空调器、空调器的冷却系统及控制方法与流程

文档序号:11232363阅读:729来源:国知局
空调器、空调器的冷却系统及控制方法与流程

本发明涉及空调系统领域,特别是涉及一种空调器、空调器的冷却系统及控制方法。



背景技术:

空调器中,尤其是具有大功率变频离心式冷水机组的空调器中,变频器和电机在使用中随工作时间的累积、工作负荷的增加而产生大量热量,需要有效的冷却来保证变频器和电机的可靠运行。传统的冷却方式是冷媒冷却,从冷凝器取高压液态冷媒,经节流装置降温降压后,引入电机机腔内部和变频器功率模块冷板,吸收热量蒸发后的冷媒进入蒸发器(单热泵机组)或闪发器(单冷机组),形成独立于主制冷系统的冷却系统。但是对于既制冷、制热双工况或蓄冰、制冷双工况使用的机组来说,在制冷与制热工况或制冷与蓄冰工况之间切换时,冷凝器与蒸发器之间或冷凝器与闪发器之间的压差变化较大,导致工况切换前后的冷却供液量变化较大,继而导致电机或变频器的冷却量供应过剩或不足,容易引起电机或变频器过冷或过热,影响空调器的可靠运行。



技术实现要素:

基于此,有必要针对传统的冷媒冷却在工况切换前后的适应性差,工况切换前后冷却系统冷却量供应过剩或不足,容易引起电机或变频器过冷或过热的问题,提供一种空调器、空调器的冷却系统及控制方法。

本发明提供的一种空调器的冷却系统,包括依次相连并构成回路的冷凝器、闪发器、蒸发器、压缩机,所述闪发器通过管路与所述压缩机连通,其中,还包括冷却流路、取液流路、闪发回气流路以及蒸发回气流路;

所述冷却流路,通过所述取液流路与所述冷凝器连通,通过所述闪发回气流路与所述闪发器连通,通过所述蒸发回气流路与所述蒸发器连通,用于冷却空调器中待冷却部件;

所述取液流路设有节流装置;

所述闪发回气流路设有闪发电磁阀;

所述蒸发回气流路设有蒸发电磁阀。

在其中的一个实施例中,所述冷却流路包括若干冷却支路,所述取液流路包括与所述冷却支路对应数量的取液支路,所述节流装置包括与所述取液支路对应数量的节流元件,所述节流元件分别设置于每个所述取液支路上。

在其中的一个实施例中,所述闪发回气流路包括与所述冷却支路对应数量的闪发回气支路,每个所述闪发回气支路上分别设有闪发电磁阀;

所述蒸发回气流路包括与所述冷却支路对应数量的蒸发回气支路,每个所述蒸发回气支路上分别设有蒸发电磁阀。

本发明还提供一种空调器,包括如上所述的冷却系统。

本发明还提供一种上述冷却系统的控制方法,所述控制方法包括以下步骤:

开启所述闪发电磁阀、关闭所述蒸发电磁阀;

获取所述待冷却部件的第一温度;

判断所述第一温度是否高于第一预设温度;

当所述第一温度高于所述第一预设温度时,调大所述节流装置的开度;

获取所述待冷却部件的第二温度;

判断所述第二温度是否高于第二预设温度,以及所述节流装置的开度是否最大;

当所述第二温度高于所述第二预设温度且所述节流装置的开度最大时,关闭所述闪发电磁阀、开启所述蒸发电磁阀;

其中,所述第二预设温度高于所述第一预设温度。

在其中的一个实施例中,在关闭所述闪发电磁阀,开启所述蒸发电磁阀步骤之后,还包括以下步骤:

获取所述待冷却部件的第三温度;

判断所述第三温度是否低于第三预设温度;

当所述第三温度低于所述第三预设温度时,调小所述节流装置的开度;

获取所述待冷却部件的第四温度;

