一种制冷系统及其控制方法

技术领域

本公开涉及制冷技术领域，具体涉及一种制冷系统及其控制方法。

背景技术

制冷设备被广泛地用作制冷、制暖室内的空调机或储放食品的冷藏库等冷链系统。对于既要求空调又要求冷藏的场所，如便利商店里等，通常需要多套制冷系统来提供冷冻冷藏效果和制冷制暖效果。而使用一套制冷系统来同时实现冷冻冷藏和制冷制暖，可以有效节省空间，且便于统一管理。

由于现有技术中的对于既要求空调又要求冷藏的场所，通常使用多套制冷系统，这样的结构存在管路过多，占用空间，且管理成本增加等技术问题，因此本公开研究设计出一种制冷系统及其控制方法。

因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中对于既要求空调又要求冷藏的场所，通常使用多套制冷系统，这样的结构存在管路过多，占用空间，且管理成本增加的缺陷，从而提供一种制冷系统及其控制方法。

为了解决上述问题，本公开提供一种制冷系统，其包括室外机、第一气侧管、第二气侧管和液侧管，所述室外机包括第一压缩机和室外换热器，所述第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管均分别连通在室内侧和室外侧之间，所述第一气侧管的压力大于所述第二气侧管的压力；

所述制冷系统还包括至少一个室内机，所述室内机包括室内换热器，所述室内机连接设置在所述第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间；

所述制冷系统还包括至少一个冷链模块，所述冷链模块包括第二压缩机和冷链换热器，所述冷链模块连接设置在所述第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间，所述冷链换热器能够对冷链产品提供冷量。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括第一支路、第二支路、第三支路、第四支路和第五支路：

所述冷链换热器通过所述第一支路连通至所述液侧管，所述冷链换热器的另一端连通所述第二支路的一端，所述第二支路的另一端与所述第三支路的一端连通，同时所述第二支路的另一端还与所述第四支路的一端连通，所述第三支路的另一端连通至所述第二气侧管，所述第四支路的另一端还能连通至所述第二压缩机的吸气口，所述第二压缩机的排气口能够通过所述第五支路连通至所述第一气侧管。

在一些实施方式中，所述第一支路上设置有第一节流装置；所述第三支路上设置有第一控制阀，所述第四支路上还设置有第二控制阀。

在一些实施方式中，所述第一控制阀为电磁阀，所述第二控制阀为电磁阀；所述第一节流装置为电子膨胀阀。

在一些实施方式中，所述冷链模块还包括油分、气分和单向阀，所述第二压缩机的排气口与所述第五支路之间还连通设置有所述油分，所述气分设置在所述第四支路上且与所述第二压缩机的吸气口连通，所述单向阀设置在所述第五支路上，且所述单向阀只允许流体从所述第二压缩机的排气口流向所述第一气侧管。

在一些实施方式中，还包括热交换器，所述热交换器设置在所述第一支路和所述第二支路上，使得所述第一支路与所述第二支路能够在所述热交换器中进行换热。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括模式转换器，所述室内机通过所述模式转换器连接设置在所述第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括第六支路、第七支路、第八支路、第九支路和第十支路：

所述室内换热器的一端与所述第六支路的一端连通，所述第六支路的另一端连通至所述模式转换器，所述室内换热器的另一端与所述第七支路的一端连通，所述第七支路的另一端连通至所述模式转换器，所述模式转换器通过所述第八支路连通至所述第一气侧管，所述模式转换器通过所述第九支路连通至所述第二气侧管，所述模式转换器通过所述第十支路连通至所述液侧管。

在一些实施方式中，所述室内机还包括第二节流装置，所述第六支路上设置有所述第二节流装置。

本公开还提供一种如前任一项所述的制冷系统的控制方法，其包括：

检测步骤，用于检测所有所述室内换热器是制热、制冷或不工作；

判断步骤，用于当存在至少一个室内换热器制热，至少一个室内换热器制冷时，判断总的用于制热的室内换热器的制热需求总能量与总的用于制冷的室内换热器的制冷需求总能量之间的大小；

