一种双冷媒空调系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种双冷媒空调系统及其控制方法。


背景技术：

2.目前，空调系统一般只有一种冷媒实现制冷以及制热的功能，但是，由于冷媒的性能差异，一部分冷媒制冷性能好，但是制热时的性能会差一些，或者，制热时的性能好，制冷时的性能会差一些。这就导致空调系统容易存在制冷或制热效果不好的问题，特别是家用空调会对空调舒适度造成较大影响。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提供一种双冷媒空调系统及其控制方法，至少用于解决现有技术中存在的单一冷媒造成的制热或制冷效果不好的技术问题，具体地：
4.第一方面，本发明提供一种双冷媒空调系统，包括：
5.压缩机；
6.冷媒循环回路，所述压缩机接入到所述冷媒循环回路中，
7.所述冷媒循环回路包括第一储液罐和第二储液罐，所述第一储液罐和所述第二储液罐用于存储不同类型冷媒，
8.所述第一储液罐的出口端和所述第二储液罐的出口端均与所述压缩机的吸气端相连，所述第一储液罐的回液端口和所述第二储液罐的回液端口均与所述压缩机的排气端相连，
9.所述冷媒循环回路还包括控制阀组件，所述控制阀组件用于控制所述双冷媒空调系统在制冷模式时，所述第一储液罐与所述压缩机连通；所述双冷媒空调系统在制热模式时，所述第二储液罐与所述压缩机连通。
10.进一步可选地，所述控制阀组件包括：
11.设置在所述第一储液罐入口侧的第一截止阀，
12.设置在所述第二储液罐入口侧的第二截止阀，
13.设置在所述第一储液罐出口侧的第三截止阀，以及
14.设置在所述第二储液罐出口侧的第四截止阀。
15.进一步可选地，所述冷媒循环回路包括：四通阀、室外换热器、室内换热器和节流装置，所述节流装置的两端分别通过连接管路与所述室外换热器的第二端和所述室内换热器的第一端相连，
16.所述四通阀的第一端口a通过连接管路与所述压缩机的排气端相连，
17.所述四通阀的第二端口b通过连接管路与所述室内换热器的第二端相连，
18.所述四通阀的第三端口c通过连接管路与所述第一储液罐的入口端和所述第二储液罐的入口端相连，
19.所述四通阀的第四端口d通过连接管路与所述室外换热器的第一端相连。
20.进一步可选地，所述冷媒循环回路还包括浓度检测装置，用于检测所述冷媒循环回路内的冷媒浓度，
21.所述浓度检测装置设置在所述四通阀的第三端口c与所述第一储液罐的回液端口和所述第二储液罐的回液端口的连接管路上。
22.进一步可选地，所述第一储液罐内的冷媒为二氟甲烷，所述第二储液罐内的冷媒为二氧化碳。
23.进一步可选地，所述压缩机为变容压缩机或多缸压缩机。
24.第二方面，本发明提供一种上述双冷媒空调系统的控制方法，包括：
25.在停机或风挡状态下，所述控制阀控制所述第一储液罐和所述第二储液罐均不接入所述冷媒循环回路；
26.在制冷模式或除湿模式，所述控制阀组件控制所述第一储液罐接入到所述冷媒循环回路中；
27.制热模式或除霜模式，所述控制阀组件控制所述第二储液罐接入到所述冷媒循环回路中。
28.第二方面，本发明提供一种上述双冷媒空调系统的控制方法，包括：
29.停机或风挡状态时，控制所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀均关闭，
30.进入制冷模式或除湿模式时，控制所述第一截止阀和所述第三截止阀打开，所述压缩机运行；
31.关机或转换为风挡时，控制所述第三截止阀关闭，所述第一截止阀保持开启，所述压缩机继续运行至所述冷媒循环回路中冷媒浓值小于阈值时停机，然后控制所述第一截止阀关闭。
32.进一步可选地，进入制热模式时，控制所述第二截止阀和第四截止阀打开，所述第一截止阀和所述第三截止阀关闭，
33.关机或转换为风挡时，控制所述第四截止阀关闭，所述第二截止阀保持开启，所述压缩机继续运行至所述冷媒循环回路中冷媒浓值小于阈值时停机，然后控制所述第二截止阀关闭。
