CN110701814A - 除霜期间稳定运行的制冷双系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了除霜期间稳定运行的制冷双系统，包括：独立运行工作的两个制冷系统、控制两个制冷系统工作状态的控制器，每个制冷系统均具有蒸发器和与蒸发器连接的冷媒循环组件；两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，两个制冷系统的蒸发器串联形成化霜制冷支路，两个空调系统的冷媒循环组件并联与化霜支路连接。本发明采用两个可独立运行工作的制冷系统，除霜期间工况温度的波动小，制冷双系统的使用效果好，在任意一个制冷系统异常或故障时，另一个制冷系统可以独立运行工作，为使用者留有紧急处理的时间，减少故障停机后的经济损失。

Description

除霜期间稳定运行的制冷双系统

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，尤其涉及除霜期间稳定运行的制冷双系统。

背景技术

随着制冷行业市场的日益扩大，对于制冷系统的要求也越来越严格，制冷系统运行期间工况温度的稳定性尤其重要，当外部环境比较低时，低温的工况机组难免会结霜，由于现有制冷系统结构的局限性，导致在制冷系统除霜期间，高温冷媒直接送至蒸发器除霜处理，化霜和制冷不能同步进行，工况温度的波动很大，严重影响制冷系统的使用效果。

因此，如何设计除霜期间工况温度波动小的制冷双系统是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有制冷系统除霜期间工况温度波动大的缺陷，本发明提出除霜期间稳定运行的制冷双系统。

本发明采用的技术方案是，设计除霜期间稳定运行的制冷双系统，包括：独立运行工作的两个制冷系统、控制两个制冷系统工作状态的控制器，每个制冷系统均具有蒸发器和与蒸发器连接的冷媒循环组件；两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，两个制冷系统的蒸发器串联形成化霜制冷支路，两个空调系统的冷媒循环组件并联与化霜支路连接。

优选的，每个蒸发器的一端设有第一主控制支路、另一端设有第二控制支路，第一主控制支路的进口并联连接两个冷媒循环组件的出口，第二控制支路的出口并联连接两个冷媒循环组件的进口；一制冷系统的第一主控制支路通过切换支路连接至另一制冷系统的第二控制支路，第一主控制支路和第二控制支路上设有控制冷媒流向的调节阀组件。

优选的，两个冷媒循环组件的出口之间设有出口连接桥，一制冷系统的第一主控制支路进口通过出口连接桥连接另一制冷系统的冷媒循环组件的出口，出口连接桥上设有控制其通断状态的出口除霜阀；两个冷媒循环组件的进口之间设有进口连接桥，一制冷系统的第二主控制支路的出口通过进口连接桥连接另一制冷系统的冷媒循环组件的进口，进口连接桥上设有控制其通断的进口除霜阀。

优选的，出口除霜阀和进口除霜阀在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时保持接通，出口除霜阀和进口除霜阀在制冷系统除霜结束后延迟预设时间关断。

优选的，调节阀组件包括：设于第一主控制支路中的主调节阀、设于第二控制支路上的主切换三通阀；切换支路与第一主控制支路的连接处为三通节点，主调节阀串联在第一主控制支路的进口和三通节点之间；主切换三通阀的第一端口连接蒸发器、第二端口连接两个冷媒循环组件的进口、第三端口连接切换支路。

优选的，第一主控制支路上还设有第一节流装置，第一节流装置串联在第一主控制支路的出口和三通节点之间。

优选的，每个蒸发器的一端还设有与第一主控制支路并联的第一副控制支路，第一副控制支路上设有控制其通断状态的副调节阀。

优选的，两个制冷系统分别为A制冷系统和B制冷系统；

当A制冷系统处于除霜运行状态时，两个第一主控制支路的主调节阀均关断，A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀接通，B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀关断，A制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第三端口接通，B制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第二端口接通；

和/或，当B制冷系统处于除霜运行状态时，两个第一主控制支路的主调节阀均关断，A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀关断，B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀接通，A制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第二端口接通，B制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第三端口接通。

优选的，冷媒循环组件包括：压缩机和冷凝器，压缩机的排气口并联连接冷凝器和旁通支路，排气口排出的冷媒通过控制阀切换流向。

优选的，控制阀为副切换三通阀，副切换三通阀的第一端口连接压缩机的排气口、第二端口连接冷凝器、第三端口连接旁通支路。

优选的，当两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态、且外部环境温度低于预设温度时，两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第三端口接通；

和/或，当两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态、且外部环境温度不低于预设温度时，两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第二端口接通。

