双级压缩空调系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种双级压缩空调系统及其控制方法，空调系统包括双级压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置和室内换热器，第一、第二节流装置的开度可调节；还包括旁通管路、蓄热器和控制阀，旁通管路连接在室外换热器的第一端接口与双级压缩机的吸气口之间，蓄热器的第一换热管串联在双级压缩机的排气口与室内换热器的第一端接口之间的管路上，蓄热器的第二换热管串联在旁通管路上，控制阀用于选择性地导通或断开室外换热器的第一端接口与双级压缩机的吸气口之间的管路和旁通管路。本发明的双级压缩空调系统，能提高系统的运行效率；并且，除霜速度快，可以避免除霜时蒸发不完的制冷剂进入压缩机。
【专利说明】双级压缩空调系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空调【技术领域】，特别是涉及一种双级压缩空调系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，带闪蒸器的双级压缩空调系统的中间补气量不可调节，当压缩机采用相同 的频率时，系统中其它参数的变化可能导致中间补气量的波动，使压缩机到运行状态偏离 最佳效率点，造成压缩机不能在最佳效率点运行。
[0003] 另外，双级压缩空调系统常规除霜的方式是制热过程中，达到除霜条件时，压缩机 先停机，然后开机转制冷模式，进行除霜。当除霜结束后，再停机，然后开机转回制热模式。 这种除霜方式，压缩机经过两次开停，除霜耗时长。且制冷模式下会从室内环境吸收热量， 导致除霜过程中室内温度迅速下降，影响用户使用到舒适性。为了解决传统除霜方式存在 的上述问题，现有技术提出了一种蓄热除霜方法，该除霜方法采用设置在压缩机壳体上的 蓄热器作为除霜工况时的主要低温热源。制冷或制热时，蓄热器吸收压缩机的废热，制热 除霜时，四通换向阀不换向，冷媒在室内换热器流出后，经过与电子膨胀阀并联的旁通管路 进入到室外换热器进行除霜。虽然该除霜方法可以解决传统除霜方式存在的上述问题，但 是，由于该除霜方式是利用压缩机产生的热量来进行蓄热，因此所使用的相变蓄热材料相 变温度点必然会较低，蓄热材料吸热和放热速度会较慢，从而使得除霜速度较慢，延长化霜 时间，同样影响制热效果和舒适度。尤其对于带除霜功能的双级压缩空调系统，在制热的时 候，因为闪蒸器的存在，冷媒在流过闪蒸器的时候必定会被再次过冷，即流入室外换热器的 冷媒必定处于相较于单级压缩更低的温度，那么其结霜情况会更严重、更频繁，因此除霜速 度更慢。而且，在蓄热器蓄热量不足时进行除霜，会导致大量蒸发不完的制冷剂进入压缩 机，从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种双级压缩空 调系统，其中间补气量可调节，并且，除霜速度快，可以避免除霜时蒸发不完的制冷剂进入 压缩机对压缩机造成不利影响。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种双级压缩空调系统，包括双级压缩 机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置和室内换热器，所述双 级压缩机的排气口和吸气口通过所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端接口和所述 室内换热器的第一端接口相连通，所述室外换热器的第二端接口通过所述第一节流装置与 所述闪蒸器的第一接口相连通，所述闪蒸器的第二接口通过所述第二节流装置与所述室内 换热器的第二端接口相连通，所述闪蒸器的第三接口通过补气管路与所述双级压缩机的补 气口相连通；
[0006] 所述第一节流装置和所述第二节流装置的开度可调节；
[0007] 还包括旁通管路、蓄热器和控制阀，所述旁通管路连接在所述室外换热器的第一 端接口与所述双级压缩机的吸气口之间，所述蓄热器具有第一换热管和第二换热管，所述 第一换热管串联在所述双级压缩机的排气口与所述室内换热器的第一端接口之间的管路 上，所述第二换热管串联在所述旁通管路上，所述控制阀用于选择性地导通或断开所述室 外换热器的第一端接口与所述双级压缩机的吸气口之间的管路和所述旁通管路。
[0008] 在其中一个实施例中，所述的双级压缩空调系统还包括第三节流装置，所述第三 节流装置串联在所述蓄热器的所述第二换热管入口侧的所述旁通管路上。
[0009] 在其中一个实施例中，所述第三节流装置为毛细管。
[0010] 在其中一个实施例中，所述控制阀的通道孔径小于冷媒管的孔径，使经过所述控 制阀的冷媒节流后流入所述蓄热器的所述第二换热管。
[0011] 在其中一个实施例中，所述旁通管路的一端连接在所述四通换向阀与所述室外换 热器的第一端接口之间的管路上，另一端连接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气 口之间的管路上。