判断所述第四温度是否低于第四预设温度,以及所述节流装置的开度是否最小;

当所述第四温度低于所述第四预设温度且所述节流装置的开度最小时,开启所述闪发电磁阀开启,关闭所述蒸发电磁阀;

其中,所述第三预设温度低于所述第一预设温度,所述第四预设温度低于所述第三预设温度。

本发明还提供了另一种上述冷却系统的控制方法,所述控制方法包括以下步骤:

获取空调器的当前工况;

当所述空调器处于制冷工况时,开启所述闪发电磁阀,关闭所述蒸发电磁阀;

当所述空调器处于制热工况或蓄冰工况时,关闭所述闪发电磁阀关闭,开启所述蒸发电磁阀。

在其中的一个实施例中,在空调器处于制冷工况,开启所述闪发电磁阀,关闭所述蒸发电磁阀步骤后,还包括以下步骤:

获取所述待冷却部件的实时温度,根据所述实时温度调节所述节流装置的开度。

在其中的一个实施例中,在所述空调器处于制热工况或蓄冰工况,关闭所述闪发电磁阀,开启所述蒸发电磁阀步骤后,还包括以下步骤:

获取所述待冷却部件的实时温度,根据所述实时温度调节所述节流装置的开度。

上述空调器的冷却系统,用于冷却空调器中待冷却部件的冷却流路,除了与冷凝器连通,还分别与闪发器以及蒸发器连通,从而调节冷却流路两端的压差,能够避免工况切换前后冷却流路两端压差变化过大导致的冷却量供应过剩或不足的问题,提高对待冷却部件冷却能力的可靠性以及稳定性,同时也能够避免冷却量供应过剩造成空调器制冷量的损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统空调器冷却方式一实施例的结构示意图;

图2为传统空调器冷却方式另一实施例的结构示意图;

图3为本发明空调器的冷却系统一实施例的结构示意图;

图4为本发明一实施例的冷却系统控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下通过实施例,并结合附图,对本发明的空调器、空调器的冷却系统及控制方法进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

请参阅图1以及图2所示,传统的空调器冷却方式是从冷凝器10取高压液态冷媒,经节流装置71,72降温降压后,引入待冷却部件,如电机51机腔内部和变频器52功率模块冷板中,吸收热量蒸发后的冷媒进入蒸发器30或闪发器20。在节流装置选型确定的情况下,冷却用冷媒供液量,取决于冷凝器10与闪发器20或冷凝器10与蒸发器的压差,压差越大,供液量越大,冷却能力越强。然而在空调器工况切换时,冷凝器10与闪发器20或冷凝器10与蒸发器的压差变化较大,从而造成了工况切换前后冷却用冷媒供液量变化较大,导致冷却用冷量过剩或不足,容易导致待冷却部件过冷或过热,影响空调器的可靠运行。此外,当冷却用冷媒供液量较大时,一方面会造成制冷量的浪费,另一方面还可能使待冷却部件表面形成凝露,损坏待冷却部件。

根据流体力学原理及相关研究经验,流过节流装置的流体质量流量按下式计算:

其中,cd为流量系数,a为节流装置流通面积,δp为节流装置前后压差;ρ1为节流装置前流体密度。

根据上述流量公式,忽略冷媒在冷却流路中的流动损失,在节流装置选型(几何结构确定的情况下,cd,a只与节流装置的几何结构有关,是确定值。当冷却流路两端连通的是冷凝器10和闪发器20时,δp为冷凝压力pc与闪发压力ps之差;当冷却流路两端连通的是冷凝器10和蒸发器30时,δp为冷凝压力pc与蒸发压力pe之差。在相同的设计工况下,冷凝器10出口状态是相同的,即ρ1是确定的。因此,在其他条件相同的情况下,冷却流路接蒸发器30比接闪发器20时的压差δp值大,冷却流路的冷媒流量大。

