CN107388628A - 一种适用于低温环境的热泵循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热泵技术领域，具体是一种适用于低温环境的热泵循环系统，包括压缩机、第一换热器、节流装置、第二换热器、四通阀和气液分离器，低温环境中制热运行时，将进入节流装置前的高压冷媒导入气液分离器中的高压冷媒管中，从而与气液分离器中未蒸发的低温低压液态冷媒进行热交换，使气液分离器中未蒸发的低温低压液态冷媒完全蒸发为气态冷媒，保证回到压缩机的冷媒完全是气态冷媒；同时，高压冷媒管中的高压冷媒在气液分离器中进一步放热，增加了高压冷媒管中冷媒的过冷度，进一步提高整个热泵循环系统的能效。

Description

一种适用于低温环境的热泵循环系统
技术领域
本发明属于热泵技术领域，具体是一种适用于低温环境的热泵循环系统。
背景技术
热泵技术在最近几年得到了飞速发展，特别是在中国北方采用空气能热泵取代传统的燃煤取暖已是大势所趋。目前，常温机在低温环境（-5℃—10℃）制热时，由于蒸发器所处环境气温低，蒸发器中的低温低压液态冷媒比较难蒸发，不但导致压缩机吸气量下降，压缩比降低，影响制热效果，而且会导致液态冷媒回到压缩机，造成压缩机液击，长期如此，会导致压缩机损坏。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高常温机在低温环境下制热效果的热泵循环系统。
为解决上述技术问题，本发明适用于低温环境的热泵循环系统采用的技术方案是：
一种适用于低温环境的热泵循环系统，包括压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器，还包括四通阀和气液分离器，所述气液分离器包括分离容器以及设置在分离容器上的低压冷媒进管、低压冷媒出管和高压冷媒管，低压冷媒进管的进口和出口分别连通分离容器的外部和内部，低压冷媒出管的进口和出口分别连通分离容器的内部和外部，高压冷媒管从分离容器内部穿过且高压冷媒管的进口和出口均连通分离容器的外部，各部件通过管道进行以下连接：四通阀的第一端口、第二端口、第三端口、第四端口分别与压缩机的冷媒出口、第一换热器的冷媒进口、低压冷媒进管的进口、第二换热器的冷媒出口相连，第一换热器的冷媒出口与高压冷媒管的进口相连，高压冷媒管的出口与节流装置的冷媒进口通过第一单向管道相连，节流装置的冷媒进口与第一换热器的冷媒出口之间还通过第二单向管道相连，节流装置的冷媒出口与第二换热器的冷媒进口相连，低压冷媒出管的出口与压缩机的冷媒进口相连，第一单向管道和第二单向管道上分别设有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的出口朝向节流装置的冷媒进口，第二单向阀的出口朝向第一换热器的冷媒出口，其中：
制热运行时，四通阀的第一端口和第二端口导通，第三端口和第四端口导通，从压缩机的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第一换热器、气液分离器的高压冷媒管、第一单向阀、节流装置、第二换热器、气液分离器的低压冷媒进管、气液分离器的低压冷媒出管后，最后回到压缩机；
制冷运行时，四通阀的第一端口和第四端口导通，第二端口和第三端口导通，从压缩机的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第二换热器、节流装置、第二单向阀、第一换热器、气液分离器的低压冷媒进管、气液分离器的低压冷媒出管后，最后回到压缩机。
优选，所述低压冷媒进管的出口与所述低压冷媒出管的进口在所述分离容器内错开布置。
优选，所述高压冷媒管在所述分离容器内的部分为盘管结构。
优选，所述低压冷媒出管经过所述分离容器的底部，且低压冷媒出管位于分离容器底部的部分设有开孔。
优选，所述开孔上设有过滤盖。
优选，所述节流装置为能够双向流动的电子膨胀阀。
优选，所述适用于低温环境的热泵循环系统还包括控制系统，所述控制系统分别与所述压缩机、四通阀、电子膨胀阀电连接。
优选，所述高压冷媒管的材料为易于散热的金属材料。
