CN110332635B - 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 - Google Patents
一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110332635B CN110332635B CN201910616387.6A CN201910616387A CN110332635B CN 110332635 B CN110332635 B CN 110332635B CN 201910616387 A CN201910616387 A CN 201910616387A CN 110332635 B CN110332635 B CN 110332635B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- heat exchanger
- stage compression
- air supplementing
- supplementing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 161
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 160
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims abstract description 168
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 46
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 15
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 36
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 23
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 10
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- AFYPFACVUDMOHA-UHFFFAOYSA-N chlorotrifluoromethane Chemical compound FC(F)(F)Cl AFYPFACVUDMOHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N dichlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Cl PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
- F24F5/001—Compression cycle type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
本发明提供一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器，制冷热泵系统包括：高压级压缩部(100)和低压级压缩部(200)，在高压级压缩部(100)和低压级压缩部(200)之间设置有第一补气入口(101)，在低压级压缩部(200)中还设置有第二补气入口(201)，还包括第一补气组件(3)和第二补气组件(4)，第一补气组件(3)与第一补气入口(101)连通以从第一补气入口(101)进行补气、而第二补气组件(4)与第二补气入口(201)连通以从第二补气入口(201)进行补气。通过本发明在实现两次补气的功能的同时、相比现有方案有效地减少了一级压缩部，从而使得压缩机构更为简单、压缩损失减小、成本更低，有效提升了循环的性能与可靠性。
Description
技术领域
本发明属于空调技术领域，具体涉及一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器。
背景技术
带补气的蒸汽压缩循环是提高制冷/热泵系统性能十分有效的方式，工作腔内补气的准二级压缩技术、级间补气的双级压缩技术是两种常用的技术手段。随着空气源热泵技术在我国北方地区的推广应用，发现现有补气技术依然存在适应环境温度范围不大、制热能力不足、低温制热能效不高的制约因素，影响了空气源热泵技术的寒冷/严寒地区使用的舒适性、节能性及可靠性。现有技术中存在简单地采用三级压缩(例如CN102062496B)、两次补气的方式来进一步分解压比、增加制冷剂流量，从而提高系统在低温环境下的性能。但这种方式增加了压缩部的数量、运动部件的数量及排气的次数，使得循环的性能与可靠性不能显著提高，且成本大幅增加。
由于现有技术中的具有补气的空气源热泵在寒冷/严寒地区使用的舒适性、节能性及可靠性较差；三级压缩、两次补气的制冷循环系统由于通过增加压缩级来增加补气，并且压缩机构复杂，压缩损失增大，对提升循环的性能与可靠性不明显，实现成本较高成本较高等技术问题，因此本发明研究设计出一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的具有补气的空气源热泵存在两次补气需要通过增加压缩级来增加补气，而导致压缩机构复杂、压缩损失增大的缺陷，从而提供一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器。
本发明提供一种双级压缩多补气制冷热泵系统，其包括：
