带过冷装置的空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调设备领域，尤其涉及一种带过冷装置的空调系统及其控制方法。

背景技术：

空调系统在配管较长时，如果液管中的冷媒为气液混合状态，一方面会造成较大的压力损失，导致空调系统的能力、能效下降；另一方面在经过室内机节流部件节流时，会产生较大的噪音，影响使用舒适性。目前大部分厂家会通过给空调系统增加过冷装置来保证液管中的冷媒为液相，一般将经过室外风冷换热器后的冷媒引出一部分来冷却剩下的冷媒以保证液态冷媒有一定的过冷度，但是这种方法由于采用了冷凝后的冷媒，空调系统本身效率较低。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种带过冷装置的空调系统及其控制方法，旨在解决现有带过冷装置的空调系统效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的带过冷装置的空调系统包括过冷装置，以及连接空调室内机和空调室外机的主冷媒管路和主冷媒管路回路，所述过冷装置包括过冷换热器、依次串联的辅助节流器、辅助换热器和辅助压缩机，所述过冷换热器具有第一通道和第二通道，所述第一通道与所述主冷媒管路回路相连通，所述第二通道的进口与所述辅助节流器的出口相连通，所述第二通道的出口通过第一支路与所述辅助压缩机的回气口相连通，所述主冷媒管路通过第二支路与所述辅助压缩机的回气口相连通。

优选地，所述辅助压缩机为定速压缩机或变频压缩机。

优选地，所述空调室外机包括气侧截止阀、四通阀、气液分离器和主压缩机，所述气侧截止阀与所述四通阀的蒸发器端口相连通，所述第二支路的进口与所述四通阀的吸气管端口相连通，所述第一支路的进口与所述第二通道的出口相连通，所述第一支路的出口与所述第二支路的出口汇集后通过第三支路与所述气液分离器的进口相连通，所述气液分离器的出口分别与所述主压缩机的回气口和所述辅助压缩机的回气口相连通，所述主压缩机的排气口与所述四通阀的排气端口相连通。

优选地，所述空调室外机还包括液侧截止阀和主换热器，所述主换热器入口端与所述四通阀的冷凝端口相连通，所述主换热器出口端与所述液侧截止阀之间设置有主节流器和单向阀，所述主节流器和所述单向阀并联设置。

优选地，所述主压缩机的排气口与所述四通阀的排气端口之间还设置有油分离器。

优选地，所述油分离器上设置有回油管路分别与所述主压缩机和所述辅助压缩机的回气口相连通。

为实现上述目的，本发明还提供一种带过冷装置的空调系统的控制方法，所述带过冷装置的空调系统为上述任一项所述的带过冷装置的空调系统，所述控制方法包括：

步骤s1，当空调制冷运行时，开启所述空调室外机；

步骤s2，检测所述第一通道出口的过冷度；

步骤s3，当所述过冷度小于第一预设过冷度时，开启所述过冷装置，来自所述主冷媒管路的部分冷媒在所述过冷装置中循环，使所述第二通道的冷媒对所述第一通道的冷媒进行冷却。

