空调机组及冷媒迁移控制方法与流程

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种空调机组及冷媒迁移控制方法。

背景技术：

冷媒迁移是制冷空调机组面临的普遍问题。举例来说，机组停机后，因为平衡高低压，所以电子膨胀阀在停机后关闭并不是完全的关死，仍会保留极少的步数用于平衡压力。由于室外侧温度较低，系统高低压平衡后，冷媒由高温侧迁移到低温侧。当机组正常开机时，由于冷媒大量聚集在室外侧的换热器等部件，造成压缩机端冷媒量过少，导致压缩机端无法建立正常的吸气压力，机组因低压保护而无法正常启动。

另外，如果将压缩机等部件设置在室外机，并且室外环境处于低温状况，则在机组停机后冷媒还会迁移进压缩机。当机组开启后压缩机内部升温，压缩机底部的冷媒沸腾，很容易造成压缩机吸液产生液击。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种空调机组及冷媒迁移控制方法，能够克服空调机组在低温环境下停机后，因冷媒迁移而引起的空调机组开机低压保护的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种空调机组，包括：形成系统冷媒循环回路的压缩机、室内换热器、室外换热器和主节流单元，所述空调机组还包括与所述主节流单元所在的节流管路并联的压力平衡旁路，所述节流管路被配置为在所述空调机组停机时关闭，所述压力平衡旁路被配置为在所述空调机组停机时开启，以使所述系统冷媒循环回路内的冷媒通过所述压力平衡旁路进行压力平衡，并在所述系统冷媒循环回路中冷媒压差低于预设阈值时关闭。

进一步地，在所述压力平衡旁路中设有串联连接的单向阀和截止阀，所述单向阀能够在进口与出口的压差达到预设阈值时单向开启，所述截止阀被配置为在所述空调机组停机时开启，并在所述系统冷媒循环回路中冷媒压差低于预设阈值时关闭。

进一步地，所述压力平衡旁路包括至少两条，且一部分的所述压力平衡旁路与另一部分的所述压力平衡旁路中的单向阀的设置方向相反。

进一步地，所述节流管路还被配置为在所述空调机组开机时开启，所述压力平衡旁路还被配置为在所述空调机组开机时维持关闭状态。

进一步地，还包括气液分离器，所述气液分离器设置在所述压缩机的吸气管路上，所述压缩机被配置为在所述空调机组开机时按照预设频率运行第一预设时长，以降低所述压缩机在开机时从所述气液分离器吸取的冷媒量，并在所述第一预设时长后按照所述压缩机的正常运行频率运行，所述预设频率小于所述压缩机的正常运行频率。

进一步地，还包括设置在所述气液分离器的上游的节流阀门，所述节流阀门的开度可调，且被配置为在所述空调机组开机时后调整成预设开度，并维持第二预设时长，以减少进入所述气液分离器的冷媒量，以及在经过所述第二预设时长后调整成所述节流阀门的最大开度，所述预设开度小于所述节流阀门的最大开度。

进一步地，所述第一预设时长为3～10min，所述第二预设时长为3～10min。

进一步地，所述节流阀门还被配置为在所述空调机组停机时关闭。

进一步地，所述节流阀门包括电子膨胀阀。

进一步地，所述压缩机位于室外侧，且室外侧温度低于室内侧温度，在所述压缩机底部设有伴热带。

进一步地，所述压缩机位于室内侧，且室外侧温度低于室内侧温度。

进一步地，所述预设阈值大于0kpa。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于前述的空调机组的冷媒迁移控制方法，包括：

