CN114183834A - 一种空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空调装置,在室外换热器的换热量大于需求换热量时,通过流路切换机构控制至少一个室外换热器的工作状态进行切换,从冷凝状态切换为蒸发状态或者从蒸发状态切换为冷凝状态,从而改善机组运行的室内外负荷平衡、冷媒合理分布,改善压缩机驱动设备可靠性、扩大空调的运行工况范围、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、耗电量高、有利于节能。
Description
技术领域
本发明涉及空调技术领域,具体地说,是涉及一种空调装置。
背景技术
在现有技术中,为增强机组的能力,两管制大容量空调机组的风扇和换热器配合形式一般采用以下三种结构形式设计(分别如图1中a、b、c所示):a)两个换热器、两个节流元件、一个风扇;b)两个换热器、两个节流元件、两个风扇;c)一体式长管路换热器、一个节流元件、一个风扇。若单模块机组不能满足工程所需能力,会采用多模块组合形式。
发明内容
本发明提供一种空调装置,解决了现有技术中室外换热器换热量过大时导致的压缩机频繁启停、无法工作、效率低、耗电量高的技术问题。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种空调装置,包括压缩机、室外风扇和至少两个并联的室外支路,所述室外支路包括节流装置和室外换热器;其特征在于,所述空调装置还包括:
流路切换机构,用于受控切换所述室外换热器的工作状态;
控制模块,用于在所述空调装置的运行模式为制热模式、所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从蒸发状态切换为冷凝状态;用于在所述空调装置的运行模式为制冷模式、所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从冷凝状态切换为蒸发状态。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果:本发明空调装置在室外换热器的换热量大于需求换热量时,通过流路切换机构控制至少一个室外换热器的工作状态进行切换,从冷凝状态切换为蒸发状态或者从蒸发状态切换为冷凝状态,从而改善机组运行的室内外负荷平衡、冷媒合理分布,改善压缩机驱动设备可靠性、扩大空调的运行工况范围、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、耗电量高、有利于节能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a-1c是现有技术两管制空调机组***示意图。
图2a-2c是现有技术三管制空调机组***示意图。
图3是本发明实施例一的双风扇、双换热器的两管制单模块空调装置的***循环原理图。
图4是本发明实施例二的单风扇、双换热器的两管制单模块空调装置的***循环原理图。
图5是本发明实施例三的双管制多模块空调装置模块组合的***循环原理图。
图6是本发明实施例四的双风扇、双换热器的三管制单模块空调装置的***循环原理图(全部制冷/制热模式)。
图7是本发明实施例四的双风扇、双换热器的三管制单模块空调装置的***循环原理图(主制冷模式)。
图8是本发明实施例四的双风扇、双换热器的三管制单模块空调装置的***循环原理图(主制热模式)。
图9是本发明实施例五的单风扇、双换热器的三管制单模块空调装置的***循环原理图(全部制冷/制热模式)。
图10是本发明实施例六的三管制多模块空调装置模块组合的***循环原理图。
图11是本发明空调装置制冷模式时的控制流程图。
图12是本发明空调装置制热模式时的控制流程图。
图中:实线箭头表示制冷模式冷媒流动方向,虚线箭头表示制热模式冷媒流动方向。
图中部件标记说明:
1:气液分离器 2:压缩机 3a:第一四通换向阀 3b:第二四通换向阀 3c:第三四通换向阀 4a:第一室外换热器 4b:第二室外换热器5a:第一室外节流元件 5b:第二室外节流元件6:挡板 7a:第一四通换向阀旁通毛细管 7b:第二四通换向阀旁通毛细管 7c:第三四通换向阀旁通毛细管 8a:第一室外风扇 8b:第二室外风扇 9a:高低压气侧截止阀 9b:低压气侧截止阀 9c:高压液侧截止阀 10a:第一室内节流元件 10b:第二室内节流元件 11a:第一室内换热器 11b:第二室内换热器 11c:第三室内换热器 11n:第n室内换热器 12a:第一室内机冷媒切换装置 12b:第二室内机冷媒切换装置 100-1:第一室外机 100-2:第二室外机200-1:第一室内机 200-2:第二室内机 200-3:第三室内机 200-n:第n室内机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”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;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中,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。
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。
三管制热回收功能空调机组的风扇和换热器配合形式,采用以下三种结构形式设计(分别如图1中a、b、c所示):a)两个换热器、两个节流元件、一个风扇;b)两个换热器、两个节流元件、两个风扇;c)一体式长管路换热器、一个节流元件、一个风扇。
一、两管制空调机组
以双换热器、双风扇结构的制热过程(图1b)为例来描述现有技术两管制空调机组的循环过程,冷媒的流动方向如图中箭头表示,实线表示制冷流动方向,虚线表示制热流动方向。主要过程如下:1)压缩机抽吸来自气液分离器中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入室内换热器中;2)在室内换热器中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态经过室内节流元件排入室外机中;3)过冷液态冷媒分为两路,分别经过第一/第二节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第一/第二室外换热器中;4)低压液态冷媒在第一/第二室外换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态并汇合后进入气液分离器中;5)气液分离器将气相、液相冷媒分离,压缩机抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。值得注意的是,在现有技术中,如图1的a、b所示,一般两个换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一/第二节流元件的控制完全相同,第一/第二室外风扇的控制完全相同。
图1中:1:气液分离器 2:压缩机 3:四通换向阀 4a:第一室外换热器 4b:第二室外换热器 5a:第一节流元件 5b:第二节流元件 6:隔板 7:气侧截止阀 8:液侧截止阀 9:室内节流元件 10:室内换热器 11a:第一室外风扇 11b:第二室外风扇。
在上述两管制现有技术方案中,由于压缩机最低频率受限,且室外机换热器面积一定,在小负荷运行工况存在以下问题:1)极端工况,机组无法正常运行:a)在室外环温较低的制冷模式,室内机蒸发温度低,机组为防止室内机冻结频繁启停压缩机,不利于压缩机运行可靠性,并且机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能;b)在室内温度高的高温制热模式,室内机冷凝压力高、超出压缩机压力运行范围导致机组不能运行、影响用户使用;2)机组频繁开停:机组提供的能力远大于负荷需求,导致机组频繁的开停,室内温度波动大、影响用户的舒适性。