相比于制冷工况,制热工况或蓄冰工况下冷凝器10与蒸发器30压差大,冷制冷环效率较差,为了保证空调器较大的输出能力,空调器的电机51功率、变频器52功率模块的开关频率大,这使得电机51和变频器52发热量都很大。对于同时具有制热工况和制冷工况或同时具有蓄冰工况和制冷工况的空调器来说,为了保证对电机51或变频器52冷却的可靠性,冷却系统必须按照制热工况或蓄冰工况的电机51和/或变频器52的最大发热量设计节流装置。

对于传统的冷却系统,待冷却部件单一地连接到蒸发器30或闪发器20,节流装置的调节范围只限定于制热工况或蓄冰工况下的运行范围,而对于制冷工况,电机51、变频器52的小负荷运行范围偏离制热工况或蓄冰工况较远,此时电机51和变频器52的发热量小很多,而此时冷却能力却过剩,造成系统的冷量损耗,而且变频器52功率模块过冷时,容易在功率元器件表面形成凝露,对其安全工作是一个重大隐患。如果按制冷工况设计节流装置,则无法满足制热工况或蓄冰工况的冷却需要,电机51和变频器52会过热,影响其使用寿命。

请参阅图3所示,本发明一实施例的空调器的冷却系统包括冷凝器110、闪发器120、蒸发器130、压缩机140、冷却流路(图中未示出)、取液流路160、闪发回气流路180以及蒸发回气流路190,其中箭头方向表示冷却系统中冷媒的流动方向。冷凝器110、闪发器120、蒸发器130、压缩机140依次相连并构成回路,闪发器120还与压缩机140连通用于向压缩机140补气。

冷却流路通过取液流路160与冷凝器110连通,通过闪发回气流路180与闪发器120连通,通过蒸发回气流路190与蒸发器130连通。其中,取液流路160设有节流装置,闪发回气流路180设有闪发电磁阀181,蒸发回气流路190设有蒸发电磁阀191。冷却流路用于冷却空调器中的待冷却部件。

用于冷却待冷却部件的冷却流路,除了与冷凝器110连通,还分别与闪发器120以及蒸发器130连通,通过开启、关闭闪发电磁阀181、蒸发电磁阀191,能够调节冷却流路与闪发器120或蒸发器130连通,从而调节冷却流路两端的压差,使工况切换前后的冷媒供应量合理,能够避免工况切换前后冷却流路两端压差变化过大导致的冷却量供应过剩或不足的问题,提高冷却系统冷却能力的可靠性、稳定性,同时也能够避免冷却量供应过剩造成空调器制冷量的损耗,提高冷却系统的经济性。

可选地,当空调器从待冷却部件发热量大的工况切换到发热量小的工况时,开启闪发电磁阀181,使冷却流路与闪发器120连通;关闭蒸发电磁阀191,使冷却流路与蒸发器130断开。从而使冷却流路两端的压差减小,降低冷却流路的冷媒供液量,避免冷却量过剩以及制冷量的损耗,同时也能够避免在待冷却部件上形成凝露损坏待冷却部件。

进一步地,当空调器从待冷却部件发热量小的工况切换到发热量大的工况时,关闭闪发电磁阀181,使冷却流路与闪发器120断开;开启蒸发电磁阀191,使冷却流路与蒸发器130连通。从而使冷却流路两端的压差增大,提高冷却流路的冷媒供液量,从而提升冷却流路的冷却能力,避免冷媒供应不足待冷却部件过热。

作为一种可选实施方式,冷却流路包括若干冷却支路,取液流路160包括与冷却支路对应数量的取液支路,节流装置包括与取液支路对应数量的节流元件,节流元件分别设置于每个取液支路上。可选地,冷却流路的数量根据待冷却部件的数量确定。

