一种喷焓压缩机空调系统及其控制方法与流程

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种喷焓压缩机空调系统及其控制方法。

背景技术：

现有技术中的专利号为CN103822418A的专利公开了一种准二级压缩热泵系统及其控制方法，但是这种控制方法是利用过热度对喷焓压力进行控制，而且对喷焓压力控制不够精确。

由于现有技术中的空调器无法对喷焓补气压力进行控制或控制不精确、从而导致补气压力过高或过低造成压缩机的过压缩和欠压缩，而降低系统的能效和制热能力等技术问题，因此本发明研究设计出一种喷焓压缩机空调系统及其控制方法。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调系统在喷焓过程中能效降低的缺陷，从而提供一种喷焓压缩机空调系统及其控制方法。

本发明提供一种喷焓压缩机空调系统，其包括压缩机、室外换热器、室内换热器，以及设置在所述室外换热器和所述室内换热器之间的增焓装置，所述增焓装置包括过冷装置和第一控制阀，还包括一端连至所述压缩机、另一端连至所述增焓装置出气端的喷焓管路，所述喷焓管路上设置有第二控制阀。

优选地，所述第一控制阀为过冷电磁膨胀阀，和/或，所述第二控制阀为多孔变流量电磁阀。

优选地，当所述第二控制阀为多孔变流量电磁阀时，所述多孔变流量电磁阀包括定盘和与之相匹配的动盘，所述动盘可转动以控制流经该多孔变流量电磁阀的流量产生变化。

优选地，所述定盘为圆盘结构，且在其上开设有至少一个的过流通孔，所述动盘为半径与所述圆盘结构的定盘半径相等的扇形结构。

优选地，在所述压缩机的吸气口端还分支地设置有一支路，该支路的另一端连至所述多孔流量电磁阀和所述过冷装置之间的管路段上，且在该支路上还设置有电磁阀。

优选地，在压缩机排气口处还设置有排气压力传感器，在压缩机吸气口处还设置有吸气压力传感器；在所述喷焓管路上还设置有喷焓压力传感器。

优选地，在所述喷焓管路上还设置有只允许冷媒流向所述压缩机的单向阀。

本发明还提供一种喷焓压缩机空调系统的控制方法，其使用前述的喷焓压缩机空调系统，对其喷焓过程进行控制。

优选地，当系统制冷运行时：且当系统包括电磁阀、所述第一控制阀为过冷电磁膨胀阀、第二控制阀为多孔变流量电磁阀时，

过冷电磁膨胀阀按照系统过冷度控制逻辑进行控制，电磁阀打开，调节多孔变流量电磁阀动盘使得所有过流孔处于封闭状态。

优选地，当系统制热运行时，且当系统包括电磁阀、所述第一控制阀为过冷电磁膨胀阀、第二控制阀为多孔变流量电磁阀时：

若当系统处于制热运行初始阶段，调节过冷电子膨胀阀和电磁阀均处于关闭状态，系统不进行喷焓动作；

若当系统制热运行处于稳定运行阶段，检测此时系统的排气压力和吸气压力，取二者的中间值为目标喷焓压力值，开启过冷电子膨胀阀，调节多孔变流量电磁阀至全开。

优选地，设定当压缩机运行频率5min后其变化率在5％以下，则其达到上述稳定运行阶段；过冷电子膨胀阀的初始开度为250PLS，其全开时的开度为480PLS。

优选地，维持过冷电子膨胀阀初始开度第一预设时间后，检测喷焓压力，得出与目标喷焓压力值的差值：

如果差值为正，则过冷电子膨胀阀以第一预设开度变化速度进行关小；

如果差值为负，则过冷电子膨胀阀以第二预设开度变化速度进行开大。

优选地，每次进行开度变化调整后再经过第二预设时间，检测当前喷焓压力和目标喷焓压力差值，根据差值的大小范围进行进一步调节控制。

优选地，若差值≤0且差值/目标喷焓压力≥-10％，则过冷电子膨胀阀保持当前步数，多孔变流量电磁阀处于全开状态；

若差值＝0则多孔变流量电磁阀保持全开状态；

