一种多联空调压缩机回油方法与流程

本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种多联空调压缩机回油方法。

背景技术：

多联式空调机的安装场景通常包括与室外机相连的多台室内机，如20台室内机，如此将使得连接室内机和室外机的冷媒管路较长，如冷媒管路可长达200m。在这类安装和使用场景下，由于连接室内机和室外机的冷媒管路较长，压缩机的油将会大量滞留在连接室内机和室外机的冷媒管路或室内机中，从而导致压缩机油量不足。

因此，一般情况下，多联式空调机会按规定时间将包括停机室内机及未停机室内机在内的所有室内机的膨胀阀打开，并增大压缩机转速进行回油运行，将冷媒管路及室内机中滞留的油送回压缩机，以防止发生压缩机油量不足。通常，这种压缩机回油方式的回油运行持续时间，即回油运行开始到结束的时间一般为固定值，如回油时间为5分钟。但这种回油方式具有以下缺陷：回油时间固定、无法根据实际回油需求进行变化，与实际回油需求相比，若回油运行时间过短，可能导致冷媒管路及室内机内滞留的油未能有效返回压缩机从而引起压缩机油量不足；若回油运行时间过长，可能导致管路及室内机内滞留的油有效返回压缩机后回油运行继续进行，从而引起制冷或制热运行的舒适性变差。

为解决上述技术问题，特提出本申请。

技术实现要素：

本发明设计出一种多联空调压缩机回油方法，以克服现有空调无法根据实际需求对压缩机的回油时间进行相应调整、以确保回油时间与实际需求相匹配的的技术问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种多联空调压缩机回油方法，包括步骤s1，空调开机运行；

