冷媒循环系统和空调机组的制作方法

1.本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种冷媒循环系统和空调机组。


背景技术：

2.随着国家“碳中和”的不断深入与细化，光伏热泵多联机已成为节能减排的重要实现方式之一。由于光伏热泵多联机主要依靠“光变电”能源方式实现机组的运转，因此降低了国家电网的用电量，也降低了火力发电时碳的排放量。
3.但是，在实际使用过程中，光伏多联机经常出现长时间不制热的现象。
4.需要说明的是，公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种冷媒循环系统和空调机组，解决相关技术中由于外机长时间处于低温环境、用户使用习惯制约或者外机中存留大量液态冷媒等原因造成的空调机组长时间不制热的问题。
6.根据本实用新型的第一个方面，提供一种冷媒循环系统，包括：
7.压缩机，包括进口和补气口；和
8.第一控制阀，设置于进口与补气口之间的连接通路上；
9.其中，冷媒循环系统具有第一加热模式，在第一加热模式下，第一控制阀打开，补气口、第一控制阀和进口依次连通形成第一自循环通路。
10.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括设置于补气口和第一控制阀之间的第一膨胀阀。
11.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括室外换热器和气液分离器，压缩机还包括出口，在第一加热模式下，出口、室外换热器、第一控制阀、气液分离器和进口依次连通形成第二自循环通路。
12.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括供电源，压缩机包括转子和定子，冷媒循环系统具有第二加热模式，在第二加热模式下，供电源与定子电连通，以使定子的绕组通电并散发热量。
13.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置，控制装置与第一控制阀和供电源信号连接，控制装置用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式或第二加热模式。
14.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括加热带，加热带包裹于冷媒循环系统的待加热部位的外周，冷媒循环系统具有第三加热模式，在第三加热模式下，加热带启动，以通过加热带对待加热部位进行加热。
15.在一些实施例中，待加热部位包括压缩机的底部；或者，冷媒循环系统还包括与出口连通的油气分离器，待加热部位包括油气分离器的底部；或者，冷媒循环系统还包括与进
口连通的气液分离器，待加热部位包括气液分离器的底部。
16.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置，控制装置与第一控制阀和加热带信号连接，控制装置用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式或者第三加热模式。
17.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置和加热带，加热带包裹于冷媒循环系统的待加热部位的外周，冷媒循环系统具有第三加热模式，在第三加热模式下，加热带启动，以通过加热带对待加热部位进行加热，控制装置与第一控制阀、供电源和加热带信号连接，控制装置用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式、第二加热模式或者第三加热模式。
18.根据本实用新型的第二个方面，提供一种空调机组，包括上述的冷媒循环系统。
19.基于上述技术方案，本实用新型实施例通过设置第一自循环通路，可以在室内机保持不工作的状态下，通过室外机的部分管路自循环，实现对压缩机的加热功能，有效提高压缩机的内部温度，快速驱动室外换热器等部件中存留的液态冷媒流动，从而在室外温度较低、用户习惯晚上关机或空调机组被长时间放置等情况出现时能够缩短空调机组开始制热的时间，也有利于保护压缩机，提高压缩机的使用寿命。
附图说明
20.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1为本实用新型冷媒循环系统一个实施例的原理图。
