一种双蒸发器空调机组及其控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种双蒸发器空调机组及其控制方法。

背景技术：

在食品保鲜，粮食存储等场所，为了保证食品或粮食的新鲜度，延长保鲜时间，需要采用低温制冷空调实现0-5度范围的低温送风技术，而目前在这类场所的低温送风控制和实现上，通常采用低温制冷系统（低温制冷系统的蒸发温度通常低于0度）一用一备方式实现，即用两套完全一样的低温制冷系统实现一用一备运行，达到其中一套低温制冷系统因长时间低温送风导致蒸发温度过低而导致该制冷系统蒸发器结霜冰堵时，切换到另一备用的制冷系统运行，实现这类空调设备的持续低温送风功能。

而这种方法虽在一定程度上可以实现这类空调设备的持续低温送风，但仍存在以下问题：

1）两套完全一样的制冷系统涉及到的制冷系统的四大部件即蒸发器、冷凝器（含冷凝风机）、压缩机及膨胀阀、制冷管路等均为两套，成本高，与客户购买两台低温空调的成本基本相当；

2）由于将原本属于两台低温空调的部件装于一台低温空调中，导致该空调占用体积大，安装及运输难度增大；

3）这种方式通常是在冰堵系统变为备用系统后，利用其与自然界的换热实现蒸发器融霜，这种融霜方式受环境温度影响较大，在环境温度较低的天气，融霜进程缓慢，而投入运行的低温制冷系统在低温环境下，结霜进程加快，常出现低温环境下，备用低温制冷系统蒸发器霜没有融完，运行低温制冷系统蒸发器已结霜严重，最终导致两套低温制冷系统均无法运行的情况出现。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双蒸发器空调机组及其控制方法，旨在解决上述现有技术中的至少一个技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双蒸发器空调机组，包括a风路风管、b风路风管、制冷系统、压差传感器以及风机；a风路风管和b风路风管并联连接于一根进口总风管和一根出口总风管之间，进口总风管和出口总风管均与送风需求区连通；制冷系统包括第一蒸发器和第二蒸发器，以及分别用于控制第一蒸发器和第二蒸发器启闭的第一电磁阀和第二电磁阀；第一蒸发器设置在a风路风管中，第二蒸发器设置在b风路风管中，风机设置在出口总风管中，压差传感器用于检测进口总风管和出口总风管之间的气压压差；a风路风管和b风路风管中分别设置有第一风阀和第二风阀。

所述的双蒸发器空调机组中，所述制冷系统还包括依次连接的蒸发压力传感器、压缩机、冷凝器，以及设置在冷凝器处的冷凝风机；第一蒸发器和第二蒸发器的出口并接于蒸发压力传感器的入口处，第一蒸发器的入口并接有第一电磁阀和第一旁通阀，第二蒸发器的入口并接有第二电磁阀和第二旁通阀，第一电磁阀和第二电磁阀的入口并接于冷凝器的出口处，第一旁通阀和第二旁通阀的入口并接于冷凝器的入口处；第一蒸发器和第二蒸发器上均设置有温度传感器。

所述的双蒸发器空调机组中，所述制冷系统还包括设置在蒸发压力传感器入口处的气液分离器，设置在蒸发压力传感器与压缩机之间的低压保护开关，依次设置在压缩机和冷凝器之间的高压保护开关和油液分离器，以及设置在冷凝器出口处的储液器。

所述的双蒸发器空调机组中，所述出口总风管中设置有温度传感器。

一种双蒸发器空调机组的控制方法，包括以下步骤：

a.在控制程序中设置用于控制a路制冷状态和b路制冷状态切换的控制参数；

b.双蒸发器空调机组按照a路制冷状态进行制冷工作；

c.利用机组两端压差值、机组蒸发压力来进行判断，当它们满足切换条件时，由a路制冷状态切换至b路制冷状态；

d.利用机组两端压差值、机组蒸发压力来进行判断，当它们满足切换条件时，由b路制冷状态切换至a路制冷状态；

e.在机组运行过程中，通过控制旁通阀的启闭，进行备用蒸发器融霜和运行蒸发器蒸发压力调节。

所述的控制方法中，所述控制参数包括压差切换值、蒸发压力参考值、a-b切换标志、b-a切换标志、当前运行蒸发器标志、抽真空最大时间、抽真空压力值、融霜结束温度、融霜压力值、融霜压力参考值。