以上所述问题一方面导致压缩机频繁启停、压缩机寿命等可靠性问题,限制空调的运行工况范围,并且机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能,另一方面发挥能力过大导致机组易于达到设定温度而频繁启停、室内温度波动大,影响用户舒适性。
二、三管制热回收空调机组
三管制热回收功能空调机组的风扇和换热器配合形式和上述两管制一致,在此仅以三管制的双换热器、双风扇结构为例来描述现有技术三管制空调机组的循环过程。如图2a所示,为全部室内机都制冷或者都制热的循环过程,冷媒的流动方向如图中箭头表示,实线表示制冷流动方向,虚线表示制热流动方向。如图2b所示,为部分室内机制冷、部分室内机制热时热回收循环过程。
1)全部室内机制热的主要过程如下:1)压缩机抽吸来自气液分离器中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀和第二四通换向阀中,少量高压气态冷媒通过第一四通换向阀旁通毛细管回到气液分离器中,主要部分冷媒通过第二四通换向阀、高低压气侧截止阀流入室内机冷媒切换装置中;2)在第一和第二室内机冷媒切换装置中,A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一和第二室内换热器中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态经过室内节流元件排入室外机中;3)过冷液态冷媒分为两路,分别经过第一/第二节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第一/第二室外换热器中;4)低压液态冷媒在第一/第二室外换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态并汇合后进入第一四通换向阀并进入气液分离器中;5)气液分离器将气相、液相冷媒分离,压缩机抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。值得注意的是,在现有技术中,如图2的a、b所示,一般两个换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一/第二节流元件的控制完全相同,第一/第二室外风扇的控制完全相同。
2)全部室内机制冷的主要过程如下:1)压缩机抽吸来自气液分离器中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀和第二四通换向阀中,少量高压气态冷媒通过第二四通换向阀旁通毛细管回到气液分离器中,主要部分冷媒通过第一四通换向阀流入室外换热器中;2)在第一和第二室外换热器中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态经过室外节流元件排入室内机中;3)过冷液态冷媒分为两路,分别经过第一/第二室内节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第一/第二室内换热器中;4)低压液态冷媒在第一/第二室内换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态进入第一/第二室内机冷媒切换装置,其中A接口和F接口的连通、B接口和H接口的连通,分别对应经过高低压气侧截止阀、低压气侧截止阀回到气液分离器中;5)气液分离器将气相、液相冷媒分离,压缩机抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。值得注意的是,在现有技术中,如图2的a、b、c所示,一般两个换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一/第二节流元件的控制完全相同,第一/第二室外风扇的控制完全相同。
3)热回收的主要过程(主制冷)如下:当室内侧主需求制冷,则室外换热器作为冷凝器使用。例如第一室内机需求制热、第二室内机需求制冷时的冷媒循环过程如图2b所示。主要循环过程:1)压缩机抽吸来自气液分离器中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀和第二四通换向阀中; 2)一部分冷媒通过第一四通换向阀进入第一/第二室外换热器,在第一和第二室外换热器中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液经过室外节流元件排入室内侧;另一部分冷媒通过第二四通换向阀进入第一室内机冷媒切换装置中,其中A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一室内换热器中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;3)分别来自室外机和第一室内机的过冷液态冷媒汇合,进入第二室内机,经过第二室内节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第二室内换热器中;4)低压液态冷媒在第二室内换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态进入第二室内机冷媒切换装置,其中B接口和H接口的连通,而后通过低压气侧截止阀排入到室外侧的气液分离器中;5)气液分离器将气相、液相冷媒分离,压缩机抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。值得注意的是,在现有技术中,如图2的a、b、c所示,一般两个换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一/第二节流元件的控制完全相同,第一/第二室外风扇的控制完全相同。
4)热回收的主要过程(主制热)如下:当室内侧主需求制热,则室外换热器作为蒸发器使用。例如第一室内机需求制热、第二室内机需求制冷时的冷媒循环过程如图2c所示。主要循环过程:1)压缩机抽吸来自气液分离器中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀和第二四通换向阀中; 2)少量高压气态冷媒通过第一四通换向阀旁通毛细管回到气液分离器中,主要部分冷媒通过第二四通换向阀、高低压气侧截止阀流入第一室内机冷媒切换装置中,其中A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一室内换热器中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;3)来自第一室内机的过冷液态冷媒分成两路,一路进入第二室内机并经过第二室内节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第二室内换热器中,另一路通过高压液侧截止阀进入室外侧并分别经过第一/第二室外节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第一/第二室外换热器中;4)两路的低压液态冷媒分别在第二室内换热器和室外换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态后,一路进入第二室内机冷媒切换装置,其中B接口和H接口的连通,而后通过低压气侧截止阀排入到室外侧的气液分离器中,另一路经过第一四通换向阀排入到气液分离器中;5)气液分离器将气相、液相冷媒分离,压缩机抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。值得注意的是,在现有技术中,如图2的a、b、c所示,一般两个换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一/第二节流元件的控制完全相同,第一/第二室外风扇的控制完全相同。
