CN106369864A - 空调循环系统和循环方法及空调 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调冷媒循环领域，特别是涉及空调循环系统和循环方法及空调。空调循环系统包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和气液分离组件；气液分离组件安装于室内换热器和室外换热器的连接通路，气液分离组件设有待分离入口、分离后气体出口、分离后液体出口；冷凝后冷媒待分离入口连通执行冷凝功能的室外换热器或室内换热器的冷凝后冷媒出口，分离后气体出口连通压缩机，分离后液体出口连通执行蒸发功能的室内换热器或室外换热器。本技术气液分离组件使冷凝后冷媒进行气液分离重新分配，分离的气体送入压缩机，分离液体用于后续蒸发，经过该分离后，减少待蒸发冷媒量，提升换热效率，利于提高空调系统在制冷与制热时的能效，节约电能。

Description

空调循环系统和循环方法及空调

技术领域

本发明涉及空调冷媒循环领域，特别是涉及空调循环系统和循环方法及空调。

背景技术

随着技术的进步，空调企业正在逐步提高制冷系统的能效，常规做法集中于：增加室内机、室外机的尺寸，增大蒸发器、冷凝器的换热面积，或者就是采用更高效的压缩机。同时，也产生一些负面作用，比如：高能耗、费电且对环境影响较重。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种空调循环系统和循环方法及空调，以解决提高能效中高能耗问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提一种空调循环系统，其包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和气液分离组件，所述压缩机、所述室内换热器、所述室外换热器三者构成制冷模式或制热模式的串联循环通路；

所述气液分离组件安装于所述室内换热器和所述室外换热器的连接通路上，所述气液分离组件设置有待分离入口、分离后气体出口、分离后液体出口；所述待分离入口连通执行冷凝功能的所述室外换热器或室内换热器的冷凝后冷媒出口，所述分离后气体出口连通所述压缩机，所述分离后液体出口连通执行蒸发功能的所述室内换热器或所述室外换热器。

在一些实施例中，优选为，所述串联循环通路上设置四通换向阀，以切换制冷模式的串联循环或制热模式的串联循环。

在一些实施例中，优选为，所述气液分离组件包括：一组以上的气液分离结构，所有所述气液分离结构串联或并联。

在一些实施例中，优选为，所述气液分离结构包括：节流器和气液分离器，在自所述室外换热器向所述室内换热器的管路上，每一个所述气液分离结构中，所述节流器、所述气液分离器依次设置；节流器设置待分离入口和气液混合物出口，所述节流器的气液混合物出口和所述气液分离器的气液混合物入口连通。

在一些实施例中，优选为，直接与室内换热器连接的气液分离器的气体出口与压缩机压级入口之间的通路上设置截止阀，所述截止阀在制热模式时关闭，在制冷模式下开启。

在一些实施例中，优选为，在制冷模式下，当所述气液分离结构为两组以上时，上游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的中压级入口，下游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的低压级入口。

在一些实施例中，优选为，所述气液分离结构的组数为两个，两个所述气液分离结构串联。

本发明还提供了一种空调，其包括所述的空调循环系统。

本发明还提供了一种空调循环方法，其包括：

将压缩机排出的高温高压气体排进执行冷凝器功能的室内换热器或室外换热器，被冷凝，得到冷凝后冷媒；

对冷凝后冷媒进行气液分离，分离后的液体进入执行蒸发器功能的室外换热器或室内换热器被蒸发，分离后的气体进入压缩机，被压缩。

在一些实施例中，优选为，所述对冷凝后冷媒进行气液分离包括：

将冷凝后冷媒通过处理为气液混合物；

对所述气液混合物进行气液分离。

在一些实施例中，优选为，通过节流的方式处理为所述气液混合物。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案，在室内换热器和室外换热器的通路上安装气液分离组件，使进入蒸发器的制冷剂进行重新分配，将冷凝后的冷媒进行气液分离，将气体分离出去，送入压缩机再加压，而分离的液体用于后续蒸发，经过该分离后，减少了待蒸发冷媒量，大大提升了换热效率，有利于提高空调系统在制冷与制热时的能效，节约电能。

