CN105371545A - 空调器及其制冷系统的制冷剂循环量调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，制冷系统包括通过制冷管路连接的压缩机、换向阀、室外换热器及室内换热器，室外换热器与室内换热器之间的制冷管路上设置有储液器，储液器的一端通过第一电子膨胀阀与室内换热器相接，储液器的另一端通过第二电子膨胀阀与室外换热器相接，调节方法为：在制冷工况下，通过室外环境温度T11和室外换热器出口温度T9的差值作为判断条件对电子膨胀阀的开度进行调节，可使室外换热器的换热效率达到最佳，空调的制冷效率达到最佳，制热工况下。通过室内换热器中部温度T8作为判断条件对电子膨胀阀的开度进行调节，在保证效率的同时，保证出风的舒适度。

Description

空调器及其制冷系统的制冷剂循环量调节方法

技术领域

本发明属于空调术领域，具体地说，是涉及一种空调器及其制冷系统的制冷剂循环量调节方法。

背景技术

空调器制冷系统制冷剂的充灌量对空调器性能的影响很大，不同环境温度、不同工况及不同压缩机频率负荷下运行时，空调器达到最佳能效状态时所需要的制冷剂量并不相同，例如，高频高负荷时，需要的制冷剂量更多，低频低负荷时，需要的制冷剂量较少。但是空调器制冷系统作为一个封闭的系统，充注在其中的制冷剂时一定的。空调器的制冷剂充注量一般是以设计工况来确定的，而实际的运行工况又往往偏离设计工况，这样，即使以设计工况确定最佳充注量对制冷系统进行充注的空调器，也不可避免地存在因工况变化产生的充注量相对增多或减少的问题，从而影响实际运行的能效比，造成能量的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，根据空调器的运行工况，自动调节制冷系统制冷剂循环量，使空调器在任何工况下都能够达到最佳的能效比。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，制冷系统包括通过制冷管路连接的压缩机、换向阀、室外换热器及室内换热器，所述室外换热器与室内换热器之间的制冷管路上设置有储液器，所述储液器的一端通过第一电子膨胀阀与室内换热器相接，所述储液器的另一端通过第二电子膨胀阀与室外换热器相接，所述调节方法为：

制冷工况下，检测室外环境温度T11和室外换热器出口温度T9，Tc=T11-T9;

若Tc＜Ts1，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀调节至全开状态；

若Ts1≤Tc≤Ts2，控制全开状态的电子膨胀阀保持不变，另一个电子膨胀阀的开度根据流量需要进行调节；

若Tc＞Ts2，控制第一电子膨胀阀调节至全开状态，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度；

制热工况下，检测室内换热器中部温度T8，

若T8＜Ts1′，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀调节至全开状态；

若Ts1′≤Tc≤Ts2′，控制全开状态的电子膨胀阀保持不变，另一个电子膨胀阀的开度根据流量需要进行调节；

若Tc＞Ts2′，控制第一电子膨胀阀调节至全开状态，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度。

其中，Ts1、Ts2、Ts3、Ts1′、Ts2′、Ts3′均为设定温度。

如上所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，调节方法包括开机初始调节阶段，包括：

开机时为制冷工况时，检测室外环境温度T11和压缩机频率F，

若T11＞Ts且F＞Fs，控制第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀起节流作用；

若T11≤Ts或F≤Fs，控制第一电子膨胀阀起节流作用，第二电子膨胀阀全开；

其中，Ts为设定温度、Fs为设定频率。

如上所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，所述调节方法包括开机初始调节阶段，包括：

开机为制热工况时，检测室外环境温度T11和压缩机频率F，

若T11≤Ts′且F＞Fs，控制第一电子膨胀阀起节流作用，第二电子膨胀阀全开；

若T11＞Ts′或F≤Fs，控制第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀起节流作用；

其中，Ts′为设定温度、Fs为设定频率。

其中，第一电子膨胀阀与第二电子膨胀阀为相同规格的电子膨胀阀。

如上所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，检测压缩机的排气温度Tp，若制冷工况下，Tp＞Tps，控制第一电子膨胀阀全开，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，其中，Tps为压缩机排气温度设定值。

如上所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，检测压缩机的排气温度Tp，若制热工况下，Tp＞Tps′，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀全开，其中，Tps′为压缩机排气温度设定值。