若差值＞0则多孔变流量电磁阀进行流量变化控制，分别开启2/3、1/3，两种状态各维持第三预设时间,检测此时的压力差值，取压力差值最小的开度保持运行。

本发明提供的一种喷焓压缩机空调系统及其控制方法具有如下有益效果：

1.通过本发明的喷焓压缩机空调系统及其控制方法，采用两级控制喷焓管路压力的装置和两级控制方法，能够有效且精确地控制喷焓压缩机空调系统的喷焓压力，尽可能的保证压缩机处于全压缩状态，避免因为补气压力过高或过低造成压缩机的过压缩和欠压缩，从而提高喷焓压缩机空调系统的制热能力和能效；

2.通过本发明的喷焓压缩机空调系统及其控制方法，相对于原有的不对喷焓补气压力进行控制的空调系统的能效能够提升约10％。

附图说明

图1是本发明的喷焓压缩机空调系统的结构示意图；

图2是本发明的喷焓压缩机空调系统的多孔变流量电磁阀的结构示意图；

其中，2(a)为其过流孔全开的简略结构图；2(b)为其过流孔打开2/3的简略结构图；2(c)为其过流孔打开1/3的简略结构图；2(d)为其过流孔全闭的简略结构图。

图中附图标记表示为：

1—压缩机，2—室外换热器，3—过冷装置，4—第一控制阀，5—喷焓管路，6—第二控制阀，61—定盘，611—过流通孔，62—动盘，7—支路，8—电磁阀，9—排气压力传感器，10—吸气压力传感器，11—喷焓压力传感器，12—单向阀。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种能提高能效的喷焓压缩机空调系统，其包括压缩机1、室外换热器2、室内换热器，以及设置在所述室外换热器2和所述室内换热器之间的增焓装置，所述增焓装置包括过冷装置3和用于控制进入该过冷装置被加热管段的前段的流量和压力的第一控制阀4，还包括一端连至所述压缩机1、另一端连至所述增焓装置出气端的喷焓管路5，所述喷焓管路上5设置有用于控制该管路中流量和压力的第二控制阀6。

通过本发明的喷焓压缩机空调系统，利用设置于上述位置的第一控制阀和第二控制阀相结合的控制方式，能够实现两级喷焓管路压力的控制，能够有效且精确地控制喷焓压缩机空调系统的喷焓压力，将补气压力在尽可能地控制在最优补气压力点附近，尽可能的保证压缩机处于全压缩状态，避免因为补气压力过高或过低造成压缩机的过压缩和欠压缩，从而提高喷焓压缩机空调系统的制热能力和能效。通过本发明的喷焓压缩机空调系统及其控制方法，相对于原有的不对喷焓补气压力进行控制的空调系统的能效能够提升约10％。

优选地，所述第一控制阀4为过冷电磁膨胀阀，和/或，所述第二控制阀6为多孔变流量电磁阀。这是两个控制阀的分别优选的种类和结构形式，将第一控制阀选择为过冷电磁膨胀阀，能够调节流经增焓装置的过冷装置中的低压管段的冷媒的流量大小以及在适当的时候对其进行开或闭，能够对喷焓压力起到很好、精确的控制，将第二控制阀选择为多孔变流量电磁阀，这也是一种通过控制开度而控制流量大小以及全开或全关的优选阀的种类，能够利用在电磁阀上开设的多个孔并对该多个孔适当的时候控制其开或闭，从而起到对该路冷媒流量的有效且精确的控制。

如图2所示，优选地，所述多孔变流量电磁阀包括定盘61和与之相匹配的动盘62，所述动盘62可转动以控制流经该多孔变流量电磁阀的流量产生变化。这是多孔变流量电磁阀的优选结构形式，通过定盘和可转动的动盘之间的匹配，可以根据实际情况的需要转动动盘至合适的位置，以实现精确控制流量大小的变化的目的。

优选地，所述定盘61为圆盘结构，且在其上开设有至少一个的过流通孔611，所述动盘62为半径与所述圆盘结构的定盘61半径相等的扇形结构。将定盘设置为开设有过流通孔的圆盘的结构形式，能够经由该过流通孔允许冷媒从中通过，并且通过将动盘设置为与定盘半径相等的扇形结构，可以有效地通过转动该扇形结构的动盘从而对定盘上的过流通孔进行遮挡或取消遮挡，从而实现流量的精确控制。

