CN105020816A - 空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空调系统,其包括制冷剂系统、第一换热系统、第二换热系统,所述制冷剂系统包括通过管路连接的压缩机、第一双流道换热器、第二双流道换热器、第三换热器。所述第一换热系统包括管路连接的第一电动泵、第一换热器和前述第一双流道换热器。所述第二换热系统包括管路连接的第二电动泵、第二换热器,和前述第二双流道换热器。制热时,制冷剂系统的制冷剂与第一换热系统的换热介质在第一双流道换热器内进行热交换;制冷时,制冷剂系统的制冷剂与第二换热系统的换热介质在第二双流道换热器内进行热交换。本发明的空调系统不仅使制冷剂系统远离乘客舱,而且系统结构简单,效率高。
Description
【技术领域】
本发明属于空调领域,特别是关于一种二次回路热泵空调系统。
【背景技术】
能源紧张和气候变化使具有节能环保优势的新能源汽车受到了全球的关注,成为了汽车工业发展的战略方向。汽车空调系统为车室内驾驶人员舒适性和安全性提供了保障。传统燃油汽车空调使用由发动机带动的压缩机制冷剂系统来满足夏季制冷工况的要求,而冬季采暖工况时利用温度较高的发动机冷却水加热空气来满足车内舒适性要求的。而电动汽车因为没有发动机,在制热时没有发动机的余热可用。而家用与商用空调也同样需要耗费电能来满足制冷或制热的要求。
同时,当前环境变暖引起的气候变化,臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题,如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。汽车空调制冷剂对大气环境的影响主要有两个方面,一方面是对大气臭氧层的破坏,另一方面是全球气候变暖的温室效应。目前汽车空调上使用的制冷剂多为R134a制冷剂,该制冷剂破坏臭氧层潜值(简称ODP)为0,但是R134a制冷剂的全球变暖潜能值(简称GWP)达到了1300,会加剧温室效应。寻找低ODP值和低GWP值的汽车空调制冷剂是汽车空调发展的必然趋势。而低ODP值和低GWP值等新制冷剂往往具有一定的可燃性,例如天然工质制冷剂、碳氢化合物。而现有汽车空调系统制冷回路必须经过乘客舱,这对于可燃制冷剂的使用是绝不允许的。因此,设计一种制冷剂回路不经过室内或乘客舱内的空调系统具有实际的意义。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种制冷剂介质不经过室内或乘客舱内的二次回路空调系统。
为此,本发明的一种实施例的空调系统,包括:制冷剂系统、第一换热系统、第二换热系统;
所述空调系统包括第一双流道换热器、第二双流道换热器,第一双流道换热器包括相互隔离的第一流道和第二流道,所述第二双流道换热器包括相互隔离的第一流道和第二流道;
所述制冷剂系统包括压缩机、第一双流道换热器的第一流道、第二双流道换热器的第一流道和第三换热器,所述压缩机、所述第一双流道换热器的第一流道、第三换热器、所述第二双流道换热器的第一流道通过管路连接形成制冷剂系统的循环回路,其中所述第一双流道换热器的第一流道与第三换热器之间连接有第一节流装置,所述制冷剂系统还包括可进行通断控制的第一旁通流路,所述第一旁通流路与所述第一节流装置并联设置,所述第二双流道换热器的第一流道与第三换热器之间连接有第二节流装置、与所述第二节流装置并联设置有可进行通断控制的第二旁通流路;
所述第一换热系统包括第一电动泵和第一换热器、第一双流道换热器的第二流道,所述第一电动泵、第一换热器和前述第一双流道换热器的第二流道通过管路连通;
所述第二换热系统包括第二电动泵和第二换热器、第二双流道换热器的第二流道,所述第二电动泵、第二换热器和前述第二双流道换热器的第二流道通过管路连通。
根据本发明的一个实施例,所述第一旁通流路通过第一通断控制阀控制导通与否,所述第二旁通流路通过第二通断控制阀控制导通与否,所述制冷剂系统的介质与所述第一换热系统、第二换热系统的换热介质不相同。
根据本发明的一个实施例,所述压缩机的出口端与所述第一双流道换热器的第一流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第一流道的出口端与第一节流装置的入口端和第一通断控制阀的入口端连通,所述第一节流装置出口端和第一通断控制阀的出口端与第三换热器的入口端连通,所述第三换热器的出口端与第二节流装置的入口端和第二通断控制阀的入口端连通,所述第二节流装置的出口端和第二通断控制阀的出口端与第二双流道换热器的第一流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第一流道的出口端与所述压缩机的入口端连通;
所述第一电动泵的出口端与第一换热器的入口端连通,所述第一换热器的出口端与第一双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第二流道的出口端与所述第一电动泵的入口端连通,或者所述第一电动泵的出口端与所述第一双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第二流道的出口端与第一换热器的入口端连通,所述第一换热器的出口端与所述第一电动泵的入口端连通;
所述第二电动泵的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与第二换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端与第二电动泵的入口端连通,或者所述第二电动泵的出口端与第二换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与所述第二电动泵的入口端连通。
根据本发明的一个实施例,在制热模式时,所述第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,所述第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作,第一双流道换热器的第一流道内的制冷剂与第一双流道换热器的第二流道内的第一换热系统的换热介质进行热交换;在制冷模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动,第二双流道换热器的第一流道内的制冷剂与第二双流道换热器的第二流道内的第二换热系统的换热介质进行热交换;在第一除湿模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵开启,第二电动泵开启;在第二除湿模式时,所述第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵开启,第二电动泵开启;在除冰/除霜模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵停止工作。
根据本发明的一个实施例,所述制冷剂系统还包括控制制冷剂流通和截止的第三旁通流路,所述第三旁通流路通过第三通断控制阀控制导通与否,所述第三通断控制阀的入口端与第一双流道换热器的第一流道的出口端连通,所述第三通断控制阀的出口端连接于所述第二节流装置或第二通断控制阀的入口端。
根据本发明的一个实施例,在第三除湿模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,所述第三通断控制阀开启,第一电动泵开启,第二电动泵开启。
根据本发明的一个实施例,所述制冷剂系统还包括控制制冷剂流通和截止的第四旁通流路和第五旁通流路,所述第四旁通流路通过第四通断控制阀控制导通与否和所述第五旁通流路通过第五通断控制阀控制导通与否,所述第四通断控制阀的入口端与压缩机的出口端连通,第四通断控制阀的出口端与第一节流装置和第一通断控制阀的出口端连通;所述第五通断控制阀的入口端与第二节流装置和第二通断控制阀的入口端连通,所述第五通断控制阀的出口端与压缩机的入口端连通。
