空调系统及其控制方法

文档序号:1813362 发布日期:2021-11-09 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 空调系统及其控制方法 (Air conditioning system and control method thereof ) 是由 张利 王瑞雄 于 2020-05-06 设计创作,主要内容包括:在本申请提供的空调系统及其控制方法中,采用双缸双吸双排压缩机的同时增设了两个四通换向阀与两个温度传感器,通过这两个温度传感器分别监测两个空调回路的压力,并根据这两个空调回路的压力大小同时切换两个四通换向阀,使得压缩机的第一排气口始终连接背压较大的空调回路,由此两个空调系统完全实现独立运行,解决了第二吸排气循环中可能出现的压缩机失效和异响的问题。(In the air conditioning system and the control method thereof, the double-cylinder double-suction double-row compressor is adopted, two four-way reversing valves and two temperature sensors are additionally arranged, the pressure of two air conditioning loops is respectively monitored through the two temperature sensors, and the two four-way reversing valves are simultaneously switched according to the pressure of the two air conditioning loops, so that the first exhaust port of the compressor is always connected with the air conditioning loop with higher back pressure, the two air conditioning systems completely realize independent operation, and the problems of compressor failure and abnormal sound which possibly occur in the second air suction and exhaust cycle are solved.)

空调系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域,特别涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术

现有的空调器通常包括压缩机、油分离器、四通换向阀、储液器、室外换热器、节流装置和室内换热器。在制冷模式时,室外换热器为冷凝器,室内换热器为蒸发器,在制热模式时,室外换热器为蒸发器,室内换热器为冷凝器。压缩机的排气口与油分离器的入口连通,油分离器的底部通过回油管与压缩机的吸入口连通,且回油管上设有节流装置,油分离器的出气口与四通换向阀的第一阀口连通,通过油分离器可实现对压缩机的控油,四通换向阀的第二阀口与室外换热器的一端连通,室外换热器的另一端与室内换热器的一端连通,膨胀阀设于室内换热器与室外换热器之间,室内换热器的另一端与四通换向阀的第三阀口连通,四通换向阀的第四阀口与储液器的一端连通,储液器的另一端与压缩机的吸入口连通。

压缩机是空调系统的核心设备,能够压缩冷媒使其参与循环。双缸双吸双排结构的压缩机由于能够有效地提高空调系统的能效,因而被广泛使用。

然而,在实际使用过程中发现,现有的双缸双吸双排压缩机应用于空调系统时容易出现异响,甚至发生失效问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷,本发明的目的在于提供一种空调系统及其控制方法,克服了现有技术的困难,能够完全实现两个空调支路的独立运行,解决吸排气循环中可能出现的压缩机失效和异响的问题。

根据本发明的一个方面,提供一种空调系统,所述空调系统包括:压缩机、油分离器、节流元件、第一室外换热器、第二室外换热器、第一室内换热器、第二室内换热器、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一传感器和第二传感器;

所述压缩机为双缸双吸双排结构,包括压缩机主体以及与所述压缩机主体连接的第一储液器和第二储液器,所述压缩机主体上分别设置有第一排气口和第二排气口;

所述压缩机的第一排气口与所述第一四通换向阀连接,所述压缩机的第二排气口与所述油分离器的进气口连接,所述油分离器的排气口与所述第二四通换向阀连接,所述油分离器的排油管路经由所述节流元件与所述第一储液器的进气口连接;

所述第一四通换向阀、第一室外换热器、第一电子膨胀阀、第一室内换热器、第二四通换向阀依次连接构成第一支路,所述第一四通换向阀、第二室外换热器、第二电子膨胀阀、第二室内换热器、第二四通换向阀依次连接构成第二支路;

所述第一传感器设置于所述第一支路中,用于监测所述第一支路的压力;所述第二传感器设置于所述第二支路中,用于监测所述第二支路的压力;

当所述第一支路的压力大于所述第二支路的压力时,所述压缩机的第一排气口、第一储液器与所述第一支路连通,所述压缩机的第二排气口、第二储液器与所述第二支路连通;当所述第一支路的压力小于所述第二支路的压力时,所述压缩机的第一排气口、第一储液器与所述第二支路连通,所述压缩机的第二排气口、第二储液器与所述第一支路连通。