图2中:1:气液分离器 2:压缩机 3a:第一四通换向阀 3b:第二四通换向阀 4a:第一室外换热器 4b:第二室外换热器5a:第一室外节流元件 5b:第二室外节流元件 7a:第一四通换向阀旁通毛细管 7b:第二四通换向阀旁通毛细管 8a:第一室外风扇 8b:第二室外风扇9a:高低压气侧截止阀 9b:低压气侧截止阀 9c:高压液侧截止阀 10a:第一室内节流元件10b:第二室内节流元件 11a:第一室内换热器 11b:第二室内换热器 12a:第一室内机冷媒切换装置 12b:第二室内机冷媒切换装置
四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。冷媒切换装置中,A接口和F接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和高低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态;B接口和H接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态。四通换向阀旁通毛细管的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器中,保证四通换向阀的可靠性。
在上述三管制现有技术方案下,当室内侧只有一种需求(制冷/制热)时,存在的问题和上述两管制相同,在此不再赘述。当热回收工况时,可能存在室内外负荷不平衡情况,当室内主制冷、室外换热器做冷凝器提供多余的换热能力时存在问题:①导致***高低压压比较低、影响压缩机驱动设备可靠性,②导致室内机蒸发压力较低、机组为防止冻结而频繁启停压缩机、用户舒适度不佳,③机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能;当室外换热器做蒸发器提供多余的换热能力时,存在问题:①导致***高低压压比较低、影响压缩机驱动设备可靠性,②导致室内机冷凝压力较高、超出压缩机压力运行范围导致机组不能运行、影响用户使用,③机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能。
以上所述问题会导致三管制空调机组压缩机频繁启停、压缩机寿命及可靠性等问题,某些场景甚至导致空调不能工作,限制空调的运行工况范围,影响用户使用舒适性、易引发用户投诉,并且机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能。
本申请实施例提供一种空调装置,包括压缩机、室外风扇和至少两个并联的室外支路,室外支路包括节流装置和室外换热器;空调装置还包括:
流路切换机构,用于受控切换室外换热器的工作状态。具体的,流路切换机构包括四通换向阀,每个室外换热器对应一个四通换向阀,四通换向阀用于受控切换对应的室外换热器的工作状态,例如,从蒸发状态切换为冷凝状态,或者,从冷凝状态切换为蒸发状态。
控制模块,用于在空调装置的运行模式为制热模式(包括主制热模式)、室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从蒸发状态切换为冷凝状态;用于在空调装置的运行模式为制冷模式(包括主制冷模式)、室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从冷凝状态切换为蒸发状态。
控制模块用于获取压缩机的运行频率、室外风扇的转速和空调装置的运行模式,用于在压缩机的运行频率降低至设定值Hmin且室外风扇的转速降低至Fmin,在空调装置为制冷模式,满足第一条件时,或者,不满足第一条件且室内回风温度Ti-室内设定温度Tset≤x时;在空调装置为制热模式,满足第二条件时,或者,不满足第二条件且室内设定温度Tset-室内回风温度Ti≤x时;确定所室外换热器的换热量大于需求换热量;
其中,第一条件为:压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin,第二条件为:压缩机的排气压力Pd>目标吸气压力Pdmax,0.5≤x≤4。
进一步的,第一条件为压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin且室外环境温度Ta≥Ta1,其中,Ta1为制冷模式下,为防止室内换热器冻结允许室外换热器切换为蒸发器状态的外界环境温度的最小值。
控制模块用于获取机组需求的压缩机频率增加量△H,在空调装置为制冷模式、△H>a时,控制流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态,其中,a为事先通过试验确定的制冷模式运行时满足切换模式要求的最小频率增量。
△H≤a且Ta<Ta1时,控制流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态。
控制模块用于获取机组需求的压缩机频率增加量△H,在空调装置为制热模式、△H>b时,控制流路切换机构动作,使处于冷凝状态的室外换热器切换为蒸发状态,其中,b为事先通过试验确定的制热运行时满足切换模式要求的最小频率增量。
在一些实施例中,室外换热器之间通过隔板分隔,每个室外换热器分别配置一个室外风扇;或者,至少两个所述室外换热器共用一个室外风扇,所述两个室外换热器之间具有可移动/伸缩挡板。
控制模块根据室外换热器工作状态切换的个数具有至少三种换热能力不同的方案,控制模块用于选择室外换热器的换热量最接近需求换热量的方案。
空调装置包括至少两个室外机,至少一个室外机包括压缩机、室外风扇和至少两个并联的室外支路,室外支路包括节流装置和室外换热器。
在室外换热器需要风冷散热时,控制模块控制不需要风冷散热的室外换热器切换工作状态。
实施例1
本实施例以室外机包括双风扇、双换热器的两管制单模块空调装置为例进行说明。
为解决背景技术提出的问题,在制冷模式,如图3所示(实线箭头方向),第一室外换热器4a做冷凝器,第二室外换热器4b做蒸发器,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1的低压气态冷媒并压缩为高温高压气体排入到第一室外换热器4a中;2)在第一室外换热器4a中和空气换热冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态,而后分为两路,一路进入到第二室外节流元件5b中,另一路进入到室内侧;3)冷媒分别经过第二室外节流元件5b、室内节流元件10a、10b进行节流降压至低压两相状态后分别进入第二室外换热器4b、室内换热器11a、11b中;4)分别在第二室外换热器4b、室内换热器11a、11b中蒸发吸热为低压过热状态而后进入气液分离器1中;5)在气液分离器1中进行气相液相分离,气相冷媒被压缩机2抽吸,进而完成下一个循环。
在制热模式,如图3所示(虚线箭头方向),第一室外换热器4a做蒸发器,第二室外换热器4b做冷凝器,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1的低压气态冷媒并压缩为高温高压气体并分为两路,一路排入到第二室外换热器4b中,另一路排入到室内侧 ;2)分别在第二室外换热器4b和室内换热器11a、11b中和空气换热冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态,而后汇合为一路进入到第一室外节流元件5a中;3)冷媒经过第一室外节流元件5a节流降压至低压两相状态后进入第一室外换热器4a中;4)冷媒在第一室外换热器4a中蒸发吸热为低压过热状态而后进入气液分离器1中;5)在气液分离器1中进行气相液相分离,气相冷媒被压缩机2抽吸,进而完成下一个循环。
具体的,如图11所示,制冷模式的控制方法为:
