成压缩机工作效率降低，增加空气调节装置的运行成本和维修成本。
发明内容
本发明旨在提供一种节能环保型空气调节装置，通过采用多个室外机并联，并合理控制不同室外机开启的时间和时机，合理匹配室外机的制冷容量和室内机的制冷负荷，避免浪费制冷容量，室外机始终运行在高效率模式，合理分配不同室外机的运行时间，避免一套室外机长时间运行，有利于提高室外机的使用寿命；同时还改进压缩机的结构，提高空气调节装置的能效，改善压缩机的工作环境和润滑条件，实现节能环保的目的，提高压缩机的使用寿命和工作效率，降低空气调节装置的运行成本和维修成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种节能环保型空气调节装置，包括控制器、两个或两个以上的室外机、两个或两个以上的室内机、制冷剂液体管和制冷剂气体管，所述的室外机和室内机通过制冷剂液体管和制冷剂气体管连接成封闭的循环回路；每个所述的室外机的制冷容量相同；所述的控制器用于检测用户开启的室内机的数量，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷，用总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值确定需要开启的室外机的数量；每个所述的室外机上均安装有独立的计时器，用于记录每个室外机运行的时长；当所述的控制器确定好需要开启的室外机的数量以后，控制器调用每个计时器的数值，并将每个计时器的数值与预定数值比较，优先开启计时器的数值小于预定数值的室外机。
如果总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值为整数，则该整数即为需要开启的室外机的数量；如果商值不为整数，则对商值取整并加1，作为需要开启的室外机的数量。
如果所有室外机运行的时长都大于预定数值，或者运行时长小于预定数值的室外机的数量少于控制器确定的需要开启的室外机的数量，则控制器除了将计时器的数值小于预定数值的室外机开启以外，还进一步按照控制器中预存的开机顺序开启运行时长大于预定数值的室外机。
每个所述的室外机都包括压缩机、四通阀、室外换热器、室外膨胀阀和气液分离器；所述的压缩机的出气口通过四通阀与室外换热器的入口连接；室外换热器的出口与室外膨胀阀的第一端连接；室外膨胀阀的第二端与制冷剂液体管连接；所述的压缩机的进气口与气液分离器的出口连接；气液分离器的入口通过四通阀与制冷剂气体管连接。
每个所述的室内机都包括室内换热器和室内膨胀阀，所述的室内膨胀阀的入口与制冷剂液体管连接；室内膨胀阀的出口与室内换热器的入口连接；室内换热器的出口与制冷剂气体管连接。
所述的两个或两个以上的室外机互相并联在制冷剂液体管和制冷剂气体管之间；两个或两个以上的室内机也互相并联在制冷剂液体管和制冷剂气体管之间。
每个所述的室外机都包括一个变频压缩机和一个定频压缩机，变频压缩机和定频压缩机并联连接在气液分离器和四通阀之间。
所述的变频压缩机和定频压缩机都包括第一吸气管、压缩缸、第一出气管、第二出气管和第二吸气管，所述的压缩缸的内部下方设置有储油槽；储油槽的上方设置有旋转轴，旋转轴上套设有压缩叶片和马达；压缩缸的内部还设置有压缩空间，该压缩空间与第一吸气管连通；所述的马达用于驱动旋转轴旋转，所述的旋转轴带动压缩叶片旋转，压缩叶片将通过第一吸气管进入压缩空间的气态制冷剂压缩到预定的压力并通过排气管排出到第二出气管，所述的第二出气管和第二吸气管分别与冷却换热器K连通；由第二出气管排出的气态制冷剂和润滑油通过第二吸气管重新回到压缩缸的内部，润滑油在重力作用下进入储油槽，气态制冷剂通过第一出气管排出。
所述的变频压缩机和定频压缩机的第一吸气管与气液分离器的出口连通；第一出气管通过四通阀与室外换热器的入口连接。
所述的第二出气管包括外管和内管，所述的内管的一端插入排气管的内腔中，内管的另一端插入外管内部，内管和外管之间通过密封环密封，外管的端部抵接在排气管的端部；内管和外管之间形成储油夹套；所述的内管的周壁上设置有多个过油孔，所述的过油孔与储油夹套连通；所述的储油夹套与第二吸气管之间通过过油管连通；所述的内管与排气管的内腔之间为过盈配合。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的节能环保型空气调节装置采用多个室外机并联，并合理控制不同室外机开启的时间和时机，合理匹配室外机的制冷容量和室内机的制冷负荷，避免浪费制冷容量，室外机始终运行在高效率模式，合理分配不同室外机的运行时间，避免一套室外机长时间运行，有利于提高室外机的使用寿命；同时还改进了压缩机的结构，利用制冷剂对压缩机的内部部件进行冷却，降低了压缩机的工作温度，将润滑油分离后重新注入压缩机，改善了压缩机的工作环境和润滑条件，提高了压缩机的使用寿命和工作效率，降低了空气调节装置的运行成本和维修成本。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明所述的节能环保型空气调节装置的结构示意图。
