CN109282520B - 涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统及控制方法，将蒸汽压缩制冷系统的一部分高压高温制冷剂气体通入涡流管中，产生冷气流、热气流，而冷气流和热气流各自分离从涡流管的不同出口流出，通过中央控制装置的控制程序设定，控制相应的电磁阀和四通换向阀的动作，实现在制冷模式下，涡流管产生的冷气流用于新风预冷；实现在制热模式下，涡流管产生的热气流用于新风预热；预冷或预热后的新风再通过压缩式的冷暖两用空调系统进行制冷或制热处理，以满足室内环境要求。本发明通过预冷或预热处理，提高了能源利用率，节能环保，系统集成化程度高，可实现预冷和预热，控制方法简单，设计、生产和安装方便。

Description

涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统及控制方法

技术领域

本发明属于空调技术领域，特别涉及一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统及控制方法。

背景技术

常规空调系统具备制冷和制热两大功能，大多数情况下是采用空调出风对新风直接进行降温除湿处理，但是由于新风与空调出风的温度相差很大，直接对环境空气温湿度处理无疑在一定程度上增大能耗，不利于高品位能源的充分利用。如果可以通过一小部分制冷剂优先对新风进行预热或者预冷，将在一定程度上提高能源利用率。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，降低能耗，提高能源的利用率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其中，包括依次首尾管路连接的压缩机、冷凝器、过冷罐、第一节流阀、蒸发器，及涡流管、第一换热器、第二换热器、第一风机；所述涡流管的气体进口连通于压缩机的出口，涡流管的冷侧出口连通于第一换热器，涡流管的热侧出口连通于第二换热器，第一换热器的出口、第二换热器的出口均连通于过冷罐；所述冷凝器、第二换热器用于与室外空气热交换，所述第一换热器、蒸发器用于与新风热交换，第一风机设于第一换热器一侧，以驱动新风从第一换热器流向蒸发器。

所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统中，所述空调系统还包括第一单向阀、第二单向阀、第二节流阀、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述第一单向阀与第一节流阀串联连接，第二单向阀与第二节流阀串联连接并设置在冷凝器和过冷罐之间，第一单向阀的流向为流往蒸发器，第二单向阀的流向为流往冷凝器；所述第一四通换向阀的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与压缩机的出口、冷凝器的进口、压缩机的进口、蒸发器的出口连接；所述第二四通换向阀的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与涡流管的热侧出口、第一换热器的进口、涡流管的冷侧出口、第二换热器的进口连接；所述第一四通换向阀的第二接口依次连接第一电磁阀、涡流管的气体进口，第一四通换向阀的第四接口依次连接第二电磁阀、涡流管的气体进口，第三电磁阀的两端分别连接于第一单向阀的进口、第一节流阀的出口，第四电磁阀的两端分别连接于第二单向阀的进口、第二节流阀的出口。

所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统中，所述冷凝器的一侧设置有第二风机。

所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统中，所述蒸发器、冷凝器为翅片式换热器。

所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统中，所述第一换热器、第二换热器为翅片式换热器。

所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统中，所述空调系统还包括中央控制装置，所述中央控制装置电性连接于第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一风机、第二风机及压缩机。

本发明还提供了一种如上所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统的控制方法，其中，具体包括如下步骤：

S1：启动中央控制装置；

S2：中央控制装置判断当前选择的是制冷模式还是制热模式；若是制冷模式则进行步骤S3；若是制热模式进行步骤S4；

S3：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭；然后启动压缩机、第一风机、第二风机；

S4：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀关闭，第二电磁阀和第三电磁阀打开；然后启动压缩机、第一风机、第二风机。

有益效果：

本发明提供了一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，利用压缩机出口所排出的一部分高温高压制冷剂气体，通入涡流管内，进行涡流运动，促使热冷分离，形成冷气流和热气流，在制冷模式运行下，冷气流流至第一换热器，对新风进行辅助预冷；在制热模式运行下，热气流流至第一换热器，对新风进行辅助预热；接着由压缩式冷暖两用的制冷系统对预冷或预热后的新风进行进一步制冷或制热处理。

