一种空调系统及具有其的客车空调的制作方法

文档序号:11049672阅读:340来源:国知局
一种空调系统及具有其的客车空调的制造方法与工艺

本实用新型属于压缩机及空调技术领域,具体涉及一种空调系及具有其的客车空调。



背景技术:

现有技术中由于客车、城市公交汽车在运营过程中的成员数量变化较大,如上下班、节假日等客流高峰时段乘员满载,其它时间段乘员则相对较少,且行驶环境也在不断变化,如在直射的阳光下和阴凉天气行驶,客车的空调负荷就相差很大,因此就要求客车空调能够满足负荷大范围变化的要求,目前客车空调机组通常都采用单个大排量变频压缩机。

但是在客车空调的负荷很小的情况下,压缩机会以较低频率运行,由于压缩机排量较大,即使在低频运行时,这样也会导致客车空调机组的耗功较大,浪费能源,且压缩机长期以低频运行会导致空调系统回油困难,会导致压缩机磨损严重,影响机组运行可靠性。

由于现有技术中的客车空调机组存在在小负荷情况下耗功较大、浪费能源,压缩机长期低频运行致使回油困难、导致压缩机磨损严重、影响机组运行可靠性等技术问题,因此本实用新型研究设计出一种空调系统及具有其的客车空调。



技术实现要素:

因此,本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调机组存在小负荷情况下耗功较大的缺陷,从而提供一种空调系统及具有其的客车空调。

本实用新型提供一种空调系统,其包括由压缩机组件、室内换热器、室外换热器和节流元件构成的循环回路,其中所述压缩机组件包括相互并联的至少两个支路,且在每个所述支路上均设置有至少一个压缩机、且其中任一支路上的压缩机的总排量与其余至少一支路上的压缩机的总排量不相等。

优选地,至少两个所述支路包括第一支路和第二支路,且在所述第一支路上设置有第一压缩机,在所述第二支路上设置有第二压缩机,且有所述第一压缩机的排量Q1小于所述第二压缩机的排量Q2。

优选地,在所述第一支路上还设置有用于控制其通断的第一控制阀;所述的第二支路上还设置有用于控制其通断的第二控制阀。

优选地,所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁阀。

优选地,在所述第一支路上位于所述第一压缩机的出口端下游位置还设置有用于只能允许流体从所述第一压缩机出口端流出的第一单向阀;

和/或,在所述第二支路上位于所述第二压缩机的出口端下游位置还设置有用于只能允许流体从所述第二压缩机出口端流出的第二单向阀。

优选地,所述第一压缩机的排量Q1与所述第二压缩机的排量Q2之间还存在着如下关系:Q2*30%≤Q1≤Q2*80%。

优选地,所述第一压缩机为转子式变频压缩机,所述第二压缩机为涡旋式变频压缩机。

优选地,所述空调系统还包括设置在所述循环回路中的四通阀,所述四通阀包括与所述压缩机组件的出气端相连的第一端、与所述室内换热器相连的第二端、与所述压缩机组件的进气端相连的第三端和与所述室外换热器相连的第四端。

优选地,所述空调系统还包括设置在所述循环回路中的气液分离器,所述气液分离器设置于所述压缩机组件的进气端与所述四通阀之间。

本实用新型还提供一种客车空调,其包括前述的空调系统,所述室内换热器为所述客车的车内侧换热器,所述室外换热器为所述客车的车外侧换热器。

本实用新型提供的一种空调系统及具有其的客车空调具有如下有益效果:

1.本实用新型的空调系统及具有其的客车空调,通过使得压缩机组件包括相互并联的至少两个支路,且在每个所述支路上均设置有至少一个压缩机、且其中任一支路上的压缩机的总排量与其余至少一支路上的压缩机的总排量不相等,能够在小负荷情况下选择小排量的压缩机开启,关闭大排量的压缩机及其支路,使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求,有效地减小了功耗,节省了能源;

2.本实用新型的空调系统及具有其的客车空调,还能够根据所需制冷或制热负荷的大小不同而选取排量不同的压缩机以及支路接通,以在室内环境处于不同负荷(包括小负荷、中负荷和大负荷)需求下开启相应排量的压缩机及其支路,以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求,达到用户的目标温度和制冷/制热量,起到智能优化控制的作用;

3.本实用新型的空调系统及具有其的客车空调,还能在小负荷情况下启动小排量的压缩机以较高的频率运行,不仅能够满足用户制冷/制热量的需求、且还降低功耗的同时,还能提供压缩机的回油强度,满足压缩机的回油要求,从而减小压缩机的磨损、延长压缩机的寿命,提供空调系统的运行可靠性;

