CN108151348A - 一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统及控制方法，该系统包括第一制冷系统和第二制冷系统，第一制冷系统包括第一压缩机，第一冷凝器，第一干燥过滤器，第一毛细管，蒸发器和化霜电磁阀；第二制冷系统包括第二压缩机，第二冷凝器，第二干燥过滤器，第二毛细管和蒸发器；第一压缩机出口和蒸发器进口间安装有热气旁通管，热气旁通管中间安装有化霜电磁阀；本发明所涉及的双压缩制冷系统，主要用于单一空间制冷，配合合适的控制方法，能够调整双压机系统的制冷量与单一空间负荷相匹配，达到节能降耗的效果。

Description

一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统及控制方法

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统及控制方法。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高，冷柜的使用量日益增加，冷柜在走进千家万户的同时，其应用也是遍及各行各业，可以说中国目前的冷柜的市场已经非常成熟。与常见的家用电冰箱多是冷藏冷冻箱不同，冷柜产品往往只有一个制冷温区，只负责给单一空间进行制冷，如饮料柜，冰淇淋柜，生鲜柜等。

目前，广泛应用于冷柜的制冷系统是单压缩机的蒸气压缩式循环系统，主要由定速压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器等部件组成，并且采用纯质如R290或R600a作为制冷工质。一般的，冷柜产品的冷冻能力和耗电量都是其最重要的性能指标之一。冷柜在放入货物后存在一个迅速拉低温的过程，这时的制冷量需求远大于其稳定运行时所需的制冷量，为了追求冷柜产品的冷冻能力，一般在选配压缩机时会选择一个制冷量很大的压缩机。但是这种单压缩机的冷柜系统绝大多数采用间歇的工作方式，制冷量越大的压缩机在稳定运行时压缩机启停就会越频繁，这对于冷柜的节能却是不利的。此外，选配大制冷量的压缩机却不能充分利用，这对压缩机的性能也是一种浪费。目前市场上的冷柜产品绝大多数存在这个问题，冷柜的容积越大，匹配的压缩机制冷量就越大，其节能效果也就越差。变频压缩机的出现可以部分解决这个问题，但是其高昂的成本极大地抑制了变频压机在冷柜产品的应用。目前，采用变频压缩机的冷柜所占的市场比重几乎可以忽略不计。相较于单压缩机制冷系统只有简单的开‐停控制方式，双压缩机制冷系统每一个压缩机的制冷量虽然也不能改变，但是配合更为复杂的控制方式，双压缩机系统总的制冷量却可以在一定程度上简单的调节，为解决此类问题提供了新的可能。

目前技术领域内的双压缩机制冷系统大多应用于电冰箱产品，其布置形式类似于图1所示，采用两个简单的独立制冷循环的设计，每个制冷循环负责某个固定的间室，具备节能的设计功能。另外一种理论上的双压缩机制冷系统，其布置形式类似图2，也是由两套制冷系统分别负责冰箱冷冻室和冷藏室的降温，但是其冷藏室和冷冻室间可以通过过冷的方式实现能量转移。这一种方案实质依旧是利用双压缩机制冷系统来给两个温区制冷，还是适用于电冰箱领域，而实际应用此方案的电冰箱系统几乎没有。因此，我们提出了一种新的用于单一空间的双压缩机制冷系统方案，为解决由冷柜产品工作特点带来的压缩机选型及节能降耗等问题。

发明内容

本发明提出了一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统及控制方法，包括第一制冷系统和第二制冷系统，第一制冷系统和第二制冷系统既可以一起工作实现制冷效果，也可以交替工作或者各自独立工作；因此，通过合理的控制方式可以一定程度上改变整个双压缩机系统制冷量，使得同冷柜正常工作时的负荷变化相匹配，达到节能的效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，包括第一制冷系统和第二制冷系统；所述第一制冷系统包括第一压缩机1，和依次连接在第一压缩机1出口的第一冷凝器2、第一干燥过滤器3、第一回热装置4、第一毛细管5和蒸发器6，蒸发器6的出口经过第一回热装置4和第一压缩机1入口相连通；第一压缩机1的出口还经过化霜电磁阀7与蒸发器6的入口相连通；所述第二制冷系统包括第二压缩机8，和依次连接在第二压缩机8出口的第二冷凝器9、第二干燥过滤器10、第二回热装置11、第二毛细管12和蒸发器6，蒸发器6的出口经过第二回热装置11和第二压缩机8入口相连通。

