CN105258388A - 一种节能高效制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节能高效制冷系统，包括依次连接的压缩机(1)，第一冷凝器(21)，过冷器(3)，第一膨胀阀(51)和第一蒸发器(41)；所述过冷器(3)安装在由室内向室外排风的排风管(8)内部。本发明的节能高效制冷系统，无需再利用一部分制冷剂为过冷器降温，因而能够提高制冷剂利用效率，降低压缩机能耗，有利于节能环保；无需设置专门的用于过冷器降温的结构或设备，因而使过冷器的结构更加简单，能够降低生产制造和安装维修成本；整个制冷系统安装在进风管和排风管内部，不占用外部空间。

Description

一种节能高效制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种节能高效制冷系统。

背景技术

在制冷系统中，压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器是制冷系统中必不可少的四大件。一般空调的制冷原理是压缩机把低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压后输入冷凝器，冷凝器将其冷凝成为常温高压的液体，并通过膨胀阀输入蒸发器，常温高压的液体冷凝剂经膨胀阀节流后成为低温低压的液体，低温低压的液态制冷剂送入蒸发器后，在蒸发器中吸热蒸发而成为低温低压的蒸汽，蒸发器因制冷剂的蒸发而降温制冷，变成低温低压的蒸汽的制冷剂再次输送进压缩机以供压缩，从而完成一个制冷循环。

为了提升制冷系统的制冷能力,人们开始在冷凝器后加设过冷器,如中国专利文献CN101886852A就公开了一种应用过冷器的空调系统,如图1所示,包括压缩机01,四通阀02,换热器03,过冷器04和气液分离器09,其制冷原理为:压缩机01接收低温低压的气态制冷剂后将其压缩,使其成为高温高压的气态制冷剂,换热器03将高温高压的气态制冷剂冷凝成为低温高压的制冷剂(常为气液混合物)，过冷器04包括气管041和液管042，从换热器03出口排出的低温高压制冷剂一部分进入液管042，一部分经电子膨胀阀05后进入气管041，进入气管041部分的制冷剂在气管041内部气化吸热，将进入到液管042部分的制冷剂进一步降温，经液管042降温后的制冷剂经电子膨胀阀输入到蒸发器中蒸发吸热。由于输入到蒸发器中的冷凝剂经过了过冷器的二次降温，在蒸发器中蒸发时能够吸收更多的热量，从而能够提高制冷系统的制冷能力。

上述专利文献中的技术方案虽然能够提高制冷系统的制冷能力，然而需要设置专门的结构利用一部分制冷剂为过冷器降温，这不仅导致能耗增加，不利于节能环保，还导致过冷器结构复杂，体积较大，占用空间，并提高生产制造和安装维修成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中带过冷器的制冷系统需要设置专门的结构利用一部分制冷剂为过冷器降温,导致能耗增加、不利于节能环保的技术缺陷，从而提供一种无需上述结构即能为过冷器迅速降温，且不会导致能耗增加，因而有利于节能环保的节能高效制冷系统。

为此，本发明提供一种节能高效制冷系统，包括：

压缩机，具有压缩机入口和压缩机出口；

第一冷凝器，具有第一冷凝器入口和第一冷凝器出口，且所述第一冷凝器入口通过管路与所述压缩机出口连通；

过冷器，具有过冷器入口和过冷器出口，且所述过冷器入口通过管路与所述第一冷凝器出口连通；

第一蒸发器，用于为室内降温，具有第一蒸发器入口和第一蒸发器出口，且所述第一蒸发器入口通过管路与所述过冷器出口连通，所述第一蒸发器出口与所述压缩机入口连通；

第一膨胀阀，安装在连通所述过冷器出口和所述第一蒸发器入口的管路上；

所述过冷器安装在由室内向室外排风的排风管内部。

作为一种优选方案，所述过冷器靠近向所述排风管输出室内空气的第一排风扇设置。

作为一种优选方案，在连通所述压缩机出口和所述第一冷凝器入口的管路上，沿制冷剂流动方向，依次设置有单向阀和第一球阀；在连通所述第一冷凝器出口和所述过冷器入口之间的管路上设置有第二球阀。

