CN114034093B - 一种可适应异常环境温度的空调***和空调器 - Google Patents

一种可适应异常环境温度的空调***和空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种可适应异常环境温度的空调***，包括压缩机、室外换热器和室内换热器，空调***还包括与室外换热器并联设置的第一辅助换热模块、以及串联设置在室外换热器输出端一侧的第二辅助换热模块；室外换热器和第一辅助换热模块的输入端与压缩机的输出端连接；室外换热器和第一辅助换热模块的输出端与第二辅助换热模块的输入端连接；第二辅助换热模块的输出端与室内换热器的输入端连接；室内换热器的输出端与压缩机的输入端连接；第一辅助换热模块包括第一储液罐；第二辅助换热模块包括第二储液罐。本发明通过两套带有储液罐的辅助换热***，解决了目前空调***在超高温、超低温环境下难以正常运行的问题，并能有效降低能耗。

Description

一种可适应异常环境温度的空调***和空调器
技术领域
本发明涉及空调设备技术领域，具体涉及一种可适应异常环境温度的空调***和空调器。
背景技术
在空调制冷行业中，空调***在超高温、超低温环境下正常制冷是个行业难题。在室内热负荷不变或持续增加的情况下，无论室外温度如何变化，室内仍然需要空调***正常制冷运行，才能保持室内温度平衡在正常需求范围，保障室内电子设备正常、温度运行。因此，空调***在超高温、超低温环境下正常运行尤为重要。
另外，随着节能减排标准逐年要求提高，一种既能适应超高温、超低温环境、又能达到节能减排要求的空调***成为当前制冷行业最迫切需求。
发明内容
鉴于上述，本发明提出了一种可适应异常环境温度的空调***和空调器，可以有效解决目前空调***在超高温、超低温环境下难以正常运行的问题以及能耗高的问题。
本发明提出了一种可适应异常环境温度的空调***，包括压缩机、室外换热器和室内换热器，空调***还包括与室外换热器并联设置的第一辅助换热模块、以及串联设置在室外换热器输出端一侧的第二辅助换热模块；
室外换热器和第一辅助换热模块的输入端与压缩机的输出端连接；
室外换热器和第一辅助换热模块的输出端与第二辅助换热模块的输入端连接；
第二辅助换热模块的输出端与室内换热器的输入端连接；
室内换热器的输出端与压缩机的输入端连接；
第一辅助换热模块包括第一储液罐；
第二辅助换热模块包括第二储液罐。
优选的，室外换热器的输入端设有第一电子膨胀阀，第一辅助换热模块的输入端设有第二电子膨胀阀；
当室外温度高于第一预设值时，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀同时开启，使第一储液罐分流部分冷媒进行换热。
优选的，当室外温度处于于第一预设值和第二预设值之间时，第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀交替开启或同步开启。
优选的，第一辅助换热模块还包括设置在第一储液罐输出端的第一电泵。
优选的，室外换热器的输出端设有防止冷媒逆向流动的第一单向阀。
优选的，空调***还包括第一旁路管路，第一旁路管路与第二辅助换热模块并联设置；
第一旁路管路设有第二单向阀。
优选的，第二辅助换热模块还包括设置在第二储液罐输出端的第二电泵，当室外温度低于第二预设值、且室内外温差达到X时，第二电泵启动并使第二储液罐分流部分由室外换热器一次换热后的冷媒进行二次换热。
优选的，空调***还包括第二旁路管路，第二旁路管路与压缩机并联设置；
第二旁路管路设有第三单向阀；
当室外温度低于第二预设值且室内外温差进一步达到Y时，第三单向阀开启，同时压缩机停止运行；
其中，数值Y＞数值X。
优选的，第二辅助换热模块与第一旁路管路汇聚后通过节流电子膨胀阀与室内换热器连接。
本发明还提出了一种空调器，设有上述任一项所记载的可适应异常环境温度的空调***。
本发明的有益效果是：
本发明设有两个带有储液罐的辅助换热***，储液罐存储有液态低温冷媒，不仅可以作为空调***备用冷媒的存储容器，同时可以辅助室外换热器进行换热，提高空调***在超高温、超低温环境下的换热能力，并提高空调***全工况下的制冷能效。
在室外高温时，通过开启与室外换热器并联的第一辅助换热模块，可有效降低室外换热器的***循环压力，降低室外风机和压缩机负荷，并保证整个管路***压力正常；
室外低温时，通过开启与室外换热器串联的第二辅助换热模块进行辅助换热，同时当温度再下降到一定值时，压缩机与室外换热器关闭，只留氟泵运行换热，有效提高机组能效；
室外常温时，第一辅助换热模块与室外换热器根据***运行时间独立切换运行或同步运行，有效提高了运行效率和使用寿命；在冷凝风机或第一电泵故障时可以即时切换以维持制冷运行。
