CN116857799A - 一种多联机热泵空调及其闪蒸罐液位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多联机热泵空调及其闪蒸罐液位控制方法，应用于一种闪蒸罐，所述闪蒸罐包括罐体、进液管、出液管、闪蒸气液分离器、分离管和喷焓管；制热过程中，高压高温的气态冷媒换热后变为高压中温的气液混合冷媒，高压中温的气液混合冷媒通过进液管进入罐体进行气液分离，液态冷媒受到重力作用下沉到罐体底部，气态冷媒上浮至罐体上部，气态冷媒通过分离管进入闪蒸气液分离器，闪蒸气液分离器的气态冷媒通过喷焓管进入压缩机的中压腔；当闪蒸罐内满液或液态冷媒进入分离管后，进入分离管的液态冷媒经过喷焓阀气化后进入闪蒸气液分离器，闪蒸气液分离器的气态冷媒通过喷焓管进入压缩机。这样即使闪蒸罐满液位状态，也不会导致压缩机液击。

Description

一种多联机热泵空调及其闪蒸罐液位控制方法

技术领域

本发明涉及热泵空调领域，尤其涉及一种多联机热泵空调及其闪蒸罐液位控制方法。

背景技术

多联机市面上现有的产品多以常温多联机为主常温多联机并不能实现超低温制热，低温多联机多采用喷气增焓系统，方案为增加经济器辅路方案居多，暂无闪蒸罐的产品在市面上出现。

与常规的空气源热能系统相比，增加闪蒸罐作为提高热泵低温制热能力的配置方案因为其成本低的原因逐渐开始被研究，更具备市场潜力。但同时闪发式的喷气增焓系统控制更加复杂，再加上多联长连管制冷剂补充较多且负荷变化多样，闪蒸罐的液位控制研究一直都是此系统的难点。

公开号为CN218821132U的现有技术公开了闪蒸器、热泵系统及空调器，包括罐体178、进液管和进液管杯罩，其中，进液管插入罐体178内的一端位于罐体178的中部区域，且进液管插入罐体178内的一端设置有带孔的进液管杯罩。进液管从罐体178的顶部插入，从进液管进入的混合冷媒由于气态和液态冷媒密度不同，液态冷媒往下走，气态冷媒往上走，通过设置进液管插入罐体178的一端位于罐体178的中部区域利用从进液管进入到罐体178内的冷媒气液两相分离。另外，通过在进液管插入罐体178的一端设置带孔的杯罩，液态冷媒通过杯罩的孔洞流出，以尽量避免四处飞溅，减少对闪蒸器内液面的扰动，进而解决了当闪蒸器内部液位较高时，由于内部剧烈扰动，容易出现部分液态冷媒进入补气管导致压缩机补气带液的技术问题。

现有技术所公开的方案只是防止冷媒在闪蒸罐内部飞溅导致液态冷媒进入到闪蒸器的补气管进口；其解决压缩机补气带液的技术问题也是基于闪蒸器内的液位始终处于安全位置，一旦闪蒸器内灌满液态冷媒后，现有技术所公开的方案也就失效了。

发明内容

为了解决现有技术中多联机系统长连管冷媒过多导致的闪蒸罐液位过高的问题，本发明的目的在于提供一种多联机热泵空调及其闪蒸罐液位控制方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：应用于一种闪蒸罐，所述闪蒸罐包括罐体、进液管、出液管、闪蒸气液分离器、分离管和喷焓管，进液管的一端和出液管的一端均插入罐体内，所述分离管的两端分别与罐体和分离器的进口相连的，分离管上安装有喷焓阀，喷焓管的两端分别连接闪蒸气液分离器的出口和压缩机的中压腔；其中，通过控制喷焓阀的开度能够控制进入闪蒸气液分离器的冷媒的状态；制热过程中，冷媒经过压缩机压缩后变为高压高温的气态冷媒，高压高温的气态冷媒换热后变为高压中温的气液混合或是纯液态冷媒，高压中温的气液混合或是纯液态冷媒通过进液管进入罐体进行初步的气液分离，液态冷媒受到重力作用下沉到罐体底部，气态冷媒上浮至罐体上部，气态冷媒通过分离管进入闪蒸气液分离器，闪蒸气液分离器的气态冷媒通过喷焓管进入压缩机的中压腔；当闪蒸罐内满液或液态冷媒进入分离管后，进入分离管的液态冷媒经过喷焓阀气化后进入闪蒸气液分离器，闪蒸气液分离器的气态冷媒通过喷焓管进入压缩机的中压腔。