作为一种优选方案，所述压缩机、所述第一蒸发器和所述第一膨胀阀均安装在向室内输入空气的进风管内部。

作为一种优选方案，所述第一冷凝器安装在所述排风管内部。

作为一种优选方案，所述第一冷凝器位于所述过冷器的下风向。

作为一种优选方案，还包括储液罐，所述储液罐具有储液罐入口和储液罐出口，所述储液罐入口的设置位置高于所述储液罐出口的设置位置，所述储液罐入口通过管路与所述过冷器出口连通，所述储液罐出口通过管路与第一蒸发器入口连通，所述第一膨胀阀安装在所述储液罐出口和所述第一蒸发器入口之间的管路上。

作为一种优选方案，还包括气液分离器，所述气液分离器具有气液分离器入口和气液分离器出口，所述气液分离器出口的设置位置高于所述气液分离器入口的设置位置，所述气液分离器入口通过管路与所述第一蒸发器出口连通，所述气液分离器出口通过管路与所述压缩机入口连通。

作为一种优选方案，所述储液罐和/或所述气液分离器安装在向室内输入空气的进风管内部。

作为一种优选方案，还包括：

第二冷凝器，安装在向室内输入空气的进风管内部，具有第二冷凝器入口和第二冷凝器出口，且所述第二冷凝器入口通过管路与所述压缩机出口连通；

第二蒸发器，安装在所述排风管内部，具有第二蒸发器入口和第二蒸发器出口，且所述第二蒸发器入口通过管路与第二冷凝器出口连通，第二蒸发器出口通过管路与所述压缩机入口连通；

第二膨胀阀，设在所述进风管或所述排风管内部，安装在连通所述第二冷凝器出口和所述第二蒸发器入口的管路上。

作为一种优选方案，还包括：

第二冷凝器，安装在向室内输入空气的进风管内部，具有第二冷凝器入口和第二冷凝器出口，且所述第二冷凝器入口通过管路与所述压缩机出口连通，所述第二冷凝器出口与所述储液罐入口连通；

第二蒸发器，安装在所述排风管内部，具有第二蒸发器入口和第二蒸发器出口，且所述第二蒸发器入口通过管路与所述储液罐出口连通，第二蒸发器出口通过管路与所述气液分离器入口连通；

第二膨胀阀，设在所述进风管或所述排风管内部，安装在连通所述储液罐出口和所述第二蒸发器入口的管路上。

作为一种优选方案，所述第二蒸发器靠近向所述排风管输出室内空气的第二排风扇设置。

作为一种优选方案，所述第二冷凝器入口与位于所述单向阀和所述第一球阀之间的管路部分连通，且在所述第二冷凝器入口和所述单向阀之间的管路上设有第三球阀；所述第二冷凝器的出口与所述储液罐入口之间的管路上设有第四球阀。

本发明提供的节能高效制冷系统，具有以下优点：

1.本发明的节能高效制冷系统，过冷器安装在由室内向室外排风的排风管内部，充分利用为更新室内空气而必须向室外排出的冷空气的冷量降温，与现有技术相比，无需再利用一部分制冷剂为过冷器降温，因而能够将所有的制冷剂都用于室内降温，从而提高制冷剂的使用效率，降低压缩机能耗，有利于节能环保；安装在排风管内部的过冷器不会占用外部空间，使得整个设备更加紧凑；另外，本发明的节能高效制冷系统，无需为过冷器设置专门的用于降温的结构或设备，因而过冷器的结构简单，生产制造和安装维修成本都很低。

2.本发明的节能高效制冷系统，过冷器设置在靠近第一排风扇的位置，能加快过冷器周围冷空气的流动速度，进而提高过冷器的降温速度。

3.本发明的节能高效制冷系统，在压缩机出口和第一冷凝器入口之间管路上设置有单向阀，单向阀使制冷剂从压缩机单向地流入第一冷凝器，提高制冷剂输送效率，单向阀还能避免制冷剂回流进入压缩机，从而提高压缩机的压缩效率。

