CN106016795A - 一种提高制冷或热泵系统效率的方法及运行方法 - Google Patents
一种提高制冷或热泵系统效率的方法及运行方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种提高制冷或热泵系统效率的方法及运行方法,所基于的制冷或热泵系统包含制冷回路,所述制冷回路可实现制冷循环:用户制冷循环,所述提高效率的方法为:A)设置一个回路:第一蓄冷回路,第一蓄冷回路可实现制冷循环:第一蓄冷循环;B)选取一种蓄冷介质:第一蓄冷介质;C)使第一蓄冷循环为第一蓄冷介质提供冷量,并控制第一蓄冷介质的温度,使第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度高于用户制冷循环稳定运行的蒸发温度;D)使第一蓄冷介质为用户制冷循环中节流前的制冷剂提供冷量。本发明能够提高制冷或热泵系统的效率。
Description
技术领域
本发明涉及制冷或热泵领域,特别是涉及一种提高制冷或热泵系统效率的方法及运行方法。
背景技术
根据制冷系统运行时的蒸发温度,可把制冷系统分为高温型、中温型和低温型,高温型的蒸发温度一般在-5℃~25℃,中温型的蒸发温度一般在-23℃~10℃,低温型的蒸发温度一般在-46℃~-10℃。
通常,蒸发温度越高,制冷系统的效率越高,蒸发温度越低,制冷系统的效率越低。
冷链领域的制冷系统,一般要求的是冷藏冷冻工况,蒸发温度在10℃以下(通常低于0℃),效率较低。
目前,我国冷链整体能耗水平较高,明显高于欧美发达国家。虽然冷链领域的节能可以从多方面着手,但是制冷系统始终是节能的重点。目前,在中小型冷藏冷冻制冷系统中,压缩机多采用单级压缩,压缩比大,而且采用毛细管或膨胀阀节流,节流损失大,导致相应的制冷系统效率较低。虽然喷气增焓技术,多级压缩节能技术,复叠式制冷技术均可提高制冷系统的效率,但是,或者因为相应的压缩机种类少(甚至没有小规格的),或者因为系统成本太高等各方面原因,导致无法在中小型冷藏冷冻制冷系统中应用。
另外,在我国北方,冬季使用空调供暖效率较低,虽然喷气增焓技术在热泵领域应用广泛,但是,受限于室外环境温度,效率仍然不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法及相关的运行方法,用来提高制冷或热泵系统的效率。
为实现上述目的,本发明提供了一种提高制冷或热泵系统效率的方法,所基于的制冷或热泵系统包含制冷回路,所述制冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,所述制冷回路可实现制冷循环:用户制冷循环,所述方法是:
A)设置一个回路:第一蓄冷回路,第一蓄冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,第一蓄冷回路可实现制冷循环:第一蓄冷循环;
B)选取一种蓄冷介质:第一蓄冷介质,设置一个容器:第一容器,在第一容器中存放第一蓄冷介质;
C)使第一蓄冷循环为第一蓄冷介质提供冷量,并控制第一蓄冷介质的温度:第一蓄冷温度,使第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度高于用户制冷循环稳定运行的蒸发温度;
D)在所述制冷回路的冷凝器和节流装置之间串联设置换热器:第一换热器,使第一蓄冷介质可为第一换热器提供冷量,从而使所述制冷回路可实现新的用户制冷循环:第一过冷用户制冷循环。
为进一步提高效率,在上述方法基础上进一步的方法是:
E)再设置一个回路:第二蓄冷回路,第二蓄冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、过冷换热器、节流装置、蒸发器组成,第一蓄冷介质可为所述过冷换热器提供冷量,第二蓄冷回路可实现制冷循环:第二蓄冷循环;
F)再选取一种蓄冷介质:第二蓄冷介质,再设置一个容器:第二容器,在第二容器中存放第二蓄冷介质;
G)使第二蓄冷循环为第二蓄冷介质提供冷量,并控制第二蓄冷介质的温度,使其低于第一蓄冷温度,使第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度高于第一过冷用户制冷循环稳定运行的蒸发温度;
H)在所述制冷回路的第一换热器和节流装置之间串联设置换热器:第二换热器,使第二蓄冷介质可为第二换热器提供冷量,从而使所述制冷回路可实现新的用户制冷循环。
优先的,存在既可以参与第一蓄冷循环,也可以参与第一过冷用户制冷循环的公共压缩机时,在所述制冷回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路上串联设置阀件;第一蓄冷循环运行时,所述阀件可阻止第一蓄冷循环中的制冷剂沿所述制冷回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路进入所述制冷回路的蒸发器,或者所述阀件可使同时运行的第一过冷用户制冷循环维持低于第一蓄冷循环的蒸发压力。
优先的,大气压力下,第一蓄冷介质的固液相变温度低于29摄氏度。
为实现上述目的,本发明提供了一种运行方法,基于上述的存在公共压缩机的状况,所述运行方法是:在第一过冷用户制冷循环运行过程中,当第一蓄冷介质的蓄冷量消耗完时,使至少一台所述公共压缩机优先参与第一蓄冷循环。
为实现上述目的,本发明提供了一种提高热泵系统效率的方法,所基于的热泵系统包含热泵回路,所述热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,所述热泵回路可实现热泵循环:用户热泵循环,所述方法是:
A)设置一个回路:第一热泵回路,第一热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,第一热泵回路可实现热泵循环:第一热泵循环;
B)选取一种蓄热介质:第一蓄热介质,设置一个容器:第一容器,在第一容器中存放第一蓄热介质;
C)使第一蓄热介质为第一热泵循环提供热量,并控制第一蓄热介质的温度:第一蓄热温度,使第一热泵循环稳定运行的蒸发温度高于用户热泵循环稳定运行的蒸发温度;
D)在所述热泵回路的冷凝器和节流装置之间串联设置换热器:第一换热器,使第一换热器可为第一蓄热介质提供热量,从而使所述热泵回路可实现新的用户热泵循环:第一蓄热用户热泵循环。
为进一步提高效率,在上述方法基础上进一步的方法如下:
E)再设置一个回路:第二热泵回路,第二热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、过冷换热器、节流装置、蒸发器组成,所述过冷换热器可为第一蓄热介质提供热量,第二热泵回路可实现热泵循环:第二热泵循环;
F)再选取一种蓄热介质:第二蓄热介质,再设置一个容器:第二容器,在第二容器中存放第二蓄热介质;
G)使第二蓄热介质为第二热泵循环提供热量,并控制第二蓄热介质的温度,使其低于第一蓄热温度,使第二热泵循环稳定运行的蒸发温度高于第一蓄热用户热泵循环稳定运行的蒸发温度;
H)在所述热泵回路中第一换热器和节流装置之间串联设置换热器:第二换热器,使第二换热器可为第二蓄热介质提供热量,从而使所述热泵回路可实现新的用户热泵循环。