基于上述制冷系统的制冷剂循环量调节方法的设计，本发明还提出了一种空调器，空调器包括制冷系统，空调器制冷系统采用上述的制冷剂循环量调节方法。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法在制冷工况下，通过室外环境温度T11和室外换热器出口温度T9的差值作为判断条件对电子膨胀阀的开度进行调节，冷凝器最终将热量释放到空气中，换热器的换热效率跟冷凝器与空气的换热温差相关，换热温差越大，换热效率越高，换热温差越低，换热效率越低。当制冷剂被冷却到接近环境温度时，换热器的后半段换热效率非常低，换热量非常小，通过调节储液器储液，可以将这部分被冷凝的过冷液体储存到储液器中，将换热器的后半段用于与温度更高的制冷剂换热，降低冷凝压力，提高能效。当冷凝器出口制冷剂距离环境温度相差较大时，制冷剂过冷不够，无法保证冷凝器出口为液态，影响空调器经过节流装置的流量，通过调节膨胀阀使储液器处于不储液状态，增加系统制冷剂循环量。

制热工况下。通过室内换热器中部温度T8作为判断条件对电子膨胀阀的开度进行调节，制热时，室内换热器作为高压冷凝器，中部温度也就是冷凝温度可以反应出空调器的冷凝压力，压力越高，功率越大，能效越低，所以控制制热时室内换热器中部温度不能过高。同时与制冷相比，制热需要更多考虑人体舒适性，需要保证空调的出风温度超过或接近人体体温，如果出风温度过低会让使用者感到不适甚至感冒生病，所以室内换热器中部温度不能过低，当室内换热器中部温度过低时，储液器不储液，即使能效有所下降，也需要将制冷剂排入室内换热器来增大制冷剂循环量，提高冷凝压力，从而提高出风温度。

本发明开机时包括初始调节阶段，可保证制冷系统快速进入最佳运行状态，大大缩短调节时间。由于空调器开机时的初始阶段，系统循环还没有稳定，系统的各个温度点还处于变化中，不能准确反映出空调器的运行状态，此时如果通过这些温度点来调节储液器状态，可能造成误调节，然后在稳定后再回调，浪费时间。通过实验室数据与经验预估开机时需要的制冷剂循环量，从而控制储液器处于需要的状态，减少了空调开机因为温度点不稳定而造成的调节波动，减少了调节时间。

本发明具有压缩机排气保护功能，保证压缩机排气温度不超过上限值，保证空调器运行的可靠性。当排气温度过高时，增加空调系统制冷剂的循环量，降低压缩机的吸气过热度，从而降低压缩机的排气温度。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明具体实施例制冷系统的原理图。

图2为本发明具体实施例制冷工况的流程图。

图3为本发明具体实施例制热工况的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例提出了一种空调器制冷系统制冷剂循环量调节方法，所述方法适用于图1所示的制冷系统，其中，图1所示的制冷系统是本实施例的一个基本制冷系统，本领域技术人员在此制冷系统基础上根据需求增加其他部件，均在发明的保护范围之内。

首先对本实施例的制冷系统进行说明：

如图1所示，本实施例的制冷系统包括通过制冷管路连接的压缩机1、换向阀2、室外换热器7及室内换热器3，室外换热器7与室内换热器3之间的制冷管路上设置有储液器5，储液器5的一端通过第一电子膨胀阀4与室内换热器3相接，储液器5的另一端通过第二电子膨胀阀6与室外换热器7相接。在室内换热器3的中部安装有温度传感器8，室外换热器9的出口部位安装有温度传感器9。

其中，第一电子膨胀阀4与第二电子膨胀阀6为相同规格的电子膨胀阀，空调器运行时，任意时刻，其中一个电子膨胀阀为全开状态，另外一个为节流降压状态，并根据流量需要进行开度调节。

制冷工况时，压缩机1排出高压气态制冷剂进入室外换热器7冷凝成液态，经过膨胀阀节流降压后进入室内换热器3蒸发吸热进行制冷，变为过热气体重新进入压缩机1压缩，流路为：压缩机1-换向阀2-室外换热器7-第二电子膨胀阀6-第一电子膨胀阀4-室内换热器3-换向阀2-压缩机1。

制热工况时，压缩机1排出高压气态制冷剂进入室内换热器3冷凝成液态放出热量制热，经过膨胀阀节流降压后进入室外换热器器蒸发，变为过热气体重新进入压缩机1压缩，流路为：压缩机1-换向阀2-室内换热器3-第一电子膨胀阀4-第二电子膨胀阀6-室外换热器7-换向阀2-压缩机1。

制冷剂的压力与温度决定了制冷剂的状态，对于特定种类制冷剂，每个压力都对应着一个蒸发或冷凝温度，称为饱和温度。当制冷剂的温度高于饱和温度，制冷剂处于气态；当制冷剂的温度低于饱和温度，制冷剂处于液态；在饱和温度时，制冷剂可能为两相，也可能是饱和液态或饱和气态。

