本發(fā)明屬于空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)境溫度越低，對(duì)空調(diào)制熱量的需求越大，但目前單級(jí)壓縮的熱泵只能做到零下20度正常啟動(dòng)運(yùn)行，且制熱量嚴(yán)重衰減，制熱效果不能保證，機(jī)組可靠性也受到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

相比單級(jí)壓縮熱泵，帶有噴氣增焓雙級(jí)壓縮系統(tǒng)在低溫下制熱量較大，能效較高。且雙級(jí)壓縮系統(tǒng)能減少單級(jí)壓縮機(jī)的壓比，降低排氣溫度，同時(shí)可提高吸氣效率和壓縮效率，從而提升制熱量和制熱效率。

現(xiàn)有的雙級(jí)壓縮機(jī)由于高壓缸容積與低壓缸容積固定，其容積比為固定值，因而壓縮機(jī)的高低壓級(jí)排量比固定，而任何一種排量比固定的壓縮機(jī)在某個(gè)特定工況只有一個(gè)能效最高值，隨著空調(diào)負(fù)載變化，能效變化較大，經(jīng)濟(jì)性不理想。另一方面，在名義制冷工況下，雙級(jí)壓縮系統(tǒng)的最佳高低壓級(jí)壓縮比在0.9左右，而在低溫制熱工況下，高低壓級(jí)的壓縮比在0.6左右最佳，而一種固定排量比的雙級(jí)壓縮系統(tǒng)無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足制冷和制熱的能效要求。

現(xiàn)有的雙級(jí)壓縮系統(tǒng)，僅能依靠?jī)蓚€(gè)變頻壓縮機(jī)串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)高低壓級(jí)排量比的變化，系統(tǒng)復(fù)雜，系統(tǒng)成本高，且回油可靠性差。

由于現(xiàn)有技術(shù)中的空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)存在經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題，并且在切換排量比的前后由于排量突變，容易出現(xiàn)壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等技術(shù)問(wèn)題，因此本發(fā)明研究設(shè)計(jì)出一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)存在經(jīng)濟(jì)性差的缺陷，從而提供一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明提供一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)，其包括排量比可變的雙級(jí)壓縮機(jī)，在所述壓縮機(jī)上連接設(shè)置有低壓吸氣管路、高壓排氣管路和變?nèi)莨苈?，所述變?nèi)莨苈纺芡ㄟ^(guò)引入高壓排氣管路的高壓壓力使得雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)雙氣缸運(yùn)行，通過(guò)引入低壓吸氣管路的低壓壓力使得雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)單氣缸運(yùn)行。

優(yōu)選地，還設(shè)置有第一支路，所述變?nèi)莨苈吠ㄟ^(guò)第一支路連接至所述壓縮機(jī)的低壓吸氣管路。

優(yōu)選地，還設(shè)置有第二支路，所述變?nèi)莨苈吠ㄟ^(guò)第二支路連接至所述壓縮機(jī)的高壓排氣管路。

優(yōu)選地，所述第一支路和所述第二支路匯合至所述變?nèi)莨苈诽帯?/p>

優(yōu)選地，所述第一支路上設(shè)置有第一電磁閥；和/或，所述第二支路上設(shè)置有第二電磁閥。

優(yōu)選地，還包括用于檢測(cè)室外環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)裝置和/或用于檢測(cè)空調(diào)室內(nèi)機(jī)負(fù)荷的負(fù)荷檢測(cè)裝置。

本發(fā)明還提供一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，其使用前述的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)不同的室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)荷對(duì)其排量比進(jìn)行切換控制。

優(yōu)選地，控制步驟包括：

1)初始啟動(dòng)步驟：在系統(tǒng)具備啟動(dòng)條件時(shí)，采用大排量比運(yùn)行模式進(jìn)行啟動(dòng)；

2)運(yùn)行區(qū)域判定步驟；

3)運(yùn)行區(qū)域切換步驟：采用雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式進(jìn)行運(yùn)行區(qū)域間的平穩(wěn)切換。

優(yōu)選地，當(dāng)系統(tǒng)包括溫度檢測(cè)裝置和負(fù)荷檢測(cè)裝置裝置時(shí)，所述運(yùn)行區(qū)域的判定步驟為：通過(guò)檢測(cè)室外環(huán)境溫度及室內(nèi)機(jī)負(fù)荷共同進(jìn)行判定。