优先的,存在既可以参与第一热泵循环,也可以参与第一蓄热用户热泵循环的公共压缩机时,在所述热泵回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路上串联设置阀件;第一热泵循环运行时,所述阀件可阻止第一热泵循环中的制冷剂沿所述热泵回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路进入所述热泵回路的蒸发器,或者所述阀件可使同时运行的第一蓄热用户热泵循环维持低于第一热泵循环的蒸发压力。
优先的,大气压力下,第一蓄热介质的固液相变温度低于29摄氏度。
为实现上述目的,本发明提供了一种运行方法,基于上述的存在公共压缩机的状况,所述运行方法是:在第一蓄热用户热泵循环运行过程中,当第一蓄热介质蓄满热量时,使至少一台所述公共压缩机优先参与第一热泵循环。
基于上述技术方案,本发明能够提高制冷或热泵系统的效率。
附图说明
图1为现有技术制冷系统第一实施例的组成原理示意图。
图2为本发明制冷系统第一实施例的组成原理示意图。
图3为本发明制冷系统第二实施例的组成原理示意图。
图4为现有技术制冷系统第二实施例的组成原理示意图。
图5为本发明制冷系统第三实施例的组成原理示意图。
图6为本发明制冷系统第四实施例的组成原理示意图。
图7为现有技术制冷系统第三实施例的组成原理示意图。
图8为本发明制冷系统第五实施例的组成原理示意图。
图9为本发明制冷系统第六实施例的组成原理示意图。
图10为本发明制冷系统第七实施例的组成原理示意图。
图11为本发明制冷系统第八实施例的组成原理示意图。
图12为现有技术热泵系统第一实施例的组成原理示意图。
图13为本发明热泵系统第一实施例的组成原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示,为现有技术制冷系统第一实施例的组成原理示意图。其中,压缩机11、冷凝器21、毛细管61、蒸发器71通过管路依次串联连接,形成制冷回路,并可以实现制冷循环,为了方便说明,这里称其为用户制冷循环。这是一个可以应用在低温冷柜上的制冷系统,这里假定低温冷柜设置温度为-18℃,回差为2℃,也就是说,冷柜内温度大于或等于-16℃时,要求压缩机11运行,从而使用户制冷循环为冷柜提供冷量,冷柜内温度小于或等于-18℃时,要求压缩机11停机。
用户制冷循环稳定运行的蒸发温度一般为-25℃~-35℃,这里所说的稳定运行是指冷柜内温度在-18℃至-16℃这个区间时,用户制冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下用户制冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
当然,应用变频压缩机时,不是通过设定回差来控制压缩机开停从而控制冷柜内的温度,应用变频压缩机时冷柜内的温度波动更小,因此这里认为稳定运行是指冷柜内的温度在设定温度±1℃区间时,用户制冷循环运行一段时间(一般为3~10分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下用户制冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
如图2所示,为本发明制冷系统第一实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例是对上述现有技术制冷系统第一实施例的改进。本实施例中,压缩机11、冷凝器21、换热盘管51、二通电磁阀82、毛细管61、蒸发器71、单向阀81通过管路依次串联连接,形成制冷回路,并可以实现新的用户制冷循环,这里称其为第一过冷用户制冷循环。此外,在冷凝器21与换热盘管51的连接管路上旁通一条管路,依次串联连接二通电磁阀84、毛细管41和换热盘管52后,连接压缩机11的吸气口,从而使压缩机11、冷凝器21、二通电磁阀84、毛细管41、换热盘管52依次连通形成一个回路,这里称其为第一蓄冷回路,第一蓄冷回路可实现另一个制冷循环,这里称其为第一蓄冷循环。另外,设置一个容器,这里采用一个带有保温层的蓄冷槽00,换热盘管51和换热盘管52都置于蓄冷槽00中,蓄冷槽00中还放有蓄冷介质04,蓄冷介质04采用冰水,也就是说采用冰蓄冷(相变蓄冷),因此蓄冷温度为0℃。
压缩机11运行时,通过关闭二通电磁阀82并打开二通电磁阀84,实现了第一蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀84并打开二通电磁阀82,实现了第一过冷用户制冷循环。显然,第一蓄冷循环中,换热盘管52是蒸发器并可以为冰水04提供冷量,第一过冷用户制冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量。由于冰水04的蓄冷温度是0℃,合理匹配毛细管41和换热盘管52后,第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-10℃,这里所说的稳定运行是指冰水04的温度为0℃时,第一蓄冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下第一蓄冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
在上述现有技术制冷系统第一实施例的说明中,已说明用户制冷循环稳定运行时的蒸发温度为-25℃~-35℃,而这里第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度不低于-10℃,第一蓄冷循环明显具有较高的制冷效率,第一蓄冷循环制取的冷量蓄积在冰水04中,在第一过冷用户制冷循环运行时,冰水04中蓄积的冷量通过换热盘管51传递给第一过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其产生较大的过冷度,并最终转化为第一过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似喷气增焓技术或者两级压缩节能技术。
由于第一蓄冷循环和第一过冷用户制冷循环共用压缩机11,导致两个循环只能择一进行,因此,在第一过冷用户制冷循环运行过程中,当第一蓄冷介质的蓄冷量消耗完时,应该优先运行第一蓄冷循环。
如图3所示,为本发明制冷系统第二实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例也是对上述现有技术制冷系统第一实施例的改进,同时,本实施例在上一实施例的基础上做了如下改进:
1、在换热盘管51和二通电磁阀82之间的管路上串联连接了换热盘管56;
2、在换热盘管51和换热盘管56之间的连接管路上旁通一条管路,并依次串联连接二通电磁阀86、毛细管42、换热盘管57、单向阀87后,接入压缩机11的吸气口;
3、再设置一个容器,这里采用带有保温层的蓄冷槽05,换热盘管56和换热盘管57都置于蓄冷槽05中;
4、蓄冷槽05中还放有蓄冷介质09,蓄冷介质09采用乙二醇,并选择相变蓄冷,因此乙二醇的蓄冷温度约为-12℃。
