[發明專利]具有動力驅動的再冷卻器的加熱通風空氣調節系統

無效

• 申請號: 200680007386.2
• 申請日: 2006-03-14
• 公開（公告）號: CN101137872A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 威廉·L·科普科
• 申請（專利權）人: 約克國際公司
• 主分類號: F25B6/02
• 分類號: F25B6/02;F25B7/00;F25B40/02;F25B13/00;F25B9/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陳荃芳

技術領域

本發明涉及一種加熱通風空氣調節(HVAC)系統。明確地說，本發明提供一種具有動力驅動的(powered)再冷卻器的冷卻裝置(chiller)系統。

背景技術

幾十年來大量的開發工作花費在商用空調器的優化設計上。

一種致力于優化商用空調器的努力包括安裝節能器(economizer)。節能器常用于螺桿式冷卻裝置中。典型的節能器將處于蒸發器壓力和冷凝器壓力之間的壓力的制冷劑閃發氣體從中間冷卻器輸送到壓縮機。雖然壓縮機效率受到限制，引入中壓制冷劑氣體可提高這種熱力循環的效率。在另一種致力于優化商用空調器的努力中，采用熱交換器以利用返回壓縮機的制冷劑在中等壓力下沸騰來冷卻離開冷凝器的制冷劑。普遍使用的這兩類系統對一般的氣冷式冷卻裝置條件而言，在容量方面的改進較小(約10％到約15％)。另一局限性是這些解決途徑需要通向壓縮機的專用端口以引導中壓氣體。一般說來，與這種端口相關的附加壓縮機損失使節能器循環不能完全達到理論效益。

人們認為動力驅動的再冷卻器限于在如超市中的制冷機和/或冷藏箱之類的低溫制冷系統中使用。它們利用單獨的制冷劑回路來冷卻主制冷系統中的制冷劑液體，以便在蒸發器中獲得制冷所需的低溫。人們發現，很少或幾乎不將它們用于空調系統中。這些系統通常將液態制冷劑冷卻到約32°F至50°F(0至10℃)，這可能在相當大的程度上會導致空調系統性能惡化。另外，現有技術表明，對主回路和再冷卻器回路使用分開的冷凝器將增大系統的空間需求。

隨著逐步淘汰HCFC-22(一氯二氟甲烷)，業界迅速地趨向于使用更高壓力的制冷劑。美國供熱制冷與空調工程師協會(ASHRAE)指出，具有高于HCFC-22的壓力的最有前途的新制冷劑的代表是R-410A，一種二氟甲烷(R32，CH₂F₂)和五氟乙烷(R125，CHF₂CF₃)的混合物。業已發現，這種制冷劑可用于HVAC冷卻裝置中。其他高壓制冷劑包括二氧化碳、R32、以及R125。當室外環境溫度非常高(即，高于約95°F(35℃))時，冷凝器內的制冷劑的溫度開始接近其臨界溫度。例如，R-410的臨界溫度約為160°F(71℃)。對于臨界溫度為90°F(32.2℃)的二氧化碳來說，在接近或超過臨界溫度的運行溫度將更高。當制冷劑達到或超過其臨界溫度時，冷凝器失去使制冷劑冷凝的能力，從而導致效率和冷量損失和/或導致系統在高的室外環境溫度期間不能工作。

因此需要一種能克服現有技術的缺陷、具有提高的冷卻能力和效率的HVAC冷卻裝置系統。

發明內容

本發明涉及一種具有主回路和再冷卻器回路的HVAC系統。主回路包括連接成閉合制冷劑環路的主回路蒸發器、主回路膨脹裝置、主回路冷凝器以及主回路壓縮機。再冷卻器回路包括連接成閉合的制冷劑環路的再冷卻器蒸發器、再冷卻器膨脹裝置、再冷卻器冷凝器以及再冷卻器壓縮機。再冷卻器蒸發器被安排和設置成與主回路內的液態制冷劑和再冷卻器回路內的制冷劑之間進行熱交換以冷卻主回路內的進入主回路蒸發器之前的液態制冷劑。對于具有預定設計效率的HVAC系統而言，再冷卻器回路的運行可使流過主回路冷凝器和再冷卻器冷凝器的單位冷卻流體的質量流量增加冷卻能力。

本發明的另一實施例涉及一種具有主回路、第一再冷卻器回路和第二再冷卻器回路的制冷系統。主回路包括連接成閉合的制冷劑環路的主回路蒸發器、主回路膨脹裝置、主回路冷凝器以及主回路壓縮機。第一再冷卻器回路包括連接成閉合的制冷劑環路中的第一再冷卻器蒸發器、第一再冷卻器膨脹裝置、第一再冷卻器冷凝器以及第一再冷卻器壓縮機。第二再冷卻器回路包括連接成閉合的制冷劑環路的第二再冷卻器蒸發器、第二再冷卻器膨脹裝置、第二再冷卻器冷凝器以及第二再冷卻器壓縮機。每個第一再冷卻器蒸發器和第二再冷卻器蒸發器被安排和設置成與主回路內的液態制冷劑和相應的再冷卻器回路中的制冷劑之間進行熱交換以冷卻主回路內的進入主回路蒸發器之前的液態制冷劑。