所述双压缩机制冷系统为单一空间进行制冷，既能够两套制冷系统同时工作，也能够只运行一套制冷系统，或根据需要采取交替地运行方式。

所述第一压缩机1和第二压缩机8的制冷量相同，或制冷量一大一小、两套制冷系统一主一辅的形式。

所述两套制冷系统使用同一种冷媒，或分别使用不同的冷媒，例如第一制冷系统使用冷媒R290，第二制冷系统使用冷媒R600a。

所述化霜电磁阀7在正常制冷时关闭，在化霜工作时打开，第一压缩机1排出高温高压冷媒进入蒸发器6化霜。

出于系统结构紧凑和提高换热器效率的考虑，将第一制冷系统和第二制冷系统的两个蒸发器做成一体，即蒸发器6是两个共用外部翅片的翅片管换热器的组合；或蒸发器6为两个相互独立的蒸发器。

所述的用于单一空间的双压缩机制冷系统的控制方法，在正常工作模式下，化霜电磁阀7关闭；当制冷系统温度T≥T0+ΔT1时，说明此时制冷系统内温度高，处于开机阶段或者放入大量负载的情况，令第一压缩机1和第二压缩机8同时启动工作；当T≤T0-ΔT1时，柜内温度低于设定温度，两制冷系统同时停止工作；当冷柜温度T在T0-ΔT2和T0+ΔT2之间时，说明制冷系统内温度接近设定温度，此时只有第一制冷系统工作；其中：T、T0、ΔT1、ΔT2分别是实测制冷系统内温度、设定制冷系统内温度、开停机温度间隔和判稳温度间隔；且ΔT1≥ΔT2；当设定的化霜条件满足时，进入化霜工作状态，化霜电磁阀7打开，第一压缩机1排出高温高压冷媒进入蒸发器6化霜。

具体的控制步骤如下：

步骤1：判断是否满足化霜条件，如果是，进入下一步；如果不是，跳到步骤4；

步骤2：第一压缩机1开机，化霜电磁阀7打开，进行化霜操作；

步骤3：判断是否满足化霜终止条件，如果是，第一压缩机1停机，化霜电磁阀7关闭，控制程序结束；如果不是，返回步骤2；

步骤4：判断制冷系统内温度条件是否满足T≥T0+ΔT1，如果是，进入下一步；如果不是，控制程序结束；

步骤5：第一压缩机1开机，第二压缩机8开机；

步骤6：判断制冷系统内温度条件是否满足T≤T0-ΔT2，如果是，进入下一步；如果不是，返回步骤5；

步骤7：第一压缩机1开机，第二压缩机8停机；

步骤8：判断制冷系统内温度条件是否满足T≤T0-ΔT1，如果是，第一压缩机1停机，第二压缩机8停机，控制程序结束；如果不是，进入步骤9；

步骤9：判断制冷系统内温度条件是否满足T≥T0+ΔT2，如果是，返回步骤5；如果不是，返回步骤7。

和现有技术相比，本发明的优点是：

所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，由第一制冷系统和第二制冷系统组成。当冷柜加入大量负载或者需要快速拉低温时，两套系统同时工作，当冷柜稳定工作时，只需要运行第一制冷系统或者两套系统交替工作。因此，相较于单压缩机的制冷系统冷柜，本发明所示的双压缩机制冷系统的压缩机是按照冷柜稳定运行时需要的制冷量来选配压缩机的，因此选配的压缩机制冷量小于单压缩机冷柜系统所匹配的压缩机，此项的成本得到了降低，而压缩机的性能得到了充分的利用，开机率更高，开停次数减少。综上所述，所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，在合理的控制方式下，可以有效解决大容积冷柜在压缩机匹配时冷冻能力和能耗之间的矛盾，进一步提高冷柜产品的能效水平。

附图说明

图1是现有技术中简单双压缩机制冷系统结构示意图。

图2是一种可用于冰箱的双压缩机制冷系统结构示意图。

图3是本发明用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统结构示意图。

图4是本发明控制方法流程图。

具体实施方式

下面参考图3详细描述根据本发明的用于冷冻陈列柜的双压缩机制冷系统。

如图3所示，根据本发明的用于陈列柜的双压缩机制冷系统包括第一制冷系统，其包括：第一压缩机1，和依次连接在第一压缩机1出口的第一冷凝器2、第一干燥过滤器3、第一回热装置4、第一毛细管5和蒸发器6，蒸发器6的出口经过第一回热装置4和第一压缩机1入口相连通；第一压缩机1的出口还经过化霜电磁阀7与蒸发器6的入口相连通。

