CN102345940A - 带有能量系统优化装置的新型制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有能量系统优化装置的新型制冷系统。其主要特征是在包括由压缩机、冷凝器、蒸发器构成的传统的制冷系统回路中加入能量系统优化装置。能量系统优化装置与冷凝器连接及蒸发器连接。能量系统优化装置可实现从蒸发器流出的低温气体与流入冷凝器的高温气体或从冷凝器流出的高温液体的热交换，使制冷剂液体过冷度加大，达到空调效能优化的效果；同时，能量系统优化装置实现对气体的加热及气体中液体的分离，使液体存留于能量系统优化装置中直至被完全加热汽化，防止液体进入压缩机，减少压缩机的振动与噪音、有效提高压缩机的工作效率。因此采用本发明具有降低能耗、提高制冷系统品质与寿命、工作稳定的优点。

Description

带有能量系统优化装置的新型制冷系统

技术领域：

本发明涉及一种制冷系统节能装置，属于制冷技术领域。

背景技术：

高效节能是国家长期大力推广的战略政策。空调应用广泛，给生产生活带来了极大的便利，但空调的耗电量巨大，因此，对空调制冷系统的节能方式进行分析，并通过对其设计或已有的系统进行改造，从而降低能耗和减少对环境的负面影响是非常有意义的。

目前制冷系统普遍存在的问题是冷凝器入口处的气体是未饱和的高温气体，流经冷凝器后仍有部份气体未凝结为液体，因为气体密度远小于液体，所以降低了冷凝器的冷却效果。这也导致了从冷凝器流出的液态制冷剂温度较高，过冷度小，因而容易在节流前(即膨胀阀或毛细管前)的汽化，吸收室外的热量，降低了蒸发器的制冷效果。

另一方面，从蒸发器流出的气态制冷剂温度较低，过热度小，气体含有一定量的液体，由于液体在压缩机内不可压缩产生振动，即液压现象，降低了制冷系统的品质与寿命。因此，现有技术中制冷系统的能源利用还是不够理想，品质有待提高。

发明内容：

本发明为带有能量系统优化装置的新型制冷系统，其目的是实现制冷系统的节能，并减少系统的振动与噪音。本发明是这样构成的：它包括由现有的由压缩机1、冷凝器2、冷凝器21、蒸发器4构成的制冷系统，并在所述的制冷系统回路中加入能量系统优化装置3，其系统结构如图1所示。图1中的箭头表示制冷剂的流动方向。

能量系统优化装置3内部存在两个传输通道，其中一个传输通道通过制冷剂管道与冷凝器2或冷凝器21连接，另一个传输通道通过制冷剂管道和蒸发器4连接。两个传输通道之间实现热交换功能。能量系统优化装置3的内层5具有一定的容积，因而可实现存留气体中的液体功能。

冷凝器出口处液体过冷度增大可达到节能效果，其原理为：离开冷凝器后的制冷剂液体过冷度增大，从而有效地防止制冷剂液体在蒸发器之前(即膨胀阀或毛细管处)发生汽化，使制冷剂液体到达蒸发器才发生汽化而吸引室内热量，因而达到空调能量系统优化的效果。

为了使冷凝器出口处液体过冷度增大，可采取三种方法：一是在冷凝器入口之前进行热交换，使冷凝器入口处的气体温度降低并达到饱和，并使之在冷凝器处顺利凝结为液体，提高冷凝器的冷却效果。可通过去除图1中的冷凝器21而保留冷凝器2实现该方法；二是在冷凝器出口之后的任何位置进行热交换，直接使冷凝器出口之后的制冷剂液体降温，增加过冷度。可通过去除图1中的冷凝器2而保留冷凝器21实现该方法。三是在冷凝器内部的任何位置进行热交换。可通过同时保留图1中的冷凝器2及冷凝器21实现该方法。这时，冷凝器2及冷凝器21可以是同一冷凝器的前后两部份。

同时，能量系统优化装置3的双层或多层结构可使离开蒸发器的低温气体中凝结出的液体储存于内层5中，直至完全被加热汽化，防止液体进入压缩机，从而有效地防止液击现象的出现，显著减少振动与噪音，减少压缩机的能耗，提高制冷系统的寿命。

