CN111231611B - 一种双排微通道换热器空调器及其控制方法 - Google Patents

一种双排微通道换热器空调器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种双排微通道换热器空调器及其控制方法，所述双排微通道换热器空调器包括压缩机、四通换向阀、室内换热器、两个电磁膨胀阀、两个球阀和室外换热器，室外换热器为双排微通道换热器，所述双排微通道蒸发器包括四根集液管、扁管、翅片；当室外双排微通道换热器作为蒸发器时，分别对进入前排换热器和后排换热器的制冷剂进行节流，使进入后排换热器的制冷剂温度比前排换热器的温度低，提升双排微通道换热器的性能；当室外双排微通道换热器作为冷凝器时，通过球阀调整进入前后排换热器的制冷剂流量，使进入前排换热器的制冷剂更多，提升微通道换热器的性能；本发明还提出了一种控制方法，能对系统进行精准控制。

Description

一种双排微通道换热器空调器及其控制方法
技术领域
本发明涉及双排微通道换热器空调器技术领域，具体涉及一种双排微通道换热器空调器及其控制方法。
背景技术
换热器作为制冷系统的关键部件，对于系统能效的提升起到关键的作用，由于热泵的大量推广使用，对于换热效率高、体积小、结构紧凑、制冷剂充注量小、生产成本低的微通道换热器的需求就更高了，微通道换热器在汽车空调上已经得到了广泛的应用，在热泵系统上微通道换热器作为一种紧凑式换热器有很大的优势可以替代翅片管换热器。
常规两排式的微通道换热器，制冷剂的流路都是从前排微通道换热器到后排微通道换热器，或者从后排微通道换热器到前排微通道换热器，对于前后两排换热器的制冷剂温度和流量没有进行控制，一般会导致后排微通道换热器的换热性能较差，而且在结霜工况下，前排微通道换热器非常容易结霜，导致了后排微通道换热器换热性能急剧恶化。
发明内容
针对上述所述的双排微通道换热器存在的问题，本发明的目的在于提供一种双排微通道换热器空调器及其控制方法，当双排微通道换热器作为蒸发器时，通过调节两个电磁膨胀阀的开度，使进入后排微通道换热器的制冷剂温度更低，提升后排微通道换热器的换热性能，当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下，使后排微通道换热器的温度更低，使后排微通道换热器的结霜能力变强，结霜向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器均匀结霜；当双排微通道换热器作为冷凝器时，风最先从前排微通道换热器吹过，前排微通道换热器的换热性能较强，增大进入前排微通道换热器的流量能提高双排微通道换热器的整体性能。
为达到上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种双排微通道换热器空调器，包括压缩机01、四通换向阀02、室内换热器03、双排微通道换热器、两个球阀、两个电磁膨胀阀；连接方式为：压缩机01排气口与四通换向阀第一端口21相连，压缩机01吸气口与四通换向阀第三端口23相连，四通换向阀第四端口24分别与第一球阀12、第二球阀13相连，四通换向阀第二端口22与室内换热器03相连，室内换热器03又分别与第一电磁膨胀阀04、第二电磁膨胀阀05相连，第一电磁膨胀阀04与第一集液管06相连，第二电磁膨胀阀05与第二集液管07相连，设置在第一集液管06和第三集液管10、第二集液管07和第四集液管11之间并连通第一集液管06和第三集液管10、第二集液管07和第四集液管11的多个扁管08，安装在相邻扁管间的翅片09，第一集液管06、第三集液管10、扁管08和翅片09构成前排微通道换热器，第二集液管07、第四集液管11、扁管08和翅片09构成后排微通道换热器，前排微通道换热器和后排微通道换热器构成双排微通道换热器；第一球阀12与第三集液管10相连，第二球阀13与第四集液管11相连；第一温度传感器T1布置在前排微通道换热器最边上靠近第一电磁膨胀阀04一侧的中间扁管上，第二温度传感器T2布置在后排微通道换热器最边上靠近第二电磁膨胀阀05一侧的中间扁管上，第一压力传感器P1布置在第三集液管10出口处，第二压力传感器P2布置在第四集液管11出口处；控制模块C1分别与第一电磁膨胀阀04、第二电磁膨胀阀05、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、第一球阀12、第二球阀13相连。
当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于风从前排微通道换热器吹过，到后排微通道换热器时风的温度更低，通过调整第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05的开度，使后排微通道换热器温度更低，能提高后排微通道换热器的换热能力，当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，使后排微通道换热器温度更低，后排微通道换热器结霜能力更强，能使结霜向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器均匀结霜，提升双排微通道换热器性能。
当双排微通道换热器作为冷凝器时，风最先吹过前排微通道换热器，前排微通道换热器换热能力强，通过调整第一球阀12和第二球阀13的开度，增大进入前排微通道换热器的制冷剂，能提升双排微通道换热器的性能。
