CN106052214B - 独立流路热泵型空调系统 - Google Patents

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Abstract

一种独立流路热泵型空调系统，包括：制热集流管、节流短管、依次相连的压缩机、室外换热器、制冷集流管和室内换热器，其中：室内换热器与压缩机相连，制热集流管并联设置于室外换热器与室内换热器之间；节流短管分别设置于制冷集流管与室内换热器之间、制热集流管与室外换热器之间；压缩机的出气端设置有四通换向阀；室外换热器与制冷集流管通过制冷集液支管相连，制冷集流管与室内换热器通过制冷分流管相连；室内换热器与制热集流管之间为制热集液支管，制热集流管与室外换热器之间为制热分流管；本发明可保证多流路的热泵型空调器的制冷剂的均匀分配，设计合理，简单可靠，并可有效控制成本。

Description

独立流路热泵型空调系统
技术领域
本发明涉及的是一种空调制冷领域的技术，具体是一种能够实现先分流再节流的独立流路热泵型空调系统。
背景技术
空调器中的蒸发器大多采用多个平行制冷剂流路的设计，以减少制冷剂侧的压降损失。对于多流路的蒸发器，为了达到较好的性能，需要使得每个流路的制冷剂分配较为合理，特别是要避免某个流路的制冷剂液相不能蒸发掉而造成冷量损失，或者某个流路的制冷剂过热度过大而造成换热面积的浪费。目前空调器大多采用“先节流再分流”的方式，即先将制冷剂先统一节流成气体和液体共存的二相制冷剂，再分配到蒸发器的各个流路中。但是二相制冷剂中气相和液相的混合不均匀，极易造成某一流路的进口液体成分较多且流量较大，使得这一流路的制冷剂液体不能蒸发掉；而另一流路入口气体成分较多且流量较小，使得这个流路的制冷剂过热度过大。
造成目前蒸发器流量分配的问题，是由于蒸发器进口的制冷剂状态为气液二相态。解决该分配问题的思路，是将原来的“先节流后分流”改为“先分流再节流”，即将冷凝器出来的高压制冷剂液体，先根据蒸发器的流路数进行分配，再对每一个流路进行节流。此时每一路分配时的进口状态都是流体，就可以避免因气相和液相差异导致的制冷剂流量分配问题。采用“先分流再节流”方案，则每一个流路中均要有一个节流装置，相对于原先的“先节流后分流”方式，增加了节流装置的数量。为了避免因为节流装置数量的增加而可能产生的成本明显增加的问题，就需要采用成本较低的节流装置。由于节流短管的构造简单，成本较低，成为采用“先分流再节流”方案时优选的节流装置。中国专利文献号CN203249443U，公告日2013.10.23，公开了一种双向均衡流量分配器，采用的工作方式就是先将制冷剂进行分流，再通过节流短管进行节流。
目前采用节流短管实现“先分流再节流”的方案，还仅能适用于制冷剂流动方向固定的单冷型空调器，却不适用于制冷剂流动有正向和反向二种需求的热泵型空调器。热泵型空调器从制冷工况转换成热泵工况运行时，制冷剂反向流动，此时原来的蒸发器成为冷凝器，而原来的冷凝器成为蒸发器。在制冷工况采用节流短管实现“先分流再节流”时，从冷凝器不同流路出来的制冷剂液体汇总后分配到蒸发器的不同流路，并在这些蒸发器的进口流路中通过节流短管节流成二相制冷剂后，进入蒸发器的换热部分；而热泵运行时的制冷剂流动及其状态变化成为：冷凝器各个流路出来的制冷剂流体，在各个流路的出口管段中节流，成为二相制冷剂，汇总后再分配到蒸发器的不同流路中，此时的制冷剂分配，又回到“先节流后分流”的老模式了。因此,需要发明一种使用节流短管作为节流元件，在制冷和制热两种工况下均能实现“先分流再节流”的热泵型空调结构。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102840629A，公布日2012.12.26，公开了一种热泵空调系统，包括压缩机、四通阀、室外换热器、室内换热器、节流装置、室外环境温度传感器、室外管温温度传感器和控制器，所述室外换热器具有相互独立的至少两流路，各所述流路上分别设有切断该流路的开关阀。但该技术在制冷和制热工况下均不能保证两相制冷剂均匀地分配到蒸发器的各个流路；在制冷和制热工况下，该技术的制冷剂先经过毛细管节流再经过蒸发器，使蒸发器的各个流路的制冷剂流量分配不均，降低空调性能。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种独立流路热泵型空调系统，通过集流管出口处的分流管进行分流，节流短管在分流后的各流路上节流，采用相互独立的分流管和节流短管，通过单向阀控制热泵空调各流路的开启和关闭，实现制冷和制热两种工况下的先分流再节流和制冷剂的流量均匀分配，满足制冷剂双向流动的需求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：制热集流管、节流短管、依次相连的压缩机、室外换热器、制冷集流管和室内换热器，其中：室内换热器与压缩机相连，制热集流管并联设置于室外换热器与室内换热器之间；节流短管分别设置于制冷集流管与室内换热器之间、制热集流管与室外换热器之间。
所述的压缩机的出气端设置有四通换向阀，四通换向阀的一个管口与压缩机相连，另外三个管口分别与室外换热器、室内换热器和压缩机的吸气端相连。
所述的室外换热器与制冷集流管通过并联的制冷集液支管相连，制冷集流管与室内换热器通过并联的制冷分流管相连。
所述的室内换热器与制热集流管通过并联的制热集液支管相连，制热集流管与室外换热器通过并联的制热分流管相连。
所述的制冷集液支管与制热分流管并联，制热集液支管与制冷分流管并联。
所述的制冷分流管和制热分流管上分别设有节流短管。
所述的制冷分流管上的节流短管与室内换热器之间设有单向阀，安装方向由节流短管指向室内换热器；制热分流管上的节流短管与室外换热器之间设有单向阀，安装方向由节流短管指向室外换热器。
可选地，所述的制冷集流管与制冷分流管上的节流短管之间设有制冷分配器。
所述的制冷集流管与制冷分配器之间设有单向阀，安装方向由制冷集流管指向制冷分配器。
