本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种双级补气增焓系统及其控制方法。
背景技术：
目前，采用双级增焓技术的热泵机组可以适应在低温条件下提高制热量和COP的需求，但是在超低温条件下，则会导致压缩机排气温度升高，很容易超过压缩机的允许排气温度值，严重的将导致润滑油失效，压缩机烧毁。所以，这种超低温制热的情况，降低压缩机排气温度提高系统可靠性比提高制热量和COP更重要。
此外，一般压缩机的补气增焓口的补气位置是按照一定工况设计的，位置一旦确定，其作用也就相对确定了，这也就导致了现今的补气增焓双级压缩机系统在适应提高制热量和COP的条件下，无法适应超低温制热可靠性的需求。
技术实现要素：
本发明提供一种空调系统，尤其涉及一种热泵空调系统，包括一级节流补气增焓空调系统和二级节流补气增焓空调系统；该空调系统包括涡旋压缩机、冷凝器、蒸发器、经济器、节流装置和补气支路上的控制阀，其中经过经济器蒸发后的冷媒用作该系统压缩机的补气，且分有第一补气支路和第二补气支路，其中第一补气支路连接到涡旋压缩机的低压缸处的补气口，第二补气支路连接到涡旋压缩机更高压力处的补气口，所述第二补气口的压力大于第一补气口的压力，所述系统还包括控制两路补气支路中电磁阀接通和断开的控制系统。
优选地，所述压缩机为涡旋压缩机。
优选地，所述补气支路控制阀为电磁阀。
优选地，所述节流装置为电子膨胀阀。
优选地，所述经济器为板式换热器或闪蒸器。
优选地，所述空调系统有两路补气支路，即第一补气支路和第二补气支路。
优选地，所述控制阀系统包括设置于所述第一补气支路上的第一补气控制阀和设置于所述第二补气支路上的第二补气控制阀。
优选地，所述第一补气支路对应涡旋压缩机内两个补气口，两个补气口设置在排气口的两侧，且补气压力相同。
优选地，所述第二补气支路对应涡旋压缩机内两个补气口，两个补气口设置在排气口的两侧，且补气压力相同。
优选地，所述经济器的排气端通过一个总补气支路分支连接到所述的第一补气支路和第二补气支路。
优选地，所述第二补气支路对应补气口的补气压力大于第一补气支路对应补气口的补气压力。
优选地，所述空调系统在运行超低温制热模式时采用带液补气来降低高压级的吸气温度。
优选地，所述一级节流补气增焓系统在超低温制热时采用增大旁通管路的节流阀开度来提高补气压力或实现带液补气。
优选地，所述二级节流补气增焓系统在超低温制热时采用增大一级节流阀开度的方式来提高补气压力。
优选地，所述第一补气支路和第二补气支路通过控制阀控制通断。
优选地，所述经济器为板式换热器时，旁通蒸发流路与主流路为逆流设计，来增强二者之间的换热。
优选地，所述空调系统在正常或低温工况运行时时，开启第一补气支路的控制阀，关闭第二补气支路的控制阀。
优选地，所述空调系统在超低温工况运行时时，开启第二补气支路的控制阀，关闭第一支路的补气控制阀。
优选地，所述空调系统为二级补气增焓系统时，控制阀系统控制两路补气支路中至少一路的接通或断开。
优选地，所述空调系统为一级压缩系统时，控制阀系统控制两路补气支路全部断开。
优选地，所述空调系统可以是一级节流补气增焓空调系统或二级节流补气增焓空调系统。
优选地，所述空调系统为空气源热泵或热泵热水器。
本发明提供的制冷系统及其控制方法具有如下有益效果：
1. 能够满足制冷系统在低温条件下通过补气增焓提高制热性能和超低温条件下通过带液补气降低压缩机排气温度的两项需求；
2. 兼顾了低温制热性能和超低温工况的运行可靠性，拓宽了采用涡旋压缩机空调系统的应用工况范围；
3. 能够在保证可靠性的基础上获得更大的吸热温差和实现更低温工况环境下的制热运行；
4. 能够满足热泵空调在更大温差下的运行需求。
附图说明
图1一级节流双级补气增焓热泵机系统示意图。
图2以排气温度为限制条件的一级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图（实线：正常和低温工况；虚线：超低温工况）。
图3以蒸发压力为限定条件的一级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图。
图4以蒸发压力和排气压力为限定条件的一级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图。