4.本发明的节能高效制冷系统，压缩机、第一蒸发器和第一膨胀阀均安装在向室内输入空气的进风管内部，使得整个制冷系统都不再占用外部空间，从而大大节约了空间。

5.本发明的节能高效制冷系统，第一冷凝器安装在排风管内部，利用由室内向室外排出的冷空气降温，由于排风管内部的空气温度一般低于室外环境的温度，因而与现有技术中将第一冷凝器安装在室外相比，本发明的技术方案能够使第一冷凝器位于温度更低的环境中，不仅使第一冷凝器具有更好的降温效果，还能提高第一冷凝器的降温速度；作为一种改进方案，将第一冷凝器安装在过冷器的下风向，由于第一冷凝器的温度高于过冷器温度，将第一冷凝器安装在过冷器的下方向，能够充分利用由室内向外排出的冷空气的冷量对第一冷凝器和过冷器依次降温。

6.本发明的节能高效制冷系统，在过冷器和第一蒸发器之间安装有储液罐，由于与过冷器连通的储液罐入口位置高于与第一蒸发器连通的储液罐出口，因而通过储液罐向第一蒸发器输入的基本上全部为低温液态的制冷剂，从而提高了第一蒸发器的制冷能力。作为一种改进方案，将增加安装的储液罐也安装到进风管内部，能够使整个制冷系统都安装在进风管和排风管内部，使得整个制冷系统不占用外部空间。

7.本发明的节能高效制冷系统，在压缩机和第一蒸发器之间安装有气液分离器，由于气液分离器出口位置高于气液分离器入口位置，因而通过气液分离器向压缩机输入的基本上全部为气态制冷剂，从而提高了压缩机的压缩效率。将增加安装的气液分离器也安装到进风管内部，能够使整个制冷系统都安装在进风管和排风管内部，使得整个制冷系统不占用外部空间。

8.本发明的节能高效制冷系统，还包括与压缩机连通且安装在进风管内部的第二冷凝器，与第二冷凝器连通且安装在排风管内部的第二蒸发器，以及第二膨胀阀，第二蒸发器利用由室内向室外排出的热空气升温；此部分结构主要在冬季使用，现有技术中的第二蒸发器通常是安装在室外，由室外环境为其升温，显而易见地，在冬季，由室内向室外排出的空气温度高于室外温度，因此，利用由室内向室外排出的热空气为第二蒸发器升温，能够充分利用由室内排出的热空气的热量，更快地为第二蒸发器升温。将第二蒸发器安装在由室内向室外排风的排风管内部，能够使第二蒸发器置于热空气的环境中，充分利用热空气的热量升温和提高热交换速度；将第二蒸发器安装在排风管内部还能避免设置额外的用于安装第二蒸发器的结构，有利于简化结构，使设备安装更加紧凑。进一步的将第二蒸发器设置在靠近第二排风扇的位置，能加快第二蒸发器器周围热空气的流动速度，进而提高第二蒸发器的升温速度。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍，显而易见地，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是现有技术中应用过冷器的空调系统的结构原理图。

图2是本发明实施例1中节能高效制冷系统的结构原理图。

图3是本发明实施例2中节能高效制冷系统的结构原理图。

附图标记：01-压缩机，02-四通阀，03-换热器，04-过冷器，041-气管，042-液管，05-电子膨胀阀，09-气液分离器；

1-压缩机，10-单向阀，11-第一球阀，12-第二球阀，13-第三球阀，14-第四球阀，21-第一冷凝器，22-第二冷凝器，3-过冷器，41-第一蒸发器，42-第二蒸发器，51-第一膨胀阀，52-第二膨胀阀，6-储液罐，7-气液分离器，8-排风管，81-第一排风扇，82-第二排风扇，9-进风管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案进行描述，显然，下述的实施例不是本发明全部的实施例。基于本发明所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出其他创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种节能高效制冷系统，如图2所示，包括如下设备：压缩机1，第一冷凝器21，过冷器3，储液罐6，第一膨胀阀51，第一蒸发器41和气液分离器7；其中，第一蒸发器41设置在室内，用于对室内降温制冷。