所述的控制方法的步骤c和d中，满足以下两个条件之一即为满足切换条件：

条件1.机组两端压差值>压差切换值；

条件2.机组蒸发压力<蒸发压力参考值。

根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤c中，a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程包括：

c1.关闭第一风阀，打开第二风阀；

c2.保持压缩机不停机，并关闭第一电磁阀；

c3.若机组蒸发压力<抽真空压力值或第一电磁阀和第二电磁阀均关闭的持续时间>抽真空最大时间,打开第二电磁阀；

步骤d中，b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程包括：

d1.关闭第二风阀，打开第一风阀；

d2.保持压缩机不停机，并关闭第二电磁阀；

d3.若机组蒸发压力<抽真空压力值或第一电磁阀和第二电磁阀均关闭的持续时间>抽真空最大时间,打开第一电磁阀。

所述的控制方法的步骤e中，除以下情况外，保持第一旁通阀和第二旁通阀关闭：

情况1.当第一蒸发器为运行状态、第二蒸发器为备用状态、且并非处于切换过程，则按照以下步骤控制旁通阀的启闭：

e1.若第二蒸发器的蒸发温度<融霜结束温度,则打开第二旁通阀，直到第二蒸发器的蒸发温度>融霜结束温度+1℃，关闭第二旁通阀；

e2.若机组蒸发压力<融霜压力值,则打开第一旁通阀；若融霜压力值≤机组蒸发压力≤融霜压力值+融霜压力参考值，则按照预设程序周期性地启闭第一旁通阀；若机组蒸发压力>融霜压力值+融霜压力参考值，则关闭第一旁通阀；

情况2.当第二蒸发器为运行状态、第一蒸发器为备用状态、且并非处于切换过程，则按照以下步骤控制旁通阀的启闭：

e3.若第一蒸发器的蒸发温度<融霜结束温度,则打开第一旁通阀，直到第一蒸发器的蒸发温度>融霜结束温度+1℃，关闭第一旁通阀；

e4.若机组蒸发压力<融霜压力值,则打开第二旁通阀；若融霜压力值≤机组蒸发压力≤融霜压力值+融霜压力参考值，则按照预设程序周期性地启闭第二旁通阀；若机组蒸发压力>融霜压力值+融霜压力参考值，则关闭第二旁通阀。

所述的控制方法的步骤e中，所述预设程序为：第一旁通阀或第二旁通阀以一周期方波的频率进行开启和关闭，高电平时打开对应的旁通阀，低电平时关闭对应的旁通阀，该方波的周期固定，其高、低电平的持续时间可调。

有益效果：

本发明提供了一种双蒸发器空调机组及其控制方法，制冷系统中具有两个蒸发器，两个蒸发器分别设置在两条风管中，两条风管可分别启闭，可实现两个蒸发器的轮换工作和融霜，且制冷系统的其它设备只需要一套，成本较低，占用体积较小，安装及运输难度较低。

附图说明

图1为本发明提供的双蒸发器空调机组的结构示意图。

图2为本发明提供的双蒸发器空调机组中，制冷系统的结构示意图。

图3为本发明提供的控制方法的流程图。

图4为本发明提供的控制方法中，a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程流程图。

图5为本发明提供的控制方法中，b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程流程图。

图6为本发明提供的控制方法中，a-b切换时的第一旁通阀和第二旁通阀的控制流程图。

图7为本发明提供的控制方法中，b-a切换时的第一旁通阀和第二旁通阀的控制流程图。

具体实施方式

本发明提供一种双蒸发器空调机组及其控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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1-2，本发明提供的一种双蒸发器空调机组，包括a风路风管1、b风路风管2、制冷系统3、压差传感器4以及风机5；a风路风管和b风路风管并联连接于一根进口总风管6和一根出口总风管7之间，进口总风管和出口总风管均与送风需求区90连通；制冷系统3包括第一蒸发器3.1和第二蒸发器3.2，以及分别用于控制第一蒸发器和第二蒸发器启闭的第一电磁阀3.3和第二电磁阀3.4；第一蒸发器设置在a风路风管中，第二蒸发器设置在b风路风管中，风机设置在出口总风管中，压差传感器用于检测进口总风管和出口总风管之间的气压压差；a风路风管和b风路风管中分别设置有第一风阀8和第二风阀9。