如图3所示，根据本发明的用于陈列柜的双压缩机制冷系统还包括第二制冷系统，其包括：第二压缩机8，和依次连接在第二压缩机8出口的第二冷凝器9、第二干燥过滤器10、第二回热装置11、第二毛细管12和蒸发器6，蒸发器6的出口经过第二回热装置11和第二压缩机8入口相连通。

根据本发明的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，既可以两套制冷系统一起工作，也可以只运行一套制冷系统，也可以根据需要采取交替或者其他有效地运行方式。

所述的用于陈列柜双压缩机制冷系统，两套制冷系统压缩机的制冷量相同。

所述的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，两套制冷系统使用的是相同的冷媒R290。

所述的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，化霜电磁阀7在正常制冷时关闭，在化霜工作时打开，第一压缩机1排出高温高压冷媒进入蒸发器6化霜。

所述的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，出于系统结构紧凑和提高换热器效率的考虑，将第一制冷系统和第二制冷系统的两个蒸发器做成一体，即蒸发器6是两个共用外部翅片的翅片管换热器的组合。

所述的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，第一回热装置4和第二回热装置11的具体形式是把毛细管和压缩机吸气管通过钎焊的工艺组合在一起，让它们充分地进行热交换。

所述的用于陈列柜双压缩机制冷系统，其控制方式主要分为正常工作模式和化霜模式。

首先判断是否满足化霜条件，如果满足，化霜电磁阀7打开，系统进入化霜工作模式，第一压缩机1工作，第二压缩机8停机。化霜条件可以设置为当第一压缩机1的累计开机运行时间达到设定值。

正常工作模式下：当冷柜温度T≥T0+ΔT1时，说明此时柜内温度较高，处于开机阶段或者放入大量负载的情况，令两压缩机同时启动工作；当T≤T0-ΔT1时，柜内温度低于设定温度很多，两制冷系统同时停止工作。当冷柜温度T在T0-ΔT2和T0+ΔT2之间时，说明柜内温度接近设定温度，此时只有第一制冷系统工作。T，T0，ΔT1，ΔT2分别是实测柜内温度，设定柜内温度，开停机温度间隔，判稳温度间隔。一般的ΔT1可以取3～5℃，ΔT2可以取1～2摄氏度，且ΔT1≥ΔT2。

如图4所示，具体的控制步骤如下：

步骤1：判断是否满足化霜条件，如果是，进入下一步；如果不是，跳到步骤4；

步骤2：第一压缩机1开机，化霜电磁阀7打开，进行化霜操作；

步骤3：判断是否满足化霜终止条件，如果是，第一压缩机1停机，化霜电磁阀7关闭，控制程序结束；如果不是，返回步骤2；

步骤4：判断柜内温度条件是否满足T≥T0+ΔT1，如果是，进入下一步；如果不是，控制程序结束；

步骤5：第一压缩机1开机，第二压缩机8开机；

步骤6：判断柜内温度条件是否满足T≤T0-ΔT2，如果是，进入下一步；如果不是，返回步骤5；

步骤7：第一压缩机1开机，第二压缩机8停机；

步骤8：判断柜内温度条件是否满足T≤T0-ΔT1，如果是，第一压缩机1停机，第二压缩机8停机，控制程序结束；如果不是，进入步骤9；

步骤9：判断柜内温度条件是否满足T≥T0+ΔT2，如果是，返回步骤5；如果不是，返回步骤7。

所述的用于陈列柜的双压缩机制冷系统，其节能的原理是利用合适的控制方式调节双压缩机制冷系统的制冷量，使之与陈列柜工作时的热负荷相匹配，具体来说就是陈列柜拉低温时热负荷较大，两制冷系统压缩机同时工作，陈列柜稳定运行时，热负荷较小，两制冷系统压缩机交替工作或者只有一个工作。因此，相较于单压缩机的制冷系统冷柜，本实施例所示的陈列柜的压缩机是按照其稳定运行时需要的制冷量来选配压缩机的，因此选配的压缩机制冷量小于单压缩机冷柜系统所匹配的压缩机，此项的成本得到了降低，而压缩机的性能得到了充分的利用，开机率更高，开停次数减少。综上所述，所述的用于陈列柜双压缩机制冷系统，在合理的控制方式下，可以有效解决大容积冷柜在压缩机匹配时冷冻能力和能耗之间的矛盾，进一步提高冷柜产品的能效水平。