[0012] 在其中一个实施例中，所述旁通管路的两端均连接在所述四通换向阀与所述双级 压缩机的吸气口之间的管路上。
[0013] 在其中一个实施例中，所述控制阀为三通阀。
[0014] 在其中一个实施例中，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为电子膨胀阀。
[0015] 在其中一个实施例中，所述补气管路上设置有补气阀。
[0016] 本发明所提供的一种双级压缩空调系统的控制方法，包括：
[0017] 制冷或制热运行时，所述控制阀导通所述室外换热器的第一端接口与所述双级压 缩机的吸气口之间的管路、断开所述旁通管路，通过调节所述第一节流装置和/或所述第 二节流装置的开度大小调节经过所述补气管路的制冷剂的流量大小；
[0018] 除霜运行时，所述控制阀断开所述室外换热器的第一端接口与所述双级压缩机的 吸气口之间的管路、导通所述旁通管路。
[0019] 在其中一个实施例中，除霜运行时，所述补气管路断开。
[0020] 与现有技术相比，本发明的双级压缩空调系统及其控制方法，由于第一节流装置 和第二节流装置的开度可调节，通过调节第一节流装置和/或第二节流装置的开度大小即 可调节经过补气管路的制冷剂的流量大小，从而可以有效到调节中间补气段的进气量，使 系统运行在最佳效率点附近，提高了系统的运行效率；而且，该双级压缩空调系统利用压缩 机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料，这样， 在除霜时，相变蓄热材料与制冷剂的温差加大，相变蓄热材料的放热速度快，相应除霜速度 也会加快，保证了用户使用的舒适性。而且，除霜时蓄热器蓄热量充足，避免了蒸发不完的 制冷剂进入压缩机造成液击，从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
[0021] 本发明附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书【具体实施方式】部分进行说 明。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明其中一个实施例中的双级压缩空调系统的系统图；
[0023] 图2为图1中的双级压缩空调系统制冷时的流程示意图；
[0024] 图3为图1中的双级压缩空调系统制热时的流程示意图；
[0025] 图4为图1中的双级压缩空调系统除霜时的流程示意图。
[0026] 附图标记说明：1、双级压缩机；2、室内换热器；3、第二节流装置；4、闪蒸器；5、第 一节流装置；6、室外换热器；7、三通阀；8、四通换向阀；9、补气阀；10、第三节流装置；11、 蓄热器；11a、第一换热管；lib、第二换热管；12、补气管路；13、旁通管路。
【具体实施方式】
[0027] 下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028] 如图1所示，本发明其中一个实施例中的双级压缩空调系统包括双级压缩机1、四 通换向阀8、室外换热器6、第一节流装置5、闪蒸器4、第二节流装置3、室内换热器2、旁通 管路13、蓄热器11和控制阀。
[0029] 其中，所述双级压缩机1的排气口和吸气口通过所述四通换向阀8与所述室外换 热器6的第一端接口 6a和所述室内换热器2的第一端接口 2a相连通，所述室外换热器6 的第二端接口 6b通过所述第一节流装置5与所述闪蒸器4的第一接口相连通，所述闪蒸器 4的第二接口通过所述第二节流装置3与所述室内换热器2的第二端接口 2b相连通，所述 闪蒸器4的第三接口通过补气管路12与所述双级压缩机1的补气口相连通。所述第一节 流装置5和所述第二节流装置3的开度可调节，这样，通过调节第一节流装置5和/或第二 节流装置3的开度大小即可调节经过补气管路12的制冷剂的流量大小，从而可以有效到调 节中间补气段的进气量，使系统运行在最佳效率点附近，提高了系统的运行效率。
[0030] 所述旁通管路13连接在所述室外换热器6的第一端接口 6a与所述双级压缩机1 的吸气口之间，本实施例中，所述旁通管路13的一端连接在所述四通换向阀8与所述室外 换热器6的第一端接口之间的管路上，另一端连接在所述四通换向阀8与所述双级压缩机 1的吸气口之间的管路上。当然，所述旁通管路13还可以两端均连接在所述四通换向阀8 与所述双级压缩机1的吸气口之间的管路上。
[0031] 所述蓄热器11具有第一换热管11a和第二换热管lib,所述第一换热管11a串 联在所述双级压缩机1的排气口与所述四通换向阀8之间的管路上，第一换热管11a也可 以连接在四通换向阀8与所述室内换热器2的第一端接口之间的管路上；所述第二换热管 lib串联在所述旁通管路13上。
[0032] 所述控制阀用于选择性地导通或断开所述室外换热器6的第一端接口与所述双 级压缩机1的吸气口之间的管路和所述旁通管路13。优选地，所述控制阀为三通阀7,三通 阀7也可以采用两个二通阀代替。