附图说明

图1为本发明一个实施例中制冷模式下空调循环系统的冷媒流向示意图；

图2为本发明一个实施例中制热模式下空调循环系统的冷媒流向示意图；

图3为本发明一个实施例中空调循环方法的步骤示意图。

附图标注：

101 压缩机； 102 四通换向阀；

103 室外换热器； 104 第一级节流装置；

105 第一级气液分离器； 106 第二级节流装置；

107 第二级气液分离器； 108 室内换热器；

109 截止阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“源头”“上游”“中游”“下游”均以主流体的流动状态进行说明，是为了方便叙述位置、结构关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于目前空调能效提高的同时，出现高能耗、费电、环境温度影响大的问题，本发明给出一种空调循环系统、循环方法及空调。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

一种空调循环系统，其主要由压缩机、室内换热器、室外换热器和气液分离组件构成，其中压缩机、室内换热器、室外换热器三者构成制冷模式或制热模式的串联循环通路。制热模式下，压缩机排出的高温高压气体首先进入室内换热器(充当冷凝器，执行冷凝功能)，换热，室内空气被升温，被冷凝后的冷媒进入室外换热器(充当蒸发器，执行蒸发功能)，蒸发后气体回到压缩机，被压缩为高温高压气体，实现一个制热循环。制冷模式下，压缩机排出的高温高压气体首先进入室外换热器(充当冷凝器，执行冷凝功能)，被冷凝后的冷媒进入室内换热器(充当蒸发器，执行蒸发功能)，换热，室内空气被降温，蒸发后的气体回到压缩机，被压缩为高温高压气体，实现一个制冷循环。

气液分离组件安装于室内换热器和室外换热器的连接通路上，用于将冷凝后的冷媒中的气体分离出来后，将分离的液体送入蒸发，分离的气体送入压缩机直接压缩，通过分离促进换热效率，减少换热能耗。为实现该目的，具体结构为：气液分离组件设置有待分离入口、分离后气体出口、分离后液体出口；待分离入口连通执行冷凝功能的室外换热器或室内换热器的冷凝后冷媒出口，分离后气体出口连通压缩机，分离后液体出口连通执行蒸发功能的室内换热器或室外换热器。

需要说明的是经过冷凝后的冷媒通常以液体为主，掺杂一些气体，所以本技术提到的待分离的液体、待分离物质、待分离冷媒等均可以理解为气体和液体的混合(二者所占比例在不同情况下可能不同)。同时，为了方便气体和液体的分离，在分离之前可以通过节流等方式获取气液状态混合的混合物。

为了实现上述制冷模式、制热模式下循环，可以在压缩机高温高压气体排出的通路上设置四通换向阀，四通换向阀分别与室内换热器、室外换热器、压缩机高温高压气体出口、压缩机压级入口相连，根据制冷模式、制热模式实现不同入口的连通。即串联循环通路上设置四通换向阀，以切换制冷模式的串联循环或制热模式的串联循环。具体连通方式，后文会通过具体实例来进行说明。

通过上文描述可知气液分离组件用于气液分离，在不同的实施例中，具体到该气液分离组件，其可以由一组以上的气液分离结构组成，实现气液的多级分离，所有气液分离结构串联，上一级气液分离结构分离出的液体用作下一级气液分离结构的待分离物质。

当然，在一些实施例中也可以将气液分离结构并联，以提高分离的效率。

气液分离结构的数目可以根据气体分离的量、压缩机功率、冷媒量而定，呈正向对应关系。具体到目前的家用空调来说，可以采用两级气液分离结构。

该气液分离结构主要由节流器和气液分离器组成，节流器用于通过节流获得气液混合物，气液分离器用于对气液混合物进行气液分离。为此，在自室外换热器向室内换热器的管路上，每一个气液分离结构中，节流器、气液分离器依次设置；节流器设置待分离入口和气液混合物出口，节流器的气液混合物出口和气液分离器的气液混合物入口连通。

