CN103649650B - 制冷回路、气体-液体分离器以及加热和冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制冷回路，其循环制冷剂并且在制冷剂的流动方向上包括：压缩机（2）；用于向周围空气散热的至少一个冷凝器(14，16)；膨胀装置（8）；以及，蒸发器（10）。制冷回路还包括：收集容器（12），收集容器（12）的输出连接到膨胀装置（8）；散热热交换器（4），用于使制冷剂与热泵系统进行热交换，散热热交换器（4）的输出连接到收集容器（12）；以及，用于根据散热热交换器（4）处冷却功率的可用性将散热热交换器（4）或（多个）冷凝器(14，16)中至少一个冷凝器连接到压缩机（2）的输出的器件(V1，V2)。

Description

制冷回路、气体-液体分离器以及加热和冷却系统
技术领域
本发明涉及制冷回路、气体-液体分离器以及包括这种制冷回路的加热和冷却系统。
背景技术
长期以来已知制冷回路，制冷回路循环制冷剂并且在制冷剂流动方向上包括压缩机、作为冷凝器而工作的散热热交换器、膨胀装置和蒸发器。
热可耗散到周围空气或者可用于加热热系统，特别是热泵系统。制冷回路可由制冷回路的冷凝器联接到热泵系统，制冷回路的冷凝器同时形成热泵系统的蒸发器。以此方式联接到热泵系统的制冷回路是高效的，因为由冷凝器生成热并未被浪费，而是由热泵系统利用。但是，在联接到热泵系统的这样的制冷回路中，当耗散的热不同于操作制冷回路和在制冷回路的（多个）蒸发器处获得所希望的冷却所需的热时，产生问题。
因此，将会有益地提供一种制冷回路，其允许高效操作并且在蒸发器处获得所希望的冷却，不管在散热热交换器侧处的热需求是多少。
发明内容
本发明的示例性实施例包括一种制冷回路，其循环制冷剂并且在制冷剂的流动方向上包括：压缩机；用于向周围空气散热的至少一个冷凝器；膨胀装置；以及，蒸发器;制冷回路还包括：收集容器，收集容器的输出连接到膨胀装置；散热热交换器，用于使制冷剂与热泵系统进行热交换，散热热交换器的输出连接到收集容器；以及用于根据散热热交换器冷却功率的可用性将散热热交换器或（多个）冷凝器中至少一个连接到压缩机的输出的器件。
本发明的示例性实施例还包括一种气体-液体分离器，特别地用于如本文所描述的制冷回路，连接到其中包括气相和液相流动的管线，并且气体-液体分离器包括加宽管线部分，加宽管线部分连接到其中包括气相和液相流动的管线，其中在加宽管线部分中制冷剂的流动速度减小使得液相制冷剂在底部流动并且气相制冷剂在液相制冷剂上方流动；以及，T形分支，其中T形分支的第一分支连接到气态制冷剂输出管线并且T形分支的第二分支连接到液态制冷剂输出管线。
本发明的示例性实施例还包括一种加热和冷却系统，包括：如本文中所描述的制冷回路；以及，热泵系统,其中制冷回路的第一散热热交换器被配置成用作热泵系统中的热源。
附图说明
将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的示例性制冷回路的示意图；以及
图2示出了根据本发明的实施例的示例性气体-液体分离器的示意图，该气体-液体分离器可用于图1的制冷回路中。
附图标记
1 制冷回路
2 压缩机
4 散热热交换器
5 压力管线
5a 第一压力管线部分
5b 第二压力管线部分
5c 第一管线部分
5d 第二管线部分
6 分离装置
6a 气态制冷剂输出管线
6b 液态制冷剂输出管线
6c 入口管
6d 加宽管线部分
6e 加宽管线部分的底部
7 热泵系统
8 膨胀装置
10 蒸发器
12 收集容器
14 第一冷凝器
16 第二冷凝器
V2, VI, V3, V4, V5, V6 可开关的阀。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的示例性制冷回路1的示意图。
在由虚线包围的框内侧，在图的中部和右侧描绘了制冷回路1。在图的左侧，示出了热泵系统7的部分，特别地热源/蒸发器，连接到热源/蒸发器的管线和布置于这种管线中的阀。
热泵系统7的热源/蒸发器形成制冷回路1的散热热交换器4，并且制冷回路1以此方式高效地联接到单独热泵系统7，因为由散热热交换器4生成的热并未被浪费，而是由热泵系统7利用，例如用于提供建筑物的热水或温热部分。
