CN104236177B - 一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置及采用其的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置及采用其的空调系统，其中，热交换装置包括壳体，设置在壳体内的第一盘管和第二盘管，以及填充在壳体内的相变蓄热介质。空调系统包括室外机和室内机组，所述室内机组包括至少一台室内机，所述室外机包括压缩机、室外换热器、室外节流装置和四通阀，所述室内机包括室内换热器和室内节流装置，其中，所述第一盘管的两端分别与室外节流装置、室内节流装置连通；所述第二盘管的一端与室外节流装置连通，另一端与所述压缩机的进气端连通。实现了采用一个装置同时实现了制冷过程中冷媒的二次过冷，以及制热过程中实现了并联蓄热，串联余热回收；且除霜过程中利用了蓄热器内的热量不会造成室内温度的降低。

Description

一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置及采用其的空调系统

技术领域

本发明涉及空调冷媒过冷、除霜技术领域，尤其涉及一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置及采用其的空调系统。

背景技术

空调在制冷时，当室外温度过高时，从室外换热器出来的冷媒因过冷度不足，在液管管路的冷媒出现闪发现象，导致制冷效果差；空调在制热时，当室外温度过低时，室外换热器出现结霜现象，传统的空调除霜运转采用四通阀切换成制冷冷媒回路，从室内吸热的方式，会造成除霜时空调不制热，同时也会吸收室内的热量，造成室内温度波动大，使用舒适性下降的问题。

为解决制冷时制冷剂闪发的问题，目前行业通常的方法是在冷凝器出口增加一种过冷器，对冷媒进行二次过冷。

为解决在除霜时导致室内温度降低的问题，在空调系统上设计了一种蓄热器，蓄热器可以在室内机制热运转时通过辅助电加热或压缩机侧的高温冷媒蓄热，在除霜时从蓄热器中取出热量进行除霜。

现有的技术中，同时具有两种功能的空调系统较少，即便存在如果需要空调系统同时具有二次过冷功能及除霜功能，需要在现有的空调系统内增加一个过冷设备和一个蓄热器，如此会使空调系统结构变的复杂，体积变大，且会导致生产成本的提高。且现有的空调系统在除霜时会吸收室内的热量，最佳的方案是需要空调具有冷媒二次过冷功能，蓄热以及除霜的不需要在室内吸收热量，但现有的空调系统，不仅存在系统设计和控制复杂，成本高，还存在除霜时在室内吸收热量的问题，从而降低了用户的使用满意度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置，在制冷的过程中，能够实现冷媒的二次过冷的目的，同时在制热过程能够存储热量，且为除霜过程提供热量。

本发明的另一个目的在于提供了一种采用上述热交换装置的空调系统，该空调系统结构简单、控制简单、成本低，且在除霜过程中可以利用空调制热过程中的余热，不需要对室内进行吸热，提高了用户使用的舒适度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置，其中，热交换装置包括壳体，设置在壳体内的第一盘管和第二盘管，以及填充在壳体内的相变蓄热介质。

作为上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的一种优选方案，所述第一盘管和第二盘管交叉排布在所述壳体内。

作为上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的一种优选方案，所述第一盘管和第二盘管的外部设置有散热翅片。

作为上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的一种优选方案，所述壳体为密闭容器。

作为上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的一种优选方案，所述相变蓄热介质为有机材料和/或无机材料。

一种采用如上述的相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的空调系统，包括室外机组和室内机组，所述室内机组包括至少一台室内机，所述室外机包括压缩机、室外换热器、室外节流装置和四通阀，所述室内机包括室内换热器和室内节流阀，其中，

所述第一盘管的两端分别与室外节流装置的、室外节流装置连通；

所述第二盘管的一端与室外节流装置连通，其另一端与所述压缩机的进气端连通。

作为上述空调系统的一种优选方案，所述第二盘管制冷时冷媒的流入端设置有盘管节流装置。

作为上述空调系统的一种优选方案，所述四通阀包括D口、C口、S口和E口，所述四通阀的D口与压缩机的出气口连通，C口与室外换热器连通，S口与压缩机的进气口连通，所述第二盘管与E口连通，且通过四通阀的换向使第二盘管与压缩机的进气口连通。