由此,由压缩机11、冷凝器21、二通电磁阀84、毛细管41、换热盘管52依次连通可实现与上一实施例相同的第一蓄冷循环;由压缩机11、冷凝器21、换热盘管51、二通电磁阀86、毛细管42、换热盘管57、单向阀87依次连通形成另一个回路,这里称其为第二蓄冷回路,第二蓄冷回路可实现另一个制冷循环,这里称其为第二蓄冷循环;由压缩机11、冷凝器21、换热盘管51、换热盘管56、二通电磁阀82、毛细管61、蒸发器71、单向阀81依次串联连通形成的回路可实现新的用户制冷循环,这里称其为第二过冷用户制冷循环。
压缩机11运行时,通过关闭二通电磁阀82和86并打开二通电磁阀84,实现了第一蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀82和84并打开二通电磁阀86,实现了第二蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀84和86并打开二通电磁阀82,实现了第二过冷用户制冷循环。
显然,第一蓄冷循环中,换热盘管52是蒸发器并可为冰水04提供冷量;第二蓄冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管57是蒸发器并为乙二醇09提供冷量;第二过冷用户制冷循环中,换热盘管51是第一级过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管56是第二级过冷器,乙二醇09为其提供冷量。
乙二醇09的相变蓄冷温度约为-12℃,合理匹配毛细管42和换热盘管57后,第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-20℃,这里所说的稳定运行是指乙二醇09的温度为其冰点(约-12℃)时,第二蓄冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下第二蓄冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
上一个实施例中,一级过冷用户制冷循环稳定运行的蒸发温度仍为-25℃~-35℃,而本实施例中第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度不低于-20℃,第二蓄冷循环的效率高于一级过冷用户制冷循环,第二蓄冷循环制取的冷量蓄积在乙二醇09中,在第二过冷用户制冷循环运行时,乙二醇09中蓄积的冷量通过换热盘管56传递给第二过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其相比第一用户过冷循环拥有更大的过冷度,并最终转化为第二过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似三级压缩节能技术。
如图4所示,为现有技术制冷系统第二实施例的组成原理示意图。其中,压缩机11、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀82、热力膨胀阀61、蒸发器71通过管路依次串联连接,形成制冷回路,并可以实现制冷循环,为了方便说明,这里称其为用户制冷循环。这是一个可以应用在小型低温冷库上的制冷系统,在这里,低温冷库温度设定为-20℃,回差为2℃,也就是说,冷库内温度大于或等于-18℃时,要求压缩机11运行,从而使用户制冷循环为冷库提供冷量,冷库内温度小于或等于-20℃时,要求压缩机11停机。
用户制冷循环稳定运行的蒸发温度一般为-27℃~-35℃,这里所说的稳定运行是指冷库内温度在-20℃至-18℃这个区间时,用户制冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下用户制冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
当然,应用变频压缩机时,不是通过设定回差来控制压缩机开停从而控制冷库内的温度,应用变频压缩机时冷库内的温度波动更小,因此这里认为稳定运行是指冷库内的温度在设定温度±1℃区间时,用户制冷循环运行一段时间(一般为3~10分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下用户制冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
如图5所示,为本发明制冷系统第三实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例是对上述现有技术制冷系统第二实施例的改进。本实施例中,压缩机11、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀85、换热盘管51、热力膨胀阀61、蒸发器71、单向阀81通过管路依次串联连接,形成制冷回路,并可以实现新的用户制冷循环,这里称其为第一过冷用户制冷循环。此外,在储液器31与换热盘管51之间的连接管路上设置有热力膨胀阀41,热力膨胀阀41与二通电磁阀85并联连接,在换热盘管51与热力膨胀阀61之间的连接管路上旁通有一条管路连接压缩机11的吸气口,并在这条旁通管路上串联连接有二通电磁阀83。由此,压缩机11、冷凝器21、储液器31、热力膨胀阀41、换热盘管51、二通电磁阀83依次连通形成回路,这里称其为第一蓄冷回路,第一蓄冷回路可实现另一个制冷循环,这里称其为第一蓄冷循环。另外,设置一个容器,这里采用一个带有保温层的蓄冷槽00,换热盘管51置于蓄冷槽00中,蓄冷槽00中还放有蓄冷介质04,蓄冷介质04采用冰水,也就是说采用冰蓄冷(相变蓄冷),因此蓄冷温度为0℃。
压缩机11运行时,通过关闭二通电磁阀85并打开二通电磁阀83,实现了第一蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀83并打开二通电磁阀85,实现了第一过冷用户制冷循环。显然,第一蓄冷循环中,换热盘管51是蒸发器并可以为冰水04提供冷量,第一过冷用户制冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量。由于冰水04的蓄冷温度是0℃,合理匹配热力膨胀阀41和换热盘管51后,第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-10℃,这里所说的稳定运行是指冰水04的温度为0℃时,第一蓄冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,不包括特殊情况下第一蓄冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。虽然随着冰水04结冰率的上升,第一蓄冷循环的蒸发温度会有所下降,但在控制结冰率(比如不大于50%)的前提下,第一蓄冷循环的蒸发温度一般不会低于-10℃。在此,控制结冰率的方法优先采用压力控制的方法:第一蓄冷循环的吸气压力(表压力)低于3.3Bar(在这里采用制冷剂R404A,表压3.3Bar对应的蒸发温度为-10℃)时,停止第一蓄冷循环。