4.本实用新型的空调系统及具有其的客车空调,还能在当单台压缩机出现故障时,另外至少一台压缩机依旧可以正常启动运行,能够满足紧急情况下的空调使用需求。

附图说明

图1是本实用新型的空调系统的结构示意图;

图2是本实用新型的空调系统在处于制冷模式且低负荷运行时的系统原理结构图;

图3是本实用新型的空调系统在处于制冷模式且中间负荷运行时的系统原理结构图;

图4是本实用新型的空调系统在处于制冷模式且高负荷运行时的系统原理结构图;

图5是本实用新型的空调系统在处于制热模式且低负荷运行时的系统原理结构图;

图6是本实用新型的空调系统在处于制热模式且中间负荷运行时的系统原理结构图;

图7是本实用新型的空调系统在处于制热模式且高负荷运行时的系统原理结构图。

图中附图标记表示为:

100—压缩机组件,1—第一压缩机(或称小排量压缩机),2—第二压缩机(或称大排量压缩机),3—四通阀,31—第一端,32—第二端,33—第三端,34—第四端,4—室内换热器(车内侧换热器),5—节流元件,6—室外换热器(车外侧换热器),7—气液分离器,8—第二控制阀,9—第一控制阀,10—第一单向阀,11—第二单向阀,101—第一支路,102—第二支路,110—出气端,120—进气端。

具体实施方式

如图1所示,本实用新型提供一种空调系统,其包括由压缩机组件100、室内换热器4、室外换热器6和节流元件5构成的循环回路,其中所述压缩机组件100包括相互并联的至少两个支路,且在每个所述支路上均设置有至少一个压缩机、且其中任一支路上的压缩机的总排量与其余至少一支路上的压缩机的总排量不相等。

通过使得压缩机组件包括相互并联的至少两个支路,且在每个所述支路上均设置有至少一个压缩机、且其中任一支路上的压缩机的总排量与其余至少一支路上的压缩机的总排量不相等,能够在小负荷情况下选择小排量的压缩机开启,关闭大排量的压缩机及其支路,使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求,有效地减小了功耗,节省了能源;

还能够根据所需制冷或制热负荷的大小不同而选取排量不同的压缩机以及支路接通,以在室内环境处于不同负荷(包括小负荷、中负荷和大负荷)需求下开启相应排量的压缩机及其支路,以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求,达到用户的目标温度和制冷/制热量,起到智能优化控制的作用;

还能在小负荷情况下启动小排量的压缩机以较高的频率运行,不仅能够满足用户制冷/制热量的需求、且还降低功耗的同时,还能提供压缩机的回油强度,满足压缩机的回油要求,从而减小压缩机的磨损、延长压缩机的寿命,提供空调系统的运行可靠性;

还能在当单台压缩机出现故障时,另外至少一台压缩机依旧可以正常启动运行,能够满足紧急情况下的空调使用需求。

优选地,至少两个所述支路包括第一支路101和第二支路102,且在所述第一支路101上设置有第一压缩机1,在所述第二支路102上设置有第二压缩机2,且有所述第一压缩机1的排量Q1小于所述第二压缩机2的排量Q2。

这是本实用新型的空调系统中的至少两个支路以及至少两个压缩机的优选个数和实施方式,即优选为两个支路以及在每个支路上各设一台压缩机、也即两台压缩机,通过将两个支路上的两个压缩机选择为排量不相等的方式,在空调系统的负荷很小的情况下,让第一压缩机(小排量压缩机)以较高频率运行,第二压缩机(大排量压缩机)则停机,使空调机组以较低耗功满足客空调系统的需求,有效节省能源;在空调系统的负荷很小的情况下,小排量压缩机以较高频率运行,可以满足压缩机的回油要求,有利于延长压缩机的寿命,提高空调机组运行可靠性;当单台压缩机出现故障时,另外一台压缩机依旧可以正常启动运行,可以满足紧急情况下的空调使用需求;

通过将空调系统中的压缩机设置为一个排量较小的压缩机和一个排量较大的压缩机并联,当空调系统的负荷较小时,小排量的压缩机单独运转;当空调系统的负荷较大时,大排量的压缩机单独运转,当在超低温工况时,小排量的压缩机和大排量的压缩机同时运转,以满足超低温工况比较大的制热量需求。