图2是本发明所述空气调节装置的压缩机的结构示意图。
图3是本发明所述压缩机的局部放大示意图。
具体实施方式
在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。
如图1至图3所示，本发明所述的节能环保型空气调节装置包括控制器、两个或两个以上的室外机、两个或两个以上的室内机、制冷剂液体管31和制冷剂气体管32，所述的室外机和室内机通过制冷剂液体管31和制冷剂气体管32连接成封闭的循环回路；每个所述的室外机的制冷容量相同；所述的控制器用于检测用户开启的室内机的数量，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷，用总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值确定需要开启的室外机的数量；每个所述的室外机上均安装有独立的计时器，用于记录每个室外机运行的时长；当所述的控制器确定好需要开启的室外机的数量以后，控制器调用每个计时器的数值，并将每个计时器的数值与预定数值比较，优先开启计时器的数值小于预定数值的室外机。
在图1所示的实施例中，所述的节能环保型空气调节装置包括三个室外机，分别是第一室外机1A、第二室外机1B和第三室外机1C，每个所述的室外机都包括压缩机、四通阀13、室外换热器14、室外膨胀阀15和气液分离器16；所述的压缩机的出气口通过四通阀13与室外换热器14的入口连接；室外换热器14的出口与室外膨胀阀15的第一端连接；室外膨胀阀15的第二端与制冷剂液体管31连接；所述的压缩机的进气口与气液分离器16的出口连接；气液分离器16的入口通过四通阀13与制冷剂气体管32连接。
在图1所示的实施例中，所述的节能环保型空气调节装置包括四个室内机，分别是第一室内机2a、第二室内机2b、第三室内机2c和第四室内机2d；每个所述的室内机都包括室内换热器21和室内膨胀阀22，所述的室内膨胀阀22的入口与制冷剂液体管31连接；室内膨胀阀22的出口与室内换热器21的入口连接；室内换热器21的出口与制冷剂气体管32连接。
所述的两个或两个以上的室外机互相并联在制冷剂液体管31和制冷剂气体管32之间；两个或两个以上的室内机也互相并联在制冷剂液体管31和制冷剂气体管32之间。
在图1所示的实施例中，每个所述的室外机都包括一个变频压缩机11和一个定频压缩机12，变频压缩机和定频压缩机并联连接在气液分离器16和四通阀13之间。
在图1所示的实施例中，第一室内机2a的制冷负荷为3匹，第二室内机2b的制冷负荷为3匹，第三室内机2c的制冷负荷为4匹，第四室内机2d的制冷负荷为5匹。第一室外机1A、第二室外机1B和第三室外机1C的制冷容量均为5匹。本领域技术人员完全能够理解，上述数值仅仅作为示例，实际工程中需要按照设计要求选取室内机的制冷负荷和室外机的制冷容量。
为了方便计算，每个室外机的变频压缩机和定频压缩机的制冷容量设置为相等，即变频压缩机的制冷容量为2.5匹，定频压缩机的制冷容量也为2.5匹。
当用户开启第一室内机2a、第二室内机2b和第三室内机2c的时候，控制器检测到用户开启的室内机的数量为3台，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷(即3+3+4＝10匹)，用总负荷(10匹)与单个室外机的制冷容量(5匹)之间的商值(即2)确定需要开启的室外机的数量为2台。
如果用户开启第一室内机2a、第二室内机2b和第四室内机2d，控制器检测到用户开启的室内机的数量为3台，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷(即3+3+5＝11匹)，用总负荷(11匹)与单个室外机的制冷容量(5匹)之间的商值(即2.2)确定需要开启的室外机的数量,将商值2.2取整并加1(即2.2取整为2，2+1＝3)，即需要开启的室外机的数量为3台。
如果总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值为整数，则该整数即为需要开启的室外机的数量；如果商值不为整数，则对商值取整并加1，作为需要开启的室外机的数量。