在上述对现有技术制冷系统第二实施例的说明中,已说明用户制冷循环稳定运行时的蒸发温度为-27℃~-35℃,而这里第一蓄冷循环的蒸发温度不低于-10℃,第一蓄冷循环明显具有较高的制冷效率,第一蓄冷循环制取的冷量蓄积在冰水04中,在第一过冷用户制冷循环运行时,冰水04中蓄积的冷量通过换热盘管51传递给第一过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其产生较大的过冷度,并最终转化为第一过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似喷气增焓技术或者两级压缩节能技术。
当进行第一过冷用户制冷循环时,如果制冷剂节流前没有过冷度,其制冷效率和制冷量均明显低于第一蓄冷循环。另一方面,为了降低成本,安装方便,蓄冷槽00的体积越小越好。那么,当冷库较长一段时间一直要求制冷时,如果冰水04的冰含量或温度不加控制,那么制冷系统进行的第一过冷用户制冷循环很快就没有过冷度。此时,虽然冷库要求制冷,但是,如果停止第一过冷用户制冷循环并运行第一蓄冷循环,对冰水04的冰含量和水温加以控制,那么系统可以稳定在间隔性的状态:第一蓄冷循环---第一过冷用户制冷循环---第一蓄冷循环---第一过冷用户制冷循环,而第一蓄冷循环制取的冷量储存在冰水04中后,又通过增加第一过冷用户制冷循环的过冷度转化为提供给冷库的冷量,这样,系统单位时间内给冷库提供的冷量增加了,制冷效率也提升了。
为了便于说明,在这里设定几个具体的条件,条件一为冰水04的温度大于5℃,此时要求开始给蓄冷介质04提供冷量,条件二为第一蓄冷循环的吸气压力低于3.3Bar(在这里采用制冷剂R404A,表压3.3Bar对应的蒸发温度为-10℃,此时结冰率一般不低于50%),此时要求停止给冰水04提供冷量,条件三为冷库温度大于或等于-18℃,此时要求开始给冷库提供冷量,条件四为冷库温度小于或等于-20℃,此时要求停止给冷库提供冷量。
具体的控制方法可以为:
第一过冷用户制冷循环运行时,若上述条件一满足,则优先运行第一蓄冷循环,直到上述条件二满足,再运行第一过冷用户制冷循环;
上述条件一和上述条件三都满足(比如初次上电)时,优先运行第一蓄冷循环,直到上述条件二满足,再运行第一过冷用户制冷循环;
上述条件四满足时,马上运行第一蓄冷循环,直到上述条件二满足。
上述控制方法针对蓄冷槽00特别紧凑的情况比较合适,进一步的,如果蓄冷槽00可以更大一点,那么,可以增设一个条件五:第一蓄冷循环运行后,从冰水04的温度小于或等于5℃时开始,蓄冷制冷循环持续运行的时间超过5分钟。此时,由于蓄冷槽00的体积较大,所储存的冰水04较多,冰水04的结冰率还远不到50%,但是此时蓄积的冷量一般足够第一过冷用户制冷循环运行20分钟。这时的具体控制方法为:上述条件一和上述条件三都满足时,优先运行第一蓄冷循环,直到上述条件二或上述条件五满足,再运行第一过冷用户制冷循环;第一过冷用户制冷循环运行时,若上述条件一满足,则优先运行第一蓄冷循环,直到上述条件二或上述条件五满足,再运行第一过冷用户制冷循环。
进一步的,上述条件四满足时,马上运行第一蓄冷循环,直到上述条件二或上述条件五满足,如果此时上述条件五满足,而上述条件二和上述条件三都不满足,则继续运行第一蓄冷循环,直到上述条件二或上述条件三满足。
进一步的,还可以设定有条件六:时间在晚上10:00至早上6:00之间,因为这段时间电费较低或者环境温度较低,这时,可以把上一段落的控制方法调整为:上述条件四满足时,运行第一蓄冷循环,直到上述条件二或上述条件五满足;如果此时上述条件五满足而上述条件二不满足,而且上述条件三和上述条件六都不满足,则停机;如果此时上述条件五满足而上述条件二不满足,而且上述条件三不满足而上述条件六满足,则继续运行第一蓄冷循环,直到上述条件二满足或者上述条件三满足或者上述条件六不满足。
如图6所示,为本发明制冷系统第四实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例也是对上述现有技术制冷系统第二实施例的改进,同时,本实施例在上一实施例的基础上做了如下改进:
1、在换热盘管51和热力膨胀阀61之间的连接管路上,从(二通电磁阀83所在旁通管路的)旁通口到热力膨胀阀61这一段,依次串联连接热力膨胀阀42和换热盘管56,还在热力膨胀阀42的两端并联设置二通电磁阀88,在换热盘管56与热力膨胀阀61之间的连接管路上,还旁通有一条管路连接压缩机11的吸气口,并在这条旁通管路上串联设置有二通电磁阀87;
2、再设置一个容器,这里采用带有保温层的蓄冷槽05,换热盘管56置于蓄冷槽05中;
3、蓄冷槽05中还放有蓄冷介质09,蓄冷介质09采用乙二醇,并选择相变蓄冷,因此乙二醇的蓄冷温度约为-12℃。
由此,压缩机11、冷凝器21、储液器31、热力膨胀阀41、换热盘管51、二通电磁阀83依次连通实现了与上一实施例相同的第一蓄冷循环;由压缩机11、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀85、换热盘管51、热力膨胀阀42、换热盘管56、二通电磁阀87依次连通形成另一个回路,这里称其为第二蓄冷回路,第二蓄冷回路可实现又一个制冷循环,这里称其为第二蓄冷循环;由压缩机11、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀85、换热盘管51、二通电磁阀88、换热盘管56、热力膨胀阀61、蒸发器71、单向阀81依次串联连通形成的回路实现了新的用户制冷循环,这里称其为第二过冷用户制冷循环。
压缩机11运行时,通过关闭二通电磁阀85、87、88,并打开二通电磁阀83,实现了第一蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀83、88,并打开二通电磁阀85、87,实现了第二蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀83、87,并打开二通电磁阀85、88,实现了第二过冷用户制冷循环。
显然,第一蓄冷循环中,换热盘管51是蒸发器并可为冰水04提供冷量;第二蓄冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管56是蒸发器并为乙二醇09提供冷量;第二过冷用户制冷循环中,换热盘管51是第一级过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管56是第二级过冷器,乙二醇09为其提供冷量。
乙二醇09的相变蓄冷温度约为-12℃,合理匹配热力膨胀阀42和换热盘管56后,第二蓄冷循环稳定运行时的蒸发温度一般不会低于-20℃,这里所说的稳定运行是指乙二醇09的温度为其冰点(约-12℃)时,第二蓄冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下第二蓄冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。虽然随着乙二醇09结冰率的上升,第二蓄冷循环的蒸发温度会有所下降,但在控制结冰率(比如不大于50%)的前提下,第二蓄冷循环的蒸发温度一般不会低于-20℃。在此,控制结冰率的方法可优先采用压力控制的方法:第二蓄冷循环的吸气压力(表压力)低于2.0Bar(在这里采用制冷剂R404A,表压2.0Bar对应的蒸发温度为-20℃)时,停止第二蓄冷循环。
