一种空调装置

文档序号:1934638 发布日期:2021-12-07 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 一种空调装置 (Air conditioner ) 是由 周敏 张恒 董辰 于 2020-06-04 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种空调装置,包括室外机,室外机包括压缩机、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;所述空调装置还包括控制模块,用于在所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述室外换热器与所述室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积减小,以减少室外换热器的换热能力,保证压缩机运行的稳定性,提高压缩机的效率,降低耗电。(The invention relates to an air conditioning device, which comprises an outdoor unit, wherein the outdoor unit comprises a compressor, an outdoor fan and at least two outdoor branches connected in parallel, and each outdoor branch comprises a throttling device and an outdoor heat exchanger; the air conditioning device also comprises a control module, which is used for controlling the heat exchange area of the outdoor heat exchanger and the air flow generated by the outdoor fan to exchange heat to be reduced when the heat exchange amount of the outdoor heat exchanger is larger than the required heat exchange amount, so as to reduce the heat exchange capacity of the outdoor heat exchanger, ensure the running stability of the compressor, improve the efficiency of the compressor and reduce the power consumption.)

一种空调装置

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

为增强机组的能力,现有大容量空调机组的室外风扇和室外换热器配合形式一般采用以下三种结构形式设计:图1a、两个室外换热器、两个节流装置、一个室外风扇;图1b、两个室外换热器、两个节流装置、两个室外风扇;图1c、一体式长管路室外换热器、一个节流装置、一个室外风扇。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。

以双换热器、双风扇结构的制热过程(图1b)为例进行描述循环过程,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室内换热器10中;2)在室内换热器10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装置9排入室外机中;3)过冷液态冷媒分为两路,分别经过第一节流装置5a/第二节流装置5b节流降压至低压两相状态而后进入第一室外换热器4a/第二室外换热器4b中;4)低压液态冷媒在第一室外换热器4a/第二室外换热器4b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。值得注意的是,在现有技术中,如图1 a、图1 b所示,两个室外换热器的面积完全相同,所以为简化控制的复杂程度,第一节流装置5a /第二节流装置5b的控制完全相同,第一室外风扇11a/第二室外风扇11b的控制完全相同。

在上述现有技术方案下,存在以下问题:1)在制冷且室内低负荷工况或者低温制冷等工况,由于室外机换热器面积大、换热能力很强,导致系统高压较低,存在问题:①导致系统高低压压比较低、影响压缩机驱动设备可靠性,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,并且对于低温制热工况,可能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、用户舒适度不佳的问题;2)在制热且室内低负荷工况或者高温制热等工况,由于室外机换热器面积大、换热能力很强,导致低压较高,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;3)在多模块组合运行时,由于室外换热器换热能力不能有效降低,当室外换热器做冷凝器提供多余的换热能力时,存在问题:①导致系统高低压压比较低、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。

综上,以上所述问题会导致压缩机频繁启停、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。

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,包括室外机,所述室外机包括压缩机、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;

所述空调装置还包括:

控制模块,用于在所述室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制所述室外换热器与所述室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积减小。

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,控制室外换热器与室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积减小,以减少室外换热器的换热能力,保证压缩机运行的稳定性,提高压缩机的效率,降低耗电。

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是现有技术空调装置系统示意图。

图2为本发明具体实施例一空调装置系统示意图。

图3为本发明具体实施例二空调装置系统示意图。

图4为本发明具体实施例三空调装置系统示意图。

图中附图标记:

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:第一节流装置 5b:第二节流装置 6:隔板 7:气侧截止阀 8:液侧截止阀 9:室内节流装置 10:室内换热器 11a:第一室外风扇 11b:第二室外风扇 12:可移动/伸缩挡板 100-1、100-2、100-3、100-N:室内机 200-1、200-2:室外机。