其中，进口总风管6和出口总风管7上均开设有取压口，压差传感器4通过取压口采集两处的气压数据。作为公知常识，该空调机组是具有控制系统的，机组中的各电气设备均与该控制系统电性连接并由控制系统控制它们工作。

该空调机组的制冷系统中具有两个蒸发器，两个蒸发器分别设置在两条风管中，两条风管可分别启闭，可实现两个蒸发器的轮换工作和融霜，且制冷系统的其它设备只需要一套，成本较低，占用体积较小，安装及运输难度较低。

具体的，所述制冷系统3还包括依次连接的蒸发压力传感器3.5、压缩机3.6、冷凝器3.7，以及设置在冷凝器处的冷凝风机3.8；第一蒸发器3.1和第二蒸发器3.2的出口并接于蒸发压力传感器的入口处，第一蒸发器的入口并接有第一电磁阀3.3和第一旁通阀3.9，第二蒸发器的入口并接有第二电磁阀3.4和第二旁通阀3.10，第一电磁阀和第二电磁阀的入口并接于冷凝器的出口处，第一旁通阀和第二旁通阀的入口并接于冷凝器的入口处；第一蒸发器和第二蒸发器上均设置有温度传感器3.11。两个温度传感器3.11分别用于测量第一蒸发器和第二蒸发器的蒸发温度。蒸发压力传感器3.5用于测量机组蒸发压力。

通过控制第一电磁阀和第二电磁阀启闭可以实现利用第一蒸发器制冷和利用第二蒸发器制冷的切换。第一旁通阀和第二旁通阀也是电磁阀，此处取名为旁通阀只是为了方便说明，而在蒸发器需要进行融霜时，可打开对应的旁通阀，把压缩机输出的高温排气进入该蒸发器进行融霜，其融霜效率高，解决自然换热融霜受环境温度影响等弊端，提高切换的可靠性和成功率。此外，当制冷系统的蒸发压力较低时，可打开对应的旁通阀，把压缩机输出的高温排气进入正在运行的蒸发器，提高蒸发压力确保压缩机的安全稳定运行，也能降低该蒸发器的结霜速度，降低切换频率，提高送风温度的平稳性，维持系统的连续稳定运行。

进一步的，所述制冷系统3还包括设置在蒸发压力传感器3.5入口处的气液分离器3.12，设置在蒸发压力传感器与压缩机3.6之间的低压保护开关3.13，依次设置在压缩机和冷凝器3.7之间的高压保护开关3.14和油液分离器3.15，以及设置在冷凝器出口处的储液器3.16。设置这些设备，可保护压缩机，使压缩机工作更加平稳，保证制冷效果。

优选的，所述出口总风管7中设置有温度传感器10。通过该温度传感器可实时监测送风的实际温度，还可根据实际送风温度变化情况来调节控制机组工作的控制参数，实现最优控制。

见图3-7，针对所述的双蒸发器空调机组，本发明还提供一种双蒸发器空调机组的控制方法，包括以下步骤：

a.在控制程序中设置用于控制a路制冷状态和b路制冷状态切换的控制参数。

具体的，所述控制参数包括压差切换值p0、蒸发压力参考值pe1、a-b切换标志m0、b-a切换标志m1、当前运行蒸发器标志m2、抽真空最大时间tmax、抽真空压力值p1、融霜结束温度t0、融霜压力值p2、融霜压力参考值pd。

压差切换值p0：压差传感器检测到的压差值p>p0，表示通路冰堵程度严重，需要切换。

蒸发压力参考值pe1：机组蒸发压力pe<pe1,表示蒸发压力过低，间接表明通路冰堵程度严重，需要切换。

a-b切换标志m0：m0只有m0=0和m0=1两种状态，当进入a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程（简称a-b切换过程），控制程序自动把m0设置为1，该切换过程结束时，控制程序自动把m0设置为0；即m0=1表示a-b切换中，m0=0表示a-b切换结束。

b-a切换标志m1：m1只有m1=0和m1=1两种状态，当进入b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程（简称b-a切换过程），控制程序自动把m1设置为1，该切换过程结束时，控制程序自动把m1设置为0；即m1=1表示b-a切换中，m0=0表示b-a切换结束。