作为上述空调系统的一种优选方案，还包括模块换热器，所述模块换热器设置在室外节流装置和热交换装置之间。

作为上述空调系统的一种优选方案，所述模块换热器与压缩机驱动模块相连。

本发明的有益效果为：本发明通过提供一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置及采用其的空调系统，该空调系统通过热交装置内的第一盘管、第二盘管和蓄热材料之间的热交换，实现了制冷过程中冷媒的二次过冷，以及制热过程中实现了并联蓄热，串联余热回收；实现了采用一个装置同时实现冷媒的二次过冷，以及在除霜的过程中利用相变蓄热介质中的热量，实现了在除霜的同时不吸收室内的热量，不会造成室内温度的降低，同时利用了空调制热时的余热，提高了能源的利用率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的热交换装置的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的空调系统的结构示意图；

其中：

1：室外机；2：室内机；3：热交换装置；

11：压缩机；12：室外换热器；13：室外节流装置；14：四通阀；

21：室内换热器；22：室内节流装置；

31：第一盘管；32：第二盘管；33：盘管节流装置；34：散热翅片；35：壳体；36：相变蓄热介质。

具体实施方式

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。

如图1所示，本实施方式提供了一种相变蓄热、冷媒过冷热交换装置，其适用于在制冷过程中，对冷媒进行二次过冷；在制热过程中，存储空调制热过程中的余热，以及在空调除霜过程为室外换热器提供热量。

上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置包括壳体35，设置在壳体35内的第一盘管31和第二盘管32，以及填充在壳体35内的相变蓄热介质36。

上述第一盘管31和第二盘管32交叉排布在壳体35内，交叉设置的第一盘管31和第二盘管32有利于第一盘管31和第二盘管32之间的热量交换。

为了增加第一盘管31、第二盘管32和相变蓄热介质36之间的热交换效率，于第一盘管31和第二盘管32的外部设置有散热翅片34。

相变蓄热介质36为有机材料和/或无机材料。优选的，相变蓄热介质36选用具有高相变潜热和低相变温度的蓄热材料，便于存储更多的热量。为了更好的盛放相变蓄热介质，壳体优选的为密闭容器。

在制冷运转中冷媒分别进入第一盘管31和第二盘管32进行热交换，其中，冷媒在第二盘管32内蒸发吸热，并对第一盘管31内的冷媒进行冷却。在制热过程中，冷媒在第二盘管32内冷凝放热，相变蓄热材料吸收冷媒中释放出来的热量，同时相变蓄热材料也会吸收第一盘管31内冷媒在室内换热器21内放热后的余热。

需要说明的是，此处的第一盘管31和第二盘管32中的第一，第二并不具有限定作用，两者功能也无具体的区别，必要的时候第一盘管31和第二盘管32的功能以及与空调系统的连接关系可以互换。

如图2所示，本实施方式还提供了一种采用上述相变蓄热、冷媒过冷热交换装置的空调系统，包括室外机1和室内机组，其中室内机组包括至少一台室内机2，当然此空调系统室外机1也不仅限于一台，也可以是多台并联的结构相同的室外机1；室外机1包括压缩机11、室外换热器12和室外节流装置13，室内机2包括室内换热器21和室内节流装置22，当然，空调系统还包括连接各个管路之间的截止阀，室外机也还包括油分离器和气液分离器等常用装置在此不一一叙述。上述空调系统的组成元件均按常用空调的布置方式及安装方法进行安装。

上述第一盘管31的两端分别与室外节流装置13、室内节流装置22连通；第二盘管32的一端与室外节流装置13连通，其另一端与压缩机11的进气口连通。

为了是冷媒更好的在第二盘管32内蒸发，本实施方式，于第二盘管32制冷时冷媒的流入端设置有盘管节流装置33。

优选的，第二盘管32制冷时冷媒流入端与第一盘管31和室外节流装置13之间的管路连通。

四通阀14包括D口、C口、S口和E口，四通阀14的D口与压缩机11的出气口连通，C口与室外换热器12连通，S口与压缩机11的进气口连通，第二盘管32与E口连通，且通过四通阀14的换向使第二盘管32与压缩机11的进气口连通。