优选地，所述过流通孔611为大小相等的3个，可通过所述动盘62的旋转依次遮挡或取消遮挡3个该过流通孔611。这是过流通孔的优选个数，以及通过动盘实现流量精确控制的具体实施方式。

优选地，在所述压缩机1的吸气口端还分支地设置有一支路7，该支路7的另一端连至所述多孔流量电磁阀6和所述过冷装置3之间的管路段上，且在该支路7上还设置有控制该支路7中冷媒流通或断开的电磁阀8。通过该支路和设置于该支路上的电磁阀，能够对该喷焓压缩机空调系统的喷焓过程起到辅助控制调节的作用，当该电磁阀打开时，使得喷焓管路中的冷媒经由该支路流入压缩机吸气口，而不进入喷焓口，从而使得系统不喷焓，当电磁阀关闭时，系统根据需要进行有效的喷焓作用。

优选地，在压缩机排气口处还设置有排气压力传感器9，在压缩机吸气口处还设置有吸气压力传感器10；在所述喷焓管路5上还设置有喷焓压力传感器11。通过在上述不同位置设置压力传感器的方式，能够对压缩机的排气压力进行检测、吸气压力进行检测和喷焓压力进行检测，从而能够对压缩机的喷焓补气的最优压力进行计算而得出，即获得目标喷焓压力，进而再通过检测出的实际喷焓压力，与目标喷焓压力进行比较，从而控制实际喷焓压力的数值达到目标喷焓压力值的附近，有效地保证压缩机处于全压缩状态，最终提高系统的能效。

优选地，在所述喷焓管路5上还设置有只允许冷媒流向所述压缩机1的单向阀12。在上述位置设置上述单向阀的结构形式，能够有效地防止喷焓冷媒从压缩机倒流进入喷焓管路中、而影响整个系统性能和能效的情况的发生。

本发明还提供一种喷焓压缩机空调系统的控制方法，其使用前述的喷焓压缩机空调系统，对其喷焓过程进行控制。通过本发明的喷焓压缩机空调系统的控制方法，使用前述喷焓压缩机空调系统，能够利用设置于上述位置的第一控制阀和第二控制阀相结合的控制方式，能够实现两级喷焓管路压力的控制，能够有效且精确地控制喷焓压缩机空调系统的喷焓压力，将补气压力在尽可能地控制在最优补气压力点附近，尽可能的保证压缩机处于全压缩状态，避免因为补气压力过高或过低造成压缩机的过压缩和欠压缩，从而提高喷焓压缩机空调系统的制热能力和能效。通过本发明的喷焓压缩机空调系统的控制方法，相对于原有的不对喷焓补气压力进行控制的空调系统的能效能够提升约10％。

优选地，当系统制冷运行时：且当系统包括电磁阀、所述第一控制阀为过冷电磁膨胀阀、第二阀为多孔变流量电磁阀时，

过冷电磁膨胀阀按照系统过冷度控制逻辑(过冷度控制逻辑是指：在整机系统为制冷状态下时，过冷度控制目的在于保证经过室外换热器后流向室内侧换热器的冷媒为液态，主要控制参数为冷凝压力和冷媒过冷器出口温度。系统为制热模式时，过冷度控制目的则是为系统喷焓提供中压气态冷媒)进行控制，电磁阀打开，调节多孔变流量电磁阀动盘使得所有过流孔处于封闭状态(如附图2(d)所示)。即制冷运行状态中不进行喷焓补气动作。

这是本发明的喷焓压缩机系统在制冷运行状态下，不需要执行喷焓补气动作的具体的控制方式，通过控制电磁阀打开、多孔变流量电磁阀封闭不通、过冷电磁膨胀阀按照常规过冷度控制逻辑进行运行，从而实现喷焓管路不通、不进行喷焓的动作的目的和作用。