对于储液器5，因为处于室外空气环境中，其温度与室外环境温度基本相同，当内部压力较高，对应的饱和温度高于环境温度时，储液器内部制冷剂会成为液态；当内部压力较低，对应的饱和温度低于环境温度时，储液器内部制冷剂会成为气态。

对于空调器制冷运行时，因为室外换热器作为冷凝器与室外空气换热，通过室外换热器出口的温度可以反映出室外换热器的换热情况，当系统中制冷剂偏少时，因为制冷剂流速慢，换热效率不高，室外换热器出口温度会偏高，明显高于环境温度；当系统中制冷剂偏多时，大量制冷剂被冷凝后占据室外换热器的后半段，此时作为过冷液体与空气温差小，换热效率不高，最合适的制冷剂充注量应该保证冷凝器出口与室外环温有一个最佳的温差，一般在2-4度。

与检测室外机制冷剂过冷度相比，室外机制冷剂过冷度只体现了制冷剂的状态，忽略了空气侧也就是室外环温对最佳过冷度的影响，因为在室外环境温度不同时，制冷剂的高压不同，对应的饱和温度也不一样，相应的最佳过冷度也有差异。而通过检测换热器出口和环境温度，可以将空气侧与制冷剂侧换热结合起来，获得更好的换热状态。

而制热与制冷不同，除保证换热效率外，必须保证制热工况下的出风温度高于人体温度，防止空调器吹出冷风，导致人体不适，所以制热采用室内换热器中部温度，也就是高压对应的饱和温度来调节阀状态。为了保证出风温度，室内换热器中部温度不应低于40度，为保证能效室内换热器中部温度不应高于55度。

下面对本发明的调节方法进行具体说明：

如图2所示，对本发明制冷工况下的调节方法进行说明：

开机时为制冷工况，首先检测室外环境温度T11和压缩机频率F，并在开机的一段时间t内按照如下方法进行调节：

当室外环境温度T11＞设定温度Ts,例如32度，且压缩机运行频率F＞设定频率Fs，例如50Hz，控制第一电子膨胀阀4全开，第二电子膨胀阀6起节流降压作用，此时储液器5位于低压侧，对应的饱和温度低于室外环境温度，内部制冷剂变为气态。如果室外环境温度T11≤设定温度Ts,例如32度，或者压缩机运行频率F≤设定频率Fs，例如50Hz，控制第一电子膨胀阀4起节流降压作用，第二电子膨胀阀6全开，此时储液器5位于高压侧，对应的饱和温度高于室外环境温度，内部制冷剂变为液态。

制冷t时间后，按照如下方法进行调节：

根据室外环境温度T11与室外换热器出口温度T9判断空调器的制冷剂循环量是否合适，每隔一段时间判断一次，如3min：

Tc=T11-T9

每3min判断TcDE状态,

当Tc<3℃(2-3度较为合适)时，系统制冷剂偏多，控制第一电子膨胀阀4调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要调节，起节流降压作用，第二电子膨胀阀6全开，此时储液器5处于高压状态，制冷剂为液态，减少系统内的制冷剂循环量。

当Tc>5(4-5度较为合适)时，系统制冷剂偏少，控制第一电子膨胀阀4全开，第二电子膨胀阀6调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要调节，此时储液器5处于低压状态，制冷剂为气态，增加系统内的制冷剂循环量。

当3≤Tc≤5时，第一电子膨胀阀4和第二电子膨胀阀保持状态不变，全开状态的电子膨胀阀保持全开，另一个电子膨胀阀的开度继续根据流量需要进行调节。

如图3所示，对本发明制热工况下的调节方法进行说明：

开机时为制热工况，首先检测室外环境温度T11和压缩机频率F，并在开机的一段时间t内按照如下方法进行调节：

当室外环境温度T11≤设定温度Ts′,例如-2度，且压缩机运行频率F＞设定频率Fs，例如50Hz，控制第二电子膨胀阀6全开，第一电子膨胀阀4起节流降压作用，此时储液器5位于低压侧，对应的饱和温度低于室外环境温度，内部制冷剂变为气态。如果室外环境温度T11＞设定温度Ts′，例如-2度，或者压缩机频率F≤设定频率Fs，例如50Hz,控制第二电子膨胀阀6起节流降压作用，第一电子膨胀阀4全开，此时储液器5位于高压侧，对应的饱和温度高于室外环境温度，内部制冷剂变为液态。

制冷t时间后，按照如下方法进行调节：

采集室内换热器中部温度T8，也就是高压对应的饱和温度来调节阀状态。为保证出风温度，室内换热器中部温度不应低于40度，为保证能效室内换热器中部温度不应高于55度。

T8>55℃时，系统制冷剂偏多，第一电子膨胀阀4全开，第二电子膨胀阀6调节至起节流作用的膨胀阀的开度并继续根据流量需要调节，此时储液器5处于高压状态，制冷剂为液态，减少系统内的制冷剂循环量。

