CN103968460A - 空调系统 - Google Patents

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叶泽波
王现林
潘保远
王耀
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves

Abstract

本发明提供了一种空调系统，包括依次连通的压缩机、四通换向阀、室外换热器、闪蒸器和室内换热器；闪蒸器的第一接口与室外换热器的第一接口相连通，闪蒸器的第二接口与压缩机的补气口相连通，闪蒸器的第二接口与压缩机的补气口之间设置有补气阀；闪蒸器的第三接口与室内换热器的第一接口相连通；压缩机上设置有第一吸气口和第二吸气口，第一吸气口和第二吸气口与四通换向阀相连通；第一吸气口与四通换向阀之间设置有吸气阀。本发明采用双缸变容技术+双级压缩补气增焓技术，通过吸气阀的通断实现单/双缸工作模式的切换，通过补气阀的通断实现补气量的控制。在低频低负荷单缸运行时，能效提升；高频高负荷双缸运行，能力提升。

Description

空调系统
技术领域
本发明涉及空调领域，特别地，涉及一种空调系统。
背景技术
现有技术公开了一种双缸变容压缩机空调系统，该系统通过三通换向阀的通、断电控制小缸开启和关闭，实现双缸/单缸切换，从而改变压缩机容量。但该系统常规制冷制热时使用的是单缸模式，只有高负荷时才打开小缸工作，最大只能提升20％左右的能力；且在低负荷时与普通压缩系统相比没有优势。
现有技术还公开了一种补气增焓双级压缩机空调系统，该系统通过补气电磁阀的通、断电及电子膨胀阀调节中间压力，实现补气的通断和补气量的控制，从而提升制热量，尤其是低温制热量。但该系统在制冷低负荷时双缸依然工作，能效并不高。
发明内容
本发明目的在于提供一种空调系统，以解决双缸压缩机运行效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种空调系统，包括：依次连通的压缩机、四通换向阀、室外换热器、闪蒸器和室内换热器；闪蒸器的第一接口与室外换热器的第一接口相连通，闪蒸器的第二接口与压缩机的补气口相连通，闪蒸器的第二接口与压缩机的补气口之间设置有补气阀；闪蒸器的第三接口与室内换热器的第一接口相连通；压缩机上设置有第一吸气口和第二吸气口，第一吸气口和第二吸气口与四通换向阀相连通；第一吸气口与四通换向阀之间设置有吸气阀。
进一步地，闪蒸器的第一接口与室外换热器的第一接口之间设置有一级节流元件。
进一步地，闪蒸器的第三接口与室内换热器的第一接口之间设置有二级节流元件。
进一步地，闪蒸器的第一接口和第三接口通过内置的换热管相互连通。
进一步地，闪蒸器的第四接口为进口，闪蒸器的第四接口处设置有补气节流元件。
进一步地，空调系统还包括与一级节流元件并联设置的第一单向阀，第一单向阀的进口端与室外换热器的第一接口相连通，第一单向阀的出口端与闪蒸器的第一接口相连通。
进一步地，空调系统还包括与二级节流元件并联设置的第二单向阀，第二单向阀的进口与室内换热器的第一接口相连通，第二单向阀的出口与闪蒸器的第二接口相连通。
进一步地，室外换热器的第一接口与补气节流元件之间设置有第三单向阀，第三单向阀的进口与室外换热器的第一接口相连通，第三单向阀的出口与补气节流元件相连通。
进一步地，室内换热器的第一接口与补气节流元件之间设置有第四单向阀，第四单向阀的进口与室内换热器的第一接口相连通，第四单向阀的出口与补气节流元件相连通。
进一步地，第一吸气口和第二吸气口与四通换向阀设置有储液器。
本发明具有以下有益效果：
空调低负荷运行时，单缸低频运行，稳定维持房间温度，经济节能；空调常规运行及高负荷运行时，双缸双级压缩补气增焓，提升制冷制热量，使房间迅速到达设定温度；空调化霜及特殊工况时，双缸双级压缩，不开补气，加快化霜，压缩机工作更可靠；本发明采用双缸变容技术+双级压缩补气增焓技术，通过吸气阀的通断实现单/双缸工作模式的切换，通过补气阀的通断实现补气量的控制。在低频低负荷时，单缸运行，能效提升；高频高负荷运行时，双缸运行，能力提升。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的空调系统的第一实施例的示意图；
图2是根据本发明的空调系统的第一实施例的对应的双缸双级压缩压焓示意图；
图3是根据本发明的空调系统的第一实施例的对应的单缸单级压缩压焓示意图；
图4是根据本发明的空调系统的第二实施例的示意图；
图5是根据本发明的空调系统的第三实施例的示意图；以及
图6是根据本发明的空调系统的第二实施例和第三实施例对应的压焓示意图。