制冷回路1在由箭头所示的制冷剂的流动方向上包括：压缩机2，其用于将制冷剂压缩到相对高压；压力管线5，其连接到压缩机2的输出；以及，可选的热交换器3，其依靠次要介质，诸如在热泵系统7中流动的制冷剂来冷却热的高压制冷剂。
在可选的热交换器3后方，压力管线分成通往常规空气冷却的冷凝器14和16的第一压力管线部分5a和通往散热热交换器4的第二压力管线部分5b，散热热交换器4与热泵系统7的热源/蒸发器进行热交换。
利用布置于第二压力管线部分5b中的阀V2，可打开和闭合第二压力管线部分5b并且同样利用布置于第一压力管线部分5a中的阀V1，可打开和闭合第一压力管线部分5a，如将在下文中详细地解释的那样。
第一压力管线部分5a在阀V1之后分成用于第一空气冷却冷凝器14的第一管线部分5c和用于第二空气冷却的冷凝器16的第二管线部分5d。因此两个冷凝器14、16并联，并且在本非限制性实施例中，它们的最大可实现的冷凝功率不同。特别地，在第一管线部分5c中的空气冷却的冷凝器14具有更高的冷凝功率，并且在第二管线部分5d中的空气冷却的冷凝器16具有更低的冷凝功率。在冷凝器14、16后方，并联的管线部分5c和5d再次联结。空气冷却的冷凝器14、16以它们的输出连接到膨胀装置8和蒸发器10。在已经在冷凝器14、16中至少一个中冷凝之后，液态制冷剂流入到膨胀装置8和蒸发器10，在蒸发器10中蒸发制冷剂，并且冷却用于例如制冷销售家具或空调系统的蒸发器10的环境。离开蒸发器10的蒸发的制冷剂经由抽吸管线被供应到压缩机2，由此闭合制冷剂回路。
第二压力管线部分5b连接到散热热交换器4，并且在通过散热热交换器4之后，制冷剂通过管线6c递送到气体-液体分离器6，在气体-液体分离器6中来自散热热交换器4的制冷剂被分成气相制冷剂部分和液相制冷剂部分，并且其中气相制冷剂部分经由气相输出而输出到管线6a并且液相制冷剂部分经由液相输出而输出到管线6b。
管线6a连接到并且分成用于第一空气冷却的冷凝器14的第一管线部分5c和用于第二空气冷却的冷凝器16的第二管线部分5d。
管线6b将气体-液体分离器6的液相输出连接到收集容器/接收器12，特别地到其顶部，其中收集液相制冷剂。收集容器12，特别地其底部，连接到膨胀装置8和蒸发器10，蒸发制冷剂并且冷却例如用于制冷销售家具或空调系统的蒸发器10的环境。离开蒸发器10的蒸发的制冷剂经由抽吸管线供应到压缩机2，由此闭合制冷剂回路。
在离开散热热交换器4的制冷剂的液相与气相部分之间的比例取决于热泵系统7所需/耗散的热量。特别地，如果由热泵系统7耗散的热小于制冷系统所需的冷凝功率，仅冷凝制冷剂的一部分。另一方面，可能所述热泵系统7将吸收来自制冷剂的所有热并且将冷凝所有制冷剂。在此情况下，液态制冷剂将离开散热热交换器4。
多个示例性阀V1至V6布置于制冷回路1的制冷剂管道中以便允许调整到不同操作条件。
第一阀V1布置在压力管线5分成第一压力管线部分5a和第二压力管线部分5b的点后方与第一压力管线部分5分成第一管线部分5c和第二管线部分5d的点之间，特别地在通往（多个）冷凝器14、16的第一压力管线部分5a中。
第二阀V2布置在压力管线5分成第一压力管线部分5a和第二压力管线部分5b的点后方与散热热交换器4的入口侧前方，特别地在通往散热热交换器5b的第二压力管线部分5b中。
第三阀V3布置于冷凝器14和16之前的管线部分中，该管线部分并联连接冷凝器14和16。
第六阀V6布置于冷凝器14和16之后的管线部分中，该管线部分并联连接冷凝器14和16。
第四阀V4和第五阀V5布置于冷凝器16之前和之后的管线部分5d中。
本文所描述的所有监视和开关步骤可由适当控制单元和适当传感器来执行。
特别地，可基于蒸发器10处测量和希望的温度来确定在蒸发器10处提供所希望的冷却所需的冷凝功率。
在第一操作模式，热泵系统7完全不供应冷凝功率，例如，因为停用热泵系统7。在此情况下，使制冷剂通过散热热交换器4和气体-液体分离器6流动并无任何意义，因为散热热交换器4并不提供散热。因此，阀V2闭合并且阀V1打开以便将离开压缩机2的制冷剂直接供应到冷凝器14和16的入口侧。