当前运行蒸发器标志m2：m2只有m2=0和m2=1两种状态，运行蒸发器为第一蒸发器时控制程序自动把m2设置为0，运行蒸发器为第二蒸发器时控制程序自动把m2设置为1。

抽真空最大时间tmax：压缩机抽出需要融霜的蒸发器中的冷却剂的过程的最大持续时间。

抽真空压力值p1：当机组蒸发压力pe<p1，表示需要融霜的蒸发器中的冷却剂已经全部抽出。

融霜结束温度t0：衡量蒸发器是否融霜充分的温度值。

融霜压力值p2和融霜压力参考值pd：均为把压缩机的高温排气引入运行蒸发器的过程的控制参数。

b.双蒸发器空调机组按照a路制冷状态进行制冷工作。

此时，第一风阀打开，第二风阀关闭，第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭。控制程序把a-b切换标志m0、b-a切换标志m1、当前运行蒸发器标志m2设置为：m0=0，m1=0，m2=0。

c.利用机组两端压差值p、机组蒸发压力pe来进行判断，当它们满足切换条件时，由a路制冷状态切换至b路制冷状态。

具体的，满足以下两个条件之一即为满足切换条件：

条件1.机组两端压差值p>压差切换值p0；

条件2.机组蒸发压力pe<蒸发压力参考值pe1。

见图4，满足切换条件后，a路制冷状态切换至b路制冷状态的过程（简称a-b切换过程）包括：

c1.关闭第一风阀，打开第二风阀；

同时，控制程序把m0、m1、m2设置为：m0=1，m1=0，m2=1；当检测到m0=1，m1=0，m2=1时，进行步骤c2；

c2.保持压缩机不停机，并关闭第一电磁阀；

此步骤的目的在于将第一蒸发器中存有的制冷剂抽出，并存放在储液器中，避免从切换蒸发器后，第二蒸发器中的制冷剂不足引起压缩机低压报警而停机，导致切换失败；

c3.若机组蒸发压力pe<抽真空压力值p1或第一电磁阀和第二电磁阀均关闭的持续时间t>抽真空最大时间tmax,打开第二电磁阀；

同时，控制程序把m0、m1、m2设置为：m0=0，m1=0，m2=1，标志a-b切换过程结束且进入b路制冷状态；

此步骤的目的在于判断制冷剂是否已全部抽出，最大抽空时间tmax设置的目的在于如果蒸发压力传感器失效，则通过时间条件强制切换蒸发器，提高切换的可靠性。

d.利用机组两端压差值p、机组蒸发压力pe来进行判断，当它们满足切换条件时，由b路制冷状态切换至a路制冷状态。

具体的，满足以下两个条件之一即为满足切换条件：

条件1.机组两端压差值p>压差切换值p0；

条件2.机组蒸发压力pe<蒸发压力参考值pe1。

见图5，满足切换条件后，b路制冷状态切换至a路制冷状态的过程（简称b-a切换过程）包括：

d1.关闭第二风阀，打开第一风阀；

同时，控制程序把m0、m1、m2设置为：m0=0，m1=1，m2=0；当检测到m0=0，m1=1，m2=0时，进行步骤d2；

d2.保持压缩机不停机，并关闭第二电磁阀；

此步骤的目的在于将第二蒸发器中存有的制冷剂抽出，并存放在储液器中，避免从切换蒸发器后，第一蒸发器中的制冷剂不足引起压缩机低压报警而停机，导致切换失败；

d3.若机组蒸发压力pe<抽真空压力值p1或第一电磁阀和第二电磁阀均关闭的持续时间t>抽真空最大时间tmax,打开第二电磁阀；

同时，控制程序把m0、m1、m2设置为：m0=0，m1=0，m2=0，标志b-a切换过程结束且进入a路制冷状态；

此步骤的目的在于判断制冷剂是否已全部抽出，最大抽空时间tmax设置的目的在于如果蒸发压力传感器失效，则通过时间条件强制切换蒸发器，提高切换的可靠性。

e.在机组运行过程中，通过控制旁通阀的启闭，进行备用蒸发器融霜和运行蒸发器蒸发压力调节。