优选地,在所述第一支路101上还设置有用于控制其通断的第一控制阀9;所述的第二支路102上还设置有用于控制其通断的第二控制阀8。这是本实用新型的空调系统的用于控制压缩机组件的两个支路的通断的优选控制装置和控制方法,当然也可以采用启停压缩机的方式来实现通断支路,但是压缩机长期频繁启停会影响压缩机的使用寿命。

优选地,所述第一控制阀9和所述第二控制阀8均为电磁阀。这是本实用新型的空调系统中的两个控制支路通道的控制阀的优选结构和种类形式,能够实现精确精准、方便快捷的控制。

优选地,在所述第一支路101上位于所述第一压缩机1的出口端下游位置还设置有用于只能允许流体从所述第一压缩机1出口端流出的第一单向阀10;

和/或,在所述第二支路102上位于所述第二压缩机2的出口端下游位置还设置有用于只能允许流体从所述第二压缩机2出口端流出的第二单向阀11。

通过在第一支路的上述位置设置第一单向阀、以及在第二支路的上述位置设置第二单向阀的结构形式,能够对第一支路、第二支路起到进一步优选的控制,能够有效地防止压缩机出口处的冷媒由于压力的作用(尤其是一个支路开、另一支路断时,冷媒易从打开的支路流入断开支路中、进入压缩机出口,这种情况是要坚决避免的),而发生压缩机出口冷媒倒流的情况,从而起到保障压缩机安全性能的目的和作用。

优选地,所述第一压缩机1的排量Q1与所述第二压缩机2的排量Q2之间还存在着如下关系:Q2*30%≤Q1≤Q2*80%。这是本实用新型的两个不同排量的压缩机之间的排量数值的优选大小关系,若超过该规定范围,切换压缩机的节能、效果会差很多。

优选地,所述第一压缩机1为转子式变频压缩机,所述第二压缩机2为涡旋式变频压缩机。这是本实用新型的两种排量大小不同的压缩机的优选种类和结构形式,通常而言转子式变频压缩机的排量相对来说较小、适用于小型家用空调,而涡旋式变频压缩机的排量相对来说较大、排量范围更广,选择二者作为本实用新型的压缩机,不仅能够保证压缩机的工作性能,还能提高强度、节省成本。

优选地,所述空调系统还包括设置在所述循环回路中的四通阀3,所述四通阀3包括与所述压缩机组件100的出气端110相连的第一端31、与所述室内换热器4相连的第二端32、与所述压缩机组件100的进气端120相连的第三端33和与所述室外换热器6相连的第四端34。这是本实用新型的实现制热和制冷模式的相互切换的有效结构和实施方式,通过设置四通阀和上述的连接方式,能够使得本实用新型的空调系统根据是制冷还是制热的需要进行相应的切换,使得需要对室内环境制热时通过四通阀使得压缩机组件的出气口连接至室内换热器、压缩机组件的进气口连接至室外换热器,相反在需要对室内环境进行制冷时则通过切换四通阀使得压缩机组件的出气口连接至室外换热器、压缩机组件的进气口连接至室内换热器,从而实现对室内环境进行制冷或是制热的有效切换。

优选地,所述空调系统还包括设置在所述循环回路中的气液分离器7,所述气液分离器7设置于所述压缩机组件100的进气端120与所述四通阀3之间。通过在上述压缩机组件的进气端设置气液分离器的结构形式,能够在流体进入压缩机之前对其起到气液分离的有效作用,使得分离出的气体进入压缩机,从而防止液体进入压缩机中而发生液击的情况。

本实用新型还提供一种空调系统的控制方法,其使用前述的空调系统,当负荷需求小时开启小排量的压缩机及其支路,负荷需求大时开启大排量的压缩机及其支路。通过使用前述的空调系统并采用上述的控制手段,能够在小负荷情况下选择小排量的压缩机开启,关闭大排量的压缩机及其支路,使得空调系统以较低功耗满足室内环境的制热或制冷需求,有效地减小了功耗,节省了能源;

还能够根据所需制冷或制热负荷的大小不同而选取排量不同的压缩机以及支路接通,以在室内环境处于不同负荷(包括小负荷、中负荷和大负荷)需求下开启相应排量的压缩机及其支路,以满足室内环境不同负荷的制冷或制热的实际需求,达到用户的目标温度和制冷/制热量,起到智能优化控制的作用;

还能在小负荷情况下启动小排量的压缩机以较高的频率运行,不仅能够满足用户制冷/制热量的需求、且还降低功耗的同时,还能提供压缩机的回油强度,满足压缩机的回油要求,从而减小压缩机的磨损、延长压缩机的寿命,提供空调系统的运行可靠性;

