专利名称：双动力源泵节能空调机组及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种节能空调系统，具体地说，是涉及一种双动力源泵节能空调机组及其控制方法。
背景技术：
随着社会的发展，工业化进程的加快，资源的缺乏、环境的恶化成为人类所急需解决的问题，近年来世界各国均提出了“保护环境、节约能源”的口号，我国也大力提倡节能减排，空调作为能耗大户，自然成为所有行业的关注焦点，开发环保高能效空调机组成为了每一个空调企业孜孜不倦所追求的目标。目前，最常用的节能空调采用的是压缩机制冷机组。压缩机制冷机组利用制冷剂气态与液态之间的转换来实现吸热与放热，从而对室内空气实现制冷。这种制冷机组存在的主要问题在于，在冬季温度低的时候，制冷剂气态与液态之间的转换能耗大，进而导致其制冷时能效低、成本大，因此压缩机制冷机组在冬季温度低时并不适合大规模推广与应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双动力源泵节能空调机组，在现有的压缩机制冷机组的系统中，增加一套适合冬季温度低时使用的氟泵制冷机组，并实现两个机组的自由切换使用，以解决现有技术中压缩机制冷机组在冬季温度低时制冷成本大、能效低的问题。为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下
双动力源泵节能空调机组，包括主要由通过传输管道依次连接的压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、蒸发器和气液分离器组成的压缩机制冷机组，且所述气液分离器还回连于压缩机，同时，还设置有与所述储液器与干燥过滤器之间的传输管道并联的氟泵制冷机组。在上述设备中，冷凝器、储液器、干燥过滤器均设置于室外，其中，冷凝器用于冷却制冷剂，使其温度达到适合与室内空气进行换热的程度；储液器用于存储系统中多余的制冷剂，保证系统工作时拥有足量的制冷剂使用；干燥过滤器用于对通过的制冷剂进行干燥和过滤。而压缩机、蒸发器、气液分离器均设置于室内，其中，压缩机为压缩机制冷模式的动力来源；蒸发器是完成与室内空气进行换热的主要设备；气液分离器对从蒸发器出来的制冷剂进行气液分离，气态制冷剂送入压缩机形成循环，而液态制冷剂则存留于气液分离器中。为了防止氟泵制冷机组工作时，制冷剂通过储液器与干燥过滤器之间的传输管道回流至氟泵制冷机组内，在所述储液器与干燥过滤器之间的传输管道上还设置有第一单向阀。进一步地，所述干燥过滤器与蒸发器之间的传输管道上依次设置有第一电磁阀和膨胀阀；同时，还设置有与所述干燥过滤器与蒸发器之间的传输管道并联的氟泵制冷剂管道，且该氟泵制冷剂管道设置有第二电磁阀。通过上述设计，便在干燥过滤器与蒸发器之间形成了两条传输管道，一条用于传输压缩机工作时的制冷剂，另一条用于传输氟泵工作时的制冷剂，如此便避免了两种动力源在工作时制冷剂出现串流现象，保证了制冷工作的顺利进行。在本发明中，所谓串流现象是指压缩机工作时，制冷剂进入氟泵制冷机组的传输通道内，或者在氟泵制冷机组工作时，制冷剂进入压缩机制冷机组的传输通道内。再进一步地，所述蒸发器与冷凝器之间还设置有与压缩机和气液分离器所在支路并联的氟泵制冷剂回流管道，该氟泵制冷剂回流管道上设置有第二单向阀。通过氟泵制冷剂回流管道与第二单向阀的设置，既为从蒸发器出来的制冷剂提供了回流的通道，避免了制冷剂从蒸发器进入气液分离器，又防止了压缩机工作状态下制冷剂通过该氟泵制冷剂回流管道回流入气液分离器。同时，在压缩机和气液分离器所在的支路上，设置有用于防止制冷剂进入压缩机和气液分离器的第三单向阀和第三电磁阀，从而实现了对氟泵工作时制冷剂流动方向的控制。更进一步地，所述氟泵制冷机组包括通过传输管道依次连接的视液镜、氟泵、恒流阀、流量开关和第四单向阀。其中，视液镜用于观察储液器内的制冷剂余量；氟泵为制冷剂提供传输动力；恒流阀用于保证制冷剂流量的恒定；流量开关用于控制其所在传输管道的开与关；而第四单向阀则防止了压缩机工作时制冷剂进入氟泵制冷机组，控制了该模式下制冷剂的流动方向。在上述硬件系统的基础上，本发明还提供了该双动力源氟泵节能空调机组的控制方法，包括以下两种工作模式