例如,空调器中待冷却部件有电机151和变频器152。冷却流路包括第一冷却支路和第二冷却支路,第一冷却支路用于冷却电机151,第二冷却支路用于冷却变频器152。取液流路160包括第一取液支路161和第二取液支路162,第一取液支路161用于连通冷凝器110与第一冷却支路,第二取液支路162用于连通冷凝器110与第二冷支路。节流装置包括第一节流元件171和第二节流元件172,第一节流元件171设置于第一取液支路161上,第二节流装置元件于第二取液支路162上。通过分别控制第一节流元件171以及第二节流元件172,能够控制对应的第一冷却支路以及第二冷却支路中冷媒流量,从而能够控制对应的待冷却部件的冷却效果。

作为一种可选实施方式,闪发回气流路180包括与冷却支路对应数量的闪发回气支路,每个闪发回气支路上分别设有闪发电磁阀181;蒸发回气流路190包括与冷却支路对应数量的蒸发回气支路,每个蒸发回气支路上分别设有蒸发电磁阀191。

例如,闪发回气流路180包括第一闪发回气支路和第二闪发回气支路,第一闪发回气支路和第二闪发回气支路上分别设有第一闪发电磁阀、第二闪发电磁阀。蒸发回气流路190包括第一蒸发回气支路和第二蒸发回气支路,第一蒸发回气支路和第二蒸发回气支路上分别设有第一蒸发电磁阀和第二蒸发电磁阀。

通过设置与冷却支路对应数量的闪发回气支路以及蒸发回气支路,能够对每个待冷却部件的冷却进行单独控制,提高对每个待冷却部件的冷却调控能力,精确控制每个待冷却部件的温度。

本发明提供的一实施例的空调器,包括上述冷却系统和待冷却部件,其中,待冷却部件可以共同通过冷却流路进行冷却,也可以通过将冷却流路设置为若干冷却支路,待冷却部件的各个部分分别通过各冷却支路进行冷却。

请参阅图4所示,本发明还提供一实施例的上述冷却系统的控制方法,包括以下步骤:

s010,开启闪发电磁阀181、关闭蒸发电磁阀191;

s020,获取待冷却部件的第一温度;

s030,判断第一温度是否高于第一预设温度;

s040,当第一温度高于第一预设温度时,调大节流装置的开度;

可选地,当第一温度不高于第一预设温度时,可以再次执行步骤s020;

s050,获取待冷却部件的第二温度;

s060,判断第二温度是否高于第二预设温度,以及节流装置的开度是否最大;

s070,当第二温度高于第二预设温度且节流装置的开度最大时,关闭闪发电磁阀181、开启蒸发电磁阀191;

可选地,当第二温度不高于第二预设温度时,可以再次执行步骤s050;

其中,第二预设温度高于第一预设温度。

作为一种可选实施方式,上述控制方法在步骤s070之后,还包括以下步骤:

s080,获取待冷却部件的第三温度;

s090,判断第三温度是否低于第三预设温度;

s100,当第三温度低于第三预设温度时,调小节流装置的开度;

可选地,当第三温度不低于第三预设温度时,可以再次执行步骤s080;

s110,获取待冷却部件的第四温度;

s120,判断第四温度是否低于第四预设温度,以及节流装置的开度是否最小;

s130,当第四温度低于第四预设温度且节流装置的开度最小时,开启闪发电磁阀181开启,关闭蒸发电磁阀191;

可选地,可选地,当第四温度不低于第四预设温度时,可以再次执行步骤s110;

其中,第三预设温度低于第一预设温度,第四预设温度低于第三预设温度。

上述冷却系统的控制方法,根据待冷却部件的温度调节节流装置、闪发电磁阀181以及蒸发电磁阀191,从而调节冷却流路两端的压差,使冷媒供应量合理,尤其能够避免工况切换前后冷却流路两端压差变化过大导致的冷却量供应过剩或不足的问题,提高冷却系统冷却能力的可靠性、稳定性,同时也能够避免冷却量供应过剩造成空调器制冷量的损耗,提高冷却系统的经济性。

