CN106440460A - 一种空调热泵过冷系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调热泵过冷系统，包括压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一单向阀、第二单向阀、第一节流部件、第二节流部件、第三节流部件、第四节流部件、储液器、第一截止阀与第二截止阀，所述四通阀有S、C、E、D四个接口，所述第一换热器内设有两条相互平行靠近的第一换热管与第二换热管，所述第一换热管设有a与b接口，所述第二换热管设有c与d接口，所述第四换热器内设有两条相互平行靠近的第三换热管与第四换热管，所述第三换热管设有e与f接口，所述第四换热管设有g与h接口，通过上述部件连接构成主流路、增焓流路和增焓支路，使本发明过冷系统具有过冷功能与除霜功能。

Description

一种空调热泵过冷系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及空调热泵技术领域，尤其是涉及一种空调热泵过冷系统及其工作方法。

背景技术

现有空气能热泵产品有些制冷系统将换热器出液管引到换热器底部化冰进行过冷，有些制冷系统设有板式换热器，用增焓支路冷媒吸热蒸发对主流路上的冷媒进行过冷，但这两个过冷方式均存在不足。

第一种方案中，当环境温度过高时，换热器上无法结霜，此时通过环境中的空气对过冷管进行过冷，会使过冷效率有限，而且过冷过程中，空气所带走的热量没有得到吸收利用，造成制冷系统热量损失，影响系统制热量，现有的解决方法是在换热器底部设有底盘加热带，用来化除换热器底部和底盘集水槽上的结冰，将换热器出管引来化冰，如此造成能源重叠浪费，也会造成更大的热量损失；而在第二种方案中，当环境温度高于一定值时，制冷系统上的增焓支路关闭，从换热器出来的冷媒流经板式换热器时没有进行换热降温，随着冷凝温度的升高，系统制冷量降低，压机功率升高，排气温度跟着升高，润滑油温度升高，粘度降低，直接影响到压缩机运行的可靠性和寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于一种降低冷凝温度、运行可靠性高、寿命较长、高效节能的空调热泵过冷系统及其工作方法。

为实现上述目的，本发明提供的方案为：一种空调热泵过冷系统，包括压缩机、四通阀、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一单向阀、第二单向阀、第一节流部件、第二节流部件、第三节流部件、第四节流部件、储液器、第一截止阀与第二截止阀，所述四通阀有S、C、E、D四个接口，所述第一换热器内设有两条相互平行靠近的第一换热管与第二换热管，所述第一换热管设有a与b接口，所述第二换热管设有c与d接口，所述第四换热器内设有两条相互平行靠近的第三换热管与第四换热管，所述第三换热管设有e与f接口，所述第四换热管设有g与h接口，通过上述部件连接构成主流路、增焓流路和增焓支路；

所述主流路中各部件的连接关系：所述压缩机连接所述四通阀接口D，所述四通阀接口C连接第二换热器，所述第二换热器分别连接所述第三节流部件与第二单向阀，所述第三节流部件与第二单向阀共同连接所述第四换热器的接口e；所述第四换热器的接口f连接所述储液器；

所述增焓流路中各部件的连接关系：所述储液器连接所述第一换热器的接口d，所述第一换热器的接口c分别连接所述第二节流部件与第一单向阀，所述第二节流部件与第一单向阀共同连接所述第三换热器，所述第三换热器连接所述四通阀的接口E，所述四通阀的接口S分别连接所述第四节流部件与第二截止阀，所述第四节流部件与第二截止阀共同连接所述第四换热器的接口h，所述第四换热器的接口g连接所述压缩机；

主流路与增焓流路共同构成过冷系统的主循环回路；

所述增焓支中各部件的连接关系：所述储液器连接所述第一截止阀，所述第一截止阀连接所述第一节流部件，所述第一节流部件连接所述第一换热器的接口a，所述第一换热器的接口b连接所述压缩机。

本发明还提供该空调热泵过冷系统的工作方法，本发明过冷系统具有过冷功能与除霜功能；

系统进行过冷功能的工作方法，当室外环境温度低于设定值时，高温高压的冷媒由所述压缩机流向所述四通阀的接口D，从该四通阀的接口C流到所述第二换热器中放热降温，放热降温后的冷媒流到所述第二单向阀，再由该第二单向阀流向所述第四换热器的接口e，冷媒在该第四换热器中通过所述第三换热管进行放热降温，放热降温后的冷媒从第四换热器的接口f流到所述储液器，再由该储液器流向所述第一换热器的接口d，并通过第二换热管放热降温，放热降温后的冷媒从该第一换热器的接口c流出，并流到所述第二节流部件中进行节流，节流后的冷媒进入所述第三换热器中进行吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流回所述四通阀的接口E，并通过该四通阀的接口S流向所述第四节流部件进行节流，节流后的冷媒流到所述第四换热器的接口h，并在该第四换热器中通过所述第四换热管吸收冷媒于所述第三换热管释放的热量，吸热蒸发后的冷媒从第四换热器的接口g流回所述压缩机，完成主流路与增焓流路的过冷功能；同时再打开增焓支路上的第一截止阀，使所述储液器流出的冷媒一分为二，一部分流向所述第一换热器的接口d，另一部分流向所述第一截止阀，再流向所述第一节流部件进行节流，节流后的冷媒流向所述第一换热器的接口a，并进入该第一换热器中通过所述第一换热管吸收冷媒于所述第二换热管释放的热量，吸热蒸发后的冷媒经该第一换热器的接口b流回所述压缩机，完成增焓支路的过冷功能；

系统进行除霜功能放热工作方法，当过冷系统需要对所述第三换热器进行化霜时，高温高压的冷媒由所述压缩机流向所述四通阀的接口D，从该四通阀的接口E流到所述第三换热器进行放热化霜，放热化霜后的冷媒流到所述第一单向阀，再由该第一单向阀流向所述第一换热器的接口c，从该第一换热器的接口d流到所述储液器，接着冷媒由该储液器流向所述第四换热器的接口f，从该第四换热器的接口e流出，并流到所述第三节流部件进行节流，节流后的冷媒进入所述第二换热器中吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流向所述四通阀的接口C，并从该四通阀的接口S流出，流经所述第二截止阀，再流到所述第四换热器的接口h，接着从该第四换热器的接口g流回所述压缩机，完成过冷系统的除霜功能。

本方案的有益效果为：1、提高制冷量和能效比，通过双重过冷设计，可提高系统过冷度，降低冷媒冷凝温度，从而提高制冷系统制冷量和能效比；2、提高主流冷媒过冷度，通过一换热器出口冷媒的首次吸热和增焓支路冷媒的再次吸热，可提高主流路冷媒进入换热器前的过冷度；3、提高增焓支路冷媒过冷度，将一换热器出口冷媒吸收另一换热器出口冷媒的余热，可提高进入增焓支路冷媒的过冷度；4、防液击，将一换热器出口冷媒吸收另一换热器出口冷媒余热，用于防止压缩机被液击；5、适用范围广：通过低温增焓的设计，该空调热泵系统适用于-25℃～43℃的环境温度。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的过冷工作示意图。

图3为本发明的除霜工作示意图。

其中，1为压缩机，2为四通阀，31为第一换热器，311为第一换热管，312为第二换热管，32为第二换热器，33为第三换热器，34为第四换热器，341为第三换热管，342为第四换热管，41为第一单向阀，42为第二单向阀，51为第一节流部件，52为第二节流部件，53为第三节流部件，54为第四节流部件，6为储液器，71为第一截止阀，72为第二截止阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1所示，一种空调热泵过冷系统及其工作方法，包括压缩机1、四通阀2、第一换热器31、第二换热器32、第三换热器33、第四换热器34、第一单向阀41、第二单向阀42、第一节流部件51、第二节流部件52、第三节流部件53、第四节流部件54、储液器6、第一截止阀71与第二截止阀72，四通阀2有S、C、E、D四个接口，第一换热器31内设有两条相互平行靠近的第一换热管311与第二换热管312，第一换热管311设有a与b接口，第二换热管312设有c与d接口，第四换热器34内设有两条相互平行靠近的第三换热管341与第四换热管342，第三换热管341设有e与f接口，第四换热管342设有g与h接口。

本实施例的过冷系统的部件连接关系如下：

压缩机1连接四通阀2接口D，四通阀2接口C连接第二换热器32，第二换热器32分别连接第三节流部件53与第二单向阀42，第三节流部件53与第二单向阀42共同连接第四换热器34的接口e；第四换热器34的接口f连接储液器6，形成过冷系统的主流路。

储液器6连接第一换热器31的接口d，第一换热器31的接口c分别连接第二节流部件52与第一单向阀41，第二节流部件52与第一单向阀41共同连接第三换热器33，第三换热器33连接四通阀2的接口E，四通阀2的接口S分别连接第四节流部件54与第二截止阀72，第四节流部件54与第二截止阀72共同连接第四换热器34的接口h，第四换热器34的接口g连接压缩机1，形成过冷系统的增焓流路，主流路与增焓流路共同构成过冷系统的主循环回路。

储液器6还连接第一截止阀71，第一截止阀71连接第一节流部件51，第一节流部件51连接第一换热器31的接口a，第一换热器31的接口b连接压缩机1，形成过冷系统的增焓支路。

本实施例的过冷系统通过前述连接，具备了过冷与除霜功能，这两功能实施的方法如下：

参见附图2，当室外环境温度低于设定值时，高温高压的冷媒由压缩机1流向四通阀2的接口D，从该四通阀2的接口C流到第二换热器32中放热降温，放热降温后的冷媒流到第二单向阀42，再由该第二单向阀42流向第四换热器34的接口e，冷媒在该第四换热器34中通过第三换热管341进行放热降温，放热降温后的冷媒从第四换热器34的接口f流到储液器6，再由该储液器6流向第一换热器31的接口d，并通过第二换热管312放热降温，放热降温后的冷媒从该第一换热器31的接口c流出，并流到第二节流部件52中进行节流，节流后的冷媒进入第三换热器33中进行吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流回四通阀2的接口E，并通过该四通阀2的接口S流向第四节流部件54进行节流，节流后的冷媒流到第四换热器34的接口h，并在该第四换热器34中通过所述第四换热管342吸收冷媒于所述第三换热管341释放的热量，吸热蒸发后的冷媒从第四换热器34的接口g流回压缩机1，完成主流路与增焓流路的过冷功能；同时再打开增焓支路上的第一截止阀71，使储液器6流出的冷媒一分为二，一部分流向第一换热器31的接口d，另一部分流向第一截止阀71，再流向第一节流部件51进行节流，节流后的冷媒流向第一换热器31的接口a，并进入该第一换热器31中通过所述第一换热管311吸收冷媒于第二换热管312释放的热量，吸热蒸发后的冷媒经该第一换热器31的接口b流回压缩机1，完成增焓支路的过冷功能，通过主流路、增焓流路与增焓支路的循环，系统完成多重过冷功能。

参见附图3，当过冷系统需要对第三换热器33进行化霜时，高温高压的冷媒由压缩机1流向四通阀2的接口D，从该四通阀2的接口E流到第三换热器33进行放热化霜，放热化霜后的冷媒流到第一单向阀41，再由该第一单向阀41流向第一换热器31的接口c，从该第一换热器31的接口d流到储液器6，接着冷媒由该储液器6流向第四换热器34的接口f，从该第四换热器34的接口e流出，并流到第三节流部件53进行节流，节流后的冷媒进入第二换热器32中吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流向四通阀2的接口C，并从该四通阀2的接口S流出，流经第二截止阀72，再流到第四换热器34的接口h，接着从该第四换热器34的接口g流回压缩机1，完成过冷系统的除霜功能。

而本实施例的功能原理为：

主流路过冷原理，用一换热器出口冷媒吸收另一换热器出口冷媒余热，降低冷媒冷凝温度，实现初步过冷功能；然后用增焓流路冷媒对进入换热器前的冷媒再次吸热过冷，进一步降低流进换热器前冷媒的冷凝温度，从而实现了双重过冷功能。

增焓流路过冷原理，用一换热器出口冷媒吸收；另一换热器出口冷媒余热，降低冷媒冷凝温度，实现初步过冷功能，从而降低流入增焓支路前冷媒的冷凝温度，实现增焓支路过冷功能。

防液击原理，将一换热器出口的冷媒与另一换热器出口冷媒进行热交换，即将一换热器出口的冷媒吸收另一换热器出口冷媒的余热蒸发，以防未蒸发的冷媒液体进入压缩机1引起压缩机1液击。

增焓支路原理，当环境温度低于一定值时，控制增焓支路的第一截止阀71打开，冷媒经第一节流部件51节流后，在第一换热器31中通过第一换热管311吸收先前冷媒在第二换热管312初步过冷后的余热来蒸发，吸热蒸发后的冷媒流回压缩机1，提高了制冷系统冷媒循环量，确保系统正常运行。

其中用一换热器出口冷媒吸收另一换热器出口冷媒余热该方式在本实施例中具体为用第三换热器33出口的冷媒通过第四换热器34吸收第二换热器32出口冷媒的余热，从而降低冷媒的冷凝温度，实现初步过冷功能。

本实施的过冷系统通过一四通阀2、两单向阀、两截止阀等阀体控制循环流路，但系统不受这些阀体限制，阀体选用以实际需求为基准。

上述仅为本发明阐述该空调热泵过冷系统的组成形式、功能原理和部分功能实施，不限于结构组成和所用材料种类的改变，凡是与本发明共采用一换热器出口冷媒吸收另一换热器出口冷媒余热的方式方法，均在本申请的保护范围内。

Claims (2)

1.一种空调热泵过冷系统，其特征在于，包括以下部件：压缩机（1）、四通阀（2）、第一换热器（31）、第二换热器（32）、第三换热器（33）、第四换热器（34）、第一单向阀（41）、第二单向阀（42）、第一节流部件（51）、第二节流部件（52）、第三节流部件（53）、第四节流部件（54）、储液器（6）、第一截止阀（71）与第二截止阀（72），所述四通阀（2）有S、C、E、D四个接口，所述第一换热器（31）内设有两条相互平行靠近的第一换热管（311）与第二换热管（312），所述第一换热管（311）设有a与b接口，所述第二换热管（312）设有c与d接口，所述第四换热器（34）内设有两条相互平行靠近的第三换热管（341）与第四换热管（342），所述第三换热管（341）设有e与f接口，所述第四换热管（342）设有g与h接口，通过上述部件连接构成主流路、增焓流路和增焓支路；所述主流路中各部件的连接关系：所述压缩机（1）连接所述四通阀（2）接口D，所述四通阀（2）接口C连接第二换热器（32），所述第二换热器（32）分别连接所述第三节流部件（53）与第二单向阀（42），所述第三节流部件（53）与第二单向阀（42）共同连接所述第四换热器（34）的接口e；所述第四换热器（34）的接口f连接所述储液器（6）；所述增焓流路中各部件的连接关系：所述储液器（6）连接所述第一换热器（31）的接口d，所述第一换热器（31）的接口c分别连接所述第二节流部件（52）与第一单向阀（41），所述第二节流部件（52）与第一单向阀（41）共同连接所述第三换热器（33），所述第三换热器（33）连接所述四通阀（2）的接口E，所述四通阀（2）的接口S分别连接所述第四节流部件（54）与第二截止阀（72），所述第四节流部件（54）与第二截止阀（72）共同连接所述第四换热器（34）的接口h，所述第四换热器（34）的接口g连接所述压缩机（1）；所述主流路与增焓流路共同构成过冷系统的主循环回路；所述增焓支中各部件的连接关系：所述储液器（6）连接所述第一截止阀（71），所述第一截止阀（71）连接所述第一节流部件（51），所述第一节流部件（51）连接所述第一换热器（31）的接口a，所述第一换热器（31）的接口b连接所述压缩机（1）。

2.一种如权利要求1所述的空调热泵过冷系统的工作方法，其特征在于：过冷系统具有过冷功能与除霜功能；系统进行过冷功能的工作方法，当室外环境温度低于设定值时，高温高压的冷媒由所述压缩机（1）流向所述四通阀（2）的接口D，从该四通阀（2）的接口C流到所述第二换热器（32）中放热降温，放热降温后的冷媒流到所述第二单向阀（42），再由该第二单向阀（42）流向所述第四换热器（34）的接口e，冷媒在该第四换热器（34）中通过所述第三换热管（341）进行放热降温，放热降温后的冷媒从第四换热器（34）的接口f流到所述储液器（6），再由该储液器（6）流向所述第一换热器（31）的接口d，并通过第二换热管（312）放热降温，放热降温后的冷媒从该第一换热器（31）的接口c流出，并流到所述第二节流部件（52）中进行节流，节流后的冷媒进入所述第三换热器（33）中进行吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流回所述四通阀（2）的接口E，并通过该四通阀（2）的接口S流向所述第四节流部件（54）进行节流，节流后的冷媒流到所述第四换热器（34）的接口h，并在该第四换热器（34）中通过所述第四换热管（342）吸收冷媒于所述第三换热管（341）释放的热量，吸热蒸发后的冷媒从第四换热器（34）的接口g流回所述压缩机（1），完成主流路与增焓流路的过冷功能；同时再打开增焓支路上的第一截止阀（71），使所述储液器（6）流出的冷媒一分为二，一部分流向所述第一换热器（31）的接口d，另一部分流向所述第一截止阀（71），再流向所述第一节流部件（51）进行节流，节流后的冷媒流向所述第一换热器（31）的接口a，并进入该第一换热器（31）中通过所述第一换热管（311）吸收冷媒于所述第二换热管（312）释放的热量，吸热蒸发后的冷媒经该第一换热器（31）的接口b流回所述压缩机（1），完成增焓支路的过冷功能；系统进行除霜功能的工作方法，当过冷系统需要对所述第三换热器（33）进行化霜时，高温高压的冷媒由所述压缩机（1）流向所述四通阀（2）的接口D，从该四通阀（2）的接口E流到所述第三换热器（33）进行放热化霜，放热化霜后的冷媒流到所述第一单向阀（41），再由该第一单向阀（41）流向所述第一换热器（31）的接口c，从该第一换热器（31）的接口d流到所述储液器（6），接着冷媒由该储液器（6）流向所述第四换热器（34）的接口f，从该第四换热器（34）的接口e流出，并流到所述第三节流部件（53）进行节流，节流后的冷媒进入所述第二换热器（32）中吸热蒸发，吸热蒸发后的冷媒流向所述四通阀（2）的接口C，并从该四通阀（2）的接口S流出，流经所述第二截止阀（72），再流到所述第四换热器（34）的接口h，接着从该第四换热器（34）的接口g流回所述压缩机（1），完成过冷系统的除霜功能。