CN113720057B - 制冷机组、控制方法及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制冷机组、控制方法及制冷设备，制冷机组包括：压缩机、换向阀、室外换热器、节流装置以及室内换热器；室外换热器开设至少一个中间出口，中间出口通过辅助支路连接在压缩机的吸气侧。控制方法包括：当换向阀需要换向切换时，检测压缩机的排气压力和吸气压力，计算排气压力和吸气压力的压力差ΔPj；判断是否ΔPj>ΔPs，ΔPs为换向阀换向的最低压力差；若是，则换向阀换向切换；若否，则通过中间出口给压缩机的吸气侧增压。本发明通过在室外换热器引出辅助支路给压缩机的吸气侧增压，使得机组在各类工况下化霜时均能达到换向阀换向切换时最低的压力差要求。

Description

制冷机组、控制方法及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷机组技术领域，尤其涉及制冷机组、控制方法及制冷设备。

背景技术

制冷机组的种类多样，以常见的风冷冷凝机组为例，风冷冷凝机组是用于冷库储藏的商用制冷设备，由于室内换热器的温度降低，室内环境中的水汽在室内换热器表面结成霜层，需要对室内换热器进行化霜，以保证制冷效果。

现有技术中的风冷冷风机组是采用四通换向阀换向进行逆循环运行实现化霜，由于四通换向阀换向切换时有最低的压力差要求，即四通换向阀活塞两端的实际压力差大于其最低的压力差要求时，四通换向阀才会换向成功，其实际压力差与机组的排气压力和吸气压力相关。在一些恶劣工况的个别时段，机组排气压力和吸气压力的压力差很小，低于四通换向阀换向切换时最低的压力差要求，在此状况下机组直接进入化霜控制四通换向阀换向是不成功的，导致化霜失败，机组的制冷能力受霜层影响发挥不出来，进而使得冷库储藏物品的储藏效果受影响变差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出制冷机组、控制方法及制冷设备，该制冷机组通过在室外换热器引出辅助支路给压缩机的吸气侧增压，使得机组在各类工况下化霜时均能达到换向阀换向切换时最低的压力差要求。

本发明采用的技术方案是，设计制冷机组，包括：压缩机、换向阀、室外换热器、节流装置以及室内换热器；室外换热器开设至少一个中间出口，中间出口通过辅助支路连接在压缩机的吸气侧。

优选的，辅助支路的进口与中间出口连接，辅助支路的出口连接在节流装置与室外换热器之间。

优选的，中间出口所在的辅助支路上安装有调节开度的中间控制阀。

优选的，室外换热器开设有两个以上的中间出口，室外换热器中的制冷剂依次流经各个中间出口。

在一可行实施例中，室外换热器开设有两个中间出口，分别是第一中间出口和第二中间出口；制冷机组处于制冷模式时，室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口。

优选的，室外换热器的两端分别为第一端口和第二端口，第一端口连接换向阀，第二端口串联主路控制阀连接节流装置。

本发明提供了上述制冷机组的控制方法，包括：

当换向阀需要换向切换时，检测压缩机的排气压力和吸气压力，计算排气压力和吸气压力的压力差ΔPj；

判断是否ΔPj>ΔPs，ΔPs为换向阀换向的最低压力差；

若是，则换向阀换向切换；

若否，则通过中间出口给压缩机的吸气侧增压。

其中，制冷机组从制冷模式进入化霜模式或制热模式时判定换向阀需要换向切换。

优选的，控制中间出口给所述压缩机的吸气侧增压包括：

判断是否ΔPj＞ΔPs－ΔP，ΔP为设定压差余量；

若是，则执行第一增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时换向阀换向切换；

若否，则执行第二增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时换向阀换向切换，第二增压控制动作的增压速度高于第一增压控制动作。

优选的，第一增压控制动作包括：

打开室外换热器上与节流装置连接的第二端口，沿着与室外换热器中制冷剂流向相逆的方向依次接通所有中间出口，每个中间出口接通之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否所有中间出口全部接通，若是则关断室外换热器上与节流装置连接的第二端口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs，若否则接通下一个中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，换向阀换向切换。

在一可行实施例中，室外换热器开设有第一中间出口和第二中间出口，制冷机组处于制冷模式时，室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口。第一增压控制动作包括：

