提高提纯效率的冷媒分离提纯系统、控制方法和空调机组

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种提高提纯效率的冷媒分离提纯系统、控制方法和空调机组。

背景技术

空调工作过程中由于存在负压冷媒会导致空气等不凝性气体混入负压冷媒。不凝性气体随制冷剂在系统中循环，但不随制冷剂一起冷凝，也不产生制冷效应。因此，不凝性气体的存在会影响空调器的换热性能，降低空调器的能效比。

为了避免上述问题，现有空调系统需要对负压冷媒进行冷却分离提纯处理，然而冷却提纯时存在冷却量不足导致的分离提纯效果差、效率低的问题。

针对相关技术中冷媒冷却提纯时冷却量不足的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种提高提纯效率的冷媒分离提纯系统、控制方法和空调机组，以至少解决现有技术中冷媒冷却提纯时冷却量不足的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种冷媒分离提纯系统，包括：预冷器，与冷凝器的气态冷媒出口连接，用于对冷凝器中的气态冷媒进行预冷处理；冷媒提纯装置，与预冷器连接，用于对经过预冷器预冷处理后的冷媒进行冷却提纯。

进一步地，气态冷媒为混有不凝性气体的冷媒；冷媒提纯装置包括第一出口和第二出口；其中，第一出口与蒸发器的入口连接，用于将冷却提纯后的液态冷媒通入蒸发器中；所述第二出口用于排出冷却提纯后分离出的气体。

进一步地，预冷器位于蒸发器的内部，通过吸收蒸发器的冷量对气态冷媒进行预冷处理。

进一步地，冷媒提纯装置包括：冷却器，位于冷媒提纯装置的内部，用于提供冷却提纯时所需的冷量。

进一步地，冷却器的入口与冷凝器的液态冷媒出口连接，冷却器的出口与蒸发器的入口连接。

进一步地，系统还包括：节流装置，位于冷却器的入口与冷凝器的液态冷媒出口之间，用于对冷凝器的液态冷媒进行节流；第一电磁阀，位于节流装置与冷凝器的液态冷媒出口之间，用于控制冷凝器的液态冷媒进入冷却器中。

进一步地，系统还包括：第二电磁阀，位于预冷器与冷凝器的气态冷媒出口之间，用于控制冷凝器中的气态冷媒进入预冷器中。

进一步地，系统还包括：第三电磁阀，位于第二出口处，用于控制排出冷却提纯后分离出的气体；压力传感器，位于冷媒提纯装置内，用于检测冷媒提纯装置内的压力。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种冷媒分离提纯控制方法，应用于如上述的冷媒分离提纯系统，包括：检测冷媒分离提纯系统是否满足冷媒分离提纯条件；如果满足，则控制第一电磁阀和第二电磁阀开启，通过预冷器对冷媒进行预冷处理，之后对经过预冷处理后的冷媒进行冷却提纯。

进一步地，冷媒分离提纯条件包括：冷凝器端温差超过第一预设值，和/或，第二电磁阀关闭后压缩机累计运行时间达到第一预设时间；其中，冷凝器端温差为冷凝温度减去冷却出水温度。

进一步地，对经过预冷处理后的冷媒进行冷却提纯之后，还包括：检测冷媒分离提纯系统是否满足系统关闭条件；如果满足，则控制第二电磁阀关闭，并在第二电磁阀关闭达到第二预设时间后，控制第一电磁阀关闭。

进一步地，系统关闭条件包括：冷凝器端温差小于第二预设值，和/或，第二电磁阀的开启时间达到第三预设时间。

进一步地，在控制第一电磁阀关闭之后，还包括：检测冷媒提纯装置内的压力，判断冷媒提纯装置内的压力是否满足第三电磁阀开启条件；如果满足，则控制第三电磁阀开启；在第三电磁阀开启之后，重新检测冷媒提纯装置内的压力，判断冷媒提纯装置内的压力是否满足第三电磁阀关闭条件；如果满足，则控制第三电磁阀关闭。

进一步地，第三电磁阀开启条件包括：冷媒提纯装置内的压力>标准大气压力+排气开启压差；第三电磁阀关闭条件包括：冷媒提纯装置内的压力<标准大气压力+排气关闭压差。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种空调机组，包括如上述的冷媒分离提纯系统。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的冷媒分离提纯控制方法。

