CN101334195A - 多蒸发温度的节能型家用热泵空调 - Google Patents

Abstract

多蒸发温度的节能型家用热泵空调包括空气处理部分和制冷系统部分；空气处理部分由第二换热器(13)、第三换热器(14)、风机(18)顺序连接组成；制冷系统部分包括压缩机(1)、四通阀(2)、第一换热器(3)、第一单向阀(4)、第二单向阀(5)、储液器(6)、过滤器(7)、第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)、第三单向阀(10)、第四单向阀(11)、第一电磁阀(12)、第二换热器(13)、第三换热器(14)、第五单向阀(15)、第二电磁阀(16)和气液分离器(17)；解决现有家用热泵空调制冷时空调显热负荷和湿负荷全部由一个蒸发器承担，导致空调整体蒸发温度较低，空调的能效比难以提高的问题。

Description

多蒸发温度的节能型家用热泵空调

技术领域

本发明涉及一种采取多蒸发温度实现夏季房间空调负荷热湿分段处理的家用热泵空调装置，属于制冷、空调系统设计和制造的技术领域。

背景技术

家用空调因为采取冷冻除湿方法，夏天制冷时为保证将室内的湿负荷处理到所需的状态，空调的蒸发温度必须足够低，而空调负荷除了湿负荷之外还包括大量显热负荷，从换热角度来看，空调房间的显热负荷完全可以采取较高的蒸发温度来承担，但对于只有一个室内蒸发器的空调装置来说，空调房间的显热负荷也由因为除湿需求所采取的低蒸发温度来承担，导致空气与制冷剂两者之间换热温差加大，造成空调的不可逆损失增加，空调能效比较低，整体性能难以提升，经济性不高。

因此，如何实现家用热泵空调夏季制冷时湿负荷和显热负荷分开处理，实现显热负荷由较高蒸发温度承担，解决处理空调显热负荷时空气与制冷剂之间换热的大温差问题，提高空调系统的能效比和经济性成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为解决现有家用热泵空调制冷时空调显热负荷和湿负荷全部由一个蒸发器承担，导致空调整体蒸发温度较低，空调的能效比难以提高的问题，提供一种实现家用空调负荷(显热负荷和湿负荷)分段处理的多蒸发温度的节能型家用热泵空调。

技术方案：本发明采取多蒸发温度实现热湿分段处理的家用热泵空调包括空气处理部分和制冷系统部分。空气处理部分由第二换热器、第三换热器、风机顺序连接组成。制冷系统由压缩机、四通阀、第一换热器、五个单向阀、储液器、过滤器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一电磁阀、第二换热器、第三换热器、第二电磁阀和气液分离器及其相关连接管道组成。其中压缩机的输出端接四通阀第一输入端，四通阀第一输出端接第一换热器输入端，第一换热器输出端通过第一单向阀接储液器的输入端，同时第一换热器输出端也通过第一单向阀、第二单向阀接第三换热器的输入端，储液器的输出端通过过滤器分别接第一电子膨胀阀的输入端和第二电子膨胀阀的输入端，第一电子膨胀阀输出端通过第四单向阀接第三换热器的输入端，同时第一电子膨胀阀的输出端还通过第三单向阀接第一换热器输出端。第二电子膨胀阀的输出端接第二换热器的输入端，同时通过第一电磁阀接第三换热器的输入端。第三换热器的输出端接四通阀第二输入端，第二换热器的输出端通过第五单向阀也接四通阀第二输入端，同时第二换热器的输出端还通过第二电磁阀接压缩机的第二输入端。四通阀的第二输出端接气液分离器的输入端，而气液分离器的输出端接压缩机的第一输入端。

本发明采取多蒸发温度实现热湿分段处理的家用热泵空调所采取的方案是：夏季空调制冷时，空气处理部分，室内空调的回风首先经过第二换热器与换热器中制冷剂进行换热，经等湿降温到接近露点温度，除去大部分显热负荷后进入第三换热器，在第三换热器中，空气与第三换热器进一步换热，降温并产生凝结水，除去湿负荷；降温除湿后的空气经风机加压后从室内空调出风口排出。制冷系统部分，制冷剂被压缩机压缩排出后通过四通阀进入第一换热器冷凝，制冷剂冷凝成液体后经过第一单向阀、储液器和过滤器后被分成两路，其中一路进入第一电子膨胀阀，被节流降压后经过第四单向阀进入第三换热器，制冷剂在其中蒸发吸热，完全蒸发后从第三换热器出来通过四通阀进入气液分离器，从气液分离器出来后被压缩机吸入重新压缩；另外一路制冷剂进入第二电子膨胀阀，制冷剂被节流后进入第二换热器，此时第一电磁阀关闭，制冷剂在第二换热器中蒸发吸热，完全蒸发后从第二换热器出来经过第二电磁阀被压缩机再次吸入重新压缩，从而完成循环，空调压缩机为双吸气压力压缩机。家用空调冬天制热时：空气处理部分，室内空调的回风首先经过第二换热器与换热器中制冷剂进行换热，空气吸热后温度升高进入第三换热器，在第三换热器中，空气与第三换热器进一步换热，空气温度进一步升高后经风机加压后从室内空调出风口排出。制冷系统部分，制冷剂被压缩机压缩排出经过四通阀后被分成两路，一路经过第五单向阀进入第二换热器，此时第二电磁阀关闭，制冷剂在第二换热器中冷凝放热，冷凝成液体后从第二换热器出来，此时第二电子膨胀阀完全关闭，第一电磁阀打开。另外一路制冷剂进入第三换热器，制冷剂在其中冷凝放热，凝结成液体后从第三换热器出来，与从第二换热器中冷凝的制冷剂混合后经第二单向阀、储液器、过滤器后进入第一电子膨胀阀，制冷剂被节流降压后经过第三单向阀进入第一换热器，制冷剂在第一换热器中蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第一换热器出来经过四通阀后进入气液分离器，制冷剂从气液分离器出来后被压缩机吸入后再次压缩，从而完成循环。