34.进一步可选地，进入化霜模式时，控制所述四通阀换向，完成化霜模式后，所述四通阀再次换向切换至所述制热模式。
35.本发明通过设置两种冷媒，在不同工作模式下可以切换不同的冷媒接入到冷媒循环回路中，从而可以充分利用不同冷媒在不同工作模式时的优势，以提高制冷和制热能效，提高出风温度和升温速度，降低化霜频率，提高用户舒适性。
附图说明
36.通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1示出本发明实施例双冷媒空调系统制冷(除湿)模式制冷剂运行示意图；
38.图2示出本发明实施例双冷媒空调系统制热模式制冷剂运行示意图；
39.图3示出本发明实施例双冷媒空调系统除霜模式制冷剂运行示意图；
40.图4示出本发明实施例双冷媒空调系统制冷(除湿)模式控制方法图；
41.图5示出本发明实施例双冷媒空调系统制热模式控制方法图。
42.图中：
43.1、压缩机；2、第一储液罐；3、第二储液罐；4、浓度检测装置；5、四通阀；6、室外换热器；7、节流装置；8、室内换热器。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
45.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
46.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
47.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
48.本发明通过设置两种冷媒，在不同工作模式下可以切换不同的冷媒接入到冷媒循环回路中，从而可以充分利用不同冷媒在不同工作模式时的优势，以提高制冷和制热能效，提高出风温度和升温速度，降低化霜频率，提高用户舒适性。以下结合具体实施例对本发明进行详细介绍：
49.如图1、图2、图3所示，本发明提供一种双冷媒空调系统，包括：
50.压缩机1；
51.冷媒循环回路，压缩机1接入到冷媒循环回路中，
52.冷媒循环回路包括第一储液罐2和第二储液罐3，第一储液罐2和第二储液罐3用于存储不同类型冷媒，
53.第一储液罐2的出口端和第二储液罐3的出口端均与压缩机1的吸气端相连，第一储液罐2的回液端口和第二储液罐3的回液端口均与压缩机1的排气端相连，
54.冷媒循环回路还包括控制阀组件，控制阀组件用于控制第一储液罐2或第二储液罐3中的一个与压缩机1连通，从而实现不同冷媒的切换，具体地，当空调系统运行制冷模式时，控制阀组件控制第一储液罐2与压缩机1连通，当空调系统运行制热模式时，控制阀组件控制第二储液罐3与压缩机1连通。
55.具体地，冷媒循环回路包括：四通阀5、室外换热器6、室内换热器8和节流装置7，节流装置7的两端分别通过连接管路与室外换热器6的第二端和室内换热器8的第一端相连。四通阀5的第一端口a通过连接管路与压缩机1的排气端相连，四通阀5的第二端口b通过连接管路与室内换热器8的第二端相连，四通阀5的第三端口c通过连接管路与第一储液罐2的入口端和第二储液罐3的入口端相连，四通阀5的第四端口d通过连接管路与室外换热器6的第一端相连。
56.优选地，控制阀组件包括：设置在第一储液罐2入口侧的第一截止阀，设置在第二储液罐3入口侧的第二截止阀，设置在第一储液罐2出口侧的第三截止阀，以及设置在第二储液罐3出口侧的第四截止阀。
57.进一步地，冷媒循环回路还包括浓度检测装置4，用于检测冷媒循环回路内的冷媒浓度，浓度检测装置4设置在四通阀5的第三端口c与第一储液罐2的回液端口和第二储液罐3的回液端口的连接管路上。
58.优选地，第一储液罐2内的制冷剂用于制冷系统，第二储液罐3内制冷剂的用于制热系统，两种冷媒的选取原则：
59.第一储液罐2内的制冷剂在制冷工况下制冷性能优异，第二储液罐3内制冷剂在制热工况下制热性能优异；第一储液罐2内的制冷剂和第二储液罐3内制冷剂所需的灌注量和压缩机1排量一般是不相同的，所以要求本系统中用到的压缩机1为变容量(变频)压缩机或者为多缸压缩机，并且所用到的第一储液罐2和第二储液罐3在内容积上也是不一样的。