一种双排微通道换热器空调器的控制方法为：当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器T1温度t1＞0℃并且第二温度传感器T2温度t2＞0℃，则空调器工作在非结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀04开度为f1，第二电磁膨胀阀05开度为f2，并且f1＞f2，当t1＞t2+Δt1，第二电磁膨胀阀05开度增大Δf1，当t1＜t2+Δt1，第二电磁膨胀阀05开度减小Δf1，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt1，保持第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器T1温度t1≤0℃或者第二温度传感器T2温度t2≤0℃，则空调器工作在结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀04开度为f3，第二电磁膨胀阀05开度为f4，并且f3＞f4，当t1＞t2+Δt2，第二电磁膨胀阀05开度增大Δf2，当t1＜t2+Δt2，第二电磁膨胀阀05开度减小Δf2，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt2，保持第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05节流程度不同，导致前排微通道换热器和后排微通道换热器出口压力不同，所以就需要球阀来调节压力，使前排微通道换热器和后排微通道换热器出来的制冷剂汇合时压力近似相等，第一压力传感器P1检测前排微通道换热器出来的制冷剂压力，P1表示第一压力传感器的压力，第二压力传感器P2检测后排微通道换热器出来的制冷剂压力，P2表示第二压力传感器的压力，一开始设定第一球阀12开度为n1，第二球阀13开度为n2，当P1＞P2+ΔP，第一球阀12开度减小Δn，控制模块C15s检测一次压力的变化，当P1＝P2+ΔP，保持第一球阀12和第二球阀13开度为当前开度不变。
当双排微通道换热器作为冷凝器时，第一球阀12开度设为n3，第二球阀13开度设为n4，第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度保持一致，并且由压缩机01排气温度控制。
其中的设定参数f1、f2、Δf1、Δt1、f3、f4、Δf2、Δt2、n1、n2、Δn、ΔP、n3、n4的取值范围见下表：
Figure GDA0002897414100000051
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提出了一种双排微通道换热器空调器，分别对进入前排微通道换热器和后排微通道换热器的制冷剂温度和流量进行控制，使双排微通道在不同工况下都有较高的性能。
2、本发明提出了一种可行有效的控制方法，控制模块C1接收第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2的信号，通过预选设定的控制逻辑，对第一电磁膨胀阀04、第二电磁膨胀阀05、第一球阀12、第二球阀13进行精准控制，当双排微通道换热器作为蒸发器时，分别对进入前排和后排的微通道换热器进行节流，使进入后排微通道换热器的温度更低，提升后排微通道换热器的能力，当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，对进入后排微通道换热器的制冷剂节流程度更大，温度更低，使结霜后移，提升双排微通道换热器的结霜均匀性；当双排微通道换热器作为冷凝器时，通过调整第一球阀12、第二球阀13的开度，使制冷剂进入前排微通道换热器的制冷剂更多，提升双排微通道换热器的整体换热能力。
附图说明
图1为本发明双排微通道换热器空调器的双排微通道换热器作为蒸发器示意图。
图2为本发明双排微通道换热器空调器的双排微通道换热器作为冷凝器示意图。
图3为本发明双排微通道换热器空调器控制逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
如图1或2所示，本发明所述一种双排微通道换热器空调器，包括压缩机01、四通换向阀02、室内换热器03、双排微通道换热器、两个球阀、两个电磁膨胀阀；连接方式为：压缩机01排气口与四通换向阀第一端口21相连，压缩机01吸气口与四通换向阀第三端口23相连，四通换向阀第四端口24分别与第一球阀12、第二球阀13相连，四通换向阀第二端口22与室内换热器03相连，室内换热器03又分别与第一电磁膨胀阀04、第二电磁膨胀阀05相连，第一电磁膨胀阀04与第一集液管06相连，第二电磁膨胀阀05与第二集液管07相连，设置在第一集液管06和第三集液管10、第二集液管07和第四集液管11之间并连通第一集液管06和第三集液管10、第二集液管07和第四集液管11的多个扁管08，安装在相邻扁管间的翅片09，第一集液管06、第三集液管10、扁管08和翅片09构成前排微通道换热器，第二集液管07、第四集液管11、扁管08和翅片09构成后排微通道换热器，前排微通道换热器和后排微通道换热器构成双排微通道换热器；第一球阀12与第三集液管10相连，第二球阀13与第四集液管11相连；第一温度传感器T1布置在前排微通道换热器最边上靠近第一电磁膨胀阀04一侧的中间扁管上，第二温度传感器T2布置在后排微通道换热器最边上靠近第二电磁膨胀阀05一侧的中间扁管上，第一压力传感器P1布置在第三集液管10出口处，第二压力传感器P2布置在第四集液管11出口处；控制模块C1分别与第一电磁膨胀阀04、第二电磁膨胀阀05、第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、第一球阀12、第二球阀13相连。