图5二级节流双级补气增焓热泵机系统示意图。
图6以排气温度为限制条件的二级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图（实线：正常和低温工况；虚线：超低温工况）。
图7以蒸发压力为限定条件的二级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图。
图8以蒸发压力和排气压力为限定条件的二级节流双级补气增焓热泵机系统lgP-h示意图。
图9低温与超低温制热双级补气增焓系统涡旋盘压缩机补气口的位置布置示意图。
图中附图标记表示为：1.正常、低温制热补气口；2.超低温制热补气口；3. 正常、低温制热补气口；4.超低温制热补气口；5.静涡盘；6.动涡盘。
具体实施方式
本方案在原有的双级补气增焓热泵系统中又专门为超低温制热工况设计增加了另外一条补气增焓流路，通过二者的切换运行，使得使用该系统的热泵机在低温工况下满足高制热量和COP的同时，也能够适应超低温工况运行的可靠性要求；同时，也提供了获得更大吸热温差和更大工作温差的技术方向。
如图1图5所示的系统图，本方案的改进点在系统图中表现为：将原有的补气增焓热泵机组的补气支路分成两个支路，一支接到原有的补气口，另一支路接到比前补气支路对应补气口的更高压侧补气口（具体位置按实际工况条件设计选定）。
如图3所示的涡旋盘补气口对应关系，本方案中的涡旋压缩机涡旋盘上开设有两对补气口，其中补气口（1）&（3）为正常或低温制热运行时补气，用于提高制热量和COP；该对补气口对应设置电磁阀1的补气支路；补气口（2）&（4）比较（1）&（3）为更高压力处的补气口；为超低温制热运行时补气，补气增焓的同时，主要用于降低压缩机的排气温度；其对应设置电磁阀2的补气支路。同一补气支路对应的补气口处的补气压力要求相同，其具体位置根据实际工况条件选取。
运行过程中，根据该发明空调系统的节流级数和设计目的的不同，本发明提供了满足以排气温度为限制条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统，来提高空调系统的可靠性；以蒸发压力为限定条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统，来增大吸热温差，提高系统在更低温环境下的适应性；和以蒸发压力和排气压力为限定条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统，使该空调系统在上述压力限定条件下达到最大的运行温差这几种情况；本文着重介绍以排气温度为限制条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统在正常工况及超低温工况的运行过程，其他情况都是在此基础上根据特定需求设计的，着重介绍实现方法。
在常温和低温等正常工况条件下，提高制热量和COP为主要目标。此时开启第一补气支路电磁阀，关闭第二补气支路电磁阀，使系统运行正常流程。
对于常温和低温等正常工况条件下一级节流补气增焓系统，该流程的系统图对应图1，压焓图对应图2中的实线，循环方式为：带有一定过热度的低温低压的制冷剂（状态点1）被吸入压缩机；经第一段空腔（即低压级）压缩后变成带有一定过热度的中温中压气体（状态点2）；此时，经过与补气口（1）&（3）补进的制冷剂（状态点4）混合后（状态点3）；经过后半段（高压级）压缩后变成更高过热度的高温高压的制冷剂（状态点5）；经蒸发器（此时作为冷凝器）放热后，变成带有一定过冷度的液态制冷剂（状态点6），从冷凝器出来后被分成两个流路；一路为主回路，其经过经济器（此时为板式换热器）换热后变成更高过冷度的液态制冷剂（状态点8），然后经过制热电子膨胀阀节流后变成低温低压的两相制冷剂（状态点9）；经过冷凝器（此时相当于蒸发器）蒸发吸热后，又变成带有一定过热度的低温低压制冷剂（状态点1）被压缩机吸进去压缩，完成一个主循环。
而另一条支路作为补气用，它先经过电子膨胀阀节流后变成低温低压的两相制冷剂（状态点7）进入经济器蒸发，吸收主回路冷媒的热量变成在干饱和蒸汽或者湿饱和蒸汽或者带有一定过热度的干蒸汽（状态点4）与压缩机内的中温中压气体（状态点2）混合（状态点3）；（根据状态点4的不同，状态点3可能是干饱和蒸汽或带有一定过热度的干蒸汽；当状态点4带液较多时，也可能是湿饱和蒸汽）；这部分蒸汽会继续被压缩，直至排出压缩机(状态点5)完成补气循环。