上一实施例中,第一过冷用户制冷循环稳定运行的蒸发温度仍为-27℃~-35℃,而本实施例中第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度不低于-20℃,第二蓄冷循环的效率高于第一过冷用户制冷循环,第二蓄冷循环制取的冷量蓄积在乙二醇09中,在第二过冷用户制冷循环运行时,乙二醇09中蓄积的冷量通过换热盘管56传递给第二过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其相比第一用户过冷循环拥有更大的过冷度,并最终转化为第二过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似三级压缩节能技术。
如图7所示,为现有技术制冷系统第三实施例的组成原理示意图。其中,压缩机11、12、13、14并联连接为压缩机组,这四台压缩机的排气口相连通,吸气口也相连通,二通电磁阀91、热力膨胀阀61、蒸发器71依次串联连接后形成第一个制冷装置,二通电磁阀92、热力膨胀阀62、蒸发器72依次串联连接后形成第二个制冷装置,二通电磁阀93、热力膨胀阀63、蒸发器73依次串联连接后形成第三个制冷装置,二通电磁阀94、热力膨胀阀64、蒸发器74依次串联连接后形成第四个制冷装置,这四个制冷装置并联连接为制冷装置组,上述压缩机组、冷凝器21、储液器31、上述制冷装置组依次串联连通后,形成制冷回路,并可以实现制冷循环,这里称其为用户制冷循环。
这是一个可以应用在多个小冷库上的制冷系统,第一制冷装置、第二制冷装置、第三制冷装置、第四制冷装置分别用来为第一冷库、第二冷库、第三冷库、第四冷库提供冷量,这四个冷库可以设定为不同的温度。当第一冷库需要冷量时,二通电磁阀91打开,不需要冷量时,二通电磁阀91关闭,其他冷库依次类推。上述压缩机组通过低压吸气压力来控制开机的数量,当低压压力偏高时,压缩机开启的数量多,当低压压力偏低时,压缩机开启的数量少,当低压压力低于最低设定值时,压缩机全部关机。
如图8所示,为本发明制冷系统第五实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例是对上述现有技术制冷系统第三实施例的改进。在此,首先假定上述现有技术制冷系统第三实施例是应用于四个中温冷库上,第一冷库设定温度为8℃,第二冷库设定温度为6℃,第三冷库设定温度为5℃,第四冷库设定温度为2℃,温度回差均为2℃。假设系统运行时设定的蒸发温度为-6℃(这里的蒸发温度通过测定压缩机的吸气压力换算而来),而且蒸发温度每升高1℃要求多开一个压缩机,蒸发温度每降低1℃要求少开一个压缩机,也就是说,蒸发温度高于-4℃度时,要求4台压缩机全开,蒸发温度降低至小于或等于-5℃时,要求只开3台压缩机,蒸发温度降低至小于等于-6℃时,要求只开2台压缩机,蒸发温度降低至小于等于-7℃时,要求只开1台压缩机,蒸发温度降低至小于等于-8℃时,要求4台压缩机全部关闭,蒸发温度升高至大于等于-7℃时,要求开1台压缩机,蒸发温度升高至大于等于-6℃时,要求开2台压缩机,蒸发温度升高至大于等于-5℃时,要求开3台压缩机,蒸发温度升高至大于等于-4℃时,要求开4台压缩机。那么,这里可以认为用户制冷循环稳定运行的蒸发温度为-8℃~-4℃。
本实施例在上述现有技术制冷系统第三实施例的基础上,做了如下改进:
1、在储液器31和上述制冷装置组之间的连接管路上,串联连接板式换热器51的制冷剂侧,从而由上述压缩机组、冷凝器21、储液器31、板式换热器51、上述制冷装置组依次连通形成新的制冷回路,并可以实现新的用户制冷循环,这里称其为第一过冷用户制冷循环;
2、通过管路依次串联连接压缩机15、冷凝器25、电子膨胀阀65、板式换热器75的制冷剂侧,从而形成一个回路,并可以实现制冷循环,这里称其为第一蓄冷循环;
3、设置一个容器,这里采用一个保温水箱00,其中还置有蓄冷介质04,蓄冷介质04采用水,也就是说采用水蓄冷;
4、通过管路依次串联连接水泵01、板式换热器51的水流侧、保温水箱00,从而形成一个回路,此回路通过开启水泵01可以实现水循环,这里称其为水循环一;
5、通过管路依次串联连接水泵02、板式换热器75的水流侧、保温水箱00,从而形成又一个回路,此回路通过开启水泵02也可以实现水循环,这里称其为水循环二。
压缩机15和水泵02运行时,实现了第一蓄冷循环。由压缩机11、12、13和14组成的压缩机组运行时,实现了第一过冷用户制冷循环。显然,第一蓄冷循环中,板式换热器75是蒸发器并通过水循环二为冷水04提供冷量,第一过冷用户制冷循环中,板式换热器51是过冷器,冷水04通过水循环一为板式换热器51提供冷量。在这里,设定冷水04的温度为12℃,回差为3℃,即冷水04的温度大于或等于15℃时要求第一蓄冷循环运行,冷水04的温度小于或等于12℃时要求第一蓄冷循环停止。因此第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不低于7℃,这里所说的稳定运行是指冷水温度在12℃至15℃这个区间时,第一蓄冷循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下第一蓄冷循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。另外,在此认为冷水04的蓄冷温度为12℃~15℃。
在本实施例一开始的说明中,已说明用户制冷循环稳定运行的蒸发温度为-8℃~-4℃,而这里第一蓄冷循环的稳定运行蒸发温度不低于7℃,第一蓄冷循环明显具有较高的制冷效率,第一蓄冷循环制取的冷量通过水循环二蓄积在冷水04中,在第一过冷用户制冷循环运行时,冷水04中蓄积的冷量通过水循环一和板式换热器51传递给第一过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其产生较大的过冷度,并最终转化为第一过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似喷气增焓技术或者两级压缩节能技术。
如图9所示,为本发明制冷系统第六实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例也是对上述现有技术制冷系统第三实施例的改进。在此,首先假定上述现有技术制冷系统第三实施例是应用于四个低温冷库上,第一冷库设定温度为-18℃,第二冷库设定温度为-20℃,第三冷库设定温度为-23℃,第四冷库设定温度为-25℃,温度回差均为2℃。假设系统运行时设定的蒸发温度为-31℃(这里的蒸发温度通过测定压缩机的吸气压力换算而来),并设定一个死区区间为2℃,也就是说,蒸发温度高于或等于-30℃时,要求4台压缩机全开,蒸发温度低于或等于-32℃时,要求4台压缩机全部关闭,另外要求一次性只能开启(或关闭)一台压缩机,前后开启的压缩机其开机时间间隔有最低要求(例如2分钟),前后关闭的压缩机其关机时间隔也有最低要求(例如1分钟),当蒸发温度在-32℃~-30℃时,压缩机的开机和关机数量均维持不变。那么,这里可以认为用户制冷循环稳定运行的蒸发温度为-32℃~-30℃。
