WO2020062606A1 - 冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置。该冷媒循环系统包括主循环系统和换热系统，所述换热系统用于将所述冷媒循环系统中的用电器件散发的热量回收并利用回收的热量对所述主循环系统上的冷媒进行加热。本申请提供的冷媒循环系统设置有换热系统，换热系统能够将用电器件散发的热量回收并利用回收的热量对主循环系统上的冷媒进行加热，一方面提高了能源的利用率，另一方面优化了主循环系统的能效，提高主循环系统的制热效果。

Description

冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置

本申请要求于2018年09月27日提交中国专利局、申请号为201811131484.8、发明名称为“冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及换热系统技术领域，特别是一种冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置。

背景技术

空调系统长时间进行制热运行时，室外换热器为蒸发器，由于室外换热器表面温度通常会低于0℃，使室外空气中的气态湿空气，凝结成霜，并在外风机的引流下布满整个室外换热器，堵塞室外换热器与空气的热交换，导致室内机出风温度下降，影响用户的舒适性，同时也危害着机组安全。

基于此，需要对空调系统进行化霜，在空调系统进行化霜时，四通阀换向，使得系统由制热模式转成制冷模式，室外换热器变为冷凝器，直接接收压缩机排出的高温高压冷媒，以对室外换热器进行化霜。在化霜过程中，由于室内换热器变为蒸发器，温度变低，为了不降低室内温度，需要将内机风机关闭，防止冷风进入室内，但这样就关闭了吸收热量的热源，此时，冷凝热只等于压缩机产生的热量，需要增加压缩机功耗才能缩短化霜时间，另外，在化霜期间会停止对室内的供热，影响用户体验。

针对上述问题，现有技术中提出了一种连续化霜技术，将室外换热器分为两部分，在进行化霜时，先对一部分进行化霜，再对另一部分进行化霜，在整个过程中，内风机不需要停机，但这种技术也存在着化霜期间室外换热器吸热面积减少、影响室内机出风温度、进而影响室内舒 适性的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种能够提高能源利用率、提高制热效果的冷媒循环系统及其控制方法、空气调节装置。

为达到上述目的，一方面，本发明采用如下技术方案：

一种冷媒循环系统，包括主循环系统和换热系统，所述换热系统用于将所述冷媒循环系统中的用电器件散发的热量回收并利用回收的热量对所述主循环系统上的冷媒进行加热。

优选地，所述换热系统包括第二压缩机、流量控制装置、第一换热部和第二换热部，第二压缩机、流量控制装置、第一换热部和第二换热部通过管路相连形成第二冷媒循环回路，所述第一换热部用于与所述主循环系统上的冷媒进行换热，所述第二换热部用于与所述用电器件进行换热。

优选地，所述换热系统包括用于检测所述第二压缩机的排气温度的第一温度检测装置；和/或，

所述换热系统包括用于检测所述第二压缩机的吸气温度的第二温度检测装置。

优选地，所述第一温度检测装置设置在所述第二压缩机的排气口与所述第一换热部之间的管路上；和/或，

所述第二温度检测装置设置在所述第二压缩机的吸气口与所述第二换热部之间的管路上。

优选地，所述主循环系统包括第一压缩机、室外节流装置、室内换热器和室外换热器，所述第一压缩机、室外节流装置、室内换热器和室外换热器通过管路相连形成第一冷媒循环回路。

优选地，所述室外节流装置与所述室内换热器之间的连接管路包括切换段，所述切换段包括第一支路、第二支路和第一切换装置，所述第一切换装置用于将所述第一支路和所述第二支路择一接入所述第一冷媒循环回路，流经所述第二支路的冷媒与所述用电器件进行换热。

优选地，所述第一冷媒循环回路上还设置有室内节流装置，所述切 换段设置在所述室外节流装置和所述室内节流装置之间。

优选地，所述室外换热器包括第一室外换热部和第二室外换热部，所述主循环系统具有第一化霜模式和第二化霜模式，所述主循环系统还包括第二切换装置，所述第二切换装置构造为，

