CN103983037B - 带除霜功能的双级压缩空调系统 - Google Patents

带除霜功能的双级压缩空调系统 Download PDF

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Abstract

一种带除霜功能的双级压缩空调系统,包括双级压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置和室内换热器,还包括第一旁通管路、蓄热器和控制阀,第一旁通管路连接在室外换热器的第一端与双级压缩机的吸气口之间,蓄热器具有第一换热管和第二换热管,第一换热管串联在双级压缩机的排气口与室内换热器的第一端之间的管路上,第二换热管串联在第一旁通管路上,控制阀用于控制冷媒经由室外换热器的第一端与双级压缩机的吸气口之间的管路或者第一旁通管路回流至双级压缩机的吸气口。本发明的带除霜功能的双级压缩空调系统除霜速度快,除霜时间短,可以保证用户使用的舒适性,且可以避免除霜时对压缩机造成不利影响。

Description

带除霜功能的双级压缩空调系统
技术领域
[0001]本发明涉及空调领域,特别是涉及一种带除霜功能的双级压缩空调系统。
背景技术
[0002]空调在冬季寒冷季节运行过程中,室外换热器的温度低于环境温度。如果室外环境温度低于7°C以下,室外换热器的表面温度就有可能低于(TC ;如果同时室外环境湿度足够大,这将会导致室外换热器结霜,甚至结冰,严重阻碍室外换热器换热,使空调系统制热性能迅速大幅度衰减,显著影响空调的制热效果,甚至导致空调压缩机出现故障。为此,需要及时对室外换热器进行除霜处理。
[0003]传统的除霜方式如下:在空调制热运行过程,四通换向阀切换到制冷循环流程,让压缩机排出的高温高压的冷媒经过四通换向阀排入到室外换热器中,进行除霜。然而,传统的除霜方式除霜时室内换热器吸收房间热量,造成房间温度下降,严重影响了房间的舒适性。而且,采用传统除霜模式,首先需要压缩机停机,内风机经过一段时间吹余热后,四通换向阀才换向进行除霜,除霜完成后,压缩机再停滞一段时间,然后四通换向阀再次换向,进行制热,这一个过程大约需要12〜15min甚至更长,对房间的舒适性极为不利。此外,采用传统除霜模式,主要利用压缩机对冷媒所做的功进行除霜。进入除霜时,压缩机的吸气温度维持在一25 °C以下甚至更低,吸气表压力维持在I〜2bar,大量的液态冷媒积聚在压缩机入口处,极容易造成液压缩,对压缩机的可靠运行不利,影响压缩机的实际寿命。
[0004]为了解决传统除霜方式存在的上述问题,现有技术提出了一种蓄热除霜方法,该除霜方法采用设置在压缩机壳体上的蓄热器作为除霜工况时的主要低温热源。制冷或制热时,蓄热器吸收压缩机的废热,制热除霜时,四通换向阀不换向,冷媒在室内换热器流出后,经过与电子膨胀阀并联的旁通管路进入到室外换热器进行除霜。虽然该除霜方法可以解决传统除霜方式存在的上述问题,但是,由于该除霜方式是利用压缩机产生的热量来进行蓄热,因此所使用的相变蓄热材料相变温度点必然会较低,蓄热材料吸热和放热速度会较慢,从而使得除霜速度较慢,延长化霜时间,同样影响制热效果和舒适度。尤其对于带除霜功能的双级压缩空调系统,在制热的时候,因为闪蒸器的存在,冷媒在流过闪蒸器的时候必定会被再次过冷,即流入室外换热器的冷媒必定处于相较于单级压缩更低的温度,那么其结霜情况会更严重、更频繁,因此除霜速度更慢。而且,在蓄热器蓄热量不足时进行除霜,会导致大量蒸发不完的制冷剂进入压缩机,从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
发明内容
[0005]针对上述现有技术现状,本发明所要解决的技术问题在于,提供一种带除霜功能的双级压缩空调系统,其除霜速度快,除霜时间短,以保证用户使用的舒适性,且可以避免除霜时蒸发不完的制冷剂进入压缩机对压缩机造成不利影响。
[0006]为了解决上述技术问题,本发明所提供的一种带除霜功能的双级压缩空调系统,包括双级压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置和室内换热器,所述双级压缩机的排气口和吸气口通过所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端和所述室内换热器的第一端连接,所述室外换热器的第二端通过所述第一节流装置、所述闪蒸器和所述第二节流装置与所述室外换热器的第二端连接;