60.第一储液罐2内的制冷剂和第二储液罐3内制冷剂混合时不会发生化学反应，以及不会发生其他物理变化，包括第一储液罐2内的制冷剂和第二储液罐3内制冷剂所用的润滑油混合时不会发生化学反应和物理变化；第一储液罐2内的制冷剂和第二储液罐3内制冷剂工质物性差异不能太大，否则引起空调连接管和换热器流路等无法统一。优选地，在本实施例中，第一储液罐2内的冷媒为二氟甲烷(r32)，第二储液罐3内的冷媒为二氧化碳(r744)。r32作为一种常规制冷剂，制冷性能优良，市场认可度高；r744在空调热泵工况下处于超临界循环，具有出风温度高，制热速度快，不易结霜等优点。r744因运行压力高，所以系统零部件承压较高，双冷媒系统需要满足r744系统设计压力的要求；理论计算，因r744单位容积制冷量是r32的3.7倍，所以制热运行时，r744所用到的压缩机1容积只需要r32的27％，或者说r744压缩机1频率只需要r32的27％；因r744单位质量换热量是r32的85％，所以制热运行时，r744的灌注量将是r32的1.17倍，因此储液罐的内容积优选也是第一储液罐2的1.17倍。
61.本发明还提供一种上述双冷媒空调系统的控制方法，包括：
62.在停机或风挡状态下，控制阀控制第一储液罐2和第二储液罐3均不接入冷媒循环回路，具体地，停机状态指空调系统不运行，风挡状态指空调系统的压缩机停机，空调系统只进行送风；
63.在制冷模式或除湿模式，控制阀组件控制第一储液罐2接入到冷媒循环回路中；
64.制热模式或除霜模式，控制阀组件控制第二储液罐3接入到冷媒循环回路中。
65.具体地，如图1、图4所示，
66.在停机或者风档状态下，两种制冷剂分别储存在第一储液罐2和第二储液罐3中，第一截止阀f1、第二截止阀f2、第三截止阀f3和第四截止阀f4处于关闭状态。在进入制冷(除湿)模式时，第一截止阀f1和第三截止阀f3打开，第二截止阀f2和第四截止阀f4仍处于
关闭状态，同时压缩机1开始运转。在负压的作用下，第一储液罐2中的制冷剂被吸入压缩机1中，在压缩机1中压缩后由排气口排出，再经过四通阀5、室外换热器6、节流装置7和室内换热器8，进入四通阀5后再进入第一储液罐2，完成一个循环。关机或者转为风档时，第三截止阀f3先关闭，压缩机1先不停机，直到制冷剂浓度检测装置4检测到系统中冷媒浓度p小于阈值n值时，认为系统中的冷媒已全部吸入到第一储液罐2中，压缩机1再停机，同时关闭第一截止阀f1，仍然将制冷剂全部存储在第一储液罐2中。
67.如图2、图5所示，在进入制热模式时，第二截止阀f2和第四截止阀f4打开，第一截止阀f1和第三截止阀f3仍处于关闭状态，同时压缩机1开始运转。在负压的作用下，第二储液罐3中的制冷剂被吸入压缩机1中，在压缩机1中压缩后由排气口排出，再经过四通阀5、室内换热器8、节流装置7和室外换热器6，进入四通阀5后再进入第二储液罐3，完成一个循环。关机或者转为风档时，第四截止阀f4先关闭，压缩机1先不停机，直到制冷剂浓度检测装置4检测到系统中冷媒浓度p小于阈值n值时，认为系统中的冷媒已全部吸入到第二储液罐3中，压缩机1再停机，同时关闭第二截止阀f2。仍然将制冷剂全部存储在第二储液罐3中。
68.如图3所示，在进入除霜模式时，第二截止阀f2和第四截止阀f4打开，第一截止阀f1和第三截止阀f3仍处于关闭状态，压缩机1继续运转，四通换向阀换向，在负压的作用下，第二储液罐3中的制冷剂被吸入压缩机1中，在压缩机1中压缩后由排气口排出，再经过四通换向阀、室外换热器6、节流装置7和室内换热器8，进入四通阀5后再进入第二储液罐3，完成一个循环。直到除霜模式结束，重新进入制热模式开始运行。
69.本发明通过上述空调系统的在不同模式下的控制分别提高了制冷和制热模式下的能效(制冷剂在制冷模式和制热模式下所体现的能效优势不同)；解决在制热模式下，出风温度低，降温速度慢的问题；降低在制热模式下，频繁进入化霜模式，致使舒适性较差的问题。
70.以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。