在本发明中，提供了一种冷媒分离提纯系统，系统中由于增加了分段冷却，即预冷器，令含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，降低了提纯装置所需的冷却量，并缩短了冷却分离提纯的时间，避免因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了冷却分离提纯的效率，进而提高空调器的换热性能和能效比。

附图说明

图1是根据本发明实施例的冷媒分离提纯系统的一种可选的结构框图；

图2是根据本发明实施例的冷媒提纯时间与温度的对应关系图；以及

图3是根据本发明实施例的冷媒分离提纯控制方法的一种可选的流程图。

附图标记说明：

1、预冷器；2、冷媒提纯装置；3、冷凝器；4、蒸发器；5、冷却器；6、节流装置；7、第一电磁阀；8、第二电磁阀；9、第三电磁阀；10、压力传感器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

在本发明优选的实施例1中提供了一种冷媒分离提纯系统，具体地，图1示出该系统的一种可选的结构示意图，如图1所示，该系统包括：

预冷器1，与冷凝器3的气态冷媒出口连接，用于对冷凝器3中的气态冷媒进行预冷处理；

冷媒提纯装置2，与预冷器1连接，用于对经过预冷器1预冷处理后的冷媒进行冷却提纯。

在上述实施方式中，提供了一种冷媒分离提纯系统，系统中由于增加了分段冷却，即预冷器，令含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，降低了提纯装置所需的冷却量，并缩短了冷却分离提纯的时间，避免因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了冷却分离提纯的效率，进而提高空调器的换热性能和能效比。

作为本发明一个优选的实施方式，冷凝器采用卧式壳管式换热器，通过小管与预冷器进口及节流装置进口连接，正常工作时冷凝器上部为含有不凝性气体及冷媒气体的高压混合气体，下部为冷凝后的高压冷媒液体。

蒸发器采用满液式换热器，通过小管分别连接冷媒提纯装置的底部出口及冷却器出口，正常工作时蒸发器上部为低压冷媒气体，下部为低压冷媒液体，蒸发器内置有预冷器。冷凝器与蒸发器类型不受限制，除壳管式换热器外，还可以为其他类型。

负压冷媒由于其工作压力低于大气压力，常常混入空气等不凝性气体。不凝性气体是指混在制冷系统里的空气、氢、氮、润滑油蒸气等。这些气体随制冷剂在系统中循环，不随制冷剂一起冷凝，也不产生制冷效应，不凝性气体长时间存在会影响空调的制冷性能，降低系统能效比。下述气态冷媒为混有不凝性气体的冷媒。

冷媒提纯装置2包括第一出口和第二出口；其中，第一出口与蒸发器4的入口连接，用于将冷却提纯后的液态冷媒通入蒸发器4中；提纯后的冷媒进入蒸发器中参与空调系统的主循环，进行制冷。第二出口用于排出冷却提纯后分离出的气体。第二出口可以与气体收集装置连接，也可以直接与大气环境相连接。如图1所示，冷媒提纯装置是一种圆柱体型的罐体结构，除圆柱体外，可以为长方体、球体等外形。通过小管分别与预冷器出口、蒸发器顶部进口、截止阀进口相连接，正常工作时上部为不凝性气体，下部为冷凝后的冷媒液体，冷媒提纯装置内置有盘管式换热器。

预冷器1位于蒸发器4的内部，通过吸收蒸发器4的冷量对气态冷媒进行预冷处理。预冷器置于蒸发器中，预冷器内部空间与蒸发器相对独立，仅存在热量交换，预冷器通过小管与冷凝器顶部进口及冷媒提纯装置进口连接。预冷器利用蒸发器中的低温环境对混合气体进行预冷降温，无须额外的冷源，降低了系统能耗。预冷器还可以放置在蒸发器外，但是需引入一路冷源进行冷却。

为了实现冷却提纯，冷媒提纯装置2包括冷却器5，位于冷媒提纯装置2的内部，用于提供冷却提纯时所需的冷量。冷却器5的入口与冷凝器3的液态冷媒出口连接，冷却器5的出口与蒸发器4的入口连接。冷却器是一种盘管式换热器，内置于冷媒提纯装置中，冷却器内部空间与冷媒提纯装置相对独立，仅存在热量交换，通过小管与节流装置出口、蒸发器顶部进口相连接。

