CN113623826A - 一种空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调系统，在双级转子压缩机一级排气口与一级吸气口之间设置有受控导通或截止的电子阀，控制模块根据检测条件控制电子阀处于导通或截止状态，在电子阀导通时使一级排气口的冷媒流向一级吸气口，可以实现中压腔的压力调节，通过控制中间压力，使二级压缩单元的密封滑片正常工作，保证二级压缩单元正常工作，保证制热能力。

Description

一种空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体地说，是涉及一种空调系统。

背景技术

有的空调系统采用双级转子压缩机，由于双级转子压缩机的高低压转子同轴、转速相同、相位相差180，导致中间腔压力不可调。在启动阶段，冷媒先经一级压缩，一级排气压力迅速升高至中压压力Pm，中压腔的冷媒再进入二级压缩。由于二级排气压力Pd上升慢，可能会出现中压失效现象，即：Pm≥Pd。在高环温运行时，由于蒸发压力高，一级排气压力已经足够高，其他因素波动很容易导致二级压缩不工作，出现Pm≥Pd。中压失效造成密封滑片失效，二级压缩腔不工作，影响压缩机寿命，并且密封滑片失效会产生大量噪音。

具体的，现有双级转子式压缩机空气源热泵，低压腔的吸气与气液分离器或蒸发器相连，一级排气连接中压腔，二级吸气与中压腔相连，排气接冷凝器。蒸发器蒸发的气态冷媒经一级吸气进入一级压缩单元，压缩后的气体进入中间腔，中压腔气体经二级压缩单元压缩，二级排气进入冷凝器。但是在CO₂热泵系统中，由于系统压力高，冷凝过程在超临界区域，并且压缩机的双转子同轴，两个转子的转速相同，相位相差180，导致中间压力不可调节。图1是双转子压缩机简易结构图，一级排气和二级排气通过密封滑片分隔，密封滑片靠背压和弹簧提供力顶在转子上，所以双级转子压缩机在启动和运转的时候还可能出现以下两种情况：1.启动前高低压平衡，启动时，一级吸气压力相对较高，经一级压缩后，中压压力Pm比较高，二级排气压力Pd比较低，导致二级压缩单元的密封滑片被顶开，二级压缩单元吸气侧和排气侧相通，二级压缩不工作；2.CO₂热泵在高环温运行时，由于蒸发压力（一级吸气压力）高，经一级压缩后，中压腔压力已经很高，导致二级吸气压力大于排气压力，密封滑片失效。由于中间腔压力不可调节，可能会出现中间压力大于设计压力，影响压缩机的可靠性。综上，在启动和运行中，双转子压缩机可能出现中压失效和中间压力过高现象，会影响二级压缩单元密封滑片和转子的可靠性，缩短压缩机寿命，并且会产生大量噪音。

发明内容

本发明提供一种空调系统，解决了现有技术中中压腔压力过高造成的中压失效的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种空调系统，包括通过管路依次连接的双级转子压缩机、冷凝器、节流装置和水冷式冷凝器；

所述双级转子压缩机包括一级压缩单元、二级压缩单元和中压腔，所述一级压缩单元连接一级吸气口和一级排气口，所述二级压缩单元连接二级吸气口，所述一级排气口和二级吸气口连接中压腔；

所述空调系统还包括：

电子阀，位于所述一级排气口与所述一级吸气口之间，用于受控导通或截止，所述电子阀导通时使一级排气口的冷媒流向一级吸气口；

温度检测模块，用于检测环境温度Ta和水冷式冷凝器的进水温度Ti；

压力检测模块，用于检测中压腔压力Pm和排气压力Pd；

控制模块，用于在满足第一条件时，控制电子阀导通；用于在电子阀导通后，在满足第二条件时，控制电子阀截止；

所述第一条件为：Ta＞a且Ti≥b时，或者，Pd-Pm≤△P，或者，Pm≥P1；所述第二条件为：Pd-Pm≥△P+δ且Pm≤P1 –ζ；

其中，P1为中压腔压力设计值，a为环境温度设定值；b为水冷式冷凝器进水温度设定值；△P为中压失效时排气压力与中压腔压力的差值；δ为中压由失效恢复正常时的中压腔压力与排气压力的差值；ζ为压力设定值。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：本发明空调系统在双级转子压缩机一级排气口与一级吸气口之间设置有受控导通或截止的电子阀，控制模块根据检测条件控制电子阀处于导通或截止状态，在电子阀导通时使一级排气口的冷媒流向一级吸气口，可以实现中压腔的压力调节，通过控制中间压力，使二级压缩单元的密封滑片正常工作，保证二级压缩单元正常工作，保证制热能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是双转子压缩机简易结构图。