如果仅需要较少的冷凝功率，通过闭合阀V6和设置于第一压力管线部分5c中在空气冷却的冷凝器14之前的可选的额外阀而使具有更高冷凝功率的空气冷却的冷凝器14断开连接，并且通过打开阀V3、V4和V5来引导全部制冷剂通过具有较低冷凝功率的空气冷却的冷凝器16。
如果需要更多的冷凝功率，通过闭合所述阀V3、V4和V5使具有较低冷凝功率的空气冷却的冷凝器16断开连接，并且通过打开所述阀V6和设置于第一压力管线部分5c中在空气冷却的冷凝器14之前的可选的额外阀来引导全部制冷剂通过空气冷却的冷凝器14。
如果需要很多或最大冷凝功率，通过打开阀V3、V4、V5和V6和设置于第一压力管线部分5c中在空气冷却的冷凝器14之前的可选的额外阀来连接两个空气冷却的冷凝器14和16。
通过在无热泵系统7的冷凝支持的情况下的这种第一操作模式，在制冷回路中递送的冷凝功率可高效地匹配所需冷凝功率。
在第二操作模式，由运行的热泵系统7递送冷凝功率，并且因此打开阀V2和闭合阀V1。
在第二操作模式的第一情形下，由热泵系统7递送的冷凝功率或者换言之由热泵系统7耗散的热等于或大于所需冷凝功率，然后使通过散热热交换器4流动的全部制冷剂液化，并且并不保留需要由液体-气体分离器6分离的制冷剂的气相部分。在此情况下，阀V3至V6闭合或开关到闭合状态。因此，离开散热热交换器4的液态制冷剂经由液相输出离开气体-液体分离器6并且流到收集容器12，膨胀装置8和蒸发器10。
在第二操作模式的第二情形，其中，制冷回路1所需的冷凝功率略微超过由热泵系统7所提供的冷却功率，离开散热热交换器4的制冷剂包括较少气相部分，较少气相部分由气体-液体分离器6与液相部分分离。在此操作模式，除了阀V2之外，打开阀V4和V5使得启用具有较低冷凝功率的空气冷却的冷凝器16。离开散热热交换器4的制冷剂的气相部分在气体-液体分离器6中分离并且经由打开的阀V4流入到具有更低冷凝功率的空气冷却的冷凝器16内，在空气冷却的冷凝器16中，其被液化。在第二冷凝器16中液化的制冷剂经由打开的阀V6流动，与来自制冷剂收集器12的液态制冷剂混合并且流到膨胀装置8和蒸发器10。
因此，在第二操作模式的第二情形下，第二冷凝器16确保离开散热热交换器4的制冷剂的气相被液化并且仅液态制冷剂被递送到膨胀装置8，由此提高了制冷回路1的效率。
在第二操作模式的第三情形下，由制冷回路1所需的冷凝功率以比第二模式更大的量超过由热泵系统7递送的冷却功率。因此，离开散热热交换器4的制冷剂包括比第二情形更大的气态制冷剂部分。在此情形下，闭合了阀V4和V5，但打开V3和V5使得启用了具有更大冷凝功率的空气冷却的冷凝器14。在此第三情形下，制冷系统的工作类似于第二情形，仅具有以下差别：冷凝功率高于第二冷凝器16的第一冷凝器14被用于使离开散热热交换器4的制冷剂的气态部分液化。
通过选择性地启用具有不同冷凝功率的冷凝器14（第三模式）和冷凝器16（第二模式），具有用于高效地冷凝离开散热热交换器4的制冷剂的气态部分的最佳冷凝功率/能力的冷凝器14、16用于优化制冷回路1的性能和效率。
第一冷凝器14的能力/容量可例如为第二冷凝器16的能力/容量两倍大。
当然，可添加由额外阀连接到制冷回路1的额外冷凝器以允许对冷凝器14、16提供的冷凝能力的甚至更精细的调整。
在第二操作模式的第四情形，制冷回路1所需的冷凝功率甚至比第三情形更多地超过热泵系统7所递送的冷却功率从而使得仅第一冷凝器14的冷凝功率/能力不足以冷凝离开散热热交换器4的制冷剂的整个气相部分。
在此情况下，打开所有阀V3至V6以便并行地启用两个冷凝器14、16。因此，该系统可使用两个冷凝器14、16的组合能力以使离开散热热交换器4的制冷剂的所有气相部分液化。
如果相应冷凝器14、16并不操作，闭合连接到冷凝器14、16出口侧的阀V5和V6以便避免来自收集容器12的液态制冷剂流回到不操作的冷凝器14、16并且在那里收集。因此，能减小在制冷回路1内循环的制冷剂量。
因此，在根据示例性实施例的制冷剂回路中，仅液态制冷剂被递送到膨胀装置8，膨胀装置8提高了制冷回路1的效率并且增强了其可靠性。
冷凝器14、16可整合到具有两个（或更多个）冷凝回路的单个装置中，冷凝回路可具有不同的能力/容量。
图2示出了根据本发明的实施例的示例性气体-液体分离器6的示意图，该气体-液体分离器6可用于图1的制冷回路1的位置6。