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是可适应异常环境温度的空调***的方案图。
附图标记说明：
1-压缩机，2-室外换热器，21-冷凝风机，3-室内换热器，4-第一储液罐，41-第一电泵，5-第二储液罐，51-第二电泵，61-第一单向阀，62-第二单向阀，63-第三单向阀，71-第一电子膨胀阀，72-第二电子膨胀阀，8-节流电子膨胀阀。
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。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的***设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
下面结合附图及实施例对本发明的原理进行详细说明。
本发明提出了如图1展示的一种双储液罐空调***，包括压缩机1、室外换热器2和室内换热器3，空调***还包括与室外换热器2并联设置的第一辅助换热模块、以及串联设置在室外换热器2输出端一侧的第二辅助换热模块；
室外换热器2和第一辅助换热模块的输入端与压缩机1的输出端连接；
室外换热器2和第一辅助换热模块的输出端与第二辅助换热模块的输入端连接；
第二辅助换热模块的输出端与室内换热器3的输入端连接；
室内换热器3的输出端与压缩机1的输入端连接；
第一辅助换热模块包括第一储液罐4；
第二辅助换热模块包括第二储液罐5。
储液罐是两个辅助换热***的核心，储液罐存储有液态低温冷媒，不仅可以作为空调***备用冷媒的存储容器，同时可以辅助室外换热器2进行换热，提高空调***在超高温、超低温环境下的换热能力，并提高空调***全工况下的制冷能效。
储液罐可以通过其金属壳体散热，也可以风冷散热，可以成为室外换热器2换热的有力补充。
第一辅助换热模块还包括设置在第一储液罐4输出端的第一电泵41；
第二辅助换热模块还包括设置在第二储液罐5输出端的第二电泵51；
两个电泵用于将储液罐中的冷媒向空调***的冷媒循环管路中输送。
为了避免储液罐中的冷媒向室外换热器2回流，室外换热器2的输出端设有第一单向阀61。
室外换热器2的输入端设有第一电子膨胀阀71，第一辅助换热模块的输入端设有第二电子膨胀阀72。第一电子膨胀阀71和第二电子膨胀阀72起到开关的作用。
空调***还包括第一旁路管路，第一旁路管路与第二辅助换热模块并联设置，第一旁路管路设有第二单向阀62。从室外换热器2和第一辅助换热模块过来的冷媒，在第二辅助换热模块停止工作时从第一旁路管路通过，最终进入室内换热器3进行换热。当第二辅助换热模块启动时，在第二电泵51的控制下，一部分冷媒经过第二辅助换热模块进行换热，再与第一旁路的冷媒汇流后进入室内换热器3。
室内换热器3的接入端设有节流电子膨胀阀8，第二辅助换热模块与第一旁路管路的冷媒汇聚后，经过节流电子膨胀阀8节流降压后进入室内换热器3进行室内侧换热。
本实施例中，空调***还包括第二旁路管路，第二旁路管路与压缩机1并联设置，第二旁路管路设有第三单向阀63。
第二旁路管路用于在压缩机1停止工作后通过冷媒。
在室外高温，即室外温度高于第一预设值时，空调***进入高温制冷状态，通过开启与室外换热器2并联的第一辅助换热模块，可有效降低室外换热器2的***循环压力，降低室外风机和压缩机1负荷，并保证整个管路***压力正常；
室外低温，即室外温度低于第二预设值时，空调***进入低温制冷状态，通过开启与室外换热器2串联的第二辅助换热模块进行辅助换热，同时当温度再下降到一定值时，压缩机1与室外换热器2关闭，只留氟泵运行换热，有效提高机组能效；
室外常温，即室外温度处于第一预设值和第二预设值之间时，空调***进入常温制冷状态，第一辅助换热模块与室外换热器2根据***运行时间独立切换运行或同步运行，有效提高了运行效率和使用寿命；在冷凝风机21或第一电泵41故障时可以即时切换以维持制冷运行。
本实施例中，第一预设值为55℃，第一预设值为10℃。
空调***进入高温制冷状态时，室外换热器2的冷凝风机21正常运转，第二电子膨胀阀72启动，同时第一电泵41启动，此时由压缩机1排气管出来的高温高压气态冷媒一部分通过打开的第二电子膨胀阀72进入第一储液罐4，冷媒一部分在室外换热器2中风冷换热冷凝，另一部分在第一储液罐4中与罐内低温液态冷媒进行冷凝换热，冷凝后的冷媒通过三通汇合在一处再经过节流电子膨胀阀8节流降压，由蒸发侧吸入室内换热器蒸发换热带走室内设备散发热量，最后再经压缩机1吸入压缩，如此反复循环以正常调节室内温度，保障室内设备正常运行。高温时第二电泵51保持关闭状态，无冷媒流通。