优选的，两个制冷系统中至少有一个为变频制冷系统。

优选的，在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，控制器控制两个制冷系统以相同的频率运行。

优选的，在制冷系统除霜结束后的预设时间内，控制器控制两个制冷系统继续以相同的频率运行。

与现有技术相比，本发明采用两个可独立运行工作的制冷系统，在任意一个制冷系统处于除霜运行状态时两个蒸发器串联运行，以结霜的蒸发器充当过冷器，另一个蒸发器正常工作，环境温度低时，以结霜的蒸发器充当冷凝器，霜层进行吸收制冷剂的热量而化掉，另一个蒸发器正常工作，除霜与制冷同步进行，除霜期间工况温度的波动小，制冷双系统的使用效果好。进一步的，在任意一个制冷系统异常或故障时，另一个制冷系统可以独立运行工作，为使用者留有紧急处理的时间，减少故障停机后的经济损失。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中制冷双系统的结构示意图；

图2是本发明中A制冷系统处于除霜运行状态且外部环境温度不低于预设温度的连接示意图；

图3是本发明中B制冷系统处于除霜运行状态且外部环境温度不低于预设温度的连接示意图；

图4是本发明中A制冷系统处于除霜运行状态且外部环境温度低于预设温度的连接示意图；

图5是本发明中B制冷系统处于除霜运行状态且外部环境温度低于预设温度的连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的制冷双系统，包括：两个制冷系统和控制两个制冷系统工作状态的控制器，每个制冷系统均具有蒸发器和与蒸发器连接的冷媒循环组件，正常运行期间两个系统互相独立运行，通过控制器集中控制；为了使系统能够根据使用环境灵活调节，两个制冷系统中至少有一个为变频制冷系统，在优选实施例中，两个制冷系统分别为A制冷系统和B制冷系统，A制冷系统为定频制冷系统，B制冷系统为变频制冷系统，在冷负荷很小的时候，可以只运行B制冷系统，调节B制冷系统的运行频率使得其能达到对应的目标工况温度；在冷负荷较大时，两个制冷系统均运行，A制冷系统以恒定频率运行，B制冷系统根据工况温度的变化调整运行频率，达到对应的目标工况温度。

当两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，两个制冷系统的蒸发器串联形成化霜制冷支路，两个空调系统的冷媒循环组件并联与化霜支路连接，冷媒循环组件出口的冷媒先经过结霜的蒸发器，再流过另一个蒸发器返回冷媒循环组件的进口，完成冷媒循环。

制冷双系统的具体连接结构如下，为了便于区分两个制冷系统，A制冷系统中的部件均加上后缀“A”，B制冷系统中的部件均加上后缀“B”，蒸发器A1的一端设有第一主控制支路A、另一端设有第二控制支路A，第一主控制支路A的进口并联连接两个冷媒循环组件的出口，第二控制支路A的出口并联连接两个冷媒循环组件的进口；蒸发器B1的一端设有第一主控制支路B、另一端设有第二控制支路B，第一主控制支路B的进口并联连接两个冷媒循环组件的出口，第二控制支路B的出口并联连接两个冷媒循环组件的进口。

A制冷系统的第一主控制支路A通过切换支路A4连接至B制冷系统的第二控制支路B，B制冷系统的第一主控制支路B通过切换支路B4连接至A制冷系统的第二控制支路A，第一主控制支路A、第一主控制支路B、第二控制支路A及第二控制支路B上设有控制冷媒流向的调节阀组件。

调节阀组件包括：设于第一主控制支路A中的主调节阀A2、设于第二控制支路A上的主切换三通阀A3、设于第一主控制支路B中的主调节阀B2、设于第二控制支路B上的主切换三通阀B3；切换支路A4与第一主控制支路A的连接处为三通节点A，主调节阀A2串联在第一主控制支路A的进口和三通节点A之间；主切换三通阀A3的第一端口连接蒸发器A1、第二端口连接两个冷媒循环组件的进口、第三端口连接切换支路A4。切换支路B4与第一主控制支路B的连接处为三通节点B，主调节阀B2串联在第一主控制支路B的进口和三通节点B之间；主切换三通阀B3的第一端口连接蒸发器B1、第二端口连接两个冷媒循环组件的进口、第三端口连接切换支路B4。

第一主控制支路A上还设有第一节流装置A5，第一节流装置A5串联在第一主控制支路A的出口和三通节点A之间,第一主控制支路B上还设有第一节流装置B5，第一节流装置B5串联在第一主控制支路B的出口和三通节点B之间。