本实施例在上述现有技术制冷系统第三实施例的基础上,做了如下改进:
1、在储液器31和上述制冷装置组之间的连接管路上,串联连接换热盘管51,从而由压缩机组(由压缩机11、12和13并联组成)、冷凝器21、储液器31、换热盘管51、所述制冷装置组依次连通形成制冷回路,并可以实现新的用户制冷循环,这里称其为第一过冷用户制冷循环;
2、断开压缩机14的吸气口与其他压缩机吸气口的连通,并在储液器31和换热盘管51的连接管路上旁通一条管路,该旁通管路依次串联连接二通电磁阀84、热力膨胀阀41和换热盘管52后接入压缩机14的吸气口,这样,压缩机14、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀84、热力膨胀阀41依次连通形成一个回路,并可以实现制冷循环,这里称其为第一蓄冷循环;
3、设置一个容器,这里采用带有保温层的蓄冷槽00,其中还置有蓄冷介质04,蓄冷介质04采用冰水,也就是采用冰蓄冷(相变蓄冷),因此蓄冷温度为0℃。
打开二通电磁阀84,并运行压缩机14,可实现第一蓄冷循环,二通电磁阀91、92、93和94中的任一个或多个打开,并运行压缩机11、12和13中的任一台或多台,可实现第一过冷用户制冷循环。显然,第一蓄冷循环中,换热盘管52是蒸发器并可为冰水04提供冷量,第一过冷用户制冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量。由于冰水04的蓄冷温度是0℃,因此,合理匹配热力膨胀阀41和换热盘管52后,第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-10℃。
在本实施例一开始的说明中,已说明用户制冷循环稳定运行的蒸发温度为-32℃~-30℃,而这里第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度不低于-10℃,第一蓄冷循环明显具有较高的制冷效率,第一蓄冷循环制取的冷量蓄积在冰水04中,在第一过冷用户制冷循环运行时,冰水04中蓄积的冷量通过换热盘管51传递给第一过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其产生较大的过冷度,并最终转化为第一过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似喷气增焓技术或者两级压缩节能技术。
如图10所示,为本发明制冷系统第七实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例也是对上述现有技术制冷系统第三实施例的改进,同时,本实施例是在上一实施例的基础上做了如下改进:
1、在换热盘管51和与上述制冷装置组之间的连接管路上,串联连接有换热盘管56;然后,在换热盘管51和换热盘管56之间的连接管路上,旁通一条管路,并依次串联连接二通电磁阀86、热力膨胀阀42、换热盘管57、单向阀87后接入压缩机14的吸气口;
2、再设置一个容器,这里采用带有保温层的蓄冷槽05,换热盘管56和57均置于蓄冷槽05中;
3、蓄冷槽05中还放有蓄冷介质09,蓄冷介质09采用乙二醇,并选择相变蓄冷,因此乙二醇的蓄冷温度约为-12℃。
由此,由压缩机14、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀84、热力膨胀阀41、换热盘管52依次连通可实现与上一实施例相同的第一蓄冷循环;由压缩机14、冷凝器21、储液器31、换热盘管51、二通电磁阀86、热力膨胀阀42、换热盘管57、单向阀87依次连通形成另一个回路,从而可实现又一个制冷循环,这里称其为第二蓄冷循环;由压缩机组(由压缩机11、12和13并联而成)、冷凝器21、储液器31、换热盘管51、换热盘管56、上述制冷装置组依次串联连通可实现新的用户制冷循环,这里称其为第二过冷用户制冷循环。
压缩机14运行时,通过关闭二通电磁阀86并打开二通电磁阀84,实现了第一蓄冷循环,通过关闭二通电磁阀84并打开二通电磁阀86,实现了第二蓄冷循环;上述制冷装置组中的任一个或多个二通电磁阀打开,并运行压缩机11、12和13中的任一台或多台,可实现第二过冷用户制冷循环。
显然,第一蓄冷循环中,换热盘管52是蒸发器并可为冰水04提供冷量;第二蓄冷循环中,换热盘管51是过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管57是蒸发器,并可为乙二醇09提供冷量;第二过冷用户制冷循环中,换热盘管51是第一级过冷器,冰水04为其提供冷量,换热盘管56是第二级过冷器,乙二醇09为其提供冷量。
乙二醇09的相变蓄冷温度约为-12℃,因此,合理匹配热力膨胀阀42和换热盘管57后,第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-20℃。
上一实施例中,第一过冷用户制冷循环稳定运行的蒸发温度仍为-32℃~-30℃,而第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度不低于-20℃,因此,第二蓄冷循环的效率高于第一过冷用户制冷循环,第二蓄冷循环制取的冷量蓄积在乙二醇09中,在第二过冷用户制冷循环运行时,乙二醇09中蓄积的冷量通过换热盘管56传递给第二过冷用户制冷循环中节流前的制冷剂,使其相比第一用户过冷循环拥有更大的过冷度,并最终转化为第二过冷用户制冷循环制取的一部分冷量,从而使整个系统具有较高的制冷效率,其效果类似三级压缩节能技术。
如图11所示,为本发明制冷系统第八实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例也是对上述现有技术制冷系统第三实施例的改进,同时,本实施例是在上述本发明制冷系统第六实施例的基础上做了如下改进:
1、在压缩机14和换热盘管52之间的连接管路上旁通一条管路,该旁通管路串联连接二通电磁阀81后与其他压缩机的吸气管连通;
2、在压缩机13的吸气口与其他压缩机吸气管连接的管路上串接二通电磁阀89,同时,在压缩机13和二通电磁阀89之间的连接管路上旁通一条管路,该旁通管路依次串接换热盘管53、热力膨胀阀46和二通电磁阀90后,与储液器31和换热盘管51之间的连接管路连通;
3、换热盘管53置于蓄冷槽00中。
由此,由压缩机13、冷凝器21、储液器31、二通电磁阀90、热力膨胀阀46、换热盘管53依次串联连通形成了又一个蓄冷回路,此回路也可实现蓄冷循环,与原有的第一蓄冷循环作用一样,因此这里称其为增设的第一蓄冷循环。同时,由于二通电磁阀81和89的设置,压缩机13和压缩机14也可以与压缩机11和12一起进行第一过冷用户制冷循环。
压缩机13运行时,关闭二通电磁阀89并打开二通电磁阀90,实现了增设的第一蓄冷循环,关闭二通电磁阀90并打开二通电磁阀89,压缩机13参与第一过冷用户制冷循环。