确定了需要开启的室外机的数量以后，控制器进一步确定开启哪个室外机。如果每次都按照第一室外机1A、第二室外机1B、第三室外机1C这样的顺序开启，导致的结果是每次第一室外机1A都会开启，第一室外机1A总的运行时间会比其他室外机的总运行时间长，导致第一室外机1A磨损严重，影响使用寿命。
为了合理分配不同室外机的运行时间，避免一套室外机长时间运行，本发明在控制器中预先存储一个预定数值(例如5小时)，每个所述的室外机上均安装有独立的计时器，用于记录每个室外机运行的时长；当所述的控制器确定好需要开启的室外机的数量以后，控制器调用每个计时器的数值，并将每个计时器的数值与预定数值比较，优先开启计时器的数值小于预定数值的室外机。
如果所有室外机运行的时长都大于预定数值，或者运行时长小于预定数值的室外机的数量少于控制器确定的需要开启的室外机的数量，则控制器除了需要将计时器的数值小于预定数值的室外机开启以外，还需要按照控制器中预存的开机顺序开启运行时长大于预定数值的室外机。
控制器中预存的开机顺序例如可以是第一室外机1A、第二室外机1B和第三室外机1C这样的顺序。室外机运行的时长大于预定数值以后，控制器控制该运行时长大于预定数值的室外机关机，并转而根据控制器确定的需要开启的室外机的数量开启运行时长小于预定数值的室外机。需要再次开启运行时长大于预定数值的室外机时，首先使该运行时长大于预定数值的室外机的计时器清零，并重新开始计数。
如图2所示，所述的变频压缩机和定频压缩机都包括第一吸气管346、压缩缸316、第一出气管376、第二出气管356和第二吸气管366，所述的压缩缸316的内部下方设置有储油槽312；储油槽312的上方设置有旋转轴331，旋转轴331上套设有压缩叶片326和马达336；压缩缸316的内部还设置有压缩空间321，该压缩空间321与第一吸气管346连通；所述的马达336用于驱动旋转轴331旋转，所述的旋转轴331带动压缩叶片326旋转，压缩叶片326将通过第一吸气管346进入压缩空间321的气态制冷剂压缩到预定的压力并通过排气管323排出到第二出气管356，所述的第二出气管356和第二吸气管366分别与冷却换热器K连通；由第二出气管356排出的气态制冷剂和润滑油通过第二吸气管366重新回到压缩缸316的内部，润滑油在重力作用下进入储油槽312，气态制冷剂通过第一出气管376排出。
所述的变频压缩机和定频压缩机的第一吸气管346与气液分离器16的出口连通；第一出气管376通过四通阀13与室外换热器14的入口连接。
如图3所示，所述的第二出气管356包括外管351和内管352，所述的内管的一端插入排气管323的内腔324中，内管的另一端插入外管内部，内管和外管之间通过密封环355密封，外管的端部抵接在排气管的端部；内管和外管之间形成储油夹套354；所述的内管的周壁上设置有多个过油孔353，所述的过油孔与储油夹套354连通；所述的储油夹套354与第二吸气管366之间通过过油管357连通。
所述的内管352与排气管323的内腔324之间为过盈配合。
研究发现，通过排气管323排出到第二出气管356的内管352中的流体包括两部分，一部分是高压的制冷剂气体，一部分是润滑油，并且高压的制冷剂气体位于中心位置，润滑油包裹在制冷剂气体的外部，这是由润滑油和制冷剂气体本身的物理性质(密度、粘度等)决定的运动状态。因此进入内管352中以后，位于外部的润滑油沿着油路径P通过过油孔353进入储油夹套354。由于高压的制冷剂气体沿着内管352轴向的高压制冷剂路径M高速流动，还没等制冷剂气体进入过油孔353的时候，高速流动的制冷剂气体就已经在轴向上越过过油孔353而进入外管351，只有少量或者几乎没有制冷剂气体通过过油孔353进入储油夹套354。大部分制冷剂气体都进入外管351并进而进入冷却换热器K进行换热。
冷却换热器K采用冷却水对通过外管351进入冷却换热器K的制冷剂气体进行冷却。适当控制冷却水的温度和流量，使得制冷剂气体适当释放热量但是又不会发生相变，被冷却后的制冷剂仍然保持气体状态并进入第二吸气管366。由于冷却换热器K以及管道会造成压力损失，第二吸气管366中的制冷剂气体的压力略低于内管352中的制冷剂气体的压力，使得内管352和第二吸气管366中的制冷剂气体保持一定的微压差，这种微压差驱动储油夹套354中的润滑油沿着过油管357的轴向向上进入第二吸气管366。第二吸气管366中的制冷剂气体沿着轴向的高压制冷剂回流路径N重新回到压缩缸316，同时将进入第二吸气管366的润滑油裹挟进入压缩缸316。由于润滑油的密度高于制冷剂气体的密度，进入压缩缸316的润滑油自然下落进入储油槽312，制冷剂气体通过第一出气管376排出。