与冷媒提纯装置相配合，本系统还包括：节流装置6，位于冷却器5的入口与冷凝器3的液态冷媒出口之间，用于对冷凝器3的液态冷媒进行节流；节流装置是一种节流元件，其作用是对冷媒进行降温降压，通过小管与冷凝器底部出口及冷却器进口相连接。

为了对冷却提纯过程进行控制，本系统还设置了第一电磁阀7，位于节流装置6与冷凝器3的液态冷媒出口之间，用于控制冷凝器3的液态冷媒进入冷却器5中。第二电磁阀8，位于预冷器1与冷凝器3的气态冷媒出口之间，用于控制冷凝器3中的气态冷媒进入预冷器1中。第三电磁阀9，位于第二出口处，用于控制排出冷却提纯后分离出的气体。以及压力传感器10，位于冷媒提纯装置2内，用于检测冷媒提纯装置2内的压力，通过压力控制第三电磁阀9的开启和关闭。

上述阀门类型不受限制，除截止阀外，还可以为电磁阀、球阀、角阀等类型阀门。节流装置可以为孔板、电子膨胀阀、热力膨胀阀等任意节流元件。

上述系统属于分两段进行冷却提纯，但分段冷却不仅可以是两段，也可以是三段、四段，视冷却需要而定。采用多段冷却后成本增加，但同时提纯效率也会提高。

冷媒的冷却分离提纯进程必须在空调器工作时才能开始。

图2示出冷媒提纯时间与温度的对应关系图。TC为初始温度，即混合气体未被冷却降温时的温度；TZ为中间温度，分段冷却时第一次冷却后混合气体的温度；TL为冷凝温度，混合气体被冷却至冷媒凝结析出的温度；t1为未采用分段冷却时冷却提纯所需时间；t2为采用分段冷却时冷却提纯所需时间；t3为预冷所需时间。如图所示，含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，缩短了冷却分离提纯的时间。

当空调器正常工作时，含有不凝性气体和冷媒气体的高压混合气体从冷凝器上部经冷凝器顶部出口通过小管进入预冷器，进行预冷处理。预冷器内部为高压混合气体，预冷器外部为蒸发器的低温环境，二者发生热量交换，高压混合气体被冷却，高压混合气体在预冷器中从初始温度TC降低至中间温度TZ，耗时为t3。

含有不凝性气体和冷媒气体的高压混合气体在预冷器中预冷后进入冷媒提纯装置中，冷凝器中的高温高压液体冷媒经冷凝器底部出口通过小管经过节流装置节流后变成低温低压液体冷媒，再通过小管经冷却器进口进入冷却器中，对冷媒提纯装置中的混合气体进行冷却降温，最终冷却器中的冷媒通过冷却器出口经小管回到蒸发器中。冷媒提纯装置中的混合气体中的冷媒气体凝结成液体析出，聚集在冷媒提纯装置底部，混合气体中的不凝性气体由于其不凝性而无法凝结析出，因此聚集在冷媒提纯装置上部。混合气体在冷媒提纯装置中从中间温度TZ降低至冷凝温度TL，耗时为(t2-t3)，冷却过程总耗时为t2。

冷媒提纯装置底部聚集的冷媒液体受到上部不凝性气体的压力，经冷媒提纯装置底部出口通过小管进入蒸发器，冷媒提纯装置上部的不凝性气体可通过间断性开启截止阀，使不凝性气体经冷媒提纯装置顶部出口通过小管排入大气环境中。冷媒冷却分离提纯进程结束。

实施例2

基于上述实施例1中提供的冷媒分离提纯系统，在本发明优选的实施例2中还提供了一种冷媒分离提纯控制方法，具体地，图3示出该装置的一种可选的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤S302-S304：

S302：检测冷媒分离提纯系统是否满足冷媒分离提纯条件；

S304：如果满足，则控制第二电磁阀和第一电磁阀开启，通过预冷器对冷媒进行预冷处理，之后对经过预冷处理后的冷媒进行冷却提纯。

在上述实施方式中，提供了一种冷媒分离提纯系统，系统中由于增加了分段冷却，即预冷器，令含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，降低了提纯装置所需的冷却量，并缩短了冷却分离提纯的时间，避免因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了冷却分离提纯的效率，进而提高空调器的换热性能和能效比。