压缩机14运行时,关闭二通电磁阀81并打开二通电磁阀84,实现了第一蓄冷循环,关闭二通电磁阀84并打开二通电磁阀81,压缩机14参与第一过冷用户制冷循环。
显然,本实施例可根据需要,更加灵活的配置压缩机。当然,蓄冷槽00中冰水04蓄积的冷量用光时,压缩机13和14中至少要有一台优先参与第一蓄冷循环(包括上述的第一蓄冷循环和增设的第一蓄冷循环)。
如图12所示,为现有技术热泵系统第一实施例的组成原理示意图。其中,压缩机11为喷气增焓压缩机,有排气口、补气口和吸气口,压缩机11的排气口、冷凝器21、电子膨胀阀60、板式换热器70的一次侧、压缩机11的补气口通过管路依次连接,形成一个回路,这里称其为第一回路;压缩机11的排气口、冷凝器21、板式换热器70的二次侧、电子膨胀阀61、蒸发器71、压缩机11的吸气口通过管路依次连接,形成又一个回路,这里称其为第二回路;第一回路与第二回路一起,形成热泵回路,压缩机11运行时,调节电子膨胀阀60和61的开度,热泵回路实现了热泵循环,这里称其为用户热泵循环。
这是一个可以应用在我国北方冬季制热的热泵系统,这里假定室外环境温度为-25℃,室内设定温度为20℃,压缩机11可变频调节,用户热泵循环稳定运行时的蒸发温度一般为-30℃,这里认为稳定运行是指室内的温度在20±1℃区间时,用户热泵循环运行一段时间(一般为3~10分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下用户热泵循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环;此外,蒸发温度指的是第二回路中蒸发器71的蒸发温度,不能是第一回路中板式换热器70的蒸发温度。
如图13所示,为本发明热泵系统第一实施例的组成原理示意图。需要说明的是,本实施例是对上述现有技术热泵系统第一实施例的改进,改进如下:
1、第二回路中,在板式换热器70的二次侧和电子膨胀阀61之间的连接管路上,串联连接换热盘管51,在压缩机11的吸气口和蒸发器71之间的管路上,串联连接有单向阀81;
2、在第二回路中板式换热器70的二次侧和换热盘管51之间的连接管路上,旁通一条管路依次串联连接电子膨胀阀41和换热盘管52后,接入压缩机11的吸气口;
3、设置一个容器,这里采用带有保温层的蓄热槽00,换热盘管51和52均置于蓄热槽00中;
4、蓄热槽00中还放有蓄热介质04,蓄热介质04采用乙二醇,并选择相变蓄热,因此乙二醇的蓄热温度约为-12℃。
由此,由压缩机11的排气口、冷凝器21、电子膨胀阀60、板式换热器70的一次侧和压缩机11的补气口依次连通,形成了与上一实施例相同的第一回路;由压缩机11的排气口、冷凝器21、板式换热器70的二次侧、电子膨胀阀41、换热盘管52、压缩机11的吸气口依次连通形成另一个回路,该回路与第一回路一起,在此称其为第一热泵回路;由压缩机11的排气口、冷凝器21、板式换热器70的二次侧、换热盘管51、电子膨胀阀61、蒸发器71、单向阀81、压缩机11的吸气口依次连通形成的回路,可与第一回路一起实现新的用户热泵循环,这里称其为第一蓄热用户热泵循环。
压缩机11运行时,通过关闭电子膨胀阀61并调节电子膨胀阀60和41的开度,由第一热泵回路实现了热泵循环,在此称其为第一热泵循环;压缩机11运行时,通过关闭电子膨胀阀41并调节电子膨胀阀60和61的开度,从而实现了第一蓄热用户热泵循环。
显然,第一热泵循环中,换热盘管52是蒸发器,乙二醇04为其提供热量,冷凝器21为室内用户提供热量;第一蓄热用户热泵循环中,板式换热器70是第一级过冷器,换热盘管51是第二级过冷器,换热盘管51为乙二醇04提供热量,冷凝器21为室内用户提供热量。
乙二醇04的相变温度约为-12℃,由于采用相变蓄热,因此其蓄热温度约为-12℃,合理调节电子膨胀阀41并合理匹配换热盘管52后,第一热泵循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-18℃,这里所说的稳定运行是指乙二醇04的温度为其冰点(约-12℃)且室内的温度在20±1℃区间时,第一热泵循环运行一段时间(一般为1~3分钟)后的状态,同时也不能包括特殊情况下第一热泵循环停止运行前一段时间(一般小于3分钟)的状态,例如抽空循环。
在上述对现有技术热泵系统第一实施例的说明中,已说明用户热泵循环稳定运行的蒸发温度一般为-30℃,而第一热泵循环稳定运行的蒸发温度不低于-18℃,因此,第一热泵循环的效率高于用户热泵循环,在第一蓄热用户热泵循环运行时,换热盘管51为乙二醇04提供热量,也不影响冷凝器21为用户提供热量,而在第一热泵循环运行时,乙二醇04中蓄积的热量通过换热盘管52提供给第一热泵循环,第一热泵循环的效率更高,从而使整个系统具有更高的制热效率,其效果类似三级压缩节能技术。
在此需要补充说明的是:
1、本发明所述的容器,用来存放蓄冷介质(或蓄热介质),可以是常见的容器,也可以是不常见的容器,例如:能存放蓄冷介质(或蓄热介质)的换热器(如结冰盘管),可以是能移动的,也可以是不能移动的,例如:建筑物中的消防水池,甚至是在地下或半地下布置的空间,可以是规则的,也可以是不规则的。
2、通过类似本发明已阐明的方法,可以进一步实现更多过冷级数的用户制冷循环,其节能效果更好。但是,考虑到要优先选择相变蓄冷,就需要更多种有理想相变温度的蓄冷介质(或蓄热介质),比较受限。
3、本发明在实施例中对热泵所述不多,所属技术领域的普通技术人员应当理解,制冷与热泵道理完全相通。
例如,图1所示可以解释为现有热泵技术第二实施例的组成原理示意图,其中压缩机11、冷凝器21、毛细管61、蒸发器71依次串联连通形成热泵回路,在此称其为用户热泵循环,用户热泵循环运行时,蒸发器71攫取室外空气中的热量,冷凝器21为室内用户提供热量,室外环境温度为-18度时,用户热泵循环稳定运行的蒸发温度约为-25℃。
图2所示,可以解释为本发明热泵系统第二实施例的组成原理示意图。本发明热泵系统第二实施例是对现有热泵技术第二实施例的改进,其中,压缩机11、冷凝器21、换热盘管51、二通电磁阀82、毛细管61、蒸发器71、单向阀81通过管路依次串联连接,形成热泵回路,并可以实现新的用户热泵循环,这里称其为第一蓄热用户热泵循环。此外,在冷凝器21与换热盘管51的连接管路上旁通一条管路,依次串联连接二通电磁阀84、毛细管41和换热盘管52后,连接压缩机11的吸气口,从而使压缩机11、冷凝器21、二通电磁阀84、毛细管41、换热盘管52依次连通并形成一个回路,这里称其为第一热泵回路,这个回路可实现另一个热泵循环,这里称其为第一热泵循环。另外,设置一个容器,这里采用一个带有保温层的蓄冷槽00,换热盘管51和换热盘管52都置于蓄冷槽00中,蓄冷槽00中还放有蓄冷介质04,蓄冷介质04采用冰水,也就是说采用冰蓄冷(相变蓄冷),因此蓄冷温度为0℃。
压缩机运行时,通过关闭二通电磁阀82并打开二通电磁阀84,实现了第一热泵循环,通过关闭二通电磁阀84并打开二通电磁阀82,实现了第一蓄热用户热泵循环。显然,第一热泵循环中,换热盘管52是蒸发器,冰水04为其提供热量,第一蓄热用户热泵循环中,换热盘管51是过冷器,可为冰水04提供热量。由于冰水04的蓄热温度是0℃,合理匹配毛细管41和换热盘管52后,第一热泵循环稳定运行的蒸发温度一般不会低于-10℃。