[0033] 本实施例的双级压缩空调系统利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热，因此 可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料，这样，在除霜时，相变蓄热材料与制冷剂的温差 加大，相变蓄热材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快，保证了用户使用的舒适性。而 且，除霜时蓄热器11蓄热量充足，避免了蒸发不完的制冷剂进入压缩机造成液击，从而对 压缩机的可靠性造成致命的威胁。
[0034] 优选地，还包括第三节流装置10,所述第三节流装置10串联在所述第二换热管 lib入口侧的所述旁通管路13上。进一步优选地，所述第三节流装置10为毛细管。这样， 室外换热器6出口的冷媒通过毛细管节流后，再进入蓄热器11吸热蒸发，有利于液体冷媒 完全蒸发，避免了蒸发不完的制冷剂进入双级压缩机1造成液击。当然，毛细管也可以用通 道孔径小于冷媒管孔径的三通阀7代替，这样三通阀7也可以起到节流作用。
[0035] 优选地，所述补气管路12上设置有补气阀9,通过补气阀9控制补气管路12的导 通和断开。
[0036] 本发明还提供一种双级压缩空调系统的控制方法，包括以下步骤：
[0037] 步骤1、制冷或制热运行时，所述三通阀7导通所述室外换热器6的第一端接口与 所述双级压缩机1的吸气口之间的管路、断开所述旁通管路13,所述补气阀9打开，通过调 节所述第一节流装置5和/或所述第二节流装置3的开度大小调节经过所述补气管路12 的制冷剂的流量大小。具体过程如下：
[0038] 系统制冷运行时，见图2,由双级压缩机1排气口出来的高温高压气体经过蓄热器 11的第一换热管11a与相变蓄热材料进行热交换，相变蓄热材料吸热并发生相变，将热量 储存起来，然后冷媒经四通换向阀8进入室外换热器6,并与室外环境换热，释放热量，冷媒 先流经第一节流装置5,再进入闪蒸器4汽化，闪蒸器4分离出来的液态冷媒经第二节流装 置3节流后进入室内换热器2,与室内环境进行换热，吸收室内热量环境热量，最后经过四 通换向阀8进入双级压缩机1吸气口，完成一次制冷循环；闪蒸器4分离出来的气态冷媒 经补气阀9进入双级压缩机1的补气口。当需要增大补气量时，开大第一节流装置5的开 度，关小或维持第二节流装置3的开度，这样进入闪蒸器4的冷媒量增大，流出的冷媒量减 小或不变，则中间补气量增大；或者，关小第一节流装置5的开度，同时更多地关小第二节 流装置3的开度，这时虽然进入闪蒸器4的冷媒减少，但流出闪蒸器4的冷媒量减小的幅度 更大，中间补气量增大。反之，当需要减小补气量时，关小第一节流装置5的开度，关大或维 持第二节流装置3的开度，这样进入闪蒸器4的冷媒量减小，流出的冷媒量增加或不变，则 中间补气量减小；或者，增大第一节流装置5的开度，同时更多地增大第二节流装置3的开 度，这时虽然进入闪蒸器4的冷媒增加，但流出闪蒸器4的冷媒量增加的幅度更大，中间补 气量减小。
[0039] 系统制热运行时，见图3,由双级压缩机1排气口出来的高温高压气体经过蓄热器 11的第一换热管11a与相变蓄热材料进行热交换，相变蓄热材料吸热并发生相变，将热量 储存起来，然后冷媒经四通换向阀8进入室内换热器2,在室内换热器2冷凝放热，然后再经 第二节流装置3节流后进入闪蒸器4进行气液分离，闪蒸器4分离出来的液态冷媒经第一 节流装置5节流后进入室外换热器6,在室外换热器6进行蒸发，吸收热量，最后经过三通 阀7和四通换向阀8进入双级压缩机1吸气口，完成一次制热循环；闪蒸器4分离出来的气 态冷媒经补气阀9进入双级压缩机1的补气口。当需要增大补气量时，开大第二节流装置 3的开度，关小或维持第一节流装置5的开度，这样进入闪蒸器4的冷媒量增大，流出的冷 媒量减小或不变，则中间补气量增大；或者，关小第二节流装置3的开度，同时更多地关小 第一节流装置5的开度，这时虽然进入闪蒸器4的冷媒减少，但流出闪蒸器4的冷媒量减小 的幅度更大，中间补气量增大。反之，当需要减小补气量时，关小第二节流装置3的开度，关 大或维持第一节流装置5的开度，这样进入闪蒸器4的冷媒量减小，流出的冷媒量增加或不 变，则中间补气量减小；或者，增大第二节流装置3的开度，同时更多地增大第一节流装置5 的开度，这时虽然进入闪蒸器4的冷媒增加，但流出闪蒸器4的冷媒量增加的幅度更大，中 间补气量减小。
[0040] 由此可见，由于第一节流装置5和第二节流装置3的开度可调节，通过调节第一节 流装置5和/或第二节流装置3的开度大小即可调节经过补气管路12的制冷剂的流量大 小，从而可以实现中间补气量的控制，使系统最佳效率点附近运行。
[0041] 步骤2、除霜运行时，所述三通阀7断开所述室外换热器6的第一端接口与所述双 级压缩机1的吸气口之间的管路、导通所述旁通管路13,所述补气阀9关闭。具体过程如 下：
[0042] 当系统由制热运行进入除霜时，见图4,双级压缩机1排气口排出的高温冷媒流经 蓄热器11的第一换热管11a与相变蓄热材料进行热交换，相变蓄热材料吸热并发生相变， 将热量储存起来，然后冷媒经四通换向阀8进入室内换热器2,为了减小热量损失，此时室 内风机为关闭或低风挡状态。流经室内换热器2后冷媒只有少量的热损失，然后流经第二 节流装置3、闪蒸器4、第一节流装置5,为保证在流经这三个元件的时候冷媒的热损失尽量 减小，第二节流装置3和第一节流装置5的开度开到最大，关闭补气阀9。然后高温冷媒进 入室外换热器6进行除霜；在室外换热器6内冷凝换热后，再通过三通阀7换向进入蓄热器 11的第二换热管11b，吸收蓄热器11内积蓄的热量，进行蒸发，然后进入双级压缩机1吸气 口，完成除霜循环。