在所述主循环系统运行第一化霜模式时，使得所述第一室外换热部为冷凝器，所述第二室外换热部为蒸发器，

在所述主循环系统运行第二化霜模式时，使得所述第一室外换热部为蒸发器，所述第二室外换热部为冷凝器。

优选地，所述用电器件包括用于驱动所述主循环系统上的第一压缩机的压缩机驱动元件；和/或，

所述主循环系统还包括室外风机，所述用电器件包括用于驱动所述室外风机的室外风机驱动元件。

优选地，所述主循环系统包括气液分离器，所述换热系统用于利用回收的热量对所述气液分离器进行加热。

优选地，所述换热系统用于利用回收的热量对所述气液分离器的底部进行加热。

另一方面，本发明采用如下技术方案：

一种如上所述的冷媒循环系统的控制方法，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取室外环境温度信息，并根据室外环境温度信息对所述换热系统进行控制。

优选地，根据室外环境信息对所述换热系统进行控制的方法包括：

根据室外环境信息控制所述换热系统的开关和/或所述流量控制装置的开度。

优选地，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取所述第二压缩机的排气温度和吸气温度，并根据所述排气温度和所述吸气温度控制所述流量控制装置的开度。

优选地，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取所述用电器件的温度，并根据所述用电器件的温度对所述第一切换装置进行控制。

再一方面，本发明采用如下技术方案：

一种空气调节装置，包括如上所述的冷媒循环系统。

本申请提供的冷媒循环系统设置有换热系统，换热系统能够将用电器件散发的热量回收并利用回收的热量对主循环系统上的冷媒进行加热，一方面提高了能源的利用率，另一方面优化了主循环系统的能效，提高主循环系统的制热效果。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式提供的冷媒循环系统的结构示意图；

图2示出本发明具体实施方式提供的冷媒循环系统运行第一化霜模式时的冷媒流向示意图；

图3示出本发明具体实施方式提供的冷媒循环系统运行第二化霜模式时的冷媒流向示意图；

图4示出未设置换热系统时，单独的主循环系统运行时的制热出风温度变化图；

图5示出本发明具体实施方式提供的冷媒循环系统运行时的制热出风温度变化图。

图中，1、第一压缩机；211、第一室外节流部；212、第二室外节流部；22、室内节流装置；3、室内换热器；4、室外换热器；41、第一室外换热部；42、第二室外换热部；51、第一四通阀；52、第二四通阀；6、气液分离器；7、第二压缩机；8、流量控制装置；9、第一换热部；91、冷媒盘管；10、第二换热部；11、用电器件；12、第一温度检测装置；13、第二温度检测装置；14、高压传感器；15、低压传感器；16、第一支路；17、第二支路；18、第一开关阀；19、第二开关阀；20、经济器；21、过冷器。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。

本发明提供了一种冷媒循环系统，其包括主循环系统，主循环系统为换热的主系统，例如为应用于冷暖空调、热泵热水器等需要利用冷媒进行换热的设备中，如图1所示，主循环系统包括第一压缩机1、节流装置、室内换热器3和室外换热器4，第一压缩机1、节流装置、室内换热器3和室外换热器4通过管路相连形成第一冷媒循环回路，其中，节流装置例如可以只包括位于室外的室外节流装置，也可以如图1所示包括位于室外的室外节流装置以及包括位于室内的室内节流装置22。

进一步地，室外换热器4包括第一室外换热部41和第二室外换热部42，在需要对室外换热器4进行化霜时，可以依次对第一室外换热部41和第二室外换热部42进行化霜，在其中一个室外换热部进行化霜时，另一个室外换热部还可以正常运行，具体地，主循环系统还包括第二切换装置，第二切换装置构造为，在主循环系统运行第一化霜模式(参照图2)时，使得第一室外换热部41为冷凝器，第二室外换热部42为蒸发器，在该化霜模式下，对第一室外换热部41进行化霜，第二室外换热部42作为常规的室外换热器4，在主循环系统运行第二化霜模式(参照图3)时，使得第一室外换热部41为蒸发器，第二室外换热部42为冷凝器，在该化霜模式下，对第二室外换热部42进行化霜，第一室外换热器4作为常规的室外换热器4。