控制步骤，用于根据室内换热器的工作模式、以及制热需求总能量与制冷需求总能量的大小关系来控制所述第二压缩机是否启动。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀和第二控制阀时：

所述控制步骤，用于当所有所述室内换热器不工作，即室内换热器没有制热制冷需求时，控制所述第一控制阀打开，所述第二控制阀关闭，所述第二压缩机不启动，同时控制所述第一压缩机启动，从所述第一压缩机排出的制冷剂进入所述室外换热器中放热，之后进入所述冷链换热器中制冷。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀和第二控制阀时：

所述控制步骤，用于当所有所述室内换热器均为制热时，即室内换热器没有制冷需求时，控制所述第一控制阀打开，所述第二控制阀关闭，所述第二压缩机不启动，同时控制所述第一压缩机启动，从所述第一压缩机排出的制冷剂进入需要制热的所述室内换热器中放热，之后部分制冷剂进入所述冷链换热器中制冷、和部分制冷剂进入所述室外换热器中制冷吸热。

在一些实施方式中，所述检测步骤，还用于检测所述冷链模块的蒸发温度；

所述判断步骤，还用于判断所述冷链模块的蒸发温度与预设温度之间的关系；

所述控制步骤，还用于当所述蒸发温度低于所述预设温度时，控制所述第二压缩机打开，即控制所述第一控制阀和所述第二控制阀均打开。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀和第二控制阀时：

所述控制步骤，用于当系统中内机存在制冷需求，且总的用于制热的室内换热器的制热需求总能量大于总的用于制冷的室内换热器的制冷需求总能量时，控制所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀打开，所述第二压缩机启动，同时控制所述第一压缩机启动，从所述第一压缩机排出的制冷剂进入需要制热的所述室内换热器中放热，之后部分制冷剂进入需要制冷的所述室内换热器中制冷、部分制冷剂进入所述冷链换热器中制冷、和部分制冷剂进入所述室外换热器中制冷吸热，且经过所述冷链换热器制冷吸热后的制冷剂进入所述第二压缩机进行压缩后，再进入所述第一气侧管中。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀和第二控制阀时：

所述控制步骤，用于当系统中内机存在制冷需求，且总的用于制冷的室内换热器的制冷需求总能量大于总的用于制热的室内换热器的制热需求总能量时，控制所述第一控制阀关闭，所述第二控制阀打开，所述第二压缩机启动，同时控制所述第一压缩机启动，从所述第一压缩机排出的部分制冷剂进入需要制热的所述室内换热器中放热、和部分制冷剂进入所述室外换热器中放热，之后部分制冷剂进入需要制冷的所述室内换热器中制冷、和部分制冷剂进入所述冷链换热器中制冷，且经过所述冷链换热器制冷吸热后的制冷剂进入所述第二压缩机进行压缩后，再进入所述第一气侧管中。

本公开提供的一种制冷系统及其控制方法具有如下有益效果：

本公开提供的制冷系统通过将包括室内机的室内换热器连接到第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间，同时还将冷链模块的冷链换热器连接设置在第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间，从而有效将冷链系统也整合到制冷系统中，在对室内进行制冷制热的同时还能提供冷藏冷冻需要的冷量，同时，冷链模块设置独立的压缩机，单独冷冻冷藏时，使用制冷系统室外机的压缩机来制冷，当冷冻冷藏和室内机制冷同时运行时，启动冷链系统的压缩机，将冷链系统与空调系统的蒸发温度分开控制，满足不同温度点的制冷需求，对于既要求空调又要求冷藏的场所，本公开采用一套制冷系统便能同时解决制冷制热需求和冷藏冷冻需求，不会存在管路过多、占用空间以及管理成本增加的问题。