高压级压缩部和低压级压缩部，在所述高压级压缩部和所述低压级压缩部之间设置有第一补气入口，在所述低压级压缩部中还设置有第二补气入口，还包括第一补气组件和第二补气组件，所述第一补气组件与所述第一补气入口连通以对该位置进行补气、而所述第二补气组件与所述第二补气入口连通以对该位置进行补气。
优选地，
所述第一补气组件包括第一闪蒸器，所述第一闪蒸器包括第一入口端、第一气体出口端和第一液体出口端，且所述第一气体出口端与所述第一补气入口通过第一管路连通；和/或，
所述第二补气组件包括第二闪蒸器，所述第二闪蒸器包括第二入口端、第二气体出口端和第二液体出口端，且所述第二气体出口端通过第二管路与所述第二补气入口连通。
优选地，
所述第二管路上还设置有控制阀；和/或，所述第一液体出口端通过第三管路与所述第二入口端连通，且在所述第三管路上设置有第一节流装置。
优选地，
所述制冷热泵系统还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述高压级压缩机的出口连通，所述第二换热器与低压级压缩机的入口连通，且所述第一换热器与所述第一闪蒸器的第一入口端连通、且在所述第一换热器和所述第一闪蒸器之间还设置有第二节流装置；所述第二换热器与所述第二闪蒸器的第二液体出口端连通、且在所述第二换热器和所述第二闪蒸器之间还设置有第三节流装置；
或者，所述制冷热泵系统还包括第一换热器和第二换热器，所述第一换热器与所述低压级压缩机的入口连通，所述第二换热器与高压级压缩机的出口连通，所述第一换热器与所述第一闪蒸器的第一液体出口端连通、且在所述第一换热器和所述第一闪蒸器之间还设置有第二节流装置；所述第二换热器与所述第二闪蒸器的第二入口端连通、且在所述第二换热器和所述第二闪蒸器之间还设置有第三节流装置。
优选地，
所述第一补气组件包括第一中间换热器或第一经济器，所述第二补气组件包括第二中间换热器或第二经济器。
优选地，
所述制冷热泵系统还包括能检测所述第一换热器中的第一温度检测装置和能检测所述第二换热器中的第二温度检测装置，且所述制冷热泵系统还包括控制器，当还包括控制阀时，所述控制器能根据所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置检测的温度控制所述控制阀打开或关闭，以执行两次补气或一次补气。
本发明还提供一种制冷热泵系统的控制方法，其使用前述的双级压缩多补气制冷热泵系统，根据两个换热器的温度关系判断并控制系统执行两次补气或一次补气。
优选地，
检测步骤，检测第一换热器中的制冷剂温度T1、和检测第二换热器中的制冷剂温度T2；
判断步骤，判断T1是否大于T2；
执行步骤，若所述判断步骤的判断结果为T1<T2时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式。
优选地，
所述判断步骤，还用于在判断当T1>T2时，计算T1和T2温度对应下的饱和蒸汽压力P1和P2，并判断P1/P2是否大于n，其中n为设定值；
所述执行步骤，还用于当判断出P1/P2小于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；当判断出P1/P2大于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀开启，执行两次补气的第一运行模式。
本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的双级压缩多补气制冷热泵系统。
本发明提供的一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器具有如下有益效果：
1.本发明通过在两个压缩部之间设置第一补气入口，低压级压缩部的内部中设置有第二补气入口，第一补气组件与第一补气入口连通以对该位置进行补气、第二补气组件与第二补气入口连通以对该位置进行补气，能够实现双级压缩中进行两次补气，相比传统双级増焓制冷系统，进一步提高了补气量，增大了制冷剂过冷度，从而提升制冷/制热量与性能系数；并且相对于传统的补气增焓制冷系统若需要进行两次补气则需要设置三级压缩的方案而言，本发明只需要两级压缩部便能实现，因此在实现两次补气的功能的同时、相比现有方案有效地减少了一级压缩部，从而使得压缩机构更为简单、压缩损失减小、成本更低，有效提升了循环的性能与可靠性；并且本发明的两级补气的方案通过在两级之间以及低压级压缩部上分别补气，相对于级间补气+压缩机吸气口补气以及级间补气+高压缸补气而言，由于直接补入低压缸，补气膨胀损失小，并能直接降低低压缸温度，改善低压缸的压缩效率，并提高压缩机可靠性，且能实现两次以上的过冷，大幅提升了制冷/制热能力。
2.并且本发明提出了双级压缩多补气系统的模式切换方法，在制热时采用双级压缩两次补气的模式，在制冷及除霜时采用双级压缩单次补气的模式，使得循环系统在不同工况下、不同温度下性能最优，使得压缩机及系统适用温度范围更广。
附图说明
图1是本发明的双级压缩多补气系统的第一运行模式及制冷剂循环流路；
图2是本发明的双级压缩多补气系统的第二运行模式及制冷剂循环流路；
图3是本发明的第一运行模式的压焓图；
图4是本发明的第二运行模式的压焓图；
图5是本发明的制冷热泵系统的控制方法流程图；
图6是本发明的双级压缩多补气系统(替代实施例)的第一运行模式及制冷剂循环流路；
图7是图6中运行方式的压焓图。
图中附图标记表示为：