如图1所示，第二切换装置例如可以包括第一四通阀51和第二四通阀52，其中，第一四通阀51的第一端口与第一压缩机1的排气口相连，第一四通阀51的第二端口与第一室外换热部41的第一端相连，第一四通阀51的第三端口与第一压缩机1的吸气口相连，例如，在图1 所示的实施例中，第一四通阀51的第三端口通过气液分离器6与第一压缩机1的吸气口相连，第一四通阀51的第四端口与室内换热器3的第一端相连，第二四通阀52的第一端口与第一压缩机1的排气口相连，第二四通阀52的第二端口与第二室外换热器4的第一端相连，第二四通阀52的第三端口与第一压缩机1的吸气口相连，例如，在图1所示的实施例中，第二四通阀52的第三端口通过气液分离器6与第一压缩机1的吸气口相连，第二四通阀52的第四端口与室内换热器3的第一端相连，室内换热器3的第二端分别与第一室外换热部41、第二室外换热部42的第二端相连。室外节流装置包括设置在第一室外换热部41与室内换热器3之间的第一室外节流部211以及设置在第二室外换热部42与室内换热器3之间的第二室外节流部212。

在主循环系统进行化霜时，包括第一化霜模式和第二化霜模式，在运行第一化霜模式时，如图2所示，第一四通阀51的第一端口和第二端口内部连通，第三端口和第四端口内部连通，第二四通阀52的第二端口和第三端口内部连通，第一端口和第四端口内部连通，第一室外节流部211处于全开状态，控制第二室外节流部212的开度以对冷媒进行节流，如此，在第一化霜模式下，冷媒的流动方向为：

在运行第二化霜模式时，如图3所示，第一四通阀51的第二端口和第三端口内部连通，第一端口和第四端口内部连通，第二四通阀52的第一端口和第二端口内部连通，第三端口和第四端口内部连通，第二室外节流部212处于全开状态，控制第一室外节流部211的开度以对冷媒进行节流，如此，在第二化霜模式下，冷媒的流动方向为：

由于第一室外换热部41和第二室外换热部42交替进行化霜，因此整个化霜过程中，内风机无需停机。

可以理解的是，第一四通阀51和第二四通阀52也可以由多个二通阀、多个三通阀、或者二通阀与三通阀的组合、第二通阀与四通阀的组合、三通阀与四通阀的组合等结构替代，能够实现上述功能即可。

为了在化霜期间包括室内机的出风温度，本申请提供的冷媒循环系统还包括换热系统，换热系统用于将冷媒循环系统中的用电器件11散发的热量回收并利用回收的热量对主循环系统上的冷媒进行加热，一方面提高了能源的利用率，另一方面优化了主循环系统的能效，提高主循环系统的制热效果，例如，当主循环系统在运行化霜模式时，利用回收的热量对冷媒进行加热，以保证在化霜期间室内机的出风温度，提高用户的使用舒适性。

具体地，如图1所示，换热系统包括第二压缩机7、流量控制装置8、第一换热部9和第二换热部10，第二压缩机7、流量控制装置8、第一换热部9和第二换热部10通过管路相连形成第二冷媒循环回路，其中，第一换热部9用于与主循环系统上的冷媒进行换热，第二换热部10用于与用电器件11进行换热，如此，第二换热部10即构成第二循环回路中的蒸发器，第一换热部9即构成第二循环回路上的冷凝器，第二换热部10内的冷媒与用电器件11进行换热，吸收用电器件11散发的热量，第一换热部9内的冷媒将第二换热部10吸收的用电器件11散发的热量释放到主循环系统上的冷媒中，以提高主循环系统的能效。进一步地，为了防止第二压缩机7回液，换热系统的冷媒循环回路上还设置有气液分离器6。

其中，用电器件11可以为冷媒循环系统中的任意能够在工作过程中散发热量的器件，例如用于驱动第一压缩机1运行的压缩机驱动元件、驱动室外风机运行的室外风机驱动元件等，由于压缩机驱动元件的散热量较大，因此优选地，第二换热部10与压缩机驱动元件进行换热。

第一换热部9可以与主循环系统中的任意位置上的结构进行换热，为了方便第一换热部9的设置，优选地，第一换热部9与气液分离器6进行换热，进一步优选地，第一换热部9与气液分离器6的底部进行加 热，例如，在图1所示的实施例中，第一换热部9包括冷媒盘管91，冷媒盘管91设置在气液分离器6的底部，以对气液分离器6底部的液态冷媒进行加热，进而实现蒸发压力的提升。