制冷运行开始,第一室外换热器和第二室外换热器均做冷凝器,室外换热器的工作状态均为冷凝状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于断电状态、第三四通换向阀3c处于上电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且两个室外风扇8a、8b转速降低到最小值Fmin,若压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin且室外环境温度Ta≥Ta1,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内回风温度Ti-室内设定温度Tset≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>a时,或者,△H≤a且Ta<Ta1时,控制流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为冷凝器。
做冷凝器的室外换热器对应的节流元件的控制目标是冷凝器的出口过冷度,对应风扇的控制目标是目标排气压力。做蒸发器的室外换热器对应的节流元件的控制目标可以是蒸发器的吸气过热度或者排气过热度,对应风扇的控制目标是目标吸气压力。Ta1为可以执行室外换热器切换为蒸发器使用的最小温度,防止由于室外温度过低导致蒸发温度低、导致室内换热器冻结。当控制模块检测到“ΔH>a”时,即***需求更多能力、需求增加压缩机频率时,恢复到“第一第二室外换热器做冷凝器”模式。
如图12所示,制热模式的控制方法为:
制热运行开始,第一室外换热器和第二室外换热器均做蒸发器,室外换热器的工作状态均为蒸发状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于通电状态、第三四通阀3c处于断电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且两个室外风扇8a、8b转速降低到最小值Fmin,若压缩机的排气压力Pd>目标吸气压力Pdmax,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内设定温度Tset-室内回风温度Ti≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>b时,控制流路切换机构动作,使处于冷凝状态的室外换热器切换为蒸发状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为蒸发器。
做冷凝器的室外换热器对应的节流元件的控制目标是冷凝器的出口过冷度,对应风扇的控制目标是目标排气压力。做蒸发器的室外换热器对应的节流元件的控制目标可以是蒸发器的吸气过热度或者排气过热度,对应风扇的控制目标是目标吸气压力。当控制模块检测到“ΔH>b”时,即***需求更多能力、需求增加压缩机频率时,恢复到“第一第二室外换热器做蒸发器”模式。
其中,蒸发器吸气过热度:蒸发器的出口温度减去吸气压力对应的饱和温度求得的差值。
排气过热度:排气温度减去排气压力对应的饱和温度求得的差值。
冷凝器的出口过冷度:排气压力对应的饱和温度减去冷凝器出口温度求得差值。
在上述控制方法中:1)压缩机运行频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;2)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;3)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
在本实施例中,通过隔板6将第一室外换热器4a和第二室外换热器4b分离,即将第一室外换热器4a的风场和第二室外换热器4b的风场完全分离。和第一室外换热器4a换热的风量仅来自于第一室外风扇8a的抽吸作用,和第二室外换热器4b换热的风量仅来自于第二室外风扇8b的抽吸作用。
本实施例通过隔板6将第一室外换热器4a和第二室外换热器4b分区,实现两个室外换热器的换热能力完全独立,即第一室外换热器4a、第一室外风扇8a、第一室外节流元件5a形成一个独立单元来控制第一室外换热器4a的换热量,第二室外换热器4b、第二室外风扇8b、第二室外节流元件5b形成一个独立单元来控制第二室外换热器4b的换热量。
技术原理及效果:通过隔板6实现两个换热器的风场分区、节流元件调节独立,当***控制检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
具体来说,例如在室外环温较低的制冷工况,室内蒸发温度低,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为蒸发器,从而能够和作为蒸发器的室内机换热器一起来平衡室外冷凝器过大的冷凝器负荷,从而提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。在室内温度高的高温制热工况,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为冷凝器,从而能够和作为冷凝器的室内机换热器一起来平衡室外蒸发器过大的蒸发器负荷,降低室内机冷凝压力、扩大机组运行的环境工况、提高用户对产品的满意度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。而在一些制冷/制热小负荷工况,***运行可靠性满足要求,但是采用现有技术方式,机组能力远大于负荷需求的能力,导致机组频繁启停,通过本实施例中反向调整一个室外换热器的工作状态,降低机组能力,进而改善机组频繁启停的问题。
本发明不限于顶出风空调、侧出风空调。不限室外换热器的形式、两个室外换热器的相对位置,隔板6根据室外换热器的形式以及室外风扇的位置来设置。
实施例2
本实施例以室外机包括单风扇、双换热器的两管制单模块空调装置为例进行说明。
如图4所示,是单风扇、双换热器的两管制单模块空调装置的冷媒循环图,其中实线表示制冷过程,虚线表示制热过程。具体的冷媒流动过程与上述实施方案一中的双风扇、双换热器的两管制单模块空调***的一致,在此不再赘述。
在本实施例中,在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间设置有可伸缩挡板6。可伸缩挡板6伸展开可实现将其中一个换热器与室外风扇8a隔开。
空调装置运行在制冷模式时:室外换热器均做冷凝器,室外换热器的工作状态均为冷凝状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于断电状态、第三四通换向阀3c处于上电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇8a转速降低到最小值Fmin,若压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin且室外环境温度Ta≥Ta1,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内回风温度Ti-室内设定温度Tset≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态。当进行反向调控后,可展开可伸缩挡板6,遮挡反向工作的换热器。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>a时,或者,△H≤a且Ta<Ta1时,控制流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为冷凝器,可伸缩挡板6复位。
做冷凝器的节流元件的控制目标是冷凝器的出口过冷度,做蒸发器的节流元件的控制目标可以是蒸发器的吸气过热度或者排气过热度。风扇根据做冷凝器的目标排气压力进行控制。Ta1为可以执行室外换热器切换为蒸发器使用的最小温度,防止由于室外温度过低导致蒸发温度低、导致室内换热器冻结。当控制模块检测到“ΔH>0”时,即***需求更多能力、需求增加压缩机频率时,恢复到“第一第二室外换热器做冷凝器”模式。
