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一种可调节换热系统及其控制方法、空调器与流程

2022-12-10 10:57:45 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及换热系统技术领域,特别是涉及一种可调节换热系统及其控制方法、空调器。


背景技术:

2.随着技术的不断发展,很多应用场景对换热系统的要求越来越高,换热系统的使用工况范围也越来越广。在不同的使用工况下,系统的运行负荷不同,需要的有效换热面积和最优制冷剂量也不相同。现有的换热系统中,换热面积及制冷剂灌注量是恒定的,在系统低负荷运行时,恒定的换热面积和恒定量的制冷剂存在一定程度的浪费,实际换热量远小于系统的额定换热量;大量的制冷剂积存在蒸发器和冷凝器中,可能导致压缩机吸气带液,造成压缩机损坏;无效换热面积和不参与循环的制冷剂会降低系统的综合能效。为实现在不同的运行负荷下,配比最优的有效换热面积和运行制冷剂量,需要设计一种可调节的换热系统。


技术实现要素:

3.本发明提供一种可调节换热系统及其控制方法、空调器,通过在系统中设置调节装置,利用调节装置的打开或关闭,调节换热器的实际换热面积,并将不需要参与循环的制冷剂储存在部分换热器中,提高系统的综合能效。
4.为了解决上述问题,根据本技术的一个方面,本发明的实施例提供了一种可调节换热系统,包括:压缩机、节流装置、至少两个换热器、至少两个调节装置;压缩机通过一个调节装置连接一个换热器,节流装置通过另一个调节装置连接另一个换热器;换热器包括换热管,换热管连接调节装置。
5.在一些实施方式中,系统设置第一换热器和第二换热器,第一换热器和/或第二换热器设置有至少两个换热管,换热管的两端连接不同的调节装置。
6.在一些实施方式中,换热管之间设置有调节装置。
7.在一些实施方式中,至少一部分换热器并联连接调节装置。
8.在一些实施方式中,换热器设置有至少两个换热管。
9.在一些实施方式中,换热管之间设置有调节装置。
10.在一些实施方式中,至少两个换热器之间设置有调节装置。
11.在一些实施方式中,换热器的换热管的换热面积不相同。
12.在一些实施方式中,调节装置为单路控制元件和/或多路控制元件。
13.在一些实施方式中,调节装置为电磁阀和/或多管路可调节阀。
14.根据本技术的另一个方面,本发明的实施例提供了一种可调节换热系统的控制方法,应用于上述可调节换热系统,包括:
15.步骤一,获取至少两个换热器的环境温度,根据环境温度控制调节装置打开或关闭,使每根换热管导通或不导通;
16.步骤二,获取至少两个换热器的中部温度和外介质温度,根据中部温度和外介质温度的差值,控制调节装置打开或关闭,使每根换热管导通或不导通;
17.步骤三,获取压缩机的吸气压力、排气压力和吸气温度,根据吸气压力和排气压力,以及吸气温度与中部温度的差值,控制调节装置打开或关闭,使每根换热管导通或不导通。
18.在一些实施方式中,包括第一换热器和第二换热器,第一换热器包括l个换热管,第二换热器包括q个换热管;步骤一包括:获取第一换热器的环境温度,根据环境温度,控制与l个换热管连接的调节装置开启第一换热器的m个换热管,并控制与第二换热器的q个换热管连接的调节装置开启第二换热器的n个换热管,其中,m小于或等于l,n小于或等于q。
19.在一些实施方式中,l为4,q为4。
20.在一些实施方式中,根据获取的第一换热器的环境温度,控制与l个换热管连接的调节装置开启第一换热器的m个换热管,并控制与第二换热器的q个换热管连接的调节装置开启第二换热器的n个换热管包括:
21.当环境温度在第一外机温度区间时,控制开启第一换热器的一个换热管,以及当环境温度在第一内机温度区间时,控制开启第二换热器的一个换热管;
22.或者,当环境温度在第二外机温度区间时,控制开启第一换热器的两个换热管,以及当环境温度在第二内机温度区间时,控制开启第二换热器的两个换热管;
23.或者,当环境温度在第三外机温度区间时,控制开启第一换热器的三个换热管,以及当环境温度在第三内机温度区间时,控制开启第二换热器的三个换热管;
24.或者,当环境温度在第四外机温度区间时,控制开启第一换热器的四个换热管,以及当环境温度在第四内机温度区间时,控制开启第二换热器的四个换热管。
25.在一些实施方式中,步骤二包括:当第一换热器的中部温度与第一换热器的外介质温度的差值小于第一设定温度,且第二换热器的外介质温度与第二换热器的中部温度的差值小于第二设定温度,且压缩机吸气温度与第二换热器的中部温度的差值大于第三设定温度时,控制调节装置打开,使导通的换热管数量增加。
26.根据本技术的另一个方面,本发明的实施例提供了一种空调器,空调器包括上述的可调节换热系统。
