CN103673417A - 空调器及两级压缩循环热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两级压缩热泵系统，热泵系统中顺序设置有冷凝器和蒸发器，冷凝器和蒸发器之间设置有第一闪发器，冷媒通过第一闪发器并在其内进行闪发，部分液态冷媒吸收另一部分液态冷媒的热量而蒸发成气态，被吸热降温后的液态冷媒由第一闪发器中流出；降温后的冷媒继续流入至与第一闪发器串联布置的第二闪发器进行闪发，液体冷媒经两级闪发器进行闪发，再次被吸热降温后的液态冷媒中气态冷媒混合物含量非常少，节流后的干度变高，该液态冷媒流量增大；并且由于气态冷媒对蒸发器中换热的干扰作用减小，使得换热效率提高，最终使得冷媒的制冷量增加提高了制冷效率。本发明还提供了一种具有上述两级压缩热泵系统的空调器。

Description

空调器及两级压缩循环热泵系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，更具体地说，涉及一种空调器及两级压缩循环热泵系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对住宅环境的要求越来越高，空气源热泵空调系统在家用中央空调中得到广泛的应用。

目前在两级压缩循环热泵系统中，热泵系统内设置有一个闪发器，因此当环境温度较低时，冷媒中容易保留较多的气体，当冷媒进入闪发器内后，冷媒在闪发器内温度进一步降低，使得闪发器内出现较多气体，因此在冷媒继续通过时，气体的阻隔换热作用影响了冷媒进一步降温，造成冷媒的制冷量下降。

同时，由于压缩机效率降低，使得空调系统的实际系统能效与效率比常规单级系统要低。

因此，如何提高两级压缩循环热泵系统中冷媒的制冷效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种两级压缩热泵系统，以提高两级压缩循环热泵系统中冷媒的制冷效率；本发明还提供了一种空调器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两级压缩热泵系统，包括顺序设置的冷凝器和蒸发器，所述冷凝器和所述蒸发器之间设置有第一闪发器，所述冷凝器和所述蒸发器之间还设置有与所述第一闪发器串联布置的第二闪发器。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第二闪发器的进液口设置的节流装置为电子膨胀阀。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述节流装置为减压毛细管。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第二闪发器的排气口与热泵系统中压缩机的回气口相连通。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第二闪发器的排气口与所述回气口之间设置有减压装置。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述减压装置为减压毛细管。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第一闪发器的排气口与热泵系统中压缩机的补气口相连通，且所述第一闪发器的排气口与所述补气口之间设置有电磁阀。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第一闪发器、所述第二闪发器、所述蒸发器、所述冷凝器和热泵系统的压缩机的气体或液体流通管路上均设置有热敏电阻。

优选地，在上述两级压缩热泵系统中，所述第二闪发器设置于所述第一闪发器和所述蒸发器之间。

一种空调器，包括设置在其内部的热泵系统，所述热泵系统为上述任意一项所述的两级压缩热泵系统。

本发明提供的两级压缩热泵系统，热泵系统中顺序设置有冷凝器和蒸发器，冷凝器和蒸发器之间设置有第一闪发器，当冷媒在冷凝器和蒸发器之间流通时，冷媒通过第一闪发器，并且在第一闪发器内经过第一次的降温过程，降温后的冷媒由第一闪发器中流出；冷凝器和蒸发器之间还设置有与第一闪发器串联布置的第二闪发器，降温后的冷媒继续流入至第二闪发器后，此时冷媒经过第二次的降温过程，使得冷媒的制冷量增加，同时，降温后冷媒进入第二闪发器时，冷媒第二次吸气的温度降低，可减少吸气时的有害过热，降低了冷媒流出后的干度，增大了液体冷媒的流量，提高了制冷效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的两级压缩热泵系统的结构示意图；

图2为本发明提供的两级压缩热泵系统的数学模型图。

具体实施方式

本发明公开了一种两级压缩热泵系统，提高了两级压缩循环热泵系统中冷媒的制冷效率；本发明还提供了一种空调器。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1为本发明提供的两级压缩热泵系统的结构示意图。

本发明提供了一种两级压缩热泵系统，热泵系统中顺序设置有冷凝器3和蒸发器10，冷凝器3和蒸发器10之间设置有第一闪发器5，冷媒在冷凝器3和蒸发器10之间流通时，冷媒通过第一闪发器5，并且在第一闪发器5内进行闪发，部分液态冷媒吸收另一部分液态冷媒的热量而蒸发成气态，被吸热降温后的液态冷媒由第一闪发器5中流出；冷凝器3和蒸发器10之间还设置有与第一闪发器5串联布置的第二闪发器7，被吸热降温后的液态冷媒继续流入至第二闪发器7进行闪发，进行闪发，部分液态冷媒吸收另一部分液态冷媒的热量而蒸发成气态，此时由于气态冷媒已经过第一闪发器5、第二闪发器7的两次闪发及气液分离，再次被吸热降温后的液态冷媒中气态冷媒混合物含量非常少，节流后的干度变高，该液态冷媒流量增大；并且由于气态冷媒对蒸发器中换热的干扰作用减小，使得换热效率提高，最终使得冷媒的制冷量增加。