空调装置运行在制热模式时:室外换热器均做蒸发器,室外换热器的工作状态均为蒸发状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于通电状态、第三四通阀3c处于断电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇8a转速降低到最小值Fmin,若压缩机的排气压力Pd>目标吸气压力Pdmax,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内设定温度Tset-室内回风温度Ti≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态。当进行反向调控后,可展开可伸缩挡板6,遮挡反向工作的换热器。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>b时,控制流路切换机构动作,使处于冷凝状态的室外换热器切换为蒸发状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为蒸发器,可伸缩挡板6复位。
做冷凝器的节流元件的控制目标是冷凝器的出口过冷度,做蒸发器的节流元件的控制目标可以是蒸发器的吸气过热度或者排气过热度。风扇根据做蒸发器的目标吸气压力进行控制。当控制模块检测到“ΔH>0”时,即***需求更多能力、需求增加压缩机频率时,恢复到“第一第二室外机换热器做蒸发器”模式。
在上述控制方法中:1)压缩机运行频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;2)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;3)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
技术原理及效果:通过可伸缩挡板6实现室外机的其中一个换热器和风扇完全隔离,当***控制检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
具体来说,例如在室外环温较低的制冷工况,室内蒸发温度低,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为蒸发器,从而能够和作为蒸发器的室内机换热器一起来平衡室外冷凝器过大的冷凝器负荷,从而提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。在室内温度高的高温制热工况,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为冷凝器,从而能够和作为冷凝器的室内机换热器一起来平衡室外蒸发器过大的蒸发器负荷,降低室内机冷凝压力、扩大机组运行的环境工况、提高用户对产品的满意度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。而在一些制冷/制热小负荷工况,***运行可靠性满足要求,但是采用现有技术方式,机组能力远大于负荷需求的能力,导致机组频繁启停,通过本方案中反向调整一个室外换热器的工作状态,降低机组能力,进而改善机组频繁启停的问题。
本发明不限于顶出风空调、侧出风空调,不限室外换热器的形式、两个室外换热器间的相对位置,可伸缩挡板6根据换热器形式以及室外风扇的位置来设置。
实施例3
本实施例以双管制多模块空调装置为例进行说明。
图中:实线箭头表示制冷模式冷媒流动方向,虚线箭头表示制热模式冷媒流动方向。
本实施例是阐述本发明在两管制模块组合中的应用场景及效果。如图5所示,是第一室外机100-1(双风扇&两个换热器***,如图3所示)和第二室外机100-2(单风扇&两个换热器***,如图4所示)的室外机模块组合,搭配N台室内机(200-1、200-2、200-3、…、200-n)的组合***。为方便描述本发明的技术点应用方法,第一室外机100-1的第一室外换热器4a、第二室外换热器4b分别简称为A、B,第二室外机100-2的第一室外换热器4a、第二室外换热器4b分别简称为C、D。为充分体现本发明实施例3的技术效果,认为在同种测试条件下,换热器能力大小为:(A+B)>(C+D)>A/B>C/D。
当检测到室外换热器的换热量过多(此时,A、B、C和D四个换热器都提供换热能力,第一室外机100-1的压缩机频率已经是最小值Hmin,且第一室外风扇8a、8b转速降低到最小值Fmin,或者,第二室外机100-2的压缩机频率已经是最小值Hmin,且第二室外风扇8a转速降低到最小值Fmin),则可依次采取表1中的换热器能力的调控方案。在制冷模式时,以Psmin为目标值,先选择实际吸气压力大于Psmin的方案i,若满足“Ti-Tset≤x”,则进一步选择方案i+1(i+1≤n,n为优先级最低方案的序号);在制热模式时,以Pdmax为目标值,先选择实际排气压力小于Pdmax的方案j,若满足“Tset-Ti≤x”,则进一步选择方案j+1(j+1≤n,n为优先级最低方案的序号)。
表1 模块组合时换热器能力调控方案
方案序号 | 正向发挥能力的换热器 | 反向发挥能力的换热器 |
1 | A&B&(C/D) | C/D |
2 | (A/B)& C&D | A/B |
3 | A&B | C&D |
4 | C&D | A&B |
5 | A/B | (A/B)& C&D |
6 | C/D | A&B&(C/D) |
其中:“/”表示“或”,“&”表示“和”
在上述制冷模式控制方法中:1)依照表1中序号顺序,反向发挥能力的换热器的换热能力是依次增大的;2)频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;3)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作;5)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
技术原理及效果:当***控制检测并判断各室外机频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),按照表1中的换热器能力的调控方案优先级顺序,反向调整某些室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,按照表1顺序继续调整某些室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
实施例4
本实施例以室外机包括双风扇、双换热器的三管制单模块空调装置为例进行说明:
在室内机仅有制冷需求时,为解决背景技术中的问题,如图6所示(实线箭头方向),第一室外换热器4a做冷凝器,第二室外换热器4b做蒸发器,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b和第三四通换向阀3c中;2)少量高压气态冷媒通过第二四通换向阀3b和第三四通换向阀3c的旁通毛细管7b、7c回到气液分离器1中,主要部分冷媒通过第一四通换向阀3a流入第一室外换热器4a中,在第一室外换热器4a中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态; 3)过冷液态冷媒分为两路,一路进入第二室外节流元件5b,另一路进入室内侧,并分别经过其对应节流元件节流降压至低压两相状态而后进入第二室外换热器4b和室内换热器中;4)低压液态冷媒分别在第二室外换热器4b和室内换热器中蒸发吸热、升温至低压过热气态,一路经过第二四通换向阀3b而后进入气液分离器1中,另一路进入第一室内机冷媒切换装置12a或第二室内机冷媒切换装置12b,其中A接口和F接口的连通、B接口和H接口的连通,分别对应经过高低压气侧截止阀、低压气侧截止阀回到气液分离器1中;5)气液分离器1将气相、液相冷媒分离,压缩机2抽吸气液分离器1的气相冷媒进行下一次循环。