27.本技术通过在系统中设置调节装置,调节装置连接换热器的换热管,利用调节装置的打开或关闭,在不同的运行负荷下选择适当的换热管参与系统运行,调节换热器的换热面积,同时将不需要参与循环的制冷剂储存在不参与系统运行的换热管中,合理调节有效换热面积,减少无效制冷剂参与量,使换热面积和制冷剂量最优化匹配所需换热量,提高换热系统的综合能效。多余的制冷剂储存在换热管中不参与系统循环,提高了压缩机吸入的制冷剂干度,避免压缩机吸气带液,防止压缩机损坏。在切换不同的换热管参与系统运行时,还能实现系统不停机除霜的效果。
28.上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
29.图1是本发明一实施例的可调节换热系统的示意图;
30.图2是本发明另一实施例的可调节换热系统的示意图;
31.图3是本发明另一实施例的可调节换热系统的示意图;
32.图4是本发明另一实施例的可调节换热系统的示意图;
33.图5是本发明一实施例的控制方法的逻辑图;
34.图6是本发明一实施例的第一换热器流路选择的逻辑图;
35.图7是本发明一实施例的第二换热器流路选择的逻辑图;
36.图8是本发明一实施例的第一换热器流路控制的逻辑图;
37.图9是本发明一实施例的第二换热器流路控制的逻辑图;
38.图10是本发明又一实施例的第一换热器流路控制的逻辑图;
39.图11是本发明又一实施例的第二换热器流路控制的逻辑图。
40.其中:
41.1、压缩机;11、排气口;12、吸气口;2、节流装置;21、进液端;22、出液端;3、换热器;31、第一换热器;311、第一换热管;312、第二换热管;313、第三换热管;314、第四换热管;32、第二换热器;321、第五换热管;322、第六换热管;323、第七换热管;324、第八换热管;33、第三换热器;34、第四换热器;35、第五换热器;36、第六换热器;37、第七换热器;38、第八换热器;4、调节装置;41、第一电磁阀;42、第二电磁阀;43、第三电磁阀;44、第四电磁阀;45、第五电磁阀;46、第六电磁阀;47、第七电磁阀;48、第八电磁阀;49、第九电磁阀;410、第十电磁阀;411、第十一电磁阀;412、第十二电磁阀;413、第十三电磁阀;414、第十四电磁阀;415、第十五电磁阀;416、第十六电磁阀;417、第一多管路可调节阀;418、第二多管路可调节阀;419、第三多管路可调节阀;420、第四多管路可调节阀。
具体实施方式
42.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
43.在本发明的描述中,需要明确的是,术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅仅是为了便于描述本发明,而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置,因此不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.本实施例提供一种可调节换热系统,如图1至图4所示,包括:压缩机1、节流装置2、至少两个换热器3、至少两个调节装置4,压缩机1通过调节装置4连接至少两个换热器3,节流装置2通过调节装置4连接至少两个换热器3,调节装置4可以打开或关闭。换热器3包括换热管,换热管用于流通或储存制冷剂,换热管与调节装置4连接。调节装置4的一端与换热系统的主流路连接,即与压缩机1连接或与节流装置2连接,调节装置4的另一端连接换热器3
的换热管,调节装置4可以打开或关闭。当调节装置4打开时,可以使制冷剂流过调节装置4,使制冷剂流入或流出与之连接的换热器3;当调节装置4关闭时,可以阻断制冷剂流过调节装置4,使制冷剂不能流入或流出与之连接的换热器3。通过控制与换热器3两端连接的调节装置4同时关闭,阻断制冷剂流出换热器3,可以将制冷剂储存在换热器3中。调节装置4可以是单路控制元件,比如:电磁阀。每个单路控制元件可以控制打开或关闭换热器3的一个换热管的一端,当多个单路控制元件与一个换热器3连接时,可以控制打开或关闭换热器3的每个换热管的两端,使制冷剂流入或流出换热器3的换热管,也可以使制冷剂储存在换热器3的某一个或全部换热管内。调节装置4也可以是多路控制元件,比如:多管路可调节阀。与单路控制元件一样,多路控制元件可以打开或关闭,控制制冷剂通过或阻断制冷剂通过换热管。与单路控制元件不同的是,一个多路控制元件可以同时控制一个换热器3的多个换热管,使一个或多个换热管流入或流出制冷剂。调节装置4还可以是用于换热系统打开或关闭换热流路的其他任意装置。节流装置2为换热系统中的调压装置,可以对高压制冷剂进行降压,使制冷剂输入蒸发器时具有合适的压力。