100、高压级压缩部；200、低压级压缩部；101、第一补气入口；201、第二补气入口；3、第一补气组件；31、第一闪蒸器；31a、第一入口端；31b、第一气体出口端；31c、第一液体出口端；111、第一管路；32、第一中间换热器；4、第二补气组件；41、第二闪蒸器；41a、第二入口端；41b、第二气体出口端；41c、第二液体出口端；112、第二管路；113、第三管路；51、第一节流装置(优选膨胀阀B)；52、第二节流装置(优选膨胀阀A)；53、第三节流装置(优选膨胀阀C)；6、控制阀；71、第一换热器；72、第二换热器。
具体实施方式
如图1-7所示，本发明提供一种双级压缩多补气制冷热泵系统，其包括：
高压级压缩部100和低压级压缩部200，在所述高压级压缩部100和所述低压级压缩部200之间设置有第一补气入口101，在所述低压级压缩部200中还设置有第二补气入口201，还包括第一补气组件3和第二补气组件4，所述第一补气组件3与所述第一补气入口101连通以对该位置进行补气、而所述第二补气组件4与所述第二补气入口201连通以对该位置进行补气。
通过在两个压缩部之间设置第一补气入口，低压级压缩部的内部中设置有第二补气入口，第一补气组件与第一补气入口连通以对该位置进行补气、第二补气组件与第二补气入口连通以对该位置进行补气，能够实现双级压缩中进行两次补气，相比传统双级増焓制冷系统，进一步提高了补气量，增大了制冷剂过冷度，从而提升制冷/制热量与性能系数；并且相对于传统的补气增焓制冷系统若需要进行两次补气则需要设置三级压缩的方案而言，本发明只需要两级压缩部便能实现，因此在实现两次补气的功能的同时、相比现有方案有效地减少了一级压缩部，从而使得压缩机构更为简单、压缩损失减小、成本更低，有效提升了循环的性能与可靠性；并且本发明的两级补气的方案通过在两级之间以及低压级压缩部上分别补气，相对于级间补气+压缩机吸气口补气以及级间补气+高压缸补气而言，由于直接补入低压缸，补气膨胀损失小，并能直接降低低压缸温度，改善低压缸的压缩效率，并提高压缩机可靠性，且能实现两次以上的过冷，大幅提升了制冷/制热能力。
优选地，
所述第一补气组件3包括第一闪蒸器31，所述第一闪蒸器31包括第一入口端31a、第一气体出口端31b和第一液体出口端31c，且所述第一气体出口端31b与所述第一补气入口101通过第一管路111连通；和/或，
所述第二补气组件4包括第二闪蒸器41，所述第二闪蒸器41包括第二入口端41a、第二气体出口端41b和第二液体出口端41c，且所述第二气体出口端41b通过第二管路112与所述第二补气入口201连通。
这是本发明的第一和第二补气组件的优选结构形式，能够有效实现通过第一管路或第二管路对高低压级压缩部之间以及低压级压缩部的分别补气增焓作用。
优选地，
所述第二管路112上还设置有控制阀6；优选为电磁阀，和/或，所述第一液体出口端31c通过第三管路113与所述第二入口端41a连通，且在所述第三管路113上设置有第一节流装置51。这是本发明的进一步优选结构形式，通过在第二管路上设置控制阀，能够根据需要进行开闭该阀，例如在制热时采用双级压缩两次补气的模式，在制冷及除霜时采用双级压缩单次补气的模式，使得循环系统在不同工况下、不同温度下性能最优，使得压缩机及系统适用温度范围更广；并且在第三管路上设置第一节流装置，能够对经过第一闪蒸器或第二闪蒸器出来的液体或气液混合物进行降压作用、为下一低压级闪蒸提供条件。
优选地，
所述制冷热泵系统还包括第一换热器71和第二换热器72，所述第一换热器71与所述高压级压缩部100的出口连通，所述第二换热器72与低压级压缩部200的入口连通，且所述第一换热器71与所述第一闪蒸器31的第一入口端31a连通、且在所述第一换热器71和所述第一闪蒸器31之间还设置有第二节流装置52；所述第二换热器72与所述第二闪蒸器41的第二液体出口端41c连通、且在所述第二换热器72和所述第二闪蒸器41之间还设置有第三节流装置53。
如图1所示，这是本发明实施例1中第一运行模式的优选结构形式，第一换热器为室内换热器，此时对室内进行制热循环作用。
或者，所述制冷热泵系统还包括第一换热器71和第二换热器72，所述第一换热器71与所述低压级压缩部200的入口连通，所述第二换热器72与高压级压缩部100的出口连通，所述第一换热器71与所述第一闪蒸器31的第一液体出口端31c连通、且在所述第一换热器71和所述第一闪蒸器31之间还设置有第二节流装置52；所述第二换热器72与所述第二闪蒸器41的第二入口端41a连通、且在所述第二换热器72和所述第二闪蒸器41之间还设置有第三节流装置53。
如图2所示，这是本发明实施例1中第二运行模式的优选结构形式，第一换热器为室内换热器，此时对室内进行制冷循环作用或进行除霜循环。
优选地，
所述第一补气组件3包括第一中间换热器32或第一经济器，所述第二补气组件4包括第二中间换热器(图中未示出)或第二经济器。这是本发明的替代实施例的优选结构形式，通过中间换热器或经济器替代闪蒸器，也能够实现闪发、即气体补气、液体降压增大焓差的作用，实现增焓补气的功能。
优选地，
所述制冷热泵系统还包括能检测所述第一换热器中的第一温度检测装置和能检测所述第二换热器中的第二温度检测装置，且所述制冷热泵系统还包括控制器，当还包括控制阀6时，所述控制器能根据所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置检测的温度控制所述控制阀打开或关闭，以执行两次补气(第一运行模式)或一次补气(第二运行模式)。通过温度检测以及控制器的设置，能够根据制冷系统的制热或制冷模式或除霜模式的不同对补气作用进行不同的控制，制冷模式下由于室内外温差不大因此无需采用双级补气增焓、采用单级补气能够提高循环的效率；而在制热模式尤其是压差较大的情况下，则采用双级补气增焓，能够有效提高制热能力。