本发明适用于低温环境的热泵循环系统的有益效果是：在压缩机的冷媒进口前设置气液分离器，并将进入节流装置前的高压冷媒导入气液分离器中的高压冷媒管中，从而与气液分离器中未蒸发的低温低压液态冷媒进行热交换，使气液分离器中未蒸发的低温低压液态冷媒完全蒸发为气态冷媒，保证回到压缩机的冷媒完全是气态冷媒；同时，高压冷媒管中的高压冷媒在气液分离器中进一步放热，增加了高压冷媒管中冷媒的过冷度，进一步提高整个热泵循环系统的能效。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明一种适用于低温环境的热泵循环系统的结构示意图；
图2是图1中气液分离器的结构示意图；
图3是图1中气液分离器的俯视结构示意图；
其中：1-气液分离器，101-分离容器，102-低压冷媒进管，103-低压冷媒出管，1031-开孔，1032-过滤盖，104-高压冷媒管，2-压缩机，3-第一换热器，4-节流装置，5-第二换热器，6-四通阀，601-第一端口，602-第二端口，603-第三端口，604-第四端口，7-第一单向管道，701-第一单向阀，8-第二单向管道，801-第二单向阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。文中的“第一”、“第二”等类似表述，仅仅用于区分描述的目的，并不用于限定被描述物体的顺序、数量等。
如图1-3所示，一种适用于低温环境的热泵循环系统，包括压缩机2、第一换热器3、节流装置4和第二换热器5，还包括四通阀6和气液分离器1，所述气液分离器1包括分离容器101以及设置在分离容器101上的低压冷媒进管102、低压冷媒出管103和高压冷媒管104，低压冷媒进管102的进口和出口分别连通分离容器101的外部和内部，低压冷媒出管103的进口和出口分别连通分离容器101的内部和外部，高压冷媒管104从分离容器101内部穿过且高压冷媒管104的进口和出口均连通分离容器101的外部，各部件通过管道进行以下连接：四通阀6的第一端口601、第二端口602、第三端口603、第四端口604分别与压缩机2的冷媒出口、第一换热器3的冷媒进口、低压冷媒进管102的进口、第二换热器5的冷媒出口相连，第一换热器3的冷媒出口与高压冷媒管104的进口相连，高压冷媒管104的出口与节流装置4的冷媒进口通过第一单向管道7相连，节流装置4的冷媒进口与第一换热器3的冷媒出口之间还通过第二单向管道8相连，节流装置4的冷媒出口与第二换热器5的冷媒进口相连，低压冷媒出管103的出口与压缩机2的冷媒进口相连，第一单向管道7和第二单向管道8上分别设有第一单向阀701和第二单向阀801，第一单向阀701的出口朝向节流装置4的冷媒进口，第二单向阀801的出口朝向第一换热器3的冷媒出口。
制热运行时，四通阀6的第一端口601和第二端口602导通，第三端口603和第四端口604导通，从压缩机2的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第一换热器3、气液分离器1的高压冷媒管104、第一单向阀701、节流装置4、第二换热器5、气液分离器1的低压冷媒进管102、气液分离器1的低压冷媒出管103后，最后回到压缩机2；在该过程中，第一换热器3的作用为冷凝器，第二换热器5的作用为蒸发器，在低温环境（-5℃—10℃）时，由于气温低，从节流装置4出来的低温低压液态冷媒难以完全在第二换热器5中蒸发成气态冷媒，这些未完全蒸发的气液混合态冷媒进入气液分离器1中进行气液分离，防止压缩机2吸入液态冷媒而造成液击；同时，从第一换热器3排出的高压冷媒通过高压冷媒管104从气液分离器1中经过，从而与气液分离中未完全蒸发的液态冷媒进行换热，使气液分离器1中的液态冷媒吸热蒸发气化，提高压缩机2的冷媒进气量；同时，高压冷媒管104中的高压冷媒在气液分离器1中放热而进一步增加过冷度，使其在经过节流装置4时的节流效果更好，进而使其在第二换热器5中吸收更多的外界热量，提高整个热泵循环系统的制热量。
制冷运行时，四通阀6的第一端口601和第四端口604导通，第二端口602和第三端口603导通，从压缩机2的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第二换热器5、节流装置4、第二单向阀801、第一换热器3、气液分离器1的低压冷媒进管102、气液分离器1的低压冷媒出管103后，最后回到压缩机2；在该过程中，第一换热器3的作用为蒸发器，第二换热器5的作用为冷凝器。
作为优选的实施方式，所述低压冷媒进管102的出口与所述低压冷媒出管103的进口在所述分离容器101内错开布置，错开布置有利于气液态混合冷媒的气液分离，避免低压冷媒进管102中的液态冷媒直接进入低压冷媒出管103而进入压缩机2造成压缩机2液击。