附图中的附图标记如下：110、压缩机；120、四通换向阀；130、室外换热器；140、一级节流元件；150、闪蒸器；160、二级节流元件；170、室内换热器；180、补气阀；190、补气节流元件；111、储液器；112、补气口；113、吸气阀；114、第一吸气口；115、第二吸气口；141、第一单向阀；161、第二单向阀；191、第三单向阀；192、第四单向阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1至图6，根据本发明的空调系统，其特征在于，包括：依次连通的压缩机110、四通换向阀120、室外换热器130、闪蒸器150和室内换热器170；闪蒸器150的第一接口与室外换热器130的第一接口相连通，闪蒸器150的第二接口与压缩机110的补气口112相连通，闪蒸器150的第二接口与压缩机110的补气口112之间设置有补气阀180；闪蒸器150的第三接口与室内换热器170的第一接口相连通；压缩机110上设置有第一吸气口114和第二吸气口115，第一吸气口114和第二吸气口115与四通换向阀120相连通；第一吸气口114与四通换向阀120之间设置有吸气阀113。第一吸气口114和第二吸气口115与四通换向阀120设置有储液器111。空调低负荷运行时，单缸低频运行，稳定维持房间温度，经济节能；空调常规运行及高负荷运行时，双缸双级压缩补气增焓，提升制冷制热量，使房间迅速到达设定温度；空调化霜及特殊工况时，双缸双级压缩，不开补气，加快化霜，压缩机工作更可靠；本发明采用双缸变容技术+双级压缩补气增焓技术，通过吸气阀的通断实现单/双缸工作模式的切换，通过补气阀的通断实现补气量的控制。在低频低负荷时，单缸运行，能效提升；高频高负荷运行时，双缸运行，能力提升。
参见图4和图5，闪蒸器150的第一接口与室外换热器130的第一接口之间设置有一级节流元件140。闪蒸器150的第三接口与室内换热器170的第一接口之间设置有二级节流元件160。闪蒸器150的第一接口和第三接口通过内置的换热管相互连通。闪蒸器150的第四接口为进口，闪蒸器150的第四接口处设置有补气节流元件190。
空调系统还包括与一级节流元件140并联设置的第一单向阀141，第一单向阀141的进口端与室外换热器130的第一接口相连通，第一单向阀141的出口端与闪蒸器150的第一接口相连通。空调系统还包括与二级节流元件160并联设置的第二单向阀161，第二单向阀161的进口与室内换热器170的第一接口相连通，第二单向阀161的出口与闪蒸器150的第二接口相连通。室外换热器130的第一接口与补气节流元件190之间设置有第三单向阀191，第三单向阀191的进口与室外换热器130的第一接口相连通，第三单向阀191的出口与补气节流元件190相连通。室内换热器170的第一接口与补气节流元件190之间设置有第四单向阀192，第四单向阀192的进口与室内换热器170的第一接口相连通，第四单向阀192的出口与补气节流元件190相连通。
本发明提供几种变容双级增焓压缩系统，该系统具有一种带有吸气阀113的压缩机110，该压缩机具有上下两个气缸。吸气阀113包含但不限于电磁阀、电动阀、电子膨胀阀等形式，位置包含但不限于储液器与压缩机缸体之间、压缩机缸体内部、气缸之间或单独放置于压缩机外部。压缩机110包含但不限于转子式压缩机、活塞式压缩机、涡旋式压缩机、螺杆压缩机及离心压缩机。该压缩机下气缸具有一种可控制位置的滑片，与销钉相连，通过吸气阀113的通断，实现压紧和旁通两种状态。滑片控制机构包含但不限于销钉、连杆、电磁吸合、压差推动等机构。当吸气阀113为开启状态时，制冷剂可以从第一吸气口114进入压缩机上气缸进行压缩，同时下气缸滑片脱离，下气缸处于不工作状态，实现单缸单级压缩。当吸气阀113关闭时，制冷剂只能从第二吸气口115进入压缩机，同时下气缸滑片处于工作位置，下气缸正常工作，制冷剂被下气缸压缩后进入上气缸再次压缩后排出，实现双缸双级压缩。上下气缸工作顺序包含但不限于先下后上、先上后下。该压缩机通过吸气阀113的通断切换单/双缸工作模式，实现容量可变。使用该压缩机的系统具有以下几种实施方式，包含但不限于以下所诉实施方式。
根据本发明的第一实施例：图1为本实施方式的系统示意图，图2为本实施方式的双缸双级压缩压焓图，图3为本实施方式的单缸单级压缩压焓图。本实施例系统主要由压缩机110、四通换向阀120、室外换热器130、一级节流元件140、闪蒸器150、二级节流元件160、室内换热器170、补气阀180等组成。一级节流元件140和二级节流元件160包含但不限于毛细管、电子膨胀阀、热力膨胀阀等。