较优的，为了防止第一节流装置影响除霜效果，蒸发器A1的一端还设有与第一主控制支路A并联的第一副控制支路A，第一副控制支路A上设有控制其通断状态的副调节阀A6，蒸发器B1的一端还设有与第一主控制支路B并联的第一副控制支路B，第一副控制支路B上设有控制其通断状态的副调节阀B6。两个冷媒循环组件的冷媒流出后可直接通过第一副控制支路进入结霜的蒸发器。

两个冷媒循环组件的出口之间设有出口连接桥，A制冷系统的第一主控制支路A进口通过出口连接桥1连接B制冷系统的冷媒循环组件B的出口，出口连接桥1上设有控制其通断状态的出口除霜阀2；两个冷媒循环组件的进口之间设有进口连接桥3，A制冷系统的第二主控制支路A的出口通过进口连接桥连接B制冷系统的冷媒循环组件的进口，进口连接桥上设有控制其通断的进口除霜阀4。

冷媒循环组件A包括：压缩机A7、冷凝器A8、储液器A9、干燥过滤器A10和气液分离器A11，压缩机A7的排气口并联连接冷凝器A8和旁通支路A，冷凝器A8的出口经过气液分离器A11连接干燥过滤器A10的进口，旁通支路A直接连接干燥过滤器A10的进口，干燥过滤器A10的出口为冷媒循环组件A的出口，气液分离器A11的出口连接压缩机的吸气口，气液分离器A11的进口为冷媒循环组件A的进口，压缩机排气口排出的冷媒通过控制阀切换流向，控制阀为副切换三通阀A12，副切换三通阀A12的第一端口连接压缩机A7的排气口、第二端口连接冷凝器A8、第三端口连接旁通支路A。

冷媒循环组件B包括：压缩机B7、冷凝器B8、储液器B9、干燥过滤器B10和气液分离器B11，压缩机B7的排气口并联连接冷凝器B8和旁通支路B，冷凝器B8的出口经过气液分离器B11连接干燥过滤器B10的进口，旁通支路B直接连接干燥过滤器B10的进口，干燥过滤器B10的出口为冷媒循环组件B的出口，气液分离器B11的出口连接压缩机的吸气口，气液分离器B11的进口为冷媒循环组件B的进口，压缩机排气口排出的冷媒通过控制阀切换流向，控制阀为副切换三通阀B12，副切换三通阀B12的第一端口连接压缩机B7的排气口、第二端口连接冷凝器B8、第三端口连接旁通支路B。

以下对制冷双系统的运行过程做详细说明：

（1）A制冷系统独立运行

出口除霜阀3关闭、进口除霜阀6关闭、主调节阀A2接通、副调节阀A6关断、主切换三通阀A3的第一端口和第二端口接通、主切换三通阀B3的第一端口和第二端口接通、副切换三通阀A12的第一端口和第二端口接通;

冷媒从压缩机A7的排气口排出后依次经过副切换三通阀A12、冷凝器A8、储液器A9、干燥过滤器A10、主调节阀A2、第一节流装置A5、蒸发器A1、主切换三通阀A3、气液分离器A11后，返回压缩机A7的吸气口。

（2）B制冷系统独立运行

出口除霜阀3关闭、进口除霜阀6关闭、主调节阀B21接通、副调节阀B6关断、主切换三通阀B3的第一端口和第二端口接通、主切换三通阀A3的第一端口和第二端口接通、副切换三通阀B12的第一端口和第二端口接通;

冷媒从压缩机B7的排气口排出后依次经过副切换三通阀B12、冷凝器B8、储液器B9、干燥过滤器B10、主调节阀B21、第一节流装置B5、蒸发器B1、主切换三通阀B3、气液分离器B11后，返回压缩机B7的吸气口。

（3）A制冷系统处于除霜运行状态、且外部环境温度不低于预设温度

如图2所示，出口除霜阀3接通、进口除霜阀6接通、两个第一主控制支路的主调节阀均关断，A制冷系统中第一副控制支路A的副调节阀A6接通，B制冷系统中第一副控制支路B的副调节阀B6关断、A制冷系统中主切换三通阀A3的第一端口和第三端口接通、B制冷系统中主切换三通阀B3的第一端口和第二端口接通、两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第二端口接通；

A制冷系统与B制冷系统的冷媒经过各自的冷凝器及干燥过滤器后进行汇合，中温高压的冷媒经过第一副控制支路A进入蒸发器A1放出热量将霜层融化，蒸发器A1的作用为过冷器，制冷剂在蒸发器A1放出热量后其过冷度增加，再经过主切换三通阀A3和切换支路A4流入蒸发器B1中进行蒸发吸热，再经过主切换三通阀B3后进行分流，分成两路分别回到压缩机A7与压缩机B7进行循环运行。