上述各设备的连接关系为：压缩机1的压缩机出口与第一冷凝器21的第一冷凝器入口连通，第一冷凝器21的第一冷凝器出口与过冷器3的过冷器入口连通，过冷器3的过冷器出口与储液罐6的储液罐入口连通，储液罐6的储液罐出口与第一膨胀阀51的输入端连通，第一膨胀阀51的输出端与第一蒸发器41的第一蒸发器入口连通，第一蒸发器41的出口与气液分离器7的气液分离器入口连通，气液分离器7的气液分离器出口与压缩机1的压缩机入口连通。

在本实施例中，过冷器3设置在排风管8内部，充分利用为更新室内空气而必须向室外排出的冷空气的冷量直接为过冷器3降温，无需像现有技术中那样利用一部分制冷剂为过冷器3降温，因而能够将所有的制冷剂都用于室内降温，从而提高制冷剂的使用效率，并降低压缩机1的能耗，有利于节能环保；安装在排风管8内部的过冷器3不会占用外部空间，使得整个设备更加紧凑；另外，本实施例的节能高效制冷系统，无需为过冷器3设置专门的用于降温的结构或设备，因而过冷器3的结构简单，其生产制造和安装维修成本都很低。

作为变形方案，过冷器3可以设置在排风管8的排风口位置，也可以设置在单独的容器内，使用排风管8向该容器吹风，从而利用室内的冷空气为过冷器3降温。

作为进一步的改进方案，可以将过冷器3设置在靠近第一排风扇81的位置，第一排风扇81向排风管8输入室内空气时，能够加快过冷器3周围冷空气的流动速度，从而提高降温速度。

作为一种改进方案，还可以将第一冷凝器21安装在排风管8内部，利用由室内向室外排出的冷空气降温，第一冷凝器21可以安装在排风管8的排风管口位置，也可以安装在单独的容器中，使用排风管8向该容器吹风，从而利用室内的冷空气为第一冷凝器21降温。当第一冷凝器21安装在排风管8内部时，可以将第一冷凝器21设置在过冷器3的下风向，利用由室内向外排出的冷空气首先对温度较低的过冷器3降温，再对温度较高的第一冷凝器3降温，从而提高冷空气的利用效率。

本实施例中，在连通压缩机出口和第一冷凝器入口的管路上，依次设置有单向阀10和第一球阀11；在连通所述第一冷凝器出口和所述过冷器入口之间的管路上设置有第二球阀12。单向阀10能使制冷剂从压缩机1单向地流入第一冷凝器21，提高制冷剂输送效率，单向阀10还能避免制冷剂回流进入压缩机1，从而提高压缩机1的压缩效率。本实施例中的压缩机1采用可调速无油压缩机。压缩机1可以采用磁悬浮式压缩机或制冷剂气体轴承压缩机，制冷系统中无需润滑油,故障率低,寿命更长。

本实施例中，压缩机1、储液罐6、第一膨胀阀5、第一蒸发器41和气液分离器7都安装在进风管9内部。本实施例中的节能高效制冷系统，整个系统都安装在进风管9和排风管8内部，不占用外部空间，因而能够节约外部空间。

另外，本实施例中，储液罐入口的位置高于储液罐出口的位置，因而通过储液罐6向第一蒸发器41输入的制冷剂基本全部为液态，能够提高第一蒸发器41的制冷效率。气液分离器出口位置高于气液分离器入口位置，因而通过气液分离器7向压缩机1输入的制冷剂基本全部为气态，能够提高压缩机1的工作效率。