对于本申请的两种运行模式，并没有限定制热必须采用第一模式、制冷必须采用第二模式，在合适的条件下，制热工况也可采用第二模式，以使系统能效最优，图5给出一种较优的模式切换控制方法。具体流程为：①实时检测换热器1和换热器2中制冷剂温度T1、T2，如果T1小于T2，则为制冷工况，关闭通断阀，开启第二运行模式；②如果T1大于T2，则分别计算T1、T2对应的饱和蒸汽压力P1＝f(T1)、P2＝f(T2)，并计算压比P1/P2；③将压比P1/P2与设定值n对比，n根据压缩机特性设定，一般取3.5～5.5；④若P1/P2小于n，关闭通断阀，采用第二运行模式；⑤若P1/P2大于n，开启通断阀，采用第一运行模式。上述步骤①也可采用监测四通阀状态的方式判断是否为制冷模式，是否采用第二运行模式。采用所述的模式切换方法，在制冷/除霜工况，及压比不超过设定值n的制热模式下，均采用双级压缩、单次补气的第二运行模式，以提高循环的效率；在压比达到设定值n以上的制热模式下，采用第一运行模式，以提高制热能力。
图1本申请双级压缩多补气系统的优先实施方式。由图可以看出，该制冷系统由低压级压缩部、高压级压缩部、四通阀、第一换热器71、膨胀阀A、第一闪蒸器31、膨胀阀B、第二闪蒸器41、膨胀阀C、第二换热器72组成。四通阀设置在高压级压缩部出口、低压级压缩部入口、第一换热器71、第二换热器72之间，以实现冷媒流向的切换，进而实现制冷/制热模式的切换。高压级压缩部与低压级压缩部之间设置有第一补气入口，所述第一补气入口与第一闪蒸器31的出气口连通，第一闪蒸器31设置于膨胀阀A与膨胀阀B之间。低压级压缩部中间设置有第二补气入口，所述第二补气入口与第二闪蒸器41的出气口连接，并在连接通道上设置通断阀，第二闪蒸器41设置于膨胀阀B与膨胀阀C之间。在第一运行模式下，高压级压缩部出口与室内换热器连通，低压级压缩部入口与室外换热器连通，同时开启所述通断阀。
冷媒的循环过程为：从第二换热器72(蒸发器)流出的低压制冷剂1)进入低压级压缩部入口，在低压级压缩部中间的第一补气入口补入来自第二闪蒸器41的中压制冷剂10)，形成混合制冷剂13)并被进一步压缩至中压2排出低压压缩部；在第二补气入口补入来自第一闪蒸器31的中压制冷剂7)，与中压排气2)混合形成中压制冷剂3)；中压制冷剂3)进入高压级压缩部，压缩至高压4)后排出高压级压缩机；高压制冷剂4)流经四通阀后进入换热器1(冷凝器)放热，形成高压液态制冷剂5)；经膨胀阀A节流形成两相制冷剂6)，在闪蒸器内实现气液分析，气体7)补入上述第一补气入口，液体8)进入膨胀阀B再次节流成为两相制冷剂9),两相制冷剂9)在闪蒸器内实现气液分离，气体10)补入上述第二补气入口，液体11)进入膨胀阀C进行第三次节流降温形成低温制冷剂12)，低温制冷剂12)在第二换热器72(蒸发器)吸热后形成低压气态制冷剂1)。
由上述系统组成及冷媒的循环过程可知，通过两次补气过程，均将两相制冷剂变为液态制冷剂，实现了制冷剂两次过冷，从而进一步降低了蒸发器入口制冷剂的焓值，增大制冷剂蒸发过程焓差，提升了制冷能力；通过两次补气，进一步提高了压缩机的排气流量，从而增大了冷凝器中的制冷剂流量，因而提升了系统的制热能力。对于传统双级压缩机，两级压缩部的压力差相当，低压级压缩部的压缩比要大于高压级压缩比，一般1.5倍以上，压缩比分配不均，本申请在低压缸补入气体，可改善低压缸压缩比，提高压缩效率。相比现有三级压缩两次补气技术，压缩机构更简化，压缩机整体效率大幅增加，并提高了压缩机的运行可靠性。
图2为本申请实施例的第二运行模式。在该运行模式下，关闭第二补气入口与第二闪蒸器41出气口之间的通断阀，使系统按照双级压缩、单次补气的循环方式运行，第二闪蒸器41不再起到气液分离的作用，膨胀阀C和膨胀阀B共同作用实现制冷剂高压液态5)节流至中压两相态6)，进而在第一闪蒸器31中实现气液分离，分离的气体7)补入低压级压缩部与高压级压缩部之间，分离的液体8)进入膨胀阀A。在制冷工况下，由于压比相对制热较低，采用双级压缩、单次补气效果更佳。通过上述双级压缩多补气系统的模式切换，在制热时采用双级压缩、两次补气的模式，在制冷及除霜时采用双级压缩单次补气的模式，使得循环系统在不同工况下、不同温度下性能最优，使得压缩机及系统适用温度范围更广。
图3给出了第一模式系统循环的压焓图与单级压缩的对比，实线为本申请第一循环模式，虚线为单级压缩循环。低压级压缩机吸气质量流量为m0,第一补气质量流量为m1,第二补气质量流量为m2。与单级压缩循环对比，制冷剂循环流量由m0增加至m0+m1+m2，经2次过冷，蒸发器入口焓值由h6(6’)先降低至h8，再降低至h12，因而循环的制冷/制热量大幅提升；压缩机排气状态4)与单级压缩的排气4’更靠近饱和蒸汽线，温度更低，有效降低了制热大压比运行时的排气温度，提升了压缩机可靠性；从压缩过程看，单级压缩的压比为p4/p1，而本申请方案将其分解为p4/p3、p2/p13，使得每级压缩的效率更高，提升了压缩机的效率。
图4给出了第二模式下系统循环的压焓图，在制冷/除霜工况下，经过一次过冷，蒸发器焓差由h1-h6增加至h1-h8。由于压比相对较小，且吸气密度较高，采用两级压缩、单次补气的循环方式既能满足制冷量的需求，又使系统控制调节相对简单，能效更高。
采用本申请方案的制冷/热泵系统，具有常温工况能效高，大压比、低温工况制热量大的显著特点，可满足不同工况、不同环境温度的使用需求，使得压缩机及系统适用温度范围更广。与CN102062496B中的三级压缩、两次补气技术相比，节省了一级压缩机构，具有结构简单、成本低的技术优势。
本发明还提供一种制冷热泵系统的控制方法，其使用前述的双级压缩多补气制冷热泵系统，根据两个换热器的温度关系判断并控制系统执行两次补气或一次补气。