優(yōu)選地，所述運(yùn)行區(qū)域判定步驟包括：當(dāng)系統(tǒng)制冷時(shí)，定義室外環(huán)境溫度為T(mén)和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷為Q，若在T∈[Tc1，Tc2)范圍內(nèi)，Q1＝a1T³+b1T²+c1T+d1為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的一段函數(shù)變化線(xiàn)；Q2＝a2T³+b2T²+c2T+d2為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的另一段函數(shù)變化線(xiàn)，檢測(cè)T和Q滿(mǎn)足：Q≥Q1時(shí)，則判斷系統(tǒng)運(yùn)行位于UC1區(qū)域；若Q≤Q2時(shí)，判斷其位于UC3的區(qū)域，Q∈(Q 2,Q1)時(shí)，則判斷其位于UC2的區(qū)域；

其中a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2為常數(shù)

優(yōu)選地，所述運(yùn)行區(qū)域判定步驟包括：當(dāng)系統(tǒng)制熱時(shí)，定義室外環(huán)境溫度為T(mén)和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷為Q，若在T∈[Th1，Th2)范圍內(nèi)，Q3＝a3T³+b3T²+c3T+d3為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的一段函數(shù)變化線(xiàn)；Q4＝a4T³+b4T²+c4T+d4為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的另一段函數(shù)變化線(xiàn)，檢測(cè)T和Q滿(mǎn)足：Q≥Q3時(shí)，則判斷系統(tǒng)運(yùn)行位于UH1區(qū)域；若Q≤Q4時(shí)，判斷其位于UH3的區(qū)域，Q∈(Q 4,Q3)時(shí)，則判斷其位于UH2的區(qū)域；

其中a3、a4、b3、b4、c3、c4、d3、d4為常數(shù)。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式包括(1)設(shè)定步驟：根據(jù)壓縮機(jī)排量設(shè)定全頻率段的等價(jià)運(yùn)行頻率P1～Pn，并分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的大排量比模式運(yùn)行頻率a1～bn和小排量比模式運(yùn)行頻率c1～dn，在中間頻率段對(duì)應(yīng)的運(yùn)行區(qū)域中，大排量比模式頻率b1～bn和小排量比模式頻率c1～cn設(shè)定成部分重合。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式還包括(2)執(zhí)行步驟：當(dāng)初始運(yùn)行區(qū)域處在UC2、UC3、UH2和UH3時(shí)，維持大排量比模式，

當(dāng)環(huán)境溫度或室內(nèi)機(jī)負(fù)荷改變后，再次判斷是否仍處于原運(yùn)行區(qū)域，若是，則繼續(xù)大排量比模式，若否，則進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至小排量比模式。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式還包括(2)執(zhí)行步驟：當(dāng)初始運(yùn)行區(qū)域處在UC1和UH1時(shí)，進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至小排量比模式，然后再進(jìn)入U(xiǎn)C1、UH1區(qū)域；

當(dāng)環(huán)境溫度或室內(nèi)機(jī)負(fù)荷改變后，再次判斷是否仍處于原運(yùn)行區(qū)域，若是，則繼續(xù)小排量比模式，若否，則進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至大排量比模式。

本發(fā)明提供的一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法具有如下有益效果：

1.通過(guò)本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，能夠通過(guò)控制變?nèi)莨苈芬敫邏簤毫虻蛪簤毫_(dá)到對(duì)排量比的切換控制，并且能夠根據(jù)室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)荷進(jìn)而通過(guò)上述手段對(duì)其排量比進(jìn)行切換控制，使得空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小時(shí)運(yùn)行大排量模式、負(fù)載過(guò)大時(shí)運(yùn)行小排量模式，使得系統(tǒng)的運(yùn)行效率達(dá)到最高，從而解決了在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)存在的經(jīng)濟(jì)性差的技術(shù)問(wèn)題；

2.通過(guò)本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)采用了雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式對(duì)運(yùn)行區(qū)域間進(jìn)行切換，能夠有效地保證切換過(guò)程平穩(wěn)順暢，防止了由于室內(nèi)機(jī)負(fù)荷可能會(huì)經(jīng)常改變導(dǎo)致排量比需來(lái)回切換，進(jìn)而導(dǎo)致排量比切換前后由于排量突變，而容易出現(xiàn)的壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而有效地提升了壓縮機(jī)的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的制冷運(yùn)行范圍及排量比控制圖；