s2，根据压缩机当前吸气压力p1和室内换热器蒸发压力p2计算气管冷媒压力损失△p；

s3，空调回油运行；

s4，根据压缩机运行状态参数计算油流速；

s5，根据气管冷媒压力损失计算支气管的管长；

s6，计算回油所需时间t。

进一步的，在所述步骤s2中，根据压缩机当前吸气压力p1和室内换热器蒸发压力p2计算气管冷媒压力损失△p的具体过程包括如下步骤：

s21，获取当前室内换热器蒸发温度和压缩机吸气口的当前吸气压力p1；

s22，按照下述公式(a)计算室内换热器蒸发压力p2；按照下述公式(b)计算气管冷媒压力损失△p：

室内换热器蒸发压力p2[mpa]＝室内换热器蒸发温度对应的冷媒饱和压力[mpa](a)；

气管冷媒压力损失△p[mpa]＝室内换热器蒸发压力p2[mpa]-吸气压力p1[mpa](b)。

进一步的，在所述步骤s4中，根据压缩机运行状态参数计算油流速的具体过程包括以下步骤：

s41，检测压缩机的气缸容积、压缩机的当前转速和当前吸气压力p3；

s42，根据压缩机的当前吸气压力p3计算冷媒密度；

s43，根据冷媒密度计算冷媒质量流量；

s44，根据冷媒质量流量计算主气管、支气管、主液管和支液管的冷媒流速；

s45，根据冷媒流速计算主气管、支气管、主液管和支液管的油流速。

进一步的，所述步骤s42中，冷媒密度可以根据下述冷媒物性表拟合公式(h)计算得到：

冷媒密度[kg/m³]＝5.7873×(吸气压力p3[mpa])² 27.379×吸气压力p3[mpa] 4.1838---(h)。

进一步的，所述步骤s43中，冷媒质量流量可以根据下述公式(i)计算得到：

冷媒质量流量[kg/s]＝压缩机气缸容积[m³/rev]×压缩机转速[rev/s]×冷媒密度[kg/m³]---(i)。

进一步的，所述步骤s44中，主气管、支气管、主液管和支液管的冷媒流速分别按照下述公式(j)计算得到：

冷媒流速[m/s]＝冷媒质量流量[kg/s]/冷媒密度[kg/m³]/管路横截面积[m²]---(j)。

进一步的，所述步骤s45中，主气管、支气管、主液管和支液管的油流速的计算方式为：

主气管的油流速＝主气管的冷媒流速*系数k1；其中0＜系数k1＜1；

支气管的油流速＝支气管的冷媒流速*系数k2；其中0＜系数k2＜1；

主液管的油流速＝主液管的冷媒流速；

支液管的油流速＝支液管的冷媒流速。

进一步的，在所述步骤s5中，根据气管冷媒压力损失△p计算支气管的管长的方法包括步骤：

s51，获取主配管的长度；

s52，根据主配管的长度以及室外机与室内机间气管冷媒压力损失△p计算支气管的管长。

进一步的，在所述步骤s51中，所述主配管的长度预设在所述多联空调中，所述主配管3的长度预设值为最小管长。

进一步的，在所述步骤s52中，根据所述主配管的长度和室外机与室内机间气管冷媒压力损失△p计算支气管的管长的方法包括步骤：

s521，根据下述公式(e)计算主气管的冷媒压力损失；

冷媒圧力损失[pa]＝管摩擦系数[-]×管长[m]/管径[m]×冷媒密度[kg/m³]×(冷媒流速[m/s])²/2--(e)；

其中，所述管摩擦系数[-]按照下述公式(d)计算：

管摩擦系数[-]＝0.3164×reynolds数[-]^-0.25---(d)；

所述reynolds数[-]按照下述公式(c)计算：

reynolds数[-]＝冷媒流速[m/s]×管径[m]/动粘度[m²/s]---(c)；

s522，根据下述公式(g)计算支气管的冷媒压力损失；

支气管的冷媒压力损失[mpa]＝气管冷媒压力损失△p[mpa]-主气管的冷媒压力损失[mpa]---(g)；

s523；计算支气管的管长；

其中，支气管的管长可以通过下述公式(f)计算得到：

支气管的管长[m]＝气管冷媒圧力损失△p[pa]×管径[m]/(管摩擦系数[-]×冷媒密度[kg/m³]×(冷媒流速[m/s])²/2)---(f)。

进一步的，在所述步骤s6中，回油所需时间t按照下述公式(k)进行计算：

回油所需时间[s]＝主液管管长[m]/主液管油流速[m/s] 支液管管长[m]/支液管油流速[m/s] 支气管管长[m]/支气管油流速[m/s] 主气管管长[m]/主气管油流速[m/s]---(k)。

本申请所述多联空调压缩机回油方法所得到的回油所需时间t能够根据空调的运行状态、尤其是压缩机的运行状态、气管冷媒压力损失△p、主配管、支配管的长度等进行实时调整，具有计算简便、精度高的优点，可有效防止因回油运行时间过短，造成管路及室内机内滞留的油未能有效返回压缩机从而引起压缩机油量不足和因回油运行时间过长，导致管路及室内机内滞留的油有效返回压缩机后回油运行继续进行，从而引起制冷或制热运行的舒适性变差的问题。

附图说明

图1为本发明实施例所述多联空调的结构示意图；

图2为本发明实施例所述多联空调压缩机回油方法的流程图。

附图标记说明：

1、室外机；2、室内机；3、主配管；301、主气管；302、主液管；4、支配管；401、支气管；402、支液管；5、分歧管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

实施例1

如图1所示，一种多联空调，所述多联空调包括室外机1和多个室内机2，所述室外机1中设有压缩机，所述室外机1通过依次设置的主配管3、分歧管5和支配管4与各个室内机2连接，所述多联空调的冷媒管路包括所述主配管3、分歧管5和支配管4。

具体的，所述主配管3包括主气管301和主液管302，所述主气管301和主液管302的两端分别与室外机1和分歧管5连接，所述主气管301和主液管302并列设置、平行安装；所述支配管4包括支气管401和支液管402，所述支气管401和支液管402的两端分别连接分歧管5和各个室内机2，所述支气管401和支液管402并列设置、平行安装。

此外，为便于清楚地说明本申请，以下将所述主气管301和支气管401统称为气管；对应的，将所述主液管302和支液管402统称为液管。

实施例2

如图2所示，一种多联空调压缩机回油方法，包括步骤：

s1，空调开机运行；

s2，根据压缩机当前吸气压力p1和室内换热器蒸发压力p2计算气管冷媒压力损失△p；

s3，空调回油运行；

s4，根据压缩机运行状态参数计算油流速；

s5，根据气管冷媒压力损失计算支气管的管长；

s6，计算回油所需时间t。

具体的，在所述步骤s1中，所述空调开机制冷运行可以为普通模式下的制冷或制热运行，也可以为其他模式如试运行模式、冷媒压力损失计算专用运行模式等模式下的制冷或制热运行，无论空调以何种模式运行，后续进行回油控制的方式不变。

进一步的，在所述步骤s2中，根据压缩机当前吸气压力p1和室内换热器蒸发压力p2计算气管冷媒压力损失△p的具体过程包括如下步骤：

s21，获取当前室内换热器蒸发温度和压缩机吸气口的当前吸气压力p1，其中，所述室内换热器蒸发温度通过设置在室内膨胀阀与室内换热器间的管路上或室内换热器中间位置的铜管上的温度传感器进行测定；

s22，依次按照以下公式(a)计算室内换热器蒸发压力p2；按照以下公式(b)计算气管冷媒压力损失△p：

室内换热器蒸发压力p2[mpa]＝室内换热器蒸发温度对应的冷媒饱和压力[mpa](a)