对于常温和低温等正常工况条件下二级节流补气增焓系统，该流程的系统图对应图5，压焓图对应图6中的实线，循环方式为：带有一定过热度的低温低压的制冷剂（状态点1）被吸入压缩机；经第一段空腔（即低压级）压缩后变成带有一定过热度的中温中压气体（状态点2）；此时，经过与补气口（1）&（3）补进的制冷剂（状态点4）混合后（状态点3）；经过后半段（高压级）压缩后变成更高过热度的高温高压的制冷剂（状态点5）；经蒸发器（此时作为冷凝器）放热后，变成带有一定过冷度的液态制冷剂（状态点6），经一级节流装置节流后（状态点7）在经济器（此时为闪蒸器）中闪发，经部分制冷剂闪发后，一部分形成中间压力的饱和制冷剂液体（状态点8），一部分形成饱和蒸汽；形成中间压力饱和态的制冷剂液体（状态点8）经过二级节流装置（电子膨胀阀）节流，形成低温低压的两相制冷剂（状态点9），经过冷凝器（此时相当于蒸发器）蒸发吸热后，又变成带有一定过热度的低温低压制冷剂（状态点1）被压缩机吸进去压缩，完成一个主循环。
形成饱和态的蒸汽制冷剂则作为该系统的补气用，根据压缩机最终补气（状态点4）是否带液，补气可能是干饱和蒸汽或者湿饱和蒸汽，与压缩机内的中温中压气体（状态点2）混合（状态点3）；（根据状态点4的不同，状态点3可能是干饱和蒸汽或带有一定过热度的干蒸汽；当状态点4带液较多时，也可能是湿饱和蒸汽）；这部分蒸汽会继续被压缩，直至排出压缩机(状态点5)完成补气循环。
在超低温制热工况条件下，由于此时内外温差大，压缩机吸气压力降低，根据气体的热力学性质可知，此时压缩机的排气温度将升高，这对压缩机来说是非常不利的，温度超过允许值，容易引起压缩机油变稀或者碳化，使润滑失效，最终导致压缩机故障。所以，此条件下，降低压缩机的排气温度为主要目标。此时运行超低温制热循环，开启第二补气支路电磁阀，关闭第一补气支路电磁阀。
对于超低温制热工况条件下一级节流补气增焓系统，该流程的系统图对应图1，压焓图对应图2中的虚线。循环方式与一级节流补气增焓系统正常工况的循环方式相同；不同的是由于对应的补气增焓口的位置不同，相应的补气参数和各个点的循环参数有所变动（对应状态点变为带撇的点）；其中，最直观的是可以看出，此时的补气压力提高了；因为此时的补气口位于更高压力处，所以此时需要的补气压力会较之前大；又由于补气压力的提高，需要冷凝器出来后经过经济器蒸发流路的电子膨胀阀开度要开大，在保证提高补气压力的同时，也使得液体不完全蒸发，使补气口带液补气，以降低高压腔的吸气温度（因为此时以降低排气压力为主要目标）；另一方面，由于旁通蒸发流路的吸热不足，导致进入冷凝器（此时是蒸发器）的冷媒的比焓有所提高，降低了蒸发的吸热量，导致此时双级增焓系统的制热量相较单级系统来说提高的很小。但是由于此时高压级的吸气温度被降低了，使得压缩机的排气温度得到降低（此时状态点5’较状态点5的温度低），保证了压缩机在超低温制热工况下的稳定运行。
对于超低温制热工况条件下二级节流补气增焓系统，该流程的系统图对应图5，压焓图对应图6中的虚线。循环方式与二级节流补气增焓系统正常工况的循环方式相同；同样的，由于此时对应压缩机补气口的补气压力提高了，所以需要经济器（此时为闪蒸器）前的节流装置（电子膨胀阀）开度要开大以提高补气压力；另一方面，由于此时需要带液补气，这就需要从闪蒸器中引一部分饱和液态制冷剂同气态制冷剂一起从压缩机更高压侧的补气口补入，以降低压缩机高压缸的吸气温度，最终降低压缩机的排气温度（此时状态点5’较状态点5的温度低），增强了超低温运行的可靠性。
本发明方案在以排气温度为限制条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统的基础上，通过一定的设计调节方法可以拓展获得以其他性能为目的热泵系统。
例如图3图7所示的以蒸发压力为限定条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统，由于本发明可以降低压缩机的排气温度，在更低温的工况环境下，可以通过进一步降低蒸发压力（降低蒸发温度），来获得较大的吸热温差，满足在更低温环境下的制热需求。