本发明的制冷热泵系统的控制方法，相对于传统的补气增焓制冷系统若需要进行两次补气则需要设置三级压缩的方案而言，本发明只需要两级压缩部便能实现，因此在实现两次补气的功能的同时、相比现有方案有效地减少了一级压缩部，从而使得压缩机构更为简单、压缩损失减小、成本更低，有效提升了循环的性能与可靠性；并且本发明的两级补气的方案通过在两级之间以及低压级压缩部上分别补气，相对于级间补气+压缩机吸气口补气以及级间补气+高压缸补气而言，由于直接补入低压缸，补气膨胀损失小，并能直接降低低压缸温度，改善低压缸的压缩效率，并提高压缩机可靠性，且能实现两次以上的过冷，大幅提升了制冷/制热能力。
并且能够根据制冷系统的制热或制冷模式或除霜模式的不同对补气作用进行不同的控制，制冷模式下由于室内外温差不大因此无需采用双级补气增焓、采用单级补气能够提高循环的效率；而在制热模式尤其是压差较大的情况下，则采用双级补气增焓，能够有效提高制热能力。
优选地，
检测步骤，检测第一换热器中的制冷剂温度T1、和检测第二换热器中的制冷剂温度T2；
判断步骤，判断T1是否大于T2；
执行步骤，若所述判断步骤的判断结果为T1<T2时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式。
这是本发明的控制方法中的首要检测、判断和控制步骤，通过上述手段能够有效地判断出室内外的温差是否是对应着室内是属于制冷模式或除霜模式还是制热模式，如果T1小于T2，则为制冷工况，关闭通断阀，开启第二运行模式，因为在制冷工况下，由于压比相对制热较低，采用双级压缩、单次补气效果更佳。通过上述双级压缩多补气系统的模式切换，在制热时采用双级压缩、两次补气的模式，在制冷及除霜时采用双级压缩单次补气的模式，使得循环系统在不同工况下、不同温度下性能最优，使得压缩机及系统适用温度范围更广。
优选地，
所述判断步骤，还用于在判断当T1>T2时，计算T1和T2温度对应下的饱和蒸汽压力P1和P2，并判断P1/P2是否大于n，其中n为设定值；
所述执行步骤，还用于当判断出P1/P2小于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；当判断出P1/P2大于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀开启，执行两次补气的第一运行模式。
这是本发明的控制方法中的进一步的检测、计算、判断和控制步骤，通过上述手段首先判断出室内外的温差是否是对应着室内是制热模式，分别计算T1、T2对应的饱和蒸汽压力P1＝f(T1)、P2＝f(T2)，并计算压比P1/P2；③将压比P1/P2与设定值n对比，n根据压缩机特性设定，一般取3.5～5.5；④若P1/P2小于n，关闭通断阀，采用第二运行模式(此时因为压差不大因此采用单级补气增焓能够达到要求，能够提高循环的效率，耗功少)；⑤若P1/P2大于n，开启通断阀，采用第一运行模式。上述步骤①也可采用监测四通阀状态的方式判断是否为制冷模式，是否采用第二运行模式。采用所述的模式切换方法，在制冷/除霜工况，及压比不超过设定值n的制热模式下，均采用双级压缩、单次补气的第二运行模式，以提高循环的效率；在压比达到设定值n以上的制热模式下，采用第一运行模式，以提高制热能力。
本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的双级压缩多补气制冷热泵系统。本发明的空调器在实现同等补气的效果时相比现有方案有效地减少了一级压缩部，从而使得压缩机构更为简单、压缩损失减小、成本更低，有效提升了循环的性能与可靠性；并且本发明的两级补气的方案通过在两级之间以及低压级压缩部上分别补气，相对于级间补气+压缩机吸气口补气以及级间补气+高压缸补气而言，由于直接补入低压缸，补气膨胀损失小，并能直接降低低压缸温度，改善低压缸的压缩效率，并提高压缩机可靠性，且能实现两次以上的过冷，大幅提升了制冷/制热能力。
本发明优选存在以下技术效果：
1、本发明技术方案提出的双级压缩、多次补气的制冷/热泵系统，实现了制冷剂两次过冷，相比现有技术，进一步降低了蒸发器入口制冷剂的焓值，增大了制冷剂蒸发过程焓差，提升了制冷能力；通过两次补气，进一步提高了压缩机的排气流量，从而增大了冷凝器中的制冷剂流量，因而提升了系统的制热能力。
2、本发明技术方案提出的双级压缩多补气系统，通过在两个压缩部之间及低压级压缩部中补气，使压缩机构更简化，压比分配更合理，压缩机整体效率大幅增加，并提高了压缩机的运行可靠性。
3、本发明技术方案提出了双级压缩多补气系统的模式切换方法，在制热时采用双级压缩两次补气的模式，在制冷及除霜时采用双级压缩单次补气的模式，使得循环系统在不同工况下、不同温度下性能最优，使得压缩机及系统适用温度范围更广。
4、本发明技术方案提出的压缩机具有结构简单、成本低的技术优势。
本申请所述低压级压缩部、高压级压缩部可为两台压缩机组成，也可为单台压缩机的实现结构。
本申请给出了三级节流、两次闪蒸器分离的补气提供结构，可将任意一个或两个闪蒸器结构替换为换热器结构。图6给出了第一补气采用换热器、第二补气采用闪蒸器的循环方式，从高压高温的液体制冷剂5)分流出一部分经膨胀阀A节流为中压中温制冷剂6)；6)与5)的主路制冷剂在中间换热器内换热；6)蒸发吸热成为气态制冷剂，进入第一补气入口；主路制冷剂5)被进一步冷却至8)，实现了制冷剂第一次过冷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种双级压缩多补气制冷热泵系统，其特征在于：包括：