圖4是本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的制熱運(yùn)行范圍及排量比控制圖；

圖5是本發(fā)明的雙模態(tài)等價(jià)頻率的控制圖；

圖6是本發(fā)明的制冷狀態(tài)下大小排量比運(yùn)行模式切換控制圖。

圖中附圖標(biāo)記表示為：

1—雙級(jí)壓縮機(jī)，2—低壓吸氣管路，3—高壓排氣管路，4—變?nèi)莨苈罚?—第一支路，6—第二支路，7—第一電磁閥，8—第二電磁閥，9—補(bǔ)氣管路，10—?dú)庖悍蛛x器，11—閃蒸器。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，本發(fā)明提供一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)，其包括排量比可變的雙級(jí)壓縮機(jī)1，在所述壓縮機(jī)上連接設(shè)置有低壓吸氣管路2、高壓排氣管路3、補(bǔ)氣管路9和變?nèi)莨苈?，所述變?nèi)莨苈?能通過(guò)引入高壓壓力使得雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)雙氣缸運(yùn)行，通過(guò)引入低壓壓力使得雙級(jí)壓縮機(jī)的低壓級(jí)單氣缸運(yùn)行(機(jī)械式切換的變排量比雙級(jí)壓縮機(jī)，可以通過(guò)壓力進(jìn)行氣缸切換)。

通過(guò)本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法，能夠通過(guò)控制變?nèi)莨苈芬敫邏簤毫虻蛪簤毫_(dá)到對(duì)排量比的切換控制，并且能夠根據(jù)室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)荷進(jìn)而通過(guò)上述手段對(duì)其排量比進(jìn)行切換控制，使得空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小時(shí)運(yùn)行大排量模式、負(fù)載過(guò)大時(shí)運(yùn)行小排量模式，使得系統(tǒng)的運(yùn)行效率達(dá)到最高，從而解決了在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)存在的經(jīng)濟(jì)性差的技術(shù)問(wèn)題；同時(shí)在低溫環(huán)境下采用小排量比的雙級(jí)壓縮方式可以大大提高系統(tǒng)的制熱能力同時(shí)縮短化霜時(shí)間，從而提高用戶(hù)使用的舒適性。

優(yōu)選地，還設(shè)置有第一支路5，所述變?nèi)莨苈?通過(guò)第一支路5連接至所述壓縮機(jī)的低壓吸氣管路1。這是對(duì)變?nèi)莨苈芬氲蛪簤毫Φ木唧w結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)將壓縮機(jī)低壓吸氣管路中低壓壓力通過(guò)第一支路引入到變?nèi)莨苈分?，能夠?qū)⒌蛪簤毫σ氲綁嚎s機(jī)中，從而為壓縮機(jī)切換至低壓級(jí)單氣缸運(yùn)行提供條件。

優(yōu)選地，還設(shè)置有第二支路6，所述變?nèi)莨苈?通過(guò)第二支路6連接至所述壓縮機(jī)的高壓排氣管路3。這是對(duì)變?nèi)莨苈芬敫邏簤毫Φ木唧w結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)將壓縮機(jī)高壓排氣管路中高壓壓力通過(guò)第二支路引入到變?nèi)莨苈分校軌驅(qū)⒏邏簤毫σ氲綁嚎s機(jī)中，從而為壓縮機(jī)切換至低壓級(jí)雙氣缸運(yùn)行提供條件。

優(yōu)選地，所述第一支路5和所述第二支路6匯合至所述變?nèi)莨苈?處。這是第一和第二支路連接至變?nèi)莨苈返木唧w和優(yōu)選的連接方式，這樣能夠使得變?nèi)莨苈纺軌驈牡谝恢坊虻诙分幸雺毫Χ鴮?duì)壓縮機(jī)的排量比模式進(jìn)行切換控制。

優(yōu)選地，所述第一支路5上設(shè)置有第一電磁閥7；和/或，所述第二支路6上設(shè)置有第二電磁閥8。通過(guò)第一電磁閥和第二電磁閥的結(jié)構(gòu)形式能夠有效地分別對(duì)第一支路和第二支路進(jìn)行開(kāi)或斷的控制。

優(yōu)選地，還包括用于檢測(cè)室外環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)裝置和用于檢測(cè)空調(diào)室內(nèi)機(jī)負(fù)荷的負(fù)荷檢測(cè)裝置(優(yōu)選為室內(nèi)機(jī)能力代碼識(shí)別裝置，對(duì)于分體機(jī)，內(nèi)機(jī)容量是不變的所以能力代碼是固定的；對(duì)于多聯(lián)機(jī)，識(shí)別內(nèi)機(jī)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算所開(kāi)的內(nèi)機(jī)的總?cè)萘?，所開(kāi)內(nèi)機(jī)的總?cè)萘考礊槭覂?nèi)機(jī)負(fù)荷。)。通過(guò)檢測(cè)室外環(huán)境溫度的溫度檢測(cè)裝置和檢測(cè)空調(diào)室內(nèi)機(jī)負(fù)荷的負(fù)荷檢測(cè)裝置，能夠?qū)照{(diào)系統(tǒng)所處的運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行判斷和確定，進(jìn)而針對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，將排量比模式進(jìn)行調(diào)節(jié)和切換，以使得系統(tǒng)的能效達(dá)到最高，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最大，并且還為系統(tǒng)在區(qū)域之間切換時(shí)及時(shí)檢測(cè)所處區(qū)域位置提供了條件。