可选地,针对电机151和变频器152,分别具有不同的第一预设温度、第二预设温度、第三预设温度和第四预设温度。

作为一种可选实施方式,第三预设温度低于第一预设温度3℃~9℃。可选地,待冷却部件为电机151时,第一预设温度为45±3℃,第二预设温度为60±3℃;第四预设温度为30±3℃。

作为一种可选实施方式,第三预设温度低于第一预设温度3℃~9℃。可选地,待冷却部件为变频器152时,第一预设温度为38±3℃,第二预设温度为50±3℃;第四预设温度为25±3℃。

作为一种可选实施方式,空调系统的待冷却部件同时包括电机151和变频器152。冷却流路包括第一冷却支路和第二冷却支路,第一冷却支路用于冷却电机151,第二冷却支路用于冷却变频器152。取液流路160包括第一取液支路161和第二取液支路162,第一取液支路161用于连通冷凝器110与第一冷却支路,第二取液支路162用于连通冷凝器110与第二冷支路。节流装置包括第一节流元件171和第二节流元件172,第一节流元件171设置于第一取液支路161上,第二节流装置元件于第二取液支路162上。通过上述方法控制节流装置时,即为分别控制与每个待冷却部件对应的第一节流元件171、第二节流元件172。通过上述方法控制闪发电磁阀181、蒸发电磁阀191时,可同时调节每个待冷却部件对应的冷却支路,同时调节每个待冷却部件的冷却效果。

以电机151温度和变频器152温度的控制目标值分别为45℃和38℃为例对本发明的控制方法进行详细说明如下:

空调器启动时,电机151和变频器152的发热量较小,开启闪发电磁阀181、关闭蒸发电磁阀191。

随着空调器机组加载,电机151和变频器152发热量加大,分别获取电机151和变频器152的第一温度。

分别判断电机151和变频器152的第一温度是否高于各自对应的第一预设温度。其中,电机151的第一预设温度为48℃,变频器152的第一预设温度为41℃。当电机151或变频器152的第一温度高于对应的第一预设温度时,调大对应的节流装置。

即,当电机151的第一温度高于48℃时,调大与电机151对应的第一节流元件171的开度,使与电机151对应的第一冷却支路的冷媒流量加大,提高了对电机151的冷却能力;当变频器152的第一温度高于41℃时,调大与变频器152对应的第二节流元件172的开度,使与变频器152对应的第二冷却支路的冷媒流量加大,提高了对变频器152的冷却能力。

随着空调器机组加载,电机151和变频器152发热量可能继续加大,或空调机组切换至制热工况或蓄冰工况时,电机151和变频器152发热量将以较高的程度增大。

分别获取电机151和变频器152的第二温度。

分别判断电机151和变频器152的第二温度是否高于各自对应的第二预设温度,以及分别判断第一节流元件171、第二节流元件172的开度是否最大。其中,电机151的第二预设温度为60℃,变频器152的第二预设温度为50℃。

当电机151的第二温度高于60℃且第一节流元件171开度最大时,关闭闪发电磁阀181、开启蒸发电磁阀191;或,当变频器152的第二温度高于50℃且第二节流元件172开度最大时,关闭闪发电磁阀181、开启蒸发电磁阀191。从而提高冷却流路的压差,避免电机151或变频器152过热。

空调器机组运行于制热工况、蓄冰工况等满负荷工况时,通过上述控制方法,闪发电磁阀181处于关闭状态,蒸发电磁阀191处于开启状态。当空调器机组卸载到较小负荷时,电机151、变频器152的发热量将减小。

分别获取电机151、变频器152的第三温度。

分别判断电机151和变频器152的第三温度是否低于各自对应的第三预设温度。其中,电机151的第三预设温度为42℃,变频器152的第三预设温度为35℃。当电机151或变频器152的第三温度低于各自对应的第三预设温度时,调小对应的节流装置。