有益效果：本发明的有益效果是：家用热泵空调在夏季制冷时显热负荷和湿负荷分段处理，采取两个蒸发器运行，实现制冷系统多蒸发温度运行，低蒸发温度用于承担湿负荷，高蒸发温度用于承担显热负荷，减少了被处理空气与制冷剂之间的换热温差，提高了热泵空调的整体蒸发温度，实现整个空调的能效比和经济性的提升，达到节能的目的，同时空调出风温度的提高有利于增强房间的舒适性。

附图说明

图1是基于热湿分段处理的家用热泵空调示意图。

图中有：压缩机1；压缩机第一输入端1a；压缩机第二输入端1b；压缩机输出端1c；四通阀2；四通阀第一输入端2a；四通阀第一输出端2b；四通阀第二输入端2c；四通阀第二输出端2d；第一换热器3；第一换热器输入端3a；第一换热器输出端3b；第一单向阀4；第二单向阀5；储液器6；过滤器7；第一电子膨胀阀8；第二电子膨胀阀9；第三单向阀10；第四单向阀11；第一电磁阀12；第二换热器13；第二换热器输入端13a；第二换热器输出端13b；第三换热器14；第三换热器输入端14a；第三换热器输出端14b；第五单向阀15；第二电磁阀16；气液分离器17；风机18。

具体实施方式

结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式：本发明采取多蒸发温度实现热湿分段处理的家用热泵空调包括空气处理部分和制冷系统部分。空气处理部分由第二换热器13、第三换热器14、风机18顺序连接组成。制冷系统由压缩机1、四通阀2、第一换热器3、第一单向阀4、第二单向阀5、储液器6、过滤器7、第一电子膨胀阀8、第二电子膨胀阀9、第三单向阀10、第四单向阀11、第一电磁阀12、第二换热器13、第三换热器14、第五单向阀15、第二电磁阀16和气液分离器17及其相关连接管道组成。其中压缩机输出端1c接四通阀第一输入端2a，四通阀第一输出端2b接第一换热器输入端3a，第一换热器输出端3b通过第一单向阀4接储液器6的输入端，同时第一换热器输出端3b也通过第一单向阀4、第二单向阀5接第三换热器输入端14a，储液器输出端6通过过滤器7分别接第一电子膨胀阀8的输入端和第二电子膨胀阀9的输入端，第一电子膨胀阀8输出端通过第四单向阀11接第三换热器输入端14a，同时第一电子膨胀阀8的输出端还通过第三单向阀10接第一换热器输出端3b。第二电子膨胀阀9的输出端接第二换热器的输入端13a，同时通过第一电磁阀12接第三换热器的输入端14a。第三换热器的输出端14b接四通阀的第二输入端2c，第二换热器的输出端13b通过第五单向阀15也接四通阀第二输入端2c，同时第二换热器的输出端13b通过第二电磁阀16接压缩机第二输入端1b。四通阀的第二输出端2d接气液分离器17的输入端，而气液分离器17的输出端接压缩机的第一输入端1a。