在室内机仅有制热需求时,为解决背景技术中的问题,如图6所示(虚线箭头方向),第一室外换热器4a做蒸发器,第二室外换热器4b做冷凝器,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b和第三四通换向阀3c中,少量高压气态冷媒通过第一四通换向阀旁通毛细管7a回到气液分离器1中,主要部分冷媒分为两路并分别流入室内机冷媒切换装置中和第二室外换热器4b中;2)一路流入第一室内机冷媒切换装置12a和第二室内机冷媒切换装置12b中,其中A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一室内换热器11a和第二室内换热器11b中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态,另一路在第二室外换热器4b中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;3)两路过冷液态冷媒汇合为一路,经过第一室外节流元件5a节流降压至低压两相状态而后进入第一室外换热器4a中;4)低压液态冷媒在第一室外换热器4a中蒸发吸热、升温至低压过热气态后进入第一四通换向阀3a并进入气液分离器1中;5)气液分离器1将气相、液相冷媒分离,压缩机2抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。
在热回收工况时,可能存在室内外负荷不平衡情况,当室内主制冷(第一室内机200-1需求制热,第二室内机200-2需求制冷,且制冷负荷大于制热负荷)、室外换热器做冷凝器提供多余的换热能力时存在问题:①导致室内机蒸发压力较低、机组为防止冻结而频繁启停压缩机、用户舒适度不佳,②机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能。另外,机组提供的能力远大于负荷需求,导致机组频繁的启停,室内温度波动大、影响用户的舒适性。
为解决此问题,如图7所示(实线箭头方向),第一室外换热器4a正常做冷凝器,第二室外换热器4b反向做蒸发器平衡室内外热负荷,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b和第三四通换向阀3c中; 2)一部分冷媒通过第三四通换向阀3c进入第一室内机冷媒切换装置12a中,其中A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一室内换热器11a中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;另一部分冷媒通过第一四通换向阀3a进入第一室外换热器4a,在第一室外换热器4a中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;3)一部分过冷液态冷媒进入第二室内机200-2并经过第二室内节流元件10b节流降压至低压两相状态而后进入第二室内换热器11b中,另一部分进入第二室外换热器4b中并经过第二室外节流元件5b节流降压至低压两相状态而后进入第二室外换热器4b中;4)一路低压液态冷媒在第二室内换热器11b中蒸发吸热、升温至低压过热气态进入第二室内机冷媒切换装置12b,其中B接口和H接口的连通,而后通过低压气侧截止阀排入到室外侧的气液分离器1中,另一路低压液态冷媒在第二室外换热器4b中蒸发吸热、升温至低压过热气态进入气液分离器1;5)气液分离器1将气相、液相冷媒分离,压缩机2抽吸气液分离器1的气相冷媒进行下一次循环。
在热回收工况时,可能存在室内外负荷不平衡情况,当室内主制热(第一室内机需求制热,第二室内机需求制冷,且制热负荷大于制冷负荷)、室外换热器做蒸发器提供多余的换热能力存在问题:①导致室内机冷凝压力较高、超出压缩机压力运行范围导致机组不能运行、影响用户使用,②机组运行工况恶劣、压缩机效率低下、耗电量高、不利于节能。另外,机组提供的能力远大于负荷需求,导致机组频繁的启停,室内温度波动大、影响用户的舒适性。
为解决此问题,如图8所示(实线箭头方向),第一室外换热器4a正常做蒸发器,第二室外换热器4b反向做冷凝器平衡室内外热负荷,冷媒循环流动过程如下:1)压缩机2抽吸来自气液分离器1中的低压低温气态冷媒压缩至高压高温过热状态并排入第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b和第三四通换向阀3c中; 2)一部分冷媒通过第二四通换向阀3b进入第二室外换热器4b,在第二室外换热器4b中和室外空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;另一部分冷媒通过第三四通换向阀3c进入第一室内机冷媒切换装置12a中,其中A接口和F接口的连通,高压高温的冷媒进入到第一室内换热器11a中和室内空气换热被冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态;3)一部分过冷液态冷媒进入第二室内机200-2并经过第二室内节流元件10b节流降压至低压两相状态而后进入第二室内换热器11b中,另一部分过冷液态冷媒进入第一室外换热器4a中并经过第一室外节流元件5a节流降压至低压两相状态而后进入第一室外换热器4a中;4)在第二室内换热器11b中的低压液态冷媒蒸发吸热、升温至低压过热气态进入第二室内机冷媒切换装置12b,其中B接口和H接口的连通,而后通过低压气侧截止阀排入到室外侧的气液分离器1中,在第一室外换热器4a中的低压液态冷媒蒸发吸热、升温至低压过热气态进入气液分离器1;5)气液分离器1将气相、液相冷媒分离,压缩机2抽吸气液分离器的气相冷媒进行下一次循环。
在本实施例中,通过隔板6将第一室外换热器4a和第二室外换热器4b分离,即将第一室外换热器4a的风场和第二室外换热器4b的风场完全分离。和第一室外换热器4a换热的风量仅来自于第一室外风扇8a的抽吸作用,和第二室外换热器4b换热的风量仅来自于第二室外风扇8b的抽吸作用。
通过隔板6将第一室外换热器4a和第二室外换热器4b分区,实现两个换热器的换热能力完全独立,即第一室外换热器4a、第一室外风扇8a、第一室外节流元件5a形成一个独立单元来控制第一室外换热器4a的换热量,第二室外换热器4b、第二室外风扇8b、第二室外节流元件5b形成一个独立单元来控制第二室外换热器4b的换热量。
空调装置运行在制冷模式/主制冷模式时:室外换热器均做冷凝器,室外换热器的工作状态均为冷凝状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于断电状态、第三四通换向阀3c处于上电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇8a转速降低到最小值Fmin,若压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin且室外环境温度Ta≥Ta1,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内回风温度Ti-室内设定温度Tset≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行通电,其对应室外换热器变更为蒸发器工作状态。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>a时,或者,△H≤a且Ta<Ta1时,控制流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为冷凝器。
空调装置运行在制热模式/主制热模式时:室外换热器均做蒸发器,室外换热器的工作状态均为蒸发状态,第一四通换向阀3a和第二四通换向阀3b处于通电状态、第三四通阀3c处于断电状态。当检测到压缩机2的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇8a转速降低到最小值Fmin,若压缩机的排气压力Pd>目标吸气压力Pdmax,则将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态;若不满足上述条件,但是满足室内设定温度Tset-室内回风温度Ti≤x时,也将第一四通换向阀3a或者第二四通换向阀3b中的一个进行断电,其对应室外换热器变更为冷凝器工作状态。当控制模块获取机组需求的压缩机频率增加量△H>b时,控制流路切换机构动作,使处于冷凝状态的室外换热器切换为蒸发状态,即第一室外换热器和第二室外换热器均为蒸发器。