可选的,在所述的空调系统中,还包括主控系统,所述第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一传感器和第二传感器均与所述主控系统连接,所述主控系统用于采集所述第一传感器和第二传感器的信号,并根据所述第一传感器和第二传感器的信号控制所述第一四通换向阀和第二四通换向阀的切换。

可选的,在所述的空调系统中,所述第一传感器和第二传感器均为压力传感器。

可选的,在所述的空调系统中,所述第一传感器和第二传感器均为温度传感器,所述第一传感器设置于所述第一电子膨胀阀与所述第一室外换热器之间,所述第二传感器设置于所述第二电子膨胀阀与所述第二室外换热器之间。

可选的,在所述的空调系统中,所述第一储液器与所述第二储液器同时连接所述第二四通换向阀。

根据本发明的另一个方面,提供一种空调系统的控制方法,所述空调系统的控制方法包括:

提供如上所述的空调系统,并通过第一传感器监测第一支路的压力,同时通过第二传感器监测第二支路的压力;

当所述第一支路的压力大于所述第二支路的压力时,同时切换所述第一四通换向阀和第二四通换向阀,使得所述压缩机的第一排气口、第一储液器与所述第一支路连通,所述压缩机的第二排气口、第二储液器与所述第二支路连通;以及

当所述第一支路的压力小于所述第二支路的压力时,同时切换所述第一四通换向阀和第二四通换向阀,使得所述压缩机的第一排气口、第一储液器与所述第二支路连通,所述压缩机的第二排气口、第二储液器与所述第一支路连通。

在本发明提供的空调系统及其控制方法中,采用双缸双吸双排压缩机的同时增设了两个四通换向阀与两个温度传感器,通过这两个温度传感器分别监测两个空调回路的压力,并根据这两个空调回路的压力大小同时切换两个四通换向阀,使得压缩机的第一排气口始终连接背压较大的空调回路,由此两个空调系统完全实现独立运行,解决了第二吸排气循环中可能出现的压缩机失效和异响的问题。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明,以使本发明的特性和优点更为明显。

图1为现有技术的双缸双吸双排压缩机的结构示意图;

图2为现有技术的双缸双吸双排压缩机的下气缸叶片整体的受力示意图;

图3为现有技术的双缸双吸双排压缩机的下气缸叶片竖直方向的受力示意图;

图4为本发明实施例的空调系统的结构示意图;

图5为本发明实施例的空调系统在第一排气口与第一支路连通时的结构示意图;

图6为本发明实施例的空调系统在第一排气口与第二支路连通时的结构示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明,但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反,对本发明进行的修改或者等同替换,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

另外,为了更好的说明本发明,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解,没有这些具体细节,本发明同样可以实施。在另外一些实例中,对于大家熟知的结构和部件未作详细描述,以便于凸显本发明的主旨。

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明,以使本发明的特性和优点更为明显。

现有的空调系统采用双缸双吸双排压缩机容易发生失效或者出现异响问题。发明人对此进行了深入的研究,发现造成现有的空调系统发生失效或者异响的原因在于,双缸双吸双排压缩机直接应用于空调系统时,不能实现两个空调回路的完全独立,两个空调回路在工作过程中互相影响,出现异响,甚至造成失效。

请参考图1,其为现有技术的双缸双吸双排压缩机的结构示意图。如图1所示,在现有的双缸双吸双排结构的压缩机中,第一储液器1、上气缸3、上缸盖5、上消音器7、第一排气口9构成压缩机的第一吸排气循环支路,第二储液器2、下气缸4、下缸盖6、下消音器8、第二排气口10构成压缩机的第二吸排气循环支路。其中,所述上气缸3和下气缸4中均设置有活塞,所述活塞上套设有叶片,两个气缸中的叶片的背压均为壳体内部的压力。

请结合参考图2和图3,两个气缸的叶片的背压就是第一吸排气循环支路的排气压力P1排,叶片受到向下的力F1排=P1排×A,其中A为叶片尾部的面积,叶片头部有一部分位于压缩腔,还有一部分位于吸气腔,位于压缩腔部分的叶片头部受到的力F2=P2排×A2,其中P2排为第二吸排气循环支路的排气压力,A2为叶片头部圆弧位于压缩腔的面积,位于吸气腔部分的叶片头部受到的力F2’=P2吸×A1,P2吸为第二吸排气循环支路的吸气压力,A1为叶片头部圆弧位于吸气腔的面积。