46.在本实施例中,可以根据实际情况,选择打开或关闭任意调节装置4,控制制冷剂流入或流出某些换热器3的换热管,也可以使制冷剂储存在某些换热器3的换热管内。通过这样的设置可以选择某些换热器3的某些换热管参与换热系统的实际运行,在不需要过多换热管参与实际运行时关闭适量的换热管,并将不需要参与实际运行的适量制冷剂储存到这些关闭的换热管内,使换热器的换热面积和参与运行的制冷剂量可以调节,实现换热面积和制冷剂用量合理匹配换热系统的换热需求,避免过大换热面积和过多制冷剂参与系统运行而导致的系统综合能效降低和系统部件损伤。同时,在某些换热器3发生结霜现象时,可以通过控制调节装置4更改参与实际运行的换热器3或换热器3的某些换热管,使结霜的部分不再参与系统运行,通过自然融霜让整个换热系统在不停机的状态下实现除霜的目的。
47.如图1所示,作为一种具体的实施方式,在可调节换热系统中,调节装置4均配置为单路控制元件的电磁阀,分别为第一电磁阀41至第十六电磁阀416;换热器3配置为第一换热器31和第二换热器32,第一换热器31包括第一换热管311至第四换热管314,第二换热器32包括第五换热管321至第八换热管324。压缩机1的排气口11分别通过第一电磁阀41至第四电磁阀44分别与第一换热器31的第一换热管311至第四换热管314的一端连接,第一换热管311至第四换热管314的另一端分别通过第五电磁阀45至第八电磁阀48与节流装置2的进液端21连接。节流装置2的出液端22分别通过第九电磁阀49至第十二电磁阀412分别与第二换热器32的第五换热管321至第八换热管324的一端连接,第五换热管321至第八换热管324的另一端分别通过第十三电磁阀413至第十六电磁阀416与压缩机1的吸气口12连接。
48.具体地,当所需换热量较大时,系统重负荷运行,全部或大部分电磁阀处于打开状态,此时全部或大部分的换热管和制冷剂参与系统运行。当所需换热量减小时,系统相较于重负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应减小,此时可以关闭一部分换热管并将一部分不需要参与运行的制冷剂储存到该部分换热管中,以减小无效制冷剂占用系统的换热面积,避免压缩机功耗增加,同时防止无效制冷剂过多导致吸热不充分,造成压缩机吸气带液,进而损坏压缩机。例如可以关闭第一电磁阀41、第八电磁阀48、第十二电磁阀412、第十六电磁阀416使第四换热管314和第八换热管324不再流入和流出制
冷剂,使适量制冷剂储存到第四换热管314和第八换热管324内,第四换热管314和第八换热管324不再参与系统运行,可以减少系统无效换热面积和多余制冷剂。当所需换热量进一步减小时,系统相较于中负荷运行转换为轻负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步减小,此时可以再关闭一部分换热管并将更多不需要参与运行的制冷剂储存到关闭的换热管中,例如可以继续关闭第二电磁阀42、第七电磁阀47、第十一电磁阀411、第十五电磁阀415使第三换热管313和第七换热管323也不再流入和流出制冷剂,使适量制冷剂储存到第三换热管313和第七换热管323内,第三换热管313和第七换热管323不再参与系统运行。依此原理,当所需换热量再一步减小时,可以关闭更多的电磁阀以关闭更多换热管,使关闭的换热管和相应的制冷剂不再参与系统运行,提高系统综合能效,防止系统部件损伤。相反地,当所需换热量较小时,系统轻负荷运行,大部分电磁阀处于关闭状态,此时大部分的换热管和储存在这些换热管中的制冷剂都不参与系统运行。当所需换热量增加时,系统相较于轻负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应增加,此时可以打开一部分换热管并将储存在这些换热管中的制冷剂释放到系统中参与系统运行,以增加有效换热面积适应换热需求的增大。例如可以打开第一电磁阀41、第八电磁阀48、第十二电磁阀412、第十六电磁阀416使第四换热管314和第八换热管324可以流入和流出制冷剂参与系统运行,并将这些换热管中储存的制冷剂释放到系统中参与热量交换。当所需换热量进一步增大时,系统相较于中负荷运行转换为重负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步增大,此时可以再打开一部分换热管并将更多的需要参与运行的制冷剂释放到换热系统中,例如可以继续打开第二电磁阀42、第七电磁阀47、第十一电磁阀411、第十五电磁阀415使第三换热管313和第七换热管323也可以流入和流出制冷剂参与系统运行,使储存在这些换热管中的制冷剂释放到换热系统中也参与热量交换。依此原理,当所需换热量再一步增大时,可以打开更多的电磁阀以打开更多换热管,使更多的换热管和储存的制冷剂参与系统运行,提升换热能力,满足换热需求。以上举例只是为说明在本实施例中调节有效换热面积和制冷剂用量的几种方式,本技术还包括其他通过控制调节装置的打开或关闭来调节换热系统的有效换热面积和制冷剂用量的方式。