压缩机制冷模式
(1)关闭第二电磁阀和氟泵，开启第一电磁阀和第三电磁阀，启动压缩机，系统进入压缩机制冷模式；
(2)压缩机对气态制冷剂进行压缩，然后将其送入冷凝器冷凝为液态制冷剂；
(3)冷凝之后的液态制冷剂存储于储液器内，并由第一电磁阀进入膨胀阀进行降温降压，再进入蒸发器与室内空气进行热交换；
(4 )热交换之后，蒸发器内的液态制冷剂变成为气态制冷剂，并通过第三电磁阀进入气液分离器进行气液分离，气态制冷剂输送回压缩机； (5)循环执行步骤(2) (4)。氟泵制冷模式
(1)关闭第一电磁阀、第三电磁阀和压缩机，开启第二电磁阀，启动氟泵，系统进入氟泵制冷模式；
(2)氟泵从储液器内抽取液态制冷剂，并将该液态冷凝剂经第二电磁阀送入蒸发器之中，与室内空气进行热交换；
(3)热交换之后，蒸发器内的液态制冷剂变成为气态制冷剂，并经过第二单向阀进入冷凝器冷凝，然后存储于储液器之中。(4)循环执行步骤(2) (3)。为了保证制冷剂的干燥度，同时防止制冷剂中存在杂质，所述制冷剂在通过第一电磁阀或第二电磁阀之前，还进入干燥过滤器进行干燥与过滤。本发明的设计原理在于，利用氟泵制冷过程中温差传热原理，通过巧妙的设计，在现有的压缩机制冷机组中增加一套适合低温环境使用的氟泵制冷机组，从而利用一个冷凝器和一个蒸发器实现两个制冷机组的正常工作，并利用多个单向阀和电磁阀来对传输管道进行控制，以实现两个制冷机组的自由切换，保障整个机组的正常工作。与现有技术相比，本发明的有益效果如下
1.本发明原理简单，设计巧妙，实现方便；
2.本发明在一套系统中利用一个冷凝器和一个蒸发器实现了两个制冷机组的正常工作，与单独使用两个制冷机组相比，既减小了机组的体积，又降低了生产、运行与维护成本；
3.本发明在一套系统中实现了两个制冷机组的正常工作与自由切换，为温度低时更换制冷系统提供了极大的方便；
4.本发明通过改变系统中动力源与电磁阀的状态，轻松实现了压缩机制冷机组与氟泵制冷机组的自由切换，从而为低温环境下使用氟泵制冷机组实现制冷提供了操作基础，解决了温度低时使用压缩机制冷机组带来的成本高、能效低等问题；
5.本发明通过恒流阀对制冷剂的流量进行了恒流控制，保证了氟泵制冷模式下制冷剂流量的恒定，从而保证了制冷效果的稳定，提高了氟泵制冷机组的实用价值。
图1为现有技术的系统原理框图。图2为本发明的系统原理框图。上述附图中，附图标记对应名称为1-压缩机，2-高压开关，3-球阀，4-第三单向阀，5-冷凝器，6-压力传感器，7-第五单向阀，8-储液器，9-第一单向阀，10-干燥过滤器， 11-第一电磁阀，12-膨胀阀，13-蒸发器，14-第三电磁阀，15-气液分离器，16-低压开关， 17-氟泵，18-恒流阀，19-流量开关，20-第四单向阀，21-第二电磁阀，22-第二单向阀，
视液镜。