冷媒在由第一闪发器5中流出后流入至第二闪发器7内时，冷媒本身具有较大的压力，为了避免冷媒在流动过程中，因为流动空间的变化使得冷媒液体的压力发生较大的变化，需要使冷媒在流动过程中保持较稳定的压力。

在本发明一具体的实施例中，第二闪发器7的进液口设置有节流装置6。节流装置6主要起到节流和降压的作用。通过节流装置6，使得冷媒液体在流动过程中流量减小，限制了液体进入第二闪发器7中的流量，从而保持了液体流动过程中保持较稳定的压力。

具体地，节流装置6设置为电子膨胀阀。电子膨胀阀是按照预设程序调节蒸发器供液量的调节元件，在低温环境中能够提供较好的流量调节功能。当然，节流装置6也可以设置为毛细管，毛细管作为制冷系统中的节流部件，适应于液体流入第二闪发器7内时对液体的节流和降压作用。当然，节流装置6还可以设置为节流膨胀阀。

冷媒在流入第二闪发器7内部时，流入的冷媒受到的压力变小，因此被压缩的冷媒中的一部分气体被排放出来，使得冷媒的温度进一步降低，同时，由于冷媒中气体进一步的排出，使得冷媒的温度进一步降低，从而进一步达到了对冷媒的降温作用。然而冷媒内气体排出时，第二闪发器7内的气体为具有较低温度的气体，若该部分气体直接排放时，无疑会造成能量的浪费。

在本发明一具体的实施例中，第二闪发器7的排气口与热泵系统中的压缩机1的回气口相连通。压缩机在工作时，将低压气体提升为高压，该过程中，压缩机1通过电机运转带动活塞对制冷剂气体进行压缩。通过将第二闪发器7的排气口与压缩机1的回气口相连通，吸热升温后的气态冷媒直接输送到压缩机1的回气口，通过将第二闪发器7中的蒸汽回流，能够避免气体停留在第二闪发器7内而降低液体冷媒的换热性能，减小沿程损失，提高冷媒循环量，提高制冷量和制冷效率。

由于通过第二闪发器7的排气口排出的为高温气态冷媒，该部分气体直接由压缩机1的回气口输入时，会对压缩机的正常工作产生影响。

为了避免由第二闪发器7排出的高温气态冷媒影响压缩机1的正常工作，在本发明一具体实施例中，第二闪发器7的排气口和回气口之间设置有减压装置9。第二闪发器7内产生的高温气态冷媒，经减压装置9减压降温，成为温度较低的气态冷媒后再输送至压缩机1的回气口，与经过蒸发器换热而来的高温气态冷媒进行混合，降低了最终流入压缩机1的气态冷媒的温度，即降低了压缩机的吸、排气温度，保证了两级压缩热泵系统的工作稳定性。

具体地，减压装置9为减压毛细管。当然，减压装置9还可以设置为节流阀，以对第二闪发器内气体的排放量进行控制。

压缩机1在工作过程中，在低蒸发温度下运行时，随着排气量的变化，吸气比容增大，冷媒循环量减少，出现制热能力下降的问题；工作时，由于压缩机压比增大，容积效率下降，压缩机输气量及能效也会显著下降，为了保证压缩机1的正常工作性能，避免由于排气量的变化降低压缩机1的工作能效。

在本发明一具体实施例中，第一闪发器5的排气口与热泵系统中压缩机1的补气口相通，冷媒经过第一闪发器5时，吸热升温后的气态冷媒经第一闪发器5的排气口输送到压缩机1内部，通过对压缩机1的补气作用，保证了压缩机的1正常工作；同时，在第一闪发器5的排气口与补气口之间设置电磁阀8，压缩机1在工作过程中，补气动作通过定期进行，保证压缩机1内具有足够的排气量，通过设置电磁阀8，使得第一闪发器对压缩机的补气动作可在预定的周期内持续进行，使得在热泵系统中，根据实际需要起到第一闪发器对压缩机补气调节作用。

两级压缩热泵系统在工作过程中，通过对其各部分工作温度的监测，可以对其是否处于工作状态进行判断，起到了对热泵系统的工作状态进行监控的作用，保证其工作状态的安全进行。

在本发明一具体实施例中，第一闪发器5、第二闪发器7、蒸发器10、冷凝器3和热泵系统的压缩机1的气体或液体流通管路上均设置有热敏电阻。第一闪发器5和第二闪发器7排气管路上均设置热敏电阻，以对闪发器排出气体温度进行监测，并可通过热敏电阻连通热泵系统的控制系统，通过热敏电阻监测的闪发器的实时工作状态，对系统的工作做出调节。