49.如图2所示,作为一种具体的实施方式,在可调节换热系统中,调节装置4均配置为多路控制元件的多管路可调节阀,分别为第一多管路可调节阀417至第四多管路可调节阀420;换热器3配置为第一换热器31和第二换热器32,第一换热器31包括第一换热管311至第四换热管314,第二换热器32包括第五换热管321至第八换热管324。压缩机1的排气口11通过第一多管路可调节阀417与第一换热器31的第一换热管311至第四换热管314的一端连接,第一换热管311至第四换热管314的另一端通过第二多管路可调节阀418与节流装置2的进液端21连接。节流装置2的出液端22通过第三多管路可调节阀419与第二换热器32的第五换热管321至第八换热管324的一端连接,第五换热管321至第八换热管324的另一端通过第四多管路可调节阀420与压缩机1的吸气口12连接。
50.具体地,当所需换热量较大时,系统重负荷运行,多管路可调节阀全部或大部分处于打开状态,此时全部或大部分的换热管和制冷剂参与系统运行。当所需换热量减小时,系统相较于重负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应减小,此时可以关闭一部分换热管并将一部分不需要参与运行的制冷剂储存到该部分换热管中,提高系统综合能效。例如可以控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多
管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第四换热管314和第八换热管324不再流入和流出制冷剂,使适量制冷剂储存到第四换热管314和第八换热管324内,第四换热管314和第八换热管324不再参与系统运行,可以减少系统无效换热面积和多余制冷剂。当所需换热量进一步减小时,系统相较于中负荷运行转换为轻负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步减小,此时可以再关闭一部分换热管并将更多不需要参与运行的制冷剂储存到关闭的换热管中,例如可以继续控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第三换热管313和第七换热管323也不再流入和流出制冷剂,使适量制冷剂储存到第三换热管313和第七换热管323内,第三换热管313和第七换热管323不再参与系统运行。依此原理,当所需换热量再一步减小时,可以控制任意多管路可调节阀关闭更多换热管,使关闭的换热管和相应的制冷剂不再参与系统运行,提高系统综合能效,防止系统部件损伤。相反地,当所需换热量较小时,系统轻负荷运行,大部分换热管处于关闭状态,此时大部分的换热管和储存在这些换热管中的制冷剂都不参与系统运行。当所需换热量增加时,系统相较于轻负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应增加,此时可以打开一部分换热管并将储存在这些换热管中的制冷剂释放到系统中参与系统运行,以增加有效换热面积适应换热需求的增大。例如可以控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第四换热管314和第八换热管324可以流入和流出制冷剂参与系统运行,并将这些换热管中储存的制冷剂释放到系统中参与热量交换。当所需换热量进一步增大时,系统相较于中负荷运行转换为重负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步增大,此时可以再打开一部分换热管并将更多的需要参与运行的制冷剂释放到换热系统中,例如可以继续控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第三换热管313和第七换热管323也可以流入和流出制冷剂参与系统运行,使储存在这些换热管中的制冷剂释放到换热系统中也参与热量交换。依此原理,当所需换热量再一步增大时,可以控制任意多管路可调节阀打开更多换热管,使更多的换热管和储存的制冷剂参与系统运行,提升换热能力,满足换热需求。
51.如图3所示,作为一种具体的实施方式,在可调节换热系统中,调节装置4均配置为多路控制元件的多管路可调节阀,分别为第一多管路可调节阀417至第四多管路可调节阀420;换热器3配置为第一换热器31至第八换热器38。压缩机1的排气口11通过第一多管路可调节阀417分别与第一换热器31至第四换热器34的一端连接,第一换热器31至第四换热器34的另一端通过第二多管路可调节阀418与节流装置2的进液端21连接。节流装置2的出液端22通过第三多管路可调节阀419分别与第五换热器35至第八换热器38的一端连接,第五换热器35至第八换热器38的另一端通过第四多管路可调节阀420与压缩机1的吸气口12连接。