优选的，室内机2的出气口和第二盘管32均于四通阀11的E口连通，并且通过四通阀11的换向使第二盘管32、室内机2的出气口与压缩机11的进气口连通。

本实施方式提供的空调系统还包括模块换热器（未示出），该模块换热器设置在室外节流装置和热交换装置3之间。该模块换热器与压缩机驱动模块相连，压缩机驱动模块可以通过此模块换热器与冷媒进行热量交换，从而对压缩机驱动模块进行冷却。

为了对上述空调系统进行进一步的说明，以下以空调系统在热冷、制热、除霜过程冷媒的流向对上述空调系统的工作原理进行说明。

制冷运转：

在此过程中，四通阀14的C口、D口，S口、E口处于连通装置；

从压缩机11出来的高温高压气体经过四通阀14和室外换热器12、室外节流装置13后，一部分冷媒进入第一盘管31，另一部分经盘管节流装置33节流降压后进入第二盘管32，蒸发吸热并和第一盘管31进行热量交换，对第一盘管31内的冷媒进行二次过冷，过冷后的冷媒进入室内侧。进入室内侧的冷媒经室内节流装置22节流降压后进入室内换热器21，在室内换热器21内蒸发吸热后，与流经第二盘管32内的冷媒汇合再通过四通阀14返回到压缩机11，完成一次制冷循环。

制热运转：

在此过程中，四通阀14的D口、E口，C口、S口处于连通状态。

从压缩机11出来的高温高压气体经过四通阀14后一部分进入室内机2，满足室内制热的需要，另一部分进入第二盘管32冷凝放热，放出热量存储于相变蓄热介质36内（并联蓄热）；经过室内换热的冷媒通过第一盘管31再次进入热交换装置3，第一盘管31内冷媒将室内放热后余热传递给相变蓄热介质36（串联蓄热），实现余热的回收，两路从热交换装置3内出来的冷媒经过室外节流装置13节流降压后进入室外换热器12，再次经过四通阀14后返回到压缩机11，完成一次制热循环。

除霜运转：

在此过程中，四通阀14的C口、D口，S口、E口处于连通装置，但室内节流装置22处于关闭状态。

从压缩机11出来的高温高压气体经过四通阀14进入室外换热器12化霜，再经过室外节流装置13、盘管节流装置33进入热交换装置3的第二盘管32，此时室内节流装置22关闭，室内机内无冷媒流入，因此室内的热量不会被吸收，最后再次经过四通阀14后返回到压缩机11，完成一次除霜循环。该过程将存储的热量从热交换装置释放用于室外机化霜，避免了从室内取热降低室内温度。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空调系统，包括室外机(1)、室内机组和相变蓄热、冷媒过冷热交换装置，所述室内机组包括至少一台室内机(2)，所述室外机(1)包括压缩机(11)、室外换热器(12)、室外节流装置(13)和四通阀(14)，所述室内机(2)包括室内换热器(21)和室内节流装置(22)，其特征在于，

相变蓄热、冷媒过冷热交换装置(3)包括壳体(35)，设置在壳体(35)内的第一盘管(31)和第二盘管(32)，以及填充在壳体(35)内的相变蓄热介质(36)；

所述第一盘管(31)的两端分别与室外节流装置(13)、室内节流装置(22)连通；

所述第二盘管(32)的一端与室外节流装置(13)连通，其另一端与所述压缩机(11)的进气端连通。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第二盘管(32)制冷时冷媒的流入端设置有盘管节流装置(33)。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述四通阀(14)包括D口、C口、S口和E口，所述四通阀(14)的D口与压缩机(11)的出气口连通，C口与室外换热器(12)连通，S口与压缩机(11)的进气口连通，所述第二盘管(32)与E口连通，且通过四通阀(14)的换向使第二盘管(32)与压缩机(11)的进气口连通。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，还包括模块换热器，所述模块换热器设置在室外节流装置(13)和相变蓄热、冷媒过冷热交换装置(3)之间。

5.根据权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述模块换热器与压缩机驱动模块相连。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一盘管(31)和第二盘管(32)交叉排布在所述壳体(35)内。

7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述第一盘管(31)和第二盘管(32)的外部设置有散热翅片(34)。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述壳体(35)为密闭容器。

9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述相变蓄热介质(36)为有机材料和/或无机材料。