本实施例中的制冷系统在夏季运行时的过程如下：

压缩机1接收来自气液分离器7的低温低压的气态制冷剂后，将其压缩成为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂经过单向阀10和第一球阀11后输入第一冷凝器21，第一冷凝器21将高温高压的气态制冷剂冷凝成为低温高压的制冷剂(液态和气态共存)，低温高压的制冷剂经过第二球阀12进入过冷器3，过冷器3对低温高压的制冷剂进行过冷，进一步降低制冷剂的温度，然后输入到储液罐6，储液罐6通过第一膨胀阀51向第一蒸发器41输入液态制冷剂，液态制冷剂在第一蒸发器41内部膨胀蒸发吸热，成为低温低压的气态制冷剂(可能包含液体)后输入气液分离器7，气液分离器7将气态的低温低压制冷剂输入压缩机1，从而完成一个制冷循环。

在此过程中，过冷器3使用排风管8内部的低温气体降温，不用消耗其他能量，有利于降低能耗。

需要说明的是，储液罐6的设置目的是为了向第一蒸发器41全部输入液态制冷剂，以进一步提高第一蒸发器41的制冷效率，根据实际需要，本领域的技术人员可以选择不设置储液罐8；气液分离器7的设置目的是为了向压缩机1全部输入气态制冷剂，以进一步提高压缩机1的压缩效率，根据实际需要，本领域的技术人员也可以选择不设置气液分离器7。

实施例2

本实施提供一种节能高效制冷系统，其是在实施例1基础上的改进，如图3所示，还包括用于对室内升温制热如下设备：第二冷凝器22，第二蒸发器42和第二膨胀阀52；其中第二冷凝器22设置在进风管9内部，第二蒸发器42设置在排风管8内部。

上述各设备的连接关系为：第二冷凝器22的第二冷凝器入口与压缩机1的压缩机出口连通，第二冷凝器22的第二冷凝器出口与储液罐6的储液罐入口连通，储液罐6的储液罐出口与第二膨胀阀52的输入端连通，第二膨胀阀52的输出端与第二蒸发器42的第二蒸发器入口连通，第二蒸发器42的第二蒸发器出口与气液分离器7的气液分离器入口连通。

在本实施例中，第二蒸发器42设置在排风管8内部，利用由室内向室外排出的热空气的热量为第二蒸发器42升温，可以避免浪费能源，且能提高第二蒸发器42的升温速度。

作为一种变形方案，第二蒸发器42也可以设置在排风管8的排风口位置，或者也可以将第二蒸发器42设置在单独的容器内，使用排风管8向该容器吹气，从而利用室内的热空气为第二蒸发器42升温。

作为进一步的改进方案，可以将第二蒸发器42靠近向排风管8吹气的第二排风扇82设置，利用第二排风扇82的风力加快第二蒸发器42周围热空气的流动速度，从而提高第二蒸发器42的升温速度。

第二冷凝器入口与位于单向阀10和第一球阀11之间的管路部分连通，且在第二冷凝器入口和单向阀之间的管路上设有第三球阀13；第二冷凝器22的出口与储液罐入口之间的管路上设有第四球阀14。

本实施例中的节能高效制冷系统，整个系统都安装在进风管9和排风管8内部，不占用外部空间，因而能够节约外部空间。

本实施例中的制冷系统在冬季运行时的过程如下：

压缩机1接收来自气液分离器7的低温低压的气态制冷剂后，将其压缩成为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂经过单向阀10和第三球阀13后输入第二冷凝器22，第二冷凝器22将高温高压的气态制冷剂冷凝成为低温高压的制冷剂(液态和气态共存)，然后通过第四球阀14输入到储液罐6，储液罐6通过第二膨胀阀52向第二蒸发器42输入液态制冷剂，液态制冷剂在第二蒸发器42内部膨胀蒸发吸热，成为低温低压的气态制冷剂(可能包含液体)后输入气液分离器7，气液分离器7将气态的低温低压制冷剂输入压缩机1，从而完成一个制热循环。