附图说明

图1是本公开的制冷系统的系统结构图；

图2是图1中室外机部分的局部放大结构图；

图3是图1中室内冷链模块部分的局部放大结构图；

图4是图1中室内机部分的局部放大结构图。

附图标记表示为：

1、室外机；11、第一压缩机；12、室外换热器；2、室内机；21、室内换热器；31、第一气侧管；32、第二气侧管；33、液侧管；4、冷链模块；41、第二压缩机；42、冷链换热器；43、油分；44、气分；45、单向阀；46、热交换器；101、第一支路；102、第二支路；103、第三支路；104、第四支路；105、第五支路；106、第六支路；107、第七支路；108、第八支路；109、第九支路；110、第十支路；51、第一控制阀；52、第二控制阀；61、第一节流装置；62、第二节流装置；7、模式转换器。

具体实施方式

如图1-4所示，本公开提供一种制冷系统，其包括室外机1、第一气侧管31、第二气侧管32和液侧管33，所述室外机1包括第一压缩机11和室外换热器12，所述第一气侧管31、所述第二气侧管32和所述液侧管33均分别连通在室内侧和室外侧之间，所述第一气侧管31的压力大于所述第二气侧管32的压力；所述第一气侧管31与所述第一压缩机11的排气端连通；

所述制冷系统还包括至少一个室内机2，所述室内机包括室内换热器21，所述室内机2连接设置在所述第一气侧管31、所述第二气侧管32和所述液侧管33中的至少两个之间；

所述制冷系统还包括至少一个冷链模块4，所述冷链模块包括第二压缩机41和冷链换热器42，所述冷链模块4连接设置在所述第一气侧管31、所述第二气侧管32和所述液侧管33中的至少两个之间，所述冷链换热器42能够对冷链产品提供冷量。

本公开提供的制冷系统通过将包括室内机的室内换热器连接到第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间，同时还将冷链模块的冷链换热器连接设置在第一气侧管、所述第二气侧管和所述液侧管中的至少两个之间，从而有效将冷链系统也整合到制冷系统中，在对室内进行制冷制热的同时还能提供冷藏冷冻需要的冷量，同时，冷链模块设置独立的压缩机，单独冷冻冷藏时，使用制冷系统室外机的压缩机来制冷，当冷冻冷藏和室内机制冷同时运行时，启动冷链系统的压缩机，将冷链系统与空调系统的蒸发温度分开控制，满足不同温度点的制冷需求，对于既要求空调又要求冷藏的场所，本公开采用一套制冷系统便能同时解决制冷制热需求和冷藏冷冻需求，不会存在管路过多、占用空间以及管理成本增加的问题。

本公开在常规的三管制热回收系统中加入一个冷链系统，主要包括第一节流装置61、冷链换热器42、第一控制阀51、第二控制阀52、压缩机、单向阀，其他辅助元器件包括热交换器、气液分离器、油分离器、均油管、回油电磁阀。如附图3。

第一节流装置用于节流冷媒，提供低温低压的液态冷媒；冷链换热器用于将低温低压的液态冷媒蒸发，提供制冷量；热交换器用于将蒸发后的气态冷媒与节流前的液态冷媒换热，提供过冷度，同时防止回液；气液分离器用于分离气态冷媒与液态冷媒，防止液击损坏压缩机；压缩机用于压缩气态冷媒；油分用于分离冷媒中的润滑油，并通过回油管路令润滑油回到压缩机；单向阀用于防止压缩机排气口压力过高而无法启动。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括第一支路101、第二支路102、第三支路103、第四支路104和第五支路105：

所述冷链换热器42通过所述第一支路101连通至所述液侧管33，所述冷链换热器42的另一端连通所述第二支路102的一端，所述第二支路102的另一端与所述第三支路103的一端连通，同时所述第二支路102的另一端还与所述第四支路104的一端连通，所述第三支路103的另一端连通至所述第二气侧管32，所述第四支路104的另一端还能连通至所述第二压缩机41的吸气口，所述第二压缩机41的排气口能够通过所述第五支路105连通至所述第一气侧管31。