作为优选，喷焓阀的进口处和出液管的出口处均安装有用于检测温度的传感器；闪蒸罐内液态冷媒液位高度的判断方式如下：当喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于a时，表示液态冷媒未填满罐体；此时喷焓阀的进口温度Tpi大于出液管的出口温度Tso；a均为常数；当喷焓阀的进口温度Tpi等于出液管的出口温度Tso时，表示液态冷媒已经填满罐体。

作为优选，罐体内液态冷媒满罐后，降低罐体内液态冷媒液体的方式如下：减小喷焓阀的开度，直至喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于b，此时表示闪蒸罐内液位是处于安全液位的位置，其中， b大于a，a和b均为常数。

作为优选，喷焓阀开启的条件为：检测压缩机频率、压缩机排气温度Tda和系统高压对应饱和温度Pd-t；当Tda-Pd-t＞c且Tda＞d，且压缩机频率≥e时，开启喷焓阀，喷焓阀初始开度定为60pls，并周期性调节喷焓阀开度；当Tda-Pd-t≤c或排气≤d或压缩机频率＜e时，喷焓阀不允许开启。

作为优选，喷焓阀调节过程如下：喷焓阀开度变化值为△EEV=KIErrn+Kp(Errn-Errn-1)，其中，Errn = T【当前喷焓阀过热度】-T【目标喷焓阀过热度】 ；Errn-1= T【当前排气过热度】-T【目标排气过热度】 ，T【喷焓阀当前过热度】=Tso-Tpi，KI和Kp均为系数。

作为优选，喷焓阀当前的开度为P当前开度，喷焓阀目标开度为P制热目标开度，P制热目标开度=P当前开度+△EEV。。

作为优选，喷焓阀的初始开度为f，喷焓阀的调整间隔为g秒，f和g均为常数。

一种多联机热泵空调，应用上述一种闪蒸罐液位控制方法。

本发明的技术方案的有益效果为：喷焓阀开启状态下，保证进入压缩机喷焓口的为气态冷媒，即使闪蒸罐满液位状态，本发明的结构形式也不会导致压缩机液击；与经济器式喷焓多联系统相比，闪蒸罐系统的成本更低；与常温多联系统相比，闪蒸罐系统可以提高低温制热的能力，实现超低温制热。

附图说明

图1为多联机热泵空调系统的原理图；

图2为闪蒸罐的结构意图一；

图3为闪蒸罐的结构意图二；

图4为闪蒸罐的结构意图三。

附图标记：11、压缩机；12、油液分离器；13、四通阀；14、气管截止阀；15、空调内机；16、液管截止阀；17、闪蒸罐；18、主气液分离器；19、冷凝器；20、主阀；

171、进液管；172、出液管；173、闪蒸气液分离器；174、分离管；175、喷焓阀；176、喷焓管；177、连接支架；178、罐体。

实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下 面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

一种闪蒸罐的控制方法，应用于如图2-4所示的一种闪蒸罐，所述闪蒸罐17包括罐体178、进液管171、出液管172、闪蒸气液分离器173、分离管174和喷焓管176，进液管171的一端和出液管172的一端均插入罐体178内，所述分离管174的两端分别与罐体178和分离器的进口相连的，分离管174上安装有喷焓阀175，喷焓管176的两端分别连接闪蒸气液分离器173的出口和压缩机的中压腔；其中，通过控制喷焓阀175的开度能够控制进入闪蒸气液分离器173的冷媒的状态；