在上述控制方法中:1)压缩机运行频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;2)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;3)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
冷媒切换装置中,A接口和F接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和高低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态;B接口和H接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
技术原理及效果:通过隔板实现两个换热器的风场分区、节流元件调节独立,当***控制检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
具体来说,例如在室外环温较低的制冷工况或者热回收主制冷等工况,室内蒸发温度低,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为蒸发器,从而能够和作为蒸发器的室内机换热器一起来平衡室外冷凝器过大的冷凝器负荷,从而提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。在室内温度高的高温制热工况或者热回收主制热,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为冷凝器,从而能够和作为冷凝器的室内机换热器一起来平衡室外蒸发器过大的蒸发器负荷,降低室内机冷凝压力、扩大机组运行的环境工况、提高用户对产品的满意度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。而在一些制冷/制热小负荷工况,***运行可靠性满足要求,但是采用现有技术方式,机组能力远大于负荷需求的能力,导致机组频繁启停,通过本方案中反向调整一个室外换热器的工作状态,降低机组能力,进而改善机组频繁启停的问题。
本发明不限于顶出风空调、侧出风空调。不限室外换热器的形式、两个室外换热器的相对位置,隔板6根据室外换热器的形式以及室外风扇的位置来设置。
实施例5
本实施例以室外机包括单风扇、双换热器的三管制单模块空调装置为例进行说明:
单风扇、双换热器的三管制单模块空调装置和实施例4中双风扇、双换热器的三管制单模块空调装置一样,具有四种运行模式:①全部制冷;②全部制热;③主制冷;④主制热。如图9所示,是单风扇、双换热器的三管制单模块空调***的冷媒循环图,其中实线表示全制冷过程,虚线表示全制热过程。具体的冷媒流动过程与实施例4中的双风扇、双换热器的两管制单模块空调装置的一致,在此不再赘述。
在本实施例中,在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间设置有可伸缩挡板6。可伸缩挡板6伸展开可实现将其中一个室外换热器与室外风扇隔开。
空调装置运行在制冷模式/主制冷模式时的控制方法同实施例2的制冷模式控制方法。
空调装置运行在制热模式/主制热模式时的控制方法同实施例2的制热模式控制方法。
在上述控制方法中:1)压缩机运行频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;2)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;3)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
冷媒切换装置中,A接口和F接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和高低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态;B接口和H接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
技术原理及效果:通过可伸缩挡板实现室外机的其中一个换热器和风扇完全隔离,当***控制检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,反向调整其中一个室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
具体来说,例如在室外环温较低的制冷工况或者热回收主制冷等工况,室内蒸发温度低,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为蒸发器,从而能够和作为蒸发器的室内机换热器一起来平衡室外冷凝器过大的冷凝器负荷,从而提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。在室内温度高的高温制热工况或者热回收主制热,通过调整其中一个室外机换热器工作状态为冷凝器,从而能够和作为冷凝器的室内机换热器一起来平衡室外蒸发器过大的蒸发器负荷,降低室内机冷凝压力、扩大机组运行的环境工况、提高用户对产品的满意度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。而在一些制冷/制热小负荷工况,***运行可靠性满足要求,但是采用现有技术方式,机组能力远大于负荷需求的能力,导致机组频繁启停,通过本方案中反向调整一个室外换热器的工作状态,降低机组能力,进而改善机组频繁启停的问题。
实施例6
本实施例以三管制多模块空调装置为例进行说明。
图10中:实线箭头表示制冷模式冷媒流动方向,虚线箭头表示制热模式冷媒流动方向。
本实施例是阐述本发明在三管制模块组合中的应用场景及效果。如图10所示,是第一室外机100-1(双风扇&两个换热器三管制***)和室外机二(单风扇&两个换热器三管制***)的室外机模块组合,搭配N台室内机(200-1、200-2、200-3、…、200-n)的组合***。为方便描述本发明的技术点应用方法,第一室外机100-1的第一室外换热器4a、第二室外换热器4b分别简称为A、B,第二室外机100-2的第一室外换热器4a、第二室外换热器4b分别简称为C、D。为充分体现本实施例的技术效果,认为在同种测试条件下,换热器能力大小为:(A+B)>(C+D)>A/B>C/D。
当检测到室外换热器的换热量过多(此时,A、B、C和D四个换热器都提供换热能力,第一室外机100-1的压缩机频率已经是最小值Hmin,且第一室外风扇8a、8b转速降低到最小值Fmin,或者,第二室外机100-2的压缩机频率已经是最小值Hmin,且第二室外风扇8a转速降低到最小值Fmin),则可依次采取表2中的换热器能力的调控方案。在制冷模式时,以Psmin为目标值,先选择实际吸气压力大于Psmin的方案i,若满足“Ti-Tset≤2”,则进一步选择方案i+1(i+1≤n,n为优先级最低方案的序号);在制冷工况,以Pdmax为目标值,先选择实际排气压力小于Pdmax的方案j,若满足“Tset-Ti≤2”,则进一步选择方案j+1(j+1≤n,n为优先级最低方案的序号)。
表2 模块组合时换热器能力调控方案
方案序号 | 正向发挥能力的换热器 | 反向发挥能力的换热器 |
1 | A&B&(C/D) | C/D |
2 | (A/B)& C&D | A/B |
3 | A&B | C&D |
4 | C&D | A&B |
5 | A/B | (A/B)& C&D |
6 | C/D | A&B&(C/D) |
其中:“/”表示“或”,“&”表示“和”