但是，气体-液体分离器6既不限于图1的制冷回路1也不限于图1的制冷回路1 的管线6c、6b中的位置6。而是其可设置于任何制冷回路中，其中，制冷剂的气体-液体混合物分成气态部分和液体部分。
在图2所示的实施例中，气体-液体分离器6包括具有第一直径的入口管6c，入口管6c连接到或者形成其中包括气相和液相流动的管线。在图1中，入口管6c连接到来自散热热交换器4的出口侧、递送制冷剂的气体-液体混合物的管线。
加宽管线部分6d连接到入口管6c，该加宽管线6d布置于入口管6c下游并且具有比入口管6c更大的直径，这导致进入加宽管线部分6d的制冷剂流动速度减小。由于这种流动速度减小，制冷剂的液相部分将收集在加宽管线部分6d的壁附近的区域中、并且特别地在加宽管线部分6d的底部6e处，并且制冷剂的气相部分在液相制冷剂上方流动。
在与入口管6c相反的其下游端处，T形分支连接到加宽管线部分6d，其中第一分支6a连接到在向上方向延伸的气态制冷剂输出管线6a并且第二分支6b连接到在向下方向延伸的液态制冷剂输出管线6b。T形分支的分支基本上垂直于管线部分6c和6d布置。
向上延伸的分支形成气态制冷剂出口，因为进入气体制冷剂分离器6的制冷剂的气相部分将经由所述气态制冷剂出口离开气体-液体分离器6。
向下延伸的分支形成液态制冷剂出口，因为进入气体制冷剂分离器6并且已收集在加宽管线部分6d的底部6e处的制冷剂的液相部分将经由所述液态制冷剂出口离开气体-液体分离器6。
气态制冷剂和液态制冷剂出口基本上具有与加宽管线部分6d相同的大直径。
气态制冷剂出口连接到气态制冷剂管线，在图1中连接到通往（多个）冷凝器14、16的管线6a并且同样液态制冷剂出口连接到液态制冷剂管线，在图1中连接到通往收集容器12的管线6b。
通往收集容器12的管线6b在图2中形成向右的弯曲，但这种弯曲是可选的。
图2所示的实施例提供气体-液体分离器6，气体-液体分离器6易于以低成本产生并且提供对于许多应用和特别地根据示例性实施例的制冷剂回路和更特定而言关于图1所描述的制冷剂回路而言充分的气体-液体分离。
图1的制冷回路1的示例性实施例分别描绘了仅一个压缩机2、一个膨胀装置8和一个蒸发器10。但本领域技术人员将会了解到可提供多个压缩机、膨胀装置和蒸发器，而不偏离本发明的范围。本领域技术人员也将认识到用于提供甚至更低（深冷冻）温度的深冷回路可与图1所示的制冷回路1组合，如在本技术领域中已知的那样。
同样，额外散热热交换器可与散热交换器4并联或串联布置以便将另外的吸热系统或部件连接到制冷回路1。特别地，可通过使待加热的水通过所述额外热交换器流动来使用额外热交换器以便提供温水，而无需使用热泵。
在根据示例性实施例的制冷回路中，离开散热热交换器的制冷剂的液体部分可直接递送到膨胀装置，而离开散热热交换器的制冷剂的气体部分可与所述液体部分分离并且在递送到膨胀装置之前在额外冷凝器中冷凝。
因此，仅液态制冷剂供应到膨胀装置，提高了制冷回路的效率并且在所有环境情形下确保其可操作性。
在如本文所描述的根据示例性实施例的制冷回路中，并无液态制冷剂递送到（多个）冷凝器使得可避免不当地收集液态制冷剂，不当地收集液态制冷剂将会增加操作制冷回路所需的制冷剂量。
因此如本文所描述的制冷回路的示例性实施例提供一种制冷回路，制冷回路可以稳固地并且在所有环境情形下以高效率操作并且其特别地可根据散热热交换器的不同散热率来调整。
收集容器可布置于膨胀装置上游并且被配置成用于收集在制冷回路内的制冷剂。这样的收集容器形成制冷剂缓冲器并且允许根据实际操作条件来调整在制冷回路内循环的制冷剂量。
根据如本文所描述的制冷回路的示例性实施例，在将制冷剂递送到膨胀装置之前，制冷剂的气态部分可靠地冷凝/液化，其提高了制冷回路的性能和效率并且确保了在所有环境情形下提供足够的制冷性能。
联接到热泵系统的如本文所描述的根据示例性实施例的制冷回路是高效的，因为由冷凝器生成的热并未被浪费，而是由热泵系统利用。由散热热交换器耗散的热总是匹配着在良好操作条件下操作制冷回路所需的热以便在蒸发器处获得所希望的冷却。
