[發明專利]一種裝有能效增大器的蒸氣壓縮式空調系統

有效

• 申請號: 201310380199.0
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103604245A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳恩鑒;徐曉麗;王顯龍
• 申請（專利權）人: 陳恩鑒;余偉俊
• 主分類號: F25B29/00
• 分類號: F25B29/00;F25B41/00;F25B41/04
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 艾持平

技術領域

本發明屬于制冷制熱技術領域，特別涉及一種裝有能效增大器的蒸氣壓縮式熱泵空調系統。

背景技術

蒸氣壓縮式空調系統包括空調制冷—熱泵系統、單純空調制冷系統、單純熱泵系統以及熱泵熱水器系統，其工作過程的本質是其工質從低溫介質（如室內或室外空氣）吸取熱量后，經壓縮機壓縮提高溫度后向高溫介質（如室外或室內空氣）放出熱量。為取得最經濟高效的運行效果，其工質的冷凝溫度應比高溫介質的溫度高出一個最小的合理溫差ΔTk，而工質的蒸發溫度應比低溫介質的溫度低一個最小合理溫差ΔTe。

在設計工況下，上述的要求基本可以得到遵守,此時系統達到最佳能效比和工作能力。但在實際運行過程中往往不能到達上述理想要求。

現有的空調制冷—熱泵系統為應對工況的變動，主要有如下兩種性能調節手段：

1）變頻調節：變頻調節主要是通過改變壓縮機的轉速達到改變工質的流量和壓縮機功耗的目的。這樣在氣溫不太高的情況下，可以通過適當降低壓縮機轉速而達到節能的目的。

2）膨脹閥調節：包括熱力膨脹閥和電子膨脹閥等。其調節原理是通過改變膨脹閥的節流面積達到改變工質流量和膨脹比的目的。

上述兩種調節方式均無法改變系統中的工質的平均密度，或者說工質的充裝量。理論和實驗均證實，每一工況下都存在一個工質最佳充裝量，在該最佳充裝量下，系統達到最佳工作狀態，具有最佳能效比。當系統偏離了設計工況時，上述兩種調節方式均無法改變工質的平均密度，因此系統就難以處于最佳能效比（EER或COP）狀態下工作。

當機組在空調制冷和熱泵工況之間切換時，上述的問題就特別突出。如在夏天制冷工況時，其外部環境溫度區間為27℃（室內）至35℃（室外）；在冬天熱泵工況時，其外部溫度區間則為20℃（室內）至2℃（室外）。在上述溫度條件下，夏天制冷時，合理的工質冷凝溫度設為50℃，蒸發溫度為12℃；冬天制熱時，工質的冷凝溫度應降為35℃，蒸發溫度應降為－8℃。顯然，這兩個工況下，工質的工作溫度相差了15℃。由于在不同的溫度下，氣態工質具有不同的密度，15℃之差氣態工質的密度差別將達50%以上。也就是說，制冷和熱泵工況下，系統中的最佳工質充裝量將有相當大的差別。顯然，傳統的熱泵空調系統難以適應這種情況，其工質的充裝量若照顧了制冷工況，則熱泵工況工質充裝量將大大過量。為減小這種差距，傳統的熱泵空調系統在設計時有意縮小室內換熱器的面積，增大室內換熱溫差。這樣，夏天制冷時的工質設計蒸發溫度將從12℃降低至5℃；而冬天制熱時的冷凝溫度將從35℃提高至43℃。此時冬、夏兩個工況下工質的工作溫度的差值將減小到10℃左右，最佳工質充裝量的差別得以縮小，但代價是設計能效比也降低了，設計能效比將從4下降到3左右。

即使在單純的制冷工況或熱泵工況下運行時，傳統空調系統的大部分時間也是偏離設計工況的，當空調剛啟動時，室內的溫度是緩慢下降的，而當室內溫度穩定后，室外的溫度又可能隨時間而變，傳統的空調的工質充裝量無法對此進行精確調節，這意味著傳統的空調系統大多數時間的工質充裝量不處于最佳狀態。

發明內容

針對現有技術存在的由于工質的平均密度固定不變，使系統難以處于最佳能效比（EER或COP）狀態下工作的問題，本發明提出蒸氣壓縮式空調系統工質側容積連續可調的技術方案，使系統中工質平均密度由固定不變狀態變為可調節狀態。工質側容積的變動意味著工質的平均密度發生了變動，當循環工質的平均密度增大時，如果其他條件不變，則工質循環的冷凝溫度和蒸發溫度都升高，反之亦然。這就為空調系統的運行提供了一種新的調節手段，從而有效提高空調系統的能效比。

本發明所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的：

一種裝有能效增大器的蒸氣壓縮式空調系統，包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器和依次連接上述各機構的管道組成的工質循環回路，在所述的工質循環回路中接入能效增大器，所述的能效增大器包括可變容積容器和改變容器容積的執行機構。

進一步地，系統還包括四通閥，當在所述的工質循環回路中接入四通閥時，切換四通閥可使該循環回路按空調制冷或熱泵方式運行。

所述的冷凝器還通過管道與水箱和循環泵連接成水加熱循環回路。

更好地，所述的可變容積容器與工質循環回路的連接位置設置在壓縮機出口的循環管道處。