[0043] 由此可见，本发明实施例的双级压缩空调系统，利用压缩机直接排出的高温制冷 剂进行蓄热，因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料，这样，在除霜时，相变蓄热材 料与制冷剂的温差加大，相变蓄热材料的放热速度快，相应除霜速度也会加快，保证了用户 使用的舒适性。而且，除霜时蓄热器蓄热量充足，避免了蒸发不完的制冷剂进入压缩机造成 液击，从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
[0044] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。
【权利要求】
1. 一种双级压缩空调系统，包括双级压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、 闪蒸器、第二节流装置和室内换热器，所述双级压缩机的排气口和吸气口通过所述四通换 向阀与所述室外换热器的第一端接口和所述室内换热器的第一端接口相连通，所述室外换 热器的第二端接口通过所述第一节流装置与所述闪蒸器的第一接口相连通，所述闪蒸器的 第二接口通过所述第二节流装置与所述室内换热器的第二端接口相连通，所述闪蒸器的第 三接口通过补气管路与所述双级压缩机的补气口相连通； 其特征在于，所述第一节流装置和所述第二节流装置的开度可调节； 还包括旁通管路、蓄热器和控制阀，所述旁通管路连接在所述室外换热器的第一端接 口与所述双级压缩机的吸气口之间，所述蓄热器具有第一换热管和第二换热管，所述第一 换热管串联在所述双级压缩机的排气口与所述室内换热器的第一端接口之间的管路上，所 述第二换热管串联在所述旁通管路上，所述控制阀用于选择性地导通或断开所述室外换热 器的第一端接口与所述双级压缩机的吸气口之间的管路和所述旁通管路。
2. 根据权利要求1所述的双级压缩空调系统，其特征在于，还包括第三节流装置，所述 第三节流装置串联在所述蓄热器的所述第二换热管入口侧的所述旁通管路上。
3. 根据权利要求2所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述第三节流装置为毛细 管。
4. 根据权利要求1所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述控制阀的通道孔径小 于冷媒管的孔径，使经过所述控制阀的冷媒节流后流入所述蓄热器的所述第二换热管。
5. 根据权利要求1所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述旁通管路的一端连接 在所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端接口之间的管路上，另一端连接在所述四通 换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上。
6. 根据权利要求1所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述旁通管路的两端均连 接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上。
7. 根据权利要求1所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述控制阀为三通阀。
8. 根据权利要求1至7中任意一项所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述第一节 流装置和所述第二节流装置均为电子膨胀阀。
9. 根据权利要求1至7中任意一项所述的双级压缩空调系统，其特征在于，所述补气管 路上设置有补气阀。
10. -种如权利要求1至9中任意一项所述的双级压缩空调系统的控制方法，其特征在 于，包括： 制冷或制热运行时，所述控制阀导通所述室外换热器的第一端接口与所述双级压缩机 的吸气口之间的管路、断开所述旁通管路，通过调节所述第一节流装置和/或所述第二节 流装置的开度大小调节经过所述补气管路的制冷剂的流量大小； 除霜运行时，所述控制阀断开所述室外换热器的第一端接口与所述双级压缩机的吸气 口之间的管路、导通所述旁通管路。
11. 根据权利要求10所述的双级压缩空调系统的控制方法，其特征在于，除霜运行时， 所述补气管路断开。
【文档编号】F25B49/02GK104061705SQ201410261178
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】李大伟, 熊军, 粱志滔 申请人:珠海格力电器股份有限公司