根据本发明的一个实施例,在制冷模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第四通断控制阀开启,第二节流装置开启,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动;在制热模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀打开,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作;在第一除湿模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第一电动泵启动,第二电动泵启动;在第二除湿模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第一电动泵启动,第二电动泵启动;在除冰/除霜模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀开启,第五通断控制阀开启,第一电动泵停止工作,第二电动泵停止工作。
根据本发明的一个实施例,所述空调系统还包括电池空调箱,所述电池空调箱内设置有第四换热器,所述第二换热系统包括一个三通流量调节阀,所述三通流量调节阀的入口端与第二双流道换热器的第二流道的出口端连通,所述三通流量调节阀的第一出口端与所述第二换热器的入口端连通,所述三通流量调节阀的第二出口端与所述第四换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端和第四换热器的出口端与第二电动泵的入口端连通,或者所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与所述第二电动泵的入口端连通,所述第二电动泵的出口端与所述三通流量调节阀的入口端连通,所述三通流量调节阀的第一出口端与所述第二换热器的入口端连通,所述三通流量调节阀的第二出口端与所述第四换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端和第四换热器的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第四换热器用于对电池进行冷却。
根据本发明的一个实施例,在制热模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作;在制冷模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动,所述三通流量调节阀开启。
根据本发明的一个实施例,所述制冷剂系统的制冷剂为可燃介质,所述第一换热系统、第二换热系统的换热介质为不可燃介质。
本发明的空调系统,制冷剂循环回路中使用的制冷剂与制热换热介质循环回路和制冷换热介质循环回路中使用的换热介质为相互封闭隔离的,制冷剂循环回路远离乘客厢,因此制冷剂循环回路中的制冷剂可以使用易燃但环保而且低温热力性能优于R134a的制冷剂,例如天然工质R290,而制热换热介质循环回路和制冷换热介质循环回路使用不可燃的换热介质,这样制冷剂循环回路换热效率更高。系统通过设置第三换热器,在制冷模式或者制热模式下,只需要一个双流道换热器进行工作,所以只需要运行一个电动泵即可完成制冷或制热的功能,从而节省了系统能耗,延长了电动汽车的续驶里程,而且可以有效的减少电动泵的使用时间,延长电动泵的使用寿命。另外,系统将第三换热器设置在制冷剂循环回路上,而不是换热介质循环回路上,使得空调系统效率更高,同时减少了换热器数量,降低了成本。而且在低温工况下可以利用高温高压制冷剂对第三换热器进行快速除霜,使空调模式更加齐全,扩展了空调系统的使用范围。而且系统利用截止阀和节流装置的切换实现不同除湿模式下的除湿要求,控制方式简单。
【附图说明】
图1是本发明的其中至少一个实施例的空调系统的示意框图。
图2是本发明的其中至少一个实施例的空调系统的示意框图。
图3是本发明的其中至少一个实施例的空调系统的示意框图。
图4是本发明的其中至少一个实施例的空调系统的示意框图。
【具体实施方式】
本发明的空调系统可以是汽车空调系统,也可以是家用空调系统或商用空调系统等需要用到二次回路的空调系统,下面以汽车空调系统为例结合附图进行说明。
请参阅图1所示,其显示本发明的空调系统的至少一个实施例的示意框图。在该实施例中,空调系统包括制冷剂系统100、第一换热系统200、第二换热系统300和空调箱400。这里,第一换热系统指的是与制冷剂系统100中压缩机的出口管路中的相对高温制冷剂进行热交换并将热量传递给室内或车厢内的循环回路,第二换热系统指的是与制冷剂系统100中压缩机的吸口管路中的相对低温制冷剂进行热交换并将冷量传递给室内或车厢内的循环回路。
制冷剂系统100包括通过管路连接的压缩机11、第一双流道换热器12、第二双流道换热器13、第三换热器14,另外还可以包括气液分离器19及控制阀门,如在第一双流道换热器与第三换热器之间设置有第一节流装置15并在两者之间设置有可以旁通第一节流装置15的阀门如第一截止阀17,在第三换热器与第二双流道换热器之间设置有第二节流装置16并在两者之间设置有可以旁通第二节流装置16的第二截止阀18。这里第一节流装置15与第一截止阀17、第二节流装置16和第二截止阀18也可以是一体固定结构如带节流装置的电磁阀或带旁通电磁阀的节流装置。
第一双流道换热器12和第二双流道换热器13为包括第一流道和第二流道的换热器,第一流道包括制冷剂入口端和制冷剂出口端以及连接制冷剂入口端和制冷剂出口端的流通通道,第二流道包括换热介质入口端和换热介质出口端以及连接换热介质入口端和换热介质出口端的流通通道。第一流道和第二流道的流通通道可以相互交叉或叠置进行热交换但相互密闭隔离使流通通道内的介质互不连通,在第一双流道换热器的第一流道内的制冷剂和第二流道内的换热介质流动方向可以设置成反向流动,当制冷剂与换热介质在两个流道内流动时相互之间交换热量。第三换热器14可以为板式换热器、翅片式换热器或者微通道换热器,其包括至少一个制冷剂入口端和制冷剂出口端,以及连接制冷剂入口端和制冷剂出口端的流道,设置流道的管之间可设置换热翅片,制冷剂在流过第三换热器14时可以与换热器周围的空气进行热交换。
在该实施例中,压缩机11的制冷剂出口端与第一双流道换热器12的第一流道的入口端通过管路连通,第一双流道换热器12的第一流道的出口端与第一节流装置15的制冷剂入口端和第一截止阀17的入口端通过管路连通,第一节流装置15的制冷剂出口端与第一截止阀17的制冷剂出口端共同与第三换热器14的制冷剂入口端通过管路连通,第三换热器14的制冷剂出口端与第二节流装置16的制冷剂入口端和第二截止阀18的制冷剂入口端通过管路连通,第二节流装置16的制冷剂出口端和第二截止阀18的制冷剂出口端共同与第二双流道换热器13的第一流道的入口端连通,第二双流道换热器13的第一流道的出口端与气液分离器19的入口端连通,气液分离器19的出口端与压缩机11的入口端连通。在该实施例中所述第一节流装置15和第二节流装置16可以是热力膨胀阀或者电子膨胀阀或者毛细管等可以调节流过的制冷剂压力大小的节流装置。所述第一截止阀17和第二截止阀18也可以不是截止阀,而是流量调节阀或者电磁阀等通断控制阀,只要能够实现可以控制制冷剂的流路的流通和关断即可,下述的其他截止阀也同样可以是流量调节阀或者电磁阀等通断控制阀,后续不再重复说明。另外,本说明书中所述的连接或连通,可以是直接连接或连通,也可以是间接的连接或连通,此处不再一一举例说明。
