[發明專利]氣液分離裝置、空氣源熱回收系統及冷水機組和熱泵機組

有效

• 申請號: 201310140334.4
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103225935A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 王仕相
• 申請（專利權）人: 重慶美的通用制冷設備有限公司;廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: F25B43/00
• 分類號: F25B43/00;F25B41/00;F25B41/04;F25B41/06;F25B29/00;F25B13/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于空調系統制造技術領域，更具體地說，是涉及一種氣液分離裝置、采用該氣液分離裝置的帶有部分熱回收功能的空氣源熱回收系統以及采用該空氣源熱回收系統的冷水機組和熱泵機組。

背景技術

帶有部分熱回收功能的空氣源冷水或熱泵機組，當機組運行制冷模式且部分熱回收功能開啟時，可能面臨凝液問題。

請參見圖1，圖1的縱坐標是絕對壓力的對數值lgP，橫坐標是比焓值h，1'-2'是在壓縮機中完成的壓縮過程；2'-3'是在冷凝器中完成的過程，分為了三段，2'-5'這一段，是壓縮機排氣口來的高溫高壓氣態冷媒冷卻過程，沒有相變，氣態冷媒溫度下降；5'-6'過程，是冷凝過程，是從純氣態冷媒變為純液態冷媒的過程，有相變，冷媒溫度保持不變；6'-3'過程，是液態冷媒的冷卻過程，沒有相變，冷媒溫度降低，從而有了過冷度；點3'-4'是節流元件的節流過程；點4'-1'是在蒸發器中完成的蒸發過程。

請一并參閱圖2，所謂部分熱回收，就是在壓縮機10'的排氣口與冷凝器30'的進氣口之間增加一個換熱器20'，用以回收壓縮機10'的排氣中的過熱段負荷（顯熱交換，高溫高壓氣態冷媒冷卻散熱，無相變，點2'-5'），所以理論上在部分熱回收器20'的冷媒側出口是飽和氣態冷媒（點5'處狀態）。但實際機組運行時，如果部分熱回收器10'的水側水溫變化、水流量變化，又或者壓縮機10'運行工況變化，導致部分熱回收器的水側負荷（吸熱）大于了冷媒側排氣過熱段（點2'-5'）負荷，這時在部分熱回收器20'中，冷媒側就會開始冷凝凝液，即部分熱回收器20'的冷媒側出口就會是氣液兩相的飽和冷媒（狀態點越過點5'，進入冷凝段，在點5'和點6'之間的一點）。

參見圖2，制冷運行時，空氣側換熱器30'是冷凝器，壓縮機10'的排氣先進入部分熱回收器20'釋放部分熱量，然后再往上走，進入空氣側換熱器30'中進行冷凝、過冷。所以當部分熱回收器20'中的冷媒側有冷凝凝液后，排氣管段（部分熱回收器20'的冷媒側出口到空氣側換熱器30'的進氣口之間）管路壓降就會增大，冷媒流速就會降低。

壓降增大的主要原因，在于液態冷媒的密度（R22：1030～1200kg/m3，R134a：1000～1200kg/m3）比氣態冷媒密度（R22：22～110kg/m3，R134a：28～116kg/m3）大很多，部分熱回收器20'的冷媒側出口到空氣側換熱器30'的進氣口，約有1.5～2.0米的豎直高度，由重力壓降公式△P=ρ*g*h可知，壓降將增大8～55倍，加之液態冷媒粘性、管內阻力等因素影響，該段管路壓降會遠遠大于純氣態冷媒通過該段排氣管路的壓降；壓降過大，會升高壓縮機10’的排氣壓力，機組能力會降低、壓縮機功耗會增大，性能收到影響。

由于在部分熱回收器中冷媒就有部分凝液，所以氣態冷媒流量變少，冷媒流速降低（帶走壓縮機排氣中冷凍油顆粒的能力降低），加之液態冷媒和冷凍油存在一定互溶性，會導致部分冷凍油在部分熱回收器中集結，不利于冷凍油顆粒經空氣側換熱器、節流元件、水側換熱器等零部件之后，最終回到壓縮機吸氣端，即影響壓縮機回油。

現在主流廠家，針對此問題的處理方式有多種，主要的兩種如下：

第一種方案：將部分熱回收器20'的換熱量（換熱面積），盡量設計小一些，并縮小部分熱回收器20'的水側溫度運行范圍（水溫不能過低），以此盡量避免或削弱部分熱回收器20'中冷媒側發生冷凝凝液；這種解決方案，沒有實質性解決部分熱回收冷凝凝液的問題，且熱回收量設計偏小，不利于提升客戶生活熱水使用需求和質量；

第二種方案：請參見圖3，在部分熱回收器20'的冷媒側出口，增設一個常規的氣液分離裝置20’，將分離出的液態冷媒，經排液口排到整機主路節流元件52'之前或之后，最終進水側換熱器中蒸發。

第2種方案，存在以下問題：

氣液分離裝置中，如何判斷已經有凝液？只有判斷出有了凝液液態冷媒，排液電磁閥61'才能通電排液，否則就會將氣態冷媒排到整機主路節流元件52'之前或之后，對系統造成很大的影響。

如果將氣態冷媒排到整機主路節流元件52'之前，會影響整機主路節流元件52'的調節，可能造成該節流元件開度不夠，放給水側換熱器的液態冷媒量不足，失去調節功能，削弱水側換熱器的能力，同時壓縮機吸氣口的過熱度也不能穩定、有效控制；