CN113551302A - 多压缩机制冷系统及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多压缩机制冷系统及空调器，多压缩机制冷系统包括：室外换热器、室内换热器以及至少两个压缩机，室外换热器设有与所述压缩机一一对应且相互独立的室外换热管，室内换热器设有与压缩机一一对应且相互独立的室内换热管，一节流元件串联接在室外换热器和室内换热器之间，每个压缩机与其对应的室外换热管和室内换热管作为一个制冷回路，制冷回路的开关状态、节流元件的开度、室内换热器的风机转速和室外换热器的风机转速均由主控模块控制。本发明具有成本低、制冷回路可自由切换等优点。

Description

多压缩机制冷系统及空调器

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，尤其涉及多压缩机制冷系统及空调器。

背景技术

目前已出现了采用双制冷系统的空调器，常见的双系统空调器中都是两套制冷系统，二者互不干涉，两套制冷系统的冷凝器和蒸发器单独设置，安装空间大，每个冷凝器和蒸发器的连接管路均需要使用铜管，对铜管价格越来越高的市场行情而言，空调器的生产成本会明显增加。

另外，双系统空调器的工作方式是：当制冷需求到一定程度时，两台压缩机同时制冷运行，当在制冷需求低时，仅有一套制冷系统运行，长期低制冷需求下，使得单独一个制冷系统持续运行，单个制冷系统的负荷重，使用寿命大大减短。

因此，如何降低多现有双制冷系统的生产成本是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出共用换热器的多压缩机制冷系统及空调器，该多压缩机制冷系统具有成本低、制冷回路可自由切换等优点。

本发明采用的技术方案是，设计多压缩机制冷系统，包括：室外换热器、室内换热器以及至少两个并联设置的压缩机，室外换热器设有与所述压缩机一一对应且相互独立的室外换热管，室内换热器设有与压缩机一一对应且相互独立的室内换热管，一节流元件串联接在室外换热器和室内换热器之间。

室外换热管与节流元件连接的一端安装有室外进口阀，室外换热管的另一端安装有室外出口阀，室内换热管与节流元件连接的一端安装有室内阀。压缩机开启运行时其对应的室外换热管和室内换热器被接通，压缩机停止运行时其对应的室外换热管和室内换热管被关闭。

优选的，压缩机的排气口并联接在一排气管路上，室外换热器中的室外换热管并联接在排气管路的出口端。

优选的，每个压缩机与其对应的室外换热管和室内换热管作为一个制冷回路，制冷回路的开关状态、节流元件的开度、室内换热器的风机转速和室外换热器的风机转速均由主控模块控制。

优选的，主控模块检测室内回风温度，根据室内回风温度Th和目标温度Ts判断需要开启的压缩机数量，室外换热器和室内换热器的风机转速跟随开启的压缩机数量变化而同步调节。主控模块计算所述室内回风温度Th与所述目标温度Ts之间的温差，判断所述温差是否小于预设值Ty，若是则开启单个压缩机，若否则开启至少两个压缩机。

优选的，当有至少两个压缩机开启运行时，根据已开启制冷回路的目标过热度的平均值调节节流元件的开度。

在一些实施例中，多压缩机制冷系统设有两个压缩机，当仅有一个压缩机开启运行且运行时间超过设定单机时间时，主控模块开启另一个压缩机，所有压缩机同时运行达到设定联机时间后，关闭先开启的压缩机，后开启的压缩机继续运行。

进一步的，当仅有一个压缩机开启运行且已开启压缩机所在的制冷回路出现故障时，主控模块主控模块关闭故障压缩机，开启另一个压缩机并屏蔽另一个压缩机的运行时间，保持单个压缩机运行。当仅有一个压缩机开启运行且另一个压缩机所在的制冷回路出现故障时，主控模块屏蔽已开启压缩机的运行时间，保持单个压缩机运行。