所述第一换热系统200包括管路连接形成循环回路的第一电动泵21、第一换热器22和前述第一双流道换热器12的第二流道,其中所述第一电动泵21的入口端与所述第一双流道换热器12的第二流道的出口端通过管路连通,所述第一电动泵21的出口端与第一换热器22的换热介质入口端通过管路连通,所述第一换热器22的换热介质出口端与所述第一双流道换热器12的第二流道的入口端通过管路连通,在其他实施例中也可以设置为第一电动泵21的出口端与所述第一双流道换热器12的第二流道的入口端通过管路连通,所述第一双流道换热器12的第二流道的出口端与第一换热器22的换热介质入口端通过管路连通,所述第一换热器22的换热介质出口端与所述第一电动泵21的入口端通过管路连通,只要实现换热介质的循环流通即可。在该实施例中,所述第一换热器22为微通道换热器,其包括换热介质入口端、换热介质出口端、连接换热介质入口端和换热介质出口端供换热介质流通的扁管以及设置于扁管之间的散热翅片,流经该第一换热器的换热介质可以与换热器周围的空气进行热交换。在其他实施例中该第一换热器22也可以为板式换热器或其他可以与周围空气进行热交换的换热器。
所述第二换热系统包括管路连接形成循环回路的第二电动泵31、第二换热器32和前述第二双流道换热器13的第二流道,所述第二电动泵31的出口端与第二双流道换热器13的第二流道的入口端通过管路连通,所述第二双流道换热器13的第二流道的出口端与第二换热器32的入口端通过管路连通,所述第二换热器32的出口端与第二电动泵31的入口端通过管路连通。或者在其他实施例中,也可以设置为所述第二电动泵31的出口端与第二换热器32的入口端通过管路连通,所述第二换热器32的出口端与第二双流道换热器13的第二流道的入口端通过管路连通,所述第二双流道换热器13的第二流道的出口端与所述第二电动泵31的入口端通过管路连通,只要形成换热介质的循环实现传递冷量即可。在该实施例中,所述第二换热器32也可以为微通道换热器,其包括换热介质入口端、换热介质出口端、连接换热介质入口端和换热介质出口端供换热介质流通的扁管以及设置于扁管之间的散热翅片,流经该第二换热器32的换热介质可以与换热器周围的空气进行热交换。在其他实施例中该第二换热器32也可以为板式换热器或其他可以与周围空气进行热交换的换热器。
所述空调箱400可以包括空调箱体41,其一端设置有若干风道47与汽车室内连通,风道47设置有可调节风道大小的格栅(未标号)。在空调箱体41进风的一侧设置有内循环风口45、外循环风口46以及调节内循环风口45和外循环风口46大小的循环风门44。所述内循环风口45与汽车室内连通,汽车室内的空气通过内循环风口45进入空调箱体41然后经风道47重新进入汽车室内,形成内循环。所述外循环风口46与汽车室外连通,汽车室外的空气通过外循环风口46进入空调箱体41,经过风道47进入汽车室内。所述循环风门44设置在内循环风口45与外循环风口46之间,可以进行控制,当循环风门44切换至内循环风口45时可以将内循环风口45关闭,当循环风门44切换至外循环风口46时可以将外循环风口46关闭,形成车内循环,调节循环风门44的位置可以调节内循环风口45和外循环风口46的大小,从而调节进入空调箱体41内的空气中车外的空气与车内的空气的比例。
前述第一换热系统200的第一换热器22和第二换热系统300的第二换热器32间隔一定距离设置于空调箱体41内,在第一换热系统200的第一换热器22旁还可以设置有电加热器(PTC)48。在空调箱体41靠近内循环风口45和外循环风口46的位置设置有一个鼓风机43。在第一换热器22处还设置有温度风门42,该温度风门42打开时,从内循环风口45或者外循环风口46吹入的空气可以经过温度风门42后面的第一换热器22,该温度风门42关闭时,从内循环风口45或者外循环风口46吹入的空气无法流经第一换热器22和电加热器48,空气从温度风门42两侧的通道流过,然后经过风道47进入汽车室内。
并且前述第一换热系统200内的换热介质与制冷剂系统100中的制冷剂相互密闭隔离;第二换热系统300内的换热介质与制冷剂系统100中的制冷剂相互密闭隔离。且换热介质与制冷剂的材料不相同,且制冷剂不经过室内或车厢内,这样,制冷剂可以使用相对高压或其它可燃性的材料,从而扩大了制冷剂的选择范围。
汽车空调系统的运行模式包括制热模式、制冷模式、除湿模式以及除冰/除霜模式,下面分别对几种模式下空调系统的工作状况进行说明。
请参阅图1所示,在制冷模式时,制冷剂系统中的第一节流装置15可以选择关闭或虽然开启但通过的制冷剂相对很较少,第一截止阀17开启,第二截止阀18关闭,第二节流装置16开启进行节流,。第一换热系统200的第一电动泵21停止工作,第二换热系统300的第二电动泵31启动。制冷剂系统100的制冷剂经过压缩机11压缩,由低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂。制冷剂从压缩机11出口端排出,经过第一双流道换热器12的第一流道的入口端进入第一双流道换热器12的第一流道,此时第一换热系统的第一电动泵21停止工作,所以第一双流道换热器12第二流道内的换热介质是不流动的,所以第一双流道换热器12第一流道的制冷剂不与第二流道内的换热介质进行热交换,第一双流道换热器12第一流道内的制冷剂的状态基本不变。
因为制冷剂系统100的第一截止阀17开启,制冷剂经过第一双流道换热器12的第一流道的出口端流出,经过第一截止阀17的入口端进入第一截止阀17,再由第一截止阀17的出口端流出经过第三换热器14的入口端进入第三换热器14。高温高压的气态制冷剂在第三换热器14中与换热器周围的空气进行热交换,对周围空气放热,气态的制冷剂被冷凝成液态或汽液两相的制冷剂,其中在第三换热器14还可以设置风机吹动第三换热器14周围的空气形成空气流D,加速第三换热器14与周围空气的热交换。制冷剂在第三换热器14中冷却冷凝并释放热量,释放的热量被空气流D带到环境空气中。
制冷剂从第三热交换器14的出口端流出,经过第二节流装置16的入口端进入第二节流装置16进行节流,从第二节流装置16出口端流出的制冷剂为经过降压降温变成低温低压的制冷剂,此制冷剂从第二双流道换热器13的第一流道的入口端进入第二双流道换热器13的第一流道,此时制冷冷却循环回路的第二电动泵31启动,制冷冷却循环回路300的换热介质在第二双流道换热器13的第二流道内流动与第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂进行热交换。在第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂吸收第二双流道换热器13的第二流道内的换热介质的热量,从第二双流道换热器13的第一流道流出的制冷剂可以进入气液分离器,经过气液分离器的分离,液态的制冷剂储藏在气液分离器内,而低温低压的气态制冷剂进入压缩机11再次被压缩机11压缩为高温高压的气态制冷剂,如此循环工作。
第二双流道换热器13的第二流道内的换热介质与第二双流道换热器13第一流道内的制冷剂进行热交换后温度降低,降温后的换热介质在第二电动泵31的驱动下进入第二换热器32,换热介质在第二换热器32内与空气流A过来的空气进行热交换。第二换热器32设置在空调箱内,与第二换热器32交换热量后被降温的冷空气在空调箱内的鼓风机43的驱动下经过风道47进入汽车室内,降低汽车室内的温度,实现制冷功能。在鼓风机43驱动与第二换热器32交换热量后降温的冷却空气时,制热冷却循环回路200的第一换热器22前方的温度风门42关闭,所述冷却空气基本不经过第一换热器22换热。此时可以调节循环风门44,控制空调箱内从内循环风口45和外循环口46进风的风量的大小。因为汽车室内空气已经被冷却,因此如果将外循环风口46关闭,完全采用内循环风口45进风,则可以进一步节省功耗。
请参阅图1所示,在制热模式时,制冷剂系统100的第一截止阀17关闭,第一节流装置15开启进行节流,第二截止阀18开启,第二节流装置16可以关闭或虽然开启但通过的制冷剂相对很较少;第一换热系统200的第一电动泵21启动,第二换热系统300的第二电动泵31停止工作。