本公开还通过第一支路能够有效地将冷链换热器连接到液侧管上，通过第二支路和第三支路能够将冷链换热器连接到第二气侧管上，通过第二支路和第四支路能够将冷链换热器连接到压缩机的吸气口上，并通过第五支路将压缩机排气口连接到第一气侧管上，完成冷链模块的与第一气侧管、第二气侧管和液侧管之间的有效连接作用，实现利用冷链换热器进行对冷藏冷冻进行制冷，通过第三支路的接通能够不经过第二压缩机压缩升压，通过第四支路的接通能够经过第二压缩机压缩升压作用。

在一些实施方式中，所述第一支路101上设置有第一节流装置61；所述第三支路103上设置有第一控制阀51，所述第四支路104上还设置有第二控制阀52。本公开通过第一支路上设置的第一节流装置能够对冷链换热器前端的制冷剂进行节流降压作用，进而到达冷链换热器内部进行蒸发吸热，形成制冷，通过第一控制阀能够控制第三支路接通或关闭，通过第二控制阀能够控制第四支路接通或关闭，从而控制第二压缩机是否接入制冷连接管路中；第二压缩机的是否接通打开取决于制冷系统中是否有室内机制冷，即若存在室内换热器制冷，则冷链换热器存在不足够的冷量以驱使其进行有效的冷冻或冷藏，因此需要打开第二压缩机以有效提高压缩能力，降低蒸发温度。

在一些实施方式中，所述第一控制阀51为电磁阀，所述第二控制阀52为电磁阀；所述第一节流装置61为电子膨胀阀。这是本公开的第一控制阀和第二控制阀的优选结构形式，第一节流装置优选为电子膨胀阀，起到智能控制节流降压的作用。

在一些实施方式中，所述冷链模块4还包括油分43、气分44和单向阀45，所述第二压缩机41的排气口与所述第五支路105之间还连通设置有所述油分43，所述气分44设置在所述第四支路104上且与所述第二压缩机41的吸气口连通，所述单向阀45设置在所述第五支路105上，且所述单向阀45只允许流体从所述第二压缩机41的排气口流向所述第一气侧管31。这是本公开的冷链模块的进一步优选结构形式，通过油分能对第二压缩机的排气进行油回收，气分能对第二压缩机的吸气进行气液分离；单向阀能够有效防止第二压缩机不允许时防止第一气侧管的高压气体进入第二压缩机的排气口形成逆流。

在一些实施方式中，还包括热交换器46，所述热交换器46设置在所述第一支路101和所述第二支路102上，使得所述第一支路101与所述第二支路102能够在所述热交换器46中进行换热。本公开还通过热交换器能够对冷链换热器前端的制冷剂与冷链换热器后端的制冷剂进行热交换，有效降低在节流降压前的制冷剂的焓值，提高过冷度，提高蒸发效率。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括模式转换器7，所述室内机2通过所述模式转换器7连接设置在所述第一气侧管31、所述第二气侧管32和所述液侧管33中的至少两个之间。这是本公开的进一步优选结构形式，通过模式转换器能够将室内机中的两根管路引出并连接到第一气侧管、第二气侧管和液侧管之间。

在一些实施方式中，所述制冷系统还包括第六支路106、第七支路107、第八支路108、第九支路109和第十支路110：

所述室内换热器21的一端与所述第六支路106的一端连通，所述第六支路106的另一端连通至所述模式转换器7，所述室内换热器21的另一端与所述第七支路107的一端连通，所述第七支路107的另一端连通至所述模式转换器7，所述模式转换器7通过所述第八支路108连通至所述第一气侧管31，所述模式转换器7通过所述第九支路109连通至所述第二气侧管32，所述模式转换器7通过所述第十支路110连通至所述液侧管33。

这是本公开的室内机部分的进一步优选连接形式，通过第六支路和第七支路能够有效地将室内换热器连接到模式转换器上，通过第八支路、第九支路和第十支路能够将模式转换器连接到第一气侧管、第二气侧管和液侧管之间。

在一些实施方式中，所述室内机2还包括第二节流装置62，所述第六支路106上设置有所述第二节流装置62。本公开通过第二节流装置的设置能够将制冷剂节流降压后进入室内换热器蒸发吸热、或将室内换热器放热后的制冷剂进入第二节流装置进行节流降压。