本发明还提出了采用上述多压缩机制冷系统的空调器。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、仅采用一套室外换热器和一套室内换热器，室外换热器和室内换热器共用一个节流元件，减少管路、有效降低成本；

2、压缩机排气后并联成一路，在进入室外换热器之前通过分叉管路进入室外换热器进行冷凝，冷凝后的冷媒再并到一路通过节流后，在室内换热器前分叉进入进行蒸发冷却从而分别进入压缩机机进行压缩，进一步减少管路、降低成本；

3、不同压缩机所在的制冷回路可自由切换更替运行，不仅保证了用户的制冷需求，同时也有效保障了机组的使用寿命。

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是本发明中两个压缩机的系统连接图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。

如图1所示，本发明提出的多压缩机制冷系统能够适用制冷器具中，比如空调器或冰箱等。多压缩机制冷系统具有一个室外换热器1、一个室内换热器7以及至少两个并联设置的压缩机，室外换热器1设有若干个室外换热管和一个室外换热器风机10，室外换热管与压缩机数量相同且一一对应，各个室外换热管独立工作，室内换热器7设有若干个室内换热管和一个室内换热器风机9，室内换热管与压缩机数量相同且一一对应，各个室内换热管独立工作，室内换热管的下方还设有电加热器8，电加热器8位于室内换热管和室内换热器风机9之间。一节流元件6串联接在室外换热器1和室内换热器7之间，所有室外换热管并联接在节流元件6的一端，所有室内换热管并联接在节流元件6的另一端，节流元件6可采用电子膨胀阀。

室外换热管与节流元件6连接的一端安装有室外进口阀，室外换热管的另一端安装有室外出口阀，通过室外进口阀和室外出口阀切换室外换热管的接通或关闭。室内换热管与节流元件6连接的一端安装有室内阀，通过室内阀切换室内换热管的接通或关闭。

应当理解的是，换热管或者节流元件都只有两个端口，冷媒从一个端口流入、从另一个端口流出，以换热管为例，上文中的 “一端”是指换热管两个端口中的一个端口，“另一端”是指换热管两个端口中的另一个端口。

每个压缩机与其对应的室外换热管和室内换热管作为一个制冷回路，压缩机开启运行时其所在制冷回路的室外换热管和室内换热管被接通，压缩机停止运行时其对应的室外换热管和室内换热器被关闭，所有制冷回路共用一套室外换热器1和一套室内换热器7，由一个室外换热器风机10控制散热，一个室内换热器风机8控制出风，制冷系统的结构紧凑、生产成本低。而且，现有双制冷系统的室外机分体设计，安装空间大，本发明的多压缩机制冷系统通过共用室外换热器的方式可以节约安装空间，且节约安装时所消耗的管路焊接、以及其他安装繁琐工序，通过共用节流节流元件合理控制管路冷媒流量保障系统稳定运行。

较优的，压缩机的排气口并联接在一排气管路上，室外换热器1中的室外换热管并联接在排气管路的出口端，室内换热器7的室内换热管分别连接在各自对应的压缩机的吸气口。本发明中室外侧的连接管由现有双系统两根管路合并成一根管路，进一步减少管路、降低成本。

为实现制冷回路的自动切换，制冷回路的开关状态、节流元件6的开度、室内换热器风机8和室外换热器风机10的转速均由主控模块控制，主控模块检测室内回风温度，根据室内回风温度Th和目标温度Ts判断需要开启的压缩机数量，室内换热器风机8和室外换热器风机10的转速同步升高或降低，而且风机转速跟随开启的压缩机数量变化而同步调节，即当开启的压缩机数量增多时，室内换热器风机8和室外换热器风机10的转速同步提高，当开启的压缩机数量减少时，室内换热器风机8和室外换热器风机10的转速同步降低。