備注：圖2中的與壓縮機(jī)1相連的管路上設(shè)置的圓柱體結(jié)構(gòu)為氣分。

如圖3-6所示，本發(fā)明還提供一種變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，其使用前述的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)不同的室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)荷對(duì)其排量比進(jìn)行切換控制。通過(guò)本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，能夠通過(guò)控制變?nèi)莨苈芬敫邏簤毫虻蛪簤毫?控制與變?nèi)莨苈废噙B的第一或第二支路)達(dá)到對(duì)排量比的切換控制，并且能夠根據(jù)室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)荷進(jìn)而通過(guò)上述手段對(duì)其排量比進(jìn)行切換控制，使得空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小時(shí)運(yùn)行大排量模式、負(fù)載過(guò)大時(shí)運(yùn)行小排量模式，使得系統(tǒng)的運(yùn)行效率達(dá)到最高，從而解決了在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)存在的經(jīng)濟(jì)性差的技術(shù)問(wèn)題；同時(shí)在低溫環(huán)境下采用小排量比的雙級(jí)壓縮方式可以大大提高系統(tǒng)的制熱能力同時(shí)縮短化霜時(shí)間，從而提高用戶(hù)使用的舒適性。

優(yōu)選地，控制步驟包括：

1)初始啟動(dòng)步驟；

2)運(yùn)行區(qū)域判定步驟：通過(guò)檢測(cè)室外環(huán)境溫度及室內(nèi)機(jī)負(fù)荷共同進(jìn)行判定；

3)運(yùn)行區(qū)域切換步驟：采用雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式進(jìn)行運(yùn)行區(qū)域間的平穩(wěn)切換。

這是本發(fā)明的變排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)的控制方法的主要控制步驟，將空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)初始啟動(dòng)步驟實(shí)現(xiàn)初始啟動(dòng)，將其通過(guò)運(yùn)行區(qū)域判定步驟判定所處的具體的運(yùn)行區(qū)域，然后再通過(guò)運(yùn)行區(qū)域切換步驟通過(guò)實(shí)際的情況及需求和所處的運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行運(yùn)行區(qū)域間的平穩(wěn)切換。

優(yōu)選地，所述初始啟動(dòng)步驟包括：在系統(tǒng)具備啟動(dòng)條件時(shí)，采用大排量比運(yùn)行模式進(jìn)行啟動(dòng)。采用系統(tǒng)在大排量比的運(yùn)行模式下進(jìn)行啟動(dòng)的方式，是一種優(yōu)選的啟動(dòng)模式，因?yàn)榇笈帕勘鹊倪\(yùn)行模式只需開(kāi)啟低壓級(jí)的單氣缸，因此這種啟動(dòng)方式節(jié)省能耗，提高效率。

優(yōu)選地，所述運(yùn)行區(qū)域判定步驟包括：當(dāng)系統(tǒng)制冷時(shí)，若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷均較高，則其位于UC1區(qū)域；若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷均較低，則其位于UC3區(qū)域；若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷都相對(duì)適中，則其位于UC2區(qū)域。這是本發(fā)明的排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)在制冷工況下的運(yùn)行區(qū)域的判斷步驟，根據(jù)上述步驟能夠準(zhǔn)確地判斷出系統(tǒng)運(yùn)行所處在UC1區(qū)域、UC2區(qū)域或是UC3區(qū)域。具體地：

定義室外環(huán)境溫度為T(mén)和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷為Q，在T∈[Tc1，Tc2)范圍內(nèi)，Q1＝a1T³+b1T²+c1T+d1為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的一段函數(shù)變化線(xiàn)；Q2＝a2T³+b2T²+c2T+d2為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的另一段函數(shù)變化線(xiàn)，檢測(cè)T和Q滿(mǎn)足：Q≥Q1時(shí)，則判斷系統(tǒng)運(yùn)行位于UC1區(qū)域；若Q≤Q2時(shí)，判斷其位于UC3的區(qū)域，Q∈(Q 2,Q1)時(shí)，則判斷其位于UC2的區(qū)域；

其中a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1、d2為常數(shù)。

優(yōu)選地，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)且：

系統(tǒng)位于UC1區(qū)域內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)使其位于小排量比模式下(因?yàn)閁C1區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)機(jī)負(fù)荷相對(duì)較高，則采用小排量比模式使得低壓級(jí)雙氣缸運(yùn)行能夠有效地滿(mǎn)足工況的需求，提供能效)；