[0007]还包括第一旁通管路、蓄热器和控制阀,所述第一旁通管路连接在所述室外换热器的第一端与所述双级压缩机的吸气口之间,所述蓄热器具有第一换热管和第二换热管,所述第一换热管串联在所述双级压缩机的排气口与所述室内换热器的第一端之间的管路上,所述第二换热管串联在所述第一旁通管路上,所述控制阀用于控制冷媒经由所述室外换热器的第一端与所述双级压缩机的吸气口之间的管路或者所述第一旁通管路回流至所述双级压缩机的吸气口。
[0008]在其中一个实施例中,所述的带除霜功能的双级压缩空调系统还包括第三节流装置,所述第三节流装置串联在所述蓄热器的所述第二换热管入口侧的所述第一旁通管路上。
[0009]在其中一个实施例中,所述第三节流装置为毛细管。
[0010]在其中一个实施例中,所述控制阀的通道孔径小于冷媒管的孔径,使经过所述控制阀的冷媒节流后流入所述蓄热器的所述第二换热管。
[0011]在其中一个实施例中,所述第一旁通管路的一端连接在所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端之间的管路上或者连接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上,另一端连接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上。
[0012]在其中一个实施例中,所述控制阀为三通阀。
[0013]在其中一个实施例中,所述的带除霜功能的双级压缩空调系统还包括第二旁通管路,该第二旁通管路连接在所述室外换热器的第二端与所述室内换热器的第二端之间,且在所述第二旁通管路上设置有旁通二通阀。
[0014]在其中一个实施例中,所述第二旁通管路的一端连接在所述室外换热器的第二端与所述第一节流装置之间的管路上,另一端连接在所述第二节流装置与所述室内换热器的第二端之间的管路上或者连接在所述闪蒸器与所述第二节流装置之间的管路上。
[0015]在其中一个实施例中,所述的带除霜功能的双级压缩空调系统还包括单向阀,所述单向阀设置于所述旁通二通阀靠近所述室外换热器的第二端的所述第二旁通管路上。
[0016]在其中一个实施例中,所述的带除霜功能的双级压缩空调系统还包括第四节流装置,所述第四节流装置设置于所述旁通二通阀靠近所述室外换热器的第二端的所述第二旁通管路上。
[0017]与现有技术相比,本发明的带除霜功能的双级压缩空调系统利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热,因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料,这样,在除霜时,相变蓄热材料与制冷剂的温差加大,相变蓄热材料的放热速度快,相应除霜速度也会加快,保证了用户使用的舒适性。而且,除霜时蓄热器蓄热量充足,避免了蒸发不完的制冷剂进入压缩机造成液击,从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
[0018]本发明附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
[0019]图1、图2和图3为本发明实施例一中的带除霜功能的双级压缩空调系统的流程示意图,其中,图1为制冷时的流程示意图,图2为制热时的流程示意图,图3为除霜时的流程示意图;
[0020]图4为本发明实施例二中的带除霜功能的双级压缩空调系统除霜时的系统图;
[0021]图5为本发明实施例三中的带除霜功能的双级压缩空调系统除霜时的系统图;
[0022]图6为本发明实施例三中的带除霜功能的双级压缩空调系统除霜时的系统图。
[0023]附图标记说明:1、双级压缩机;2、四通换向阀;3、室外换热器;4、第一节流装置;5、闪蒸器;6、补气二通阀;7、第二节流装置;8、室内换热器;9、第一旁通管路;10、第二旁通管路;11、蓄热器;I la、第一换热管;11b、第二换热管;12、三通阀;13、旁通二通阀;14、单向阀;15、第三节流装置;16、第四节流装置。
具体实施方式