制冷剂系统100的制冷剂经过压缩机11压缩,由低温低压的制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂。制冷剂从压缩机11出口端经过第一双流道换热器12的第一流道的入口端进入第一双流道换热器12的第一流道,此时第一换热系统200的第一电动泵21启动,第一换热系统200的换热介质在第一电动泵21的驱动下通过第一双流道换热器12的第二流道。第一双流道换热器12的第一流道内的制冷剂与第一双流道换热器12的第二流道内的换热介质在第一双流道换热器12内进行热交换。第一换热系统200的换热介质吸收制冷剂系统100的制冷剂的热量,经过热交换后的制冷剂系统的制冷剂由高温高压的气态变成液态。此时制冷剂系统100的第一节流装置15开启进行节流,第一截止阀17关闭,第一双流道换热器12的第一流道的制冷剂经过第一双流道换热器12的第一流道的出口端经过第一节流装置15的入口端进入第一节流装置15进行节流,节流之后低温低压的气液混合的制冷剂经过第一节流装置15的出口端流出,经过第三换热器14的入口端进入第三换热器14。
低温低压的气液混合的制冷剂在第三换热器14中与换热器周围的空气进行热交换,吸收空气中的热量,气化成气态的制冷剂。其中在第三换热器14外可以设置风机吹动第三换热器14周围的空气形成空气流D,加速第三换热器14与周围空气的热交换。
此时第二节流装置16可以关闭,第二截止阀18开启,气态的制冷剂从第三热交换器14的出口端流出,经过第二截止阀18的入口端流入第二截止阀18,然后经过第二截止阀18的出口端流出经过第二双流道换热器13的第一流道的入口端流入第二双流道换热器13的第一流道,此时制冷冷却循环回路300的第二电动泵31是停止工作的,制冷冷却循环回路的换热介质在第二双流道换热器13的第二流道内不流动,第二双流道换热器13的第一流道内的低压气态的制冷剂与第二双流道换热器13的第二流道内的制冷冷却循环回路300的换热介质基本不发生热交换,第二双流道换热器13内第一流道的制冷剂流出后进入气液分离器19,经过气液分离器19的分离,液态的制冷剂储藏在气液分离器19内,而低温低压的气态制冷剂进入压缩机11再次被压缩机11压缩为高温高压的气态制冷剂,如此循环工作。另外,在压缩机可以承受液态制冷剂的情况下,气液分离器19是可以不设置的,另外还可以用贮液器替代。
在第一换热系统200中,在第一双流道换热器12的第二流道内的换热介质与第一双流道换热器12第一流道内的制冷剂进行热交换后温度升高,升温后的换热介质在第一电动泵21的驱动下进入第一换热器22,换热介质在第一换热器22内与第一换热器22周围的空气进行热交换,对周围空气进行加热。而第二换热系统300因为换热介质基本未与制冷剂进行热交换,所以第二换热系统的第二换热器32不会与空气发生热交换。此时空调箱体41内的第一换热器22前方的温度风门42打开,空调箱体41内的空气在鼓风机43的驱动下经过第二换热器32,但不发生热交换,流过第二换热器32的空气B经过温度风门42与第一换热器22进行热交换,被第一换热器22加热后的空气流B变为相对高温的空气流C,高温的空气流C经过风道47进入汽车室内,实现制热的功能。此时可以调节循环风门44,控制空调箱体41内从内循环风口45和外循环风口46进风的风量的大小。因为汽车室内空气已经被加热,因此如果将外循环风口46关闭,完全采用内循环风口45进风,则可以进一步节省功耗。如果环境温度太低,第一换热器22的加热性能不足或空调系统无法工作时,可以使用电加热器48进行辅助加热,与空调系统一起实现制热功能。
当汽车乘客舱内相对湿度较大时,空气中的水蒸气容易在车窗玻璃上冷凝影响视野,形成安全隐患,因此需要对乘客舱内空气进行除湿,即除湿模式。当加热需求不大的时候,使用第一除湿模式,此时第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17开启,第二节流装置16开启进行节流,第二截止阀18关闭,第一电动泵21启动,第二电动泵31启动。制冷剂经过压缩机11压缩之后变为高温高压的气体,压缩机11排出的制冷剂进入第一双流道换热器12的第一流道,此时制热冷却循环回路的第一电动泵21启动,因此制热冷却回路200的换热介质在第一电动泵21的驱动下在第一双流道换热器12的第二流道内流动,并在第一双流道换热器12内与制冷剂系统100的制冷剂进行热交换,第一换热系统100的换热介质吸收制冷剂系统100的制冷剂的热量,经过加热的制热换热介质在第一换热器22内与第一换热器22周围空气进行热交换。制冷剂经过第一双流道换热器12的第一流道经第一截止阀17进入第三换热器14,制冷剂在第三换热器14内与周围空气进行热交换,对周围空气放热,变为低温高压的制冷剂,经过第三换热器14降温的制冷剂经过第二节流装置16节流进入第二双流道换热器13的第一流道,此时制冷冷却循环回路300的第二电动泵31也是启动的,制冷冷却回路的换热介质在在第二电动泵31的驱动下在第二双流道换热器13的第二流道内流动,与第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂进行热交换,第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂吸收第二换热系统的换热介质的热量气化,在第二双流道换热器13内被降温的第二换热系统300的换热介质在第二换热器32内对第二换热器32周围的空气进行冷却除湿,空气流中的水蒸汽碰到低温时冷凝析出从而达到除湿的目的。此时空调箱体41内的第一换热器22前方的温度风门42部分或完全打开,空气流A先通过第二换热器32被降温除湿,成为低温低湿的空气流B,空气流B经过第一换热器22被加热成低湿的空气流C,空气流C经过格栅和风道进入汽车室内,实现对汽车室内除湿的功能。在该第一除湿模式中,第一双流道换热器12的第二流道内的第一换热系统200的换热介质只吸收制冷剂的部分热量,制冷剂系统100的第三换热器14作为冷凝器对周围空气放热,第二双流道换热器13作为蒸发器吸收第二换热系统300的换热介质的热量。第二换热系统300的第二换热器32对进入汽车室内的空气起冷却作用,第一换热系统200的第一换热器22对进入汽车室内的空气起加热作用,其中第二换热器32的冷却程度更强,因此进入汽车室内的空气为冷却过的除湿的空气。
在除湿模式下,当气温低、加热需求较大的时候,使用第二除湿模式,此时第一节流装置15开启进行节流,第一截止阀关闭17,第二节流装置16可以关闭,第二截止阀18开启,第一电动泵21启动,第二电动泵31启动。制冷剂经过压缩机11压缩之后变为高温高压的气体,压缩机11排出的制冷剂进入第一双流道换热器12的第一流道,此时制热冷却循环回路的第一电动泵21启动,因此制热冷却回路的换热介质在第一电动泵21的驱动下在第一双流道换热器12的第二流道内流动,并在第一双流道换热器12内与制冷剂系统100的制冷剂进行热交换,第一换热系统200的换热介质吸收制冷剂系统100的制冷剂的热量,经过加热的制热换热介质在第一换热器22内与第一换热器22周围空气进行热交换,对周围的空气进行加热。制冷剂经过第一双流道换热器12的第一流道经第一节流装置15节流后进入第三换热器14,制冷剂在经过第一节流装置15节流时被降压降温变为低温低压的介质,低温的两相态制冷剂在第三换热器14内与周围空气进行热交换,吸收周围空气的热量,变为低温低压的气液混合制冷剂,经过第三换热器14的低温低压的制冷剂经过第二截止阀18进入第二双流道换热器13的第一流道,此时制冷冷却循环回路的第二电动泵31也是启动的,制冷冷却回路的换热介质在在第二电动泵31的驱动下在第二双流道换热器13的第二流道内流动,与第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂进行热交换,第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂吸收第二换热系统的换热介质的热量气化,在第二双流道换热器13内被降温的第二换热系统200的换热介质在第二换热器32内对第二换热器32周围的空气进行冷却除湿。此时空调箱内的第一换热器22前方的温度风门42部分或完全打开,空气流A先通过第二换热器32被降温除湿,成为低温低湿的空气流B,空气流B经过第一换热器22被加热成低湿的空气流C,空气流C经过风道47进入汽车室内,实现对汽车室内除湿的功能。在该第二除湿模式中,第一双流道换热器12作为冷凝器,第一双流道换热器12第二流道内的第一换热系统200的换热介质吸收制冷剂的热量,第一双流道换热器12第一流道内的制冷剂被冷凝,制冷剂经过第一节流装置节流后进入第三换热器,第三换热器14吸收周围空气的热量,制冷剂进入第二双流道换热器13时只吸收第二换热系统的换热介质的部分热量。第二换热系统300的第二换热器32对进入汽车室内的空气起冷却作用,第一换热系统200的第一换热器22对进入汽车室内的空气起加热作用,其中第一换热器22的加热程度更强,因此进入汽车室内的空气为加热过的除湿的空气。