在所述空调机组停机时，关闭所述节流管路，并开启所述压力平衡旁路，以使所述系统冷媒循环回路内的冷媒通过所述压力平衡旁路进行压力平衡；

在所述系统冷媒循环回路中的冷媒压差低于预设阈值时，关闭所述压力平衡旁路。

进一步地，所述冷媒迁移控制方法还包括：

在所述空调机组开机时，开启所述节流管路，并维持所述压力平衡旁路的关闭状态。

进一步地，所述空调机组还包括设置在所述压缩机的吸气管路上的气液分离器；所述冷媒迁移控制方法还包括：

在所述空调机组开机时，使所述压缩机按照预设频率运行第一预设时长，以降低所述压缩机在开机时从所述气液分离器吸取的冷媒量，所述预设频率小于所述压缩机的正常运行频率；

在所述空调机组开机所述第一预设时长后，使所述压缩机按照所述压缩机的正常运行频率运行。

进一步地，所述空调机组还包括设置在所述气液分离器上游、且开度可调的节流阀门；所述冷媒迁移控制方法还包括：

在所述空调机组开机时，使所述节流阀门调整成预设开度，并维持第二预设时长，以减少进入所述气液分离器的冷媒量，所述预设开度小于所述节流阀门的最大开度；

在经过所述第二预设时长后，使所述节流阀门调整成所述节流阀门的最大开度。

基于上述技术方案，本发明在主节流单元所在的节流管路上并联压力平衡旁路，并使节流管路和压力平衡旁路在压缩机停机时分别关闭和开启，在通过压力平衡旁路进行系统冷媒循环回路内的冷媒的压力平衡后关闭压力平衡旁路。通过在压力平衡后关闭压力平衡旁路，限制了低温状况下停机时存在的室外换热器和室内换热器之间的冷媒迁移，避免机组在正常开机时冷媒大量地聚集在室外侧所导致的压缩机端无法建立正常的吸气压力的现象，确保空调机组能够正常启动而不会陷入低压保护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明空调机组的一实施例的示意性原理图。

图2为本发明冷媒迁移控制方法的一实施例的示意性流程图。

图3为本发明冷媒迁移控制方法的另一实施例的示意性流程图。

图4为本发明冷媒迁移控制方法的又一实施例的示意性流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明空调机组的一实施例的示意性原理图。在本实施例中，空调机组包括：形成系统冷媒循环回路的压缩机1、室内换热器4、室外换热器2和主节流单元3。对于支持不同的空调模式，室内换热器4和室外换热器2所起到的作用有所不同，例如在制热模式下室内换热器4对冷媒进行冷凝放热，室外换热器2对冷媒进行蒸发吸热，而在制冷模式下室内换热器4对冷媒进行蒸发吸热，室外换热器2对冷媒进行冷凝放热。而压缩机1和主节流单元3则分别实现冷媒的压缩过程和降压降温过程。

对于主节流单元3来说，其所在的节流回路设于室内换热器4和室外换热器2之间，在相关方案中该节流回路在空调机组停机时不会完全关闭，而需要保留少数开度来用于平衡压力。而在本实施例中，空调机组还包括与所述主节流单元3所在的节流管路并联的压力平衡旁路，而节流管路被配置为在所述压缩机1停机时关闭，而由压力平衡旁路来实现系统冷媒循环回路内的冷媒的压力平衡作用，即压力平衡旁路被配置为在所述压缩机1停机时开启，以使所述系统冷媒循环回路内的冷媒通过所述压力平衡旁路进行压力平衡。在压力基本平衡(即系统冷媒循环回路中冷媒压差低于预设阈值)时，关闭该压力平衡旁路。

体现冷媒在机组运行时的吸气压力与排气压力的压差主要取决于冷媒类型和运行工况。以r410a冷媒为例，名义工况下吸气压力一般为600kpa，其排气压力可达到3.9mpa，机组在刚开始停机后的压差有接近2mpa的压差。冷媒经过压力平衡旁路最终平衡后的吸排气压差接近0kpa，实际上机组存在小压差的情况下仍可以正常启动，例如机组快速开停机过程仍可以正常启动。因此前述冷媒压差的预设阈值可举例设置为30kpa，对应的截止阀压力设定在30kpa，这样当压力平衡旁路截止阀两侧的压差≤30kpa时，关闭该压力平衡旁路。该预设阈值也可以设置为0kpa，而压差达到0kpa所消耗的时间相对较长，因此设置大于0kpa的预设阈值的一个好处是可以短时间内截断冷媒迁移，减少压力平衡所耗费的时间，另一方面预留一定的压差余量还可以防止压力波动达到非0kpa，造成压力平衡旁路截止阀不能正常关闭的问题。

对于低温环境下停机的情形，由于室内外存在较大的温差，系统冷媒循环回路在压力平衡之后仍然存在冷媒向较低温度的室外侧迁移的现象，造成冷媒在室外侧设备聚集，当空调机组开机时，室内侧的冷媒过少使得压缩机无法在吸气侧建立足够的吸气压力，从而导致压缩机因为低压保护而无法正常启动。而本实施例在压力基本平衡后关闭压力平衡旁路，此时无论是节流管路还是压力平衡旁路均处于关闭状态，使得室内侧与室外侧之间冷媒迁移的通道均处于断开状态，从而使得冷媒不会因温差而向低温一侧迁移，避免了空调机组在正常开机时冷媒大量地聚集在室外侧所导致的压缩机端无法建立正常的吸气压力的现象，确保空调机组能够正常启动而不会陷入低压保护。

待到空调机组开机时，可以开启节流管路，并维持压力平衡旁路的关闭状态，以便使用节流管路中的主节流单元3进行冷媒的降温降压作用。节流管路的关闭和开启可以通过主节流单元3自身的开启和关闭实现，也可以通过在节流管路上与主节流单元3串联的其他元件(例如截止阀等)实现。主节流单元3可以采用能够实现节流作用的节流元件，例如电子膨胀阀或者毛细管等。