采取多蒸发温度实现家用空调热湿分段处理过程为：夏季空调制冷时，空气处理部分，室内空调回风首先经过第二换热器13与换热器中制冷剂进行换热，经等湿降温到接近露点温度，除去大部分显热负荷后进入第三换热器14，在第三换热器14中，空气与第三换热器14进一步换热，降温并产生凝结水，除去湿负荷，降温除湿后的空气经风机18加压后从室内空调出风口排出。制冷系统部分，制冷剂被压缩机1压缩排出后通过四通阀2进入第一换热器3冷凝，制冷剂冷凝成液体后经过第一单向阀4、储液器6和过滤器7后被分成两路，其中一路进入第一电子膨胀阀8，被节流降压后经过第四单向阀11进入第三换热器14，制冷剂在其中蒸发吸热，对空气进行降温除湿，制冷剂完全蒸发后从第三换热器14出来通过四通阀2进入气液分离器17，从气液分离器17出来后被压缩机1吸入重新压缩。另外一路制冷剂进入第二电子膨胀阀9，制冷剂被节流降压后进入第二换热器13，此时第一电磁阀12关闭，制冷剂在第二换热器13中蒸发吸热，冷却空气，制冷剂完全蒸发后从第二换热器13出来经过第二电磁阀16被压缩机1再次吸入重新压缩，从而完成循环。空调压缩机1为双吸气压力压缩机。冬季空调制热时，空气处理部分，室内空调回风首先经过第二换热器13与换热器中制冷剂进行换热，空气吸热后温度升高进入第三换热器14；在第三换热器14中，空气与第三换热器14进一步换热，空气温度进一步升高后经风机18加压后从室内空调出风口排出。制冷系统部分，制冷剂被压缩机1压缩排出后经过四通阀2后分成两路，一路经过第五单向阀15进入第二换热器13，此时第二电磁阀16关闭，制冷剂在第二换热器13中冷凝放热，加热空气，制冷剂冷凝成液体后从第二换热器13出来，此时第二电子膨胀阀9完全关闭，第一电磁阀12打开。另外一路制冷剂进入第三换热器14，制冷剂在其中冷凝放热，加热空气，制冷剂凝结成液体后从第三换热器14出来，与从第二换热器13中冷凝的制冷剂混合后经第二单向阀5、储液器6、过滤器7后进入第一电子膨胀阀8，制冷剂被节流降压后经过第三单向阀10进入第一换热器3，制冷剂在第一换热器3中蒸发吸热，制冷剂完全蒸发后从第一换热器3出来经过四通阀2后进入气液分离器17，制冷剂从气液分离器出来后被压缩机1吸入后再次压缩，从而完成循环。

从以上过程可以看出，采取多蒸发温度实现热湿分段处理的家用热泵空调，在夏季制冷工况下，空气显热负荷主要由第二换热器承担，此时通过调节第二电子膨胀阀开度，控制进入第二换热器的制冷剂流量，就可实现第二换热器中较高蒸发温度的运行，空气湿负荷主要由第三换热器承担，此时通过调节第一电子膨胀阀开度，控制进入第三换热器中的制冷剂流量，保证空气处理到相应的状态。空调制冷时采取两个蒸发器，实现双蒸发温度，由于第二换热器中蒸发温度较高，能效比高，空调耗能减少，空调的整体性能显著提升。

Claims (4)

1.一种多蒸发温度的节能型家用热泵空调，其特征在于该装置包括空气处理部分和制冷系统部分；空气处理部分由第二换热器(13)、第三换热器(14)、风机(18)顺序连接组成；制冷系统部分包括压缩机(1)、四通阀(2)、第一换热器(3)、第一单向阀(4)、第二单向阀(5)、储液器(6)、过滤器(7)、第一电子膨胀阀(8)、第二电子膨胀阀(9)、第三单向阀(10)、第四单向阀(11)、第一电磁阀(12)、第二换热器(13)、第三换热器(14)、第五单向阀(15)、第二电磁阀(16)和气液分离器(17)；其中压缩机输出端(1c)接四通阀第一输入端(2a)，四通阀第一输出端(2b)接第一换热器输入端(3a)，第一换热器输出端(3b)通过第一单向阀(4)接储液器(6)的输入端，同时第一换热器输出端(3b)也通过第一单向阀(4)、第二单向阀(5)接第三换热器输入端(14a)，储液器输出端(6)通过过滤器(7)分别接第一电子膨胀阀(8)的输入端和第二电子膨胀阀(9)的输入端，第一电子膨胀阀(8)输出端通过第四单向阀(11)接第三换热器输入端(14a)，同时第一电子膨胀阀(8)的输出端还通过第三单向阀(10)接第一换热器输出端(3b)；第二电子膨胀阀(9)的输出端接第二换热器的输入端(13a)，同时通过第一电磁阀(12)接第三换热器的输入端(14a)；第三换热器的输出端(14b)接四通阀的第二输入端(2c)，第二换热器的输出端(13b)通过第五单向阀(15)也接四通阀第二输入端(2c)，同时第二换热器的输出端(13b)通过第二电磁阀(16)接压缩机第二输入端(1b)；四通阀的第二输出端(2d)接气液分离器(17)的输入端，而气液分离器(17)的输出端接压缩机的第一输入端(1a)。

2.根据权利要求1所述的多蒸发温度的节能型家用热泵空调，其特征在于第二换热器(13)和第三换热器(14)作为室内空调部分的有两个换热器，夏季空调制冷时，第二换热器(13)中采取高蒸发温度，第三换热器(14)中采取低蒸发温度。

3.根据权利要求1所述的多蒸发温度的节能型家用热泵空调，其特征在于第二换热器(13)和第三换热器(14)与压缩机的进出口间有由第一电磁阀(12)、第五单向阀(15)、第二电磁阀(16)组成的阀门组，用于空调制冷、制热时两换热器制冷剂的分配、组合。

4.根据权利要求1所述的采取多蒸发温度的节能型家用热泵空调，其特征在于压缩机(1)为双吸气压力压缩机或者具有中间补气功能的压缩机。