高压级压缩部(100)和低压级压缩部(200)，在所述高压级压缩部(100)和所述低压级压缩部(200)之间设置有第一补气入口(101)，在所述低压级压缩部(200)中还设置有第二补气入口(201)，还包括第一补气组件(3)和第二补气组件(4)，所述第一补气组件(3)与所述第一补气入口(101)连通以从所述第一补气入口(101)进行补气、而所述第二补气组件(4)与所述第二补气入口(201)连通以从所述第二补气入口(201)进行补气；
所述第一补气组件(3)包括第一闪蒸器(31)，所述第一闪蒸器(31)包括第一入口端(31a)、第一气体出口端(31b)和第一液体出口端(31c)，且所述第一气体出口端(31b)与所述第一补气入口(101)通过第一管路(111)连通；和/或，
所述第二补气组件(4)包括第二闪蒸器(41)，所述第二闪蒸器(41)包括第二入口端(41a)、第二气体出口端(41b)和第二液体出口端(41c)，且所述第二气体出口端(41b)通过第二管路(112)与所述第二补气入口(201)连通；所述第二管路(112)上还设置有控制阀(6)；
所述制冷热泵系统还包括第一换热器(71)和第二换热器(72)，所述第一换热器(71)与所述高压级压缩部(100)的出口连通，所述第二换热器(72)与低压级压缩部(200)的入口连通，且所述第一换热器(71)与所述第一闪蒸器(31)的第一入口端(31a)连通、且在所述第一换热器(71)和所述第一闪蒸器(31)之间还设置有第二节流装置(52)；所述第二换热器(72)与所述第二闪蒸器(41)的第二液体出口端(41c)连通、且在所述第二换热器(72)和所述第二闪蒸器(41)之间还设置有第三节流装置(53)；
或者，所述制冷热泵系统还包括第一换热器(71)和第二换热器(72)，所述第一换热器(71)与所述低压级压缩部(200)的入口连通，所述第二换热器(72)与高压级压缩部(100)的出口连通，所述第一换热器(71)与所述第一闪蒸器(31)的第一液体出口端(31c)连通、且在所述第一换热器(71)和所述第一闪蒸器(31)之间还设置有第二节流装置(52)；所述第二换热器(72)与所述第二闪蒸器(41)的第二入口端(41a)连通、且在所述第二换热器(72)和所述第二闪蒸器(41)之间还设置有第三节流装置(53)；
所述制冷热泵系统还包括能检测所述第一换热器中的第一温度检测装置和能检测所述第二换热器中的第二温度检测装置，且所述制冷热泵系统还包括控制器，当还包括控制阀(6)时，所述控制器能根据所述第一温度检测装置和所述第二温度检测装置检测的温度控制所述控制阀打开或关闭，以执行两次补气或一次补气；
检测步骤，检测第一换热器中的制冷剂温度T1、和检测第二换热器中的制冷剂温度T2；
判断步骤，判断T1是否大于T2；
执行步骤，若所述判断步骤的判断结果为T1<T2时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；
所述判断步骤，还用于在判断当T1>T2时，计算T1和T2温度对应下的饱和蒸汽压力P1和P2，并判断P1/P2是否大于n，其中n为设定值；
所述执行步骤，还用于当判断出P1/P2小于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；当判断出P1/P2大于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀开启，执行两次补气的第一运行模式。
2.根据权利要求1所述的双级压缩多补气制冷热泵系统，其特征在于：
所述第一液体出口端(31c)通过第三管路(113)与所述第二入口端(41a)连通，且在所述第三管路(113)上设置有第一节流装置(51)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的双级压缩多补气制冷热泵系统，其特征在于：
所述第一补气组件(3)包括第一中间换热器(32)或第一经济器，所述第二补气组件(4)包括第二中间换热器或第二经济器。
4.一种制冷热泵系统的控制方法，其特征在于：使用权利要求1所述的双级压缩多补气制冷热泵系统，根据两个换热器的温度关系判断并控制系统执行两次补气或一次补气；
检测步骤，检测第一换热器中的制冷剂温度T1、和检测第二换热器中的制冷剂温度T2；
判断步骤，判断T1是否大于T2；
执行步骤，若所述判断步骤的判断结果为T1<T2时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；
所述判断步骤，还用于在判断当T1>T2时，计算T1和T2温度对应下的饱和蒸汽压力P1和P2，并判断P1/P2是否大于n，其中n为设定值；
所述执行步骤，还用于当判断出P1/P2小于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀关闭，执行一次补气的第二运行模式；当判断出P1/P2大于n时，控制制冷热泵系统中的控制阀开启，执行两次补气的第一运行模式。
5.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-3中任一项所述的双级压缩多补气制冷热泵系统。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910616387.6A CN110332635B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
| PCT/CN2020/098488 WO2021004304A1 (zh) | 2019-07-09 | 2020-06-28 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910616387.6A CN110332635B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110332635A CN110332635A (zh) | 2019-10-15 |