参考图1，压力平衡旁路中可以设有串联连接的单向阀b1、b2和截止阀a1、a2。单向阀b1、b2能够在进口与出口的压差达到预设阈值时单向开启，所述截止阀a1、a2被配置为在所述压缩机1停机时开启，并在所述系统冷媒循环回路中冷媒压差低于预设阈值时关闭。当截止阀a1、a2开启时，节流管路两端的压力差能够使单向阀b1、b2单向开启，实现室内换热器4和室外换热器2之间的系统冷媒的压力平衡作用，而当两者压力基本平衡后，在室内换热器4和室外换热器2中的冷媒的温度差仍然会使得冷媒从高温一侧向低温一侧迁移，此时通过关闭截止阀a1、a2，则可以限制冷媒在温度差作用下的迁移。

在图1中，空调机组中可以设置四通阀5，利用四通阀5的切换选择将压缩机1排出的冷媒流入室外换热器2还是室内换热器4，以实现不同的空调模式，例如制冷模式和制热模式。由于制冷模式和制热模式下系统冷媒循环回路的冷媒流动方式存在差异，尤其是室外换热器2和室内换热器4之间的节流管路的流向不同，因此在一个空调机组实施例中，压力平衡旁路包括至少两条。一部分的压力平衡旁路中的单向阀b1与另一部分的压力平衡旁路中的单向阀b2的设置方向相反。这样，当空调机组切换为制热模式时，由于此时起冷凝放热作用的室内换热器4的压力高于起蒸发吸热作用的室外换热器2，因此该压力差能够使单向阀b1开启，使冷媒流向室外换热器2来实现压力平衡。而当空调机组切换为制冷模式时，由于此时起冷凝放热作用的室外换热器2的压力高于起蒸发吸热作用的室内换热器4，因此该压力差能够使单向阀b2开启，使冷媒流向室内换热器4来实现压力平衡。

在另一个实施例中，空调机组也可以只支持制冷模式或者制热模式等中的一种模式，相应的可以只采用一条或多条具有相同设置方向的单向阀的压力平衡旁路。此外，在空调机组中还可以包括油分离器9，其设置在压缩机1的排气管路上，参考图1，其可以位于压缩机1的排气口和四通阀5之间。在压缩机1、油分离器9、四通阀5依次连通的管路上可以设置单向阀，以避免冷媒和润滑油回流到压缩机1中。

对于分体式的空调机组来说，压缩机1可以根据实现原理或者应用场景来选择设置在室内侧或者室外侧。在室外环境温度较低的状况下，压缩机1设置在室外侧和室内侧的冷媒迁移存在一定的差异。举例来说，对于压缩机位于室外侧，且室外侧温度低于室内侧温度的空气源热泵空调机组，当冷媒向室外机迁移时，主要流向室外侧的气液分离器6、压缩机1和室外换热器2，如果压缩机内迁移过多冷媒，而这些冷媒会在空调机组开机时因压缩机发热而沸腾，容易造成压缩机吸液而产生液击。因此可以在压缩机1底部设置伴热带，以使压缩机1维持一定的内部温度，减少冷媒向压缩机1内部迁移的冷媒量。

在举例来说，对于压缩机位于室内侧，例如机房空调，其由于具有特殊的工作性质，要求无论室外侧温度有多低，室内的大量计算机和服务器仍需要制冷。当设备检修时需要空调机组停机，则由于室外温度较低，因此冷媒会向室外侧进行迁移，这样室外侧不可避免的存有较多的冷媒。而压缩机在室内侧很容易吸不到足量的冷媒而造成吸气压力过低，导致低压保护。

为了解决这一问题，在本发明空调机组的另一实施例中，空调机组还可以包括气液分离器6。该气液分离器6设置在所述压缩机1的吸气管路上，作用是降低压缩机1吸入液态冷媒的可能。在空调机组开机后的一段时间内，压缩机1最先吸入的冷媒即为气液分离器6中的冷媒，此时气液分离器6的内部压力会快速下降。如果此时空调机组中的冷媒大部分迁移到了室外换热器2，则在制热模式下冷媒会通过室外换热器2流入气液分离器6，再从气液分离器6流入压缩机1。此时室外换热器2中的冷媒会大量涌入气液分离器6，在气液分离不完全的状况下液态冷媒很容易被吸入压缩机1，从而造成压缩机液击。

为了控制进入气液分离器6的冷媒量，压缩机1可以被配置为在所述压缩机1开机时按照预设频率运行第一预设时长，以降低所述压缩机1在开机时从所述气液分离器6吸取的冷媒量，并在所述第一预设时长后按照所述压缩机1的正常运行频率运行，所述预设频率小于所述压缩机1的正常运行频率。举例来说，将压缩机1在开机后3～10min设置成较低的运行频率，按照例如30～50％的预设频率运行，以降低压缩机1从气液分离器6中吸入的冷媒量，降低气液分离器6的内部压力的下降速度，使得压差建立更加平缓，进而使气液分离器6不容易从室外换热器2吸入过多的冷媒，从而降低压缩机液击发生的机率。待到系统冷媒循环回路内建立的压差正常时，则可以将压缩机1的运行频率恢复为正常运行频率，以便使空调机组的能力得以提高。

