CN1193199C - 带有两个压缩机的空调系统和运行该空调系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有两个压缩机的空调系统及运行该空调系统的方法，可缩短用于重新启动已停机压缩机的等待时间，并且可变化地根据冷负荷改变制冷剂的压缩能力。所述用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法包括：第一步，在运行过程中的早期阶段，在不考虑冷负荷的条件下同时运行压缩机；第二步，根据冷负荷选择性地运行所述压缩机中的一个；第三步，当在第二步骤中从压缩机中选定的工作压缩机连续运行超过指定时间时，再重新启动已停机的压缩机，由此缩短了用于重新启动已停机压缩机的等待时间，根据冷负荷可快速地改变制冷剂的压缩能力，并且提高了用户在房间内的舒适度。

Description

带有两个压缩机的空调系统和运行该空调系统的方法

技术领域

本发明涉及一种带有两个压缩机的空调系统和用于运行该空调系统的方法，尤其是涉及一种带有两个压缩机的空调系统，以便缩短用于重新启动已停机的压缩机的等待时间，还涉及用于运行该空调系统的方法。

背景技术

总体来说，空调系统包括：压缩机，用于对处于低温低压状态下的气态制冷剂进行压缩，以便将其转换到高温高压状态；冷凝器，用于冷凝由压缩机压缩后处于高温高压状态下的气态制冷剂，以便将其转换成处于中温高压状态下的液态制冷剂；以及蒸发器，用于蒸发通过膨胀阀之后处于低温低压状态下的液态制冷剂，以便将其转换成处于低温低压状态下的气态制冷剂。额外具有加热功能的热泵式空调器还包括四通阀，用于根据冷却和加热模式转换制冷剂的流动方向。

在这样的热泵式空调器中，室内热交换器和室外热交换器根据它们的冷却和加热模式具有不同的功能。也就是说，在加热模式下，室内热交换器用作冷凝器而室外热交换器用作蒸发器，由此形成加热循环。另一方面，在冷却模式下，室内热交换器用作蒸发器而室外热交换器用作冷凝器，由此形成制冷循环。因此，热泵空调器可以在所有季节中不受限制地使用。

在下文中，用于形成制冷循环的空调器和用于形成制冷和加热循环的热泵空调器被统称为空调器。

近来，空调器采用了多个具有不同能力的压缩机，由此可变化地改变制冷剂的压缩能力，并且优化冷却和加热效果。

图1是框图，示出了在冷却模式下一个常规空调器中制冷剂流动方式，而图2示出了该常规空调器中的压缩机的运行状态。参照图1和2，下面将对用于运行该常规空调器的方法进行描述。

图1是框图，示出了在冷却模式下常规空调器中制冷剂的流动方式。该常规的空调器包括多个压缩机10，用于对处于低温低压状态下的气态制冷剂进行压缩，以便将其转换到高温高压状态。压缩机10包括第一压缩机11和第二压缩机12，它们具有不同的制冷剂压缩能力。

各个第一压缩机11和第二压缩机12均具有指定的制冷剂压缩能力，以便对制冷剂总量(100％)的一个特定百分比进行压缩。第一压缩机11和第二压缩机12的制冷剂压缩能力由制造商加以设定。在这里，第一压缩机11具有60％的制冷剂压缩能力，而第二压缩机12具有40％的制冷剂压缩能力。