22.图2为本实用新型冷媒循环系统一个实施例的控制流程图。
23.图3为本实用新型冷媒循环系统一个实施例中第二加热模式的控制流程图。
24.图中：
25.1、压缩机；2、室内换热器；3、室外换热器；4、过冷器；5、第一膨胀阀；6、第一控制阀；7、第二膨胀阀；81、第一加热带；82、第二加热带；83、第三加热带；9、气液分离器；10、油气分离器；11、控制装置；12、光伏发电装置；13、负载；14、四通阀；15、第三膨胀阀；16、第四膨胀阀；17、第二控制阀；18、第三控制阀。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
28.针对光伏多联机经常出现长时间不制热的现象，发明人进行了深入研究，发现出
现这种现象的主要原因有：
29.1、外机及管路长时间处于低温环境：多联机机组的外机一般都是放置在室外，且内外机连接管相对较长，尽管有保温棉包裹，但仍与低温环境直接接触；
30.2、用户使用要求或习惯的制约：冬季气温偏低，有些商用场所会在下班后，将空调机组关机或是断电，直到次日白天再次开机，机组无法持续制热，机组快速冷却至环境温度，再次开机时机组长时间不制热；
31.3、长时间放置后，冷媒冷却，外机及长连管中存在大量液态冷媒，待次日开机后，首先要对外机及长连管中的液态冷媒进行加热，这个加热会很长，影响制热速度。
32.基于以上发现，发明人认为，针对光伏热泵多联机机组长时间不制热的问题，最先要解决的是低温环境下长时间处于停机或断电状态的问题，具体分析如下：
33.a、低温不制热的原因：空气源热泵的制热是依靠压缩机产生高温高压的气态制冷剂，通过室内换热器将热量传递给室内。由于长时间低温放置后，大量冷媒变成了液态冷媒，压缩机产生的热量首先要对这部分液态冷媒进行加热，大大消耗了制热时间。而且，在极端低温情况下，由于环境温度低，造成系统低压过低，由于系统自身的保护功能会限制压缩机进一步升频，进一步造成制热的缓慢升温。
34.b、同时还会对压缩机造成较大的危害和影响：
35.1、造成压缩机的润滑油被液态冷媒稀释，因液态冷媒不断向压缩机的内部迁移，且低温情况下，油与冷媒进行互溶，相当于稀释了油，因此会造成压缩启动时缺油，进而造成内部磨损；
36.2、延长达到制热效果的时间，由于首先要对液态冷媒进行加热，因此会直接影响舒适性；
37.3、低温情况，也会造成油的粘度增大，进而造成压缩机内部磨损。
38.比如，压缩机在低温待机阶段，随着压力及油温过热度的降低，油池中的制冷剂越多，溶解粘度越低，对压缩机的可靠性不利；在低温制热启动阶段，在启动时，压缩机的排气压力迅速上升，而压缩机的温度变化则相对较慢，因此启动后的一段时间内油温过热度较低；而在稳定运行阶段，压缩机的排油率较高，系统压差较大，存在无法顺利回油或液击的风险。
39.为此，发明人对冷媒循环系统进行了改进。
40.如图1所示，在本实用新型提供的冷媒循环系统的一些实施例中，该冷媒循环系统包括压缩机1和第一控制阀6，压缩机1包括进口1a和补气口1c，第一控制阀6设置于进口1a与补气口1c之间的连接通路上。
41.其中，冷媒循环系统具有第一加热模式，在第一加热模式下，第一控制阀6打开，补气口1c、第一控制阀6和进口1a依次连通形成第一自循环通路，冷媒循环系统中的冷媒在第一自循环通路中循环流动，以提高压缩机1的内部温度。
42.在上述实施例中，通过设置第一自循环通路，可以在室内机保持不工作的状态下，通过室外机的部分管路自循环，实现对压缩机的加热功能，有效提高压缩机的内部温度，快速驱动室外换热器等部件中存留的液态冷媒流动，从而在室外温度较低、用户习惯晚上关机或冷媒循环系统被长时间放置等情况出现时能够缩短冷媒循环系统开始制热的时间，也有利于保护压缩机，提高压缩机的使用寿命。
43.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括第一膨胀阀5，第一膨胀阀5设置于补气口1c与第一控制阀6的连接通路上。通过设置第一膨胀阀5，可以用于改变第一自循环通路中的冷媒状态。
44.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括气液分离器9，气液分离器9的出口与压缩机1的进口1a连通。在第一自循环通路中，补气口1c、第一膨胀阀5、第一控制阀6、气液分离器9和进口1a依次连通.