具体实施例方式为了便于与本发明形成对比，以突出本发明的显著效果，在此首先对本发明的背景技术进行详细说明。现有技术中压缩机制冷机组的系统原理框图如图1所示。工作时，开启压缩机1、 第一电磁阀11和第三电磁阀14，压缩机1将来自气液分离器15的低温低压的气态制冷剂压缩为高温高压的气态制冷剂，在高压开关2、球阀3和第三单向阀4的控制下通过传输管道传输至冷凝器5，制冷剂在冷凝器5中冷凝为高压常温的液体；然后在压力传感器6和第五单向阀7的控制下进入储液器8，进而在压缩机1持续提供的动力作用下，储液器8中的液态制冷剂通过第一单向阀9进入干燥过滤器10进行过滤；此后，常温高压的液态制冷剂经过第一电磁阀11和膨胀阀12后变为低温低压的液态制冷剂，并通过传输管道进入蒸发器13进行热交换，从而使之形成低温低压的气态制冷剂；最后，该气态制冷剂通过第三电磁阀14进入气液分离器15，将气态制冷剂中可能含有的液态制冷剂分离出来，分离后的气态制冷剂再通过低压开关16进入压缩机1。至此，整个压缩机制冷机组便形成一个循环系统，只要压缩机持续工作，整个制冷系统便持续循环下去。在上述工作过程中，由于冷凝器5、储液器8和干燥过滤器10均安装于室外，第一电磁阀11、膨胀阀12、蒸发器13、气液分离器15、压缩机1等均安装于室内，因此，低温低压的液态制冷剂吸热变为低温低压的气态制冷剂这一过程是在室内进行。液态制冷剂和室内的空气进行热交换，吸收空气中的热量后变为气态制冷剂，而室内空气由于热量被吸收而降温，由此便实现了室内空气的制冷。由上述压缩机制冷机组的工作过程可以看出，现有技术实现制冷的关键在于制冷剂在蒸发器中进行的液态与气态之间的吸热转换，吸热越快、越多，制冷效果便越好。明显地，温差越大，吸热必然越快、越多，但是，在冬季空气温度较低时，蒸发器13中制冷剂的温度与室内空气的温差并不大，从而使得制冷效果难以满足实际需要。这种情况下，如果还使用压缩机制冷机组进行制冷必将导致成本大大增加，本发明正是为了解决上述问题而提出ο下面结合附图2和实施例对本发明作详细说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例如图2所示，双动力源氟泵节能空调机组，由压缩机制冷机组和氟泵制冷机组构成。其中，压缩机制冷机组与现有技术完全相同，氟泵制冷机组则是以压缩机制冷机组为基础，通过巧妙的连接方式与压缩机制冷机组完成连接，并实现压缩机制冷机组与氟泵制冷机组的自由切换。下面对整个系统的连接关系和工作过程进行详细描述。从整体上看，压缩机1、冷凝器5、储液器8、干燥过滤器10、蒸发器13和气液分离器15依次通过传输管道连通，且气液分离器15还通过传输管道与压缩机1连通，从而使所有主要设备形成一个可循环的回路。为了保证压缩机制冷机组与氟泵制冷机组能分别实现制冷效果，并且不会相互影响，按照制冷剂的流向，在上述设备的基础上还设置有以下设备
在压缩机1与冷凝器5之间的传输管道上，依次安装有高压开关2、球阀2和第三单向阀4 ；在冷凝器5与储液器8之间的传输管道上，依次安装有压力传感器6和第五单向阀7 ； 在储液器8与干燥过滤器10之间，设置有两条支路，其中，一条为压缩机制冷机组的工作路线，主要安装有第一单向阀9，另一条为氟泵制冷机组的工作路线，依次安装有液视镜23、 氟泵17、恒流阀18、流量开关19和第四单向阀20 ；在干燥过滤器10与蒸发器13之间的传输管道上，也设置有两条支路，其中，一条为压缩机制冷机组的工作路线，主要安装有第一电磁阀11和膨胀阀12，另一条支路为氟泵制冷机组的工作路线，主要安装有第二电磁阀 21。此后，蒸发器13 —方面通过一条安装有第二单向阀22的传输管道与冷凝器5连接，使氟泵制冷机组形成一个循环回路；另一方面通过一条安装有第三电磁阀14的传输管道与气液分离器15连接，并在气液分离器15与压缩机1之间安装低压开关16，从而使压缩机制冷机组形成一个循环回路。通过上述设置，使压缩机制冷机组和氟泵制冷机组形成了共用一个冷凝器和蒸发器的两个制冷系统，且两个制冷系统可自由切换，独立工作。下面对上述两个机组的控制过程详细说明。一 .压缩机制冷机组