气管冷媒压力损失△p[mpa]＝室内换热器蒸发压力p2[mpa]-吸气压力p1[mpa](b)

通过上述公式(a)可知，其中，所述室内换热器蒸发压力p2即为室内换热器蒸发温度对应的冷媒饱和压力。不同室内换热器蒸发温度对应的冷媒饱和压力可以通过试验获得后、预设在所述多联空调中，在得到室内换热器蒸发温度后，可以通过查表得到对应的冷媒饱和压力，进而得到所述室内换热器蒸发压力p2。

通过上述公式(b)可知，所述气管冷媒压力损失△p为主气管301和支气管401的合计压力损失。

在完成气管冷媒压力损失△p的计算后，继续执行步骤s3，控制空调开始以回油模式运行，并记录空调开始以回油模式运行的时间t1。

在空调开始以回油模式运行后，继续执行步骤s4，在所述步骤s4中，根据压缩机运行状态参数计算油流速的具体过程包括以下步骤：

s41，检测压缩机的气缸容积、压缩机的当前转速和当前吸气压力p3；

s42，根据压缩机的当前吸气压力p3计算冷媒密度；其中，冷媒密度通过冷媒物性表或冷媒物性表拟合公式计算得到；

s43，根据冷媒密度计算冷媒质量流量；

s44，根据冷媒质量流量计算主气管301、支气管401、主液管302和支液管402的冷媒流速；

s45，根据冷媒流速计算主气管301、支气管401、主液管302和支液管402的油流速。

作为本申请的一些实施例，所述步骤s42中，冷媒密度可以根据下述冷媒物性表拟合公式(h)计算得到：

冷媒密度[kg/m³]＝5.7873×(吸气压力p3[mpa])² 27.379×吸气压力p3[mpa] 4.1838---(h)

作为本申请的一些实施例，所述步骤s43中，冷媒质量流量可以根据下述公式(i)计算得到：

冷媒质量流量[kg/s]＝压缩机气缸容积[m³/rev]×压缩机转速[rev/s]×冷媒密度[kg/m³]---(i)

作为本申请的一些实施例，所述步骤s44中，主气管301、支气管401、主液管302和支液管402的冷媒流速分别按照下述公式(j)计算得到：

冷媒流速[m/s]＝冷媒质量流量[kg/s]/冷媒密度[kg/m³]/管路横截面积[m²]---(j)

需要注意的是，当计算不同管路的冷媒流速时，公式(j)中的管路横截面积应与管路相对应，如计算主液管302的冷媒流速时，公式(j)中的管路横截面积应为主液管302的横截面积。

作为本申请的一些实施例，所述步骤s45中，主气管301、支气管401、主液管302和支液管402的油流速的计算方式为：

1)主气管301的油流速＝主气管301的冷媒流速*系数k1；

其中0＜系数k1＜1，如系数k1＝0.5。

系数k1的设定主要是考虑到在主气管301内，油主要受到冷媒的剪切力产生移动，因此，通过系数k1的大小来反映油受到冷媒的剪切力的大小。

作为本申请的一些实施例，所述系数k1的大小可以通过仿真计算或实验获得。当然，也可以通过更为复杂的主气管301的冷媒流速和主气管301的油流速之间的函数关系式来计算主气管301的油流速，以提高计算精度。

2)支气管401的油流速＝支气管401的冷媒流速*系数k2；

其中0＜系数k2＜1，如系数k2＝0.6。

系数k2的设定主要是考虑到在支气管401内，油主要受到冷媒的剪切力产生移动，因此，通过系数k2的大小来反映油受到冷媒的剪切力的大小。

作为本申请的一些实施例，所述系数k2的大小可以通过仿真计算或实验获得。当然，也可以通过更为复杂的支气管401的冷媒流速和支气管401的油流速之间的函数关系式来计算支气管401的油流速，以提高计算精度。