优选地，所述辅助压缩机为定速压缩机，所述步骤s3之后还包括：

步骤s4，当检测到所述过冷度不小于第二预设过冷度的持续时间达到第一预设时间时，关闭所述过冷装置，其中，所述第二预设过冷度大于所述第一预设过冷度。

优选地，所述辅助压缩机为变频压缩机，所述步骤s3之后还包括：

步骤s5，控制所述辅助压缩机按照预设频率持续运行第二预设时间；

步骤s61，当检测到所述过冷度不小于所述第二预设过冷度时，控制所述辅助压缩机每隔第三预设时间降低第一预设频率值；

步骤s62，当检测到所述过冷度小于所述第一预设过冷度时，控制所述辅助压缩机每隔第四预设时间升高第二预设频率值。

优选地，所述辅助压缩机的频率包括下限值和上限值，所述步骤s61之后还包括：

步骤s71，当所述辅助压缩机的频率降低至下限值，所述过冷度仍不小于所述第二预设过冷度时，则关闭所述过冷装置；

所述步骤s62之后还包括：

步骤s72，当所述辅助压缩机的频率升高至上限值，所述过冷度仍小于所述第一预设过冷度时，则控制所述辅助压缩机按照所述上限值运行。

本发明提出的技术方案中，当空调制冷运行时，空调室内机和空调室外机之间的冷媒循环和传统的系统一样，只是将一部分气态冷媒引入过冷装置，这部分冷媒在经由辅助压缩机、辅助换热器和辅助节流器后变成低温冷媒，在过冷换热器中低温冷媒对经由主换热器的液态冷媒进行冷却，冷却后的液态冷媒具有较大的过冷度，能够保证流入室内机的冷媒为液态。另外，与一般的过冷系统相比，本发明没有利用经过室外风冷换热器的冷媒，空调系统具有较高的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明带过冷装置的空调系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第三实施例的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种带过冷装置的空调系统。

请参照图1，在本实施例中，该带过冷装置的空调系统包括过冷装置300，以及连接空调室内机和空调室外机的主冷媒管路100和主冷媒管路回路200，所述过冷装置300包括过冷换热器310、依次串联的辅助节流器320、辅助换热器330和辅助压缩机340，所述过冷换热器310具有第一通道311和第二通道312，所述第一通道311与所述主冷媒管路回路200相连通，所述第二通道312的进口与所述辅助节流器320的出口相连通，所述第二通道312的出口通过第一支路350与所述辅助压缩机340的回气口相连通，所述主冷媒管路100通过第二支路360与所述辅助压缩机340的回气口相连通。

本发明提出的技术方案中，当空调制冷运行时，空调室内机和空调室外机之间的冷媒循环和传统的系统一样，只是将一部分气态冷媒引入过冷装置300，这部分冷媒在经由辅助压缩机340、辅助换热器330和辅助节流器320后变成低温冷媒，在过冷换热器310中低温冷媒对经由主换热器420的液态冷媒进行冷却，冷却后的液态冷媒具有较大的过冷度，能够保证流入室内机的冷媒为液态。另外，与一般的过冷系统相比，本发明没有利用经过室外风冷换热器的冷媒，空调系统具有较高的效率。

需要说明的是，带过冷装置的空调系统包括室外机系统部分、室内机系统部分和管路部分，室外机系统可以包括并联连接的多个空调室外机，室内机系统也可以包括并联的多个空调室内机，管路部分包括主冷媒管路100和主冷媒管路回路200，各个空调室外机的冷媒管路汇集并联后连接到主冷媒管路100和主冷媒管路回路200上，各个空调室内机的冷媒管路也连接到主冷媒管路100和主冷媒管路回路200上，使室外机系统和室内机系统通过主冷媒管路100和主冷媒管路回路200构成一个完整的循环系统。对于这种多联空调系统，只需要设置一个过冷装置300，从主冷媒管路100中引出一部分其他冷媒至过冷装置300循环即可实现对主冷媒管路回路200的冷媒进行热交换，主冷媒管路回路200内的冷媒放出热量流向室内机，有效解决了冷媒在进入室内换热器前出现闪发现象，从而降低了室内机的噪音。其中，过冷换热器310为板式换热器或套管式换热器。

优选地，所述辅助压缩机340为定速压缩机或者变频压缩机。辅助压缩机340可以采用变频或是定速两种形式的压缩机，定速压缩机通过启停来控制主冷媒管路回路200的冷媒过冷度，变频压缩机通过频率调节和启停两种方式来控制主冷媒管路回路200的冷媒过冷度。

在进一步的实施方式中，所述空调室外机包括气侧截止阀490、四通阀430、气液分离器440和主压缩机410，所述气侧截止阀490与所述四通阀430的蒸发器端口相连通，所述第二支路360的进口与所述四通阀430的吸气管端口相连通，所述第一支路350的进口与所述第二通道312的出口相连通，所述第一支路350的出口与所述第二支路360的出口汇集后通过第三支路370与所述气液分离器440的进口相连通，所述气液分离器440的出口分别与所述主压缩机410的回气口和所述辅助压缩机340的回气口相连通，所述主压缩机410的排气口与所述四通阀430的排气端口相连通。