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。

针对现有技术存在的缺点,空调装置需要采取一定的技术方案能够在某些工况下减少室外换热器的换热能力。从传热学原理来说,Q=K*A*△T (Q:换热器的换热量、K:传热系数、A:换热器传热面积、△T:管内冷媒和空气的换热温差),换热器的换热量与传热系数、换热器传热面积、管内冷媒和空气的换热温差三个因素有关。室外温度、空调运控制模式一定时,△T认为是一定的,则换热器的换热量可以从以下方面进行调控:1)减少室外风扇转速,降低空气流速、降低K,从而降低换热器的换热量;2)减少冷媒的流通量,降低管内冷媒流速、降低K,从而降低换热器的换热量;3)将换热器分区,降低参与换热的换热面积,降低A,从而降低换热器的换热量。本实施例从第三种实现原理入手,通过控制参与工作的室外换热器的换热面积,来实现降低室外换热器的换热能力,以改善上述提到的问题。

实施例1

空调装置包括室外机,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。

本实施例以空调装置包括两个室外支路,每个室外支路包括串联的一个节流装置和一个室外换热器为例进行说明。其中,两个室外换热器共用一个室外风扇。

如图2所示,以制冷工况为例描述冷媒循环流动过程: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室外换热器中 ;2)分别在在第一室外换热器4a中和空气换热冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态后进入第一节流装置5a,在第二室外换热器4b中和空气换热冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态后进入第二节流装置5b中;3)经过第一节流装置5a、第二节流装置5b、液侧截止阀8后进入室内节流装置9进行节流降压至低压两相状态进入室内换热器10中;4)在室内换热器10中蒸发吸热为低压过热状态而后经过气侧截止阀7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。

控制模块用于在室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制室外换热器与室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积减小。

控制模块用于获取压缩机排气压力Pd,根据压缩机排气压力Pd确定室外换热器的换热量是否大于需求换热量。

具体的,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,在空调装置为制冷工况且压缩机的排气压力Pd小于目标压力Pdo时,或者,在空调装置为制热工况且压缩机的排气压力Pd大于目标压力Pdo时,确定室外换热器的换热量大于需求换热量。

在本实施例中,在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间设置有可移动/伸缩挡板12。

控制模块用于控制可移动/伸缩挡板12移动/伸至两个室外换热器之间,以控制室外风扇产生的气流流经室外换热器的面积。

在正常情况下,即在室外换热器的换热量小于等于需求换热量时,可伸缩挡板12收缩,或者,可移动挡板12移出,挡板12不在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间,室外风扇11a产生的气流流经第一室外换热器4a和第二室外换热器4b。

而在需要减少室外换热器换热量时,即在室外换热器的换热量大于需求换热量时,可伸缩挡板12伸展开,或者,可移动挡板12移入,挡板12在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间,以实现将其中一个室外换热器与室外风扇11a完全或部分隔离。

本发明不限定室外换热器的形式、两个室外换热器的相对位置,可移动/伸缩挡板12根据室外换热器的形式以及室外风扇的位置来设置。

本发明不限于顶出风空调、侧出风空调。

本实施例通过可伸缩挡板12实现室外机的其中一个室外换热器和室外风扇11a完全隔离。

空调装置为制冷工况时,室外换热器做冷凝器,当检测到压缩机的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇11a的转速降低到最小值Fmin,此时的压缩机排气压力Pd小于目标压力Pdo,则启动可伸缩挡板遮挡其中一个室外换热器,其对应的室外节流装置的开度小于设定值,保持在较小开度下。

空调装置为制热工况时,室外换热器做蒸发器,当检测到压缩机的运行频率H降低到最小值Hmin,且室外风扇11a的转速降低到最小值Fmin,此时的压缩机排气压力Pd大于目标压力Pdo,则启动可伸缩挡板遮挡其中一个室外换热器,其对应的室外节流装置小于设定值,保持在较小开度下。

其中,1)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)如果不涉及风冷散热等情况,一般来说,可任选第一室外换热器或第二室外换热器进行风扇隔离;而若可伸缩挡板遮挡的区域包括了风冷散热,则采取可伸缩挡板遮挡另一侧换热器区域进行调控;4)被可伸缩挡板遮挡的换热器对应的节流装置开度保持在较小开度下,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止被遮挡的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性。

本实施例通过可伸缩挡板实现室外机的其中一个室外换热器和室外风扇完全隔离,当系统控制检测Pd并判断室外换热器能力过大时,遮挡其中一个室外换热器、关小对应节流装置,控制其中一个室外换热器基本无换热量,实现将系统室外换热器的换热量减少现有技术的一半,从而改善现有技术中在某些应用场景下由于室外换热器换热量过大引发的问题。