[0024]下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]本发明的带除霜功能的双级压缩空调系统在现有的带除霜功能的双级压缩空调系统增加第一旁通管路、蓄热器和控制阀,第一旁通管路连接在室外换热器的第一端与双级压缩机的吸气口之间,蓄热器具有第一换热管和第二换热管,第一换热管串联在双级压缩机的排气口与室内换热器的第一端之间的管路上,第二换热管串联在第一旁通管路上,控制阀用于控制冷媒经由室外换热器的第一端和双级压缩机的吸气口之间的管路或者第一旁通管路回流至所述双级压缩机的吸气口。制冷或制热时,压缩机排出的高温高压冷媒进入蓄热器的第一换热管内与相变蓄热材料进行热交换,相变蓄热材料吸热并发生相变,将热量储存起来;除霜时,冷媒在室外换热器内冷凝换热后,进入蓄热器的第二换热管内与相变蓄热材料进行热交换,吸收蓄热器内积蓄的热量,进行蒸发,然后进入压缩机吸气口,完成除霜循环。
[0026]相对于传统的利用压缩机废热蓄热,本发明的带除霜功能的双级压缩空调系统利用压缩机直接排出的高温制冷剂进行蓄热,因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料,这样,在除霜时,相变蓄热材料与制冷剂的温差加大,相变蓄热材料的放热速度快,相应除霜速度也会加快,保证了用户使用的舒适性。而且,除霜时蓄热器蓄热量充足,避免了蒸发不完的制冷剂进入压缩机造成液击,从而对压缩机的可靠性造成致命的威胁。
[0027]下面结合具体实施例对本发明的带除霜功能的双级压缩空调系统进行详细描述。
[0028] 实施例一
[0029]如图1〜3所示,本实施例中的带除霜功能的双级压缩空调系统与现有的带除霜功能的双级压缩空调系统相同的是:均包括双级压缩机1、四通换向阀2、室外换热器3、第一节流装置4、闪蒸器5、第二节流装置7和室内换热器8,其中,所述双级压缩机I的排气口和吸气口通过所述四通换向阀2与所述室外换热器3的第一端和所述室内换热器8的第一端连接,所述室外换热器3的第二端经第一节流装置4与闪蒸器5的第一接口连接,闪蒸器5的第二接口经第二节流装置7与所述室内换热器8的第二端连接,闪蒸器5的第三接口经补气二通阀6与所述双级压缩机I的补气口连接。第一节流装置4优选为毛细管,第二节流装置7优选为电子膨胀阀。
[0030]与现有的带除霜功能的双级压缩空调系统不同的是,本实施例中的带除霜功能的双级压缩空调系统还包括第一旁通管路9、蓄热器11和控制阀,所述第一旁通管路9的一端连接在所述四通换向阀2与所述室外换热器3的第一端之间的管路上,另一端连接在所述四通换向阀2与所述双级压缩机I的吸气口之间的管路上。所述蓄热器11具有第一换热管Ila和第二换热管11b,所述第一换热管Ila串联在所述双级压缩机I的排气口与所述四通换向阀2之间的管路上,所述第二换热管Ilb串联在所述第一旁通管路9上。所述控制阀用于控制冷媒经由所述室外换热器3的第一端和所述双级压缩机I的吸气口之间的管路或者所述第一旁通管路9回流至所述双级压缩机I的吸气口。优选地,所述控制阀为三通阀12,所述三通阀12的第一接口与所述室外换热器3的第一端连接,所述三通阀12的第二接口与所述四通换向阀的接口连接,所述三通阀12的第二接口与所述第一旁通管路9的一端连接。
[0031]制冷或制热时,双级压缩机I排出的高温高压冷媒进入蓄热器11的第一换热管Ila内与相变蓄热材料进行热交换,相变蓄热材料吸热并发生相变,将热量储存起来;除霜时,冷媒在室外换热器3内冷凝换热后,进入蓄热器11的第二换热管Ilb内与相变蓄热材料进行热交换,吸收蓄热器11内积蓄的热量,进行蒸发,然后进入双级压缩机I吸气口,完成除霜循环。由此可见,本实施例的带除霜功能的双级压缩空调系统利用双级压缩机I直接排出的高温制冷剂进行蓄热,因此可以采用相变温度点较高的相变蓄热材料,这样,在除霜时,相变蓄热材料与制冷剂的温差加大,相变蓄热材料的放热速度快,相应除霜速度也会加快,保证了用户使用的舒适性。而且,除霜时蓄热器11蓄热量充足,避免了蒸发不完的制冷剂进入双级压缩机I造成液击,从而对双级压缩机I的可靠性造成致命的威胁。
[0032]优选地,还包括第三节流装置15,所述第三节流装置15串联在所述第二换热管Ilb入口侧的所述第一旁通管路9上。进一步优选地,所述第三节流装置15为毛细管。这样,室外换热器3出口的冷媒通过毛细管节流后,再进入蓄热器11吸热蒸发,有利于液体冷媒完全蒸发,避免了蒸发不完的制冷剂进入双级压缩机I造成液击。当然,毛细管也可以用通道孔径小于冷媒管孔径的三通阀代替,这样三通阀也可以起到节流作用。