优选地，当系统制热运行时，且当系统包括电磁阀、所述第一控制阀为过冷电磁膨胀阀、第二控制阀为多孔变流量电磁阀时：

若当系统处于制热运行初始阶段，调节过冷电子膨胀阀和电磁阀均处于关闭状态，系统不进行喷焓动作；由于系统制热初始阶段各种状态都不稳定，此时若贸然进行喷焓的话可能会影响系统运行上升过程中的各个参数值，影响系统的正常运行。

若当系统制热运行处于相对稳定运行阶段，检测此时系统的排气压力和吸气压力，取二者的中间值为目标喷焓压力值，开启过冷电子膨胀阀，调节多孔变流量电磁阀至全开。当系统制热运行处于稳定状态时，通过取系统排气和吸气压力二者的中间值为目标喷焓压力值，这是一种目标喷焓压力值的优选数值和选择方式，这是经过大量实验和具体操作过程而得出的，此时打开过冷电子膨胀阀、调节多孔变流量电磁阀至全开，能够对系统进入稳定状态的初始过程进行喷焓作用和调节控制。

优选地，设定当压缩机运行频率5min后其变化率在5％以下，则其达到上述稳定运行阶段；过冷电子膨胀阀的初始开度为250PLS，其全开时的开度为480PLS。这是系统达到稳定运行阶段的具体判断方法，可以根据实际需要进行改变，并且过冷电子膨胀阀的初始开度和全开开度为上述数值也是本领域常用且优选的电子膨胀阀种类和结构形式。

优选地，维持过冷电子膨胀阀初始开度第一预设时间后(优选为3min),通过喷焓管压力传感器检测喷焓压力，得出与目标喷焓压力值的差值：

如果差值为正，则过冷电子膨胀阀以第一预设开度变化速度(优选15pls/min)进行关小；

如果差值为负，则过冷电子膨胀阀以第二预设开度变化速度(优选15pls/min)进行开大。

这是系统运行第一预设时间后，通过检测实时喷焓压力且与目标喷焓压力值进行比较而进行调节的具体操作方式，当差值为正时，说明此时实际喷焓压力比目标喷焓压力大，则需要降低实际喷焓压力，于是调节过冷电子膨胀阀以第一预设开度变化速度进行关小，从而达到降低上述实际喷焓压力的目的；当差值为负时，说明此时实际喷焓压力比目标喷焓压力小，则需要增大实际喷焓压力，于是调节过冷电子膨胀阀以第二预设开度变化速度进行开大，从而达到提高上述实际喷焓压力的目的。

优选地，所述第一预设时间为3min，第一预设开度变化速度与第二预设开度变化速度相等、均为15pls/min。这是本发明的第一预设时间、第一和第二预设开度变化速度的优选取值，这是根据大量的研究和实验数据而得出的，具有较好的通用性和实用性，且上述数值可根据实际情况的需要而进行改变。

优选地，每次进行开度变化调整后再经过第二预设时间(优选1min)，检测当前喷焓压力和目标喷焓压力差值，根据差值的大小范围进行进一步调节控制。这是在过冷电子膨胀阀的第一级喷焓压力控制的动作之后，再通过过冷电子膨胀阀和多孔变流量电磁阀对喷焓压力进行的第二级压力的控制作用，即当第一级控制调节过了或未达到目标值时，都可以通过第二级控制进行精确的调节的作用。

优选地，若差值≤0且差值/目标喷焓压力≥-10％，则过冷电子膨胀阀保持当前步数，多孔变流量电磁阀处于全开状态，整个过程中多孔变流量电磁阀处于全开状态(若过冷装置电子膨胀阀480PLS时，差值仍为负，则保持当前开度状态进行运行)；差值≤0且差值/目标喷焓压力≥-10％这个条件说明，差值虽然小于0，但是却大于-0.1倍的目标喷焓压力，进一步说明差值位于一个较小的负值范围，所以无需改变制冷电子膨胀阀的步数、同时保持多孔流量电磁阀的状态位于全开不变，让过冷电子膨胀阀和多孔变流量电磁阀不至于过快的进行变动，设置的过渡区间，使得喷焓管路维持第一级的控制状态达到目标压力，可以有效的保障系统运行的稳定；这样设置的过渡区间可以有效的防止过冷器电子膨胀阀和多孔变流量电磁阀过于频繁的动作，保证系统运行的稳定性。