| CN110332635B true CN110332635B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=68144879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910616387.6A Active CN110332635B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110332635B (zh) |
| WO (1) | WO2021004304A1 (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110332635B (zh) * | 2019-07-09 | 2024-03-19 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
| CN112944707A (zh) * | 2019-12-10 | 2021-06-11 | 珠海格力电器股份有限公司 | 空调系统及空调系统的控制方法 |
| CN111076439B (zh) * | 2019-12-11 | 2025-01-17 | 珠海格力电器股份有限公司 | 补气结构、离心式冷水机组及空调器 |
| CN112361646B (zh) * | 2020-10-21 | 2021-10-15 | 中国石油大学(华东) | 一种分流调控双循环耦合型高温热泵系统 |
| CN112361660A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-02-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 热泵系统及其设计流量的设定方法 |
| CN112710098A (zh) * | 2021-01-17 | 2021-04-27 | 北京工业大学 | 耦合复合滑阀的单螺杆制冷压缩机部分负荷下的补气装置与补气方法 |
| CN113446751B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-04-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 制冷系统及其补气调节方法 |
| CN113669935A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-19 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 离心式制冷机组及其控制方法 |
| CN114183862B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-03-28 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 单双级压缩切换的空调系统和切换控制方法 |
| CN114992910A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-02 | 浙江中广电器集团股份有限公司 | 一种采用闪蒸罐和经济器的三级压缩空气源热泵机组 |
| CN116163958A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-05-26 | 上海诺通新能源科技有限公司 | 一种蒸汽压缩机系统及其控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5056329A (en) * | 1990-06-25 | 1991-10-15 | Battelle Memorial Institute | Heat pump systems |
| CN101776358A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-14 | 浙江大学 | 一种变浓度混合工质自复叠制冷机 |
| CN106352587A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 制冷系统 |
| CN210320448U (zh) * | 2019-07-09 | 2020-04-14 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统和空调器 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK1794510T3 (da) * | 2004-08-09 | 2012-05-21 | Carrier Corp | CO2 kølekredsløb med underkøling af det flydende kølemiddel med receiver-flashgassen samt fremgangsmåde til drift af dette |
| CN101936600B (zh) * | 2010-09-15 | 2012-08-01 | 江苏天舒电器有限公司 | 一种自调节稳态低温热泵热水器及其运行方法 |