因此，该空调器中总的制冷剂压缩能力可以通过根据冷负荷而选择性地或者同时运行第一压缩机11和第二压缩机12，来发生多种变化。

该常规的空调器还包括止回阀13和14、四通阀20、室外热交换器30、膨胀阀40、室内热交换器50以及储液器60，从而通过制冷剂的流动形成制冷循环。止回阀13和14分别用于防止由第一压缩机11和第二压缩机12压缩后的制冷剂发生逆流。四通阀20转换流过第一压缩机11和第二压缩机12的制冷剂流动方向，从而对置室外热交换器30和室内热交换器50的功能。室外热交换器30在外界空气与制冷剂之间交换热量，从而冷凝处于高温高压状态下的气态制冷剂，以便将其转换成处于中温高压状态下的液态制冷剂。膨胀阀40使穿过室外热交换器30的液态制冷剂减压，以便将其转换到低温低压状态。室内热交换器50在室内空气与穿过膨胀阀40的制冷剂之间交换热量，以便将其转换成处于液相和气相的两相制冷剂。储液器60用于将液相制冷剂从流过室内热交换器50的两相制冷剂中分离出来，并且随后仅将气相制冷剂供送至第一压缩机11和第二压缩机12。

当冷负荷或者热负荷相对较小时，仅空调器中的第二压缩机12运行。此时，第一压缩机11停机，并且第一压缩机11的止回阀13关闭。

因此，在高压状态下受到压缩、从第一压缩机11的出口11b中排出并且随后被送往止回阀13的气态制冷剂被阻断，并且随后在第一压缩机11的出口11b处保持高压。由于在第一压缩机11的入口11a处的气态制冷剂不再受到压缩，因此在该第一压缩机11的入口11a处保持较低压力。进而在压缩机11的入口11a和出口11b之间产生一压力差。

当压缩机11的入口11a与出口11b处的压力相等以消除压力差时，已停机的压缩机11被重新启动。用于重新启动已停机的压缩机11的等待时间等于均衡压缩机11的入口11a与出口11b处的压力所经过的时间。

在进行压力均衡以使压缩机11的入口11a和出口11b处的压力相等的时间内，当高压制冷剂环绕出口11b朝向入口11a流动时，第一压缩机11工作所需的润滑油会经贯穿第一压缩机11形成的间隙发生泄漏，并且积聚在与入口11a相连的导管(P1)中。当第一压缩机11被重新启动并且制冷剂经入口11a流入该第一压缩机11内时，积聚在导管(P1)中的泄漏润滑油会与制冷剂一同流入第一压缩机11内。

但是，当第一压缩机11长时间停机时，积聚在导管(P1)中的泄漏润滑油会发生固化，并且导管(P1)的内表面会变得不平整。导管(P1)带有固化润滑油的不平整内表面阻碍了为了重新启动该第一压缩机11的制冷剂流动，从而延长了重新启动已停机压缩机11的等待时间。而且，当等待时间延长时，空调器将无法快速地适应冷负荷的变化，从而无法满足用户的室内舒适度要求。

参照图2，下面将对常规空调器中的压缩机的运行状态进行描述。

当冷却指令被输入到空气机并且压缩机运行时，具有40％制冷剂压缩能力的第二压缩机首先被启动，具有60％制冷剂压缩能力的第一压缩机接着另外启动。随后，制冷剂的总体压缩能力变为100％(F1)，并且开始制冷循环，以便室内温度达到预期温度。

当室内温度达到预期温度时，压缩机停机。接着，当室内温度上升时，压缩机同时再次被启动，以便降低室内温度，并且随后仅有一个压缩机继续运行，以便保持该降低后的室内温度。在这里，第二压缩机继续工作，而第一压缩机长时间停机(PT)。

为了满足增大的冷负荷，已停机的第一压缩机必须额外地与第二压缩机一同重新启动。与此同时，由于上述问题，重新启动已停机的第一压缩机的等待时间会延长，并且因此无法快速地满足增大后的冷负荷。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题而提出，并且本发明的目的在于提供一种带有两个压缩机的空调系统和用于运行该空调系统的方法，其中，当停机后的压缩机保持停机状态超过指定时间时，通过不考虑冷负荷而强制启动所述已停机的压缩机，来缩短用于重新启动该已停机压缩机的等待时间，从而快速地满足冷负荷的变化并且改善用户在室内的舒适度。

根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供带有两个压缩机的空调系统而达到，该空调系统包括：

空调器，用于对室内的空气进行调节，以便经由制冷循环来满足冷负荷，所述制冷循环由制冷剂流经压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器而形成；和