进一步地，换热系统还包括用于检测第二压缩机7的排气温度的第一温度检测装置12以及用于检测第二压缩机7的吸气温度的第二温度检测装置13，优选地，如图1所示，第一温度检测装置12设置在第二压缩机7的排气口与第一换热部9之间的管路上，第二温度检测装置13设置在第二压缩机7的吸气口与第二换热部10之间的管路上。

参照图4和图5，当主循环系统单独运行，不设置换热系统时，如图4所示，在化霜运行时，受到室外换热面积减小的影响，室内出风温度会大幅度下降，而采用本申请提供的冷媒循环系统运行时，如图5所示(为了方便对比，图5中虚线部分为图4中运行化霜时的出风温度变化曲线)，在化霜运行时，由于通过换热系统对主循环系统上的冷媒进行热量的输送，实现不停内机的连续制热，同时还能够实现室内出风温度的提升。

针对上述冷媒循环系统，本申请还提供了冷媒循环系统的控制方法，主要是在主循环系统运行化霜模式时，对换热系统的控制方法，具体地，当主循环系统运行化霜模式时，获取室外环境温度信息，并根据室外环境温度信息对换热系统进行控制，对换热系统的控制包括控制换热系统的开关、控制流量控制装置8的开度等等。例如，当室外环境温度较高时，不开启换热系统，当室外环境温度较低时，开启换热系统，并根据室外环境温度来对流量控制装置8的开度进行控制，以保证室内的出风温度。在一个具体的实施例中，当室外环境温度大于或等于第一预定温度时，控制换热系统关闭，当室外环境温度大于或等于第二预定温度且小于第一预定温度时，控制换热系统开启，并控制流量控制装置8以第一开度运行，当室外环境温度小于第二预定温度时，控制流量控制装置8以第二开度运行，例如采用最大流量运行，其中，第一预定温度例如为5℃至15℃，优选为10℃，第二预定温度例如为-10℃至-20℃，优选为-15℃。

再例如，当控制换热系统开启后，获取所述第二压缩机7的排气温 度和吸气温度，并根据所述排气温度和所述吸气温度控制所述流量控制装置8的开度。可以理解的是，此处的控制过程与常规的空调系统根据排气温度和吸气温度控制流量控制装置例如膨胀阀的开度的方法类似，例如，根据外部环境温度确定流量控制装置8的初始开度，然后以目标开度＝当前开度+K*(排气温度-吸气温度)的方式对流量控制装置8的开度进行调节，K为系数，具体不再赘述。

进一步优选地，还可根据第一压缩机1的排气压力、吸气压力控制第二压缩机7的运行频率，此时，在压缩机的排气管路上设置有高压传感器14，在压缩机的吸气管路上设置有低压传感器15，当高压传感器14检测的高压过高时，控制第二压缩机7降频，当低压传感器15检测的低压过低时，控制第二压缩机7降频。

进一步地，为了保证主循环系统上的用电器件11的散热，如图1所示，室外节流装置与室内换热器3之间的连接管路包括切换段，优选地，切换段设置在室外节流装置和室内节流装置22之间，进一步优选地，如图1所示，主循环系统还包括经济器20和过冷器21，切换段设置在室外节流装置和经济器20之间，切换段包括第一支路16、第二支路17和第一切换装置，第一切换装置用于将第一支路16和第二支路17择一接入第一冷媒循环回路中，其中，流经第二支路17的冷媒与用电器件11进行换热，即，第二支路17能够与用电器件11进行热交换，而第一支路16不会与用电器件11进行热量交换，在主循环系统运行化霜模式的过程中，可以获取用电器件11的温度，并根据用电器件11的温度对第一切换装置进行控制，当用电器件11温度处于正常范围内时，可以通过第一切换装置将第一支路16接入第一冷媒循环回路中，此时，用电器件11散发的热量大部分被换热系统所回收，而当用电器件11的温度过高时，例如当用电器件11为压缩机驱动元件，其温度高于50℃时，通过第一切换装置将第二支路17接入第一冷媒循环回路，从而保证用电器件11的散热。第一切换装置例如可以包括如图1所示的第一开关阀18和第二开关阀19，第一开关阀18设置在第一支路16上，第二开关阀19设置在第二支路17上，通过第一开关阀18和第二开关阀19的开闭实现不同支路的接入，当然，第一开关阀18和第二开关阀19也可以由一个 三通阀替代。