由于在室外换热器到室内换热器的管路上，最后一级气液分离器与室内换热器直接相连，在制热模式下，自室内换热器排出的冷媒直接进入该直接相连的气液分离器，在其内部容易产生闪蒸，气体会直接回到压缩机，对制热循环能效是不利的。因此，直接与室内换热器连接的气液分离器的气体出口与压缩机压级入口之间的通路上设置截止阀109，截止阀在制热模式时关闭，关掉闪蒸气体回到压缩机的路径。制冷模式下不会出现该情况，因此截止阀在制冷模式下开启。

需要说明的是，每一级的气液分离结构均可以采用节流器结合气液分离器的结合方式，不过，考虑到各级分离效果、分离量不同，所以，各级的具体参数可以不同。

另外，节流器的数目可以为一个或多个，多个相对一个来说节流效果会更好，不过对效率来说也会产生一定的影响。本领域技术人员可以根据需要选择节流器的参数、数目。如果选择多个节流器，可以采用并联的方式，也可以采用串联的方式。

为了清楚说明结构，下面结合制冷或制热模式，通过流体流向来给出一些实施例中不同的连接方式：

在制冷模式下，当气液分离结构为两组以上时，上游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的中压级入口，下游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的低压级入口。

考虑到分离后气体的压力有一定的差别，上游分离的气体压力较大，下游的分离的气体接近蒸发器排出气体的压力，所以可以将不同压力的气体送入压缩机不同入口进行压缩为高温高压气体，而且达到节能的目的。

当然，由于分离气体量小，在一些情况下也可以直接从低压级入口进入。

在一个实施例中，该空调循环系统可以采用图1的连接图，以制冷模式进行描述，压缩机101出口2连接四通换向阀102进口，四通换向阀102出口连接103室外换热器的冷凝器进口，103出口连接第一级节流装置104进口，第一级节流装置104出口连接第一级气液分离器105，第一级气液分离器105的气相出口(分离后气体出口)连接压缩机中压级进口3，第一级气液分离器105液相出口(分离后液体出口)连接第二级节流装置106进口(待分离进口)，第二级节流装置106出口(气液混合物出口)连接第二级气液分离器107进口，第二级气液分离器107的气相出口(分离后气体出口)连接截止阀109进口，第二级气液分离器107液相出口(分离后液体出口)连接室内换热器(蒸发器)108进口，室内换热器(蒸发器)108出口与截止阀109出口的气态制冷剂混合后，流入四通换向阀102进口，之后返回压缩机进口1(低压级入口)。其中第一级、第二级节流装置可以是毛细管、毛细芯或电子膨胀阀等。

需要说明的是，自室内换热器(蒸发器)108出口的气体直接通过独立管路返回压缩机进口1(低压级入口)也可以，这样更简便。

所以，利用上述空调循环系统进行空调循环的方法，如图3所示，包括：

步骤110，将压缩机排出的高温高压气体排进执行冷凝器功能的室内换热器或室外换热器，被冷凝，得到冷凝后冷媒；

步骤120，对冷凝后冷媒进行气液分离，分离后的液体进入执行蒸发器功能的室外换热器或室内换热器被蒸发，分离后的气体进入压缩机，被压缩。

其中在对冷凝后冷媒进行气液分离时具体步骤包括：将冷凝后冷媒通过处理为气液混合物；对气液混合物进行气液分离。

在一些实施例中可以采用节流的方式处理为气液混合物。

当空调开启制冷模式时，四通换向阀102的A与B联通，C与D联通，截止阀109一直保持打开状态，其制冷剂的循环方式如图1所示，从压缩机进口1进来的低温低压制冷剂气体经过喷气增焓压缩机压缩为高温高压制冷剂，从压缩机出口2排出，经过四通换向阀102后进入室外侧冷凝器103，103出口的高压液态制冷剂经过第一级节流装置104轻微节流后，变为气液两相混合物，在第一级气液分离器105中气液两相分开，气体直接返回压缩机中压级进口3，被压缩机继续压缩，液态制冷剂经过9进入第二级气液分离器106，此时获得气液两相混合制冷剂(也可以成为冷媒)，在107中分离，制冷剂液体经过气液分离器11后进入截止阀，制冷剂液体直接进入室内换热器108(蒸发器)进行相变蒸发，液体变成气体，温度升高，室内环境中的空气温度降低，使房间温度降低。从室内机流出的制冷剂气体，与109截止阀出口的制冷剂气体进行混合，经过四通换向阀后流入压缩机101低压级进口。