45.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括室外换热器3和气液分离器9，压缩机还包括出口1b，在第一加热模式下，出口1b、室外换热器3、第一控制阀6、气液分离器9和进口1a依次连通形成第二自循环通路。
46.通过设置第二自循环通路，可以增大对压缩机1进行加热的流量，提高压缩机1的升温速度。
47.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括室内换热器2和过冷器4，过冷器4连接于室内换热器2和室外换热器3之间，且过冷器4与压缩机1的补气口1c和进口1a分别连通。
48.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括第二膨胀阀7，第二膨胀阀7设置于过冷器4和室内换热器2之间的连接通路上。
49.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括供电源，压缩机1包括转子和定子，冷媒循环系统具有第二加热模式，在第二加热模式下，供电源与定子电连通，定子的绕组通电并散发热量，以提高压缩机1的内部温度。
50.通过设置供电源，可以在转子不动的情况下，通过给定子的绕组通电，使定子的绕组散发热量，用以加热压缩机1。
51.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置11，控制装置11与第一控制阀6和供电源信号连接，控制装置11用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式或第二加热模式。
52.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括加热带，加热带包裹于冷媒循环系统的待加热部位的外周，冷媒循环系统具有第三加热模式，在第三加热模式下，加热带启动，以通过加热带对待加热部位进行加热。
53.通过设置加热带，可以对待加热部位进行加热，从而提高压缩机的内部温度。
54.在一些实施例中，待加热部位包括压缩机1的底部；或者，冷媒循环系统还包括与出口1b连通的油气分离器10，待加热部位包括油气分离器10的底部；或者，冷媒循环系统还包括与进口1a连通的气液分离器9，待加热部位包括气液分离器9的底部。
55.如图1所示，加热带包括第一加热带81、第二加热带82和第三加热带83，第一加热带81包裹于压缩机1的底部外周，第二加热带82包裹于气液分离器9的底部外周，第三加热带83包裹于油气分离器10的底部外周。
56.通过第一加热带81，可以直接对压缩机1进行加热，提高压缩机1的内部温度，使压缩机1内部的液态冷媒加速气化，提高冷媒循环系统的制热速度。通过第二加热带82可以对气液分离器9的底部进行加热，有利于加速气液分离器9内残留的冷媒的流动，进而加速压缩机1内冷媒的流动，提高压缩机1的内部温度。通过第三加热带83可以对油气分离器10的底部进行加热，有利于加速油气分离器10内残留的冷媒的流动，进而加速压缩机1内冷媒的流动，提高压缩机1的内部温度。
57.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置11，控制装置11与第一膨胀阀5、
第一控制阀6、第二膨胀阀7和加热带信号连接，控制装置11用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式或者第三加热模式。
58.在一些实施例中，冷媒循环系统还包括控制装置11和加热带，加热带包裹于冷媒循环系统的待加热部位的外周，冷媒循环系统具有第三加热模式，在第三加热模式下，加热带启动，以通过加热带对待加热部位进行加热，控制装置11与第一控制阀6、供电源和加热带信号连接，控制装置11用于将冷媒循环系统调节至第一加热模式、第二加热模式或第三加热模式。
59.在一些实施例中，可以同时打开第一加热模式和第三加热模式，或者同时打开第二加热模式和第三加热模式，第一加热模式和第二加热模式虽然不能同时使用，但是可以间隔使用。采用两种模式同时对压缩机1进行加热，从而有效提高加热效率，能够更加有效地缩短冷媒循环系统开始制热的时间。
60.基于上述各个实施例中的冷媒循环系统，本实用新型还提供了一种空调机组，该空调机组包括上述的冷媒循环系统。
61.本实用新型提供的冷媒循环系统的控制流程，包括：
62.检测压缩机1的内部温度；
63.根据压缩机1的内部温度，选择加热模式；
64.在选定的加热模式为第一加热模式时，打开第一控制阀6，使补气口1c、第一膨胀阀5、第一控制阀6和进口1a依次连通形成第一自循环通路，冷媒循环系统中的冷媒在第一自循环通路中循环流动。
65.在一些实施例中，控制流程还包括：
66.提供供电源，压缩机1包括转子和定子；
67.在选定的加热模式为第二加热模式时，使供电源与定子电连通，定子的绕组通电并散发热量，以提高压缩机1的内部温度。