所述的制热集流管与制热分流管上的节流短管之间设有制热分配器。
所述的制热集流管与制热分配器之间设有单向阀，安装方向由制热集流管指向制热分配器。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过单向阀控制在制热和制冷两种工况下，过冷状态的全液相的制冷剂通过制热/制冷分流管实现均匀分流后，再经过嵌入制热/制冷分流管内部的节流短管进行节流，从而保证制冷剂分配的均匀，并可有效控制成本，简单可靠。
附图说明
图1为实施例1示意图；
图2为实施例2示意图；
图中：1为压缩机、2为四通换向阀、3为室外换热器、7为室内换热器、401为制冷集流管、402为制热集流管、411、412为制冷集液支管、413～415为制热集液支管、501～505为单向阀、601～605为节流短管、801～803为制冷分流管、804、805为制热分流管、901为制冷分配器、902为制热分配器。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：制热集流管402、节流短管601～605、制热集液支管413～415、制冷集液支管411和412、制热分流管804和805、制冷分流管801～803、依次相连的压缩机1、四通换向阀2、室外换热器3、制冷集流管401和室内换热器7，其中：室内换热器7与压缩机1相连，制热集流管402并联设置于室外换热器3与室内换热器7之间；室外换热器3与制冷集流管401通过并联的制冷集液支管411、412相连，制冷集流管401与室内换热器7通过并联的制冷分流管801～803相连；室内换热器7与制热集流管402通过并联的制热集液支管413～415相连，制热集流管402与室外换热器3通过并联的制热分流管804、805相连；节流短管601～605分别对应设置于制冷分流管801～803和制热分流管804、805上。
所述的四通换向阀2的一个管口D与压缩机1相连，另外三个管口C、E、S分别与室外换热器3、室内换热器7和压缩机1的吸气端相连。
所述的制冷集液支管411、412分别与制热分流管805、804并联，制热集液支管413～415分别与制冷分流管803、802、801并联。
所述的制冷分流管801～803上的节流短管601～603与室内换热器7之间对应设有单向阀501～503，安装方向由节流短管601～603指向室内换热器7；制热分流管804、805上的节流短管604、605与室外换热器3之间对应设有单向阀504、505，安装方向由节流短管604、605指向室外换热器3。
制冷工况时，四通换向阀2的D管口与C管口内部相连，S管口与E管口相连；压缩机1泵出的高温制冷剂气体通过C管口和多流路进入室外换热器3，输出的低温制冷剂液体通过制冷集液支管411和412进入制冷集流管401后均匀进入制冷分流管801～803，完成分流；分流后的制冷剂液体通过制冷分流管801～803上相应的节流短管601～603完成节流，并进入室内换热器7吸热制冷，室内换热器7排出的高温制冷剂气体通过多流路进入四通换向阀2的E管口，经S管口回到压缩机1的吸气端，完成制冷循环。
制热工况时，四通换向阀2的D管口与E管口内部相连，C管口与S管口相连；压缩机1泵出的高温制冷剂气体通过E管口和多流路进入室内换热器7放热制热，室内换热器7排出的低温制冷剂液体通过制热集液支管413～415依次进入制热集流管402和制热分流管804、805，完成分流；分流后的制冷剂液体通过制热分流管804和805上相应的节流短管604和605进行节流，节流后的二相制冷剂进入室外换热器3换热，排出的低温制冷剂气体通过多流路和C管口、E管口进入压缩机1的吸气端，完成制热循环。
本实施例通过单向阀501～505控制节流短管601～605在制冷和制热两种工况下的开启和关闭状态。
本实施例在制冷工况下，室外换热器3为冷凝器，室内换热器7为蒸发器；在制热工况下，室外换热器3为蒸发器；室内换热器7为冷凝器。
实施例2
如图2所示，所述的制冷分流管801～803上对应的节流短管601～603与制冷集流管401之间依次设有制冷分配器901和单向阀501。
所述的单向阀501的安装方向由制冷集流管401指向制冷分配器901。
所述的制热分流管804、805上对应的节流短管604、605与制热集流管402之间依次设有制热分配器902和单向阀502。
所述的单向阀502的安装方向由制热集流管402指向制热分配器902。
制冷工况时，四通换向阀2的D管口与C管口内部相连，S管口与E管口相连；压缩机1泵出的高温制冷剂气体通过C管口和多流路进入室外换热器3，输出的低温制冷剂液体通过制冷集液支管411和412进入制冷集流管401后并流依次通过单向阀501和制冷分配器901，均匀分配进入制冷分流管801～803，完成分流；分流后的制冷剂液体通过制冷分流管801～803上相应的节流短管601～603完成节流，并进入室内换热器7吸热制冷，室内换热器7排出的高温制冷剂气体通过多流路进入四通换向阀2的E管口，经S管口回到压缩机1的吸气端，完成制冷循环。
制热工况时，四通换向阀2的D管口与E管口内部相连，C管口与S管口相连；压缩机1泵出的高温制冷剂气体通过E管口和多流路进入室内换热器7放热制热，室内换热器7排出的低温制冷剂液体通过制热集液支管413～415依次通过制热集流管402、单向阀502和制热分配器902，进入制热分流管804、805，完成分流；分流后的制冷剂液体通过制热分流管804和805上相应的节流短管604和605进行节流，节流后的二相制冷剂进入室外换热器3换热，排出的低温制冷剂气体通过多流路和C管口、E管口进入压缩机1的吸气端，完成制热循环。
本实施例通过单向阀501和502控制节流短管601～605在制冷和制热两种工况下的开启和关闭状态。
本实施例在制冷工况下，室外换热器3为冷凝器，室内换热器7为蒸发器；在制热工况下，室外换热器3为蒸发器；室内换热器7为冷凝器。