在冬天时,有些地区的车外温度较低,当外界温度低于零度或接近零度时,由于制热模式时,第三热交换器14是从周围空气吸收热量,因为周围空气已经低于零度或接近零度,在制热模式工作长时间后,第三热交换器14的表面易结霜或结冰,进而影响热泵运行的能效甚至丧失制热性能,所以需要启动除冰/除霜模式。在除冰/除霜模式时,第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17开启,第二节流装置16开启进行节流,第二截止阀18关闭,第一电动泵21关闭、第二电动泵31关闭。压缩机11消耗一定的电能,将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂,高温高压的气态制冷剂流入第一双流道换热器12的第一流道,此时,第一电动泵21不工作,第一双流道换热器12的第二流道内的制热换热介质不流动,高温高压的气态制冷剂通过第一双流道换热器12时状态基本不变,然后高温高压的气态制冷剂经第一截止阀17流入第三热交换器14,在第三换热器14内释放热量,使第三热交换器14表面的冰(霜)迅速除去,恢复制热性能。高温高压的气态制冷剂冷却后本身发生相变而冷凝成液态或部分冷凝成液态,然后制冷剂再通过第二节流装置16节流降压,降压降温后的制冷剂流入第二双流道换热器13的第一流道,此时第二电动泵31不工作,第二双流道换热器13第二流道内的制冷换热介质不流动,从而降压降温后的制冷剂流过第二双流道换热器时状态基本不变,从第二双流道换热器13流出的制冷剂再通过气液分离器19的分离,液态制冷剂储藏在气液分离器19内,低温低压的气态制冷剂再被压缩成高温高压的气态制冷剂,如此循环工作进行除冰/除霜。在这过程中,空调箱体41内的鼓风机43关闭,没有风被送入汽车室内。
在除冰模式时,也可以启动第一换热系统的第一电动泵21,经过压缩机压缩的高温高压的气态制冷剂在流过第一双流道换热器12时,与第一双流道换热器12的第二流道内的制热换热介质进行热交换,第一换热系统的换热介质在第一双流道换热器12内吸收制冷剂的一部分热量,经第一电动泵21驱动升温后的制热换热介质到达第一换热器22,对第一换热器22周围的空气进行加热,此时空调箱内的鼓风机43开启,第一换热器22前方的温度风门42打开,空气流B被第一换热器22加热后变为高温气流C,高温气流C经过格栅与风道47进入汽车室内,增加汽车室内的温度。因为在该除冰模式下,第一换热系统启动,制热换热介质会在第一双流道换热器12内吸收一部分制冷剂的热量,所以用于除冰的制冷剂的热量会降低,在除冰模式时如果不启动第一换热系统,则到达第三换热器14的热量会更高,除冰或除霜时间会更短。在除冰或除霜结束后,可以将工作模式恢复到制热模式。
请参阅图2所示,其显示本发明的汽车空调系统的另一实施例的示意框图。如图2所示的汽车空调系统同样包括制冷剂系统100、第一换热系统200、第二换热系统300,其与前述图1所示的实施例相同的结构及连接关系,此处不再重复说明,其与前述图1所示的实施例的区别在于,在制冷剂系统100的第一双流道换热器12的第一流道的出口端与第三换热器14的出口端之间并联一旁通管路,该旁通管路的一端连接于第一双流道换热器12的第一流道出口端与第一节流装置15、第一截止阀17的入口端之间,旁通管路的另一端连接于第三换热器14的出口端与第二节流装置16、第二截止阀18的入口端之间。在该旁通管路上设置有控制制冷剂流通和截止的第三截止阀110,另外还可以在第三换热器14的出口端与该旁通管路出口端之间设置单向阀111,从而确保制冷剂系统中的制冷剂只能从第三换热器14的入口端流入第三换热器14,而不能经所述旁通管路从第三换热器14的出口端流入第三换热器14;这里单身阀并不是必须的。
在制冷模式时,与前述图1所示的实施例相似,第一换热系统的第一电动泵21停止工作。制冷剂系统的第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17开启,第三截止阀110关闭,单向阀111导通,第二节流装置16进行节流,第二截止阀18关闭,第二换热系统的第二电动泵31启动。因为第一换热系统停止工作,压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂在经过第一双流道换热器12时状态基本不变,高温高压的气态制冷剂经过第一截止阀17进入第三换热器14,制冷剂在第三换热器14内对周围空气放热,高温高压的气态制冷剂在第三换热器14内被冷却冷凝,然后制冷剂经过第二节流装置16节流降压进入第二双流道换热器13,制冷剂在第二双流道换热器13的第一流道内与第二双流道换热器13的第二流道内的换热介质进行热交换,吸收第二换热系统的换热介质的热量,第二换热系统的换热介质在第二电动泵31的驱动下在第二换热器32内对周围空气吸热,空气流A在经过第二换热器32时被降温除湿形成低温的空气流B,此时温度风门42关闭,空气流B流经温度风门42两旁的通道经过格栅和风道47进入汽车室内,实现制冷功能。同时,如果需要吹入的温度不要太低,可以选择适当开启温度风门42与第一电动泵21,并将部分热量传递到第一换热器,使吹入室内的空气温度适宜。
图2所示实施例的空调系统在制冷模式、第一除湿模式、第二除湿模式和除冰/除霜模式时,第三截止阀110均关闭,单向阀111均导通,其他部件的工作状态均与图1所示的实施例在制冷模式、第一除湿模式、第二除湿模式和除冰/除霜模式的工作状态相同,此处不再重复说明。
图2所示的实施例的空调系统与图1所示的实施例的主要区别在于除湿模式。当加热需求量比较大或除湿能力要求比较高时,图2所示的实施例的空调系统还可以使用第三除湿模式。在第三除湿模式时,第一换热系统的第一电动泵21启动,第二换热系统的第二电动泵31也启动。制冷剂系统的第一节流装置15可以选择关闭,第一截止阀17关闭,旁通管路的第三截止阀110开启,第二节流装置16开启进行节流,第二截止阀18关闭。压缩机11排出的高温高压气态制冷剂流入第一双流道换热器12的第一流道,此时第一换热系统启动,第一换热系统的换热介质在第一电动泵21的驱动下在第一双流道换热器12的第二流道内与第一双流道换热器12第一流道内的制冷剂进行热交换,制热换热介质吸收制冷剂的热量,吸热后的制热换热介质在第一电动泵21的驱动下流入第一换热器22,在第一换热器22内对周围空气进行加热。流出第一双流道换热器12的制冷剂经过第三截止阀110流入第二节流装置16,制冷剂经过第二节流装置16降压降温后流入第二双流道换热器13的第一流道,此时第二换热系统的第二电动泵31启动,第二换热系统的换热介质在第二双流道换热器13的第二流道内与第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂进行热交换,制冷剂吸收第二换热系统的换热介质的热量,被降温的换热介质在第二电动泵31的驱动下流入第二换热器32,在第二换热器32内对周围空气进行冷却。此时温度风门42打开,空调箱内的空气流A通过第二换热器32被降温除湿,成为低温低湿空气流B,空气流B经过第一换热器22被加热成合适温度的低湿空气流C,空气流C经格栅与风道进入汽车室内,实现除湿的功能。在该第三除湿模式中,第一双流道换热器作为冷凝器,第一双流道换热器第二流道内的换热介质吸收第一双流道换热器第一流道内的制冷剂的热量,第一双流道换热器第一流道内的制冷剂被冷却冷凝,第一双流道换热器流出的制冷剂经过第三截止阀110所在的旁通管路经第二节流装置16进入第二双流道换热器,在第二双流道换热器内蒸发吸热,然后制冷剂流回压缩机,形成循环。