图2为本发明具体实施例空调系统的控制框图。

图3为本发明具体实施例压缩机的示意图。

图4为本发明具体实施例空调系统冷媒循环系统示意图。

图5为本发明具体实施例电磁阀控制流程图。

图6为本发明具体实施例风机控制流程图。

图7为本发明具体实施例压缩机控制示意图。

图8为本发明具体实施例电子膨胀阀控制流程图。

附图标记：

1、双级转子压缩机；2、水冷式冷凝器、3、经济器；4、电子膨胀阀；5、回热器；6、节流装置；7、蒸发器；8、气液分离器；9、电子阀。

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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明在双级转子式压缩机中增加电子阀，利用电子阀旁通通中压和低压，通过电子阀与风机、压缩机的配合控制，避免中高压失效或恢复二级压缩单元正常工作。其中，电子阀为电磁阀或者电子膨胀阀，下面通过两个具体实施例分别说明电磁阀和电子膨胀阀的实现方式。

实施例1

如图4所示，一种空调系统，包括通过管路依次连接的双级转子压缩机1、水冷式冷凝器2、节流装置6和蒸发器7。

具体的，在水冷式冷凝器2和节流装置6之间还设置有经济器3和回热器5，蒸发器7的出口连接回热器5并通过气液分离器8后进入双级转子压缩机1的一级吸气口。经济器3和回热器5之间的管路通过电子膨胀阀4连接经济器3后，进入双级转子压缩机1的补气口。

双级转子压缩机1为带有补气的双级转子压缩机。双级转子压缩机1包括一级压缩单元、二级压缩单元和中压腔，一级压缩单元连接一级吸气口和一级排气口，二级压缩单元连接二级吸气口和二级排气口，一级排气口和二级吸气口连接中压腔。

补气口可以连接一级排气口、二级吸气口或者是两者相连的管路上。可以向中间腔补气，提高制热能力。

如图3所示，双级转子压缩机1包括电子阀9，位于一级排气口与一级吸气口之间，用于受控导通或截止，电子阀9导通时使一级排气口的冷媒流向一级吸气口。

本实施例中，电子阀9为单向电磁阀。电磁阀9为压缩机中低压旁通电磁阀，用于解决中压压力Pm≥高压压力Pd问题。

如图3所示的电子阀9的安装方式仅是一种形式，也可以安装在压缩机1的内部。

水冷式冷凝器2，可以是套管换热器、板式换热器或者其他形式的水-冷媒换热器。气态冷媒从进口进入气体冷却器，与水进行热交换，换热完毕后变成低温冷媒进入经济器3。水冷式冷凝器2接市政用水，出水接蓄热水箱。

经济器3，可以是板式换热器或者套管换热器，其中辅路冷媒从经济器3下游取液，经电子膨胀阀4节流后进入经济器3副路与主路冷媒进行换热，出口进入压缩机1的补气口。

回热器5，可以是套管换热器或者板式换热器，内部分为高压侧和低压侧，其中，高压侧的进口即经济器3的出口，高压侧出口连接节流装置6。低压侧一端连接主气管，另一端连接气液分离器8的进口。回热器5可以使高低压侧的冷媒进行换热，降低低压侧液态冷媒的干度，提高吸气过热度，有利于性能提升。