[0033]优选地,还包括第二旁通管路10,所述第二旁通管路10的一端连接在所述室外换热器3的第二端与所述第一节流装置4之间的管路上,另一端连接在所述第二节流装置7与所述室内换热器8的第一端之间的管路上。制冷和制热时,旁通二通阀13关闭;除霜时,旁通二通阀13打开,室内换热器8流出的冷媒直接进入室外换热器3以实现热液除霜,除霜时间短。进一步优选地,还包括单向阀14,所述单向阀14设置于所述旁通二通阀13靠近所述室外换热器3侧的所述第二旁通管路10上。单向阀14防止除霜时制冷剂倒流,并对旁通二通阀13起保护作用。进一步地,还包括第四节流装置16,所述
[0034]第四节流装置16设置于所述旁通二通阀13靠近所述室外换热器3侧的所述第二旁通管路10上,该处节流装置主要用来控制除霜时的制冷剂流量,可以是电子膨胀阀,也可以是毛细管。
[0035]本实施例中的带除霜功能的双级压缩空调系统的工作原理如下:
[0036]制冷过程中,如图1所示,双级压缩机I排气口的高温冷媒进入蓄热器11的第一换热管Ila内与相变蓄热材料进行热交换,相变蓄热材料吸热并发生相变,将热量储存起来,然后冷媒经四通换向阀2进入室外换热器3,并与室外环境换热,释放热量,再经第一节流装置4节流降温后进入闪蒸器5进行气液分离,闪蒸器5分离出来的液态冷媒经第二节流装置7节流后进入室内换热器8,与室内环境进行换热,吸收室内热量环境热量,最后经过三通阀12进入双级压缩机I吸气口,完成一次制冷循环;闪蒸器5分离出来的气态冷媒经补气二通阀6进入双级压缩机I的补气口。这个过程中旁通二通阀13关闭,第二旁通管路10处于关闭状态。
[0037]制热过程中,如图2所示,双级压缩机I排气口的高温冷媒进入蓄热器11的第一换热管Ila内与相变蓄热材料进行热交换,相变蓄热材料吸热并发生相变,将热量储存起来,然后冷媒经四通换向阀2进入室内换热器8,在室内换热器8冷凝放热,然后再经第二节流装置7节流后进入闪蒸器5进行气液分离,闪蒸器5分离出来的液态冷媒经第一节流装置4节流后进入室外换热器3,在室外换热器3进行蒸发,吸收热量,最后经过三通阀12进入双级压缩机I吸气口,完成一次制热循环;闪蒸器5分离出来的气态冷媒经补气二通阀6进入双级压缩机I的补气口。这个过程中旁通二通阀13关闭,第二旁通管路10处于关闭状态。
[0038]除霜时,如图3所示,双级压缩机I排气口的高温冷媒进入蓄热器11的第一换热管I Ia内与相变蓄热材料进行热交换,相变蓄热材料吸热并发生相变,将热量储存起来,然后冷媒经四通换向阀2进入室内换热器8,此时室内风机(图中未示出)关闭,冷媒在室内换热器8基本不与内部环境进行热交换;冷媒在室内换热器8流出后,直接进入第二旁通管路10,然后热的冷媒进入到室外换热器3进行除霜,此时室外风机(图中未示出)为关闭状态;在室外换热器3内冷凝换热后,再通过三通阀12换向进入蓄热器11的第二换热管11b,吸收蓄热器11内积蓄的热量,进行蒸发,然后进入双级压缩机I吸气口,完成除霜循环。
[0039] 实施例二
[0040]图4所示为本发明实施例二中的带除霜功能的双级压缩空调系统的示意图。与实施例一不同的是:所述第二旁通管路10的一端连接在所述室外换热器3的第二端与所述第一节流装置4之间的管路上,另一端连接在所述闪蒸器5与所述第二节流装置7之间的管路上。除霜时,冷媒在室内换热器8流出后,经过第二节流装置7进入第二旁通管路10,这时第二节流装置7的开度为最大,对冷媒只有轻微的节流作用。
[0041 ] 实施例三
[0042]图5所示为本发明实施例二中的带除霜功能的双级压缩空调系统的示意图。与实施例一不同的是:三通阀12设置在四通换向阀2之后,S卩:所述三通阀12的第一接口经冷媒管与所述四通换向阀2连接,所述三通阀12的第二接口经冷媒管与所述双级压缩机I的吸气口连接,所述三通阀12的第三接口经冷媒管与所述第一旁通管路9的一端连接,所述第一旁通管路9的另一端连接在所述三通阀12的第二接口与所述双级压缩机I的吸气口之间的管路上O
[0043]实施例四