在上述制冷模式控制方法中:1)依照表2中序号顺序,反向发挥能力的换热器的换热能力是依次增大的;2)频率的最小值Hmin是受不同压缩机本身频率运行范围约束的;3)风扇转速的最小值Fmin不一定为0,例如某些空调装置使用风冷为驱动基板进行散热,为保证散热翅片温度在允许范围内,需要风扇维持一定的转速;4)一般来说,可选任意一个室外换热器作为反向工作换热器;如果机组使用风冷驱动散热,可优先选择不涉及风冷散热的风扇对应的换热器进行反向工作;5)做反向调节的室外换热器的节流元件的开度存在一个开度最小值,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止反向工作的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性。
其中,第一四通换向阀3a控制第一室外换热器4a的蒸发器/冷凝器的工作状态,第二四通换向阀3b控制第二室外换热器的4b蒸发/冷凝的工作状态。
四通换向阀断电时,对应换热器为冷凝器工作状态,四通换向阀通电时,对应换热器为蒸发器工作状态。四通换向阀的D/E/C/S分别对应连接D配管/E配管/C配管/S配管。
冷媒切换装置中,A接口和F接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和高低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态;B接口和H接口的连通或截止状态,分别对应控制室内机和低压气侧截止阀之间冷媒流路的流通或截止状态。
第一四通换向阀3a、第二四通换向阀3b、第三四通换向阀3c的旁通毛细管7a、7b、7c的作用是将四通换向阀的C接口与***的低压气管连通,保证冷媒和油能够正常回到气液分离器1中,保证四通换向阀的可靠性。
技术原理及效果:当***控制检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,室外换热器发挥能力过大导致***运行可靠性差(制冷通过ps判断,制热通过pd判断),按照表2中的换热器能力的调控方案优先级顺序,反向调整某些室外机换热器的工作状态,改善压缩机频繁启停问题、提升压缩机运行可靠性,拓展机组运行工况范围,改善***运行可靠性、提升压缩机效率、减少耗电量;当***检测并判断频率、风扇档位已经降低到最小值,***运行可靠性良好,但是回风温度接近设定温度时,按照表2顺序继续调整某些室外机换热器的工作状态,从而改善机组频繁开停给用户带来的舒适性差的问题。
具体来说,例如在室外环温较低的制冷工况或者热回收主制冷等工况,室内蒸发温度低,通过调整其中某些室外机换热器工作状态为蒸发器,从而能够和作为蒸发器的室内机换热器一起来平衡室外冷凝器过大的冷凝器负荷,从而提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。在室内温度高的高温制热工况或者热回收主制热,通过调整其中某些室外机换热器工作状态为冷凝器,从而能够和作为冷凝器的室内机换热器一起来平衡室外蒸发器过大的蒸发器负荷,降低室内机冷凝压力、扩大机组运行的环境工况、提高用户对产品的满意度,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能。而在一些制冷/制热小负荷工况,***运行可靠性满足要求,但是采用现有技术方式,机组能力远大于负荷需求的能力,导致机组频繁启停,通过本方案中反向调整一个室外换热器的工作状态,降低机组能力,进而改善机组频繁启停题。
以上实施例中,也可去除隔板。但是,去除隔板后,两个换热器的风场之间相互影响,换热效率下降,实施效果下降。
以上仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种空调装置,包括压缩机、室外风扇和至少两个并联的室外支路,所述室外支路包括节流装置和室外换热器;其特征在于,所述空调装置还包括:
流路切换机构,用于受控切换所述室外换热器的工作状态;
控制模块,用于在所述空调装置的运行模式为制热模式、所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从蒸发状态切换为冷凝状态;用于在所述空调装置的运行模式为制冷模式、所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述流路切换机构动作,使至少一个室外换热器的工作状态从冷凝状态切换为蒸发状态。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,所述控制模块用于获取所述压缩机的运行频率、所述室外风扇的转速和所述空调装置的运行模式,用于在所述压缩机的运行频率降低至设定值Hmin且所述室外风扇的转速降低至Fmin,在所述空调装置为制冷模式,满足第一条件时,或者,不满足第一条件且室内回风温度Ti-室内设定温度Tset≤x时;在所述空调装置为制热模式,满足第二条件时,或者,不满足第二条件且室内设定温度Tset-室内回风温度Ti≤x时;确定所述室外换热器的换热量大于需求换热量;
所述第一条件为:所述压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin,所述第二条件为:所述压缩机的排气压力Pd>目标吸气压力Pdmax,0.5≤x≤4。
3.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于,所述第一条件为所述压缩机的吸气压力Ps<目标排气压力Psmin且室外环境温度Ta≥Ta1,其中,Ta1为制冷模式下,为防止室内换热器冻结允许室外换热器切换为蒸发器状态的外界环境温度的最小值。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的空调装置,其特征在于,所述控制模块用于获取机组需求的压缩机频率增加量△H,在所述空调装置为制冷模式、所述△H>a时,控制所述流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态,其中,a为事先通过试验确定的制冷模式运行时满足切换模式要求的最小频率增量。
5.根据权利要求4所述的空调装置,其特征在于,所述△H≤a且Ta<Ta1时,控制所述流路切换机构动作,使处于蒸发状态的室外换热器切换为冷凝状态。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的空调装置,其特征在于,所述控制模块用于获取机组需求的压缩机频率增加量△H,在所述空调装置为制热模式、所述△H>b时,控制所述流路切换机构动作,使处于冷凝状态的室外换热器切换为蒸发状态,其中,b为事先通过试验确定的制热运行时满足切换模式要求的最小频率增量。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的空调装置,其特征在于,所述室外换热器之间通过隔板分隔,每个所述室外换热器分别配置一个室外风扇;或者,至少两个室外换热器共用一个室外风扇;所述两个室外换热器之间具有可移动/伸缩挡板。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的空调装置,其特征在于,所述控制模块根据所述室外换热器工作状态切换的个数具有至少三种换热能力不同的方案,所述控制模块用于选择室外换热器的换热量最接近需求换热量的方案。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的空调装置,其特征在于,在所述室外换热器需要风冷散热时,所述控制模块控制不需要风冷散热的室外换热器切换工作状态。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的空调装置,其特征在于,所述流路切换机构包括四通换向阀,每个室外换热器对应一个四通换向阀。
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