压缩机制冷机组主要用于室外温度高于7. 5°C时的室内环境制冷。工作时，首先关闭氟泵17和第二电磁阀21，然后开启压缩机1、第一电磁阀11和第三电磁阀14，使压缩机制冷机组进入工作状态，其后的具体过程与现有技术完全相同，在此不在赘述。二.氟泵制冷机组
氟泵制冷机组为本发明的主要创新点，其与压缩机制冷机组组合成本发明所述的双动力源氟泵节能空调机组之后，关键技术在于氟泵制冷机组独立工作时制冷效果的实现，以及与压缩机制冷机组之间可能出现的相互影响问题。下面通过描述氟泵制冷机组的控制过程来说明上述关键技术的实现。室内温度一般为左右，而当室外温度低于7. 5°C时，经过冷凝器冷凝之后的制冷剂与室外温度持平，此时制冷剂便与室内空气形成了极大的温差，氟泵制冷机组正是利用冷凝之后的液态制冷剂与室内空气之间的温差，完成热传递，达到制冷的目的。当室外温度低于7. 5°C时，首先进行压缩机制冷机组到氟泵制冷机组的切换，即关闭压缩机1、第一电磁阀11和第三电磁阀14，开启氟泵17和第二电磁阀21。由于压缩机1 停止工作，机组中便不再有动力来源，相应地制冷剂便停止流动；而第一电磁阀11关闭后， 其所在的传输管道支路将处于断开状态，从而防止了制冷剂从该条支路进入蒸发器13 ；同理，第三电磁阀14的关闭，也防止了制冷剂进入气液分离器15。而氟泵17的开启，便为整个机组提供了动力，各设备及传输管道中的制冷剂便开始流动起来。由于前述部分设备的状态发生了改变，因此，氟泵17工作时，制冷剂的流动路线也与压缩机工作时制冷剂的流动路线有所不同。具体地说，当氟泵17开启之后，经过冷凝之后的制冷剂在恒流阀18、流量开关19 和第四单向阀20的控制下经过干燥过滤器10过滤之后，从第二电磁阀21所在的传输管道进入蒸发器13与室内空气进行热交换，带走室内空气中的热量，完成制冷目的。吸热之后的制冷剂从第二单向阀22所在的传输管道进入冷凝器进行冷凝，并在压力传感器6和第五单向阀7的控制下进入储液器8，部分存留于储液器8中，部分进入氟泵制冷机组中，从而形成氟泵制冷机组的循环。在氟泵制冷机组的工作过程中，由于第一单向阀9的单向导通控制功能，防止了制冷剂通过第一单向阀9直接回流入氟泵17，保证了氟泵制冷机组的正常工作。经过测试，在室外温度低于7. 5°C的环境下使用压缩机制冷机组对室内环境制冷， 其最大制冷效率在3. 5左右，而使用本发明所述的氟泵制冷机组进行制冷，最大制冷效率可达到8. 8左右。由此可见，当室外温度较低时，使用氟泵制冷机组的制冷效果远远优于压缩机制冷机组，而当室外温度较高时，仍然使用压缩机制冷机组进行制冷，因此，实现两种制冷机组成功组合并自由切换的本发明在制冷效果上远远优于现有技术，具有显著的进步。按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
权利要求
1.双动力源泵节能空调机组，包括主要由通过传输管道依次连接的压缩机(1)、冷凝器(5)、储液器(8)、干燥过滤器(10)、蒸发器(13)和气液分离器(15)组成的压缩机制冷机组，且所述气液分离器(15)还回连于压缩机(1)，其特征在于，还设置有与所述储液器(8) 与干燥过滤器(10)之间的传输管道并联的氟泵制冷机组。
2.根据权利要求1所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，在所述储液器(8)与干燥过滤器(10 )之间的传输管道上还设置有第一单向阀(9 )。