制热过程中，冷媒经过压缩机压缩后变为高压高温的气态冷媒，高压高温的气态冷媒换热后变为高压中温的气液混合或是纯液态冷媒，高压中温的气液混合或是纯液态冷媒通过进液管171进入罐体178进行初步的气液分离，液态冷媒受到重力作用下沉到罐体178底部，气态冷媒上浮至罐体178上部，气态冷媒通过分离管174进入闪蒸气液分离器173，闪蒸气液分离器173的气态冷媒通过喷焓管176进入压缩机的中压腔；当闪蒸罐17内满液或液态冷媒进入分离管174后，进入分离管174的液态冷媒经过喷焓阀175气化后进入闪蒸气液分离器173，闪蒸气液分离器173的气态冷媒通过喷焓管176进入压缩机的中压腔。

如此设置，喷焓阀175开启状态下，保证进入压缩机喷焓口的为气态冷媒，即使闪蒸罐17满液位状态，闪蒸罐17+闪蒸罐17闪蒸气液分离器173的结构形式也不会导致压缩机液击；与经济器式喷焓多联系统相比，闪蒸罐17系统的成本更低；与常温多联系统相比，闪蒸罐17系统可以提高低温制热的能力，实现超低温制热。

进一步优选的，分离管174的进口位于罐体178的顶部，进液管171的出口位于罐体178的底部，出液管172的进口位于罐体178的底部，闪蒸气液分离器173固定安装在罐体178上，分离管174与闪蒸气液分离器173的底部相连。

如此设置，由于进液管171伸入罐体178底部，进而能够有效的避免冷媒在进入罐体178内飞溅；并且出液管172也从罐体178底部抽取液态冷媒，能够保证有空调系统有足够的冷媒运行；分离管174的进口设置在罐体178顶部，能够使罐体178能够盛放尽可能多的液态冷媒。

进一步优选的，罐体178上还安装有用于固定罐体178的连接支架177，连接支架有两个，两个连接支架上下布置；所述连接支架包括安装座，所述安装座上开设有连接孔，连接支架还包括挂钩，所述挂钩固定在罐体178上，所述挂钩钩挂在安装座的连接孔处。

一种多联机热泵空调包括上述闪蒸罐17应用上述闪蒸罐17的液位控制方法，如图1所示，所述多联机热泵空调还包括安装在主循环管路的压缩机11、油液分离器12、四通阀13、空调内机15、闪蒸罐17、冷凝器19、主气液分离器18，四通阀13和空调内机之间的管路上设置有气管截止阀14，空调内机和闪蒸罐17之间的管路上设置有液管截止阀16，闪蒸罐17和冷凝器19之间设置有主阀20，闪蒸罐17通过闪蒸气液分离器173与压缩机11的中压腔相连。

所述主循环管路包括高压管路、中压管路和低压管路，如图1所示，虚线表示高压管路，高压管路为气管，双点划线为中压管路，中压管路为液管，实线表示低压管路。

联机闪蒸系统的闪蒸罐17液位控制的方法及运行原理如下：

当机组制热开机，空调外机主控板接收到启动命令后，压缩机11启动，制冷剂经过压缩机11压缩后变为高压高温的气态制冷剂，制冷剂经过四通阀13，进入气管并经过气管截止阀14后流向空调内机15，经过空调内机15冷凝后变为高压中温的气液混合或是纯液态冷媒，而后进入液管经过液管截止阀16后先回到闪蒸罐17内；

冷凝后的气液混合态冷媒在闪蒸罐17内进行初步的气液分离，液态冷媒受到重力作用下沉到闪蒸罐17底部；

从闪蒸罐17内流出的冷媒一部分继续沿着系统主路循环经过主阀20、蒸发器、主气液分离器18后回到压缩机11；另一部冷媒通过分离管174经过喷焓阀175后进入闪蒸气液分离器173，而后通过喷焓管176进入压缩机11的中压腔，此时闪蒸罐17与喷焓口压差要小于闪蒸罐17与主阀20后压差，所以闪蒸罐17内的气态冷媒会被推入到压缩机11喷焓口。

