[發明專利]具有吸氣和補氣獨立壓縮功能的熱泵空調系統及空調設備

在審

• 申請號: 202011593871.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112594958A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 石文星;于天嬋;楊子旭;王寶龍;崔夢迪;肖寒松;李先庭
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F25B13/00
• 分類號: F25B13/00;F25B41/20;F25B41/30;F25B31/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周志斌

本發明涉及能源技術領域，提供一種具有吸氣和補氣獨立壓縮功能的熱泵空調系統及空調設備，包括壓縮裝置、室外換熱器、第一膨脹閥、室內換熱器和四通閥；壓縮裝置包括第一氣缸和第二氣缸；還包括第一單向閥、再冷器和第二膨脹閥；第一單向閥的進口與第一氣缸的進口連接，第一單向閥的出口與第二氣缸的進口連接；再冷器的第一進口與室外換熱器連接，再冷器的第一出口與第一膨脹閥的進口連接；再冷器的第二進口與第二膨脹閥的出口連接，再冷器的第二出口與第二氣缸的進口連接；第二膨脹閥用于調節第一單向閥的開閉，實現壓縮裝置在單級壓縮和雙級壓縮之間的切換。本發明通過設置四通閥、兩個膨脹閥和單向閥等部件，實現了壓縮機在單級和雙級間切換。

技術領域

本發明涉及能源技術領域，尤其涉及一種具有吸氣和補氣獨立壓縮功能的熱泵空調系統及空調設備。

背景技術

房間空調器具有冷暖兩用、高效節能、安裝方便、價格便宜，且容易實現行為節能的特點，是一種典型的空氣源熱泵系統，目前主要采用單級壓縮循環實現制冷與制熱功能。然而，無論是制冷還是制熱運行時，在室內外溫差較小時，外壓縮比需求小，采用單級壓縮循環可獲得較高的運行能效，而在室內外溫差較大時，其壓縮機所能提供的壓縮比過小，導致壓縮機的容積效率減小、節流損失增大、排氣溫度過高，制冷與制熱能力下降，運行能效降低。

為了實現空調器的高效運行，目前出現了采用中間補氣壓縮機的準雙級壓縮系統與雙氣缸或三氣缸構成的雙級壓縮系統，以提高室內外溫差較大時的制冷與制熱能力并提高運行能效比，并采用壓縮機的變轉速控制實現空調器的容量調節，以適應房間的負荷變化要求。然而，采用雙氣缸或三氣缸構成的雙級壓縮系統，雖然解決了室內外溫差較大時存在的不足，但在室內外溫差較小時仍然采用雙級壓縮循環，此時空調器每級的壓縮比過小導致壓縮機效率過低，空調器的能效比難以超過單級壓縮系統。對于采用中間補氣壓縮機的空調器，在室內外溫差較大時開啟補氣支路，空調器則轉化為準雙級壓縮系統，空調器高效運行；而在室內外溫差較小時則關閉補氣支路，空調器則回歸為單級壓縮系統，仍然處于高效運行狀態。中間補氣壓縮機的應用為壓比適應空調器的研發提供了重要條件，然而補氣壓縮機的壓縮比適應范圍較小，且存在有中間回流，導致在單級壓縮時的效率偏低。

發明內容

本發明提出一種具有吸氣和補氣獨立壓縮功能的熱泵空調系統，用以解決現有技術中在室內外溫差較大時，其壓縮機所能提供的壓縮比過小，導致壓縮機的容積效率減小、節流損失增大、排氣溫度過高，以及制冷與制熱能力下降，運行能效降低的缺陷，通過設置四通閥、兩個膨脹閥和單向閥等部件，實現了壓縮機在單級和雙級間的切換。

本發明還提出一種空調設備，用以解決現有技術中在室內外溫差較大時，其壓縮機所能提供的壓縮比過小，導致壓縮機的容積效率減小、節流損失增大、排氣溫度過高，以及制冷與制熱能力下降，運行能效降低的缺陷，通過多個運行模式切換，使系統在各種工況下都能以高效節能的循環模式運行，保證環控需求的同時提高了空調器的能效，且各個模式下可實現壓縮機變頻運行，適應負荷變化，系統使用方便，調節靈活、控制簡便。

根據本發明第一方面提供的一種具有吸氣和補氣獨立壓縮功能的熱泵空調系統，包括：構成工質循環回路的壓縮裝置、室外換熱器、第一膨脹閥、室內換熱器和四通閥；所述四通閥在所述壓縮裝置的出口處，分別與所述壓縮裝置、所述室外換熱器和所述室內換熱器連接；

其中，所述壓縮裝置包括第一氣缸和第二氣缸；

還包括：第一單向閥、再冷器和第二膨脹閥；

所述第一單向閥的進口與所述第一氣缸的進口連接，所述第一單向閥的出口與所述第二氣缸的進口連接；

所述再冷器的第一進口與所述室外換熱器連接，所述再冷器的第一出口與所述第一膨脹閥的進口連接；

所述再冷器的第二進口與所述第二膨脹閥的出口連接，所述再冷器的第二出口與所述第二氣缸的進口連接；