3.根据权利要求2所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，所述干燥过滤器 (10)与蒸发器(13)之间的传输管道上依次设置有第一电磁阀(11)和膨胀阀(12)。
4.根据权利要求3所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，还设置有与所述干燥过滤器(10)与蒸发器(13)之间的传输管道并联的氟泵制冷剂管道，且该氟泵制冷剂管道设置有第二电磁阀(21)。
5.根据权利要求4所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，所述蒸发器(13)与冷凝器(5)之间还设置有与压缩机(1)和气液分离器(15)所在支路并联的氟泵制冷剂回流管道，该氟泵制冷剂回流管道上设置有第二单向阀(22 )。
6.根据权利要求5所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，在压缩机(1)和气液分离器(15)所在的支路上，设置有用于防止制冷剂进入压缩机(1)和气液分离器(15)的第三单向阀(4)和第三电磁阀(14)。
7.根据权利要求1 6中任意一项所述的双动力源泵节能空调机组，其特征在于，所述氟泵制冷机组包括通过传输管道依次连接的视液镜(23)、氟泵(17)、恒流阀(18)、流量开关(19)和第四单向阀(20)。
8.双动力源泵节能空调机组的控制方法，其特征在于，包括压缩机制冷模式(1)关闭第二电磁阀和氟泵，开启第一电磁阀和第三电磁阀，启动压缩机，系统进入压缩机制冷模式；(2)压缩机对气态制冷剂进行压缩，然后将其送入冷凝器冷凝为液态制冷剂；(3)冷凝之后的液态制冷剂存储于储液器内，并由第一电磁阀进入膨胀阀进行降温降压，再进入蒸发器与室内空气进行热交换；(4 )热交换之后，蒸发器内的液态制冷剂变成为气态制冷剂，并通过第三电磁阀进入气液分离器进行气液分离，气态制冷剂输送回压缩机；(5)循环执行步骤(2) (4);氟泵制冷模式(1)关闭第一电磁阀、第三电磁阀和压缩机，开启第二电磁阀，启动氟泵，系统进入氟泵制冷模式；(2)氟泵从储液器内抽取液态制冷剂，并将该液态冷凝剂经第二电磁阀送入蒸发器之中，与室内空气进行热交换；(3)热交换之后，蒸发器内的液态制冷剂变成为气态制冷剂，并经过第二单向阀进入冷凝器冷凝，然后存储于储液器之中；(4)循环执行步骤(2) (3)。
9.根据权利要求8所述的双动力源泵节能空调机组的控制方法，其特征在于，所述制冷剂在通过第一电磁阀或第二电磁阀之前，还进入干燥过滤器进行干燥与过滤。
全文摘要
本发明公开了一种双动力源泵节能空调机组，属于空调制冷机组，主要解决了现有技术中压缩机制冷机组在温度低的环境中制冷效果差的问题。该双动力源氟泵节能空调机组，包括主要由压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、蒸发器和气液分离器组成的压缩机制冷机组，所述压缩机、冷凝器、储液器、干燥过滤器、蒸发器和气液分离器依次通过传输管道连接，且气液分离器还回连于压缩机，此外，还设置有与所述储液器与干燥过滤器之间的传输管道并联的氟泵制冷机组。本发明还公开了上述节能空调机组的控制方法，其与节能空调机组相互配合，实现了两个制冷机组的自由切换，并利用氟泵制冷机组大大提高了温度低的环境下的制冷效果，节约了成本。
文档编号F25B41/06GK102230685SQ20111015240
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者宋俊峰, 李猛, 李马林, 王倩, 王敏忠, 赵人杰, 邱荣斌 申请人:四川依米康环境科技股份有限公司