具体来说，主控模块计算室内回风温度Th与所述目标温度Ts之间的温差，判断温差是否小于预设值Ty，若是则开启单个压缩机，若否则开启至少两个压缩机。当仅有一个压缩机开启运行时，根据已开启制冷回路的目标过热度调节节流元件6的开度，当有至少两个压缩机开启运行时，根据已开启制冷回路的目标过热度的平均值调节节流元件6的开度，以此维持多压缩机制冷系统稳定运行，已开启的压缩机运行频率始终保持一致，以便更均匀分配管路冷媒流量。

较优的，当仅有一个压缩机开启运行且运行时间超过设定单机时间时，主控模块开启另一个压缩机，所有压缩机同时运行达到设定联机时间时，关闭先开启的压缩机，后开启的压缩机继续运行，恢复仅有一个压缩机开启的状态。

在一些实施例中，如图1所示，多压缩机制冷系统设有两个压缩机，为便于理解以“第一”、“第二”区分两个压缩机以及其对应制冷回路中的各个部件，当仅有第一压缩机13开启运行且运行时间超过设定单机时间时，主控模块开启第二压缩机14，两个压缩机同时运行达到设定联机时间后关闭第一压缩机13，第二压缩机14单独开启运行且运行时间超过设定单机时间时，主控模块开启第一压缩机13，两个压缩机同时运行达到设定联机时间后关闭第二压缩机14，根据运行时间切换两个压缩机更替运行。

实际应用时，可以设计第一压缩机13和第二压缩机14的优先级，以第一压缩机13作为默认低需求启动的压缩机，设定单机时间和设定联机时间可以根据实际情况设计，比如设定单机时间为240小时，设定联机时间为3分钟，室内换热器风机的转速和室外换热器风机的转速调节规则可预先设定，比如两个压缩机都开启时，风速提高设定比例，仅一个压缩机开启时，风速下降设定比例，以上仅做举例说明，并不用以限定本发明。

长期低制冷需求情况，单独制冷回路运行不利于使用寿命，且若某一制冷回路长期不运行，有可能导致该制冷回路的压缩机不能正常启动运行，通过统计单个压缩机的运行时间来控制两个制冷回路的自由切换更替运行，不仅保证了用户的制冷需求，同时也有效保障了机组的使用寿命，虽然未达到节能，但规避了后期因长期不运行故障导致的维修风险。

基于多压缩机制冷系统设有两个压缩机的实施例，当仅有一个压缩机开启运行且已开启压缩机所在的制冷回路出现故障时，主控模块主控模块关闭故障压缩机，开启另一个压缩机，根据目标过热度自动调节节流元件的开度，并屏蔽另一个压缩机的运行时间，始终保持单个压缩机运行，即当压缩机的运行时间超过设定单机时间也不同时开启两个压缩机。另外，当仅有一个压缩机开启运行且另一个压缩机所在的制冷回路出现故障时，主控模块屏蔽压缩机的运行时间，始终保持单个压缩机运行，即当压缩机的运行时间超过设定单机时间也不同时开启两个压缩机。

如图1所示，以两个压缩机的制冷系统为例，下面对制冷系统的工作过程进行详细说明。

将室内回风温度Th与目标温度Ts的差值与预设值Ty进行对比。

当Th-Ts＜Ty时，此时主控模块检测到制冷要求且制冷需求较小，第一室外进口阀12、第一室外出口阀3以及第一室内阀4均开启到最大，第二室外进口阀11、第二室外出口阀2以及第二室内阀5均保持关闭，节流元件6开启、室外换热器风机10启动，同时第一压缩机13启动，冷媒通过第一压缩机13压缩增焓，再进入室外换热器1与室外空气进行热交换，室外换热器风机10通过运转将相对温度较低的空气替换排气高温空气，降温冷凝后的液态冷媒通过节流元件6进行节流降压，再进入室内换热器7由室内换热器风机9带动空气流动与室内空气进行换热，换热后室内换热器7中的冷媒流回第一压缩机13的吸气口。