本公开一种如前任一项所述的制冷系统的控制方法，其包括：

检测步骤，用于检测所有所述室内换热器是制热、制冷或不工作；

判断步骤，用于当存在至少一个室内换热器制热，至少一个室内换热器制冷时，判断总的用于制热的室内换热器的制热需求总能量与总的用于制冷的室内换热器的制冷需求总能量之间的大小；

控制步骤，用于根据室内换热器的工作模式、以及制热需求总能量与制冷需求总能量的大小关系来控制所述第二压缩机是否启动。

这是本公开的制冷系统的优选控制方法，即通过室内换热器的工作模式以及制热制热的总能量消耗(或需求)来进行判断和控制冷链模块中的第二压缩机是否进行启动，冷链模块设置独立的压缩机，单独冷冻冷藏时，使用制冷系统室外机的压缩机来制冷，当冷冻冷藏和室内机制冷同时运行时，启动冷链系统的压缩机，将冷链系统与空调系统的蒸发温度分开控制，满足不同温度点的制冷需求，对于既要求空调又要求冷藏的场所，本公开采用一套制冷系统便能同时解决，不会存在管路过多、占用空间以及管理成本增加的问题。

本公开通过1、将冷链系统整合到热回收系统中，使得一套制冷系统可以同时提供冷冻冷藏效果和制冷制暖效果；

2、在冷冻冷藏和制冷同时有需求时，可以控制不同的蒸发温度，满足不同温度点的制冷需求。

解决问题：对于既要求空调又要求冷藏的场所，使用多套制冷系统，使得管路过多，占用空间，且管理成本增加。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀51和第二控制阀52时：

所述控制步骤，用于当所有所述室内换热器21不工作，即室内换热器没有制热制冷需求时，控制所述第一控制阀51打开，所述第二控制阀52关闭，所述第二压缩机41不启动，同时控制所述第一压缩机11启动，从所述第一压缩机11排出的制冷剂进入所述室外换热器12中放热，之后进入所述冷链换热器42中制冷。

当系统中内机没有制热制冷需求时，第一控制阀51开，第二控制阀52关，冷链系统的压缩机不启动。此时室外机压缩机排气口出来的高温高压气态冷媒，进入室外换热器冷凝放热，成为中间压力的液态冷媒，液态冷媒进入冷链系统，经电子膨胀阀节流后，在换热器蒸发吸热，提供冷链系统所需冷量，之后成为低温低压的气态冷媒，经低压气管回到室外机的压缩机进行压缩。当冷链系统要求的蒸发温度较低时，也可以启动冷链系统的压缩机，加强制冷效果。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀51和第二控制阀52时：

所述控制步骤，用于当所有所述室内换热器21均为制热时，即室内换热器21没有制冷需求时，控制所述第一控制阀51打开，所述第二控制阀52关闭，所述第二压缩机41不启动，同时控制所述第一压缩机11启动，从所述第一压缩机11排出的制冷剂进入需要制热的所述室内换热器21中放热，之后部分制冷剂进入所述冷链换热器42中制冷、和部分制冷剂进入所述室外换热器12中制冷吸热。

当系统中内机均为制热时，第一控制阀51开，第二控制阀52关，冷链系统的压缩机不启动。此时室外机压缩机排气口出来的高温高压气态冷媒，进入室内换热器冷凝放热，成为中间压力的液态冷媒；部分液态冷媒直接回到室外机，在室外换热器中蒸发吸热成为低温低压的气态冷媒；部分液态冷媒进入冷链系统，经电子膨胀阀节流后，在换热器蒸发吸热，提供冷链系统所需冷量，之后成为低温低压的气态冷媒，回到室外机，与室外换热器中蒸发后的气态冷媒汇合，进入压缩机进行压缩。当冷链系统要求的蒸发温度较低时，也可以启动冷链系统的压缩机，加强制冷效果。

