[發(fā)明專利]中間回路上設(shè)有噴射器的容量可調(diào)渦旋壓縮機制冷系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710178489.1
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101169292A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寶龍;石文星;李先庭;韓林俊
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含渦旋壓縮機的制冷系統(tǒng)，屬于制冷和空調(diào)領(lǐng)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(tǒng)的容量和性能的系統(tǒng)形式及其控制方法。

背景技術(shù)

渦旋壓縮機是制冷空調(diào)用壓縮機的一種。由于具有高效、低噪音等優(yōu)點，渦旋壓縮機在中小容量制冷空調(diào)系統(tǒng)中得以廣泛應(yīng)用。渦旋壓縮機具有一對對稱設(shè)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(nèi)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(cè)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(dāng)壓縮腔到達渦旋盤中心并與設(shè)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(tài)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(diào)應(yīng)用中，特別是空調(diào)器這類一側(cè)換熱器與室外空氣直接接觸的系統(tǒng)中，室外空氣溫度隨天氣和氣候的大幅度變化將導(dǎo)致室外換熱器內(nèi)的蒸發(fā)壓力(制熱工況)或者冷凝壓力(制冷工況)大范圍變化，由此導(dǎo)致系統(tǒng)運行需要的壓縮比(冷凝壓力/蒸發(fā)壓力)在很大范圍內(nèi)發(fā)生變化。因此，當(dāng)渦旋壓縮機安裝于此類變工況制冷系統(tǒng)時，壓縮機在非設(shè)計工況均會出現(xiàn)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(tǒng)效率的進一步提高。

對于風(fēng)冷熱泵機組或者熱泵式空調(diào)器而言，欠壓縮一般出現(xiàn)在室外溫度較低的制熱工況。隨著室外溫度的降低，系統(tǒng)蒸發(fā)壓力迅速降低，導(dǎo)致系統(tǒng)的需求壓縮比快速增加，遠(yuǎn)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(xiàn)排出氣體的回灌現(xiàn)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(tǒng)的蒸發(fā)溫度低，吸氣比容大，導(dǎo)致系統(tǒng)中制冷劑的循環(huán)量較非低溫工況顯著下降，這一方面極大的降低了系統(tǒng)的制熱量，另外一方面造成壓縮機電機的冷卻不足，導(dǎo)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(tǒng)需求壓縮比而導(dǎo)致的制冷系統(tǒng)性能下降的情況，通過已有技術(shù)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?nèi)菁夹g(shù)可以增加系統(tǒng)的制冷劑流量，增加系統(tǒng)的制冷/制熱量；采用液態(tài)制冷劑噴射技術(shù)可以有效降低壓縮機的排氣溫度。此外，氣態(tài)制冷劑噴射技術(shù)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(tǒng)制冷/制熱量的技術(shù)。

另一方面，當(dāng)含渦旋壓縮機的熱泵系統(tǒng)運行于高蒸發(fā)溫度、低冷凝溫度工況時，壓縮機將出現(xiàn)過壓縮的情況：壓縮機排氣壓力高于系統(tǒng)冷凝壓力，壓縮機排氣將被排氣口節(jié)流至冷凝壓力，節(jié)流損失的增加導(dǎo)致壓縮機功耗的增加和效率的下降。同時，當(dāng)壓縮機運行于低壓縮比的情況時，系統(tǒng)的制冷/制熱量一般相對于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工況有較大程度的增加，尤其對于蒸發(fā)溫度提高較大的系統(tǒng)，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?？刂频南到y(tǒng)而言將導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁的啟停，影響系統(tǒng)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(dǎo)致壓縮機超電流運行，危及壓縮機安全。現(xiàn)有解決這一問題的手段包括：使用變?nèi)輭嚎s機，降低系統(tǒng)制冷劑流量；采用直接或間接熱氣旁通降低蒸發(fā)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(shù)能更好的解決這一問題。

渦旋壓縮機的制冷劑泄出技術(shù)是指在渦旋壓縮機壓縮中段的適當(dāng)位置與制冷系統(tǒng)低壓側(cè)之間設(shè)置可以控制的旁通通道。當(dāng)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(zhuǎn)被壓縮而是通過泄出通道返回低壓側(cè)。這樣不但減小了渦旋壓縮機的有效壓縮圈數(shù)，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(tǒng)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(tǒng)低壓比下的調(diào)節(jié)問題。