Claims (2)

1.一种独立流路热泵型空调系统，包括：压缩机、四通换向阀，室外换热器、室内换热器、节流短管、单向阀，其特征在于：系统还包括制热集流管、制冷集流管、制冷集液支管、制热集液支管、制冷分流管、制热分流管；室外换热器与制冷集流管通过并联的制冷集液支管相连，制冷集流管与室内换热器通过并联的制冷分流管相连；制热集流管并联设置于室外换热器与室内换热器之间；室内换热器与制热集流管通过并联的制热集液支管相连，制热集流管与室外换热器通过并联的制热分流管相连；节流短管对应设置于每个制冷分流管和制热分流管上；制冷分流管的节流短管与室内换热器之间对应设有单向阀，安装方向由节流短管指向室内换热器；制热分流管的节流短管与室外换热器之间对应设有单向阀，安装方向由节流短管指向室外换热器；四通换向阀的一个管口与压缩机出气口相连，另外三个管口分别与室外换热器、室内换热器和压缩机的吸气端相连。
2.根据权利要求1所述的一种独立流路热泵型空调系统，其特征在于：该空调系统还可以采用1个制冷分配器、1个制热分配器和2个单向阀来替换所有的单向阀；分配器安装在集流管和分流管之间；分配器进口连接集流管，出口连接分流管；单向阀安装在集流管和分配器之间，安装方向均是由集流管指向分配器的方向；两个独立流路上的单向阀的安装方向相反。
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