节流装置6为电子膨胀阀，使冷媒从高压状态变为低压状态，以便进入蒸发器7进行蒸发吸热。

蒸发器7为翅片管式换热器，出口端接回热器5的低压进口。

气液分离器8有两方面作用，一个是起到气液分离器作用，防止压缩机吸气带液，另一个是作为吸气的缓冲保证吸气压力平稳。

通常运转时，首先由双级转子压缩机1排出的高温高压状态的冷媒，进入水冷式冷凝器2与水逆流换热，换热完毕的冷媒温度降低，依次进入经济器3与回热器5的高压侧，再进入节流装置6，变成低温低压的冷媒，然后进入蒸发器7内蒸发吸热，蒸发器7出口的冷媒再次进入回热器5的低压侧，与高压侧进行换热，使节流前的过冷度增加，回热器5低压侧出口的过热度增加，降低吸气带液风险，最后冷媒通过气液分离器8返回压缩机的吸气口，完成基本循环。

本实施例的重点在于通过电磁阀与风机、压缩机频率配合控制，保证启动阶段和通常阶段压缩机正常工作。

如图2所示，本实施例的空调系统还包括：

温度检测模块，用于检测环境温度Ta和水冷式冷凝器2的进水温度Ti。

压力检测模块，用于检测中压腔压力Pm和排气压力Pd。

控制模块，用于在满足第一条件时，控制电子阀导通；用于在电子阀导通后，在满足第二条件时，控制电子阀截止。

第一条件为：Ta＞a且Ti≥b时，或者，Pd-Pm≤△P，或者，Pm≥P1；第二条件为：Pd-Pm≥△P+δ且Pm≤P1 –ζ。

其中，P1为中压腔压力设计值，a为环境温度值，为25-35℃的任意值；b为水冷式冷凝器进水温度值，为30-40℃的任意值；△P为中压失效时排气压力与中压腔压力的差值，为0-1.5Mpa的任意值；δ为中压由失效恢复正常时的中压腔压力与排气压力的差值，为0.5-2.3Mpa的任意值；ζ为压力设定值，具体的为中压腔压力和中压腔压力设计值的差值设定值，为0.2-2 Mpa的任意值。

具体的，如图5所示，对电磁阀的控制流程为：

S1、开始。

S2、判断是否满足第一条件，若是，进入步骤S3，否则，进入步骤S6。

S3、电磁阀得电导通。

S4、判断是否满足第二条件，若是，进入步骤S5，否则进入步骤S5。

S5、电磁阀失电截止。

S6、结束。

本实施例的控制模块用于获取蒸发器风机的运行档位，在Pm≥P1-β时，控制风机的运行档位降低，否则，结束对风机的控制，其中，β为第一压力设定值，具体为中压腔压力与中压腔压力设计值的差值设定值，为0.1-1.0Mpa的任意值。

控制模块用于在风机的运行档位降低后，在Pm＞P1-γ时，控制风机的运行档位继续降低，否则，结束对风机的控制，其中，γ为第二压力设定值，具体为中压腔恢复正常时中压腔压力与中压腔压力设计值的差值设定值，为0.2-2.0Mpa的任意值。

γ＞β，也即中压腔从高压转变为正常状态的过程中对风机控制的控制条件比中压腔从正常状态转变为高压状态的过程中对风机的控制条件更加严格，以进一步保证压缩机运行的稳定性。

具体的，如图6所示，对风机的控制流程为：

S1、开始。

S2、判断Pm≥P1-β，若是，进入步骤S3，否则，进入步骤S5。

S3、风机运行档位降低一档，STEP（n）=STEP（n-1）-1。

S4、判断Pm≤P1-γ，若是，进入步骤S5，否则，进入步骤S3。

S5、结束。

如图7所示，控制模块用于在中压腔压力升高的过程中，在Pm≤P1-η时，对压缩机进行正常控制，在P1-η＜Pm＜P1+θ时，禁止压缩机频率下降，在Pm≥P1+θ时，强制压缩机频率上升；控制模块用于在中压腔压力下降的过程中，在Pm＞P1时，强制压缩机频率上升，在P1-η＜Pm≤P1时，禁止压缩机频率下降，在Pm≤P1-η时，对压缩机进行正常控制。

其中，η为第三压力设定值，θ为第四压力设定值，具体的，η和θ为中间腔压力与中压腔压力设计值的差值设定值，η为0.1-0.5Mpa的任意值，θ为0.1-0.3Mpa的任意值。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的电子阀9为电子膨胀阀，本实施例可以通过控制电子膨胀阀的开度调节中压腔的压力，本实施例比实施例1的调节精度更高。