如图1所示，当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于风从前排微通道换热器吹过，到后排微通道换热器时风的温度更低，通过调整第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05的开度，使后排微通道换热器温度更低，能提高后排微通道换热器的换热能力，当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，使后排微通道换热器温度更低，后排微通道换热器结霜能力更强，能使结霜向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器均匀结霜，提升双排微通道换热器性能。
如图2所示，当双排微通道换热器作为冷凝器时，风最先吹过前排微通道换热器，前排微通道换热器换热能力强，通过调整第一球阀12和第二球阀13的开度，增大进入前排微通道换热器的制冷剂，能提升双排微通道换热器的性能。
如图1所示，当本发明双排微通道换热器空调器的双排微通道换热器作为蒸发器时，工作过程为：压缩机01的排气进入四通换向阀第一端口21，然后从四通换向阀第二端口22进入室内换热器03，制冷剂从室内换热器03出来分别进入第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05进行节流然后分别进入前排微通道换热器和后排微通道换热器，制冷剂从前排微通道换热器和后排微通道换热器出来后分别进入第一球阀12和第二球阀13调节压力使压力平衡后再汇合进入四通换向阀第四端口24，再从四通换向阀第三端口23出来进入压缩机01。
如图2所示，当本发明双排微通道换热器空调器的双排微通道换热器作为冷凝器时，工作过程为：压缩机01的排气进入四通换向阀第一端口21，然后从四通换向阀第四端口24分别进入第一球阀12和第二球阀13进行流量调节后分别进入前排微通道换热器和后排微通道换热器，制冷剂从前排微通道换热器和后排微通道换热器出来后分别进入第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05进行节流然后再汇合进入室内换热器03，制冷剂从室内换热器03出来后进入四通换向阀第二端口22然后再从四通换向阀第三端口23出来进入压缩机01。
如图3所示，一种双排微通道换热器空调器的控制方法为：当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器T1温度t1＞0℃并且第二温度传感器T2温度t2＞0℃，则空调器工作在非结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀04开度为f1，第二电磁膨胀阀05开度为f2，并且f1＞f2，当t1＞t2+Δt1，第二电磁膨胀阀05开度增大Δf1，当t1＜t2+Δt1，第二电磁膨胀阀05开度减小Δf1，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt1，保持第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器T1温度t1≤0℃或者第二温度传感器T2温度t2≤0℃，则空调器工作在结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀04开度为f3，第二电磁膨胀阀05开度为f4，并且f3＞f4，当t1＞t2+Δt2，第二电磁膨胀阀05开度增大Δf2，当t1＜t2+Δt2，第二电磁膨胀阀05开度减小Δf2，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt2，保持第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05节流程度不同，导致前排微通道换热器和后排微通道换热器出口压力不同，所以就需要球阀来调节压力，使前排微通道换热器和后排微通道换热器出来的制冷剂汇合时压力近似相等，第一压力传感器P1检测前排微通道换热器出来的制冷剂压力，P1表示第一压力传感器的压力，第二压力传感器P2检测后排微通道换热器出来的制冷剂压力，P2表示第二压力传感器的压力，一开始设定第一球阀12开度为n1，第二球阀13开度为n2，当P1＞P2+ΔP，第一球阀12开度减小Δn，控制模块C15s检测一次压力的变化，当P1＝P2+ΔP，保持第一球阀12和第二球阀13开度为当前开度不变。
当双排微通道换热器作为冷凝器时，第一球阀12开度设为n3，第二球阀13开度设为n4，第一电磁膨胀阀04和第二电磁膨胀阀05开度保持一致，并且由压缩机01排气温度控制。
其中的设定参数f1、f2、Δf1、Δt1、f3、f4、Δf2、Δt2、n1、n2、Δn、ΔP、n3、n4的取值范围见下表：
Figure GDA0002897414100000101

Claims (3)