通过如本文所描述的根据示例性实施例的制冷回路，提供对热泵蒸发器的整合的冷凝器控制商业制冷。可由热泵系统提供所需的热，其中，加热系统的蒸发器为制冷回路的冷凝器。取决于所请求/所需的热量，一个或多个阀可受到控制，因此不允许热耗散超过此回路中的需要。如果由热泵系统递送的冷却功率小于制冷系统所需的冷凝功率，则仅冷凝制冷剂的部分。为了提供所需的额外冷凝功率并且为了冷凝制冷剂的其余部分，使用额外常规空气冷却的冷凝器。因此实现了制冷剂的完全冷凝。通过使用不同的阀，如本文所描述的根据示例性实施例的制冷回路提供针对使用加热系统的全部，即最大冷却功率和仅常规制冷系统所需的其余冷却功率的控制。可以使用具有不同功率的常规空气冷却的冷凝器来最佳地采取系统的需要。如本文所描述的根据示例性实施例的制冷回路为节省能量的并且可总是在相同的操作点运行，因此使得系统更安全并且更高效。
根据制冷回路的一实施例，压缩机的压力管线分成通往（多个）冷凝器的第一压力管线部分和通往散热热交换器的第二压力管线部分，阀布置于第一压力管线部分中，被配置成打开和闭合第一压力管线部分，并且另一阀布置于第二压力管线部分中，被配置成打开和闭合第二压力管线部分。通过这个实施例，压缩的制冷剂可选择性地被引导至散热热交换器或空气冷却的冷凝器。可由制冷回路的适当控制单元来执行这样的控制操作。
根据制冷回路的另外实施例，在第一压力管线部分中的阀被配置成当散热热交换器处可提供冷却功率时闭合和当在散热热交换器处不提供冷却功率时打开，和/或在第二压力管线部分中的阀被配置成当在散热热交换器处可提供冷却功率时打开并且当在散热热交换器处不提供冷却功率时闭合。通过这样的实施例，压缩的制冷剂可选择性地被引导至散热热交换器或者（多个）空气冷却的冷凝器，取决于在散热热交换器处的冷凝功率的可用性。可由制冷回路的适当控制单元执行这样的控制操作。
根据制冷回路的另一实施例，至少两个冷凝器被设置为并联连接，其中第一压力管线部分分成用于冷凝器中每一个冷凝器的单独管线部分。通过提供两个或更多个冷凝器，可根据制冷回路的需要来调整冷凝能力以便提供高效率。
根据制冷回路的另一实施例，并联的至少两个冷凝器的最大可实现的冷凝功率不同。通过提供两个或更多个具有不同冷凝的功率/能力的冷凝器，可根据冷凝回路的需要来更精确地调整冷凝能力以便提供高效率。
根据制冷回路的另一实施例，提供气体-液体分离器，其布置在将散热热交换器的输出连接到收集容器的管线中，气体-液体分离器将来自散热热交换器的制冷剂分成气相制冷剂部分和液相制冷剂部分并且具有气相输出和液相输出。通过提供这样的气体-液体分离器，离开散热热交换器并且形成气相制冷剂和液相制冷剂的混合物的部分冷凝的制冷剂能被可靠地分离，可不同地处理气相制冷剂和液相制冷剂以便提供高效率。
根据制冷回路的另一实施例，气体-液体分离器的气相输出选择性地连接或可连接到两个冷凝器中的至少一个，和/或其中气体-液体分离器的液相输出连接到收集容器。由此，确保了气相制冷剂在冷凝器中可靠地冷凝，而液相制冷剂将流过收集容器到膨胀装置和蒸发器，这进一步改进了效率。可由制冷回路的适当控制单元来执行这样的控制操作。
根据制冷系统的另一实施例，提供阀以将第一压力管线部分或气体-液体分离器的液相输出选择性地连接到冷凝器中的至少一个冷凝器。可由制冷回路的适当控制单元来控制或开关这些阀。通过这些阀，可控制制冷回路以在其中散热热交换器并不运行并且加压制冷剂被引导至冷凝器（其在那里被冷凝）的操作模式或者其中加压制冷剂已在散热热交换器中部分地冷凝的操作模式运行，加压制冷剂在气体-液体分离器中分成其气相部分和液相部分并且制冷剂的气相部分在（多个）冷凝器中可靠地冷凝。
根据制冷回路的另一实施例，制冷回路被配置成确定所需冷凝功率以便在蒸发器处提供所希望的冷却。这种所需的冷凝功率用作一种用于控制制冷回路的命令变量。
根据制冷回路的另一实施例，制冷回路被配置成用以测量由散热热交换器递送的冷凝功率。为了这样做，可提供在散热热交换器处的适当传感器和/或适当控制单元。
根据制冷回路的另一实施例，制冷回路被配置成用以比较所需的冷凝功率与可通过散热热交换器和（多个）冷凝器提供的冷凝功率。为了确定这样的可提供的冷凝功率，可使用散热热交换器和（多个）冷凝器、在散热热交换器和/或（多个）冷凝器处的适当传感器的规格。可在制冷回路的适当控制单元中进行这种比较。