其中，系数k1和系数k2可以相等、也可以不等。

3)主液管302的油流速＝主液管302的冷媒流速，在主液管302内，冷媒和由均为液态，视油和冷媒同步流动、流速相等。

4)支液管402的油流速＝支液管402的冷媒流速，在支液管402内，冷媒和由均为液态，视油和冷媒同步流动、流速相等。

进一步的，在通过所述步骤s4得到主气管301、支气管401、主液管302和支液管402的冷媒流速后，继续执行步骤s5，根据气管冷媒压力损失计算气管的管长。

具体的，在所述步骤s5中，根据气管冷媒压力损失△p计算支气管401的管长的方法包括步骤：

s51，获取所述主配管3的长度；

s52，根据所述主配管3的长度以及室外机与室内机间气管冷媒压力损失△p计算支气管401的管长。

进一步的，在本申请中，由于主气管301和主液管302并列设置、平行安装，其长度差异不大；同时，支气管401和支液管402并列设置、平行安装，其长度差异不大，因此，为简化计算过程，将所述主气管301和主液管302的长度设为相等；将所述支气管401和支液管402的长度设为相等。那么，所述主配管3的长度＝主气管301的长度＝主液管302的长度，所述支配管4的长度＝支气管401的长度＝支液管402的长度。

进一步的，在所述步骤s51中，所述主配管3的长度预设在所述多联空调中。

更进一步的，在所述步骤s51中，所述主配管3的长度预设值可以为0，也可以为一正数。优选的，当不需要安装主配管3时，所述主配管3的长度预设值为0；当明确需要安装主配管3时，所述主配管3的长度预设值为最小管长，如5m。

进一步的，在所述步骤s52中，根据所述主配管3的长度和室外机与室内机间气管冷媒压力损失△p计算支气管401的管长的方法包括步骤：

s521，根据下述公式(e)计算主气管301的冷媒压力损失；

冷媒圧力损失[pa]＝管摩擦系数[-]×管长[m]/管径[m]×冷媒密度[kg/m³]×(冷媒流速[m/s])²/2--(e)；

所述管摩擦系数[-]按照下述公式(d)计算：

管摩擦系数[-]＝0.3164×reynolds数[-]^-0.25---(d)

进一步的，所述reynolds数[-]按照下述公式(c)计算：

reynolds数[-]＝冷媒流速[m/s]×管径[m]/动粘度[m²/s]---(c)

当计算主气管301的冷媒压力损失时，所述公式(c)和(e)中的冷媒流速为前述步骤s44计算得到的主气管301的冷媒流速，所述公式(c)和(e)中的管径为主气管301的管径，所述公式(c)中的动粘度为主气管301中流体的动粘度，所述主气管301中流体的动粘度通过粘度计测得；所述公式(e)中的管长为主气管301的管长，所述公式(e)中的冷媒密度为前述步骤s42中得到的冷媒密度。

s522，根据下述公式(g)计算支气管401的冷媒压力损失；

支气管401的冷媒压力损失[mpa]＝气管冷媒压力损失△p[mpa]-主气管301的冷媒压力损失[mpa]---(g)

其中，所述公式(g)中的室外机1与室内机2间气管冷媒压力损失即为上述步骤s2中计算得到的气管冷媒压力损失△p；所述主气管301的冷媒压力损失即为上述步骤s521中计算得到的主气管301的冷媒压力损失。

s523；计算支气管401的管长；

其中，支气管401的管长可以通过下述公式(f)计算得到：

支气管401的管长[m]＝气管冷媒圧力损失△p[pa]×管径[m]/(管摩擦系数[-]×冷媒密度[kg/m³]×(冷媒流速[m/s])²/2)---(f)

进一步的，当所述主配管3的长度预设值为0时，所述主气管301的管长也为0，对应的，所述根据下述公式(e)计算主气管301的冷媒压力损失也为0，此时，上述步骤s2中计算得到的气管冷媒压力损失△p即全部视为支气管401的冷媒压力损失。

进一步的，当计算支气管401的管长时，所述公式(f)中的管径为支气管401的管径，所述管摩擦系数通过上述公式(d)和(c)计算，公式(f)中的冷媒流速为上述步骤s44中计算得到的支气管401中的冷媒流速，所述公式(f)中的冷媒密度为前述步骤s42中得到的冷媒密度。

当利用公式(d)和(c)计算支气管401的管摩擦系数时，所述公式(c)中的冷媒流速为上述步骤s44中计算得到的支气管401中的冷媒流速、管径为所述支气管401的管径，所述动粘度为支气管401中流体的动粘度，所述支气管401中流体的动粘度通过粘度计测得。

以下对上述步骤s5中根据气管冷媒压力损失计算支气管401的管长的推导过程进行详细阐述：

由于一般压损与管长之间具有相关的计算公式，如所述公式(c)、(d)和(e)所示的hagen-poiseuille公式：

reynolds数[-]＝冷媒流速[m/s]×管径[m]/动粘度[m²/s]---(c)