控制单元，用于根据冷负荷的变化，选择性地或者同时运行压缩机，以便可变化地控制制冷剂的压缩能力，

其中，所述控制单元包括：

比较单元，用于判断冷负荷是大还是小；

测量单元，用于测量从所述两个压缩机中选定工作的压缩机的运行时间；以及

压缩机驱动单元，用于输出控制信号，来根据冷负荷的变化和运行时间，选择性地或者同时运行压缩机。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法，包括：

第一步，在运行过程中的早期阶段，在不考虑冷负荷的条件下同时运行压缩机；

第二步，根据冷负荷选择性地运行所述压缩机中的一个；

第三步，当在第二步骤中从压缩机中选定的工作压缩机连续运行超过指定时间时，再重新启动已停机的压缩机。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点将更为清楚明了，其中：

图1是框图，示出了一个常规空调器中制冷剂的流动方式；

图2是柱形图，示出了所述常规空调器中压缩机的运行状态；

图3是框图，示出了一个根据本发明带有两个压缩机的空调系统；

图4是柱形图，示出了根据本发明带有两个压缩机的空调系统中压缩机的运行状态；

图5是流程图，示出了一种用于运行根据本发明带有两个压缩机的空调系统的方法；而

图6是曲线图，示出了用于启动所述常规压缩机和本发明中压缩机的等待时间。

具体实施方式

下面将参照附图详细地对本发明的优选实施例进行描述。

图3是框图，示出了一个根据本发明带有两个压缩机的空调系统，而图4是柱形图，示出了根据本发明带有两个压缩机的空调系统中压缩机的运行状态。

本发明中的空调器类似于图1中的常规空调器。在图3中，实线箭头指代了从控制单元至空调器中各个组件的控制信号流，而虚线箭头指代了在空调器中各组件之间的制冷剂流。参照图3，下面将对本发明的空调系统进行描述。

压缩机100吸入由蒸发器蒸发的气态制冷剂，并且随后对吸入的气态制冷剂进行压缩，以便将其转换到高压状态。由此，该气态制冷剂中的分子的动能增大，从而导致分子之间发生碰撞。随后，由分子之间的碰撞所产生的能量会升高气态制冷剂的温度，使得该气态制冷剂被转换到高温高压状态。由于上述气态制冷剂具有增大的单位体积的分子数，所以该气态制冷剂易于在室温下发生液化。

本发明空调系统的压缩机100包括第一压缩机110和第二压缩机120。第一压缩机110和第二压缩机120均具有指定的制冷剂压缩能力，以便对制冷剂总量(100％)的一个特定百分比进行压缩。在这里，第一压缩机110和第二压缩机120的制冷剂压缩能力由制造商加以设定。根据本发明的一个优选实施例，第一压缩机110具有60％的制冷剂压缩能力，而第二压缩机120具有40％的制冷剂压缩能力。但是，每个压缩机的压缩能力并不局限于此。

冷凝器300将从压缩机100排出的高温高压气态制冷剂中的热量去除，由此使该气态制冷剂液化，以便将其转换成处于中温高压状态下的液态制冷剂。

膨胀阀400使处于中温高压状态下的液态制冷剂发生膨胀，由此减小该液态制冷剂的压力，以便将其转换到低温低压状态。

蒸发器500从室内空气中吸收热量，由此蒸发处于低温低压状态下的液态制冷剂，以便将其转换成处于低温低压状态下的气态制冷剂，从而对房间进行冷却。

额外具有加热功能的热泵式空调器还包括有在图3中以虚线示出的四通阀200。在这里，控制单元600控制四通阀200，来根据冷却和加热模式转换制冷剂的循环方向。

控制单元600控制所有组件，即压缩机100、冷凝器300、膨胀阀400以及蒸发器500的运行，以便启动冷却功能。对于额外具有加热功能的热泵式空调器来说，控制单元600控制四通阀200来转换制冷剂的流动方向。