1.一种双排微通道换热器空调器的控制方法，所述双排微通道换热器空调器包括压缩机(01)，压缩机(01)排气口与四通换向阀第一端口(21)相连，压缩机(01)吸气口与四通换向阀第三端口(23)相连，四通换向阀第四端口(24)分别与第一球阀(12)、第二球阀(13)相连，四通换向阀第二端口(22)与室内换热器(03)相连，室内换热器(03)又分别与第一电磁膨胀阀(04)、第二电磁膨胀阀(05)相连，第一电磁膨胀阀(04)与第一集液管(06)相连，第二电磁膨胀阀(05)与第二集液管(07)相连，设置在第一集液管(06)和第三集液管(10)、第二集液管(07)和第四集液管(11)之间并连通第一集液管(06)和第三集液管(10)、第二集液管(07)和第四集液管(11)的多个扁管(08)，安装在相邻扁管间的翅片(09)，第一集液管(06)、第三集液管(10)、扁管(08)和翅片(09)构成前排微通道换热器，第二集液管(07)、第四集液管(11)、扁管(08)和翅片(09)构成后排微通道换热器，前排微通道换热器和后排微通道换热器构成双排微通道换热器；第一球阀(12)与第三集液管(10)相连，第二球阀(13)与第四集液管(11)相连；第一温度传感器(T1)布置在前排微通道换热器最边上靠近第一电磁膨胀阀(04)一侧的中间扁管上，第二温度传感器(T2)布置在后排微通道换热器最边上靠近第二电磁膨胀阀(05)一侧的中间扁管上，第一压力传感器(P1)布置在第三集液管(10)出口处，第二压力传感器(P2)布置在第四集液管(11)出口处；控制模块(C1)分别与第一电磁膨胀阀(04)、第二电磁膨胀阀(05)、第一温度传感器(T1)、第二温度传感器(T2)、第一压力传感器(P1)、第二压力传感器(P2)、第一球阀(12)、第二球阀(13)相连；
其特征在于：所述控制方法为：当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器(T1)温度t1＞0℃并且第二温度传感器(T2)温度t2＞0℃，则空调器工作在非结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀(04)开度为f1，第二电磁膨胀阀(05)开度为f2，并且f1＞f2，当t1＞t2+Δt1，第二电磁膨胀阀(05)开度增大Δf1，当t1＜t2+Δt1，第二电磁膨胀阀(05)开度减小Δf1，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt1，保持第一电磁膨胀阀(04)和第二电磁膨胀阀(05)开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，若第一温度传感器(T1)温度t1≤0℃或者第二温度传感器(T2)温度t2≤0℃，则空调器工作在结霜工况下，此时设定第一电磁膨胀阀(04)开度为f3，第二电磁膨胀阀(05)开度为f4，并且f3＞f4，当t1＞t2+Δt2，第二电磁膨胀阀(05)开度增大Δf2，当t1＜t2+Δt2，第二电磁膨胀阀(05)开度减小Δf2，控制模块5s监控一次温度的变化，当t1-t2＝Δt2，保持第一电磁膨胀阀(04)和第二电磁膨胀阀(05)开度为当前开度不变；当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于第一电磁膨胀阀(04)和第二电磁膨胀阀(05)节流程度不同，导致前排微通道换热器和后排微通道换热器出口压力不同，所以就需要球阀来调节压力，使前排微通道换热器和后排微通道换热器出来的制冷剂汇合时压力近似相等，第一压力传感器(P1)检测前排微通道换热器出来的制冷剂压力，P1表示第一压力传感器的压力，第二压力传感器(P2)检测后排微通道换热器出来的制冷剂压力，P2表示第二压力传感器的压力，一开始设定第一球阀(12)开度为n1，第二球阀(13)开度为n2，当P1＞P2+ΔP，第一球阀(12)开度减小Δn，控制模块(C1)5s检测一次压力的变化，当P1＝P2+ΔP，保持第一球阀(12)和第二球阀(13)开度为当前开度不变；
当双排微通道换热器作为冷凝器时，第一球阀(12)开度设为n3，第二球阀(13)开度设为n4，第一电磁膨胀阀(04)和第二电磁膨胀阀(05)开度保持一致，并且由压缩机(01)排气温度控制；
其中的设定参数f1、f2、Δf1、Δt1、f3、f4、Δf2、Δt2、n1、n2、Δn、ΔP、n3、n4的取值范围见下表：
Figure FDA0002897414090000031
2.根据权利要求1所述的一种双排微通道换热器空调器的控制方法，其特征在于：当双排微通道换热器作为蒸发器时，由于风从前排微通道换热器吹过，到后排微通道换热器时风的温度更低，通过调整第一电磁膨胀阀(04)和第二电磁膨胀阀(05)的开度，使后排微通道换热器温度更低，能提高后排微通道换热器的换热能力，当双排微通道换热器作为蒸发器且工作在结霜工况下时，使后排微通道换热器温度更低，后排微通道换热器结霜能力更强，能使结霜向后排微通道换热器移动，使双排微通道换热器均匀结霜，提升双排微通道换热器性能。
3.根据权利要求1所述的一种双排微通道换热器空调器的控制方法，其特征在于：当双排微通道换热器作为冷凝器时，风最先吹过前排微通道换热器，前排微通道换热器换热能力强，通过调整第一球阀(12)和第二球阀(13)的开度，增大进入前排微通道换热器的制冷剂，能提升双排微通道换热器的性能。
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