CN103363717A - 一种制冷系统及其运行方法 - Google Patents

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刘长青
胡光宇
李文乐
陈亚霖
田建兴
仵浩
甘中学
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Abstract

本发明公开一种制冷系统,包括:采用压缩式制冷的压缩制冷回路;采用自然冷能制冷的自然冷能制冷回路;以及选择性的控制所述压缩制冷回路或所述自然冷能制冷回路工作的控制阀;所述压缩制冷回路中包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器;所述自然冷能制冷回路中包括冷凝器、制冷剂泵以及蒸发器,所述制冷剂泵设置于所述冷凝器和所述蒸发器之间,用于将所述冷凝器中的制冷剂输送到所述蒸发器中并为制冷剂循环提供压力;因此,在室外温度较低时,制冷系统运行不需要压缩机和节流阀工作,降低了系统能耗,通过制冷剂泵为制冷剂提供循环压力,利用自然冷能实现制冷系统的运行;另外本发明中还公开了上述制冷系统的运行方法。

Description

一种制冷系统及其运行方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种制冷系统及其运行方法,尤其涉及一种能够利用自然冷能实现制冷的制冷系统及其运行方法。
背景技术
[0002] 制冷机的制冷原理是压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的制冷剂,使之压力升高后送入冷凝器,在冷凝器中冷凝成高压常温的制冷剂,经节流阀节流后,成为低温低压的制冷剂液体,再送入蒸发器,在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的制冷剂蒸气,再送入压缩机的入口,从而完成制冷循环。
[0003]目前的制冷系统通常是根据夏季的室外环境温度进行选型配置,在春季、秋季或冬季室外温度较低时冷凝压力会降低,此时若仍有部分室内环境温度较高需要制冷,则需要关闭冷凝风机以提高冷凝压力,才能满足节流阀进出口的压力差,节流阀才会开启,但是冷凝压力的提高会造成压缩机耗能增加;如果不关闭冷凝风机,节流阀将处于闭合状态,制冷循环将会中断,制冷系统将无法工作。
发明内容
[0004] 本发明解决的技术问题是:提供一种在室外温度较低时无需节流阀参与工作的制冷系统,使冷凝压力的降低不会对制冷系统的正常运行产生影响。
[0005] 为达此目的,本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种制冷系统,包括:
[0007] 采用压缩式制冷的压缩制冷回路;
[0008] 采用自然冷能制冷的自然冷能制冷回路;
[0009] 以及选择性的控制所述压缩制冷回路或所述自然冷能制冷回路工作的控制阀;
[0010] 所述压缩制冷回路中包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器;
[0011] 所述自然冷能制冷回路中包括冷凝器、制冷剂泵以及蒸发器,所述制冷剂泵设置于所述冷凝器和所述蒸发器之间,用于将所述冷凝器中的制冷剂输送到所述蒸发器中并为制冷剂循环提供压力。
[0012] 作为一种优选的技术方案,所述制冷剂泵的入口连接于所述节流阀的入口,所述制冷剂泵的出口连接于所述蒸发器的入口。
[0013] 作为一种优选的技术方案,所述自然冷能制冷回路中设置有压缩机并行支路,所述压缩机并行支路设置有第三控制阀。
[0014] 作为一种优选的技术方案,所述控制阀包括分别设置在节流阀出口的第一控制阀、所述制冷剂泵出口的第二控制阀以及所述压缩机出口的第四控制阀。
[0015] 作为一种优选的技术方案,所述冷凝器与所述制冷剂泵之间设置有储液器。
[0016] 作为一种优选的技术方案,所述节流阀与所述蒸发器之间设置有膨胀机。
[0017] 一种如上所述的制冷系统的运行方法,通过对控制阀的控制选择性的实现压缩制冷回路或自然冷能制冷回路制冷。
[0018] 作为一种优选的技术方案,当室外温度高于设定模式转换温度时,压缩制冷回路制冷;当室外温度低于设定模式转换温度时,自然冷能制冷回路制冷。
[0019] 作为一种优选的技术方案,开启第一控制阀、关闭第二控制阀,节流阀工作,制冷剂经过节流阀节流膨胀后进入蒸发器中,关闭第三控制阀、开启第四控制阀,压缩机工作,制冷剂经压缩机压缩为高温高压气体进入冷凝器,实现压缩制冷回路运行。