68.在一些实施例中，控制流程还包括：
69.提供加热带，加热带包裹于冷媒循环系统的待加热部位的外周；
70.在选定的加热模式为第三加热模式时，启动加热带，通过加热带对待加热部位进行加热。
71.在一些实施例中，根据压缩机1的内部温度，选择加热模式的操作包括：
72.判断压缩机1的内部温度是否满足第一预设条件；
73.当压缩机1的内部温度满足第一预设条件时，启动第二加热模式和第三加热模式；
74.若不满足第一预设条件，则继续判断压缩机1的内部温度是否满足第二预设条件；
75.若满足第二预设条件，则启动第一加热模式和第三加热模式。
76.在一些实施例中，第一预设条件包括：在连续t2的时间内，压缩机1的内部温度大于或等于t2，且小于t1；第二预设条件包括：在连续t3的时间内，压缩机1的内部温度小于t2，其中，t1《t2《t3，t1》t2。
77.在一些实施例中，在判断压缩机1的内部温度是否满足第一预设条件之前，根据压缩机1的内部温度，选择加热模式的操作还包括：
78.判断冷媒循环系统是否满足第三预设条件；
79.当冷媒循环系统满足第三预设条件时，启动预热功能；
80.预热功能开启后，判断压缩机1的内部温度是否满足第四预设条件；
81.若压缩机1的内部温度满足第四预设条件，不启动任何加热模式；若压缩机1的内部温度不满足第四预设条件，则进入判断压缩机1的内部温度是否满足第一预设条件的步骤。
82.在一些实施例中，冷媒循环系统包括提供电力的光伏发电装置12，第三预设条件包括：冷媒循环系统首次通电或者已通电且待机时间超过t0，而且光伏发电装置12发电电压不小于预设电压值；第四预设条件包括：在连续t1的时间内，压缩机1的内部温度不小于t1。
83.在一些实施例中，预设电压值可以为第一加热模式、第二加热模式或者第三加热模式启动时所需电压的90％。
84.在一些实施例中，根据压缩机1的内部温度，选择加热模式的操作还包括：
85.启动第一加热模式和第三加热模式后，判断压缩机1的内部温度是否满足第五预设条件；
86.在压缩机1的内部温度满足第五预设条件时，关闭预热功能。
87.在一些实施例中，第五预设条件包括：
88.当第一加热模式和第三加热模式的工作时间达到t4时，压缩机1的内部温度与室外环境温度的差值大于t3；或者
89.在连续t4的时间内，压缩机1的内部温度不小于t4。
90.在一些实施例中，在第二加热模式下，控制流程还包括：
91.当冷媒循环系统处于待机状态，室内机的制热需求为零，且压缩机1的连续停机时间小于t5时，则使供电源与定子之间的电连接断开；
92.当冷媒循环系统处于待机状态，在连续t6的时间内，压缩机1的内部温度大于或等于t5且小于t6，而且，压缩机1首次通电或者已通电且待机时间超过t7时，使供电源与定子电连通。
93.在一些实施例中，在第二加热模式下，控制流程还包括：
94.启动第二加热模式后，在测量压缩机1的内部温度之前或者当压缩机1的内部温度与室外环境温度的差值不大于t7时，定子的绕组的通电电流满足：a1＝a*t02+b*t0+c，其中t0为室外环境温度，a、b和c均为常数；
95.当压缩机1的内部温度与室外环境温度的差值大于t7时，定子的绕组的通电电流满足：a2＝a0*(1+d)，其中，a0为当前电流大小，d为压缩机1的内部温度的周期变换量，且d为常数。
96.在本实用新型提供的各个实施例中，压缩机1的内部温度可以为压缩机1的顶部温度，压缩机1的顶部可以更加准确地反映压缩机1内部的实际温度，而且便于测量。
97.下面结合附图1和2对本实用新型冷媒循环系统和空调机组一个实施例的工作过程进行说明：
98.如图1所示，室外机包括压缩机1、室外换热器3、过冷器4、第一膨胀阀5、第一控制阀6、气液分离器9、油气分离器10、四通阀14、第三膨胀阀15和第四膨胀阀16。室内机包括多个室内换热器2和对应设置的多个第二膨胀阀7。压缩机1的底部外周包裹有第一加热带81。气液分离器9的底部外周包裹有第二加热带82。油气分离器10的底部外周包裹有第三加热
带83。室内机和室外机之间的连接管路上设有第二控制阀17和第三控制阀18。
99.空调机组还包括控制装置11、光伏发电装置12和负载13。光伏发电装置12可以为空调机组提供电力。负载13可以为与控制装置11信号连接的部件，控制装置11可以对这些部件进行电气控制，比如，负载13可以为第一膨胀阀5、第二膨胀阀7、第三膨胀阀15、第四膨胀阀16、第一控制阀6、第二控制阀17、第三控制阀18、第一加热带81、第二加热带82和第三加热带83等。
100.在本实施例中，压缩机1为喷焓涡旋压缩机，其静涡盘的中间位置设有中压喷焓口，通过该补气口1c，可以吸入一部分中间压力的气体，与经过部分压缩的冷媒混合再压缩，以单台压缩机实现两级压缩，增加了冷凝器中的制冷剂流量，加大了主循环回路的焓差，从而大大提高压缩机的效率。
101.压缩机的定子绕组还可以通以励磁电流，即当转子不转动时，通过给定子绕组通电而使定子产生电磁热量，用以加热压缩机内部温度。