在一些实施方式中，所述检测步骤，还用于检测所述冷链模块4的蒸发温度；

所述判断步骤，还用于判断所述冷链模块4的蒸发温度与预设温度之间的关系；

所述控制步骤，还用于当所述蒸发温度低于所述预设温度时，控制所述第二压缩机41打开，即控制所述第一控制阀51和所述第二控制阀52均打开。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀51和第二控制阀52时：

所述控制步骤，用于当系统中内机存在制冷需求，且总的用于制热的室内换热器21的制热需求总能量大于总的用于制冷的室内换热器21的制冷需求总能量时，控制所述第一控制阀51关闭，所述第二控制阀52打开，所述第二压缩机41启动，同时控制所述第一压缩机11启动，从所述第一压缩机11排出的制冷剂进入需要制热的所述室内换热器21中放热，之后部分制冷剂进入需要制冷的所述室内换热器21中制冷、部分制冷剂进入所述冷链换热器42中制冷、和部分制冷剂进入所述室外换热器12中制冷吸热，且经过所述冷链换热器42制冷吸热后的制冷剂进入所述第二压缩机41进行压缩后，再进入所述第一气侧管31中。

第二压缩机的开启判断标准为是否同时有制冷的室内机和制热的室内机，如果同时有时间制冷和冷藏冷冻制冷，则开启第二压缩机，冷链系统的压缩机在整个系统中处于辅助作用，用于二次压缩，使冷链系统与空调室内机的蒸发温度可以独立控制。

当系统中内机存在制冷需求，且制热需求大于制冷需求时，第一控制阀51关，第二控制阀52开，冷链系统的压缩机启动。此时室外机压缩机排气口出来的高温高压气态冷媒，进入有制热需求的室内换热器冷凝放热，成为中间压力的液态冷媒；部分液态冷媒直接回到室外机，在室外换热器中蒸发吸热成为低温低压的气态冷媒，回到室外机，进入压缩机进行压缩；部分液态冷媒进入有制冷需求的室内机，在室内换热器中蒸发吸热成为低温低压的气态冷媒，回到室外机，进入压缩机进行压缩；部分液态冷媒进入冷链系统，经电子膨胀阀节流后，在换热器蒸发吸热，提供冷链系统所需冷量，之后成为低温低压的气态冷媒，经冷链系统的压缩机压缩后，成为高温高压的气态冷媒，与室外机压缩机排出的高温高压气态冷媒汇合。

在一些实施方式中，当包括第一控制阀51和第二控制阀52时：

所述控制步骤，用于当系统中内机存在制冷需求，且总的用于制冷的室内换热器21的制冷需求总能量大于总的用于制热的室内换热器21的制热需求总能量时，控制所述第一控制阀51关闭，所述第二控制阀52打开，所述第二压缩机41启动，同时控制所述第一压缩机11启动，从所述第一压缩机11排出的部分制冷剂进入需要制热的所述室内换热器21中放热、和部分制冷剂进入所述室外换热器12中放热，之后部分制冷剂进入需要制冷的所述室内换热器21中制冷、和部分制冷剂进入所述冷链换热器42中制冷，且经过所述冷链换热器42制冷吸热后的制冷剂进入所述第二压缩机41进行压缩后，再进入所述第一气侧管31中。

当系统中内机存在制冷需求，且制冷需求大于制热需求时，第一控制阀51关，第二控制阀52开，冷链系统的压缩机启动。此时室外机压缩机排气口出来的高温高压气态冷媒，同时进入室外换热器和有制热需求的室内换热器冷凝放热，成为中间压力的液态冷媒；部分液态冷媒进入有制冷需求的室内机，在室内换热器中蒸发吸热成为低温低压的气态冷媒，回到室外机压缩机进行压缩；部分液态冷媒进入冷链系统，经电子膨胀阀节流后，在换热器蒸发吸热，提供冷链系统所需冷量，之后成为低温低压的气态冷媒，经冷链系统的压缩机压缩后，成为高温高压的气态冷媒，与室外机压缩机排出的高温高压气态冷媒汇合。

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。