52.具体地,当所需换热量较大时,系统重负荷运行,多管路可调节阀全部或大部分处于打开状态,此时全部或大部分的换热器和制冷剂参与系统运行。当所需换热量减小时,系统相较于重负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应减小,此时可以关闭一部分换热器并将一部分不需要参与运行的制冷剂储存到该部分换热器中,提高系统综合能效。例如可以控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第一换热器31和第八换热器38不再流入和流
出制冷剂,使适量制冷剂储存到第一换热器31和第八换热器38的换热管内,第一换热器31和第八换热器38不再参与系统运行,可以减少系统无效换热面积和多余制冷剂。当所需换热量进一步减小时,系统相较于中负荷运行转换为轻负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步减小,此时可以再关闭一部分换热器并将更多不需要参与运行的制冷剂储存到关闭换热器的换热管中,例如可以继续控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第二换热器32和第七换热器37也不再流入和流出制冷剂,使适量制冷剂储存到第二换热器32和第七换热器37内,第二换热器32和第七换热器37不再参与系统运行。依此原理,当所需换热量再一步减小时,可以控制任意多管路可调节阀关闭更多换热器,使关闭换热器的换热管和相应的制冷剂不再参与系统运行,提高系统综合能效,防止系统部件损伤。相反地,当所需换热量较小时,系统轻负荷运行,大部分换热器处于关闭状态,此时大部分的换热器和储存在这些换热器的换热管中的制冷剂都不参与系统运行。当所需换热量增加时,系统相较于轻负荷运行转换为中负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量对应增加,此时可以打开一部分换热器并将储存在这些换热器的换热管中的制冷剂释放到系统中参与系统运行,以增加有效换热面积适应换热需求的增大。例如可以控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第一换热器31和第八换热器38可以流入和流出制冷剂参与系统运行,并将这些换热器中储存的制冷剂释放到系统中参与热量交换。当所需换热量进一步增大时,系统相较于中负荷运行转换为重负荷运行,需要的换热面积和需用的制冷剂量进一步增大,此时可以再打开一部分换热器并将更多的需要参与运行的制冷剂释放到换热系统中,例如可以继续控制第一多管路可调节阀417、第二多管路可调节阀418、第三多管路可调节阀419、第四多管路可调节阀420使第二换热器32和第七换热器37也可以流入和流出制冷剂参与系统运行,使储存在这些换热器的换热管中的制冷剂释放到换热系统中也参与热量交换。依此原理,当所需换热量再一步增大时,可以控制任意多管路可调节阀打开更多换热器,使更多的换热器和储存的制冷剂参与系统运行,提升换热能力,满足换热需求。本实施例中换热器相当于并联式地设置在系统中,通过控制调节装置来调节系统中各个换热器适时参与系统运行。可选地,换热器可以配置为单换热管的换热器,也可以配置为多换热管的换热器,还可以是他们的组合形式,设置换热器或换热管的数目越多,可调节有效换热面积和制冷剂用量的幅度越多,范围越大。同样地,系统中的各个调节装置也可以配置为任意可用于换热系统打开或关闭换热流路的装置,不同形式的调节装置或他们的组合使用也可以提高系统控制的可靠性。
53.如图4所示,作为一种具体的实施方式,在可调节换热系统中,调节装置4均配置为单路控制元件的电磁阀,分别为第一电磁阀41至第六电磁阀46;换热器3配置为第一换热器31和第二换热器32,第一换热器31包括第一换热管311和第二换热管312,第二换热器32包括第五换热管321和第六换热管322。压缩机1的排气口11与第一换热器31的第一换热管311的一端连接,第一换热管311的另一端通过第一电磁阀41与第二换热管312的一端连接,同时第一换热管311的这一端还通过第三电磁阀43与节流装置2的进液端21连接,第二换热管312不与第一电磁阀41连接的这一端通过第二电磁阀42与节流装置2的进液端21连接。节流装置2的出液端22与第二换热器32的第五换热管321的一端连接,第五换热管321的另一端通过第四电磁阀44与第六换热管322的一端连接,同时第五换热管321不与出液端22连接的
这一端还通过第五电磁阀45与压缩机1的吸气口12连接。第六换热管322不与第四电磁阀44连接的这一端通过第六电磁阀46与压缩机1的吸气口12连接。