上述过程中，当闪蒸罐17内的气态排出的速度大于产生的速度时，闪蒸罐17内的会逐渐被液态冷媒充满。此时闪蒸罐17管内此时没有空间让液态膨胀，闪蒸罐17内的液态冷媒温度不会下降。因此，本实施例中，闪蒸罐17内液态冷媒液位高度的判断方式为：

喷焓阀175的进口处和出液管172的出口处均安装有用于检测温度的传感器；

由于，闪蒸罐17底部的液态冷媒由于闪蒸罐17自身的压力损失，会有部分液态冷媒气化，气化吸热，导致闪蒸罐17底部液态冷媒温度降低，闪蒸罐17顶部冷媒温度因为气化吸热温度会升高；因此，当喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于a时，表示液态冷媒未填满罐体178；此时喷焓阀的进口温度Tpi大于出液管的出口温度Tso；a均为常数；试验过程中，Tpi与Tso温差大约在2℃左右。

当闪蒸罐17逐渐被液态冷媒填满时，液态冷媒的液面不断接近于分离管174的进口；因此，喷焓阀的进口温度Tpi等于出液管的出口温度Tso时，表示液态冷媒已经填满罐体178。

当罐体178内液态冷媒满罐后，为防止液态冷媒喷入到压缩机11中压腔造成液击，本实施例中，降低罐体178内液态冷媒液体的方式为：减小喷焓阀175的开度，直至喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于b，此时表示闪蒸罐17内液位是处于安全液位的位置，其中， b大于a，a和b均为常数。本实施例中，b为3℃。

本实施例中，喷焓阀175开启的条件为：检测压缩机11频率、压缩机11排气温度Tda和系统高压对应饱和温度Pd-t；

当Tda-Pd-t＞c且Tda＞d，且压缩机11频率≥e时，开启喷焓阀175，喷焓阀175初始开度定为60pls，并周期性调节喷焓阀175开度；当Tda-Pd-t≤c或排气≤d或压缩机11频率＜e时，喷焓阀175不允许开启。本实施例中，c为15℃， d为45℃，e为50hz。

满足喷焓阀175开启条件后，喷焓阀175安装在预设的初始开度打开，本实施例中，喷焓阀175的初始开度为f，喷焓阀175的调整间隔为g秒，f和g均为常数。

本实施例中，喷焓阀175的具体控制方式如下： 喷焓阀开度变化值为△EEV=KIErrn+Kp(Errn-Errn-1)，

其中，Errn = T【当前喷焓阀过热度】-T【目标喷焓阀过热度】 ；Errn-1= T【当前排气过热度】-T【目标排气过热度】 ，T【喷焓阀当前过热度】=Tso-Tpi，KI和Kp均为系数。

本实施例中，喷焓阀175当前的开度为P当前开度，喷焓阀目标开度为P制热目标开度，P制热目标开度=P当前开度+△EEV。

具体示例如下，

当前运行状态下，压缩机11排气温度Tda为55℃，系统高压对应饱和温度Pd-t为36℃，此时两者的差值大于15℃，喷焓阀175开启；本实施例中，喷焓阀175的初始开度f为60pls，喷焓阀175的调整间隔为g为2秒，K1=2/3；KP=1/3。

喷焓阀175开启后，闪蒸罐17的出液管的出口温度Tso=36℃，喷焓阀175进口温度Tpi=38℃，2s后 ，出液管的出口温度Tso=36℃，喷焓阀175进口温度Tpi=38℃，此时计算的目标喷焓阀175开度P制热目标开度=P当前开度+△EEV=60pls+*1/3）=61 pls，向下取整为61pls,则喷焓阀175开大1pls；

当持续运行到闪蒸罐17出口温度Tso=38℃，喷焓阀175进口温度Tpi=38℃，此时按照经验是闪蒸罐17液位较满，需要关小阀步，此时计算的目标喷焓阀175开度P制热目标开度=P当前开度+△EEV=61pls++*1/3）=60向下取整为60pls，则喷焓阀175需要关小1pls。