请参阅图3所示,其显示本发明的汽车空调系统的另一实施例的示意框图。如图3所示的汽车空调系统的实施例同样包括制冷剂系统100、第一换热系统200、第二换热系统300,与图1所示的实施例相同的部分此处不再重复说明,该实施方式与图1所示的实施例的区别在于,在图1所示的实施例的系统上增加了控制制冷剂流通和截止的第四旁通流路和第五旁通流路,所述所述第四旁通流路通过第四截止阀112控制导通与否,所述第五旁通流路通过第五截止阀113控制导通与否。其中第四截止阀112的入口端与压缩机11的出口端连通,第四截止阀112的出口端连接于第一节流装置15的出口端和第一截止阀17的出口端与第三换热器14的入口端的连接端。第五截止阀113的入口端连接于第二节流装置16的入口端和第二截止阀18的入口端与第三换热器13的出口端的连接端,第五截止阀113的出口端连接于气液分离器19的入口端。
在制冷模式时,第一电动泵21不工作,第一换热系统200停止工作,第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17可以关闭,第四截止阀112开启,第二节流装置16开启进行节流,第二截止阀18关闭,第五截止阀113关闭,第二电动泵31启动,第二换热系统300工作。压缩机11排出的高温高压气态制冷剂经过第四截止阀112直接进入第三换热器14,制冷剂在第三换热器14内与周围空气进行热交换,对周围空气放热,高温高压的气态制冷剂在第三换热器14内被冷却冷凝为低温高压的液态或汽液两相制冷剂,从第三换热器14流出的制冷剂经过第二节流装置16节流降压降温流入第二双流道换热器13的第一流道。此时第二换热系统300工作,第二双流道换热器13的第二流道内的换热介质与第二双流道换热器13的第一流道内的制冷剂进行热交换,制冷剂吸收换热介质的热量。经过冷却的换热介质在第二电动泵31的驱动下流入第二换热器32,在第二换热器32内对周围空气进行冷却。此时温度风门42关闭,空调箱内的鼓风机43驱动空气流A流动,空气流A经过第二换热器32时被冷却变为冷空气流B,冷空气流B经过温度风门42两旁的通道经过格栅和风道47进入汽车室内,实现制冷功能。
制热模式时,第一电动泵21启动,第一换热系统200工作,第二电动泵31停止,第二换热系统300停止工作,第一节流装置15开启进行节流,第一截止阀17关闭,第二节流装置16可以关闭,第二截止阀18可以关闭,第四截止阀112关闭,第五截止阀113开启。压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂进入第一双流道换热器12的第一流道,第一换热系统200的换热介质在第一双流道换热器12的第二流道内与第一双流道换热器12的第一流道的制冷剂进行热交换,换热介质吸收制冷剂的热量,吸热后的第一换热系统200的换热介质在第一电动泵21的驱动下进入第一换热器22,在第一换热器22内对周围空气进行加热。第一双流道换热器12流出的制冷剂经过第一节流装置15节流进入第三换热器14,制冷剂在第三换热器14内吸收热量气化成气态制冷剂,气态制冷剂经过第五截止阀113直接进入气液分离器19,然后流回压缩机11。制冷剂直接经过第五截止阀113流回气液分离器19,而不经过第二双流道换热器13,这样可以减少流经第二双流道换热器的压力损失,从而提高系统效率;第二换热系统300的换热介质未与制冷剂进行热交换。此时温度风门42打开,空气流A经过第二换热器32未产生变化,空气流B经过第一换热器22被加热变为高温的空气流C,空气流C经过格栅及风道47进入汽车室内。实现制热功能。
在除湿模式时,图3所示的实施例也包括第一除湿模式和第二除湿模式,此时第四截止阀112和第五截止阀113均关闭,图3所示实施例的第一除湿模式和第二除湿模式与图1所示实施例的第一除湿模式和第二除湿模式相同,此处不再重复说明。
在除冰/除霜模式时,第一电动泵21关闭,第一换热系统200停止工作,第二电动泵31关闭,第二换热系统300停止工作,第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17可以关闭,第二节流装置16可以关闭,第二截止阀18可以关闭,第四截止阀112开启,第五截止阀113开启。压缩机11排出的高温高压气态制冷剂经过第四截止阀112直接进入第三换热器14,高温高压的制冷剂在第三换热器14内释放热量,使第三换热器表面的冰(霜)迅速除去。经过第三换热器14冷凝后的制冷剂经过第五截止阀113直接流入气液分离器19,然后流回压缩机11,实现循环。在该过程中,空调箱内的鼓风机关闭,无风被送入汽车室内。
请参阅图4所示,其显示本发明的另一实施例的示意框图。如图4所示的实施例的汽车空调系统与图1所示的实施例的区别在于,图4所示的实施例的空调系统还包括第二空调箱500,该第二空调箱500用于对汽车电池50进行热管理。在第二空调箱500的箱体51内设置有第二鼓风机52、第四换热器53、第二电加热器54以及汽车电池50。其中第二双流道换热器13的第二流道出口端设置有一个三通流量调节阀33,三通流量调节阀33的入口端与第二双流道换热器13的第二流道的出口连通,三通流量调节阀33的第一出口端与第四换热器53的入口端连通,三通流量调节阀33的第二出口端与第二换热器32的入口端连通,第四换热器53的出口端与第二电动泵31的入口端连通,第二换热器32的出口端与第二电动泵31的入口端连通,第二电动泵31的出口端与第二双流道换热器13的第二流道的入口端连通。在其他实施例中,所述第二电动泵31也可以设置为所述第二电动泵的入口端与第二双流道换热器13的第二流道的出口端连通,所述第二电动泵31的出口端所述三通流量调节阀33的入口端连通。在第二空调箱500箱体51上设置有第二内循环风口56和第二外循环风口57,在第二内循环风口56和第二外循环风口57之间设置有第二循环风门55。当第二循环风门55转动至第二内循环风口56时,可以将第二内循环风口56封闭,外部空气可以从第二外循环风口56进入第二空调箱500,当第二循环风门55转动至第二外循环风口56时,可以将第二外循环风口56封闭,第二空调箱箱体51内部的空气经过第二内循环风口56在第二空调箱51内循环。可以调节第二循环风门55的位置来调节第二内循环风口56和第二外循环风口57的大小,从而调节从第二内循环风口56和第二外循环风口57进入第二空调箱500内的空气。
在制冷模式时,第一节流装置15可以关闭,第一截止阀17开启,第二节流装置16开启,第二截止阀18关闭,第一电动泵21停止工作,第二电动泵31启动。压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂进入第一双流道换热器12的第一流道,但此时第一换热系统200不工作,所以气态制冷剂经过第一双流道换热器12时基本无变化,气态制冷剂从第一双流道换热器12流出经过第一截止阀17进入第三换热器14,高温高压的气态制冷剂在第三换热器14内与周围空气换热,对周围空气放热,第三换热器14内的高温高压气态制冷剂被冷却冷凝。冷却后的制冷剂经过第二节流装置16降压降温进入第二双流道换热器13的第一流道,此时第二换热系统300工作,第二换热系统300的换热介质在第二双流道换热器13的第二流道内与第二双流道换热器13第一流道内的制冷剂进行热交换,第一流道的制冷剂吸收第二流道的换热介质的热量,第一流道的制冷剂气化为气态或者气液混合的制冷剂,从第二双流道换热器13第一流道流出的制冷剂进入气液分离器19,经过气液分离器19重新流回压缩机11,形成循环。