本申请还提供了一种空调，采用上述的冷媒循环系统，能够保证空调在进行化霜时内机不停机且保证室内出风温度，从而提高用户的使用舒适度。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (16)

1. 一种冷媒循环系统，其特征在于，包括主循环系统和换热系统，所述换热系统用于将所述冷媒循环系统中的用电器件(11)散发的热量回收并利用回收的热量对所述主循环系统上的冷媒进行加热。
2. 根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述换热系统包括第二冷媒循环回路，所述第二冷媒循环回路包括通过管路相连的第二压缩机(7)、流量控制装置(8)、第一换热部(9)和第二换热部(10)，，其中，所述第一换热部(9)用于与所述主循环系统上的冷媒进行换热，所述第二换热部(10)用于与所述用电器件(11)进行换热。
3. 根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述换热系统包括用于检测所述第二压缩机(7)的排气温度的第一温度检测装置(12)；和/或，

   所述换热系统包括用于检测所述第二压缩机(7)的吸气温度的第二温度检测装置(13)。
4. 根据权利要求3所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一温度检测装置(12)设置在所述第二压缩机(7)的排气口与所述第一换热部(9)之间的管路上；和/或，

   所述第二温度检测装置(13)设置在所述第二压缩机(7)的吸气口与所述第二换热部(10)之间的管路上。
5. 根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述主循环系统包括第一冷媒循环回路，所述第一冷媒循环回路包括通过管路相连的第一压缩机(1)、室外节流装置、室内换热器(3)和室外换热器。
6. 根据权利要求5所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述室外节流装置(211、212)与所述室内换热器(3)之间的连接管路包括切换段， 所述切换段包括第一支路(16)、第二支路(17)和第一切换装置，所述第一切换装置用于将所述第一支路(16)和所述第二支路(17)择一接入所述第一冷媒循环回路，流经所述第二支路(17)的冷媒与所述用电器件(11)进行换热。
7. 根据权利要求6所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一冷媒循环回路上还设置有室内节流装置(22)，所述切换段设置在所述室外节流装置和所述室内节流装置(22)之间。
8. 根据权利要求5所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述室外换热器包括第一室外换热部(41)和第二室外换热部(42)，所述主循环系统具有第一化霜模式和第二化霜模式，所述主循环系统还包括第二切换装置，所述第二切换装置构造为，

   在所述主循环系统运行第一化霜模式时，使得所述第一室外换热部(41)为冷凝器，所述第二室外换热部(42)为蒸发器，

   在所述主循环系统运行第二化霜模式时，使得所述第一室外换热部(41)为蒸发器，所述第二室外换热部(42)为冷凝器。
9. 根据权利要求1至8之一所述的冷媒循环系统，其特征在于，

   所述用电器件(11)包括用于驱动所述主循环系统上的第一压缩机运行(1)的压缩机驱动元件；和/或，

   所述主循环系统还包括室外风机，所述用电器件(11)包括用于驱动所述室外风机运行的室外风机驱动元件。
10. 根据权利要求1至8之一所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述主循环系统包括气液分离器(6)，所述换热系统用于利用回收的热量对所述气液分离器(6)进行加热。
11. 根据权利要求10所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述换热系统用于利用回收的热量对所述气液分离器(6)的底部进行加热。
12. 一种如权利要求1至11之一所述的冷媒循环系统的控制方法，其特征在于，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取室外环境温度信息，并根据室外环境温度信息对所述换热系统进行控制。
13. 根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述冷媒循环系统为如权利要求2至4之一所述的冷媒循环系统，根据室外环境信息对所述换热系统进行控制的方法包括：

    根据室外环境信息控制所述换热系统的开关和/或控制所述流量控制装置(8)的开度。
14. 一种如权利要求2至4之一所述的冷媒循环系统的控制方法，其特征在于，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取所述第二压缩机(7)的排气温度和吸气温度，并根据所述排气温度和所述吸气温度控制所述流量控制装置(8)的开度。
15. 一种如权利要求6或7所述的冷媒循环系统的控制方法，其特征在于，当所述主循环系统运行化霜模式时，获取所述用电器件(11)的温度，并根据所述用电器件(11)的温度对所述第一切换装置进行控制。
16. 一种空气调节装置，其特征在于，包括如权利要求1至11之一所述的冷媒循环系统。

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