本发明包括有两个压缩机110和120的空调系统中的控制单元600包括比较单元610、测量单元620以及压缩机驱动单元630。比较单元610用于判断冷负荷是大还是小。测量单元620测量从压缩机中选定的工作压缩机的运行时间。压缩机驱动单元630输出控制信号，用于根据冷负荷的变化和运行时间，选择性地或者同时运行压缩机。

比较单元610将预期的室内温度与实际的室内温度之间的差值与参考值进行比较，从而判断冷负荷是大还是小。测量单元620测量从压缩机中选定的工作压缩机的运行时间。当运行时间超过指定时间时，未运行的压缩机超过该指定时间地保持停机状态。因此，测量单元620用于在根据较大的冷负荷所有压缩机被同时运行时，防止用于重新启动已停机压缩机的等待时间延长。

因此，当测量单元610判断出冷负荷较大，或者运行压缩机的运行时间已经超过了指定时间时，压缩机驱动单元630输出控制信号，用于同时运行第一压缩机110和第二压缩机120。

图4是柱形图，示出了根据本发明带有两个压缩机的空调系统中压缩机的运行状态，而图5是流程图，示出了一种用于运行根据本发明带有两个压缩机的空调系统的方法。参照图4和5，下面将详细描述用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法。

当用户将一个预期的室内温度输入到空调系统，以便冷却或者加热房间时(S1)，为了满足取决于预期室内温度的冷负荷，所有压缩机同时工作(F1′)，以便制冷剂的压缩能力变为100％，并且本发明中的空调系统经由制冷循环释放冷空气。在这里，将空调系统中所有压缩机同时运行的情况称作完全运行。

所述完全运行反复进行指定的次数，以便快速地满足冷负荷(S2)。在本发明的优选实施例中，完全运行的反复次数被预定为两次。

当室内温度达到预期的室内温度时，压缩机停机。随后，对室内温度的变化进行确定。也就是说，由控制单元中的比较单元获得预期的室内温度与实际的室内温度之间的差值(S3)，并且确定出该温度差值是否超过了参考值(S4)。当该温度差值超过了参考值时，测量单元判断出冷负荷较大，而当该温度差值未超过参考值时，测量单元判断出冷负荷较小。

控制单元中的压缩机驱动单元根据冷负荷的变化选择性地或者同时运行所述压缩机。当冷负荷较大时，压缩机驱动单元输出控制信号，用于同时运行所有的压缩机(S8)。当冷负荷较小时，压缩机驱动单元选择性地运行一部分压缩机(S5)。也就是说，在本发明的优选实施例中，仅有第二压缩机运行，而第一压缩机停机。

控制单元中的测量单元用于测量被选定工作的压缩机的运行时间(S6)。当已运行压缩机的运行时间超过了指定时间(PT′)时(S7)，已停机的第一压缩机又被重新启动，以便所有压缩机同时工作(F2′)(S8)。另一方面，当运行时间未超过指定时间时，仅有所选定的压缩机继续工作(S5)。

因此，控制单元确定出被选定工作的压缩机的运行时间是否超过了指定时间，并且根据确定的结果再重新启动已停机的压缩机，以便所有的压缩机同时工作，从而防止泄漏的润滑油积聚在已停机压缩机的导管内，并且缩短在重新启动已停机压缩机的过程中用于均衡该已停机压缩机入口和出口处的压力所需的时间。也就是说，常规的压力均衡时间(T)被缩短为本发明中的压力均衡时间(T′)。图6中的曲线图比较性地示出了用于重新启动常规的已停机压缩机的等待时间和用于重新启动本发明中已停机压缩机的等待时间。

图6上方的细曲线示出了常规的压力均衡时间(T)，而图6下方的粗曲线示出了本发明的压力均衡曲线(T′)。由于压力均衡时间(T′)被缩短，所以用于重新启动本发明中已停机压缩机的等待时间也得以缩短。