102.当定子加热与加热带的生热量较慢后，可以启动压缩机1，通过第一自循环通路和第二自循环通路实现内部制冷剂循环产生热量，实现对压缩机1的加热。
103.如图1所示，在开启第一加热模式时，第一膨胀阀5开至最大开度；第一控制阀6处于上电状态，即开启状态；四通阀14处于断电状态，即关闭状态；第三膨胀阀15和第四膨胀阀16开至最大开度；第二膨胀阀7的开度开至零。压缩机1可以默认以h1运行，当压缩机1在连续一段时间内，高压传感器的检测温度不小于x1或低压传感器的检测温度不大于x2，则压缩机1的运行频率每次降低
△
h，但最低运行频率不低于h1。
104.第一自循环通路的路径为：
105.从压缩机1的补气进口1c喷出，到第一膨胀阀5，到第一控制阀6，再到气液分离器9，最后到压缩机1的吸气口。
106.第二自循环通路的路径为：
107.从压缩机的排气口喷出，到四通阀14，到室外换热器3，再到第四膨胀阀16，经过冷器4到第一控制阀6，再到气液分离器9，最后到压缩机1的吸气口。
108.对空调机组进行控制时，可以单独使用第一加热模式、第二加热模式或第三加热模式，也可以使用第一加热模式、第二加热模式和第三加热模式的组合模式，组合模式包括第一加热模式和第二加热模式的组合、第一加热模式和第三加热模式的组合、第二加热模式和第三加热模式的组合以及第一加热模式、第二加热模式和第三加热模式的组合。其中，第一加热模式和第三加热模式可以同时开启，第二加热模式和第三加热模式也可以同时开启，第一加热模式和第二加热模式虽然不能同时开启，但是可以间隔开启。
109.比如，在一个实施例中，可以先同时启动第二加热模式和第三加热模式，这样可以通过双热源加热，有效提高加热效率，将存留于压缩机1底部的冷媒加热从油中析出；然后，在默认时间内，如果加热效果不明显，可以关闭第二加热模式，启动第一加热模式，通过压缩机自循环加热后的生热量高于定子加热，此时通过第一加热模式与第三加热模式双热源加热，可以进一步提高加热温度。压缩机自循环加热的原理与蒸汽压缩式制冷原理一致，即冷凝热一部分为电机耗功生热，另一部分为对气体压缩生热。
110.下面介绍该实施例的工作过程：
111.参考图2所示，当空调机组首次通电或者已通电且待机时间超过t0，而且光伏发电
装置12发电电压不小于第一加热模式、第二加热模式或第三加热模式启动时所需电压的90％时，启动预热功能；
112.预热功能开启后：
113.1、若在连续t1的时间内，压缩机1的顶部温度不小于t1，则不启动任何加热模式；
114.2、若在连续t2的时间内，压缩机1的顶部温度大于或等于t2，且小于t1，则同时启动第二加热模式和第三加热模式；
115.3、若在连续t3的时间内，压缩机1的顶部温度小于t2，则同时启动第一加热模式和第三加热模式。
116.当空调机组满足以下两个条件中的任意一个时，关闭预热功能：
117.1当第一加热模式和第三加热模式的工作时间达到t4时，压缩机1的顶部温度与室外环境温度的差值大于t3；
118.2在连续t4的时间内，压缩机1的顶部温度不小于t4。
119.其中，如图3所示，关于第二加热模式的控制原理为：
120.在进入第二加热模式的控制流程后，当空调机组处于待机状态，室内机的制热需求为零，且压缩机1的连续停机时间小于t5时，则使供电源与定子之间的电连接断开，即第二加热模式为关闭状态；
121.当空调机组处于待机状态，在连续t6的时间内，压缩机1的顶部温度大于或等于t5且小于t6，而且，压缩机1首次通电或者已通电且待机时间超过t7时，使供电源与定子电连通，启动第二加热模式。
122.启动第二加热模式后，在测量压缩机1的内部温度之前或者当压缩机1的顶部温度与室外环境温度的差值不大于t7时，定子的绕组的通电电流满足：a1＝a*t02+b*t0+c，其中t0为室外环境温度，a、b和c均为常数，比如，a＝0.03，b＝0.07，c＝15；
123.当压缩机1的顶部温度与室外环境温度的差值大于t7时，定子的绕组的通电电流满足：a2＝a0*(1+d)，其中，a0为当前电流大小，d为压缩机1的内部温度的周期变换量，且d为常数，比如d＝0.1。
124.通过对本实用新型冷媒循环系统和空调机组多个实施例的说明，可以看到本实用新型冷媒循环系统和空调机组实施例增设了压缩机预热控制功能，可以有效提升压缩机的可靠性与使用寿命。
125.本实用新型提供的空调机组可以为多联机，比如光伏多联机，也可以为其他结构的机组。由于光伏电来自太阳能，因此光伏多联机可以利用光伏电维持自身运转及实现预热功能，而不用消耗电网的电能。利用光伏多联机自身的预热功能，可以提高整机的可靠性，延长压缩机的使用寿命，加快低温下达到制热效果的时间。
126.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本实用新型原理的前提下，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，这些修改和等同替换均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。