其中，采用气液分离器440可以将气体冷媒与液态冷媒进行分离，防止液态冷媒进入主压缩机410，而引起液态冷媒液击损坏主压缩机410的现象，从而提高空调室外机的工作可靠性。主冷媒回路的气态冷媒经四通阀430和第二支路360流向气液分离器440，气液分离器440的出口通过两个管路分别与主压缩机410的回气口和辅助压缩机340的回气口相连通，从而使得来自主冷媒管路100的冷媒分为两路，一路经由主压缩机410、主换热器420流向主冷媒管路回路200，另一路依次流经辅助压缩机340、辅助换热器330和辅助节流器320，经辅助节流器320节流降温后流入第二通道312，此时，第二通道312内的冷媒被辅助节流器320节流降温成低温低压的液态冷媒，比第一通道311内的冷媒温度低，因此，第二通道312内的冷媒与第一通道311内的冷媒进行热交换，第一通道311内的冷媒放出热量流向室内机，有效地解决了冷媒在进入室内换热器前出现闪发现象，同时，第二通道312内的冷媒吸收热量后，通过第一支路350又回到气液分离器440，可以提高空调系统的过热度。需要说明的是，第一支路350和第二支路360汇集后可以通过第三支路370与气液分离器440的进口相连通，也可以直接将第二支路360一端与四通阀430的吸气管端口连接，另一端与气液分离器440连接，将第一支路350的出口与第二支路360的任意节点相连通即可。

优选地，所述空调室外机还包括液侧截止阀480和主换热器420，所述主换热器420入口端与所述四通阀430的冷凝端口相连通，所述主换热器420出口端与所述液侧截止阀480之间设置有主节流器450和单向阀460，所述主节流器450和所述单向阀460并联设置。空调制冷运行时，将单向阀460打开，主换热器420出口端的冷媒经由单向阀460流向液侧截止阀480，此时，主节流器450不起作用；当空调制热运行时，将单向阀460关闭，来自室内机的冷媒经液侧截止阀480和主节流器450后流向主换热器420出口端。主节流器450和辅助节流器320为毛细管或电子膨胀阀或热力膨胀阀。

优选地，请再次参照图1，所述主压缩机410的排气口与所述四通阀430的排气端口之间还设置有油分离器470。油分离器470可以分离来自主压缩机410的冷媒和油的混合物，从而使流向主换热器420的冷媒不含油，提供系统运行的可靠性。

进一步地，所述油分离器470上设置有回油管路分别与所述主压缩机410和所述辅助压缩机340的回气口相连通。通过回油管路将油分离器470中的油运回主压缩机410和辅助压缩机340可以使润滑油等获得循环利用，不需要额外向主压缩机410和辅助压缩机340中添加润滑油等。

本发明还提供一种带过冷装置的空调系统的控制方法，所述带过冷装置的空调系统为上述任一项所述的带过冷装置的空调系统，参照图2，图2为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第一实施例的流程示意图，该控制方法包括：

步骤s100，当空调制冷运行时，开启所述空调室外机；

步骤s200，检测所述第一通道出口的过冷度；

步骤s300，当所述过冷度小于第一预设过冷度时，开启所述过冷装置，来自所述主冷媒管路的部分冷媒在所述过冷装置中循环，使所述第二通道的冷媒对所述第一通道的冷媒进行冷却。

本发明提出的技术方案中，空调系统开启制冷运行后，空调室外机启动，室外机运行稳定后检测主冷媒管路回路上流经过冷换热器的冷媒的过冷度。当该过冷度小于第一预设过冷度时，开启过冷装置，主冷媒管路上的一部分气态冷媒进入辅助压缩机，压缩后冷媒进入辅助换热器，换热后的冷媒通过辅助节流部件节流后进入过冷换热器，对主冷媒管路回路的冷媒进行冷却从而确保流向室内机的冷媒为液态，有效降低室内机运行时因为冷媒流动产生的噪音，提高使用舒适性，另外，较高过冷度的冷媒能有效提高空调系统的效率。