室内外温差是指室内温度减去室外温度的差值。例如对于有恒温恒湿要求的数据机房，其室内温度要求在20℃，室外温度有可能是零下，但机房内具有大量持续的发热源，使得机房仍然有制冷需求。
空调***进入低温制冷状态时，第二辅助换热模块分流一部分从室外换热器2排出的冷媒并与罐内低温液态冷媒进行冷凝换热。室内外温差达到X时，室外侧正常换热为室外换热器2换热，第二电子膨胀阀72与第一电泵41保持关闭状态，此时第二电泵51开启运行，冷媒经室外换热器2换热后会在分路分别流入第二单向阀62与第二储液罐5中，高温高压冷媒经两处流经后汇至一处起到一次节流作用，再经节流电子膨胀阀8二次节流后进入室内蒸发侧蒸发换热，最后再由压机吸入压缩，此时为第二电泵51与压缩机1同步运行，压缩机1会自动降低频率，冷凝侧风机转速也会随之降低，以此达到节能提高能效作用。
室内外温差进一步达到Y时，压缩机1逐渐下降频率，冷凝风机21也同步降低转速，第二电泵51工作转速提高，直到压缩机1与外侧冷凝风机21完全关闭后，此时冷媒在蒸发侧换热后经第三单向阀63所在管路再进入室外换热器2，再进入第二储液罐5中进行换热，最后通过第二电泵51抽出流入室内进行蒸发换热，如此反复循环。
X、Y是可根据需求在控制逻辑上自定义，本实施例设定值X在10-20℃范围内，Y值为＞20℃。
空调***进入正常制冷状态时，室外换热器2和第一辅助换热模块交替运行或同步运行。正常制冷状态下空调***启动时只有室外换热器2及冷凝风机21运行，压缩机1排出的高温高压气态冷媒在室外换热器2进行冷凝换热，即此时空调***与一般家用空调***一致。
当持续室外常温时，空调***在正常模式运行一定时间后，***会同步开启第二电子膨胀阀72，同时开启第一电泵41，同时冷凝风机21转速逐渐降低，第一电子膨胀阀71会逐渐调小，两者冷凝换热运行3min后，冷凝风机21停止运行，同时第一电子膨胀阀71完全关闭，此时经压缩机1排出的高温高压气态冷媒经第二电子膨胀阀72全部进入第一储液罐4进行冷凝换热，再由第一电泵41带出再通过节流电子膨胀阀8节流后进入室内换热器3进行换热，最后蒸发后压缩机1吸入压缩增焓，如此形成一个完整的循环。
本发明还提出了一种空调器，该空调器设有上述任一实施例所记载的可适应异常环境温度的空调***。
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 (3)

1.一种可适应异常环境温度的空调***，包括压缩机、室外换热器和室内换热器，其特征在于，所述空调***还包括与所述室外换热器并联设置的第一辅助换热模块、以及串联设置在所述室外换热器输出端一侧的第二辅助换热模块，所述室外换热器的输入端设有第一电子膨胀阀，所述第一辅助换热模块的输入端设有第二电子膨胀阀；所述室外换热器的输出端设有防止冷媒逆向流动的第一单向阀；
所述室外换热器和所述第一辅助换热模块的输入端与所述压缩机的输出端连接；
所述室外换热器和所述第一辅助换热模块的输出端与所述第二辅助换热模块的输入端连接；
所述第二辅助换热模块的输出端与所述室内换热器的输入端连接；
所述室内换热器的输出端与所述压缩机的输入端连接；
所述第一辅助换热模块包括第一储液罐、设置在所述第一储液罐输出端的第一电泵；
所述第二辅助换热模块包括第二储液罐、设置在所述第二储液罐输出端的第二电泵；
所述空调***还包括第一旁路管路，所述第一旁路管路与所述第二辅助换热模块并联设置；所述第一旁路管路设有第二单向阀；
所述空调***还包括第二旁路管路，所述第二旁路管路与所述压缩机并联设置；所述第二旁路管路设有第三单向阀；
当室外温度高于第一预设值时，所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀同时开启，使第一储液罐分流部分冷媒进行换热；
当室外温度处于第一预设值和第二预设值之间时，所述第一电子膨胀阀和所述第二电子膨胀阀交替开启或同步开启；
当室外温度低于第二预设值、且室内外温差达到X时，第二电泵启动并使第二储液罐分流部分由室外换热器一次换热后的冷媒进行二次换热；
当室外温度低于第二预设值且室内外温差进一步达到Y时，所述第三单向阀开启，同时压缩机停止运行；
其中，数值Y＞数值X。
2.如权利要求1所述的可适应异常环境温度的空调***，其特征在于，所述第二辅助换热模块与所述第一旁路管路汇聚后通过节流电子膨胀阀与所述室内换热器连接。
3.一种空调器，其特征在于，设有权利要求1-2任一项所述的可适应异常环境温度的空调***。
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