能量系统优化装置由于具有以上特征因而可产生两个重要作用：一是使得离开冷凝器的液体过冷以免在蒸发器前汽化而实现节能。具体分析如下：冷凝器入口处的制冷剂气体温度一般为50℃左右，冷凝器出口处或内部的制冷剂液体温度一般高于40℃，而蒸发器所产生的气体的温度一般在20℃以下，采用这种低温的气体对其进行热交换，能够达到最佳的冷却效果。制冷剂的过冷度得以提高，制冷系统的制冷量随之提高，而总能耗下降。通过物理实验与计算机仿真实验测试，能量系统优化装置3可使离开冷凝器的液体温度降低10℃以上，制冷系统能耗降低20％以上；二是提出制冷系统的品质与寿命。具体地，由于能量系统优化装置3具有较大的容积，并由于重力的作用，通过使离开蒸发器后制冷剂气体中夹带的液体存留于能量系统优化装置3的底部直至被完全加热汽化，使气体干燥，防止液体进入压缩机，从而有效地防止液击现象的出现，并进行压力调整，显著减少振动与噪音，减少压缩机的能耗，提高制冷系统的寿命。

为了增加过冷度，现有的技术主要是加大冷凝器面积，但是过冷度也很小，同时由于冷凝器消耗了较多的铜与铝，因而成本较高。因此，本发明与现有技术相比，采用本发明不仅具有节约材料、降低成本，有效地实现制冷系统降低能耗的优点，而且还具有能提高制冷系统品质与寿命的优点。此外，本发明还具有结构简单、工作稳定、制作成本低廉的优点。

附图说明：

图1为带有能量系统优化装置的新型制冷系统结构原理示意图

图2为能量系统优化装置结构正视图

图3为能量系统优化装置结构俯视图

具体实施方式：

在对现有的制冷系统进行改造时，在传统的制冷系统回路中加入能量系统优化装置3，能量系统优化装置3的一个传输通道通过制冷剂管道与冷凝器2或冷凝器21连接，能量系统优化装置3的另一个传输通道通过制冷剂管道和蒸发器4的出口连接。

接蒸发器的气体入口导管7伸入至能量系统优化装置内层5的底部，气体出口导管8处于能量系统优化装置内层5的顶部，接冷凝器的入口导管9处于能量系统优化装置外层6的底部，而液体出口导管10处于能量系统优化装置外层6的顶部。以上做法的目的是加长流体的流动路径，增加冷却效果。

当去除图1中的冷凝器2而保留冷凝器21，即采用能量系统优化装置3位于冷凝器出口之后的方案时，本发明适用于制冷系统，也适用于制热系统。当冷暖两用制冷系统从制冷模式进入制热模式，即冷凝器与蒸发器功能对调时，由于效能优化装置3的接入回路是对称互通的，效能优化装置3以同样原理实现效能优化，无须人工调整。

如图2所示，接蒸发器的气体入口7导管伸入至效能优化装置内层5的底部，气体出口8导管处于效能优化装置内层5的顶部，接冷凝器的液体入口10导管处于效能优化装置外层6的底部，而液体出口9导管处于效能优化装置外层6的顶部。以上做法的目的是加长气体与液体流动路径，增加冷却效果。

由图3给出的换热器俯视图，气体从入口7流入，通过导流板的引导作用沿着内层波纹管管壁流动，与内层波纹管外的流体进行热交换，然后气体从出口8流出。通过对波纹管的波纹结构，可以增加热交换的面积，导流板11的作用是迫使气体流经波纹壁，使热交换面积得到充分利用，提高了换热效率。与管式换热器相比，由于内层波纹管5有较大的容积，因而减少了气体流动阻力，进行流体压力调整，增加了热交换时间并实现了气-液分离。

本发明对能量系统优化装置3的结构不作细节性描述，只要能量系统优化装置3通过制冷剂管道与冷凝器2的入口之前或入口之后、蒸发器4的出口连接，并具有一定的储液容积，并可以实现气-液分离和具有热交换功能的装置，无论对能量系统优化装置的称谓作何变化及对能量系统优化装置采用何种设计方案和构造，仍应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带有能量系统优化装置的新型制冷系统，它包括由压缩机(1)、冷凝器(2)、能量系统优化装置(3)，蒸发器(4)，其特征在于：能量系统优化装置(3)通过制冷剂管道与冷凝器(2)的入口之前或入口之后的位置连接，同时与蒸发器(4)的出口位置连接。冷凝器(2)的入口之后位置包括冷凝器(2)的内部、冷凝器(2)的出口之后。

2.根据权利要求1所述的带有能量系统优化装置的新型制冷系统，其特征在于：能量系统优化装置(3)利用蒸发器(4)出口的低温气体来冷却冷凝器(2)入口的高温气体或冷凝器(2)内部或出口之后的高温液体。

3.根据权利要求1、2所述的带有能量系统优化装置的新型制冷系统，其特征在于：能量系统优化装置(3)具有一定储液容积，并可以实现气-液分离和进行流体热交换功能。

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