系統(tǒng)位于UC3區(qū)域內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)使其位于大排量比模式下(因?yàn)閁C3區(qū)域內(nèi)的室內(nèi)機(jī)負(fù)荷相對(duì)較低，則采用大排量比模式使得低壓級(jí)單氣缸運(yùn)行能夠有效地滿(mǎn)足工況的需求，提供能效)；

系統(tǒng)位于UC2區(qū)域內(nèi)時(shí)，維持原有運(yùn)行模式。即不對(duì)壓縮機(jī)的排量比做切換調(diào)節(jié)動(dòng)作。

這是在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)狀態(tài)下的具體調(diào)控方法，在各個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)切換所述壓縮機(jī)的排量比位于上述指定的模式下，能夠有效使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率較高。

優(yōu)選地，所述運(yùn)行區(qū)域判定步驟包括：當(dāng)系統(tǒng)制熱時(shí)，若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度較低、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷較高，則其位于UH1區(qū)域；若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度較高、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷較低，則其位于UH3區(qū)域；若檢測(cè)到室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷都相對(duì)適中，則其位于UH2區(qū)域。這是本發(fā)明的排量比雙級(jí)壓縮空調(diào)系統(tǒng)在制熱工況下的運(yùn)行區(qū)域的判斷步驟，根據(jù)上述步驟能夠準(zhǔn)確地判斷出系統(tǒng)運(yùn)行所處在UH1區(qū)域、UH2區(qū)域或是UH3區(qū)域。具體地：

定義室外環(huán)境溫度為T(mén)和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷為Q，在T∈[Th1，Th2)范圍內(nèi)，Q3＝a3T³+b3T²+c3T+d3為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的一段函數(shù)變化線(xiàn)；Q4＝a4T³+b4T²+c4T+d4為在Q、T圍成的二維坐標(biāo)函數(shù)里相接的另一段函數(shù)變化線(xiàn)，檢測(cè)T和Q滿(mǎn)足：Q≥Q3時(shí)，則判斷系統(tǒng)運(yùn)行位于UH1區(qū)域；若Q≤Q4時(shí)，判斷其位于UH3的區(qū)域，Q∈(Q 4,Q3)時(shí)，則判斷其位于UH2的區(qū)域；

其中a3、a4、b3、b4、c3、c4、d3、d4為常數(shù)。

優(yōu)選地，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)且：

系統(tǒng)位于UH1區(qū)域內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)使其位于小排量比模式下；

系統(tǒng)位于UH3區(qū)域內(nèi)時(shí)，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)使其位于大排量比模式下；

系統(tǒng)位于UH2區(qū)域內(nèi)時(shí)，維持原有運(yùn)行模式。即不對(duì)壓縮機(jī)的排量比做切換調(diào)節(jié)動(dòng)作。

這是在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)狀態(tài)下的具體調(diào)控方法，在各個(gè)不同的區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)切換所述壓縮機(jī)的排量比位于上述指定的模式下，能夠有效地使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率較高。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式包括(1)設(shè)定步驟：根據(jù)壓縮機(jī)排量設(shè)定全頻率段的等價(jià)運(yùn)行頻率P1～Pn，如圖5所示。以等價(jià)運(yùn)行頻率為依據(jù)，并分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的大排量比模式運(yùn)行頻率a1～bn和小排量比模式運(yùn)行頻率c1～dn，在中間頻率段對(duì)應(yīng)的運(yùn)行區(qū)域(UC2或UH2)中，大排量比模式頻率b1～bn和小排量比模式頻率c1～cn設(shè)定成部分重合。通過(guò)上述的雙模態(tài)等價(jià)頻率切換中的等價(jià)頻率的設(shè)定步驟，能夠有效地使得系統(tǒng)在UC2或UH2區(qū)域進(jìn)行頻率的等價(jià)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而進(jìn)行大排量比模式和小排比模式的自由切換。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式還包括(2)執(zhí)行步驟：當(dāng)初始運(yùn)行區(qū)域處在UC2、UC3、UH2和UH3時(shí)，維持大排量比模式，

當(dāng)環(huán)境溫度或室內(nèi)機(jī)負(fù)荷改變后，再次判斷是否仍處于原運(yùn)行區(qū)域，若是，則繼續(xù)大排量比模式，若否，則進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至小排量比模式。

這是系統(tǒng)初始運(yùn)行區(qū)域處于UC2\UC3\UH2\UH3時(shí)的雙模態(tài)等價(jià)頻率切換的具體執(zhí)行方式，能夠有效地執(zhí)行模式之間平穩(wěn)切換的目的和效果，防止了由于室內(nèi)機(jī)負(fù)荷可能會(huì)經(jīng)常改變導(dǎo)致排量比需來(lái)回切換，進(jìn)而導(dǎo)致排量比切換前后由于排量突變，而容易出現(xiàn)的壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而有效地提升了壓縮機(jī)的使用壽命。