即,当电机151的第三温度低于42℃时,调小与电机151对应的第一节流元件171的开度,使与电机151对应的第一冷却支路的冷媒流量减小,降低了对电机151的冷却能力;当变频器152的第三温度低于35℃时,调小大与变频器152对应的第二节流元件172的开度,使与变频器152对应的第二冷却支路的冷媒流量减小,降低了对变频器152的冷却能力。

随着空调器机组的卸载,电机151和变频器152发热量可能继续减小,或空调机组切换至制冷工况时,电机151和变频器152发热量将以较高的程度减小。

分别获取电机151和变频器152的第四温度。

分别判断电机151和变频器152的第四温度是否低于各自对应的第四预设温度,以及分别判断第一节流元件171、第二节流元件172的开度是否最小。其中,电机151的第四预设温度为30℃,变频器152的第四预设温度为25℃。

当电机151的第四温度低于30℃且第一节流元件171开度最小时,开启闪发电磁阀181、关闭蒸发电磁阀191;或,当变频器152的第四温度低于25℃且第二节流元件172开度最小时,开启闪发电磁阀181、关闭蒸发电磁阀191。从而降低冷却流路的压差,避免电机151或变频器152过冷,即避免空调器制冷量损耗或电机151、变频器152产生凝露。

进一步地,当闪发回气流路180包括与冷却支路对应数量的闪发回气支路,蒸发回气流路190包括与冷却支路对应数量的蒸发回气支路时。即闪发回气流路180包括分别与电机151、变频器152对应的第一闪发回气支路和第二闪发回气支路,第一闪发回气支路和第二闪发回气支路上分别设有第一闪发电磁阀、第二闪发电磁阀。蒸发回气流路190包括第一蒸发回气支路和第二蒸发回气支路,第一蒸发回气支路和第二蒸发回气支路上分别设有第一蒸发电磁阀和第二蒸发电磁阀。通过上述方法控制闪发电磁阀、蒸发电磁阀191时,基于同样的控制原理,分别控制第一闪发电磁阀、第二闪发电磁阀、第一蒸发电磁阀、第二蒸发电磁阀,实现对第一冷却支路、第二冷却支路的单独控制,分别调节每个待冷却部件—电机151、变频器152的冷却效果。

本发明还提供另一实施例的上述冷却系统的控制方法,包括以下步骤:

获取空调器的当前工况;

当空调器处于制冷工况时,开启闪发电磁阀,关闭蒸发电磁阀191;

当空调器处于制热工况或蓄冰工况时,关闭闪发电磁阀关闭,开启蒸发电磁阀191。

对于制冷工况,待冷却部件的负荷较小,发热量较小,因此开启闪发电磁阀,关闭蒸发电磁阀191,从而使冷却流路的冷媒流量较少,避免待冷却部件过冷,即避免空调器制冷量损耗或待冷却部件产生凝露。

对于制热工况或蓄冰工况,待冷却部件的负荷较大,发热量较多,因此关闭闪发电磁阀,开启蒸发电磁阀191,从而使冷却流路的冷媒流量较大,避免待冷却部件过热,确保冷却系统的可靠性以及稳定性。

作为一种可选实施方式,在空调器处于制冷工况,开启所述闪发电磁阀,关闭所述蒸发电磁阀191步骤后,还包括以下步骤:

获取待冷却部件的实时温度,根据实时温度调节节流装的开度。进一步确保制冷工况各种负荷情况下,冷却系统的可靠性和经济性。

作为一种可选实施方式,在空调器处于制热工况或蓄冰工况,关闭闪发电磁阀,开启蒸发电磁阀191步骤后,还包括以下步骤:

获取待冷却部件的实时温度,根据实时温度调节节流装置的开度。进一步确保制热工况、蓄冷工况各种负荷情况下,冷却系统的可靠性和经济性。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反,当元件被称作“直接在”另一元件“上”时,不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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