其中,F2沿着竖直向上的分量为F2y排,F2’沿着竖直向上力的分量为F2y吸,叶片头部沿着竖直方向的受力为F2y排+F2y吸

由于P2排>P1排,叶片头部沿着竖直方向的受力F2y排+F2y吸有可能会大于F1排。当F2y排+F2y吸>F1排时,叶片会脱离活塞表面,导致气缸内的吸排气腔连通,压力降低,叶片贴合活塞,产生异响,同时第二吸排气循环支路不能正常运转。

可见,在现有的双缸双吸双排结构的压缩机中,第一吸排气循环支路与第二吸排气循环支路并不是完全独立的。将现有的双缸双吸双排结构的压缩机直接应用于空调系统时,空调系统的两个回路也不能完全独立,两个回路的压力达到一定条件时,叶片头部的受力会大于叶片尾部的受力,使得叶片脱离活塞表面。

综上,造成现有的空调系统容易出现异响甚至发生失效的原因在于,双缸双吸双排压缩机的两个吸排气循环支路不能完全独立,达到一定条件时,压缩机的叶片会贴合活塞而产生异响,第二吸排气循环支路也不能正常运转。为了解决上述问题,本申请提出了如下技术方案:

请参考图4,其为本发明实施例的空调系统的结构示意图。如图4所示,所述空调系统100包括:压缩机、油分离器20、节流元件30、第一室外换热器41、第二室外换热器42、第一室内换热器43、第二室内换热器44、第一四通换向阀51、第二四通换向阀52、第一电子膨胀阀61、第二电子膨胀阀62、第一传感器71和第二传感器72;所述压缩机为双缸双吸双排结构,包括压缩机主体11以及与所述压缩机主体11连接的第一储液器12和第二储液器13,所述压缩机主体11上分别设置有第一排气口11a和第二排气口11b;所述压缩机的第一排气口11a与所述第一四通换向阀51连接,所述压缩机的第二排气口11b与所述油分离器20的进气口连接,所述油分离器20的排气口与所述第一四通换向阀51连接,所述油分离器20的排油管路经由所述节流元件30与所述第一储液器12的进气口连接;所述第一四通换向阀51、第一室外换热器41、第一电子膨胀阀61、第一室内换热器43、第二四通换向阀52依次连接构成第一支路,所述第一四通换向阀51、第二室外换热器42、第二电子膨胀阀62、第二室内换热器44、第二四通换向阀52依次连接构成第二支路;所述第一传感器71设置于所述第一电子膨胀阀61与所述第一室外换热器41之间,用于监测所述第一支路的压力;所述第二传感器72设置于所述第二电子膨胀阀62与所述第二室外换热器42之间,用于监测所述第二支路的压力;当所述第一支路的压力大于所述第二支路的压力时,所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第一支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第二支路连通;当所述第一支路的压力小于所述第二支路的压力时,所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第二支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第一支路连通。

具体的,所述压缩机为双缸双吸双排结构,包括压缩机主体11、第一储液器12和第二储液器13,所述第一储液器12和第二储液器13均与所述压缩机主体11连接,所述压缩机主体11上分别设置有第一排气口11a和第二排气口11b,所述第一储液器12、上气缸、上缸盖、上消音器、第一排气口11a构成所述压缩机的第一吸排气循环支路,第二储液器13、下气缸、下缸盖、下消音器、第二排气口11b构成所述压缩机的第二吸排气循环支路。

优选的,所述压缩机中上气缸与下气缸的排量比例在0.1到1之间。

如图4所示,所述压缩机的第一排气口11a与所述第一四通换向阀51的第一端口连接,所述压缩机的第二排气口11b与所述油分离器20的进气口连接,所述油分离器20的排气口与所述第一四通换向阀51的第三端口连接,所述第一室外换热器41与所述第一四通换向阀51的第二端口连接,所述第二室外换热器42与所述第一四通换向阀51的第四端口连接。

可见,所述油分离器20的排气口与所述压缩机的第一排气口11a连接同一个四通换向阀(即第一四通换向阀51),所述第一储液器12和所述第二储液器13连接同一个四通换向阀(即第二四通换向阀52)。

