[發明專利]主回路上設有噴射器的容量可調渦旋壓縮機制冷系統

無效

• 申請號: 200710178486.8
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101169291A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 王寶龍;石文星;李先庭;韓林俊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F25B1/04
• 分類號: F25B1/04;F25B9/08;F25B41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種含渦旋壓縮機的制冷系統，屬于制冷和空調領域。更具體的說，涉及一種通過制冷劑泄出或/和噴射改變含渦旋壓縮機制冷系統容量和性能的系統形式及其控制方法。

背景技術

渦旋壓縮機是制冷空調用壓縮機的一種。由于具有高效、低噪音等優點，渦旋壓縮機在中小容量制冷空調系統中得以廣泛應用。渦旋壓縮機具有一對對稱設置的渦旋盤(靜盤和動盤)，靜盤固定在壓縮機的機體上，動盤在一定范圍內繞靜盤做圓周平動。壓縮初期，低壓制冷劑氣體被渦旋盤的外側壁面卷入壓縮腔，而后隨著渦旋盤的平動被封閉于壓縮腔中。隨后，壓縮腔的容積隨著動盤的平動逐漸變小并向渦旋盤中心運動，此過程中密封于壓縮腔的制冷劑氣體逐漸被壓縮。當壓縮腔到達渦旋盤中心并與設于靜盤中心的排氣通道接通時，壓縮制冷劑氣體穿過靜盤排氣通道到達排氣腔，完成壓縮過程。

由上述分析可以看出，渦旋壓縮機的排氣狀態只受壓縮機固有排氣位置的影響。因此，一般而言，渦旋壓縮機是具有固定容積比(吸氣容積/排氣容積)的壓縮機。對于某一確定的渦旋壓縮機和制冷劑，其壓縮比基本確定。然而，在實際的制冷空調應用中，特別是空調器這類一側換熱器與室外空氣直接接觸的系統中，室外空氣溫度隨天氣和氣候的大幅度變化將導致室外換熱器內的蒸發壓力(制熱工況)或者冷凝壓力(制冷工況)大范圍變化，由此導致系統運行需要的壓縮比(冷凝壓力/蒸發壓力)在很大范圍內發生變化。因此，當渦旋壓縮機安裝于此類變工況制冷系統時，壓縮機在非設計工況均會出現過壓縮和欠壓縮損失，降低了壓縮機的效率。這也限制了含渦旋壓縮機制冷系統效率的進一步提高。

對于風冷熱泵機組或者熱泵式空調器而言，欠壓縮一般出現在室外溫度較低的制熱工況。隨著室外溫度的降低，系統蒸發壓力迅速降低，導致系統的需求壓縮比快速增加，遠超渦旋壓縮機的提供壓縮比。此時，壓縮機在排氣過程中將出現排出氣體的回灌現象，增加壓縮機的功耗，降低了壓縮機的效率。與此同時，由于系統的蒸發溫度低，吸氣比容大，導致系統中制冷劑的循環量較非低溫工況顯著下降，這一方面極大的降低了系統的制熱量，另外一方面造成壓縮機電機的冷卻不足，導致排氣溫度過高，影響壓縮機的安全運行和壽命。對于渦旋壓縮機提供壓縮比小于系統需求壓縮比而導致的制冷系統性能下降的情況，通過已有技術可以解決其中的一項或幾項問題：增加油冷可以有效降低壓縮機的排氣溫度；采用壓縮機變容技術可以增加系統的制冷劑流量，增加系統的制冷/制熱量；采用液態制冷劑噴射技術可以有效降低壓縮機的排氣溫度。此外，氣態制冷劑噴射技術是一項既能提高壓縮機效率，降低壓縮機排氣溫度，又能有效增加系統制冷/制熱量的技術。

另一方面，當含渦旋壓縮機的熱泵系統運行于高蒸發溫度、低冷凝溫度工況時，壓縮機將出現過壓縮的情況：壓縮機排氣壓力高于系統冷凝壓力，壓縮機排氣將被排氣口節流至冷凝壓力，節流損失的增加導致壓縮機功耗的增加和效率的下降。同時，當壓縮機運行于低壓縮比的情況時，系統的制冷/制熱量一般相對于標準設計工況有較大程度的增加，尤其對于蒸發溫度提高較大的系統，制冷/制熱量的增加更為顯著。而一般情況下，用戶的需求制冷/制熱量隨著壓比的減小逐漸下降。這將加劇兩者之間的供需矛盾，對于啟停控制的系統而言將導致系統頻繁的啟停，影響系統效率和壽命。同時，制冷劑流量和吸氣密度的增加將提高壓縮機的功耗，甚至導致壓縮機超電流運行，危及壓縮機安全。現有解決這一問題的手段包括：使用變容壓縮機，降低系統制冷劑流量；采用直接或間接熱氣旁通降低蒸發器和冷凝器的換熱能力。實際上，在渦旋壓縮機中采用制冷劑泄出技術能更好的解決這一問題。

渦旋壓縮機的制冷劑泄出技術是指在渦旋壓縮機壓縮中段的適當位置與制冷系統低壓側之間設置可以控制的旁通通道。當壓縮機需要減容時，泄出通道接通，壓縮腔中部分的制冷劑不再跟隨渦旋盤旋轉被壓縮而是通過泄出通道返回低壓側。這樣不但減小了渦旋壓縮機的有效壓縮圈數，降低了壓比，減小了過壓縮損失，同時也降低了壓縮機的排量，減小了系統的制冷/制熱量，也防止了壓縮機的過電流。很好的解決了渦旋壓縮機在系統低壓比下的調節問題。