根据制冷回路的另一实施例，制冷回路被配置成在当散热热交换器处不可提供冷却功率时的状态下，在第一压力管线部分中的阀打开，并且在第二压力管线部分中的阀闭合，以将第一压力管线部分连接到递送所需冷凝功率所需的那些冷凝器。可由制冷回路中的适当控制单元来执行这样的控制操作。通过这样的实施例，在散热热交换器不可提供冷却功率的情况下，散热热交换器能够可靠地与压缩机断开连接并且（多个）冷凝器可连接到压缩机以便提供所必需的冷凝功率。
根据制冷回路的另一实施例，在当散热热交换器处不可提供冷却功率时的状态下，当第一压力管线部分中的阀打开时并且当第二压力管线部分中的阀闭合时，制冷回路被配置成用以由阀在需要仅较少冷凝功率的情况下将第一压力管线部分连接到提供较低冷凝功率的冷凝器，在需要更多冷凝功率的情况下将第一压力管线部分连接到提供更高冷凝功率的冷凝器，并且在需要很多或最大冷凝功率的情况下，将第一压力管线部分连接到所有冷凝器。可由制冷回路中的适当控制单元来执行这样的控制操作。通过这样的实施例，冷凝器可受到个别的控制从而使得被递送的冷凝功率完美地与所需的冷凝功率匹配，这允许以高效的操作点运行制冷回路。
根据制冷回路的另一实施例，在当散热热交换器处可提供冷却功率时的状态下，当第二压力管线部分中的阀打开和当第一压力管线部分中的阀闭合时，制冷回路被配置成比较所需冷凝功率与由散热热交换器递送的冷凝功率以便获得需要由（多个）冷凝器递送的额外冷凝功率。所需的这样的额外冷凝功率为用于控制冷凝器的命令变量。
根据制冷回路的另一实施例，在当散热热交换器处可提供冷却功率时的状态下，当第二压力管线部分中的阀打开并且当第一压力管线部分中的阀闭合时，制冷回路被配置成将气体-液体分离器的气相输出连接到递送所需的额外冷凝功率所需的那些（多个）冷凝器。可由制冷回路中的适当控制单元来执行这样的控制操作。
根据制冷回路的另一实施例，在当散热热交换器处可提供冷却功率时的状态下，当第二压力管线部分中的阀打开并且当第一压力管线部分中的阀闭合时，制冷回路被配置成由阀在仅需要较少额外冷凝功率的情况下将气体-液体分离器的气相输出连接到提供较低冷凝功率的冷凝器，在需要更多额外冷凝功率的情况下将气体-液体分离器的气相输出连接到提供更高冷凝功率的冷凝器，并且在需要很多或最大额外冷凝功率的情况下将气体-液体分离器的气相输出连接到所有冷凝器。可由制冷回路中的适当控制单元来执行这样的控制操作。
根据制冷回路的另一实施例，在当散热热交换器处可提供冷却功率时的状态下，当第二压力管线部分中的阀打开并且当第一压力管线部分中的阀闭合时，制冷回路被配置成使得在不需要额外冷凝功率的情况下利用阀使得气体-液体分离器的气相输出与冷凝器中的任一个断开连接。可由制冷回路中的适当控制单元来执行这样的控制操作。
通过这些实施例，冷凝器能个别地受到控制从而使得由散热热交换器和冷凝器二者递送的冷凝功率与所需冷凝功率完美地匹配，其允许以高效操作点运行制冷回路。
如本文所描述的根据示例性实施例的气体-液体分离器可以以低成本制造并且提供高分离效率。其可用于如上文所描述的制冷回路中。但是，气体-液体分离器并不限于如上文所描述的制冷回路，也不限于如上文所描述的制冷回路的管线中的位置。而是其可设置于任何制冷回路中，其中制冷剂的气体-液体混合物分成气态部分和液体部分。
根据如本文所描述的示例性实施例的气体-液体分离器的实施例，连接到气态制冷剂输出管线的T形分支的第一分支在向上方向上延伸，并且连接到液态制冷剂输出管线的T形分支的第二分支在向下方向延伸。这提供流入到向上延伸的气态制冷剂输出管线的气相制冷剂和流入到向下延伸的液态制冷剂输出管线的液相制冷剂的特别好的分离。
如本文所描述的根据示例性实施例的加热和冷却系统允许以最大效率利用同时形成热泵系统的蒸发器的散热热交换器制冷回路来操作联接到彼此的制冷回路和热泵系统的组合。
虽然参考示例性实施例描述了本发明，本领域技术人员应了解可做出各种变化并且等效物可代替其元件，而不偏离本发明的范围。此外，可做出修改以在不偏离本发明的本质范畴的情况下使特定情形或材料适应本发明的教导内容。因此，预期本发明并是不限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括属于所附权利要求的范围内的实施例。

Claims (21)

1.制冷回路，其循环制冷剂并且在所述制冷剂的流动方向上包括：
压缩机（2）；
用于向周围空气散热的至少一个冷凝器(14, 16)；
膨胀装置（8）；以及
蒸发器（10）；
