本技术涉及一种可实现压缩机启动过程快速回油的空调系统及其设计方法,解决现有空调系统在启动过程存在的压缩机缺油或空油等技术问题。该空调系统包括压缩机、油分离器、四通换向阀、第一换热器、第二换热器和储液器以及相应的连接管路;储液器包括筒体、进口管和出口管;进口管一端与四通换向阀连接,另一端伸入筒体内且为朝向出口管弯曲的折弯结构;出口管一端与压缩机的吸气口连接,另一端伸入筒体内且为一端高一端低的U型结构;U型结构的底部沿水平方向设有第一回油孔;筒体底部至U型结构底部之间的有效容积为压缩机油池容积的1/4~3/4。本发明大幅缩短了空调系统回油时间,改善了压缩机内部润滑油的质量,提高了压缩机的可靠性。
背景技术
随着社会的发展和生活水平的提高,人们对空调产品的需求日益增加,空调、热泵等产品的应用也越来广泛,这也对空调产品的质量和可靠性提出了更高的要求。其中,压缩机作为空调系统的核心部件,其性能的好坏直接影响整个空调系统的可靠性、安全性和节能性,因此,如何保障压缩机工作的可靠性一直以来备受关注。
研究人员发现,当空调系统停机时,由于压缩机和蒸发器之间温度和压力的差异,驱使制冷剂向更冷的地方流动,同时由于润滑油对制冷剂的溶解和吸附效应,驱使制冷剂向润滑油多的地方流动。在低温条件下,制冷剂迁移现象尤为明显。当温度较高时,制冷剂的溶解度很小;当温度保持不变时,制冷剂的溶解度随压力的升高而迅速增加,直至接近该温度下的临界压力时,制冷剂达到饱和溶解度。当空调系统处于长时间停机状态时,由于制冷剂在润滑油中的溶解度随着温度的降低而增加,导致制冷剂不断地迁移,并与压缩机内部的润滑油充分混合在一起。若在此时启动空调系统,由于启动初期系统压差较小,大量制冷剂在压缩机的高压侧聚集,造成排气压力上升;而制冷剂溶解度的增加,也导致压缩机油池的液面上升。同时,随着压缩机排气压力增加,饱和温度相应提高,由于压缩机壳体、油池和电机等部件的初始温度为环境温度,而制冷剂在压缩和排出的过程中不断向外散热,造成排气温度较长时间处于饱和状态(即未建立排气过热度),容易导致液态制冷剂大量落到油池中,使得油池液面进一步升高。之后,润滑油液被从消声器中带出的制冷剂吹入电机的上空腔中,使得大量润滑油随制冷剂一起排出,从而降低了压缩机的可靠性。
基于此,研究人员针对空调系统及压缩机做了一系列的改进,旨在提高压缩机的可靠性,但却依然存在下述问题:
1、在启动过程中,由于压缩机内部压力升高较快而温度升高较慢等原因,造成压缩机排油量较大,压缩机油池液面高度降低,从而导致压缩机缺油运行。
2、当润滑油从压缩机内部排出后,要经过冷凝器、蒸发器、储液器以及系统管路后再回到压缩机内部,所需回油时间较长。尤其对于多联机系统,压缩机回油管路更长且落差大,更容易出现缺油或空油的状况,进一步影响了压缩机运行的可靠性。
3、当空调系统在低温工况下长期制热运行时,储液器中液态制冷剂和润滑油易出现分层现象,由于液态制冷剂的密度大于润滑油的密度,润滑油被上置,从而导致从储液器的回油孔返回的润滑油减少,进而降低了压缩机的润滑效果,严重时会威胁压缩机运行的可靠性。
实现思路