进一步地，参照图3，图3为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第二实施例的流程示意图，基于上述第一实施例，在本实施例中，所述辅助压缩机为定速压缩机，所述步骤s300之后还包括：

步骤s400，当检测到所述过冷度不小于第二预设过冷度的持续时间达到第一预设时间时，关闭所述过冷装置，其中，所述第二预设过冷度大于所述第一预设过冷度。

本实施例中，辅助压缩机采用定速压缩机，定速压缩机的成本较低。辅助压缩机开启后一直按照固定频率运行，当检测到第一通道出口的过冷度不小于第二预设压力的持续时间达到第一预设时间时，说明流向室内机的冷媒的过冷度是足够的，此时，关闭过冷装置停止过冷换热器中冷媒的换热，需要说明的是，当该过冷度大于第一预设过冷度小于第二预设过冷度时，可以保证流向室内机的冷媒为液态，也能保证室内机的制冷量，第一预设过冷度的优选值为5度，第二预设过冷度的优选值为20度。

进一步地，参照图4，图4为本发明带过冷装置的空调系统的控制方法第三实施例的流程示意图，基于上述第一实施例，在本实施例中，所述辅助压缩机为变频压缩机，所述步骤s300之后还包括：

步骤s500，控制所述辅助压缩机按照预设频率持续运行第二预设时间；

步骤s601，当检测到所述过冷度不小于所述第二预设过冷度时，控制所述辅助压缩机每隔第三预设时间降低第一预设频率值；

步骤s602，当检测到所述过冷度小于所述第一预设过冷度时，控制所述辅助压缩机每隔第四预设时间升高第二预设频率值。

本实施例中，辅助压缩机采用变频压缩机，变频压缩机的成本虽然较定速压缩机高，但是变频压缩机可以根据第一通道出口的过冷度自动调节频率，也可以减少辅助压缩机启停的次数，节约能源。辅助压缩机开启后先是按照预设频率运行一段时间，可以稳定辅助压缩机的运行，然后检测第一通道出口的过冷度。如果过冷度高于或等于第二预设过冷度，说明流向室内机的冷媒为液态，此时控制辅助压缩机每隔一段时间降低一定频率，比如每2分钟降低2赫兹，直至过冷度降到第二预设压力以下；如果过冷度小于第一预设过冷度，说明此时经由主换热器的冷媒的过冷度不够，在进入室内换热器前可能出现闪发，此时控制辅助压缩机每隔一段时间升高一定频率，比如每2分钟升高2赫兹，从而提高流经第二通道的冷媒速度，快速冷却第一通道中的冷媒，提高流经第一通道的冷媒的过冷度，需要说明的是，步骤s601和步骤s602的顺序没有先后之分。

进一步地，在上述第三实施例的基础上，所述辅助压缩机的频率包括下限值和上限值，所述步骤s601之后还包括：

步骤s701，当所述辅助压缩机的频率降低至下限值，所述过冷度仍不小于所述第二预设过冷度时，则关闭所述过冷装置；

所述步骤s602之后还包括：

步骤s702，当所述辅助压缩机的频率升高至上限值，所述过冷度仍小于所述第一预设过冷度时，则控制所述辅助压缩机按照所述上限值运行。

具体地，变频压缩机的频率具备上限值和下限值。当第一通道出口的过冷度高于或等于第二过冷度时，辅助压缩机每隔第三预设时间降低第一预设频率值，若辅助压缩机已经降到最低频率，第一通道出口的过冷度仍未降至第二预设过冷度以下，则说明流向室内换热器的冷媒为液态，此时关闭辅助压缩机。当第一通道出口的过冷度低于第一预设过冷度时，辅助压缩机每隔第四预设时间降低第二预设频率值，若辅助压缩机已经升到最高频率，第一通道出口的过冷度仍小于第一预设压力，则说明经由主换热器的冷媒的过冷度不够，在进入室内换热器前可能出现闪发，此时辅助压缩机按照上限值运行以尽快向第二通道补充低温冷媒从而冷却第一通道内的冷媒。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。