[0020] 作为一种优选的技术方案,关闭第一控制阀、开启第二控制阀,节流阀停止工作,制冷剂泵直接将制冷剂送入蒸发器中,开启第三控制阀、关闭第四控制阀,压缩机停止工作,制冷剂直接由蒸发器进入冷凝器,实现自然冷能制冷回路运行。
[0021] 本发明的有益效果为:在室外温度较低时,制冷系统运行不需要压缩机和节流阀工作,降低了系统能耗,通过制冷剂泵为制冷剂提供循环压力,利用自然冷能实现制冷,使得冷凝压力的变化不会影响制冷系统的运行。
附图说明
[0022] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0023] 图1为本发明所述制冷系统结构示意图。
[0024] 图2为本发明所述制冷系统压缩制冷回路运行状态示意图(图中实线部分为压缩制冷回路)。
[0025] 图3为本发明所述制冷系统自然冷能制冷回路运行状态示意图(图中实线部分为自然冷能制冷回路)。
[0026] 图中:
[0027] 1、压缩机;2、冷凝器;3、节流阀;4、蒸发器;5、储液器;6、干燥过滤器;7、制冷剂泵;8、压缩机并行支路;9、膨胀机;10、第一控制阀;11、第二控制阀;12、第三控制阀;13、第四控制阀;14、截止阀。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0029] 如图1至3所示,于本实施例中,本发明所述的一种制冷系统,包括:采用压缩式制冷的压缩制冷回路;采用自然冷能制冷的自然冷能制冷回路;以及选择性的控制所述压缩制冷回路或所述自然冷能制冷回路工作的控制阀;所述压缩制冷回路中包括压缩机1、冷凝器2、节流阀3以及蒸发器4 ;所述自然冷能制冷回路中包括冷凝器2、制冷剂泵7以及蒸发器4,所述制冷剂泵7设置于所述冷凝器2和所述蒸发器4之间,用于将所述冷凝器2中的制冷剂输送到所述蒸发器4中并为制冷剂循环提供压力。
[0030] 在室外温度较高运行自然冷能制冷回路无法满足制冷需求的时候,需要运行压缩制冷回路,其制冷过程为:制冷剂经压缩机I压缩、冷凝器2冷凝后成为高压常温的制冷剂液体,经节流阀3节流膨胀得到低温低压制冷剂,再进入蒸发器4进行制冷,制冷后再次进入压缩机I进行压缩实现制冷循环。
[0031] 当室外温度较低时则需要关闭冷凝风机以提高冷凝压力,才能满足节流阀进出口的压力差,节流阀才会开启,但是冷凝压力的提高会造成压缩机耗能增加,如果仍然采用压缩制冷回路进行制冷会产生能源浪费,同时还可能发生制冷效果不好甚至制冷循环中断的情况,因此,在此情况下可采用自然冷能制冷回路进行制冷。
[0032]自然冷能制冷回路制冷过程为:在冷凝器2中的制冷剂与室外自然冷能进行热交换,温度降低同时压力也降低,通过制冷剂泵7将低温的制冷剂送入蒸发器4中进行制冷,同时制冷剂泵7为制冷剂的循环提供了循环压力。
[0033] 在自然冷能制冷回路制冷过程中,为了防止制冷剂流入压缩机I中,需要在压缩机I入口处设置截止阀14,在自然冷能制冷回路制冷时使制冷剂无法通过截止阀14从而不会进入压缩机I中,使得回路中制冷剂总量不会减少,从而不会影响制冷效果。
[0034] 作为一种优选的技术方案,自然冷能制冷回路与压缩制冷回路采用共同的冷凝器2以及蒸发器4。
[0035] 当然自然冷能制冷回路与压缩制冷回路也可各自单独使用冷凝器2以及蒸发器4从而各自形成相互独立的制冷回路;此时整个制冷系统中具有第一冷凝器、第二冷凝器、第一蒸发器以及第二蒸发器,压缩机、第一冷凝器、节流阀及第一蒸发器组成压缩制冷回路,第二冷凝器、制冷剂泵以及第二蒸发器组成自然冷能制冷回路,自然冷能制冷回路与压缩制冷回路可各自独立运行。
[0036] 进一步的,所述制冷剂泵7的入口连接于所述节流阀3的入口,所述制冷剂泵7的出口连接于所述蒸发器4的入口。用于将所述节流阀3从自然冷能制冷回路中隔离。
[0037] 进一步的,在自然冷能制冷回路中设置有压缩机并行支路8,所述压缩机并行支路8上设置有第三控制阀12。
[0038] 压缩机并行支路8设置在压缩机I两端,用于将所述压缩机I从自然冷能制冷回路中隔离,压缩机并行支路8与冷凝器2、制冷剂泵7以及蒸发器4共同组成自然冷能制冷回路。第三控制阀12的开启和闭合控制压缩机并行支路8是否参与制冷。
[0039] 进一步的,所述控制阀包括分别设置在节流阀3出口的第一控制阀10、所述制冷剂泵7出口的第二控制阀11以及所述压缩机I出口的第四控制阀12。即在相互并行的节流阀支路与制冷剂泵支路上分别设置第一控制阀10与第二控制阀11,第一控制阀10用于控制节流阀3是否参与制冷循环,第二控制阀11用于控制制冷剂泵7是否参与制冷循环,第四控制阀13用于控制压缩机I是否参与制冷循环。