例如图4图8所示的以蒸发压力和冷凝压力为限定条件的一级节流补气增焓系统和二级节流补气增焓系统，由于本发明可以降低压缩机的排气温度，在压力条件允许的情况下，可以通过设计获得以压力限制条件下的运行温差，理想情况下，可以获得更大的运行温差。
优选地，所述空调系统采用涡旋压缩机。
优选地，所述控制阀采用电磁阀，以方便实现系统控制。
优选地，所述节流装置采用电子膨胀阀，以方便节流开度的调节。
优选地，所述空调系统为一级节流补气增焓系统时，采用板式换热器作为经济器。
优选地，所述空调为二级节流补气增焓系统时，采用闪蒸器作为经济器。
优选地，所述经济器排气端为通过一个总补气支路分支连接到所述第一补气支路和所述第二补气支路，所述第一补气支路另一端连接到所述压缩机的所述排气口1和排气口3，,所述第二补气支路的另一端连接到所述压缩机的所述排气口2和排气口4。
优选地，所述控制阀系统包括设置于所述第一补气支路上的第一补气控制阀1。通过设置于第一补气支路上的第一补气控制阀能够有效地对该第一补气支路的通断进行控制作用。
优选地，所述控制阀系统还包括设置于所述第二补气支路上的第二补气控制阀2。通过设置于第二补气支路上的第二补气控制阀能够有效地对该第二补气支路的通断进行控制作用。
优选地，所述空调系统的控制阀系统控制两路补气支路中至少一路的接通或断开。
优选地，所述第一补气支路对应两个补气压力相等的补气口1和补气口3，且两个补气口分别设置在两个同步的压缩腔。这样设置的目的一是为了对涡旋压缩机同时压缩的两个不同的压缩容积之间同时进行补气作用，提高补气增焓的效率和作用，二是为了使压缩机受力均匀，运转平稳。
优选地，所述第二补气支路对应两个补气压力相等的补气口2和补气口4，且两个补气口分别设置在两个同步的压缩腔。这样设置的目的一是为了对涡旋压缩机同时压缩的两个不同的压缩容积之间同时进行补气作用，提高补气增焓的效率和作用，二是为了使压缩机受力均匀，运转平稳。
优选地，所述第二补气支路对应的补气口处压力大于第一补气支路对应的补气口处的压力。
优选地，所述经济器为冷媒不接触的板式换热器时，主回路上还设置有旁通管路，且旁通管路上设置有节流装置，通过上述旁通节流装置及相应的连接关系能够使得经济器起到中间换热的作用。
优选地，所述经济器为冷媒接触的闪蒸器时，经济器之前管路设置有一级节流装置；经济器之后设置有二级节流装置。
优选地，所述空调系统，当运行超低温制冷工况时，板式换热器作为经济器的旁通管路电子膨胀阀的开度增大，这样做的目的一是为了增大补气压力，二是为了使补气能够带液，来降低高压级吸气的温度。
优选地，所述空调系统，当运行超低温制冷工况时，闪蒸器作为经济器时，一级节流阀的开度增大，这样做的目的是为了增大补气压力。
优选地，所述空调系统为空气源热泵或热泵热水器。
本发明还提供一种空调系统的控制方法，其利用前述的空调系统针对不同工况条件下对其进行控制调节，能够达到同时满足空调系统在低温条件下通过补气增焓提高制热性能和超低温条件下通过带液补气降低压缩机排气温度的两项需求；而且还兼顾了空调系统的低温制热量和超低温工况的运行可靠性，拓宽了采用涡旋压缩机的空调系统的应用工况范围。
优选地，使用所述控制阀系统控制两路补气支路中至少一路接通或断开，以达到提高系统制热量和COP；或降低压缩机排气温度的目的和作用。
优选地，当所述控制阀系统包括第一补气支路控制阀1和第二补气支路控制阀2时，在低温工况条件下开启所述第一补气支路控制阀1，关闭第二补气控制阀2，通过该具体的控制操作方法，以达到在此工况条件下提高系统制热量和COP的目的和作用。
优选地，当所述控制阀系统包括第一补气支路控制阀1和第二补气支路控制阀2时，在超低温工况条件下开启所述第二补气支路控制阀2，关闭第一补气控制阀1，通过该具体的控制操作方法，以达到在此工况条件下降低压缩机排气温度的目的和作用。
优选地，当所述控制阀系统包括第一补气支路控制阀1和第二补气支路控制阀2时，将所述第一补气支路控制阀1和第二补气支路控制阀2同时关闭。通过该具体的控制操作方法，以实现不补气，实现常规单级压缩运行的目的和作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。