本实施方式制冷主循环为：经过压缩机110压缩排出的高温高压气态冷媒b流经四通换向阀120进入室外换热器130冷凝为高压低温液态冷媒c，经过一级节流元件140节流变为中压低温两相态冷媒d进入闪蒸器150闪发为饱和气态冷媒g和饱和液态冷媒e。饱和气态冷媒g经过补气阀180进入补气口112进行补气增焓，饱和液态冷媒e经过二级节流元件160节流后变为低压低温冷媒f进入室内换热器蒸发为低压低温气态冷媒a，经过四通换向阀120后进入储液器111被压缩机吸入压缩，完成系统循环。制热循环四通换向阀120换向，各类阀门开启及关闭状态同制冷循环。
本实施例又可分为3种工作模式：
(以制冷为例，制热阀门开启及关闭状态同制冷)
1、双缸双级补气增焓模式：压缩机吸气阀113关闭，补气阀180开启。冷媒由储液器111进入第二吸气口115，压缩机下气缸压缩后的冷媒b’与闪蒸器150闪发出的气态冷媒g混合为a’后被上气缸吸入进行第二级压缩，冷媒循环如上所述，压焓图如图2.
2、单缸单级压缩模式：压缩机吸气阀113打开，补气阀180关闭。闪蒸器150闪发的冷媒不进入补气口112进行补气，冷媒a由储液器111通过压缩机吸气阀113进入第一吸气口114，被上气缸压缩后排出压缩机。吸气阀113打开后，下气缸滑片控制装置把滑片拉脱离气缸，下气缸空转不进行压缩工作，实现单缸单级压缩，压焓图如图3.
3、双缸双级不开补气增焓模式：压缩机吸气阀113关闭，补气阀180关闭。冷媒a经过第二吸气口115进入下气缸压缩后直接进入上气缸进行第二级压缩后排出。
根据本发明的第二实施例：图4所示为本实施例的系统示意图，图6为本实施例的压焓图。
如图4，本实施例主要由压缩机110、四通换向阀120、室外换热器130、一级节流元件140、闪蒸器150、二级节流元件160、室内换热器170、补气节流元件190及第一单向阀141、161、191、192等组成。一级节流元件140和二级节流元件160包含但不限于毛细管、电子膨胀阀、热力膨胀阀等。补气节流元件190包含但不限于毛细管、毛细管+电磁阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀等，优选电子膨胀阀。
本实施例制冷主循环为：经过压缩机110压缩排出的高温高压冷媒b经四通换向阀120进入室外换热器130冷凝为高压低温的冷媒c，从第一单向阀141进入闪蒸器150内的换热管进行二次冷却为e，经过二级节流元件160节流为f后进入室内换热器170蒸发为a，再次进过四通换向阀120回到压缩机，完成制冷主循环。从室外换热器130出口引出1路冷媒通过第三单向阀191经补气节流元件190节流后进入闪蒸器150蒸发，吸收换热管内主循环冷媒的热量，再经补气口112进入压缩机，完成补气增焓循环。
制热主循环四通换向阀120换向，各类阀门状态同制冷。压缩机排气经四通换向阀120进入室内换热器170冷凝后的冷媒通过第二单向阀161进入闪蒸器150后经一级节流元件140节流进入室外换热器130蒸发后回到压缩机。补气增焓支路冷媒从室内换热器170通过第四单向阀192到补气节流元件190节流后进入闪蒸器150闪发后回到补气口112完成制热补气增焓循环。
本实施例第一单向阀141、第二单向阀161、第三单向阀191、第四单向阀192包含但不限于单项阀、电磁阀、电动阀等具有通断作用或控制冷媒流向的元件，第三单向阀191、第四单向阀192位置不包含但不限于放在第一单向阀141、第二单向阀161前面或者后面。
本实施例也可分为3种模式：
(以制冷为例，制热阀门开启及关闭状态同制冷)
1、双缸双级补气增焓模式：压缩机吸气阀113关闭，补气节流元件190开启。冷媒由储液器111进入第二吸气口115，压缩机下气缸压缩后的冷媒b’与闪蒸器150闪发出的气态冷媒g混合为a’后被上气缸吸入进行第二级压缩，冷媒循环如上所述，压焓图如图6。
2、单缸单级压缩模式：压缩机吸气阀113打开，补气节流元件190关闭。闪蒸器150闪发的冷媒不进入补气口112进行补气，冷媒a由储液器111通过压缩机吸气阀113进入第一吸气口114，被上气缸压缩后排出压缩机。吸气阀113打开后，下气缸滑片控制装置把滑片拉脱离气缸，下气缸空转不进行压缩工作，实现单缸单级压缩，压焓图如图3。
3、双缸双级不开补气增焓模式：压缩机吸气阀113关闭，补气节流元件190关闭。冷媒a经过第二吸气口115进入下气缸压缩后直接进入上气缸进行第二级压缩后排出。
实施方式三：