还能在当单台压缩机出现故障时,另外至少一台压缩机依旧可以正常启动运行,能够满足紧急情况下的空调使用需求。

优选地,当具有所述第一控制阀9和所述第二控制阀8时:

当负荷需求低于第一预设值时,开启所述第一控制阀9,关闭所述第二控制阀8;

当负荷需求高于第一预设值且低于第二预设值时,关闭第一控制阀9、开启第二控制阀8;

当负荷需求高于第二预设值时,同时开启第一控制阀9和第二控制阀8;

其中,第一预设值和第二预设值为常数、且第一预设值小于第二预设值。

这是本实用新型的空调系统的控制方法中当压缩机组件只包括两个支路且每个支路上设置有压缩机和控制阀时、的优选具体的控制步骤和手段,这样有效地将负荷的需求分成了三个不同的范围,即小、中和大的范围,使得负荷需求小时仅开启小排量压缩机、负荷需求中时仅开启大排量压缩机、负荷需求大时同时开启两个压缩机,以实现根据不同负荷需求下的优选控制手段和控制步骤,实现智能化的控制。

优选地,当具有所述四通阀3时:

当需要空调系统制热时,调节所述四通阀3的所述第一端31与所述第二端32接通,所述第三端33和所述第四端34相接通;

当需要空调系统制冷时,调节所述四通阀3的所述第一端31与所述第四端34接通,所述第三端33和所述第二端32相接通。

通过上述具有四通阀时的控制手段和步骤,能够使得通过四通阀的切换控制使得空调系统达到制热或是制冷的目的和效果,以满足用户或是实际情况的需要,实现智能化的控制。

本实用新型还提供一种客车空调,其包括前述的空调系统,所述室内换热器4为所述客车的车内侧换热器,所述室外换热器6为所述客车的车外侧换热器。通过包括前述的空调系统,能够在客车空调小负荷情况下选择小排量的压缩机开启,关闭大排量的压缩机及其支路,使得空调系统以较低功耗满足客车空调的需求,有效地减小了功耗,节省了能源;

还能够根据所需客车空调负荷的大小不同而选取排量不同的压缩机以及支路接通,以在客车处于不同负荷(包括小负荷、中负荷和大负荷)需求下开启相应排量的压缩机及其支路,以满足客车不同负荷的制冷或制热的实际需求,达到客车的目标温度和制冷/制热量,起到智能优化控制的作用;

还能在客车空调小负荷情况下启动小排量的压缩机以较高的频率运行,不仅能够满足用户制冷/制热量的需求、且还降低功耗的同时,还能提供压缩机的回油强度,满足压缩机的回油要求,从而减小压缩机的磨损、延长压缩机的寿命,提供空调系统的运行可靠性;

还能在当单台压缩机出现故障时,另外至少一台压缩机依旧可以正常启动运行,能够满足紧急情况下的空调使用需求。

下面介绍一下本实用新型的工作原理和优选实施例

本实用新型通过将客车空调机组中的压缩机设置为一个排量较小的转子压缩机和一个排量较大的涡旋压缩机并联,当客车空调的负荷较小时,小排量的转子压缩机单独运转;当客车空调的负荷较大时,大排量的涡旋压缩机单独运转,当在超低温工况时,小排量的转子压缩机和大排量的涡旋压缩机同时运转,以满足超低温工况比较大的制热量需求。

解决的技术问题:

1、在客车空调的负荷很小的情况下,单个大排量压缩机即使以低频运行,客车空调机组的耗功也较大,浪费能源;

2、压缩机长期以低频运行不利于空调系统压缩机的回油,会导致压缩机磨损严重,影响机组运行可靠性。

有益效果:

本方案所述的双压缩机并联客车空调有以下有益效果:

1、在客车空调的负荷很小的情况下,让两个并联压缩机中的一个小排量转子压缩机以较高频率运行,另一个大排量涡旋压缩机则停机,使空调机组以较低耗功满足客车的空调需求,有效节省能源;

2、在客车空调的负荷很小的情况下,小排量转子压缩机以较高频率运行,可以满足压缩机的回油要求,有利于延长压缩机的寿命,提高空调机组运行可靠性;

3、当单台压缩机出现故障时,另外一台压缩机依旧可以正常启动运行,可以满足紧急情况下的空调使用需求;

具体优选实施方式:

本方案通过将客车空调机组中的压缩机设置为一个小排量压缩机和一个大排量压缩机并联,当客车空调的负荷较小时,小排量的压缩机单独运转;当客车空调的负荷较大时,大排量的压缩机单独运转,当在超低温工况时,小排量的压缩机和大排量的压缩机同时运转,以满足超低温工况等负荷比较大的情况下的空气调节需求。

如图1所示,客车空调包括小排量压缩机1、大排量压缩机2、四通阀3、车内侧换热器4、节流元件5、车外侧换热器6和气液分离器7;

小排量压缩机1和大排量压缩机2两个压缩机为并联方式设置,小排量压缩机1所在支路设置有第一控制阀9和第一单向阀10,第一控制阀9设置在小排量压缩机1的吸气口,第一单向阀10设置在小排量压缩机1的排气口;大排量压缩机2所在支路设置有第二控制阀8和第二单向阀11,第二控制阀8设置在大排量压缩机2的吸气口,第二单向阀11设置在大排量压缩机2的排气口。其中小排量压缩机1和大排量压缩机2都是变频压缩机。第一、第二控制阀均为电磁阀。

如图2~图4所示是客车空调制冷模式不同负荷运行的系统原理图,制冷剂从压缩机排出后经四通阀3后进入车外侧换热器6冷凝散热,然后再经节流元件5节流后进入车内侧换热器4蒸发制冷,最后再经四通阀3、气液分离器7从吸气口返回压缩机。

如图2所示,当客车空调以制冷模式低负荷运行时,第一控制阀9开启,第二控制阀8关闭,此时只有小排量压缩机1启动运行,大排量压缩机2停止运行,客车空调只需小排量压缩机1在其正常频率范围内调节运行即可满足整车的制冷需求,可以有效节省客车空调运行功耗。

如图3所示,当客车空调以制冷模式中间负荷运行时,单开小排量压缩机1运行已无法满足整车的制冷量需求,或者需以接近其最高允许频率运行才能满足整车的的制冷量需求;此时通过开启第二控制阀8,让大排量压缩机2启动,小排量压缩机1停止运行,关闭第一控制阀9;此时只需大排量压缩机2以较低频率或中间频率运行,即可满足整车的制冷需求,避免小排量压缩机1因长期高频过负荷运行而影响压缩机寿命,有效提高机组运行可靠性。

如图4所示,当客车空调以制冷模式高负荷运行时,单开大排量压缩机2运行已无法满足整车的制冷量需求,或者需以接近其最高允许频率运行才能满足整车的的制冷量需求;此时通过同时开启第一控制阀9和第二控制阀8,让小排量压缩机1和大排量压缩机2同时启动,以满足整车的最大制冷需求。

如图5~图7所示是客车空调制热模式不同负荷运行的系统原理图,制冷剂从压缩机排出后经四通阀3后进入车内侧换热器4散热,然后再经节流元件5节流后进入车外侧换热器4蒸发吸热,最后再经四通阀3、气液分离器7从吸气口返回压缩机。

如图5所示,当客车空调以制热模式低负荷运行时,第一控制阀9开启,第二控制阀8关闭,此时只有小排量压缩机1启动运行,大排量压缩机2停止运行,客车空调只需小排量压缩机1在其正常频率范围内调节运行即可满足整车的制热需求,可以有效节省客车空调运行功耗。

如图6所示,当客车空调以制热模式中间负荷运行时,单开小排量压缩机1运行已无法满足整车的制热量需求,或者需以接近其最高允许频率运行才能满足整车的的制热量需求;此时通过开启第二控制阀8,让大排量压缩机2启动,小排量压缩机1停止运行,关闭第一控制阀9;此时只需大排量压缩机2以较低频率或中间频率运行,即可满足整车的制热需求,避免小排量压缩机1因长期高频过负荷运行而影响压缩机寿命,有效提高机组运行可靠性。

如图7所示,当客车空调以制热模式高负荷运行时,单开大排量压缩机2运行已无法满足整车的制热量需求,或者需以接近其最高允许频率运行才能满足整车的的制热量需求;此时通过同时开启第一控制阀9和第二控制阀8,让小排量压缩机1和大排量压缩机2同时启动,以满足整车的最大制热需求。

最优实施方案中的小排量压缩机1可以采用转子式变频压缩机,大排量压缩机2可以采用涡旋式变频压缩机;大排量压缩机2的排量*30%≤小排量压缩机1的排量≤大排量压缩机2的排量*80%;由于客车空调一般为顶置式,小排量压缩机1和大排量压缩机2通常采用卧式的压缩机以满足安装空间要求。

本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

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