優(yōu)選地，所述雙模態(tài)等價(jià)頻率切換方式還包括(2)執(zhí)行步驟：當(dāng)初始運(yùn)行區(qū)域處在UC1和UH1時(shí)，進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至小排量比模式，然后再進(jìn)入U(xiǎn)C1、UH1區(qū)域；

當(dāng)環(huán)境溫度或室內(nèi)機(jī)負(fù)荷改變后，再次判斷是否仍處于原運(yùn)行區(qū)域，若是，則繼續(xù)小排量比模式，若否，則進(jìn)入U(xiǎn)C2、UH2區(qū)進(jìn)行模式切換，切換至大排量比模式。

這是系統(tǒng)初始運(yùn)行區(qū)域處于UC1\UH1時(shí)的雙模態(tài)等價(jià)頻率切換的具體執(zhí)行方式，由于初始處于UC1\UH1區(qū)域，而上述區(qū)域適應(yīng)于小排量比模式運(yùn)行，于是需要調(diào)節(jié)排量比模式進(jìn)行切換，通過(guò)上述切換執(zhí)行步驟能夠有效地執(zhí)行模式之間平穩(wěn)切換的目的和效果，防止了由于室內(nèi)機(jī)負(fù)荷可能會(huì)經(jīng)常改變導(dǎo)致排量比需來(lái)回切換，進(jìn)而導(dǎo)致排量比切換前后由于排量突變，而容易出現(xiàn)的壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而有效地提升了壓縮機(jī)的使用壽命。

下面介紹一下本發(fā)明的工作原理和優(yōu)選實(shí)施例

本發(fā)明采用一種可變?nèi)莸碾p級(jí)壓縮機(jī)，此雙級(jí)壓縮機(jī)有兩種不同的排量比。研究和試驗(yàn)表明，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在能力需求較低時(shí)或負(fù)載較小時(shí)采用大排量比的雙級(jí)壓縮方式系統(tǒng)能效較高，反之在能力需求較高或負(fù)載較大時(shí)采用小排量比的雙級(jí)壓縮方式系統(tǒng)能效較高，因此這種排量比可變的雙級(jí)壓縮系統(tǒng)可以解決多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在負(fù)載過(guò)小或過(guò)大時(shí)的經(jīng)濟(jì)性差的問(wèn)題，同時(shí)在低溫環(huán)境下采用小排量比的雙級(jí)壓縮方式可以大大提高系統(tǒng)的制熱能力同時(shí)縮短化霜時(shí)間，從而提高用戶(hù)使用的舒適性；

排量比切換前后由于排量突變，容易出現(xiàn)壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象。為避免此等不良現(xiàn)象，發(fā)明了一種雙模態(tài)等價(jià)頻率的控制技術(shù)，即保持負(fù)載相近的情況下設(shè)計(jì)出兩種模式等價(jià)切換的最佳路徑，實(shí)現(xiàn)了大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式和小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式的平穩(wěn)切換，保證了兩種模態(tài)切換前后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

通過(guò)第一電磁閥7和第二電磁閥8的控制可實(shí)現(xiàn)雙級(jí)壓縮機(jī)的高低壓級(jí)排量比變化。本發(fā)明采用一種排量比可變的雙級(jí)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有兩種不同的排量比，假設(shè)排量比分別為a和b(其中a>b)，排量比等于高壓級(jí)氣缸有效容積除以低壓級(jí)氣缸有效容積，本發(fā)明采用的壓縮機(jī)的低壓級(jí)采用兩個(gè)并聯(lián)的氣缸，低壓級(jí)可實(shí)現(xiàn)單氣缸運(yùn)行和雙氣缸并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)?shù)蛪杭?jí)單氣缸運(yùn)行時(shí)，低壓級(jí)有效容積較小，此時(shí)排量比為a，即為大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式；當(dāng)?shù)蛪杭?jí)雙氣缸運(yùn)行時(shí)，低壓級(jí)有效容積較大，此時(shí)排量比為b，即為小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式。低壓級(jí)兩個(gè)氣缸的運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)變?nèi)莨軅?cè)的壓力進(jìn)行控制，分別從系統(tǒng)高壓側(cè)和低壓側(cè)引出壓力管連接壓縮機(jī)變?nèi)莨?，并分別采用第二電磁閥8和第一電磁閥7控制變?nèi)莨軅?cè)的壓力。壓縮機(jī)兩種模式下的電磁閥SV2和SV1的控制狀態(tài)如下：

