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CN109539614A - 一种空调系统及其能量调节方法 - Google Patents

一种空调系统及其能量调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空调系统及其能量调节方法。所述空调系统包括压缩机、冷凝器、储液罐和一膨胀罐，所述冷凝器管道中部设有一换向阀，制冷剂通过该换向阀和管路与所述膨胀罐的底部连通，所述膨胀罐的顶部通过管道和第一电磁阀与所述压缩机的吸气管道连通，还包括一连接膨胀罐底部和储液罐底部的供液管路，该供液管路上设有第二电磁阀。本发明应用于无容量调节压缩机机组的制冷系统中，不仅避免了由于改变流量而导致的压力损失，而且有利于改善回油状况。

Description

一种空调系统及其能量调节方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统及其能量调节方法。
背景技术
螺杆压缩机的容量调节方法一般采用柱塞、滑阀、变频电机调节。对于小排量的螺杆压缩机，由于柱塞及滑阀两种布置结构较为复杂，往往受到较小机体空间的限制，在设计和生产加工工艺上难度非常大。而采用变频电机，将导致成本大幅上升，往往解决压缩机成本，同时带来变频控制上的额外支出。因此小排量的螺杆压缩机，经常采用无容量调节的方案进行设计，无法精确匹配实际负荷的变化，只能在设定的大区间方位内进行开停机的粗略控制。
使用此类无容量调节压缩机的机组通常采用的能级调节方式有两种，一种为减少制冷剂流量，另一种为减少制冷剂的单位制冷量。最普遍使用的是减少制冷剂流量，如通过直接旁通排气，减少排气流量，以减少制冷量，这种方案由于改变流量容易导致系统压力损失；或者通过关闭经济器，减少冷媒过冷度，以减少制冷剂的单位制冷量，这种方案不利于改善压缩机回油状况。
发明内容
本发明提出一种空调系统及其能量调节方法，该方法通过减少制冷剂的单位制冷量达到调节能量的目的，同时能避免因改变流量导致的系统压力损失，并改善压缩机的回油状况。
本发明提出的一种空调系统，包括压缩机、冷凝器和储液罐，还包括一膨胀罐，所述冷凝器中部管道上设有一换向阀，制冷剂通过该换向阀和管路与所述膨胀罐的底部连通，所述膨胀罐的顶部通过管道和第一电磁阀与所述压缩机的吸气管道连通，还包括一连接膨胀罐底部和储液罐底部的供液管路，该供液管路上设有第二电磁阀。
优选地，所述的空调系统的节流装置的入口端设有过滤器。
优选地，所述的空调系统的蒸发器的出口管路上设有吸气过滤器。
优选地，所述冷凝器采用风冷翅片式换热器。
本发明还提出一种使用上述空调系统的能量调节方法，该方法通过设置在冷凝器中部管道上的换向阀改变制冷剂在冷凝器中的换热面积，由此改变制冷剂焓值及冷凝压力，达到减少单位制冷量，调节空调系统能量的目的。
所述的能量调节方法包括常规工作状态和能量调节状态，其中：
在常规工作状态，换向阀连通至冷凝器管道末端，第一和第二电磁阀关闭。
在能量调节状态，换向阀连通至膨胀罐一端，第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启。
当空调系统退出能量调节状态时，换向阀连通至冷凝器末端，保持第一电磁阀开启时间t后关闭，第二电磁阀关闭。
优选地，所述时间t为1分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提出的无容量调节压缩机，结构简单，成本更低。
2.通过调节冷凝器换热面积和设置中间膨胀罐的方式直接改变制冷剂单位制冷量，避免了由于改变流量而导致的压力损失。
3.直接改变制冷剂单位制冷量的方法，使进入蒸发器的冷媒属于两相状态中的气相增加，提高管路流速，有利于改善回油状况。
附图说明
图1是本发明的制冷循环原理图；
图2是本发明控制方法的流程图；
图3是制冷循环的压焓图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
图1是本发明的制冷循环原理图。空调系统包括压缩机1、冷凝器2、储液罐3、节流装置4和蒸发器5。节流装置4的入口端设有过滤器11。蒸发器的出口管路上设有吸气过滤器12。该实施例中，冷凝器采用风冷翅片式换热器。
在常规状态下，制冷剂经过压缩机1压缩变为高温高压气体，经冷凝器2冷却后变为高压常温液体进入储液器，再经节流装置4变为低温低压液体，最后在蒸发器中蒸发换热后变为低温低压气体，之后回到压缩机循环。
本发明通过直接调节冷凝器换热面积以及设置中间膨胀罐，改变制冷剂焓值及冷凝压力，控制制冷剂的单位制冷量，达到机组能量调节的效果。
如图1所示，本发明技术方案在常规的流程基础上，增加了一路用于能量调节的流程，由换向阀7、膨胀罐6、第一电磁阀8和第二电磁阀9组成。换向阀7安装在风冷冷凝器主流路管道的中部，用于切换主流路流向，减少制冷剂经过冷凝器的换热面积。膨胀罐6安装在切换后的流路中，用于降低冷凝压力。第一电磁阀8安装在膨胀罐顶部出口至压缩机吸气管路的支路上，用于退出能量调节时进行膨胀罐的抽空。第二电磁阀9安装在膨胀罐6底部出液至储液器3的供液管路之中，用于进入能量调节后的主流路供液。