所述制冷回路还包括：
收集容器（12），所述收集容器（12）的输出连接到所述膨胀装置（8）；
散热热交换器（4），用于使所述制冷剂与热泵系统进行热交换，所述散热热交换器（4）的输出连接到所述收集容器（12）；以及
用于根据所述散热热交换器（4）冷却功率的可用性将所述散热热交换器（4）或所述至少一个冷凝器(14, 16)连接到所述压缩机（2）的输出的器件(VI , V2)
其特征在于，提供气体-液体分离器（6），所述气体-液体分离器（6）布置在将所述散热热交换器（4）的输出连接到所述收集容器（12）的所述管线（6c, 6b）中，所述气体-液体分离器（6）将来自所述散热热交换器（4）的制冷剂分离成气相制冷剂部分和液相制冷剂部分并且具有气相输出和液相输出。
2.根据权利要求1所述的制冷回路，所述压缩机（2）的压力管线（5）分支为通往所述至少一个冷凝器(14, 16)的第一压力管线部分（5a）和通往所述散热热交换器（4）的第二压力管线部分（5b），还包括布置于所述第一压力管线部分（5a）中、配置成打开和闭合所述第一压力管线部分（5a）的阀（V1）和布置于所述第二压力管线部分（5b）中、配置成打开和闭合所述第二压力管线部分（5b）的阀（V2）。
3.根据权利要求2所述的制冷回路，其中，在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）配置成当在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率时闭合并且当在所述散热热交换器（4）处不可提供冷却功率时打开。
4.根据权利要求2所述的制冷回路，其中，在所述第二压力管线部分（5b）中的所述阀（V2）配置成当在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率时打开并且当在所述散热热交换器（4）处不可提供冷却功率时闭合。
5.根据权利要求2所述的制冷回路，其中，至少两个冷凝器(14, 16)设置为并联连接，其中所述第一压力管线部分（5a）分支为用于所述冷凝器(14, 16)中每一个冷凝器的单独管线部分(5c, 5d)。
6.根据权利要求5所述的制冷回路，其中，并联连接的至少两个冷凝器(14, 16)的不同之处在于它们的最大可实现的冷凝功率。
7.根据权利要求1所述的制冷回路，其中，提供一种气体-液体分离器（6），其布置在将所述散热热交换器（4）的输出连接到所述收集容器（12）的管线(6c, 6b)中，所述气体-液体分离器（6）将来自所述散热热交换器（4）的所述制冷剂分离成气相制冷剂部分和液相制冷剂部分并且具有气相输出和液相输出。
8.根据权利要求7所述的制冷回路，其中，所述气体-液体分离器（6）的气相输出选择性地连接或者可连接到所述两个冷凝器(14, 16)中的至少一个，和/或其中所述气体-液体分离器（6）的所述气相输出连接到所述收集容器（12）。
9.根据权利要求1所述的制冷回路，其还包括：用于将所述第一压力管线部分（5a）或者所述气体-液体分离器（6）的液相输出选择性地连接到所述冷凝器(14, 16)中至少一个冷凝器的阀(V3 -V6)。
10.根据权利要求1所述的制冷回路，其中，所述制冷回路配置成用以确定所需的冷凝功率以便在所述蒸发器（10）处提供所希望的冷却。
11.根据权利要求10所述的制冷回路，其中，所述制冷回路配置成用以测量由所述散热热交换器（4）递送的冷凝功率。
12.根据权利要求10所述的制冷回路，其中，所述制冷回路配置成用以比较所需冷凝功率与可通过所述散热热交换器（4）和所述至少一个冷凝器(14, 16)提供的冷凝功率。
13.根据权利要求12所述的制冷回路，其中，所述制冷回路配置成在所述散热热交换器（4）处不可提供冷却功率的状态，在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）打开并且在所述第二压力管线部分（5b）中的所述阀（V2）闭合，以将所述第一压力管线部分（5a）连接到递送所述冷凝功率所需的那些冷凝器(14, 16)。