T8<40℃时，统制冷剂偏少多，第一电子膨胀阀4调节至起节流作用的膨胀阀的开度并继续根据流量需要调节，第二电子膨胀阀6全开，此时储液器5处于低压状态，制冷剂为气态，增加系统内的制冷剂循环量。

55℃<T8<40℃时,控制全开状态的电子膨胀阀保持不变，另一个电子膨胀阀的开度根据流量需要进行调节。

本实施例增加制冷剂循环量可以减小吸气过热度，提升低压压力，降低排气温度，而为保持空调器运行可靠性，压缩机温度不能过高，最好不高于100℃，所以当压缩机的排气温度Tp＞设定排气温度Tps或Tps′，其中，Tps为制冷工况的设定值，Tps′为制热工况的设定值，二者可以采用同一数值，例如90℃时，需要对压机排气温度进行保护。当然也可采用不同数值。

当压缩机排气温度Tp>90℃时，

如果空调器在制冷工况下，则不论Tc为多少，控制第一电子膨胀阀4全开，第二电子膨胀阀6调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，此时储液器5处于低压状态，制冷剂为气态，增加系统内的制冷剂循环量。

如果空调在在制热工况下，不论T8为多少，控制第一电子膨胀阀4调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，第二电子膨胀阀6全开，此时储液器5处于低压状态，制冷剂为气态，增加系统内的制冷剂循环量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，制冷系统包括通过制冷管路连接的压缩机、换向阀、室外换热器及室内换热器，所述室外换热器与室内换热器之间的制冷管路上设置有储液器，所述储液器的一端通过第一电子膨胀阀与室内换热器相接，所述储液器的另一端通过第二电子膨胀阀与室外换热器相接，其特征在于，所述调节方法为：

制冷工况下，检测室外环境温度T11和室外换热器出口温度T9，Tc=T11-T9;

若Tc＜Ts1，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀调节至全开状态；

若Ts1≤Tc≤Ts2，控制全开状态的电子膨胀阀保持不变，另一个电子膨胀阀的开度根据流量需要进行调节；

若Tc＞Ts2，控制第一电子膨胀阀调节至全开状态，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度；

制热工况下，检测室内换热器中部温度T8，

若T8＜Ts1′，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀调节至全开状态；

若Ts1′≤Tc≤Ts2′，控制全开状态的电子膨胀阀保持不变，另一个电子膨胀阀的开度根据流量需要进行调节；

若Tc＞Ts2′，控制第一电子膨胀阀调节至全开状态，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度

其中，Ts1、Ts2、Ts3、Ts1′、Ts2′、Ts3′均为设定温度。

2.根据权利要求1所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，其特征在于，所述调节方法包括开机初始调节阶段，包括：

开机时为制冷工况时，检测室外环境温度T11和压缩机频率F，

若T11＞Ts且F＞Fs，控制第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀起节流作用；

若T11≤Ts或F≤Fs，控制第一电子膨胀阀起节流作用，第二电子膨胀阀全开；

其中，Ts为设定温度、Fs为设定频率。

3.根据权利要求1或2所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，其特征在于，所述调节方法包括开机初始调节阶段，包括：

开机为制热工况时，检测室外环境温度T11和压缩机频率F，

若T11≤Ts′且F＞Fs，控制第一电子膨胀阀起节流作用，第二电子膨胀阀全开；

若T11＞Ts′或F≤Fs，控制第一电子膨胀阀全开，第二电子膨胀阀起节流作用；

其中，Ts′为设定温度、Fs为设定频率。

4.根据权利要求1所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，其特征在于，所述第一电子膨胀阀与第二电子膨胀阀为相同规格的电子膨胀阀。

5.根据权利要求1所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，其特征在于，检测压缩机的排气温度Tp，若制冷工况下，Tp＞Tps，控制第一电子膨胀阀全开，控制第二电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，其中，Tps为压缩机排气温度设定值。

6.根据权利要求1所述的空调器制冷系统的制冷剂循环量调节方法，其特征在于，检测压缩机的排气温度Tp，若制热工况下，Tp＞Tps′，控制第一电子膨胀阀调节至起节流作用的电子膨胀阀的开度并继续根据流量需要进行调节，控制第二电子膨胀阀全开，其中，Tps′为压缩机排气温度设定值。

7.一种空调器，所述空调器包括制冷系统，其特征在于：空调器制冷系统采用权利要求1-6任意一项所述的制冷剂循环量调节方法。