本实施例为实施例二的简化方式，取消实施例二的第一单向阀141、第二单向阀161、第三单向阀191、第四单向阀192及一级节流元件140。本实施例只能单向补气增焓，即只能制冷补气或制热补气，不可制冷制热同时补气。制热补气方式在系统示意图上仅室内换热器170与室外换热器130对换即可。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
空调低负荷运行时，单缸低频运行，稳定维持房间温度，经济节能；空调常规运行及高负荷运行时，双缸双级压缩补气增焓，提升制冷制热量，使房间迅速到达设定温度；空调化霜及特殊工况时，双缸双级压缩，不开补气，加快化霜，压缩机工作更可靠；本发明采用双缸变容技术+双级压缩补气增焓技术，通过吸气阀的通断实现单/双缸工作模式的切换，通过补气阀的通断及电子膨胀阀调节实现补气量的控制。在低频低负荷时，单缸运行，能效提升；高频高负荷运行时，双缸运行，能力提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：依次连通的压缩机(110)、四通换向阀(120)、室外换热器(130)、闪蒸器(150)和室内换热器(170)；
所述闪蒸器(150)的第一接口与所述室外换热器(130)的第一接口相连通，所述闪蒸器(150)的第二接口与所述压缩机(110)的补气口(112)相连通，所述闪蒸器(150)的第二接口与所述压缩机(110)的补气口(112)之间设置有补气阀(180)；所述闪蒸器(150)的第三接口与所述室内换热器(170)的第一接口相连通；
所述压缩机(110)上设置有第一吸气口(114)和第二吸气口(115)，所述第一吸气口(114)和所述第二吸气口(115)与所述四通换向阀(120)相连通；
所述第一吸气口(114)与所述四通换向阀(120)之间设置有吸气阀(113)。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述闪蒸器(150)的第一接口与所述室外换热器(130)的第一接口之间设置有一级节流元件(140)。
3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述闪蒸器(150)的第三接口与所述室内换热器(170)的第一接口之间设置有二级节流元件(160)。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述闪蒸器(150)的第一接口和第三接口通过内置的换热管相互连通。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述闪蒸器(150)的第四接口为进口，所述闪蒸器(150)的第四接口处设置有补气节流元件(190)。
6.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，还包括与所述一级节流元件(140)并联设置的第一单向阀(141)，所述第一单向阀(141)的进口端与所述室外换热器(130)的第一接口相连通，所述第一单向阀(141)的出口端与所述闪蒸器(150)的第一接口相连通。
7.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，还包括与所述二级节流元件(160)并联设置的第二单向阀(161)，所述第二单向阀(161)的进口与所述室内换热器(170)的第一接口相连通，所述第二单向阀(161)的出口与所述闪蒸器(150)的第二接口相连通。
8.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述室外换热器(130)的第一接口与所述补气节流元件(190)之间设置有第三单向阀(191)，所述第三单向阀(191)的进口与所述室外换热器(130)的第一接口相连通，所述第三单向阀(191)的出口与所述补气节流元件(190)相连通。
9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述室内换热器(170)的第一接口与所述补气节流元件(190)之间设置有第四单向阀(192)，所述第四单向阀(192)的进口与所述室内换热器(170)的第一接口相连通，所述第四单向阀(192)的出口与所述补气节流元件(190)相连通。
10.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一吸气口(114)和所述第二吸气口(115)与所述四通换向阀(120)设置有储液器(111)。
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