图2是本发明控制方法的流程图。该方法通过设置在冷凝器中部管道上的换向阀改变制冷剂在冷凝器中的换热面积，由此改变制冷剂焓值及冷凝压力，达到减少单位制冷量，调节空调系统能量的目的。
在常规工作状态，换向阀连通至冷凝器管道末端，第一电磁阀8关闭，第二电磁阀关闭。此时，制冷剂通过冷凝器2的管道末端至储液罐3。
在能量调节状态，换向阀连通至膨胀罐一端，第一电磁阀8关闭，第二电磁阀9开启。此时所有的制冷剂都通过第二电磁阀9进入压缩机吸气口，膨胀罐6起到降压作用。
当退出能量调节时，换向阀7导向冷凝器2的管道末端，第二电磁阀9关闭，第一电磁阀8开启，在1分钟后关闭第一电磁阀。
图3是系统的压焓图。
常规状态下，冷媒经过压缩变为高温高压气体（对应压焓图点2），经冷凝器冷却后变为高压常温液体（对应压焓图点3），通向储液器，再经节流装置变为低温低压液体（对应压焓图点4），在蒸发器中蒸发换热后，变为低温低压气体，回到压缩机（对应压焓图点1）。常规状态流程下，制冷剂单位制冷量为点1与点4之间的焓差h14。
进入能量调节后，换向阀7换向到膨胀罐一路，第一电磁阀8关闭，第二电磁阀9开启。换向阀换向之后主路制冷剂只经过了冷凝器的一部分换热面积，因此制冷剂在压焓图中2—3的冷却过程中，只冷却了一部分，达到了点3”（ 或点3’，两者焓值相等）的焓值，未达到点3的饱和状态，制冷剂处于两相状态。同时由于换热面积变小，导致制冷剂与空气的换热量变小，制冷剂的冷凝温度以及冷凝压力将上升到点3”的状态。制冷剂进入膨胀罐后，由于整体容积增大，制冷剂冷凝压力与冷凝温度下降，状态下降到点3’的两相流体位置，使机组在较低冷凝压力下工作，降低轴功率的输出。同时，压缩机由于冷凝器换热面积变小后，将上升排气终了的2’，下降回到点2，降低了压缩机排气温度。制冷剂从膨胀罐6经过第二电磁阀8，进入储液器3，由储液器供液，经节流装置节流到点4’，进入蒸发器中进行换热，最后回到压缩机继续循环。在能量调节流程下，制冷剂单位制冷量为点1与点4’之间的焓差h14’。相比常规流程减少了h44’焓差，实现了通过改变制冷剂单位制冷量，达到调节机组能量输出的效果。
空调系统退出能量调节时，换向阀导向到冷凝器的管路末端一路，第一电磁阀8开启，第二电磁阀9关闭，在1分钟后关闭第一电磁阀。在换向阀切换到冷凝器末端一路后，冷凝器换热面积得到全面恢复。同时第二电磁阀9关闭，第一电磁阀8开启，利用压缩机的吸气管路低压，将膨胀罐一路的制冷剂，回收到主路制冷剂循环中。1分钟后，膨胀罐内制冷剂回收完毕，关闭第一电磁阀8。至此能量调节完全退出，机组恢复到常规制冷流程中。
上述能量调节方式需要根据系统的实际大小，配置对应容积的膨胀罐，以达到冷凝器换热面积减小后，维持较低冷凝压力及冷凝温度的效果。
退出能量调节时，开启第一电磁阀对膨胀罐内制冷剂进行回收的时间，可根据实际配置的膨胀大小、管路管径以及压缩机排气量适当增减。
本发明提出的技术方案应用于无容量调节压缩机机组的制冷系统中，不仅避免了由于改变流量而导致的压力损失，而且有利于改善回油状况。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空调系统，包括压缩机、冷凝器和储液罐，其特征在于，还包括一膨胀罐，所述冷凝器管道中部设有一换向阀，制冷剂通过该换向阀和管路与所述膨胀罐的底部连通，所述膨胀罐的顶部通过管道和第一电磁阀与所述压缩机的吸气管道连通，还包括一连接膨胀罐底部和储液罐底部的供液管路，该供液管路上设有第二电磁阀。
2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括一节流装置，所述节流装置的入口端设有过滤器。
3.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括一蒸发器，所述蒸发器的出口管路上设有吸气过滤器。
4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述冷凝器采用风冷翅片式换热器。
5.一种使用权利要求1至4任一条所述空调系统的能量调节方法，其特征在于，通过设置在冷凝器管道中部上的换向阀改变制冷剂在冷凝器中的换热面积，由此改变制冷剂焓值及冷凝压力，减少单位制冷量，调节空调系统的能量。
6.如权利要求5所述的能量调节方法，其特征在于，所述的能量调节方法包括常规工作状态和能量调节状态，其中：
常规工作状态，换向阀连通至冷凝器管道末端，第一和第二电磁阀关闭；
能量调节状态，换向阀连通至膨胀罐一端，第一电磁阀关闭，第二电磁阀开启。
7.如权利要求6所述的能量调节方法，其特征在于，当空调系统退出能量调节状态时，换向阀连通至冷凝器管路末端，第二电磁阀关闭，第一电磁阀开启时间t后关闭。
8.如权利要求7所述的能量调节方法，其特征在于，所述时间t为1分钟。
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