接通室外换热器上与节流装置连接的第二端口，接通第二中间出口、关断第一中间出口，运行时间T1之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则接通第二中间出口、接通第一中间出口，运行时间T2之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则关断室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

优选的，第二增压控制动作包括：

关断室外换热器上与节流装置连接的第二端口，将所有中间出口全部接通，再沿着与室外换热器中制冷剂流向相逆的方向逐个接通中间出口、关断剩余中间出口，所有中间出口全部接通或者逐个接通中间出口之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否已经接通最后一个中间出口、剩余中间出口均关断，若是则维持当前状态直至ΔPj>ΔPs时所述换向阀换向切换，若否则切换接通下一个中间出口、关断上一个中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，换向阀换向切换。

在一可行实施例中，室外换热器开设有第一中间出口和第二中间出口，制冷机组处于制冷模式时，室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口。第二增压控制动作包括：

关断室外换热器上与节流装置连接的第二端口，将所述第一中间出口和第二中间出口全部接通，运行时间T3之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则接通第二中间出口、关断第一中间出口，运行时间T4之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则关断第二中间出口、接通第一中间出口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

本发明还提供了具有上述制冷机组的制冷设备，该制冷机组可为风冷冷凝机组。

与现有技术相比，本发明在室外换热器上设计有中间出口，通过辅助支路连接在压缩机的吸气侧，由于室外换热器中制冷剂的冷凝过程不完全，温度比较高，气态制冷剂较多，控制室外换热器中不同状态的制冷剂流向压缩机的吸气侧，能够提高压缩机吸气压力，进而提高排气压力，使得排气压力与吸气压力的压力差变大，满足换向阀的换向压力。在此基础上，通过对中间出口的通断状态进行适当有效的控制，避免压缩机吸气压力和排气压力提升太快，导致机组很快达到排气压力高压保护停止运行。

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是本发明中制冷机组的系统连接图。

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，本发明提出的制冷机组包括：压缩机1、换向阀2、室外换热器3、节流装置4以及室内换热器5等，室外换热器3的两端分别为第一端口和第二端口，第一端口连接换向阀2，第二端口串联储液器6和干燥过滤器7连接节流装置4，室内换热器5和换向阀2之间串联有过滤器8，压缩机1的吸气口通过气液分离器12连接换向阀2。室外换热器3开设至少一个中间出口，中间出口通过辅助支路连接在压缩机1的吸气侧，由于室外换热器3中制冷剂的冷凝过程不完全，温度比较高，气态制冷剂较多，控制室外换热器3中不同状态的制冷剂流向压缩机1的吸气侧，能够提高压缩机1吸气压力，进而提高排气压力，使得排气压力与吸气压力的压力差变大，满足换向阀2的换向压力。

在优选实施例中，辅助支路的进口与中间出口连接，辅助支路的出口连接在节流装置4与室外换热器3的第二端口之间，通过提升节流装置4前的制冷剂温度来提高压缩机1吸气压力，中间出口所在的辅助支路上安装有调节开度的中间控制阀，由中间控制阀关断或者接通中间出口，室外换热器3的第二端口和节流装置4之间串联有主路控制阀9，由主路控制阀9关断或接通第二端口，通过中间控制阀和主路控制阀9控制不同状态的制冷剂流向节流装置5上游的管路中。为了保证干燥过滤器7的过滤效果，主路控制阀9和辅助支路的出口均接在干燥过滤器7的上游。

应当理解的是，本文中提到的“接通”是指制冷剂可从中间出口或者第二端口流出，“关断”是指制冷剂不能从中间出口或者第二端口流出。以中间出口的通断状态举例，“接通”中间出口是指该中间出口所在的辅助支路被打开，使得中间出口处于接通状态，制冷剂可以从中间出口流出。“关断”中间出口是指该中间出口所在的辅助支路被关闭，使得中间出口处于关断状态，制冷剂不能从中间出口流出。另外，上文中提到的换向阀2为四通换向阀，节流装置4采用电子膨胀阀，中间控制阀和主路控制阀9均采用电磁阀，室外换热器3可为翅片式换热器。