正如从上述描述所明白的那样，本发明提供了一种带有两个压缩机的空调系统和用于运行该空调系统的方法，其中，为了使已停机压缩机的停机状态不超过指定时间，压缩机被同时运行，从而缩短了用于均衡已停机压缩机入口和出口处的压力所需的时间，并且由此缩短了同时运行所述压缩机的等待时间，以便满足冷负荷的增大状况。因此，本发明中带有两个压缩机的空调系统能够快速地处理冷负荷的变化，因而可变化地改变制冷剂的压缩能力并且满足冷负荷。

尽管出于说明的目的，公开了本发明的优选实施例，但是本领域中的技术人员将会明白，在不脱离所附权利要求中公开的本发明保护范围和技术构思的条件下，可以进行多种变型、添加和替换。例如，各个压缩机的压缩能力并不局限于上述值，而是可以由制造商可变化地设定。还有，上述在停机后的压缩机保持停机状态超过指定时间时，用于缩短等待时间以重新启动已停机的压缩机的技术方案可以应用于其它领域。

Claims (7)

1、一种带有两个压缩机的空调系统，包括：

空调器，用于调节房间内的空气，以便经由制冷循环来满足冷负荷，所述制冷循环由制冷剂流经压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器而形成；和

控制单元，用于根据冷负荷的变化状况，选择性地或者同时运行压缩机，以便可变化地控制制冷剂的压缩能力，

其中，所述控制单元包括：

比较单元，用于判断冷负荷是大还是小；

测量单元，用于测量从所述两个压缩机中选定工作的压缩机的运行时间；以及

压缩机驱动单元，用于输出控制信号，来根据冷负荷的变化和运行时间，选择性地或者同时运行压缩机。

2、如权利要求1中所述带有两个压缩机的空调系统，其中，所述空调器包括：

两个压缩机，用于对处于低温低压状态下的气态制冷剂进行压缩，以便将其转换到高温高压状态；

冷凝器，用于对所述处于高温高压状态下的气态制冷剂进行冷凝，以便将其转换成处于中温高压状态下的液态制冷剂；

膨胀阀，用于减小所述处于中温高压状态下的液态制冷剂的压力，以便将其转换到低温低压状态；以及

蒸发器，用于蒸发所述处于低温低压状态下的液态制冷剂，以便将其转换成处于低温低压状态下的气态制冷剂。

3、如权利要求1中所述带有两个压缩机的空调系统，其中，所述比较单元判断出预期的室内温度与实际的室内温度之间的差值是否超过了参考值，并且由此确定出冷负荷是大还是小。

4、如权利要求1中所述带有两个压缩机的空调系统，其中，所述压缩机驱动单元用于输出控制信号，来在冷负荷增大时或者已运行的压缩机的运行时间超过指定时间时，同时运行所有的压缩机。

5.一种用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法，包括：

第一步，在运行过程中的早期阶段，在不考虑冷负荷的条件下，同时运行所述压缩机；

第二步，根据冷负荷选择性地运行所述压缩机中的一个；

第三步，当在第二步骤中从压缩机中选定的工作压缩机连续运行超过指定时间时，再重新启动已停机的压缩机。

6、如权利要求5中所述用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法，其中，所述第二步骤包括：

第一子步骤，获得预期的室内温度与实际的室内温度之间的差值；

第二子步骤，将由第一子步骤获得的温度差值与参考值进行比较；以及

第三子步骤，在所述温度差值超过参考值时判断出冷负荷较大，或者在所述温度差值未超过参考值时判断出冷负荷较小。

7.如权利要求5中所述用于运行带有两个压缩机的空调系统的方法，其中，所述第三步骤包括：

第一子步骤，对从压缩机中选定工作的压缩机的运行时间进行测量；

第二子步骤，将所述运行时间与指定时间进行比较；以及

第三子步骤，当所述运行时间超过指定时间时，再重新启动已停机的压缩机。

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