[0040] 优选的,所述自然冷能制冷回路中冷凝器2与制冷剂泵7之间还设置有储液器5。
[0041] 储液器5能够将制冷剂进行集中,以便于制冷剂泵7的抽取。制冷剂泵7与储液器5之间还设置有干燥过滤器6。
[0042] 进一步的,压缩制冷回路中,节流阀3与蒸发器4之间设置有用于收集并利用节流阀3产生的节流压力能的膨胀机9,膨胀机9能够将节流阀3节流膨胀过程中产生的节流压力能进一步加以利用,提闻系统的能效。
[0043] 下面介绍上述制冷系统运行方法,其总体上是通过对控制阀的控制选择性的实现压缩制冷回路或自然冷能制冷回路制冷。其中,回风设定温度为室内需要的稳定的温度基准;设定模式转换温度为一般情况下低于回风设定温度5°C。
[0044] 具体过程为:
[0045] 如图2所示;当室外温度高于设定模式转换温度时,压缩制冷回路制冷。第一控制阀10开启、第二控制阀11关闭、第三控制阀12关闭、第四控制阀13开启、节流阀3工作,制冷剂经过节流阀3节流膨胀后进入蒸发器4中,压缩机I工作,制冷剂经压缩机I压缩为高温高压气体进入冷凝器2,实现压缩制冷回路运行。
[0046] 如图3所示:当室外温度低于设定模式转换温度时,自然冷能制冷回路制冷。第一控制阀10关闭、第二控制阀11开启、第三控制阀12开启、第四控制阀13关闭、节流阀3停止工作,制冷剂泵7直接将制冷剂送入蒸发器4中,压缩机I停止工作,制冷剂直接由蒸发器4进入冷凝器2,实现自然冷能制冷回路运行。
[0047] 当然,用于判断压缩制冷回路运行或自然冷能制冷回路运行的回风设定温度与设定模式转换温度的差值并不局限于5°C,可根据具体情况适当的调高或调低。
[0048] 需要声明的是,上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理,在本发明所公开的技术范围内,任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种制冷系统,其特征在于,包括:采用压缩式制冷的压缩制冷回路;采用自然冷能制冷的自然冷能制冷回路;以及选择性的控制所述压缩制冷回路或所述自然冷能制冷回路工作的控制阀;所述压缩制冷回路中包括压缩机、冷凝器、节流阀以及蒸发器;所述自然冷能制冷回路中包括冷凝器、制冷剂泵以及蒸发器,所述制冷剂泵设置于所述冷凝器和所述蒸发器之间,用于将所述冷凝器中的制冷剂输送到所述蒸发器中并为制冷剂循环提供压力。
2.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述制冷剂泵的入口连接于所述节流阀的入口,所述制冷剂泵的出口连接于所述蒸发器的入口。
3.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述自然冷能制冷回路中设置有压缩机并行支路,所述压缩机并行支路上设置有第三控制阀。
4.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述控制阀包括分别设置在节流阀出口的第一控制阀、所述制冷剂泵出口的第二控制阀以及所述压缩机出口的第四控制阀。
5.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述冷凝器与所述制冷剂泵之间设置有储液器。
6.根据权利要求1所述的制冷系统,其特征在于,所述节流阀与所述蒸发器之间设置有膨胀机。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的制冷系统的运行方法,其特征在于,通过对控制阀的控制选择性的实现压缩制冷回路或自然冷能制冷回路制冷。
8.根据权利要求7所述的制冷系统运行方法,其特征在于,当室外温度高于设定模式转换温度时,压缩制冷回路制冷;当室外温度低于设定模式转换温度时,自然冷能制冷回路制冷。
9.根据权利要求8所述的制冷系统运行方法,其特征在于,开启第一控制阀、关闭第二控制阀,节流阀工作,制冷剂经过节流阀节流膨胀后进入蒸发器中,关闭第三控制阀、开启第四控制阀,压缩机工作,制冷剂经压缩机压缩为高温高压气体进入冷凝器,实现压缩制冷回路运行。
10.根据权利要求8所述的制冷系统运行方法,其特征在于,关闭第一控制阀、开启第二控制阀,节流阀停止工作,制冷剂泵直接将制冷剂送入蒸发器中,开启第三控制阀、关闭第四控制阀,压缩机停止工作,制冷剂直接由蒸发器进入冷凝器,实现自然冷能制冷回路运行。
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