为了实现将不同状态的制冷剂流向节流装置4，室外换热器3开设有两个以上的中间出口，中间出口在室外换热器3上的位置不同，室外换热器3中的制冷剂依次流经各个中间出口。在一可行实施例中，室外换热器3开设有两个中间出口，分别是第一中间出口和第二中间出口，第一中间出口所在的辅助支路设有第一中间控制阀10，第二中间出口所在的辅助支路设有第二中间控制阀11。制冷机组处于制冷模式时，室外换热器3中的制冷剂先流经第一中间出口，再流经第二中间出口。

本发明提供了上述制冷机组的控制方法，包括：

当换向阀2需要换向切换时，检测压缩机1的排气压力和吸气压力，计算排气压力和吸气压力的压力差ΔPj；

判断是否ΔPj>ΔPs，ΔPs为换向阀2换向的最低压力差；

若是，则换向阀2换向切换；

若否，则通过中间出口给压缩机1的吸气侧增压。

需要说明的是，制冷机组从制冷模式进入化霜模式或制热模式时判定换向阀2需要换向切换，换向阀2换向成功后制冷机组再进入化霜模式或制热模式，制冷机组进入化霜模式的判断方式可以采用现有技术中任意一种或者两种以上的结合，例如检测压缩机1的累计运行时间判断是否进入化霜模式等。

具体来说，控制中间出口给压缩机1的吸气侧增压包括：

判断是否ΔPj＞ΔPs－ΔP，ΔP为设定压差余量；

若是，则说明ΔPj与ΔPs相差较小，执行第一增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时换向阀2换向切换；

若否，则说明ΔPj与ΔPs相差较大，执行第二增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时换向阀2换向切换，第二增压控制动作的增压速度高于第一增压控制动作。

本发明中第一增压控制动作和第二增压控制动作是基于在制冷模式下，室外换热器3中制冷剂的温度沿其流动方向逐渐降低，即制冷剂先流经的中间出口处的制冷剂温度高于制冷剂后流经的中间出口处的制冷剂温度。

其中，第一增压控制动作包括：

接通室外换热器3上与节流装置4连接的第二端口，沿着与室外换热器3中制冷剂流向相逆的方向依次接通所有中间出口，每个中间出口接通之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否所有中间出口全部接通，若是则关闭室外换热器3上与节流装置4连接的第二端口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs，若否则接通下一个中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，换向阀2换向切换。

由于ΔPj与ΔPs相差较小，接通第二端口和中间出口可以使低温冷媒和高温冷媒相混合，制冷剂温度提升幅度小、速度慢，每次调整之后重新判断当前的压力差，如果还不能满足最低压力差，则沿着与室外换热器3中制冷剂流向相逆的方向继续开启下一个中间出口，将温度更高的制冷剂补充到节流装置4上游的管路中，提升节流装置4上游的制冷剂温度，防止吸气压力和排气压力上升过快。

第二增压控制动作包括：

关闭室外换热器3上与节流装置4连接的第二端口，将所有中间出口全部接通，再沿着与室外换热器3中制冷剂流向相逆的方向逐个接通中间出口、关闭剩余中间出口，所有中间出口全部接通或者逐个接通中间出口之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否已经接通最后一个中间出口、剩余中间出口均关闭，若是则维持当前状态直至ΔPj>ΔPs，若否则切换打开下一个中间出口、关闭上一个中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，换向阀2换向切换。

由于ΔPj与ΔPs相差较大，关闭第二端口、接通所有中间出口可以使高温冷媒相混合，制冷剂温度提升幅度大、速度快，为了防止吸气压力和排气压力上升过快，关闭第二端口、接通所有中间出口的状态运行一定时间之后，沿着与室外换热器3中制冷剂流向相逆的方向逐个接通中间出口、关闭剩余中间出口，降低制冷剂温度提升幅度和速度，每次调整之后重新判断当前的压力差，如果还不能满足最低压力差，则将温度更高的制冷剂送至节流装置上游的管路中，提升节流装置上游的制冷剂温度，以保证最终可以实现ΔPj>ΔPs。

如图1所示，在一可行实施例中，室外换热器3开设有第一中间出口和第二中间出口，第一中间出口所在的辅助支路设有第一中间控制阀10，第二中间出口所在的辅助支路设有第二中间控制阀11。制冷机组处于制冷模式时，室外换热器3中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口。

第一增压控制动作包括：

打开主路控制阀9，打开第二中间控制阀11、关闭第一中间控制阀10，运行时间T1之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀2换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则打开第二中间控制阀11、打开第一中间控制阀10，运行时间T2之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀2换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则关闭主路控制阀9，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