Claims (8)

1.一种用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，包括第一制冷系统和第二制冷系统；其特征在于：

所述第一制冷系统包括第一压缩机(1)，和依次连接在第一压缩机(1)出口的第一冷凝器(2)、第一干燥过滤器(3)、第一回热装置(4)、第一毛细管(5)和蒸发器(6)，蒸发器(6)的出口经过第一回热装置(4)和第一压缩机(1)入口相连通；第一压缩机(1)的出口还经过化霜电磁阀(7)与蒸发器(6)的入口相连通；

所述第二制冷系统包括第二压缩机(8)，和依次连接在第二压缩机(8)出口的第二冷凝器(9)、第二干燥过滤器(10)、第二回热装置(11)、第二毛细管(12)和蒸发器(6)，蒸发器(6)的出口经过第二回热装置(11)和第二压缩机(8)入口相连通。

2.根据权利要求1所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，其特征在于：此双压缩机制冷系统为单一空间进行制冷，既能够两套制冷系统同时工作，也能够只运行一套制冷系统，或根据需要采取交替地运行方式。

3.根据权利要求1所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，其特征在于：所述第一压缩机(1)和第二压缩机(8)的制冷量相同，或制冷量一大一小、两套制冷系统一主一辅的形式。

4.根据权利要求1所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，其特征在于：所述两套制冷系统使用同一种冷媒，或分别使用不同的冷媒。

5.根据权利要求1所述的用于单一空间制冷的双压缩机制冷系统，其特征在于：所述化霜电磁阀(7)在正常制冷时关闭，在化霜工作时打开，第一压缩机(1)排出高温高压冷媒进入蒸发器(6)化霜。

6.根据权利要求1所述的用于单一空间的双压缩机制冷系统，其特征在于：出于系统结构紧凑和提高换热器效率的考虑，将第一制冷系统和第二制冷系统的两个蒸发器做成一体，即蒸发器(6)是两个共用外部翅片的翅片管换热器的组合；或蒸发器(6)为两个相互独立的蒸发器。

7.权利要求1-6任一项所述的用于单一空间的双压缩机制冷系统的控制方法，其特征在于：在正常工作模式下，化霜电磁阀(7)关闭；当制冷系统温度T≥T0+ΔT1时，说明此时制冷系统内温度高，处于开机阶段或者放入大量负载的情况，令第一压缩机(1)和第二压缩机(8)同时启动工作；当T≤T0-ΔT1时，柜内温度低于设定温度，两制冷系统同时停止工作；当冷柜温度T在T0-ΔT2和T0+ΔT2之间时，说明制冷系统内温度接近设定温度，此时只有第一制冷系统工作；其中：T、T0、ΔT1、ΔT2分别是实测制冷系统内温度、设定制冷系统内温度、开停机温度间隔和判稳温度间隔；且ΔT1≥ΔT2；当设定的化霜条件满足时，进入化霜工作状态，化霜电磁阀(7)打开，第一压缩机(1)排出高温高压冷媒进入蒸发器(6)化霜。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：具体的控制步骤如下：

步骤1：判断是否满足化霜条件，如果是，进入下一步；如果不是，跳到步骤4；

步骤2：第一压缩机(1)开机，化霜电磁阀(7)打开，进行化霜操作；

步骤3：判断是否满足化霜终止条件，如果是，第一压缩机(1)停机，化霜电磁阀(7)关闭，控制程序结束；如果不是，返回步骤2；

步骤4：判断制冷系统内温度条件是否满足T≥T0+ΔT1，如果是，进入下一步；如果不是，控制程序结束；

步骤5：第一压缩机(1)开机，第二压缩机(8)开机；

步骤6：判断制冷系统内温度条件是否满足T≤T0-ΔT2，如果是，进入下一步；如果不是，返回步骤5；

步骤7：第一压缩机(1)开机，第二压缩机(8)停机；

步骤8：判断制冷系统内温度条件是否满足T≤T0-ΔT1，如果是，第一压缩机(1)停机，第二压缩机(8)停机，控制程序结束；如果不是，进入步骤9；

步骤9：判断制冷系统内温度条件是否满足T≥T0+ΔT2，如果是，返回步骤5；如果不是，返回步骤7。