由于冷却换热器K对制冷剂气体进行了适度冷却，从第二吸气管366返回压缩缸316的制冷剂气体的温度有所降低，这种降低了温度的制冷剂气体冲刷压缩缸316内部的马达336、旋转轴331、压缩叶片326等部件，使得这些部件的温度适度降低，降低了压缩机的工作温度，避免压缩机长期工作在高温环境中，同时将润滑油分离后重新注入压缩机，改善了压缩机的工作环境和润滑条件，提高了压缩机的使用寿命和工作效率，降低了空气调节装置的运行成本和维修成本。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (1)

1.一种节能环保型空气调节装置，其特征在于，所述的空气调节装置包括控制器、两个或两个以上的室外机、两个或两个以上的室内机、制冷剂液体管和制冷剂气体管，所述的室外机和室内机通过制冷剂液体管和制冷剂气体管连接成封闭的循环回路；每个所述的室外机的制冷容量相同；所述的控制器用于检测用户开启的室内机的数量，将开启的室内机的各自的制冷负荷加和求得总负荷，用总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值确定需要开启的室外机的数量；在控制器中预先存储一个预定数值；每个所述的室外机上均安装有独立的计时器，用于记录每个室外机运行的时长；当所述的控制器确定好需要开启的室外机的数量以后，控制器调用每个计时器的数值，并将每个计时器的数值与预定数值比较，优先开启计时器的数值小于预定数值的室外机；
如果总负荷与单个室外机的制冷容量之间的商值为整数，则该整数即为需要开启的室外机的数量；如果商值不为整数，则对商值取整并加1，作为需要开启的室外机的数量；
如果所有室外机运行的时长都大于预定数值，或者运行时长小于预定数值的室外机的数量少于控制器确定的需要开启的室外机的数量，则控制器除了将计时器的数值小于预定数值的室外机开启以外，还进一步按照控制器中预存的开机顺序开启运行时长大于预定数值的室外机；室外机运行的时长大于预定数值以后，控制器控制该运行时长大于预定数值的室外机关机，并转而根据控制器确定的需要开启的室外机的数量开启运行时长小于预定数值的室外机；再次开启运行时长大于预定数值的室外机时，首先使该运行时长大于预定数值的室外机的计时器清零，并重新开始计数；
每个所述的室外机都包括压缩机、四通阀、室外换热器、室外膨胀阀和气液分离器；所述的压缩机的出气口通过四通阀与室外换热器的入口连接；室外换热器的出口与室外膨胀阀的第一端连接；室外膨胀阀的第二端与制冷剂液体管连接；所述的压缩机的进气口与气液分离器的出口连接；气液分离器的入口通过四通阀与制冷剂气体管连接；
每个所述的室外机都包括一个变频压缩机和一个定频压缩机，变频压缩机和定频压缩机并联连接在气液分离器和四通阀之间；
每个所述的室内机都包括室内换热器和室内膨胀阀，所述的室内膨胀阀的入口与制冷剂液体管连接；室内膨胀阀的出口与室内换热器的入口连接；室内换热器的出口与制冷剂气体管连接；
所述的变频压缩机和定频压缩机都包括第一吸气管、压缩缸、第一出气管、第二出气管和第二吸气管，所述的压缩缸的内部下方设置有储油槽；储油槽的上方设置有旋转轴，旋转轴上套设有压缩叶片和马达；压缩缸的内部还设置有压缩空间，该压缩空间与第一吸气管连通；所述的马达用于驱动旋转轴旋转，所述的旋转轴带动压缩叶片旋转，压缩叶片将通过第一吸气管进入压缩空间的气态制冷剂压缩到预定的压力并通过排气管排出到第二出气管，所述的第二出气管和第二吸气管分别与冷却换热器连通；由第二出气管排出的气态制冷剂和润滑油通过第二吸气管重新回到压缩缸的内部，润滑油在重力作用下进入储油槽，气态制冷剂通过第一出气管排出；
所述的变频压缩机和定频压缩机的第一吸气管与气液分离器的出口连通；第一出气管通过四通阀与室外换热器的入口连接；
所述的两个或两个以上的室外机互相并联在制冷剂液体管和制冷剂气体管之间；两个或两个以上的室内机也互相并联在制冷剂液体管和制冷剂气体管之间；
所述的第二出气管包括外管和内管，所述的内管的一端插入排气管的内腔中，内管的另一端插入外管内部，内管和外管之间通过密封环密封，外管的端部抵接在排气管的端部；内管和外管之间形成储油夹套；所述的内管的周壁上设置有多个过油孔，所述的过油孔与储油夹套连通；所述的储油夹套与第二吸气管之间通过过油管连通；所述的内管与排气管的内腔之间为过盈配合。
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