（4）B制冷系统处于除霜运行状态、且外部环境温度不低于预设温度

如图3所示，出口除霜阀3接通、进口除霜阀6接通、两个第一主控制支路的主调节阀均关断、A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀A6关断、B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀B6接通、A制冷系统中主切换三通阀A3的第一端口和第二端口接通，B制冷系统中主切换三通阀B3的第一端口和第三端口接通、两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第二端口接通；

A制冷系统与B制冷系统的冷媒经过各自的冷凝器及干燥过滤器后进行汇合，中温高压的冷媒经过第一副控制支路B进入蒸发器B1放出热量将霜层融化，蒸发器B1的作用为过冷器，制冷剂在蒸发器B1放出热量后其过冷度增加，再经过主切换三通阀B3和切换支路B4流入蒸发器A1中进行蒸发吸热，再经过主切换三通阀A3后进行分流，分成两路分别回到压缩机A7与压缩机B7进行循环运行。

（5）A制冷系统处于除霜运行状态、且外部环境温度低于预设温度

环境温度低时，冷凝温度比较低，再利用冷凝后的冷媒进行放热化霜就比较困难。低温环境除霜时，需要利用压缩机出来的高温高压冷媒进行发热化霜。

如图4所示，出口除霜阀3接通、进口除霜阀6接通、两个第一主控制支路的主调节阀均关断，A制冷系统中第一副控制支路A的副调节阀A6接通，B制冷系统中第一副控制支路B的副调节阀B6关断、A制冷系统中主切换三通阀A3的第一端口和第三端口接通、B制冷系统中主切换三通阀B3的第一端口和第二端口接通、两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第三端口接通；

A制冷系统与B制冷系统的冷媒不再经过各自的冷凝器，高温高压冷媒经过干燥过滤器后直接汇合，经过第一副控制支路A进入蒸发器A1放出热量将霜层融化，蒸发器A1的作用为冷凝器，制冷剂在蒸发器A1放出热量后其过冷度增加，再经过主切换三通阀A3和切换支路A4流入蒸发器B1中进行蒸发吸热，再经过主切换三通阀B3后进行分流，分成两路分别回到压缩机A7与压缩机B7进行循环运行。

（6）B制冷系统处于除霜运行状态、且外部环境温度低于预设温度

环境温度低时，冷凝温度比较低，再利用冷凝后的冷媒进行放热化霜就比较困难。低温环境除霜时，需要利用压缩机出来的高温高压冷媒进行发热化霜。

如图5所示，出口除霜阀3接通、进口除霜阀6接通、两个第一主控制支路的主调节阀均关断、A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀A6关断、B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀B6接通、A制冷系统中主切换三通阀A3的第一端口和第二端口接通，B制冷系统中主切换三通阀B3的第一端口和第三端口接通、两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第三端口接通；

A制冷系统与B制冷系统的冷媒不再经过各自的冷凝器，高温高压冷媒经过干燥过滤器后直接汇合，经过第一副控制支路B进入蒸发器B1放出热量将霜层融化，蒸发器B1的作用为冷凝器，制冷剂在蒸发器B1放出热量后其过冷度增加，再经过主切换三通阀B3和切换支路B4流入蒸发器A1中进行蒸发吸热，再经过主切换三通阀A3后进行分流，分成两路分别回到压缩机A7与压缩机B7进行循环运行。

需要说明的是，上述节流装置采用电子膨胀阀，上述所有阀件均采用电动阀件，且阀件的开关状态均由控制器控制。在两系统除霜期间，两个蒸发器一个进行化霜使得制冷剂冷凝，另一个蒸发器正常运行，可使得在除霜期间，系统都在制冷运行，而且工况温度的温升小、波动小。

较优的，为了保证除霜期间系统能更稳定可靠的运行，在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，控制器控制两个制冷系统以相同的频率运行。在优选实施例中，在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，控制器控制B制冷系统以固定频率运行，该固定频率与A制冷系统的运行频率一致。

进一步的，出口除霜阀和进口除霜阀在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时保持接通，出口除霜阀和进口除霜阀在制冷系统除霜结束后延迟预设时间关断，以使得两系统的冷媒量进行均衡，预设时间可根据不同系统的实际情况设置。为了使冷媒量更均衡，在制冷系统除霜结束后的预设时间内，控制器控制两个制冷系统继续以相同的频率运行。

