[實(shí)用新型]一種裝有能效增大器的蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320527822.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203518327U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳恩鑒;徐曉麗;王顯龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳恩鑒;余偉俊
• 主分類(lèi)號(hào): F25B29/00
• 分類(lèi)號(hào): F25B29/00;F25B41/00;F25B41/04
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 艾持平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于制冷制熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種裝有能效增大器的蒸汽壓縮式熱泵空調(diào)系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)包括空調(diào)制冷—熱泵系統(tǒng)、單純空調(diào)制冷系統(tǒng)、單純熱泵系統(tǒng)以及熱泵熱水器系統(tǒng)，其工作過(guò)程的本質(zhì)是其工質(zhì)從低溫介質(zhì)（如室內(nèi)或室外空氣）吸取熱量后，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提高溫度后向高溫介質(zhì)（如室外或室內(nèi)空氣）放出熱量。為取得最經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行效果，其工質(zhì)的冷凝溫度應(yīng)比高溫介質(zhì)的溫度高出一個(gè)最小的合理溫差ΔTk，而工質(zhì)的蒸發(fā)溫度應(yīng)比低溫介質(zhì)的溫度低一個(gè)最小合理溫差ΔTe。?

在設(shè)計(jì)工況下，上述的要求基本可以得到遵守,此時(shí)系統(tǒng)達(dá)到最佳能效比和工作能力。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中往往不能到達(dá)上述理想要求。?

現(xiàn)有的空調(diào)制冷—熱泵系統(tǒng)為應(yīng)對(duì)工況的變動(dòng)，主要有如下兩種性能調(diào)節(jié)手段：?

1）變頻調(diào)節(jié)：變頻調(diào)節(jié)主要是通過(guò)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到改變工質(zhì)的流量和壓縮機(jī)功耗的目的。這樣在氣溫不太高的情況下，可以通過(guò)適當(dāng)降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速而達(dá)到節(jié)能的目的。?

2）膨脹閥調(diào)節(jié)：包括熱力膨脹閥和電子膨脹閥等。其調(diào)節(jié)原理是通過(guò)改變膨脹閥的節(jié)流面積達(dá)到改變工質(zhì)流量和膨脹比的目的。?

上述兩種調(diào)節(jié)方式均無(wú)法改變系統(tǒng)中的工質(zhì)的平均密度，或者說(shuō)工質(zhì)的充裝量。理論和實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，每一工況下都存在一個(gè)工質(zhì)最佳充裝量，在該最佳充裝量下，系統(tǒng)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，具有最佳能效比。當(dāng)系統(tǒng)偏離了設(shè)計(jì)工況時(shí)，上述兩種調(diào)節(jié)方式均無(wú)法改變工質(zhì)的平均密度，因此系統(tǒng)就難以處于最佳能效比（EER或COP）狀態(tài)下工?作。?

當(dāng)機(jī)組在空調(diào)制冷和熱泵工況之間切換時(shí)，上述的問(wèn)題就特別突出。如在夏天制冷工況時(shí)，其外部環(huán)境溫度區(qū)間為27℃（室內(nèi)）至35℃（室外）；在冬天熱泵工況時(shí)，其外部溫度區(qū)間則為20℃（室內(nèi)）至2℃（室外）。在上述溫度條件下，夏天制冷時(shí)，合理的工質(zhì)冷凝溫度設(shè)為50℃，蒸發(fā)溫度為12℃；冬天制熱時(shí)，工質(zhì)的冷凝溫度應(yīng)降為35℃，蒸發(fā)溫度應(yīng)降為－8℃。顯然，這兩個(gè)工況下，工質(zhì)的工作溫度相差了15℃。由于在不同的溫度下，氣態(tài)工質(zhì)具有不同的密度，15℃之差氣態(tài)工質(zhì)的密度差別將達(dá)50%以上。也就是說(shuō)，制冷和熱泵工況下，系統(tǒng)中的最佳工質(zhì)充裝量將有相當(dāng)大的差別。顯然，傳統(tǒng)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)難以適應(yīng)這種情況，其工質(zhì)的充裝量若照顧了制冷工況，則熱泵工況工質(zhì)充裝量將大大過(guò)量。為減小這種差距，傳統(tǒng)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)有意縮小室內(nèi)換熱器的面積，增大室內(nèi)換熱溫差。這樣，夏天制冷時(shí)的工質(zhì)設(shè)計(jì)蒸發(fā)溫度將從12℃降低至5℃；而冬天制熱時(shí)的冷凝溫度將從35℃提高至43℃。此時(shí)冬、夏兩個(gè)工況下工質(zhì)的工作溫度的差值將減小到10℃左右，最佳工質(zhì)充裝量的差別得以縮小，但代價(jià)是設(shè)計(jì)能效比也降低了，設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的大部分時(shí)間也是偏離設(shè)計(jì)工況的，當(dāng)空調(diào)剛啟動(dòng)時(shí)，室內(nèi)的溫度是緩慢下降的，而當(dāng)室內(nèi)溫度穩(wěn)定后，室外的溫度又可能隨時(shí)間而變，傳統(tǒng)的空調(diào)的工質(zhì)充裝量無(wú)法對(duì)此進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，這意味著傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)大多數(shù)時(shí)間的工質(zhì)充裝量不處于最佳狀態(tài)。?

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的由于工質(zhì)的平均密度固定不變，使系統(tǒng)難以處于最佳能效比（EER或COP）狀態(tài)下工作的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)工質(zhì)側(cè)容積連續(xù)可調(diào)的技術(shù)方案，使系統(tǒng)中工質(zhì)平均密度由固定不變狀態(tài)變?yōu)榭烧{(diào)節(jié)狀態(tài)。工質(zhì)側(cè)容積的變動(dòng)意味著工質(zhì)的平均密度發(fā)生了變動(dòng)，當(dāng)循環(huán)工質(zhì)的平均密度增大時(shí)，如果其他條件不變，則工質(zhì)循環(huán)的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度都升高，反之亦然。這就為空調(diào)?系統(tǒng)的運(yùn)行提供了一種新的調(diào)節(jié)手段，從而有效提高空調(diào)系統(tǒng)的能效比。?

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種裝有能效增大器的蒸氣壓縮式空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器和依次連接上述各機(jī)構(gòu)的管道組成的工質(zhì)循環(huán)回路，在所述的工質(zhì)循環(huán)回路中接入能效增大器，所述的能效增大器包括可變?nèi)莘e容器和改變?nèi)萜魅莘e的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。?

進(jìn)一步地，系統(tǒng)還包括四通閥，當(dāng)在所述的工質(zhì)循環(huán)回路中接入四通閥時(shí)，切換四通閥可使該循環(huán)回路按空調(diào)制冷或熱泵方式運(yùn)行。?

所述的冷凝器還通過(guò)管道與水箱和循環(huán)泵連接成水加熱循環(huán)回路。?

更好地，所述的可變?nèi)莘e容器與工質(zhì)循環(huán)回路的連接位置設(shè)置在壓縮機(jī)出口的循環(huán)管道處。?