在上述对现有技术热泵系统第二实施例的说明中,已说明用户热泵循环稳定运行的蒸发温度为-25℃,而这里第一热泵循环稳定运行的蒸发温度不低于-10℃,第一热泵循环明显具有更高的效率,在第一蓄热用户热泵循环运行时,换热盘管51为冰水04提供热量,也不影响冷凝器21为用户提供热量,而在第一热泵循环运行时,冰水04中蓄积的热量通过换热盘管52提供给第一热泵循环,第一热泵循环的效率更高,从而使整个系统具有更高的制热效率,其效果类似喷气增焓技术或者两级压缩节能技术。
依次类推,图3所示,可以解释为本发明热泵系统第三实施例的组成原理示意图。在此不再做过多说明。
最后应当说明的是:以上所述的现有技术及改进实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制,所属技术领域的普通技术人员应当理解,仍可以对上述的现有技术进行修改或者对部分技术特征进行等效替换,也可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等效替换。所以,只要不脱离本发明技术方案的精神,均应该涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种提高制冷或热泵系统效率的方法,所基于的制冷或热泵系统包含制冷回路,所述制冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,所述制冷回路可实现制冷循环:用户制冷循环,其特征在于:
A)设置一个回路:第一蓄冷回路,第一蓄冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,第一蓄冷回路可实现制冷循环:第一蓄冷循环;
B)选取一种蓄冷介质:第一蓄冷介质,设置一个容器:第一容器,在第一容器中存放第一蓄冷介质;
C)使第一蓄冷循环为第一蓄冷介质提供冷量,并控制第一蓄冷介质的温度:第一蓄冷温度,使第一蓄冷循环稳定运行的蒸发温度高于用户制冷循环稳定运行的蒸发温度;
D)在所述制冷回路的冷凝器和节流装置之间串联设置换热器:第一换热器,使第一蓄冷介质可为第一换热器提供冷量,从而使所述制冷回路可实现新的用户制冷循环:第一过冷用户制冷循环。
2.根据权利要求1所述的一种提高制冷或热泵系统效率的方法,其特征在于:
E)再设置一个回路:第二蓄冷回路,第二蓄冷回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、过冷换热器、节流装置、蒸发器组成,第一蓄冷介质可为所述过冷换热器提供冷量,第二蓄冷回路可实现制冷循环:第二蓄冷循环;
F)再选取一种蓄冷介质:第二蓄冷介质,再设置一个容器:第二容器,在第二容器中存放第二蓄冷介质;
G)使第二蓄冷循环为第二蓄冷介质提供冷量,并控制第二蓄冷介质的温度,使其低于第一蓄冷温度,使第二蓄冷循环稳定运行的蒸发温度高于第一过冷用户制冷循环稳定运行的蒸发温度;
H)在所述制冷回路的第一换热器和节流装置之间串联设置换热器:第二换热器,使第二蓄冷介质可为第二换热器提供冷量,从而使所述制冷回路可实现新的用户制冷循环。
3.根据权利要求1所述的一种提高制冷或热泵系统效率的方法,其特征在于:
存在既可以参与第一蓄冷循环,也可以参与第一过冷用户制冷循环的公共压缩机时,在所述制冷回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路上串联设置阀件(81);
第一蓄冷循环运行时,所述阀件(81)可阻止第一蓄冷循环中的制冷剂沿所述制冷回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路进入所述制冷回路的蒸发器,或者所述阀件(81)可使同时运行的第一过冷用户制冷循环维持低于第一蓄冷循环的蒸发压力。
4.根据权利要求1所述的一种提高制冷或热泵系统效率的方法,其特征在于:
大气压力下,第一蓄冷介质的固液相变温度低于29摄氏度。
5.一种运行方法,基于上述权利要求3所述的存在公共压缩机的状况,其特征在于:
在第一过冷用户制冷循环运行过程中,当第一蓄冷介质的蓄冷量消耗完时,使至少一台所述公共压缩机优先参与第一蓄冷循环。
6.一种提高热泵系统效率的方法,所基于的热泵系统包含热泵回路,所述热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,所述热泵回路可实现热泵循环:用户热泵循环,其特征在于:
A)设置一个回路:第一热泵回路,第一热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器组成,第一热泵回路可实现热泵循环:第一热泵循环;
B)选取一种蓄热介质:第一蓄热介质,设置一个容器:第一容器,在第一容器中存放第一蓄热介质;
C)使第一蓄热介质为第一热泵循环提供热量,并控制第一蓄热介质的温度:第一蓄热温度,使第一热泵循环稳定运行的蒸发温度高于用户热泵循环稳定运行的蒸发温度;
D)在所述热泵回路的冷凝器和节流装置之间串联设置换热器:第一换热器,使第一换热器可为第一蓄热介质提供热量,从而使所述热泵回路可实现新的用户热泵循环:第一蓄热用户热泵循环。
7.根据权利要求6所述的一种提高热泵系统效率的方法,其特征在于:
E)再设置一个回路:第二热泵回路,第二热泵回路至少由依次串联连通的压缩机、冷凝器、过冷换热器、节流装置、蒸发器组成,所述过冷换热器可为第一蓄热介质提供热量,第二热泵回路可实现热泵循环:第二热泵循环;
F)再选取一种蓄热介质:第二蓄热介质,再设置一个容器:第二容器,在第二容器中存放第二蓄热介质;
G)使第二蓄热介质为第二热泵循环提供热量,并控制第二蓄热介质的温度,使其低于第一蓄热温度,使第二热泵循环稳定运行的蒸发温度高于第一蓄热用户热泵循环稳定运行的蒸发温度;
H)在所述热泵回路中第一换热器和节流装置之间串联设置换热器:第二换热器,使第二换热器可为第二蓄热介质提供热量,从而使所述热泵回路可实现新的用户热泵循环。
8.根据权利要求6所述的一种提高热泵系统效率的方法,其特征在于:
存在既可以参与第一热泵循环,也可以参与第一蓄热用户热泵循环的公共压缩机时,在所述热泵回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路上串联设置阀件(81);
第一热泵循环运行时,所述阀件(81)可阻止第一热泵循环中的制冷剂沿所述热泵回路的蒸发器与所述公共压缩机之间的连通管路进入所述热泵回路的蒸发器,或者所述阀件(81)可使同时运行的第一蓄热用户热泵循环维持低于第一热泵循环的蒸发压力。
9.根据权利要求6所述的一种提高热泵系统效率的方法,其特征在于:
大气压力下,第一蓄热介质的固液相变温度低于29摄氏度。
10.一种运行方法,基于上述权利要求8所述的存在公共压缩机的状况,其特征在于:
在第一蓄热用户热泵循环运行过程中,当第一蓄热介质蓄满热量时,使至少一台所述公共压缩机优先参与第一热泵循环。
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