1)本实施例在制冷且室内低负荷工况或者低温制冷等工况,通过有效减小室外换热器的换热器提升系统高压,提升系统高低压压比、改善压缩机驱动设备可靠性,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能;并且在低温制冷工况还可以提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度。

2)本实施例在制热且室内低负荷工况或者高温制热等工况,通过有效减小室外换热器的换热器提升蒸发压力,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。

当然,控制模块还可调节挡板的位置,以调节室外换热器与室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积,以使室外换热器的换热量接近需求换热量。

实施例2

空调装置包括室外机,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。

本实施例以空调装置包括两个室外支路,每个室外支路包括串联的一个节流装置和一个室外换热器为例进行说明。其中,每个室外换热器配置一个室外风扇。

如图3所示,以制冷工况为例描述冷媒循环流动过程: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室外换热器中 ;2)分别在在第一室外换热器4a/第二室外换热器4b中和空气换热冷却、冷凝、过冷至高压过冷液态后进入第一节流装置5a/第二节流装置5b中;3)经过节流装置、液侧截止阀8后进入室内节流装置9进行节流降压至低压两相状态进入室内换热器10中;4)在室内换热器10中蒸发吸热为低压过热状态而后进过气侧截止阀7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。

控制模块用于在室外换热器的换热量大于需求换热量时,控制室外换热器与室外风扇产生的气流进行热交换的换热面积减小。

控制模块用于获取压缩机排气压力Pd,根据压缩机排气压力Pd确定室外换热器的换热量是否大于需求换热量。

具体的,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,在空调装置为制冷工况且压缩机的排气压力Pd小于目标压力Pdo时,或者,在空调装置为制热工况且压缩机的排气压力Pd大于目标压力Pdo时,确定室外换热器的换热量大于需求换热量。

在本实施例中,第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间通过隔板6分隔,每个室外换热器分别配置一个室外风扇,控制模块用于控制至少一个室外风扇停机。其中,第一室外换热器4a配置第一室外风扇11a,第二室外换热器4b配置第二室外风扇11b。

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11a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11b的抽吸作用。

本发明不定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。

本发明不限于顶出风空调、侧出风空调。

本实施例通过隔板6将第一室外换热器4a/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11a、第一节流装置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11b、第二节流装置5b形成一个独立单元来控制第二室外换热器4b的换热量。

空调装置为制冷工况时:室外换热器做冷凝器,当检测到压缩机的运行频率H降低到最小值Hmin,且两个室外风扇的转速降低到最小值Fmin,此时的压缩机排气压力Pd小于目标压力Pdo,则关闭其中一个室外风扇,其对应的室外节流装置的开度小于设定值,保持在较小开度下。

空调装置为制热工况时,室外换热器做蒸发器,当检测到压缩机的运行频率H降低到最小值Hmin,且两个室外风扇的转速降低到最小值Fmin,此时的压缩机排气压力Pd大于目标压力Pdo,则关闭其中一个室外风扇,其对应的室外节流装置的开度小于设定值,保持在较小开度下。

其中,1)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)如果不涉及风冷散热等情况,一般来说,可任选第一室外风扇或第二室外风扇进行关闭操作,而若其中特定一个风扇还主负责风冷散热,则需要关闭另一个风扇;4)关闭室外风扇对应的节流装置开度保持在较小开度下,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止关闭风扇对应的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性。

本实施例通过隔板实现两个换热器的风场分区、节流装置调节独立,当系统控制检测Pd并判断室外换热器能力过大时,关闭其中一个风扇、关小对应节流装置,控制其中一个换热器基本无换热量,实现将系统室外换热器的换热量减少现有技术的一半,从而改善现有技术中在某些应用场景下由于室外换热器换热量过大引发的问题。

1)本实施例在制冷且室内低负荷工况或者低温制冷等工况,通过有效减小室外换热器的换热器提升系统高压,提升系统高低压压比、改善压缩机驱动设备可靠性,改善机组运行工况、提升压缩机效率、有利于节能;并且在低温制冷工况还可以提升蒸发压力、解决机组为防止冻结而频繁启停压缩机、提升用户舒适度。