具体的，除以下情况外，保持第一旁通阀和第二旁通阀关闭：

情况1.当第一蒸发器为运行状态、第二蒸发器为备用状态、且并非处于切换过程（即m0=0、m1=0、m2=0时），则按照以下步骤控制旁通阀的启闭：

e1.若第二蒸发器的蒸发温度tb<融霜结束温度t0,则打开第二旁通阀，直到第二蒸发器的蒸发温度tb>融霜结束温度t0+1℃，关闭第二旁通阀；

此步骤的目的在于利用压缩机的高温排气对第二蒸发器进行融霜，直到确保融霜完毕，为第二蒸发器进入下次运行做好充分的准备；

e2.若机组蒸发压力pe<融霜压力值p2,则打开第一旁通阀；若融霜压力值≤机组蒸发压力pe≤融霜压力值p2+融霜压力参考值pd，则按照预设程序周期性地启闭第一旁通阀；若机组蒸发压力pe>融霜压力值p2+融霜压力参考值pd，则关闭第一旁通阀；

此步骤的目的在于当系统蒸发压力较高时，第一蒸发器无需利用压缩机的高温排气进行融霜，当系统蒸发压力较低时，利用压缩机的高温排气对第一蒸发器进行蒸发压力提升，确保压缩机的安全稳定运行。同时，降低结霜速度，尽可能地降低切换频率，从而尽量避免切换时对低温出风温度的波动影响，维持系统连续稳定运行。

情况2.当第二蒸发器为运行状态、第一蒸发器为备用状态、且并非处于切换过程（即m0=0、m1=0、m2=1时），则按照以下步骤控制旁通阀的启闭：

e3.若第一蒸发器的蒸发温度ta<融霜结束温度t0,则打开第一旁通阀，直到第一蒸发器的蒸发温度ta>融霜结束温度t0+1℃，关闭第一旁通阀；

此步骤的目的在于利用压缩机的高温排气对第一蒸发器进行融霜，直到确保融霜完毕，为第一蒸发器进入下次运行做好充分的准备；

e4.若机组蒸发压力pe<融霜压力值p2,则打开第二旁通阀；若融霜压力值p2≤机组蒸发压力pe≤融霜压力值p2+融霜压力参考值pd，则按照预设程序周期性地启闭第二旁通阀；若机组蒸发压力pe>融霜压力值p2+融霜压力参考值pd，则关闭第二旁通阀；

此步骤的目的在于当系统蒸发压力较高时，第二蒸发器无需利用压缩机的高温排气进行融霜，当系统蒸发压力较低时，利用压缩机的高温排气对第二蒸发器进行蒸发压力提升，确保压缩机的安全稳定运行。同时，降低结霜速度，尽可能地降低切换频率，从而尽量避免切换时对低温出风温度的波动影响，维持系统连续稳定运行。

具体的，步骤e中，所述预设程序为：第一旁通阀或第二旁通阀以一周期方波的频率进行开启和关闭，高电平时打开对应的旁通阀，低电平时关闭对应的旁通阀，该方波的周期固定，其高、低电平的持续时间可调。

上述步骤e的控制方法，可实现备用蒸发器融霜和运行蒸发器蒸发压力的提升保护相对独立控制，互不干扰，在实现控制目的的同时，提高了控制的稳定性。

综上所述，所述空调机组具有以下优点：

1）仅在普通空调机组的基础上增加了一台蒸发器和对应的电磁阀，即可实现两个蒸发器的轮换工作和融霜，且制冷系统的其它设备只需要一套，与现有技术两套完整的制冷系统的方案相比，成本较低，占用体积较小，安装及运输难度较低；

2）通过旁通阀把压缩机的高温排气引入备用蒸发器进行融霜，可使蒸发器充分融霜，解决自然换热融霜受环境温度影响等弊端，提高切换的可靠性和成功率；

3）通过把旁通阀把压缩机的高温排气引入运行蒸发器，可调节蒸发压力，确保压缩机的安全稳定运行，同时，降低结霜速度，尽可能地降低切换频率，从而尽量避免切换时对低温出风温度的波动影响，维持系统连续稳定运行，并实现出风温度稳定；

4）进行蒸发器切换时，先把制冷剂从切换前的蒸发器中抽出，确保制冷剂不残留于切换前的蒸发器，避免切换后的蒸发器制冷剂不足而导致制冷系统低压报警停机的情况发生。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。