第二双流道换热器13的第二流道内的换热介质在第二电动泵31的驱动下进入三通流量调节阀33,进入三流流量调节阀33的换热介质一部分从三通流量调节阀33的第一出口端流出,从第四换热器53的入口端进入第四换热器53,换热介质在第四换热器53内对周围空气进行冷却,此时第二空调箱内的第二鼓风机52启动,将空气流E吹至第四换热器53,经过与第四换热器热53交换后变为冷却的空气流F,冷却的空气流F运动至电池50,对电池50进行冷却。此时可以调节第二循环风门55的位置,调节进入第二空调箱51的空气,当外界环境温度高于电池的回风空气G的温度时,第二循环风门55可转动至将第二外循环风口57封闭,形成内循环,回风空气G被引入空气流E,从而降低空气流E的进风温度,起到节约能源的作用。
进入三通流流量调节阀33的换热介质另一部分从三通流量调节阀33的第二出口端流出,从第二换热系统的第二换热器32的入口端进入第二换热器32,换热介质在第二换热器32内对周围空气进行冷却。此时空调箱41内的鼓风机43启动,将空气流A吹至第二换热器32,空气流A经过第二换热器32后被降温变为冷却的空气流B,此时温度风门42关闭,空气流B经过温度风门42两旁的通道经过格栅和风道47进入汽车室内,对汽车室内进行降温,实现制冷功能。此时同样可以调节循环风门44的位置,来调节内循环风口45和外循环风口46的大小,以调节进入空调箱的空气,如果汽车室内的空气温度低于外界环境的温度,可以调节循环风门44将外循环风口46关闭,汽车室内的空气进行内循环,可以节省能源。
其中可以根据汽车室内和电池对冷量的需求不同,调节三通流量调节阀33的状态,控制流经第二换热器32和第四换热器53的换热介质的流量,从而为汽车室内和电池提供不同能量的冷源。
在制热模式时,第一节流装置15开启,第一截止阀17关闭,第二截止阀18开启,第二节流装置16可以关闭,第一电动泵21启动,第一换热系统200工作,第二电动泵31停止,第二换热系统300停止工作。压缩机11排出的高温高压的气态制冷剂进入第一双流道换热器12的第一流道,此时第一换热系统200工作,第一换热系统200的换热介质在第一电动泵21的驱动下在第一双流道换热器12的第二流道内流动,与第一双流道换热器12的第一流道内的制冷剂进行热交换,第一双流道换热器12的第二流道内的换热介质吸收第一双流道换热器12的第一流道内的制冷剂的热量对制冷剂进行冷凝。冷凝后的制冷剂经过第一节流装置15降压进入第三换热器14,制冷剂在第三换热器14内吸收周围空气的热量流出第三换热器14,然后经过第二截止阀18进入第二双流道换热器13的第一流道,此时第二电动泵31停止工作,第二双流道换热器13第二流道内的换热介质不流动,第二双流道换热器13第一流道内的制冷剂在第二双流道换热器13内不发生热交换直接流入气液分离器19,然后流回压缩机11,形成循环。
吸收第一双流道换热器12第一流道内制冷剂热量后的第一双流道换热器12第二流道内的换热介质在第一电动泵21的驱动下进入第一换热器22,并在第一换热器22内对周围空气加热,此时空调箱内的鼓风机43启动,驱动空调箱内的空气运动,空气流A在经过第二换热器32时,因为第二换热系统300不工作,空气流A温度基本不变,成为空气流B,此时温度风门42打开,空气流B经过温度风门42流经第一换热器22被第一换热器22加热后变为高温的空气流C,空气流C经过格栅和风道47进入汽车室内,使汽车室内温度升高,实现制热功能。
在制热模式时,如果环境温度较低,在开始工作时,汽车电池50需要加热,可以启动第二空调箱内的电池加热器54,第二空调箱内的鼓风机52驱动第二空调箱内的空气运动,空气流E经过电池加热器54加热后变为温度升高的空气流F,空气流F对电池50进行加热,此时可以调节第二循环风门55关闭第二外循环风口57,第二空调箱500内的空气进行内循环。当汽车运行一段时间后,电池发热,需要降温,此时外部环境温度较低,可以停止电池加热器54,调节第二循环风门55打开第二外循环风口57,使外界低温的空气进入第二空调箱500,对电池50进行冷却。
同样的图4所示的实施例可以包括第一除湿模式和第二除湿模式以及除冰/除霜模式,图4所示的实施例的第一除湿模式和第二除湿模式以及除冰/除霜模式与图1所示的实施例的第一除湿模式和第二除湿模式以及除冰/除霜模式基本相同,此处不再重复说明。
以上的具体实施例,其中图2所示的实施例的结构、图3所示的实施例的结构以及图4所示的实施例的结构可以相互组合,例如在图3所示的实施例中也可以设置图2所示的实施例中与第三换热器14并联的旁通管路和第三截止阀110,同样的在图2所示的实施例中也可以设置图3所示实施例的第四截止阀112和第五截止阀113,在前述图4所示的实施例中也可以设置前述图2所示实施例中的与第三换热器14并联的旁通管路和第三截止阀110,以及前述图3所示实施例中的第四截止阀112和第五截止阀113,截止阀具体可以选择使用电磁开关阀或机械式截止阀。如果包含图2所示实施例的结构,当进行第三除湿模式时,开启第三换热器14并联的旁通管路的第三截止阀110,第一双流道换热器12和第二双流道换热器13组成制冷剂系统。如果包含图3所示实施例的结构,则在制冷模式时,第四截止阀112开启,第五截止阀113关闭,由第三换热器14和第二双流道换热器13组成制冷剂系统;在制热模式时,第四截止阀112关闭,第五截止阀113开启,由第一双流道换热器12和第三换热器14组成制冷剂系统。关于组合后的实施例的具体工作流程,此处不再一一举例详细说明。
在前述所举的具体实施例中,所述节流装置本身可以选择带关闭功能的电子膨胀阀或带电动控制的热力膨胀阀,另外也可以采用一般不带关闭功能的电子膨胀阀,在其他的实施例中,所述节流装置也可以是由额外设置的控制阀控制该节流装置支路的导通或者截止,再或者,在其他实施例中,当截止阀开启时,与截止阀并联的节流装置也可以不用关闭,例如节流装置采用毛细管时,因为节流装置支路的阻力较大,当与其并联的截止阀开启时,此时制冷剂大部分从截止阀流通,会有一小部分制冷剂从节流装置流过,不会对制冷剂的循环造成太大影响。
本发明的汽车空调系统,制冷剂系统100中使用的制冷剂与第一换热系统200和第二换热系统300中使用的换热介质为相互封闭隔离的,制冷剂系统100远离乘客厢,因此制冷剂系统中的制冷剂可以使用易燃但环保而且低温热力性能优于R134a的制冷剂,例如天然工质R290,而第一换热系统200和第二换热系统300使用不可燃的换热介质,这样制冷剂系统100换热效率更高。系统通过设置第三换热器14,在制冷模式或者制热模式下,只需要一个双流道换热器进行工作,所以只需要运行一个电动泵即可完成制冷或制热的功能,从而节省了系统能耗,延长了电动汽车的续驶里程。而且可以有效的减少电动泵的使用时间,延长电动泵的使用寿命。另外,系统将第三换热器14设置在制冷剂系统上,而不是换热介质循环回路上,使得空调系统效率更高,同时减少了换热器数量,降低了成本。而且在低温工况下可以利用高温高压制冷剂对第三换热器14进行快速除霜,使空调模式更加齐全,扩展了空调系统的使用范围。而且系统利用截止阀和节流装置的切换实现不同除湿模式下的除湿要求,控制方式简单。
需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (11)
1.一种空调系统,包括:制冷剂系统、第一换热系统、第二换热系统;
所述空调系统包括第一双流道换热器、第二双流道换热器,第一双流道换热器包括相互隔离的第一流道和第二流道,所述第二双流道换热器包括相互隔离的第一流道和第二流道;
所述制冷剂系统包括压缩机、第一双流道换热器的第一流道、第二双流道换热器的第一流道和第三换热器,所述压缩机、所述第一双流道换热器的第一流道、第三换热器、所述第二双流道换热器的第一流道通过管路连接形成制冷剂系统的循环回路,其中所述第一双流道换热器的第一流道与第三换热器之间连接有第一节流装置,所述制冷剂系统还包括可进行通断控制的第一旁通流路,所述第一旁通流路与所述第一节流装置并联设置,所述第二双流道换热器的第一流道与第三换热器之间连接有第二节流装置、与所述第二节流装置并联设置有可进行通断控制的第二旁通流路;