若持续低制冷需求，在第一压缩机13的运行时间超过设定单机时间时，室外换热器风机10和室内换热器风机9同时提高转速，第二室外进口阀11、第二室外出口阀2以及第二室内阀5同步开启至最大，同时开启第二压缩机14，节流元件6的开度增大，两个压缩机同时运行到设定联机时间后，节流元件6的开度减小，第一压缩机13停止运行，室外换热器风机10和室内换热器风机9同时降低转速，随即第一室外进口阀12、第一室外出口阀3以及第一室内阀4均关闭，以此达到第二压缩机14所载的制冷回路独立运行制冷。

当Th-Ts＞Ty时，此时主控模块检测到制冷要求且制冷需求较大，若第一压缩机13已经开启运行，则室外换热器风机10和室内换热器风机9同时提高转速，第二室外进口阀11、第二室外出口阀2以及第二室内阀5同步开启至最大，同时开启第二压缩机14，节流元件6的开度增大，主控模块通过两个制冷回路的目标过热度平均值为最终目标过热度来控制节流元件的开度，以此维持两个制冷回路的稳定运行，两个压缩机运行频率始终保持一致，以便更均匀分配管路冷媒流量。

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 (11)

1.多压缩机制冷系统，包括：室外换热器、室内换热器以及至少两个并联设置的压缩机，其特征在于，所述室外换热器设有与所述压缩机一一对应且相互独立的室外换热管，所述室内换热器设有与所述压缩机一一对应且相互独立的室内换热管，一节流元件串联接在所述室外换热器和所述室内换热器之间。

2.根据权利要求1所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，所述室外换热管与所述节流元件连接的一端安装有室外进口阀，所述室外换热管的另一端安装有室外出口阀，所述室内换热管与所述节流元件连接的一端安装有室内阀；

所述压缩机开启运行时其对应的室外换热管和室内换热器被接通，所述压缩机停止运行时其对应的室外换热管和室内换热管被关闭。

3.根据权利要求1所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，所述压缩机的排气口并联接在一排气管路上，所述室外换热器中的室外换热管并联接在所述排气管路的出口端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，每个所述压缩机与其对应的室外换热管和室内换热管作为一个制冷回路，所述制冷回路的开关状态、所述节流元件的开度、所述室内换热器的风机转速和所述室外换热器的风机转速均由所述主控模块控制。

5.根据权利要求4所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，所述主控模块检测室内回风温度，根据所述室内回风温度Th和目标温度Ts判断需要开启的压缩机数量，所述室外换热器和所述室内换热器的风机转速跟随开启的压缩机数量变化而同步调节。

6.根据权利要求5所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，所述主控模块计算所述室内回风温度Th与所述目标温度Ts之间的温差，判断所述温差是否小于预设值Ty，若是则开启单个压缩机，若否则开启至少两个压缩机。

7.根据权利要求4所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，当有至少两个压缩机开启运行时，根据已开启制冷回路的目标过热度的平均值调节所述节流元件的开度。

8.根据权利要求4所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，所述多压缩机制冷系统设有两个压缩机，当仅有一个压缩机开启运行且运行时间超过设定单机时间时，所述主控模块开启另一个压缩机，所有压缩机同时运行达到设定联机时间后，关闭先开启的压缩机，后开启的压缩机继续运行。

9.根据权利要求8所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，当仅有一个压缩机开启运行且已开启压缩机所在的制冷回路出现故障时，所述主控模块关闭故障压缩机，开启另一个压缩机并屏蔽所述另一个压缩机的运行时间，始终保持单个压缩机运行。

10.根据权利要求8所述的多压缩机制冷系统，其特征在于，当仅有一个压缩机开启运行且另一个压缩机所在的制冷回路出现故障时，所述主控模块屏蔽已开启压缩机的运行时间，始终保持单个压缩机运行。

11.空调器，其特征在于，所述空调器采用权利要求1至10任一项所述的多压缩机制冷系统。

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