14.根据权利要求13所述的制冷回路，其中，在所述散热热交换器（4）处不可提供冷却功率的状态，当在所述第一压力管线部分（5a）中阀（V1）打开并且在所述第二压力管线部分（5b）中的所述阀（V2）闭合时，所述制冷回路配置成，利用阀(V3 - V6)，仅在需要很少冷凝功率的情况下，将所述第一压力管线部分（5a）连接到提供较低冷凝功率的冷凝器（16），在需要更多冷凝功率的情况下，将所述第一压力管线部分（5a）连接到提供较高冷凝功率的冷凝器（14），以及在需要很多或最大冷凝功率的情况下将所述第一压力管线部分（5a）连接到所有冷凝器(14, 16)。
15.根据权利要求10或11所述的制冷回路，其中，在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率的状态，当在所述第二压力管线部分（5b）中阀（V2）打开并且在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）闭合时，所述制冷回路配置成比较所需要的冷凝功率与由所述散热热交换器（4）递送的所述冷凝功率以便获得额外冷凝功率，所述额外冷凝功率待由所述至少一个冷凝器递送。
16.根据权利要求15所述的制冷回路，其中，在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率的状态，当在所述第二压力管线部分（5b）中阀（V2）打开并且在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）闭合时，所述制冷回路配置成将所述气体-液体分离器（6）的所述气相输出连接到递送所需的额外冷凝功率所需的那些冷凝器(14, 16)。
17.根据权利要求16所述的制冷回路，其中，在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率的状态，当在所述第二压力管线部分（5b）中阀（V2）打开并且在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）闭合时，所述制冷回路配置成，利用阀(V3 - V6)，在仅需要较少额外冷凝功率的情况下将所述气体-液体分离器（6）的气相输出连接到提供较低冷凝功率的冷凝器（16），在需要较多额外冷凝功率的情况下将所述气体-液体分离器（6）的气相输出连接到提供较高冷凝功率的冷凝器（14），和在需要很多或最大额外冷凝功率的情况下，将所述气体-液体分离器（6）的气相输出连接到所有冷凝器(14, 16)。
18.根据权利要求17所述的制冷回路，其中，在所述散热热交换器（4）处可提供冷却功率的状态，当在所述第二压力管线部分（5b）中阀（V2）打开并且在所述第一压力管线部分（5a）中的所述阀（V1）闭合时，所述制冷回路配置成在无需额外冷凝功率的情况下，利用阀(V3 - V6)使所述气体-液体分离器（6）的气相输出与所述冷凝器(14, 16)中的任一个断开连接。
19.一种特别地用于前述权利要求1-18中任一项所述的制冷回路中的气体-液体分离器（6），其连接到其中包括气相和液相流动的入口管线（6c），并且所述气体-液体分离器包括：
加宽管线部分（6d），所述加宽管线部分（6d）具有比所述入口管线（6c）更大的直径并且连接到所述入口管线（6c）上，在与其中包括气相和液相的制冷剂流动的所述入口管线（6c）相同方向延伸，其中在所述加宽管线部分（6d）中所述制冷剂的流动速度减小从而使得所述液相制冷剂在所述底部处流动并且所述气相制冷剂在所述液相制冷剂上方流动；以及
T形分支，具有连接到气态制冷剂输出管线（6a）的第一分支和连接到液态制冷剂输出管线（6b）的第二分支，其中所述T形分支的所述分支基本上垂直于所述入口管线（6c）和所述加宽管线部分（6d）布置。
20.根据权利要求19所述的气体-液体分离器（6），其中，将连接到气态制冷剂输出管线（6a）的所述T形分支的第一分支在向上方向上延伸，并且将连接到所述液态制冷剂输出管线（6b）的所述T形分支的第二分支在向下方向上延伸。
21.一种加热和冷却系统，包括：
根据权利要求1至18中任一项所述的制冷回路；以及
热泵系统（7）；
其中所述制冷回路的所述第一散热热交换器（4）配置成用作所述热泵系统（7）中的热源。
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