需要说明的是，自室内换热器(蒸发器)108出口的气体直接通过独立管路返回压缩机进口1(低压级入口)也可以，这样更简便。

当空调开启制热模式时，四通换向阀102的A与D联通，B与C联通，截止阀109一直保持关闭状态，其制冷剂的循环方式如图2所示：

从压缩机进口1进来的低温低压制冷剂气体经过喷气增焓压缩机压缩为高温高压制冷剂，从压缩机出口2排出，经过四通换向阀102后进入室内换热器108(冷凝器)，气态高温制冷剂经108后变为液态低温制冷剂，108出口的中高压液态低温制冷剂经过第二级气液分离器107，因为是液态，全部会流入第二级节流装置106中进行节流，变为气液两相混合物，在第一级气液分离器105中气液两相分开，气体直接返回压缩机中中压级进口3，被压缩机继续压缩，液态制冷剂经过7点进入第一级节流装置104中，液态制冷剂变为气液两相制冷剂，然后进入室外换热器103(蒸发器)升温，制冷剂变为气体，经过四通换向阀102后返回压缩机，完成制冷循环。

为了增加保护范围，本技术还提供了一种包含上述空调循环系统的空调。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种空调循环系统，其特征在于，包括：压缩机、室内换热器、室外换热器和气液分离组件，所述压缩机、所述室内换热器、所述室外换热器三者构成制冷模式或制热模式的串联循环通路；

所述气液分离组件安装于所述室内换热器和所述室外换热器的连接通路上，所述气液分离组件设置有待分离入口、分离后气体出口、分离后液体出口；所述待分离入口连通执行冷凝功能的所述室外换热器或室内换热器的冷凝后冷媒出口，所述分离后气体出口连通所述压缩机，所述分离后液体出口连通执行蒸发功能的所述室内换热器或所述室外换热器。

2.如权利要求1所述的空调循环系统，其特征在于，所述串联循环通路上设置四通换向阀，以切换制冷模式的串联循环或制热模式的串联循环。

3.如权利要求1或2所述的空调循环系统，其特征在于，所述气液分离组件包括：一组以上的气液分离结构，当气液分离结构为多组时，所述气液分离结构间串联或并联。

4.如权利要求3所述的空调循环系统，其特征在于，所述气液分离结构包括：节流器和气液分离器，在自所述室外换热器向所述室内换热器的管路上，每一个所述气液分离结构中，所述节流器、所述气液分离器依次设置；节流器设置待分离入口和气液混合物出口，所述节流器的气液混合物出口和所述气液分离器的气液混合物入口连通。

5.如权利要求4所述的空调循环系统，其特征在于，直接与室内换热器连接的气液分离器的气体出口与压缩机压级入口之间的通路上设置截止阀，所述截止阀在制热模式时关闭，在制冷模式下开启。

6.如权利要求3所述的空调循环系统，其特征在于，在制冷模式下，当所述气液分离结构为两组以上时，上游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的中压级入口，下游的气液分离结构的分离后气体出口连通压缩机的低压级入口。

7.如权利要求3所述的空调循环系统，其特征在于，所述气液分离结构的组数为两个，两个所述气液分离结构串联。

8.一种空调，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的空调循环系统。

9.一种空调循环方法，其特征在于，其包括：

将压缩机排出的高温高压气体排进执行冷凝器功能的室内换热器或室外换热器，被冷凝，得到冷凝后冷媒；

对冷凝后冷媒进行气液分离，分离后的液体进入执行蒸发器功能的室外换热器或室内换热器被蒸发，分离后的气体进入压缩机，被压缩。

10.如权利要求9所述的空调循环方法，其特征在于，所述对冷凝后冷媒进行气液分离包括：

将冷凝后冷媒通过处理为气液混合物；

对所述气液混合物进行气液分离。

11.如权利要求10所述的空调循环方法，其特征在于，通过节流的方式处理为所述气液混合物。