热交换系统及其控制方法_2

文档序号:9544494阅读:来源:国知局
据实际需要选择是否需要经过油分离器101,以使得系统的换热性能得到最大化发挥。
[0049]参见图1,本实施例中,控制器包括第一控制阀107a和第二控制阀107b。第一控制阀107a与油分离器101串联,第二控制阀107b设在旁通支路上。其中,当第一控制阀107a处于关闭状态、第二控制阀107b处于打开状态,来自压缩机100的油气混合物经由旁通支路流向换热器105。当第一控制阀107a处于打开状态、第二控制阀107b处于关闭状态,来自压缩机100的油气混合物经由油分离器101流向换热器105。第一控制阀107a、第二控制阀107b可都采用电磁阀。油气混合物流出换热器105后,流向电子膨胀阀104b、换热件106,然后流回压缩机100。
[0050]通过第一控制阀107a、第二控制阀107b和单向阀108的结构设计,使压缩机100的油气混合物流向改变。制冷模式下,系统为带油分离器101工作,系统含油率极低;制热模式下,系统为不带油分离器101工作,系统具有一定的含油率。本发明的技术方案能实现在压缩机100和系统可靠运行的条件下,可以提高系统性能和能效,特别是制热量和制热性能系数的提高,有效降低辅助电加热的使用率,具有高效和节能的功能优势。
[0051]上述技术方案,压缩机100排出的油气混合物可以根据需要进入或不进入油分离装置再进入换热器105。通过控制各电磁阀的开、闭和后续的单向阀108来引导油气混合物流向,当运行制冷模式时,通过控制各电磁阀使油气混合物进入油分离器101。当运行制热模式时,通过控制各电磁阀的开、闭使油气混合物不经过油分离器101。
[0052]如上述,参见图1,热交换系统还包括防止旁通支路中油气混合物流向油分离器101的单向阀108。
[0053]通过第一控制阀107a、第二控制阀107b的一开一关来实现油气混合物的流向切换,并配置单向阀108避免不同流道的串气。
[0054]参见图1,本实施例中,油分离器101设置在储油罐102中,储油罐102设有与压缩机100连通的管路,管路上设有流量调节阀104a。流量调节阀104a具体采用电子膨胀阀。
[0055]油分离器101分离出来的冷冻油可以存储在储油罐102中,通过储油罐102还可以在需要的时候向压缩机100输送冷冻油。油分离器101安装于储油罐102内部,后者实现储存和收集冷冻油103a的功能。储油罐102底部设置了出油口,调节流量调节阀104a的开度可以改变冷冻油103a从出油口返回压缩机100吸气端的流速和流量,具体如下所述。
[0056]参见图1,储油罐102底部开设有出油口,出油口与回油管110的第一端连通,回油管110的第二端位于储油罐102内部;回油管110的侧壁设有回油孔111。其中,当热交换系统处于制热模式,储油罐102中的冷冻油经由回油孔111流向出油口。当热交换系统处于制冷模式,储油罐102中的冷冻油同时经由回油管110的第二端以及回油孔111流向出油口。
[0057]回油管110高度设计应至少高于储油罐102内冷冻油103a油位的高度,该油位高度还应考虑到冷媒溶解在冷冻油103a中造成的油位上升,在回油管110高度设计上需留有充足的余量,以使得当储油罐102中的油位高于回油管110的第二端,冷冻油同时经由回油孔111和回油管110的第二端向管路输送;当储油罐102中的油位低于回油管110的第二端,冷冻油经由回油孔111向管路输送。
[0058]此处,回油孔111的数量至少为两个,各回油孔111在回油管110的高度方向上间隔设置。
[0059]如图1所示,储油罐102的出油口向储油罐102内部延伸出一根回油管110,回油管110 —端与出油口相通,另一端延伸高出储油罐102内的冷冻油103a油位一定的距离。在回油管110底部设置直径比回油管110直径小的回油孔111,直径范围可介于0.5mm?4.0_之间,根据不同孔径设计,一根回油管110的回油孔111数量可以是1?5个,不同回油孔111在垂直方向上的间距可在15-40mm之间。