54.具体地,当所需换热量较大时,系统重负荷运行,所有电磁阀全部打开,此时全部换热器的换热管和全部的制冷剂都参与系统运行。当所需换热量减小时,系统相较于重负荷运行转换为中负荷或轻负荷运行,需要的换热面积和需用制冷剂的量对应减小,此时可以关闭一部分换热管并将一部分不需要参与运行的制冷剂储存到该部分换热管中,以提高系统综合能效并保护系统部件。例如可以关闭第一电磁阀41、第二电磁阀42、第四电磁阀44、第六电磁阀46使第二换热管312和第六换热管322不能流入或流出制冷剂不参与系统运行,将部分不需要的制冷剂储存在第二换热管312和第六换热管322内。相反地,当所需换热量较小时,系统轻负荷运行,部分电磁阀打开,此时部分换热管和部分制冷剂参与系统运行。当所需换热量增加时,系统相较于轻负荷运行转换为中负荷运行或重负荷运行,需要的换热面积和需用制冷剂的量对应增加,此时可以打开一部分关闭的换热管并将该部分换热管中储存的制冷剂释放到系统中参与系统运行,以适应换热需求。例如可以打开第一电磁阀41、第二电磁阀42、第四电磁阀44、第六电磁阀46使第二换热管312和第六换热管322可以流入或流出制冷剂参与系统运行,将储存在第二换热管312和第六换热管322中的制冷剂释放到系统中参与热量交换。在本实施例中,各换热管相当于通过串联式的连接方式进行连接,在一些换热管两端设置的调节装置可以控制这些换热管适时参与系统运行,实现调节有效换热面积和制冷剂用量的目的。可选地,设置更多的换热管进行串联连接,可以扩大整个系统的可调节范围,增加可调节的幅度。在串联式的连接方式中也可以并联式连接换热管或换热器来实现更好的调节效果。
55.本实施例提供一种可调节换热系统的控制方法,应用于上述可调节换热系统,控制方法包括以下步骤:
56.步骤一,获取系统中设置的各换热器的环境温度,根据各换热器的环境温度判断并控制打开或关闭相应的调节装置,使各换热器中的换热管至少部分导通或不导通。
57.步骤二,获取各换热器的中部温度和换热器用于温度交换的外介质的温度,根据换热器两个温度的温度差值,判断并控制打开或关闭相应的调节装置,使各换热器的换热管至少部分导通或不导通。换热器的中部温度可以是换热器整体的中心部位温度,例如处于换热器整体的中心位置的空气温度或换热管内部温度。外介质温度可以是换热器外部与换热器进行热量交换的物质的温度,例如换热器处于空气环境中用于换热时,换热器周围空气的温度;或者换热器处于液体环境用于换热时,换热器周围液体的温度。
58.步骤三,获取压缩机的吸气压力、排气压力和吸气温度,根据吸气压力和排气压力在一定周期内的峰值变化值,以及压缩机的吸气温度与部分换热器的中部温度的差值,判断并控制打开或关闭调节装置,使各换热器的换热管至少部分导通或不导通。
59.本实施例提供一种可调节换热系统及其控制方法,如图1所示,可调节换热系统包括第一换热器31、第二换热器32、压缩机1、节流装置2和调节装置第一电磁阀41至第十六电磁阀416。第一换热器31包括4个换热管,分别为第一换热管311至第四换热管314,相应地第一换热管311至第四换热管314可以依次视为流路1至流路4,即第一换热管311为流路1,第二换热管312为流路2等;第一换热管311至第四换热管314的换热面积依次为s1、s2、s3、s4。s1<s2<s3<s4,且(s1 s2)<(s1 s3)<(s2 s3)<(s1 s4)<(s2 s4)<(s3 s4),且(s1
s2 s3)<(s1 s2 s4)<(s1 s3 s4)<(s2 s3 s4)。第二换热器32包括4个换热管,分别为第五换热管321至第八换热管324,相应地第五换热管321至第八换热管324可以视为流路5至流路8,即第五换热管321为流路5,第六换热管322为流路6等;第五换热管321至第八换热管324的换热面积依次为s5、s6、s7、s8。s5<s6<s7<s8,且(s5 s6)<(s5 s7)<(s6 s7)<(s5 s8)<(s6 s8)<(s7 s8),且(s5 s6 s7)<(s5 s6 s8)<(s5 s7 s8)<(s6 s7 s8)。
60.如图5至图11所示,控制方法包括:系统运行,运行参数检测,获取相关参数检测值,利用部分检测值计算得到需要的计算值,应用检测值和计算值与预设值或预设区间的关系判断,控制调节装置调节换热器至少部分换热管的导通或关闭。
61.获取压缩机1的吸气压力pe、排气压力pc和吸气温度tx;第一换热器31的环境温度th、第一换热器31的外介质温度t2l、第一换热器31的中部温度t3l;第二换热器32的环境温度tn、第二换热器32的外介质温度t4z、第二换热器32的中部温度t5z。
62.计算第一换热器31的中部温度t3l与第一换热器31的外介质温度t2l的差值δt1,即δt1=t3l-t2l。计算第二换热器32的外介质温度t4z与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt2,即δt2=t4z-t5z。计算压缩机1的吸气温度tx与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt5,即δt5=tx-t5z。计算压缩机1在第一周期t1内吸气压力pe的最大值与最小值的差值δpe。可选地,第一周期t1可以是2分钟,也可以是任一时间周期。计算压缩机1在第二周期t2内排气压力pc的最大值与最小值的差值δpc。可选地,第二周期t2为2分钟,也可以是任一时间周期。