若差值＝0则多孔变流量电磁阀保持全开状态；表明当前喷焓压力已达到目标喷焓压力值了，因此需要维持制冷膨胀阀的该步数和保持多孔流量电磁阀处于全开状态便能始终维持该差值＝0的状态，多孔变流量电磁阀初始为全开状态，对喷焓压力的调节首先通过过冷电子膨胀阀进行调节，如果不能达到目标值再通过多孔变流量电磁阀进行调节；

若差值＞0则多孔变流量电磁阀进行流量变化控制，分别开启2/3、1/3，两种状态各维持第三预设时间,检测此时的压力差值，取压力差值最小的开度保持运行。若差值大于0，则说明当前喷焓压力＞目标压力值，则需要通过减小多孔变流量电磁阀的开度以减小流量，从而减小当前喷焓压力值以趋近于目标压力值。

优选地，所述第二预设时间为1min，所述第三预设时间为3min。上述第二预设时间和第三预设时间也是优选的取值，这也是根据大量的研究和实验数据而得出的，具有较好的通用性和实用性，且上述数值可根据实际情况的需要而进行改变。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例

本发明如附图1所示，本方案的控制系统装置由以下元器件组成：吸气压力传感器10、排气压力传感器9、喷焓压力传感器11、第一控制阀4(过冷电子膨胀阀)、电磁阀8、第二控制阀6(多孔变流量电磁阀)、毛细管、室外温度传感器。多孔变流量电磁阀其分别为全开、开2/3、开1/3、全闭简略结构图，多孔变流量电磁阀由定盘61和动盘62组成，扇形面积的为动盘，有3个过流通孔611的为定盘61，动盘62通过电磁脉冲进行移动，其初始位置为0PLS。

控制方法：经过实验验证，喷焓压缩机系统对于制冷运行时能效提升不大，而且在制冷运行中反而会因为旁通了部分冷媒，导致系统的能力不足，使得压缩机升频，降低了系统的能效。

制冷运行：制冷运行中，过冷装置电磁阀按照系统过冷度控制逻辑进行控制，电磁阀打开，多孔变流量电磁阀动盘如附图2(d)所示，所有过流孔处于封闭状态。即制冷运行状态中不进行喷焓补气动作。

制热运行：制热运行初始阶段，过冷电子膨胀阀和电磁阀均处于关闭状态，系统不进行喷焓动作。系统处于相对稳定运行阶段(压缩机运行频率5min变化率5％以下)，检测此时系统的排气压力和吸气压力，取二者的中间值为目标喷焓压力值，过冷电子膨胀阀开启(初始开度250PLS，全开步数480PLS)，多孔变流量电磁阀处于全开状态；过冷电子膨胀阀初始开度维持3min，通过喷焓管压力传感器检测喷焓压力，得出与目标喷焓压力值的差值，如果差值为正，则过冷装置电子膨胀阀以15pls/min进行关小，如果差值为负，则过冷装置电子膨胀阀以15pls/min进行开大，每次进行开度变化调整后1min检测当前喷焓压力和目标喷焓压力差值，若差值≤0且差值/目标喷焓压力≥-10％，则过冷装置电子膨胀阀保持当前步数，整个过程中多孔变流量电磁阀处于全开状态(若过冷装置电子膨胀阀480PLS时，差值仍为正，则保持当前开度状态进行运行)。若差值＝0则多孔变流量电磁阀保持全开状态；若差值〈0则多孔变流量电磁阀进行流量变化控制，分别开启2/3、1/3，两种状态各维持3min，检测此时的压力差值，取压力差值最小的开度保持运行。

3.在整个控制装置中，过冷装置电子膨胀阀对喷焓压力控制起主要调整作用，微调则是通过多孔变流量电磁阀进行调节，利用这样的两级调节方式，可以更加精准的控制喷焓压力，有助于系统能效的提升。。

本发明还可对喷焓压力不进行相关的控制，仅设置过冷装置电子膨胀阀进行喷焓，根据检测的不同工况设置不同的过冷装置电子膨胀阀步数进行控制。

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。