同样地，蒸发器10、冷凝器3和热泵系统的压缩机1的连通管路上设置的热敏电阻，可以对流经三者或者由压缩机1排出冷媒的实时工作情况进行监测，并通过监测数据对对应结构的工作状态进行调节，从而维持整个系统的工作稳定性。

在本发明一具体实施例中，第二闪发器7设置在第一闪发器和蒸发器10之间。则在两级热泵系统的结构图中，压缩机1连接一个四通阀2，在顺时针方向上，冷凝器3、第一闪发器5、第二闪发器7和蒸发器10依次设置。

以制冷过程为例，压缩机1通过四通阀2将高压气态冷媒输送到室外冷凝器3进行热交换，降温后的冷媒经过节流装置4进入第一闪发器5中。第一闪发器5上设置有两个支路，一条为气体的流通支路，冷媒流入时，其压力减小内部一部分气体排出，实现了冷媒的进一步降温，排出的气体经支路上设置的电磁阀回到压缩机的补气口；另一条为冷媒的流通支路，冷媒继续流通至第二闪发器7时，冷媒中的气体进一步排出，从而使得冷媒的温度进一步降低，同样地，第二闪发器7上设置有气、液两条支路，排出的气体直接排放到压缩机的回气口，而冷媒继续进入蒸发器10，此时由于冷媒内具有较少的气体和更低的温度，使得蒸发器10获得了更好的换热效果，流通后冷媒经四通阀2进入压缩机1的气液分离器，经气液分离器再进入压缩机，从而继续下一循环。

同样的，在制热模式下，压缩机1排出高压气态冷媒按照制冷过程的反向流通，通过第一闪发器5和第二闪发器7的共同作用，获得更低温度的冷媒起到了更好的换热效果。

在补气状态时，电磁阀8打开，第一闪发器5内剧烈闪发的气体通过补气管路进入压缩机1的中间腔混合，再进入二级压缩腔内继续压缩；第二闪发器7内闪发的气体通过减压毛细管回气流入压缩机吸气腔，使得第二闪发器中较多的气体排出，避免气体降低第二闪发器7内液态冷媒的换性能，减小沿程损失，提高了冷媒循环量。

如图2所示，图2为本发明提供的两级压缩热泵系统的数学模型图。

图中，横坐标是比焓值h，竖坐标轴是绝对压力的对数值lgp。在该图中，q₀所在的曲线表示的是一级闪发系统中制冷过程和制冷量；q₀`表示的二级闪发系统中制冷过程和制冷量，一级闪发系统和二级闪发系统在A处出现制冷过程的改变，由图中可以得出的时，一级闪发系统和二级闪发系统存在一制冷量的差值Δq=q<sub>0</sub>`-q₀，因此，二级闪发系统较一级闪发系统增加了热泵系统的制冷量。

同时，二级闪发系统可以使冷媒的吸气温度降低，可减少吸气有害过热，降低蒸发器入口冷媒的干度，增大液体冷媒的流量。

基于上述实施例中提供的两级压缩热泵系统，本发明还提供了一种空调器，其内部设置有热泵系统，该热泵系统为上述实施例中提供的两级压缩热泵系统。

由于该空调器采用了上述实施例的两级压缩热泵系统，所以该空调器由两级压缩热泵系统带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种两级压缩热泵系统，包括顺序设置的冷凝器（3）和蒸发器（10），所述冷凝器（3）和所述蒸发器（10）之间设置有第一闪发器（5），其特征在于，所述冷凝器（3）和所述蒸发器（10）之间还设置有与所述第一闪发器（5）串联布置的第二闪发器（7）。

2.根据权利要求1所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第二闪发器（7）的进液口设置的节流装置（6）为电子膨胀阀。

3.根据权利要求2所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述节流装置（6）为减压毛细管。

4.根据权利要求1所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第二闪发器（7）的排气口与热泵系统中压缩机（1）的回气口相连通。

5.根据权利要求4所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第二闪发器（7）的排气口与所述回气口之间设置有减压装置（9）。

6.根据权利要求5所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述减压装置（9）为减压毛细管。

7.根据权利要求1所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第一闪发器（5）的排气口与热泵系统中压缩机（1）的补气口相连通，且所述第一闪发器（5）的排气口与所述补气口之间设置有电磁阀（8）。

8.根据权利要求1所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第一闪发器（5）、所述第二闪发器（7）、所述蒸发器（10）、所述冷凝器（3）和热泵系统的压缩机（1）的气体或液体流通管路上均设置有热敏电阻。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的两级压缩热泵系统，其特征在于，所述第二闪发器（7）设置于所述第一闪发器（5）和所述蒸发器（10）之间。

10.一种空调器，包括设置在其内部的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统为权利要求1-9任意一项所述的两级压缩热泵系统。

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