63.具体地,获取第一换热器31的环境温度th后,根据环境温度th,选择打开第一换热器31的流路1至流路4的部分或全部流路。预设8个温度区间,分别为:第一外机温度区间t1~t2,且t1<t2;第二外机温度区间t3~t4,且t3<t4;第三外机温度区间t5~t6,且t5<t6;第四外机温度区间t7~t8,且t7<t8;第一内机温度区间t1~ta,且t1<ta;第二内机温度区间ta~tb,且ta<tb;第三内机温度区间tb~tc,且tb<tc;第四内机温度区间tc~t8,且tc<t8。
64.如图5所示,当第一换热器31的环境温度th在第一外机温度区间时,即t1<th<t2,选择第一换热器31的一条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒,以及当第一换热器31的环境温度th在第一内机温度区间时,即t1<th<ta,选择第二换热器32的一条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒。
65.当第一换热器31的环境温度th在第二外机温度区间时,即t3<th<t4,选择第一换热器31的两条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒,以及当第一换热器31的环境温度th在第二内机温度区间时,即ta<th<tb,选择第二换热器32的两条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒。可选地,第二外机温度区间的最低值大于或等于第一外机温度区间的最高值,第二内机温度区间的最低值大于或等于第一内机温度区间的最高值。
66.当第一换热器31的环境温度th在第三外机温度区间时,即t5<th<t6,选择第一换热器31的三条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒,以及当第一换热器31的环境温度th在第三内机温度区间时,即tb<th<tc,选择第二换热器32的三条流路开通,另外几条流路用来储存冷媒。可选地,第三外机温度区间的最低值大于或等于第二外机温度区间的最高值,第三内机温度区间的最低值大于或等于第二内机温度区间的最高值。
67.当第一换热器31的环境温度th在第四外机温度区间时,即t7<th<t8,选择第一
换热器31的四条流路全部开通,以及当第一换热器31的环境温度th在第四内机温度区间时,即tc<th<t8,选择第二换热器32的四条流路全部开通。可选地,第四外机温度区间的最低值大于或等于第三外机温度区间的最高值,第四内机温度区间的最低值大于或等于第三内机温度区间的最高值。
68.进一步地,再预设多个温度区间,例如第一温度区间t100~t101,且t100<t101;第二温度区间t101~t102,且t101<t102;第三温度区间t102~t103,且t102<t103;第四温度区间t103~t104,且t103<t104;第十六温度区间t115~t116,且t115<t116;第十七温度区间t116~t117,且t116<t117;第十八温度区间t117~t118,且t117<t118;第十九温度区间t118~t119,且t118<t119等。通过获取第二换热器32的环境温度tn,根据第二换热器32的环境温度tn与所设置的多个温度区间的关系,判断第一换热器31和第二换热器32具体打开某条流路或某几个流路的组合。可选地,当环境温度越低时,需要的换热面积越大,需要打开的换热器的流路越多。温度区间的设置可以与换热面积的需求量相对应设置。接合附图做如下举例说明,如图1和图6所示,当第一换热器31的环境温度th在第一外机温度区间时,即t1<th<t2时,选择第一换热器31的一条流路开通,同时,第二换热器32的环境温度tn在第一温度区间内,即t100<tn<t101时,选择第一换热器31的流路4开通,流路1、2、3用来储存冷媒,储存完冷媒后关闭流路。如果第二换热器32的环境温度tn在第二温度区间内,即t101<tn<t102时,选择第一换热器31的流路3开通,流路1、2、4用来储存冷媒,储存完冷媒后关闭流路。同理,根据tn所在区间可以选择其他流路开通。如图1和图7所示,当第一换热器31的环境温度th在第一内机温度区间时,即t1<th<ta时,选择第二换热器32的一条流路开通,同时,第二换热器32的环境温度tn在第十六温度区间内,即t115<tn<t116时,选择第二换热器32的流路8开通,流路5、6、7用来储存冷媒,储存完冷媒后关闭流路。如果第二换热器32的环境温度tn在第十七温度区间内,即t116<tn<t117时,选择第二换热器32的流路7开通,流路5、6、8用来储存冷媒,储存完冷媒后关闭流路。同理,根据tn所在区间可以选择其他流路开通。以上只是举例说明,当系统设置多换热器或多换热管时,可以依据上述方式设置多个温度区间并利用多个换热器的环境温度与温度区间的关系确定系统运行开始后,各换热器选择换热管开通或储存冷媒的具体方式,此处不再赘述。