请继续参考图4,所述第一四通换向阀51、第一室外换热器41、第一电子膨胀阀61、第一室内换热器43、第二四通换向阀52依次连接构成第一支路,所述第一四通换向阀51、第二室外换热器42、第二电子膨胀阀62、第二室内换热器44、第二四通换向阀52依次连接构成第二支路,所述第一支路中设置有第一传感器71,所述第一传感器71用于监测第一电子膨胀阀61节流前的压力,所述第二支路中设置有第二传感器72,所述第二传感器72用于监测第二电子膨胀阀62节流前的压力。

在制冷模式时,冷媒从第一室外换热器41流向第一电子膨胀阀61,同时冷媒从第二室外换热器42流向第二电子膨胀阀62。此时,所述第一传感器71监测到的值为所述第一电子膨胀阀61节流前的压力(即第一支路的压力),所述第二传感器72监测到的值为所述第二电子膨胀阀62节流前的压力(即第二支路的压力)。

其中,所述第一传感器71和第二传感器72可以均为压力传感器,也可以均为温度传感器。

本实施例中,所述第一传感器71和第二传感器72均为温度传感器。对于给定的制冷剂而言,制冷剂的冷凝压力和冷凝温度是一一对应的关系,知道冷凝温度便可以得到冷凝压力,同样,知道冷凝压力也可以得到冷凝温度。因此通过温度传感器测量膨胀阀节流前的温度,也能够知道该处的压力。这种测量方法能够避免使用价格昂贵的压力传感器,因此成本更低。

请继续参考图4,所述空调系统100还包括主控系统(图中未示出),所述第一四通换向阀51、第二四通换向阀52、第一传感器71和第二传感器72均与所述主控系统连接,所述主控系统用于采集所述第一传感器71和第二传感器72的信号,并根据所述第一传感器71和第二传感器72的信号控制所述第一四通换向阀51和第二四通换向阀52的切换。即,所述第一四通换向阀51和第二四通换向阀52根据所述第一传感器71和第二传感器72监测的数值大小来决定是否切换。

如上所述,温度传感器监测的数值反应的其实是冷凝压力的大小。温度传感器的值越大说明温度越高,也就是冷凝压力越高。反之,温度传感器的值越小说明温度越低,也就是冷凝压力越低。根据温度传感器监测的数值大小关系,能够知道两个支路的压力大小。

请参考图5,其为本发明实施例的空调系统在第一排气口与第一支路连通时的结构示意图。如图5所示,当所述第一传感器71监测的数值大于所述第二传感器72监测的数值时,同时切换所述第一四通换向阀51和所述第二四通换向阀52,使得所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第一支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第二支路连通。

请参考图6,其为本发明实施例的空调系统在第一排气口与第二支路连通时的结构示意图。如图6所示,当所述第一传感器71监测的数值小于所述第二传感器72监测的数值时,同时切换所述第一四通换向阀51和所述第二四通换向阀52,使得所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第二支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第一支路连通。

如此,所述第一排气口11a始终与背压较高的空调支路连通,所述第一排气口11a的压力始终大于或等于所述第二排气口11b的压力。

相应的,本实施例还提供一种空调系统的控制方法。请继续参考图5和图6,所述空调系统的控制方法包括:

提供如上所述的空调系统,并通过第一传感器71监测第一支路的压力,同时通过第二传感器72监测第二支路的压力;

当所述第一支路的压力大于所述第二支路的压力时,同时切换所述第一四通换向阀51和第二四通换向阀52,使得所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第一支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第二支路连通;以及

当所述第一支路的压力小于所述第二支路的压力时,同时切换所述第一四通换向阀51和第二四通换向阀52,使得所述压缩机的第一排气口11a、第一储液器12与所述第二支路连通,所述压缩机的第二排气口11b、第二储液器13与所述第一支路连通。

综上可知,本发明的空调系统及其控制方法,在应用双缸双吸双排压缩机的同时增设了两个四通换向阀与两个温度传感器,通过这两个温度传感器分别监测两个空调回路的压力,并根据这两个空调回路的压力大小切换两个四通换向阀,使得压缩机的第一排气口始终连接背压较大的空调回路,由此两个空调系统完全实现独立运行,解决了第二吸排气循环中可能出现的压缩机失效和异响的问题。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本申请的保护范围。

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