在此过程中，第二蒸发器42使用排风管8内部的高温气体升温，不用消耗其他能量，有利于降低能耗。

同样需要说明的是，储液罐6的设置目的是为了向第一蒸发器41全部输入液态制冷剂，以进一步提高第一蒸发器41的制冷效率，根据实际需要，本领域的技术人员可以选择不设置储液罐8；气液分离器7的设置目的是为了向压缩机1全部输入气态制冷剂，以进一步提高压缩机的压缩效率，根据实际需要，本领域的技术人员也可以选择不设置气液分离器7。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种节能高效制冷系统，包括

压缩机(1)，具有压缩机入口和压缩机出口；

第一冷凝器(21)，具有第一冷凝器入口和第一冷凝器出口，且所述第一冷凝器入口通过管路与所述压缩机出口连通；

过冷器(3)，具有过冷器入口和过冷器出口，且所述过冷器入口通过管路与所述第一冷凝器出口连通；

第一蒸发器(41)，用于为室内降温，具有第一蒸发器入口和第一蒸发器出口，且所述第一蒸发器入口通过管路与所述过冷器出口连通，所述第一蒸发器出口与所述压缩机入口连通；

第一膨胀阀(51)，安装在连通所述过冷器出口和所述第一蒸发器入口的管路上；

其特征在于：

所述过冷器(3)安装在由室内向室外排风的排风管(8)内部。

2.根据权利要求1所述的节能高效制冷系统，其特征在于：所述过冷器(3)靠近向所述排风管(8)输出室内空气的第一排风扇(81)设置。

3.根据权利要求1所述的节能高效制冷系统，其特征在于：在连通所述压缩机出口和所述第一冷凝器入口的管路上，沿制冷剂流动方向，依次设置有单向阀(10)和第一球阀(11)；在连通所述第一冷凝器出口和所述过冷器入口之间的管路上设置有第二球阀(12)。

4.根据权利要求1所述的节能高效制冷系统,其特征在于:所述压缩机(1)、所述第一蒸发器(41)和所述第一膨胀阀(51)均安装在向室内输入空气的进风管(9)内部。

5.根据权利要求1所述的节能高效制冷系统，其特征在于：所述第一冷凝器(21)安装在所述排风管(8)内部。

6.根据权利要求5所述的节能高效制冷系统，其特征在于：所述第一冷凝器(21)位于所述过冷器(3)的下风向。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的节能高效制冷系统，其特征在于：还包括储液罐(6)，所述储液罐(6)具有储液罐入口和储液罐出口，所述储液罐入口的设置位置高于所述储液罐出口的设置位置，所述储液罐入口通过管路与所述过冷器出口连通，所述储液罐出口通过管路与第一蒸发器入口连通，所述第一膨胀阀(51)安装在所述储液罐出口和所述第一蒸发器入口之间的管路上。

8.根据权利要求7所述的节能高效制冷系统，其特征在于：还包括气液分离器(7)，所述气液分离器(7)具有气液分离器入口和气液分离器出口，所述气液分离器出口的设置位置高于所述气液分离器入口的设置位置，所述气液分离器入口通过管路与所述第一蒸发器出口连通，所述气液分离器出口通过管路与所述压缩机入口连通。

9.根据权利要求8所述的节能高效制冷系统，其特征在于：所述储液罐(6)和/或所述气液分离器(7)安装在向室内输入空气的进风管(9)内部。

10.根据权利要求8或9所述的节能高效制冷系统，其特征在于：还包括

第二冷凝器(22)，安装在向室内输入空气的进风管(9)内部，具有第二冷凝器入口和第二冷凝器出口，且所述第二冷凝器入口通过管路与所述压缩机出口连通，所述第二冷凝器出口与所述储液罐入口连通；

第二蒸发器(42)，安装在所述排风管(8)内部，具有第二蒸发器入口和第二蒸发器出口，且所述第二蒸发器入口通过管路与所述储液罐出口连通，第二蒸发器出口通过管路与所述气液分离器入口连通；

第二膨胀阀(52)，设在所述进风管(9)或所述排风管(8)内部，安装在连通所述储液罐出口和所述第二蒸发器入口的管路上。