所述第一换热系统包括第一电动泵和第一换热器、第一双流道换热器的第二流道,所述第一电动泵、第一换热器和前述第一双流道换热器的第二流道通过管路连通;
所述第二换热系统包括第二电动泵和第二换热器、第二双流道换热器的第二流道,所述第二电动泵、第二换热器和前述第二双流道换热器的第二流道通过管路连通。
2.如权利要求1所述的空调系统,其特征在于,所述第一旁通流路通过第一通断控制阀控制导通与否,所述第二旁通流路通过第二通断控制阀控制导通与否,所述制冷剂系统的介质与所述第一换热系统、第二换热系统的换热介质不相同。
3.如权利要求2所述的空调系统,其特征在于:所述压缩机的出口端与所述第一双流道换热器的第一流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第一流道的出口端与第一节流装置的入口端和第一通断控制阀的入口端连通,所述第一节流装置出口端和第一通断控制阀的出口端与第三换热器的入口端连通,所述第三换热器的出口端与第二节流装置的入口端和第二通断控制阀的入口端连通,所述第二节流装置的出口端和第二通断控制阀的出口端与第二双流道换热器的第一流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第一流道的出口端与所述压缩机的入口端连通;
所述第一电动泵的出口端与第一换热器的入口端连通,所述第一换热器的出口端与第一双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第二流道的出口端与所述第一电动泵的入口端连通,或者所述第一电动泵的出口端与所述第一双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第一双流道换热器的第二流道的出口端与第一换热器的入口端连通,所述第一换热器的出口端与所述第一电动泵的入口端连通;
所述第二电动泵的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与第二换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端与第二电动泵的入口端连通,或者所述第二电动泵的出口端与第二换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与所述第二电动泵的入口端连通。
4.如权利要求2所述的空调系统,其特征在于:在制热模式时,所述第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,所述第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作,第一双流道换热器的第一流道内的制冷剂与第一双流道换热器的第二流道内的第一换热系统的换热介质进行热交换;在制冷模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动,第二双流道换热器的第一流道内的制冷剂与第二双流道换热器的第二流道内的第二换热系统的换热介质进行热交换;在第一除湿模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵开启,第二电动泵开启;在第二除湿模式时,所述第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵开启,第二电动泵开启;在除冰/除霜模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵停止工作。
5.如权利要求2所述的空调系统,其特征在于:所述制冷剂系统还包括控制制冷剂流通和截止的第三旁通流路,所述第三旁通流路通过第三通断控制阀控制导通与否,所述第三通断控制阀的入口端与第一双流道换热器的第一流道的出口端连通,所述第三通断控制阀的出口端连接于所述第二节流装置或第二通断控制阀的入口端。
6.如权利要求5所述的空调系统,其特征在于:在第三除湿模式时,所述第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,所述第三通断控制阀开启,第一电动泵开启,第二电动泵开启。
7.如权利要求2或5所述的空调系统,其特征在于:所述制冷剂系统还包括控制制冷剂流通和截止的第四旁通流路和第五旁通流路,所述第四旁通流路通过第四通断控制阀控制导通与否和所述第五旁通流路通过第五通断控制阀控制导通与否,所述第四通断控制阀的入口端与压缩机的出口端连通,第四通断控制阀的出口端与第一节流装置和第一通断控制阀的出口端连通;所述第五通断控制阀的入口端与第二节流装置和第二通断控制阀的入口端连通,所述第五通断控制阀的出口端与压缩机的入口端连通。
8.如权利要求7所述的空调系统,其特征在于:在制冷模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第四通断控制阀开启,第二节流装置开启,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动;在制热模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀打开,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作;在第一除湿模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第一电动泵启动,第二电动泵启动;在第二除湿模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第四通断控制阀关闭,第五通断控制阀关闭,第一电动泵启动,第二电动泵启动;在除冰/除霜模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀关闭,第四通断控制阀开启,第五通断控制阀开启,第一电动泵停止工作,第二电动泵停止工作。
9.如权利要求7所述的空调系统,其特征在于:所述空调系统还包括电池空调箱,所述电池空调箱内设置有第四换热器,所述第二换热系统包括一个三通流量调节阀,所述三通流量调节阀的入口端与第二双流道换热器的第二流道的出口端连通,所述三通流量调节阀的第一出口端与所述第二换热器的入口端连通,所述三通流量调节阀的第二出口端与所述第四换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端和第四换热器的出口端与第二电动泵的入口端连通,或者所述第二双流道换热器的第二流道的出口端与所述第二电动泵的入口端连通,所述第二电动泵的出口端与所述三通流量调节阀的入口端连通,所述三通流量调节阀的第一出口端与所述第二换热器的入口端连通,所述三通流量调节阀的第二出口端与所述第四换热器的入口端连通,所述第二换热器的出口端和第四换热器的出口端与第二双流道换热器的第二流道的入口端连通,所述第四换热器用于对电池进行冷却。
10.如权利要求9所述的空调系统,其特征在于:在制热模式时,第一节流装置开启,第一通断控制阀关闭,第二节流装置开启或关闭,第二通断控制阀开启,第一电动泵启动,第二电动泵停止工作;在制冷模式时,第一节流装置开启或关闭,第一通断控制阀开启,第二节流装置开启,第二通断控制阀关闭,第一电动泵停止工作,第二电动泵启动,所述三通流量调节阀开启。
11.如权利要求1-10所述的空调系统,其特征在于:所述制冷剂系统的制冷剂为可燃介质,所述第一换热系统、第二换热系统的换热介质为不可燃介质。
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