为了进一步控制进入气液分离器6的冷媒量，在另一个实施例中，空调机组还可以进一步包括设置在气液分离器6的上游的节流阀门7。该节流阀门7的开度可调，且被配置为在所述压缩机1开机时后调整成预设开度，并维持第二预设时长，以减少进入所述气液分离器6的冷媒量，以及在经过所述第二预设时长后调整成所述节流阀门7的最大开度，所述预设开度小于所述节流阀门7的最大开度。举例来说，将节流阀门7在空调机组开机后调整为较低的开度，例如30％，然后维持这一开度3～10min。在这段期间，由于节流阀门7的节流作用，室外换热器2中的冷媒只能以较小的流量进入到气液分离器6，这使得气液分离器6能够完成冷媒的气液分离，确保液态冷媒尽量不会进入到压缩机1中，降低压缩机液击的发生机率。另外，节流阀门7的开度控制还能够配合压缩机的运行频率的调整，来实现进入气液分离器6的冷媒量的更有效控制，更大程度地降低压缩机液击的发生机率。

为了控制室外换热器2或室内换热器4与气液分离器6之间的冷媒迁移，优选使节流阀门7在所述压缩机1停机时关闭。节流阀门的开度可调，优选包括便于控制的电子膨胀阀。

在上述实施例中，压缩机1的预设频率、第一预设时长和节流阀门7的预设开度、第二预设时长可以根据液压设备、元件的型号、机组能力、冷媒类型等因素进行选择和确定。优选第一预设时长为3～10min，第二预设时长为3～10min，这样既能够使空调机组的系统冷媒循环回路有足够时间建立稳定的压差关系，又能够避免空调机组长时间低能力运行。另外，上述实施例在机组开机时对压缩机频率以及节流阀门开度的控制不仅适用于前述的制热模式的例子，也可以适用于制冷模式以及压缩机设置在室外的情形，均能够降低压缩机液击的发生机率，这里就不再赘述了。

基于上述的空调机组，本发明还提供了对应的冷媒迁移控制方法，参考图2所示的冷媒迁移控制方法实施例，该方法包括：

步骤101、在所述空调机组停机时，关闭所述节流管路，并开启所述压力平衡旁路，以使所述系统冷媒循环回路内的冷媒通过所述压力平衡旁路进行压力平衡；

步骤102、在所述系统冷媒循环回路中的冷媒压差低于预设阈值时，关闭所述压力平衡旁路。

步骤101和102可由空调机组中的控制器集中控制完成，也可以由多个控制元件或空调器件中的控制程序分别控制完成。本实施例通过在压力平衡后控制压力平衡旁路关闭，限制了低温状况下停机时存在的室外换热器和室内换热器之间的冷媒迁移，避免机组在正常开机时冷媒大量地聚集在室外侧所导致的压缩机端无法建立正常的吸气压力的现象，确保空调机组能够正常启动而不会陷入低压保护。

为了使压力平衡旁路不会对空调机组的正常运行造成干扰，则冷媒迁移控制方法还可以进一步包括：在空调机组开机时，开启所述节流管路，并维持所述压力平衡旁路的关闭状态。这样就确保主节流单元3能够正常地发挥其降压降温的作用。

参考图1，在另一个空调机组的实施例中还可以包括设置在所述压缩机1的吸气管路上的气液分离器6。参考图3所示的另一个方法实施例，相应的所述冷媒迁移控制方法还可以包括：

步骤201、在所述空调机组开机时，使所述压缩机1按照预设频率运行第一预设时长，以降低所述压缩机1在开机时从所述气液分离器6吸取的冷媒量，所述预设频率小于所述压缩机1的正常运行频率；

步骤202、在所述空调机组开机所述第一预设时长后，使所述压缩机1按照所述压缩机1的正常运行频率运行。

在另一个空调机组的实施例中，空调机组还可以包括设置在所述气液分离器6上游、且开度可调的节流阀门7。参考图4所示的又一实施例，本实施例相比于上一实施例，还包括：

步骤301、在所述空调机组开机时，使所述节流阀门7调整成预设开度，并维持第二预设时长，以减少进入所述气液分离器6的冷媒量，所述预设开度小于所述节流阀门7的最大开度；

步骤302、在经过所述第二预设时长后，使所述节流阀门7调整成所述节流阀门7的最大开度。

本说明书中多个实施例采用递进的方式描述，各实施例的重点有所不同，而各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于方法实施例而言，由于其整体以及涉及的步骤与系统实施例中的内容存在对应关系，因此描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。