作为优选的实施方式，所述高压冷媒管104在所述分离容器101内的部分为盘管结构，盘管结构能够促进盘管内的高压冷媒与盘管外的低温低压进行换热。
作为优选的实施方式，所述低压冷媒出管103经过所述分离容器101的底部，且低压冷媒出管103位于分离容器底部101的部分设有开孔1031。
作为优选的实施方式，所述开孔1031上设有过滤盖1032。
作为优选的实施方式，所述节流装置4为能够双向流动的电子膨胀阀。
作为优选的实施方式，所述适用于低温环境的热泵循环系统还包括控制系统，所述控制系统分别与所述压缩机2、四通阀6、电子膨胀阀电连接。
作为优选的实施方式，所述高压冷媒管104的材料为易于散热的金属材料。
附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

Claims (8)

1.一种适用于低温环境的热泵循环系统，包括压缩机、第一换热器、节流装置和第二换热器，其特征在于，还包括四通阀和气液分离器，所述气液分离器包括分离容器以及设置在分离容器上的低压冷媒进管、低压冷媒出管和高压冷媒管，低压冷媒进管的进口和出口分别连通分离容器的外部和内部，低压冷媒出管的进口和出口分别连通分离容器的内部和外部，高压冷媒管从分离容器内部穿过且高压冷媒管的进口和出口均连通分离容器的外部，各部件通过管道进行以下连接：四通阀的第一端口、第二端口、第三端口、第四端口分别与压缩机的冷媒出口、第一换热器的冷媒进口、低压冷媒进管的进口、第二换热器的冷媒出口相连，第一换热器的冷媒出口与高压冷媒管的进口相连，高压冷媒管的出口与节流装置的冷媒进口通过第一单向管道相连，节流装置的冷媒进口与第一换热器的冷媒出口之间还通过第二单向管道相连，节流装置的冷媒出口与第二换热器的冷媒进口相连，低压冷媒出管的出口与压缩机的冷媒进口相连，第一单向管道和第二单向管道上分别设有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的出口朝向节流装置的冷媒进口，第二单向阀的出口朝向第一换热器的冷媒出口，其中：
制热运行时，四通阀的第一端口和第二端口导通，第三端口和第四端口导通，从压缩机的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第一换热器、气液分离器的高压冷媒管、第一单向阀、节流装置、第二换热器、气液分离器的低压冷媒进管、气液分离器的低压冷媒出管后，最后回到压缩机；
制冷运行时，四通阀的第一端口和第四端口导通，第二端口和第三端口导通，从压缩机的冷媒出口排出的高温高压冷媒依次流经第二换热器、节流装置、第二单向阀、第一换热器、气液分离器的低压冷媒进管、气液分离器的低压冷媒出管后，最后回到压缩机。
2.根据权利要求1所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述低压冷媒进管的出口与所述低压冷媒出管的进口在所述分离容器内错开布置。
3.根据权利要求1所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述高压冷媒管在所述分离容器内的部分为盘管结构。
4.根据权利要求1所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述低压冷媒出管经过所述分离容器的底部，且低压冷媒出管位于分离容器底部的部分设有开孔。
5.根据权利要求4所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述开孔上设有过滤盖。
6.根据权利要求1-5任一所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述节流装置为能够双向流动的电子膨胀阀。
7.根据权利要求6所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述适用于低温环境的热泵循环系统还包括控制系统，所述控制系统分别与所述压缩机、四通阀、电子膨胀阀电连接。
8.根据权利要求1-5任一所述适用于低温环境的热泵循环系统，其特征在于，所述高压冷媒管的材料为易于散热的金属材料。
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