其中，冷媒分离提纯条件包括：冷凝器3端温差超过第一预设值，和/或，第二电磁阀8关闭后压缩机累计运行时间达到第一预设时间；其中，冷凝器3端温差为冷凝温度减去冷却出水温度。

除了对冷媒提纯进行开启控制，对经过预冷处理后的冷媒进行冷却提纯之后，还包括：检测冷媒分离提纯系统是否满足系统关闭条件；如果满足，则控制第二电磁阀8关闭，并在第二电磁阀8关闭达到第二预设时间后，控制第一电磁阀7关闭。系统关闭条件包括：冷凝器3端温差小于第二预设值，和/或，第二电磁阀8的开启时间达到第三预设时间。

并且，在控制第一电磁阀7关闭之后，还包括：检测冷媒提纯装置2内的压力，判断冷媒提纯装置2内的压力是否满足第三电磁阀开启条件；如果满足，则控制第三电磁阀开启；在第三电磁阀开启之后，重新检测冷媒提纯装置2内的压力，判断冷媒提纯装置2内的压力是否满足第三电磁阀关闭条件；如果满足，则控制第三电磁阀关闭。第三电磁阀开启条件包括：冷媒提纯装置2内的压力>标准大气压力+排气开启压差；第三电磁阀关闭条件包括：冷媒提纯装置2内的压力<标准大气压力+排气关闭压差。

作为上述控制方案的一种详细实施方式，对冷媒冷却提纯主要包括如下步骤：

1.第二电磁阀的控制

开启条件可为冷凝器端温差(冷凝温度-冷却出水温度)超过某个值A(A值可以根据不同条件设置成不同的值)或者满足第二电磁阀关闭后压缩机累计运行时间达到24h。二者可单独判断，当满足其中一条时，第二电磁阀开启。

关闭条件可为冷凝器端温差(冷凝温度-冷却出水温度)低于某个值B℃(B值可以根据不同条件设置成不同的值，但是B

当第二电磁阀关闭后，经过10min再判断是否达到开启条件。

2.第一电磁阀的控制

第一电磁阀与第二电磁阀同时开启，当第二电磁阀关闭后，第一电磁阀延时5min关闭。

3.第三电磁阀的控制

第三电磁阀的开启与关闭根据压力传感器测得的冷媒提纯装置中的压力和标准大气压力(固定值101kPa)及来进行判断。当冷媒提纯装置压力>标准大气压力+排气开启压差C时(C值可以根据不同条件设置成不同的值)，第三电磁阀打开。当冷媒提纯装置压力<标准大气压力+排气关闭压差D时(D值可以根据不同条件设置成不同的值，D

通过上述实施方式，利用不凝性气体的不凝性，对含不凝性的混合气体进行冷却分离提纯，并创新使用预冷器对混合气体进行预冷处理，避免了因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了提纯的效率。

实施例3

基于上述实施例1中提供的冷媒分离提纯系统，在本发明优选的实施例3中还提供了一种空调机组，包括如上述的冷媒分离提纯系统。

在上述实施方式中，提供了一种冷媒分离提纯系统，系统中由于增加了分段冷却，即预冷器，令含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，降低了提纯装置所需的冷却量，并缩短了冷却分离提纯的时间，避免因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了冷却分离提纯的效率，进而提高空调器的换热性能和能效比。

实施例4

基于上述实施例2中提供的冷媒分离提纯控制方法，在本发明优选的实施例4中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的冷媒分离提纯控制方法。

在上述实施方式中，提供了一种冷媒分离提纯系统，系统中由于增加了分段冷却，即预冷器，令含不凝性气体的冷媒在预冷器中先进行预冷，再进入冷媒提纯装置冷却分离提纯，降低了提纯装置所需的冷却量，并缩短了冷却分离提纯的时间，避免因冷却量不足而导致的冷却分离提纯效果差的问题，同时提高了冷却分离提纯的效率，进而提高空调器的换热性能和能效比。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。