69.具体地,预设第一换热器设定温度tls,第一换热器稳定区间t11~t12,且t11<t12;预设第二换热器设定温度tzs,第二换热器稳定区间t9~t10,且t9<t10;预设压缩机判定温度ts,且0<ts。如图1和图5所示,换热系统在确定初始阶段第一换热器31和第二换热器32的开通流路后,继续运行参数检测,当第二换热器32的外介质温度t4z与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt2小于第二换热器设定温度tzs时,即δt2<tzs;且第一换热器31的中部温度t3l与第一换热器31的外介质温度t2l的差值δt1小于第一换热器设定温度tls时,即δt1<tls;且压缩机1的吸气温度tx与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt5大于压缩机判定温度ts时,即δt5>ts,系统打开部分调节装置,开通部分流路从不参与循环的换热管中释放部分冷媒到系统中,补充冷媒量,并让更多的换热管参与到系统换热中。当第二换热器32的外介质温度t4z与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt2处于第二换热器稳定区间时,即t9<δt2<t10;且第一换热器31的中部温度t3l与第一换热器31的外介质温度t2l的差值δt1处于第一换热器稳定区间时,即t11<δt1<t12;且压缩机1的吸气温度tx与第二换热器32的中部温度t5z的差值δt5小于压缩机判定温度ts且大于0时,即
0<δt5<ts时,系统不再打开或关闭调节装置,所有调节装置保持当前状态,使参与循环的换热管中的冷媒用量稳定,使系统的换热面积稳定并达到当前最优。
70.作为一种具体的实施方式,预设压缩机的第一判定压力为ampa。计算压缩机1在第一周期t1内吸气压力pe的最大值与最小值的差值δpe。计算压缩机1在第二周期t2内排气压力pc的最大值与最小值的差值δpc。可选地,第一周期t1和第二周期t2均为2分钟。如图1和图8所示,可以使用第一换热器31不参与循环的换热管流路对系统内多余的冷媒进行收集。可选地,关闭第五电磁阀45、第六电磁阀46、第七电磁阀47和第八电磁阀48,当同时满足δpe<ampa且δpc<ampa时,关闭第二电磁阀42、第三电磁阀43和第四电磁阀44,开启第八电磁阀48,使第四换热管314处于导通状态,使第一换热管311、第二换热管312和第三换热管313关闭,利用关闭的换热管进行冷媒的存储。如图1和图9所示,可以使用第二换热器32不参与循环的换热管流路对系统内多余的冷媒进行收集。可选地,关闭第十三电磁阀413、第十四电磁阀414、第十五电磁阀415和第十六电磁阀416,当同时满足δpe<ampa且δpc<ampa时,关闭第九电磁阀49、第十电磁阀410和第十一电磁阀411,开启第十六电磁阀416。使第八换热管324处于流通状态,使第五换热管321、第六换热管322和第七换热管323关闭,利用关闭的换热管进行冷媒的存储。
71.如图1和图10所示,可以使用第一换热器31的换热管对系统的换热面积和冷媒量进行调节。可选地,第四换热管314处于流通状态,开启第二电磁阀42、第三电磁阀43和第四电磁阀44。当同时满足t9<δt2<t10且t11<δt1<t12且0<δt5<ts时,关闭第二电磁阀42、第三电磁阀43和第四电磁阀44。
72.如图1和图11所示,可以使用第二换热器32的换热管对系统的换热面积和冷媒量进行调节。可选地,第八换热管324处于流通状态,开启第九电磁阀49、第十电磁阀410和第十一电磁阀411。当同时满足t9<δt2<t10且t11<δt1<t12且0<δt5<ts时,关闭第九电磁阀49、第十电磁阀410和第十一电磁阀411。
73.本实施例提供一种空调器,空调器包括上述可调节换热系统。如图1所示,可选地,第一换热器31可以是室外换热器,第二换热器32可以是室内换热器,当室内为制冷模式时,第一换热器31为冷凝器,第二换热器32为蒸发器;当室内为制热模式时,第一换热器31为蒸发器,第二换热器32为冷凝器。当空调器在运行时,可能出现空气中的水蒸气凝结到换热器的换热管表面形成结霜,结霜会影响换热器的换热效果。具有可调节换热系统的空调器可以通过切换不同的换热管工作,使已经结霜的换热管停止工作,利用自然温差逐渐消融结霜,使换热管恢复正常状态,实现空调器的不停机除霜效果。
74.以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利技术特征可以自由地组合、叠加。
再多了解一些

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