表1雙級(jí)壓縮機(jī)模式的切換

第一電磁閥7和第二電磁閥8的開(kāi)啟和關(guān)閉控制，則根據(jù)室內(nèi)機(jī)能力需求及整機(jī)負(fù)載的情況而定。其控制方式如下。

制冷運(yùn)行：

圖3是機(jī)組制冷運(yùn)行范圍及排量比控制圖，其中橫坐標(biāo)為制冷運(yùn)行時(shí)室外環(huán)境溫度，縱坐標(biāo)為室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率。

假定機(jī)組制冷運(yùn)行室外環(huán)境溫度范圍為T(mén)c1～Tc2，制冷室內(nèi)機(jī)負(fù)荷范圍是Qc1～Qc2，及如圖3中虛線(xiàn)框所示，直線(xiàn)A1-B1-C1-D1和A2-B2-C2-D2將機(jī)組運(yùn)行范圍分為UC1、UC2和UC3三個(gè)區(qū)域。UC3區(qū)域的室外環(huán)境溫度相對(duì)較低、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率相對(duì)較低，此時(shí)壓縮機(jī)負(fù)載較小，采用大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式系統(tǒng)運(yùn)行效率較高；UC1區(qū)域的室外環(huán)境溫度相對(duì)較高、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率相對(duì)較高，此時(shí)壓縮機(jī)負(fù)載較大，更適合采用小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式；而在UC2區(qū)域，室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷相對(duì)適中，壓縮機(jī)負(fù)載適中，因此同時(shí)適用于大排量比和小排量比兩種雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式。而且UC2區(qū)域的設(shè)置，有利于壓縮機(jī)進(jìn)行大排量比和小排量比的切換。

制冷運(yùn)行中，圖中UC1屬于整機(jī)高負(fù)載區(qū)域，整機(jī)負(fù)載通過(guò)環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率兩個(gè)維度衡量。當(dāng)兩個(gè)都大時(shí)，整機(jī)負(fù)載肯定大，當(dāng)室外環(huán)境溫度較高時(shí)，即使室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率較低，整機(jī)負(fù)載仍然較大；同理，當(dāng)室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率較高(如當(dāng)多聯(lián)機(jī)組中的內(nèi)機(jī)全開(kāi)或所開(kāi)容量超過(guò)90％時(shí))，即使環(huán)境溫度較低，整機(jī)負(fù)載仍然較大。簡(jiǎn)單說(shuō)，室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率和環(huán)境溫度兩個(gè)維度，當(dāng)其中一個(gè)高于或低于一定范圍時(shí)，另一個(gè)維度的影響就會(huì)減小。

雖然在某個(gè)特定的環(huán)境溫度及室內(nèi)機(jī)負(fù)荷下機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)是確定的，但對(duì)于多聯(lián)機(jī)等機(jī)組，室內(nèi)機(jī)負(fù)荷可能會(huì)經(jīng)常改變，這樣就會(huì)導(dǎo)致排量比需來(lái)回切換，而排量比切換前后由于排量突變，容易出現(xiàn)壓縮機(jī)負(fù)載突變、驅(qū)動(dòng)干擾過(guò)大等導(dǎo)致的系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而可能縮短壓縮機(jī)的使用壽命。為避免此等不良現(xiàn)象，本方案發(fā)明了一種雙模態(tài)等價(jià)頻率的控制技術(shù)，即保持負(fù)載相近的情況下設(shè)計(jì)出兩種模式等價(jià)切換的最佳路徑，實(shí)現(xiàn)了大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式和小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式的平穩(wěn)切換，保證了兩種模態(tài)切換前后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。具體方案如下(下文大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式簡(jiǎn)稱(chēng)為大排量比模式，小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式簡(jiǎn)稱(chēng)為小排量比模式)：

1、根據(jù)壓縮機(jī)排量設(shè)計(jì)了全頻率段的等價(jià)運(yùn)行頻率P1、P2～Pn，如圖5所示。以等價(jià)運(yùn)行頻率為依據(jù)，分別設(shè)置了對(duì)應(yīng)的大排量比模式運(yùn)行頻率(a1～bn)和小排量比模式運(yùn)行頻率(c1～dn)，在中間頻率段對(duì)應(yīng)的UC2運(yùn)行區(qū)域中，設(shè)計(jì)部分重合的大排量比模式頻率(b1～bn)和小排量比模式頻率(c1～cn)，在UC2區(qū)域可進(jìn)行大排量比模式和小排比模式的自由切換。