定义喷焓阀175最小开度为40pls,当喷焓阀175的开度处于最小开度40pls且连续运行10min后，如果计算的△EEV持续为负值，由于此时开度较小，进入到闪蒸罐17气液分离器内的液不足灌满，所以不存在压缩机11液击问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：应用于一种闪蒸罐，所述闪蒸罐包括罐体（178）、进液管（171）、出液管（172）、闪蒸气液分离器（173）、分离管（174）和喷焓管（176），进液管（171）的一端和出液管（172）的一端均插入罐体（178）内，所述分离管（174）的两端分别与罐体（178）和分离器的进口相连的，分离管（174）上安装有喷焓阀（175），喷焓管（176）的两端分别连接闪蒸气液分离器（173）的出口和压缩机的中压腔；其中，通过控制喷焓阀（175）的开度能够控制进入闪蒸气液分离器（173）的冷媒的状态；

制热过程中，冷媒经过压缩机压缩后变为高压高温的气态冷媒，高压高温的气态冷媒换热后变为高压中温的气液混合或是纯液态冷媒，高压中温的气液混合或是纯液态冷媒通过进液管（171）进入罐体（178）进行初步的气液分离，液态冷媒受到重力作用下沉到罐体（178）底部，气态冷媒上浮至罐体（178）上部，气体冷媒通过分离管（174）进入闪蒸气液分离器（173），闪蒸气液分离器（173）的气体冷媒通过喷焓管（176）进入压缩机的中压腔；

当闪蒸罐内满液或液态冷媒进入分离管（174）后，进入分离管（174）的液态冷媒经过喷焓阀（175）气化后进入闪蒸气液分离器（173），闪蒸气液分离器（173）的气体冷媒通过喷焓管（176）进入压缩机的中压腔。

2.根据权利要求1所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：喷焓阀（175）的进口处和出液管（172）的出口处均安装有用于检测温度的传感器；

闪蒸罐内液态冷媒液位高度的判断方式如下：

当喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于a时，表示液态冷媒未填满罐体（178）；此时喷焓阀的进口温度Tpi大于出液管的出口温度Tso；a均为常数；

当喷焓阀的进口温度Tpi等于出液管的出口温度Tso时，表示液态冷媒已经填满罐体（178）。

3.根据权利要求2所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：罐体（178）内液态冷媒满罐后，降低罐体（178）内液态冷媒液体的方式如下：

减小喷焓阀（175）的开度，直至喷焓阀的进口温度Tpi和出液管的出口温度Tso的差值大于b，此时表示闪蒸罐内液位是处于安全液位的位置，其中， b大于a，a和b均为常数。

4.根据权利要求2所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：喷焓阀（175）开启的条件为：检测压缩机频率、压缩机排气温度Tda和系统高压对应饱和温度Pd-t；

当Tda-Pd-t＞c且Tda＞d，且压缩机频率≥e时，开启喷焓阀（175），喷焓阀（175）初始开度定为60pls，并周期性调节喷焓阀（175）开度；

当Tda-Pd-t≤c或排气≤d或压缩机频率＜e时，喷焓阀（175）不允许开启。

5.根据权利要求2所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：喷焓阀（175）调节过程如下：

喷焓阀开度变化值为△EEV=KIErrn+Kp(Errn-Errn-1)，

其中，Errn = T【当前喷焓阀过热度】-T【目标喷焓阀过热度】 ；Errn-1= T【当前排气过热度】-T【目标排气过热度】 ，T【喷焓阀当前过热度】=Tso-Tpi，KI和Kp均为系数。

6.根据权利要求5所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：喷焓阀（175）当前的开度为P当前开度，喷焓阀目标开度为P制热目标开度，P制热目标开度=P当前开度+△EEV。

7.根据权利要求5所述的一种闪蒸罐液位控制方法，其特征在于：喷焓阀（175）的初始开度为f，喷焓阀（175）的调整间隔为g秒，f和g均为常数。

8.一种多联机热泵空调，其特征在于：包括上述权利要求1-7中任一项所述的一种闪蒸罐液位控制方法。