[0044]图6所示为本发明实施例四中的带除霜功能的双级压缩空调系统的示意图。与实施例二不同的是:三通阀12设置在四通换向阀2之后,S卩:所述三通阀12的第一接口经冷媒管与所述室外换热器3的第一端连接,所述三通阀12的第二接口经冷媒管与所述四通换向阀2的接口连接,所述三通阀12的第二接口经冷媒管与所述第一旁通管路9的一端连接。
[0045] 上述实施例中的控制阀采用的是三通阀12,还可以采用两个二通阀代替三通阀12。而且,上述实施例中的第二旁通管路10可以省略,同时将上述实施例中的第一节流装置4换成电子膨胀阀,除霜时将电子膨胀阀的开度调到最大。另外,所述第一换热管Ila还可以串联在所述四通换向阀2与所述室内换热器8的第一端之间的管路上。
[0046]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带除霜功能的双级压缩空调系统,包括双级压缩机、四通换向阀、室外换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置和室内换热器,所述双级压缩机的排气口和吸气口通过所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端和所述室内换热器的第一端连接,所述室外换热器的第二端通过所述第一节流装置、所述闪蒸器和所述第二节流装置与所述室外换热器的第二端连接; 其特征在于,还包括第一旁通管路、蓄热器和控制阀,所述第一旁通管路连接在所述室外换热器的第一端与所述双级压缩机的吸气口之间,所述蓄热器具有第一换热管和第二换热管,所述第一换热管串联在所述双级压缩机的排气口与所述室内换热器的第一端之间的管路上,所述第二换热管串联在所述第一旁通管路上,所述控制阀用于控制冷媒经由所述室外换热器的第一端与所述双级压缩机的吸气口之间的管路或者所述第一旁通管路回流至所述双级压缩机的吸气口。
2.根据权利要求1所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,还包括第三节流装置,所述第三节流装置串联在所述蓄热器的所述第二换热管入口侧的所述第一旁通管路上O
3.根据权利要求2所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,所述第三节流装置为毛细管。
4.根据权利要求1所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,所述控制阀的通道孔径小于冷媒管的孔径,使经过所述控制阀的冷媒节流后流入所述蓄热器的所述第二换热管。
5.根据权利要求1所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,所述第一旁通管路的一端连接在所述四通换向阀与所述室外换热器的第一端之间的管路上或者连接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上,另一端连接在所述四通换向阀与所述双级压缩机的吸气口之间的管路上。
6.根据权利要求1所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,所述控制阀为三通阀。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,还包括第二旁通管路,该第二旁通管路连接在所述室外换热器的第二端与所述室内换热器的第二端之间,且在所述第二旁通管路上设置有旁通二通阀。
8.根据权利要求7所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,所述第二旁通管路的一端连接在所述室外换热器的第二端与所述第一节流装置之间的管路上,另一端连接在所述第二节流装置与所述室内换热器的第二端之间的管路上或者连接在所述闪蒸器与所述第二节流装置之间的管路上。
9.根据权利要求7所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,还包括单向阀,所述单向阀设置于所述旁通二通阀靠近所述室外换热器的第二端的所述第二旁通管路上。
10.根据权利要求7所述的带除霜功能的双级压缩空调系统,其特征在于,还包括第四节流装置,所述第四节流装置设置于所述旁通二通阀靠近所述室外换热器的第二端的所述第二旁通管路上。
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