2、當(dāng)從UC3進(jìn)入U(xiǎn)C2區(qū)域時(shí)，可以維持原有的大排量比模式再進(jìn)行升頻，即頻率從an升至b1～bn區(qū)間；同樣的，當(dāng)從UC1進(jìn)入U(xiǎn)C2區(qū)域時(shí)，也可以維持原有的小排量比模式再進(jìn)行降頻，即頻率從d1降至c1～cn區(qū)間；當(dāng)從UC1進(jìn)入U(xiǎn)C3區(qū)域時(shí)，先在UC2區(qū)域進(jìn)行模態(tài)等價(jià)頻率切換，即先從大排量比模式切換到小排量比模式，然后進(jìn)入U(xiǎn)C3區(qū)域；同樣的，當(dāng)從UC3進(jìn)入U(xiǎn)C1區(qū)域時(shí)，先在UC2區(qū)域進(jìn)行模態(tài)等價(jià)頻率切換，即從小排量比模式切換到大排量比模式，然后進(jìn)入U(xiǎn)C1區(qū)域。具體控制方式如圖6所示。

3、機(jī)組獲得啟動(dòng)信號(hào)后，首先以負(fù)載較小的大排量比模式啟動(dòng)，然后根據(jù)溫度檢測(cè)及內(nèi)機(jī)能力需求判定結(jié)果確定機(jī)組穩(wěn)定時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行模式切換時(shí)，則在UC2區(qū)域進(jìn)行等價(jià)運(yùn)行頻率切換。當(dāng)不需要切換模式時(shí)，則維持原有模式進(jìn)行升降頻控制。

制熱運(yùn)行：

圖4是機(jī)組制熱運(yùn)行范圍及變?nèi)菘刂茍D，其中橫坐標(biāo)為制冷運(yùn)行時(shí)室外環(huán)境溫度，縱坐標(biāo)為室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率。

假定機(jī)組制熱運(yùn)行室外環(huán)境溫度及負(fù)荷范圍如圖4中虛線(xiàn)框，直線(xiàn)E1-F1-G1-H1和E2-F2-G2-H2將機(jī)組運(yùn)行范圍分為UH1、UH2和UH3三個(gè)區(qū)域，UH3區(qū)域的室外環(huán)境溫度相對(duì)較高、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率相對(duì)較低，此時(shí)壓縮機(jī)負(fù)載較小，采用大排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式系統(tǒng)運(yùn)行效率較高；UH1區(qū)域的室外環(huán)境溫度相對(duì)較低、室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率相對(duì)較高，此時(shí)壓縮機(jī)負(fù)載較大，采用小排量比雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式系統(tǒng)運(yùn)行效率較高；而在UH2區(qū)域，室外環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷相對(duì)適中，壓縮機(jī)負(fù)載適中，因此同時(shí)適用于大排量比和小排量比兩種雙級(jí)壓縮運(yùn)行模式。而且UH2區(qū)域的設(shè)置，有利于壓縮機(jī)進(jìn)行大排量比和小排量比的切換。同制冷工況控制類(lèi)似，壓縮機(jī)運(yùn)行模式和頻率控制以及模式切換控制采用雙模態(tài)等價(jià)頻率的控制技術(shù)，以解決制熱工況下排量比的突變導(dǎo)致的壓縮機(jī)負(fù)載突變、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。

制熱運(yùn)行中，圖中UH1屬于整機(jī)高負(fù)載區(qū)域，整機(jī)負(fù)載通過(guò)環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率兩個(gè)維度衡量。當(dāng)室外環(huán)境溫度較高時(shí)，或室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率較低，整機(jī)負(fù)載均較?。煌?，當(dāng)室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率較高(如當(dāng)多聯(lián)機(jī)組中的內(nèi)機(jī)全開(kāi)或所開(kāi)容量超過(guò)90％時(shí))，或環(huán)境溫度較低，整機(jī)負(fù)載均較大。簡(jiǎn)單說(shuō)，室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率和環(huán)境溫度兩個(gè)維度，當(dāng)其中一個(gè)高于或低于一定范圍時(shí)，另一個(gè)維度的影響會(huì)減小。

本發(fā)明創(chuàng)造了高低壓級(jí)排量比變化的雙級(jí)壓縮熱泵系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，智能判斷空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行模式進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，在保證可靠運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)能效最優(yōu)化。同時(shí)為避免系統(tǒng)進(jìn)行模式切換時(shí)出現(xiàn)壓力劇烈波動(dòng)、壓縮機(jī)負(fù)載突變等現(xiàn)象，創(chuàng)新性地提出等價(jià)頻率控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大排量比運(yùn)行模式和小排量比運(yùn)行模式的平穩(wěn)切換，保證了切換前后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各有利方式可以自由地組合、疊加。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。