第二增压控制动作包括：

关闭主路控制阀9，将第一中间控制阀10和第二中间控制阀11全部打开，运行时间T3之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀2换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则打开第二中间控制阀11、关闭第一中间控制阀10，运行时间T4之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则换向阀2换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则关闭第二中间控制阀11、打开第一中间控制阀10，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

本发明还提供了具有上述制冷机组的制冷设备，该制冷机组可为风冷冷凝机组。

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.制冷机组的控制方法，所述制冷机组包括：压缩机、换向阀、室外换热器、节流装置以及室内换热器，所述室外换热器开设至少一个中间出口，所述中间出口通过辅助支路连接在所述压缩机的吸气侧；其特征在于，所述控制方法：

当所述换向阀需要换向切换时，检测所述压缩机的排气压力和吸气压力，计算所述排气压力和所述吸气压力的压力差ΔPj；

判断是否ΔPj>ΔPs，ΔPs为所述换向阀换向的最低压力差；

若是，则所述换向阀换向切换；

若否，则通过所述中间出口给所述压缩机的吸气侧增压，判断是否ΔPj＞ΔPs－ΔP，ΔP为设定压差余量，若是，则执行第一增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时所述换向阀换向切换，若否，则执行第二增压控制动作直至ΔPj>ΔPs时所述换向阀换向切换，所述第二增压控制动作的增压速度高于所述第一增压控制动作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述辅助支路的进口与所述中间出口连接，所述辅助支路的出口连接在所述节流装置与所述室外换热器之间。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述中间出口所在的辅助支路上安装有调节开度的中间控制阀。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述室外换热器开设有两个以上的中间出口，所述室外换热器中的制冷剂依次流经各个中间出口。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述室外换热器开设有两个中间出口，分别是第一中间出口和第二中间出口；所述制冷机组处于制冷模式时，所述室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口。

6.根据权利要求1至5任一项所述的控制方法，其特征在于，所述室外换热器的两端分别为第一端口和第二端口，所述第一端口连接所述换向阀，所述第二端口串联主路控制阀连接所述节流装置。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一增压控制动作包括：

打开所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，沿着与所述室外换热器中制冷剂流向相逆的方向依次接通所有所述中间出口，每个所述中间出口接通之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否所有中间出口全部接通，若是则关断所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs，若否则接通下一个所述中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，所述换向阀换向切换。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述室外换热器开设有第一中间出口和第二中间出口，所述制冷机组处于制冷模式时，所述室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口；

所述第一增压控制动作包括：

接通所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，接通第二中间出口、关断第一中间出口，运行时间T1之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则所述换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则接通第二中间出口、接通第一中间出口，运行时间T2之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则所述换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则关断所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第二增压控制动作包括：

关断所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，将所有所述中间出口全部接通，再沿着与所述室外换热器中制冷剂流向相逆的方向逐个接通所述中间出口、关断剩余所述中间出口，所有所述中间出口全部接通或者逐个接通所述中间出口之后均运行一定时间，并判断是否ΔPj>ΔPs；

当ΔPj≤ΔPs时，判断是否已经接通最后一个中间出口、剩余中间出口均关断，若是则维持当前状态直至ΔPj>ΔPs时所述换向阀换向切换，若否则接通下一个所述中间出口、关断上一个所述中间出口；

当ΔPj>ΔPs时，所述换向阀换向切换。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述室外换热器开设有第一中间出口和第二中间出口，所述制冷机组处于制冷模式时，所述室外换热器中的制冷剂先后流经第一中间出口、第二中间出口；

所述第二增压控制动作包括：

关断所述室外换热器上与所述节流装置连接的第二端口，将所述第一中间出口和所述第二中间出口全部接通，运行时间T3之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则所述换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则接通所述第二中间出口、关断所述第一中间出口，运行时间T4之后，判断是否ΔPj>ΔPs；

若ΔPj>ΔPs，则所述换向阀换向切换，若ΔPj≤ΔPs，则接通所述第二中间出口、关断所述第一中间出口，维持当前状态直至ΔPj>ΔPs。

11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述制冷机组从制冷模式进入化霜模式或制热模式时判定所述换向阀需要换向切换。

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