| CN104792050B (zh) * | 2014-01-22 | 2018-02-09 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 空调系统及压缩机 |
| CN105444476A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | 换热系统 |
| CN207350984U (zh) * | 2017-10-09 | 2018-05-11 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 换热系统 |
| CN108224774A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-29 | 合肥通用机械研究院 | 一种具有除霜功能的二氧化碳热泵热水器 |
| CN208238288U (zh) * | 2018-05-16 | 2018-12-14 | 南京丰盛新能源科技股份有限公司 | 一种补气双级压缩高温热泵机组 |
| CN110332635B (zh) * | 2019-07-09 | 2024-03-19 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 |
-
2019
- 2019-07-09 CN CN201910616387.6A patent/CN110332635B/zh active Active
-
2020
- 2020-06-28 WO PCT/CN2020/098488 patent/WO2021004304A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5056329A (en) * | 1990-06-25 | 1991-10-15 | Battelle Memorial Institute | Heat pump systems |
| CN101776358A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-14 | 浙江大学 | 一种变浓度混合工质自复叠制冷机 |
| CN106352587A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 制冷系统 |
| CN210320448U (zh) * | 2019-07-09 | 2020-04-14 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统和空调器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021004304A1 (zh) | 2021-01-14 |
| CN110332635A (zh) | 2019-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110332635B (zh) | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统、控制方法和空调器 | |
| CN103175344B (zh) | 一种寒冷地区用多联机热泵系统及其控制方法 | |
| CN109099610B (zh) | 补气增焓的制冷系统、空调器及空调器控制方法 | |
| CN210320448U (zh) | 一种双级压缩多补气制冷热泵系统和空调器 | |
| WO2019091240A1 (zh) | 空调制热循环系统及空调器 | |
| CN110425765B (zh) | 换热系统及控制方法 | |
| CN112594985B (zh) | 一种具有双四通阀多功能多联机系统的回油控制方法 | |
| CN109386985B (zh) | 两管制喷气增焓室外机及多联机系统 | |
| WO2024198359A1 (zh) | 一种超低温单双级混合式空气源热泵机组 | |
| CN106196675B (zh) | 空调器 | |
| CN215412599U (zh) | 一种制冷系统 | |
| CN112665226B (zh) | 一种空调系统及其控制方法 | |
| CN214469435U (zh) | 一种具有冷媒回收功能的多联机系统 | |
| CN210425610U (zh) | 制冷系统 | |
| CN110631286B (zh) | 换热系统及控制方法 | |
| CN113405269A (zh) | 一种制冷系统及其控制方法 | |
| CN110411047B (zh) | 制冷系统 | |
| CN216204444U (zh) | 补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器 | |
| CN112880228B (zh) | 一种空调防回液装置及防止空调回液的方法 | |
| CN215930176U (zh) | 一种制冷系统 | |
| CN214276190U (zh) | 一种轨道车辆用co2空调系统 | |
| CN211233433U (zh) | 双补气热泵系统 | |
| CN111486609B (zh) | 一种空调系统和控制方法 | |
| CN110243102B (zh) | 一种制冷及制热系统及其控制方法 | |
| CN109959180B (zh) | 空调系统及其除霜方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |