CN106524339A - 空调节能系统和节能方法及空调 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制冷与低温技术领域，特别涉及空调节能系统和节能方法及空调。空调节能系统中压缩机、室内换热器组、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；室内换热器组包括两个以上并联的室内换热器，室内换热器组和室外换热器之间的管路上安装气液分离组件；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；待分离入口连通室外换热器冷媒出口，分离后气体出口连通压缩机，分离后液体出口连通后室内换热器组的冷媒总进口。本技术在室内换热器组和室外换热器的通路上安装气液分离组件，分离气体送入压缩机，分离液体用于后续蒸发，分离使更多液态制冷剂进入换热器，提升换热效率，利于提高空调系统制冷与制热时能效。
Description
技术领域
本发明涉及制冷与低温技术领域，特别是涉及空调节能系统和节能方法及空调。
背景技术
随着技术的进步，空调研发技术正趋向于根据用户需要进行室内区别性调温。目前现有技术中通常采用一台压缩机和多台室内换热器的组合方式。不过，这种做法对压缩机的能效提出较高要求，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节能系统和节能方法及空调，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，本发明提一种空调节能系统，其包括：压缩机、室外换热器、气液分离组件和室内换热器组，所述压缩机、所述室内换热器组、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；所述压缩机的排气出口和低压进口接入所述串联循环通路；
所述室内换热器组和所述室外换热器之间的管路上安装所述气液分离组件；
所述室内换热器组包括两个以上并联的室内换热器；
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室外换热器的冷媒出口，所述分离后气体出口连通所述压缩机的中压进口，所述分离后液体出口连通室内换热器组的冷媒总进口，所述室内换热器组的冷媒总出口连通所述压缩机的低压进口。
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；当两组以上时，所述气液分离结构间串联或并联；与所述气液分离结构的待分离入口相连的管路上设置第一节流装置。
在一些实施例中，优选为，所述室内换热器配有对应的第二节流装置。
在一些实施例中，优选为，在所述室内换热器的待冷凝冷媒供应管路上安装对应的所述第二节流装置。
在一些实施例中，优选为，所述第二节流装置包括：电子膨胀阀、毛细管或毛细芯。
本发明还提供了一种空调，其包括所述的空调节能系统。
在一些实施例中，优选为，所述的空调应用于车内，空调中的各室内换热器安装于车内的不同位置；或应用于室内空调，空调中各室内换热器安装于室内的不同位置。
本发明还提供了一种采用所述的空调节能系统的空调节能方法，其包括：
压缩机在由压缩机、室内换热器组、室外换热器三者构成的串联循环通路中向两个以上的室内换热器供应冷媒；
冷媒在向并联的两个所述室内换热器传输时被气液分离，分离后气体回到压缩机，分离后液体进入所述室内换热器，并在各所述室内换热器间分流。
在一些实施例中，优选为，所述冷媒在进入所述室内换热器供蒸发前，先进入第二节流装置。
在一些实施例中，优选为，所述冷媒在进入所述气液分离组件前，先进入第一节流装置。
(三)有益效果
本发明提供的技术方案，各室内换热器在管路上并联，通过制冷剂在不同室内换热器中的使用和温度改变，引起各室内换热器的换热效果有一定的差别，出现一机多温的效果。且在并联的两个以上室内换热器的通路前安装气液分离组件，使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，经过分离之后，气态制冷剂都分离出去，提高蒸发器换热效率，经过分离使更多液态制冷剂进入换热器，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节能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节能系统的冷媒流向示意图。
附图标注：
101压缩机； 102四通换向阀；
103室外换热器； 104第二节流装置；
105第一室内换热器； 106第二节流装置；
107第二室内换热器； 108第一节流装置；
109气液分离器。
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。“前一个”“后一个”为以冷媒的流动方向进行描述，该描述是为了方便表述进行的区别性标注，不具有实际的前后关系。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节能系统、节能方法及空调。
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。
一种空调节能系统，其主要由压缩机、室内换热器组、室外换热器和气液分离组件构成，其中压缩机、室内换热器组、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，压缩机的高温高压气体自排气出口排出首先进入室内换热器组(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组(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的低压进口，被压缩为高温高压气体，实现一个制冷循环。
该压缩机为喷气增焓式压缩机，配置一个排气出口，一个低压进口和一个中压进口。室内换热器组包括两个以上相互并联的室内换热器。
室内换热器组和室外换热器之间的管路上安装气液分离组件；用于将自室外换热器排出的冷媒进行气液分离，将分离的液体送入各室内换热器，分离的气体送入压缩机的中压进口直接压缩，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：以制冷模式下的冷媒流动为基准进行说明，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；待分离入口连通室外换热器的冷媒出口，分离后气体出口连通压缩机，分离后液体出口连通后各室内换热器的冷媒进口(或者连通各室内换热器的冷媒总进口)，室内换热器组的冷媒总出口连通压缩机的低压进口。
当分离后的液体送入各室内换热器前，可先进入分流器，通过分流器向各室内换热器进行分流操作。
需要说明的是，在某些情况下，部分室内换热器可以采用串联的方式连接。并联的室内换热器可与串联的室内换热器共存于该空调节能系统中。
需要说明的是在一些情况下，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，即在气液分离组件的气液分离结构前设置节流装置。
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组、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，气液分离结构间串联，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，与气液分离结构的待分离入口相连的管路上设置第一节流装置，第一节流装置将冷媒处理为气液两相。
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，可以采用一级或两级气液分离结构。
由于气液分离组件设置于室外换热器和室内换热器组之间，因此，其分离出的气体温度、压力均处于中间位置，因此，将气液分离组件分离出的气体排入压缩机的中压进口，以节省压缩机功率。
为了调控固定时间内流入室内换热器的冷媒量，以调控各室内换热器的制冷效果，达到不同的制冷温度，室内换热器配有对应的第二节流装置，在实际操作中，调整第二节流装置达到相应效果。该调解可以手动调解，也可以通过智能程序数控。当然，制热情况下雷同，此处不再赘述。
在具体的结构设计中，在室内换热器的待冷凝冷媒供应管路上安装对应的节流装置。在一些实施例中，节流装置可以选用电子膨胀阀、毛细管或毛细芯等。
此处以两个室内换热器为例，进行空调节能系统的结构关系，冷媒流动相关描述。
图1示出了制冷模式下的空调节能系统结构图及冷媒的流动原理：
系统制冷时，四通换向阀A口、B口连通，C口、D口连通。压缩机101出口2连接四通阀102的A进口，四通阀102出口B连接冷凝器103进口，冷凝器103出口连接第一节流装置108进口，第一节流装置108出口连接气液分离器109，在气液分离器中，气液两相分开，气体从4V点返回压缩机的中压进口，进行下一轮的压缩，分离后液体在出口4l分为两路，一路流入第二节流装置104，然后第二节流装置104连接第一室内换热器105，另外一路流入第二节流装置106，然后第二节流装置106连接第二室内换热器107，第一室内换热器105与第二室内换热器107的制冷剂一起经过四通换向阀102后，范围压缩机低压进口1，完成一次循环。
其制冷剂的流动是：
低温低压的制冷剂气体经压缩机101压缩后，变为高温高压的制冷剂气体，然后经过四通换向阀102后，流入室外换热器103，与室外环境换热，变为低温高压的制冷剂液体，经过第一节流装置108后，变为中间温度中间压力的气液两相制冷剂混合物。混合物进入气液分离器109，分离后的气体返回压缩机的中压进口，继续压缩，为完成下一次制冷循环准备；分离后的液相制冷剂分为两路，一路流经第二节流装置104变为低温低压的制冷剂气液两相混合物，流经第一室内换热器105，蒸发吸热，使周围环境温度降低，此时制冷剂变为常温低压的气态制冷剂，另一路流经第二节流装置106变为低温低压的制冷剂气液两相混合物，流经第二室内换热器107，蒸发吸热，使周围环境温度降低，此时制冷剂变为常温低压的气态制冷剂，第一室内换热器105与第二室内换热器107流出的气体制冷剂混合之后，流经四通换下阀C与D口，返回压缩机，至此完成一个制冷循环。
第一节流装置108是主要的节流装置，第二节流装置和B是辅助节流装置。
如果想获得大量制冷量就需要增大108的开度，让后面管路系统流经更多的制冷剂。系统获得不同的制冷温度是通过第二节流装置104和第二节流装置106进行控制的。104与106的开度不同，制冷剂进入节流装置节流程度也不同，第一室内换热器105与第二室内换热器107的制冷温度就不一样，准确讲，104或106的开度越小，对应的室内换热器获得的制冷温度也越低。通过调节104与106的开度，来提供周围环境用户所需要的制冷温度。
图2示出了制热模式下的空调节能系统结构图及冷媒的流动原理：
系统制热时：四通换向阀A口、D口连通，B口、C口连通。
高温高压制冷剂气体从压缩机101出口流出，之后经过四通换向阀102的A进口，四通换向阀102出口D分为2路，第一路连接第一室内换热器105进口，第一室内换热器105出口连接第二节流装置104进口；第二路连接第二室内换热器107进口，第一室内换热器107出口连接第二节流装置106进口，第二节流装置、第二节流装置出口连接气液分离器109，冷媒被气液分离，分离的气体自分离后气体出口排出，送入压缩机中压进口；分离的液体自分离后液体出口排出，送入室外换热器103进口，室外换热器103出口连接四通换向阀102进口B，四通换向阀102出口C连接压缩机进口，至此完成制热循环。
其制冷剂的流动是：
低温低压的制冷剂气体经压缩机压缩后，变为高温高压的制冷剂气体，然后分两路流动，第一路经过第一室内换热器后，与室内空气进行换热，制冷剂变为低温高压液体，室内温度升高，之后经过第二节流装置104，制冷剂变为低温低压的气液两相混合物，第二路与第一路类似，中温中压制冷剂气体经过第二室内换热器107、第二节流装置106后，变为低温低压的气液两相混合物，两个支路的制冷剂经过混合后流入气液分离器109，在气液分离器中气体液体分离开，气体经过管路返回压缩机中压进口进行下一级的压缩制热循环；液体经过第一节流装置继续节流降温，然后流入室外换热器103，与室外环境换热，制冷剂温度升高，气液两相混合制冷剂变为气态，流入压缩机101，完成一个制热循环。
制热时，第二节流装置104与第二节流装置106起主要作用。第一节流装置108起辅助作用。104或者106的开度越大，对应的105或107流经的制冷剂越多，换热越强，获得的制热量也会越多。
图1和图2中的第一节流装置、第二节流装置可以是电子膨胀阀、毛细管、毛细芯等。
通过上述描述，可知采用上述空调节能系统进行空调节能方法包括：
压缩机在由压缩机、室内换热器组、室外换热器三者构成的串联循环通路中向两个以上的室内换热器供应冷媒；
冷媒在向并联两个所述室内换热器间传输时被气液分离，分离后气体回到压缩机，分离后液体进入室内换热器，并在各室内换热器间分流。经过分离之后，气态制冷剂都分离出去，应该是更多液态制冷剂流入室内换热器，提高蒸发器换热效率。
而且，在一些实施例中，冷媒在进入室内换热器供蒸发前，先进入第二节流装置。在一些实施例中，冷媒在进入气液分离组件前，先进入第一节流装置。
为了增加保护范围，本技术还提供了一种包含上述空调节能系统的空调。
该空调可应用于车内，空调中的各室内换热器安装于车内的不同位置；比如：使用在汽车上面，可以在主副驾驶获得不同的制冷温度。
该空调还可以应用于室内空调，空调中各室内换热器安装于室内的不同位置。比如：用在家用中央空调上，可以在不同的室内机单元获得不同的制冷温度。
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 (10)
1.一种空调节能系统，其特征在于，包括：压缩机、室外换热器、气液分离组件和室内换热器组，所述压缩机、所述室内换热器组、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；所述压缩机的排气出口和低压进口接入所述串联循环通路；
所述室内换热器组和所述室外换热器之间的管路上安装所述气液分离组件；
所述室内换热器组包括两个以上并联的室内换热器；
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室外换热器的冷媒出口，所述分离后气体出口连通所述压缩机的中压进口，所述分离后液体出口连通室内换热器组的冷媒总进口，所述室内换热器组的冷媒总出口连通所述压缩机的低压进口。
2.如权利要求1所述的空调节能系统，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所述的空调节能系统，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；当两组以上时，所述气液分离结构间串联或并联；与所述气液分离结构的待分离入口相连的管路上设置第一节流装置。
4.如权利要求1-3任一项所述的空调节能系统，其特征在于，所述室内换热器配有对应的第二节流装置。
5.如权利要求4所述的空调节能系统，其特征在于，在所述室内换热器的待冷凝冷媒供应管路上安装对应的所述第二节流装置。
6.如权利要求5所述的空调节能系统，其特征在于，所述第二节流装置包括：电子膨胀阀、毛细管或毛细芯。
7.一种空调，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的空调节能系统。
8.如权利要求7所述的空调，其特征在于，应用于车内，空调中的各室内换热器安装于车内的不同位置；或应用于室内空调，空调中各室内换热器安装于室内的不同位置。
9.一种采用权利要求1-6任一项所述的空调节能系统的空调节能方法，其特征在于，其包括：
压缩机在由压缩机、室内换热器组、室外换热器三者构成的串联循环通路中向两个以上的室内换热器供应冷媒；
冷媒在向并联的两个所述室内换热器传输时被气液分离，分离后气体回到压缩机，分离后液体进入所述室内换热器，并在各所述室内换热器间分流。
10.如权利要求9所述的空调节能方法，其特征在于，所述冷媒在进入所述室内换热器供蒸发前，先进入第二节流装置；
和/或，
所述冷媒在进入所述气液分离组件前，先进入第一节流装置。
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