本发明在其中一个制冷系统出现异常状况或者故障时，可以对异常状况或者故障的系统机组进行维修处理，另一台正常的制冷系统维持运行。给使用者留有紧急处理时间，降低故障停机带来的经济损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种制冷双系统，包括：可独立运行工作的两个制冷系统、控制所述两个制冷系统工作状态的控制器，每个所述制冷系统均具有蒸发器和与所述蒸发器连接的冷媒循环组件；

其特征在于，所述两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，所述两个制冷系统的蒸发器串联形成化霜制冷支路，所述两个空调系统的冷媒循环组件并联与所述化霜支路连接。

2.如权利要求1所述的制冷双系统，其特征在于，每个所述蒸发器的一端设有第一主控制支路、另一端设有第二控制支路，所述第一主控制支路的进口并联连接所述两个冷媒循环组件的出口，所述第二控制支路的出口并联连接所述两个冷媒循环组件的进口；

一所述制冷系统的第一主控制支路通过切换支路连接至另一所述制冷系统的第二控制支路，所述第一主控制支路和所述第二控制支路上设有控制冷媒流向的调节阀组件。

3.如权利要求2所述的制冷双系统，其特征在于，所述两个冷媒循环组件的出口之间设有出口连接桥，一所述制冷系统的第一主控制支路进口通过所述出口连接桥连接另一所述制冷系统的冷媒循环组件的出口，所述出口连接桥上设有控制其通断状态的出口除霜阀；

所述两个冷媒循环组件的进口之间设有进口连接桥，一所述制冷系统的第二主控制支路的出口通过所述进口连接桥连接另一所述制冷系统的冷媒循环组件的进口，所述进口连接桥上设有控制其通断的进口除霜阀。

4.如权利要求3所述的制冷双系统，其特征在于，所述出口除霜阀和进口除霜阀在所述两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时保持接通，所述出口除霜阀和进口除霜阀在所述制冷系统除霜结束后延迟预设时间关断。

5.如权利要求2至4任一项所述的制冷双系统，其特征在于，所述调节阀组件包括：设于所述第一主控制支路中的主调节阀、设于所述第二控制支路上的主切换三通阀；

所述切换支路与所述第一主控制支路的连接处为三通节点，所述主调节阀串联在所述第一主控制支路的进口和所述三通节点之间；

所述主切换三通阀的第一端口连接所述蒸发器、第二端口连接所述两个冷媒循环组件的进口、第三端口连接所述切换支路。

6.如权利要求5所述的制冷双系统，其特征在于，所述第一主控制支路上还设有第一节流装置，所述第一节流装置串联在所述第一主控制支路的出口和所述三通节点之间。

7.如权利要求6所述的制冷双系统，其特征在于，每个所述蒸发器的一端还设有与所述第一主控制支路并联的第一副控制支路，所述第一副控制支路上设有控制其通断状态的副调节阀。

8.如权利要求7所述的制冷双系统，其特征在于，所述两个制冷系统分别为A制冷系统和B制冷系统；

当所述A制冷系统处于除霜运行状态时，两个所述第一主控制支路的主调节阀均关断，所述A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀接通，所述B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀关断，所述A制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第三端口接通，所述B制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第二端口接通；

和/或，当所述B制冷系统处于除霜运行状态时，两个所述第一主控制支路的主调节阀均关断，所述A制冷系统中第一副控制支路的副调节阀关断，所述B制冷系统中第一副控制支路的副调节阀接通，所述A制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第二端口接通，所述B制冷系统中主切换三通阀的第一端口和第三端口接通。

9.如权利要求1所述的制冷双系统，其特征在于，所述冷媒循环组件包括：压缩机和冷凝器，所述压缩机的排气口并联连接所述冷凝器和旁通支路，所述排气口排出的冷媒通过控制阀切换流向。

10.如权利要求9所述的制冷双系统，其特征在于，所述控制阀为副切换三通阀，所述副切换三通阀的第一端口连接所述压缩机的排气口、第二端口连接所述冷凝器、第三端口连接所述旁通支路。

11.如权利要求10所述的制冷双系统，其特征在于，当所述两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态、且外部环境温度低于预设温度时，所述两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第三端口接通；

和/或，当两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态、且外部环境温度不低于预设温度时，所述两个制冷系统中副切换三通阀的第一端口和第二端口接通。

12.如权利要求1所述的制冷双系统，其特征在于，所述两个制冷系统中至少有一个为变频制冷系统。

13.如权利要求12所述的制冷双系统，其特征在于，在两个制冷系统中任意一个处于除霜运行状态时，所述控制器控制所述两个制冷系统以相同的频率运行。

14.如权利要求13所述的制冷双系统，其特征在于，在所述制冷系统除霜结束后的预设时间内，所述控制器控制所述两个制冷系统继续以相同的频率运行。

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