管摩擦系数[-]＝0.3164×reynolds数[-]^-0.25---(d)

圧力损失[pa]＝管摩擦系数[-]×管长[m]/管径[m]×冷媒密度[kg/m3]×(冷媒流速[m/s])²/2---(e)

因此，可以利用所述公式(c)、(d)和(e)，通过气管冷媒压力损失△p及主气管301管径、支气管401管径计算主气管301及支气管401的管长。

如上所述，本申请已经设定主配管3由长度相同、平行安装的主气管301及主液管302组成；支配管4由长度相同、平行安装的支气管401及支液管402组成。

但通过室外机1和室内机2间气管冷媒压力损失△p只能计算主气管301与支气管401的合计压力损失，无法分别求出主气管301的压力损失与支气管401的压力损失。进一步的，无法求得主气管301的管长与支气管401的管长。

例如20hp室外机额定条件下制冷运行时，在下述条件a、b和c下室外机1与室内机2间的气管冷媒压力损失△p都是0.229mpa。

条件a：主气管：80m(圧力损失0.145mpa)、支气管89m(圧力损失0.084mpa)

条件b：主气管：100m(圧力损失0.182mpa)、支气管50m(圧力损失0.047mpa)

条件c：主气管：120m(圧力损失0.218mpa)、支气管5m(圧力损失0.011mpa)

这是因为多联式空调机其主气管301与支气管301的管径不同。

由于通过气管冷媒压力损失△p只能计算出主气管301与支气管401的合计管长，无法分别确定主气管301与支气管401各自的管长，因此，若将支气管401管长设定为最大值可得到最长回油运行持续时间。一般来说，支气管401管长的最大值为空调安装条件上限值，如90m。

此处，将支气管401的管长设为最大管长的理由如下：

压缩机排出的全部冷媒在主气管301中的流速比分配到各室内机2后部分冷媒在支气管401中的流速更大。

比如，20hp空调机连接4台5hp室内机场景下，进行额定制冷运行时，主气管301中的冷媒流速为6.4m/s、支气管401中的冷媒流速为3.5m/s。

因此，主气管301中随冷媒流动的油流速也比支气管401大，当主气管301与支气管401的管长相同时，主气管301所需回油时间更短。

那么，若误将主配管3的长度设为最大管长，则可能会导致计算所得回油时间偏短，导致回油运行时间不足，故需将支气管401的管长设为最大管长。

当将支气管401的管长设为最大管长时，根据支气管401的管长计算所得支气管401的冷媒压力损失可能会比室外机1与室内机2间气管的实际冷媒压力损失大。

例如20hp室外机额定条件下制冷运行时，主气管与支气管合计压力损失为0.056mpa。

此时，若假定支配管4的最大值为90m，则支气管401的冷媒压力损失为0.084mpa，比上述主气管301与支气管401的合计压力损失0.056mpa大。

这种情况下，若将支气管401的管长设定为最大值，会发生矛盾。

因此，本申请进行调整，通过上述步骤s5对支气管401的管长进行计算。

在通过所述步骤s4计算得到油流速、并通过所述步骤s5计算得到支气管401的管长后，继续执行步骤s6，计算回油所需时间t。

进一步的，在所述步骤s6中，回油所需时间t按照下述公式(k)进行计算：

回油所需时间[s]＝主液管管长[m]/主液管油流速[m/s] 支液管管长[m]/支液管油流速[m/s] 支气管管长[m]/支气管油流速[m/s] 主气管管长[m]/主气管油流速[m/s]---(k)

其中，回油所需时间为从压缩机排出的油回到压缩机吸气管所需时间。在此期间，滞留在室外机1与室内机2间冷媒管路中以及室内机2内的油会重新回到压缩机内。此处计算所得回油所需时间为回油运行持续的时间。

之后，继续执行步骤s7，自t1时刻压缩机开始回油开始，当空调回油运行时间达到回油所需时间t后停止回油。

综上所述，不难得出：本申请所述多联空调压缩机回油方法所得到的回油所需时间t能够根据空调的运行状态、尤其是压缩机的运行状态、气管冷媒压力损失△p、主配管3、支配管4的长度等进行实时调整，具有计算简便、精度高的优点，可有效防止因回油运行时间过短，造成管路及室内机内滞留的油未能有效返回压缩机从而引起压缩机油量不足和因回油运行时间过长，导致管路及室内机内滞留的油有效返回压缩机后回油运行继续进行，从而引起制冷或制热运行的舒适性变差的问题。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。