控制模块用于在满足第一条件时，控制电子膨胀阀打开设定步数；控制模块用于定时判断是否满足第二条件，在满足第二条件时，控制电子膨胀阀关闭，在不满足第二条件时，控制电子膨胀阀的开度增大。

控制模块用于在不满足第二条件时，控制电子膨胀阀的开度增大直至最大开度。

控制模块用于在不满足第二条件时，控制电子膨胀阀的开度呈阶梯状逐步增大。

优选的，电子膨胀阀的开度增大步数相同。电子膨胀阀的开度增大步数EVS=电子膨胀阀的最大开度步数EVSmax/i，i为大于2的整数。

如图8所示，对电子膨胀阀的控制流程为：

S1、开始。

S2、n=1。

S3、判断是否满足第一条件，若是，进入步骤S4，否则，进入步骤S9。

S4、EVS=n*EVSmax/i，例如，i=8。

S5、n=n+1。

S6、判断是否满足第二条件，若是，进入步骤S7，否则进入步骤S8。

S7、电子膨胀阀失电截止，进入步骤S9。

S8、判断n＜i，若是，进入步骤S4，否则，进入步骤S6。

S9、结束。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种空调系统，包括通过管路依次连接的双级转子压缩机、水冷式冷凝器、节流装置和蒸发器；

所述双级转子压缩机包括一级压缩单元、二级压缩单元和中压腔，所述一级压缩单元连接一级吸气口和一级排气口，所述二级压缩单元连接二级吸气口，所述一级排气口和二级吸气口连接中压腔；

其特征在于，所述空调系统还包括：

电子阀，位于所述一级排气口与所述一级吸气口之间，用于受控导通或截止，所述电子阀导通时使一级排气口的冷媒流向一级吸气口；

温度检测模块，用于检测环境温度Ta和水冷式冷凝器的进水温度Ti；

压力检测模块，用于检测中压腔压力Pm和排气压力Pd；

控制模块，用于在满足第一条件时，控制电子阀导通；用于在电子阀导通后，在满足第二条件时，控制电子阀截止；

所述第一条件为：Ta＞a且Ti≥b时，或者，Pd-Pm≤△P，或者，Pm≥P1；所述第二条件为：Pd-Pm≥△P+δ且Pm≤P1 –ζ；

其中，P1为中压腔压力设计值，a为环境温度设定值；b为水冷式冷凝器进水温度设定值；△P为中压失效时排气压力与中压腔压力的差值；δ为中压由失效恢复正常时的中压腔压力与排气压力的差值；ζ为压力设定值。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述电子阀为单向电磁阀。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述电子阀为电子膨胀阀。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于在满足第一条件时，控制所述电子膨胀阀打开设定步数；所述控制模块用于判断是否满足第二条件，在满足第二条件时，控制所述电子膨胀阀关闭，在不满足第二条件时，控制所述电子膨胀阀的开度增大。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于在不满足第二条件时，控制所述电子膨胀阀的开度增大直至最大开度。

6.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于在不满足第二条件时，控制所述电子膨胀阀的开度呈阶梯状逐步增大。

7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述电子膨胀阀的开度增大步数相同。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于获取蒸发器风机的运行档位，在Pm≥P1-β时，控制风机的运行档位降低，否则，结束对风机的控制，其中，β为第一压力设定值。

9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于在风机的运行档位降低后，在Pm＞P1-γ时，控制风机的运行档位继续降低，否则，结束对风机的控制，其中，γ为第二压力设定值，γ＞β。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述控制模块用于在中压腔压力升高的过程中，在Pm≤P1-η时，对所述压缩机进行正常控制，在P1-η＜Pm＜P1+θ时，禁止所述压缩机频率下降，在Pm≥P1+θ时，强制所述压缩机频率上升；控制模块用于在中压腔压力下降的过程中，在Pm＞P1时，强制所述压缩机频率上升，在P1-η＜Pm≤P1时，禁止所述压缩机频率下降，在Pm≤P1-η时，对压缩机进行正常控制，其中，η为第三压力设定值，θ为第四压力设定值。

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