2)本实施例在制热且室内低负荷工况或者高温制热等工况,通过有效减小室外换热器的换热器提升蒸发压力,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。

实施例3

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。

控制模块根据室外风扇产生的气流流经室外换热器的个数至少具有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。

具体的,控制模块用于在制冷工况时,选择压缩机实际排气压力接近目标压力Pdo且不大于目标压力Pdo的方案;控制模块用于在制热工况时,选择压缩机实际排气压力接近目标压力Pdo且不小于目标压力Pdo的方案。

进一步的,控制模块用于在制冷工况且至少一个压缩机的运行频率降低至设定值Hmin且至少一个室外机的室外风扇的转速降低至Fmin时,选择压缩机实际排气压力接近目标压力Pdo且不大于目标压力Pdo的方案;控制模块用于在制热工况且至少一个压缩机的运行频率降低至设定值Hmin且至少一个室外机的室外风扇的转速降低至Fmin时,选择压缩机实际排气压力接近目标压力Pdo且不小于目标压力Pdo的方案。

本实施例以空调装置包括两个室外机200-1、200-2为例进行说明。其中,室外机200-1包括两个室外支路,每个室外支路包括串联的一个节流装置和一个室外换热器,每个室外换热器配置一个室外风扇,第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间通过隔板6分隔。室外机200-2包括两个室外支路,每个室外支路包括串联的一个节流装置和一个室外换热器,两个室外换热器共用一个室外风扇,在第一室外换热器4a和第二室外换热器4b之间设置有可移动/伸缩挡板12。

本实施例说明在模块组合中的应用场景及效果。

如图4所示,是室外机200-1和室外机200-2的室外机模块组合,搭配N台室内机的组合系统。

室外机200-1的第一室外换热器/第二室外换热器分别简称为A/B,室外机200-2的第一室外换热器/第二室外换热器分别简称为C/D。第一室外换热器和第二室外换热器可相同或不同,不做限制。为方便描述本实施例的实施效果,以第一室外机换热器和第二室外机换热器换热能力不同举例,在同种测试条件下,室外换热器的换热能力大小为:(A+B)>(C+D)>A/B>C/D。

当控制模块检测到室外机换热器的换热量过多(此时,A&B&C&D四个室外换热器都提供换热能力,室外机一/二的压缩机频率已经是最小值Hmin,且室外机一/二的风扇转速降低到最小值Fmin),则可依次采取下表中的换热器能力的调控方案。在制冷工况时,以目标排气压力Pdo为目标值,选择实际排气压力最接近Pdo且不大于Pdo的方案;在制热工况时,以目标排气压力Pdo为目标值,选择实际排气压力最接近Pdo且不小于Pdo的方案。

方案序号 发挥能力的换热器
1 A&B&(C/D)
2 (A/B)&C&D
3 A&B
4 C&D
5 A/B
6 C/D

备注:“/”表示“或”,“&”表示“和”

其中,1)依照上表中序号顺序,换热器的换热能力是依次减小的;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)如果不涉及风冷散热等情况,一般来说,双风扇室外机200-1系统可任选第一室外风扇或第二室外风扇进行关闭操作,而若其中特定一个室外风扇还主负责风冷散热,则需要关闭另一个室外风扇;单风扇室外机200-2系统可任选第一室外换热器或第二室外换热器进行室外风扇隔离;而若可伸缩挡板遮挡的区域包括了风冷散热,则采取可伸缩挡板遮挡另一侧换热器区域进行调控;5)被限制换热能力的换热器对应的节流元件开度保持在较小开度下,主要作用是通过维持较小开度保持冷媒流通,防止关闭风扇对应的换热器中积存油,影响压缩机润滑可靠性。

本实施例双风扇系统通过隔板实现两个换热器的风场分区、节流元件调节独立,单风扇系统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,当系统控制检测Pd并判断室外换热器能力过大时,可采取上表中的6种换热器能力的调控方案,根据室内负荷调控室外换热器的换热能力,提升系统性能、扩大机组的运行工况范围、提升压缩机运行可靠性、提升用户舒适性,并且有利于节能。

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。

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