[0060]回油管110和回油孔111的设计是为了在制热模式时,储油罐102前、后第一控制阀107a、单向阀108封闭情况下,冷冻油103a可以不受限制、顺利地从回油管110上的回油孔111,继而从储油罐102出油口流出,返回压缩机100吸气端。一般排量越大、排油率越大,则要求回油管110和回油孔111孔径越大,以保证压缩机100油位迅速达到设定值。但孔径越大,会更多的高压冷冻油直接返回到系统低压,造成吸气压力增大,循环油气混合物流量减少,降低换热量和能效。回油管110和回油孔111的孔径必须依据当前压缩机100的排量和排油率因素重点严格设计。
[0061]当系统运行制冷模式时,第二控制阀107b关闭,第一控制阀107a打开。压缩机100排出的油气混合物经油分离器101过滤后,分离出的冷冻油103a储存于储油罐102中,含有极少冷冻油的油气混合物则进入换热器105和换热件106进入循环。
[0062]制冷模式下系统控制流程图如图2。为了保证制冷模式下压缩机100不缺少冷冻油,配置压缩机100内部的油位传感器109负责检测其油位,根据测量油位和程序设定油位差值来调节流量调节阀104a的开度,采用反馈调节机制,使冷冻油103b油位维持平衡或稍微高于设计油位,满足压缩机100可靠运行的最基本要求。
[0063]当运行制热模式时,第二控制阀107b打开,第一控制阀107a关闭。排出的油气混合物直接进入换热器105和换热件106进入循环。
[0064]制热模式下设定油位适当高于制冷模式下的油位,从而可以适当提升系统含油率,从而提升系统制热量。此模式下同样是通过调节流量调节阀104a的开度实现压缩机100油位的反馈调节。
[0065]由于制热模式下储油罐102排放冷冻油103a而不收集,为了避免过多排放冷冻油103a造成压缩机100油位快速上升,该模式下流量调节阀104a的开度调节速度应比系统运行制冷模式要适当减缓。
[0066]在控制器程序中合理地设置制热模式下的压缩机100的油位将有利于提高系统制热量,从而实现高效的特点。设计不足会造成制热量提升不明显,而设计过多将造成过多的冷冻油进入系统,不仅使油气混合物循环相对流量减少,增加了输油功耗,而且较大地改变油气混合物本身物性参数,并最终恶化换热器105换热。
[0067]当运行在制热模式下,如果检测到压缩机110中油位有异常(比如高于设定值的10%以上),将增加系统功耗并影响换热器105换热效果,则必须通过切换第一控制阀107a、第二控制阀107b将排气通道切换到带油分离器101 —侧,以便将冷冻油重新收集到储油罐102中。待压缩机100油位恢复至制热模式下油位设定值时,将排气管路流向重新恢复至无油分离器101—侧。制热模式下系统控制流程图如图3。以滚动活塞式压缩机为例,制冷时油位高度为压缩机100底盖到上法兰的下端面,制热时的油位高度可以是制冷时油位高度的1.1?1.3倍。
[0068]本发明中空调或热栗系统的储油罐102内必须预先存入一定量的冷冻油103a。不同的系统具有不同尺寸的储油罐102,亦具有不同量的冷冻油103a。以某型号热栗空调系统为例,制冷时油位高度105mm,制热时油位高度126mm。常规下,回油管110直径14mm,两个回油孔111直径1.2mm。
[0069]对一款空调或热栗系统,制冷模式下的压缩机100油位设定值可以是唯一恒定值,但制热模式下的压缩机100油位设定值可以根据不同环境工况来选择。比如可以根据室内温度与设定温度或当前水温和设定水温之间的差值可
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