本发明具有如下的优点：

（1）将涡流管和压缩式制冷系统有机结合，使用一部分高温高压制冷剂气体通过涡流管来对新风进行预冷/预热，提高了压缩式制冷系统的能源利用率，节约能源；

（2）该空调系统集成化程度高，可实现预冷和预热；

（3）控制简单快捷，设计、生产和安装方便。

附图说明

图1为本发明提供的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统的连接示意图。

图2为本发明提供的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统在另一具体实施方式中的连接示意图。

图3为图2提供的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统在制热模式下的工作原理图。

具体实施方式

本发明提供一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统及控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其中，包括依次首尾管路连接的压缩机1、冷凝器2、过冷罐3、第一节流阀4、蒸发器5，及涡流管6、第一换热器7、第二换热器8、第一风机9；涡流管6的气体进口连通于压缩机1的出口，使得从压缩机出口排放出来的高温高压制冷剂气体中的一部分进入涡流管6内，在涡流管内产生涡流运动，实现冷热分离，涡流管6的冷侧出口连通于第一换热器7，涡流管6的热侧出口连通于第二换热器8，涡流管内的冷气流从涡流管的冷侧出口流至第一换热器7，对新风进行预冷，涡流管内的热气流从涡流管的热侧出口流至第二换热器8，与室外空气进行热交换，使得热气流温度下降；第一换热器7的出口、第二换热器8的出口均连通于过冷罐3，通过第一换热器、第二换热器和冷凝器的制冷工质在过冷罐3中汇合，对从冷凝器2中出来的液体进一步过冷，之后经过第一节流阀4的节流降压降温作用变成低温低压制冷剂液体；冷凝器2、第二换热器8设在室外环境，用于与室外空气热交换，将制冷剂的热量排出至外界环境；第一换热器7、蒸发器5设在室内，用于与新风热交换，第一风机9设于第一换热器7一侧，以驱动新风从第一换热器7流向蒸发器5。该空调系统只提供制冷功能。

具体地，冷凝器2的一侧设置有第二风机10。在第二风机的驱动下，加强了室外空气的流动，提高了室外空气与冷凝器2的制冷剂的换热效率，使得制冷剂变成高压常温的液体。

进一步地，如图2所示，该涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统提供制冷模式和制热模式。该空调系统还包括第一单向阀13、第二单向阀15、第二节流阀14、第一四通换向阀11、第二四通换向阀12、第一电磁阀16、第二电磁阀17、第三电磁阀18和第四电磁阀19。其中，第一单向阀13与第一节流阀4串联连接，第二单向阀15与第二节流阀14串联连接并设置在冷凝器2和过冷罐3之间，冷凝器2、第二节流阀14、第二单向阀15、过冷罐3依次连接，第一单向阀13的流向为流往蒸发器5，第二单向阀15的流向为流往冷凝器2；第一四通换向阀11的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与压缩机1的出口、冷凝器2的进口、压缩机1的进口、蒸发器5的出口连接；第二四通换向阀12的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与涡流管6的热侧出口、第一换热器7的进口、涡流管6的冷侧出口、第二换热器8的进口连接；第一四通换向阀11的第二接口依次连接第一电磁阀16、涡流管6的气体进口，第一四通换向阀11的第四接口依次连接第二电磁阀17、涡流管6的气体进口，第三电磁阀18的两端分别连接于第一单向阀13的进口、第一节流阀4的出口，第四电磁阀19的两端分别连接于第二单向阀15的进口、第二节流阀14的出口。

如图2所示，在制冷模式下，第一电磁阀16和第四电磁阀19打开，第二电磁阀17和第三电磁阀18关闭，压缩机1启动后，制冷剂从压缩机的出口出来后，经过第一四通换向阀11的第一接口、第二接口后分成两路，其中一路流向冷凝器2，在第二风机10的工作下，冷凝器中的制冷剂放热变成高压常温液体，另一路流经第一电磁阀16进入涡流管6，在涡流管6内产生涡流运动，冷气流和热气流分离，其中冷气流从涡流管6的冷侧出口出来，流经第二四通换向阀12的第三接口、第二接口后进入第一换热器7，对新风进行预冷，然后流至过冷罐3，而热气流从涡流管6的热侧出口出来，流行第二四通换向阀12的第一接口、第四接口后进入第二换热器8，与室外空气换热，使得热气流温度下降，接着流至过冷罐3。由于第二单向阀的存在，其流向为从过冷罐3流至冷凝器2，因此，冷凝器2中的制冷剂放热后经过第四电磁阀19流入过冷罐3中。流过第一换热器7、第二换热器8、冷凝器2的制冷剂在过冷罐3中汇合，其中，由冷凝器中出来的液体能够得到进一步过冷。随后，由于第三电磁阀关闭，制冷剂从过冷罐3流出后依次流经第一单向阀13、第一节流阀4，进入蒸发器5内，在第一风机9的工作下，预冷后的新风送至蒸发器5，蒸发器5内的制冷剂对预冷后的新风进行进一步降温降湿处理，然后经过第一四通换向阀11的第四接口、第三接口回至压缩机1内，由此形成了一个制冷剂工作循环。

如图3所示，在制热模式下，第一电磁阀16和第四电磁阀19关闭，第二电磁阀17和第三电磁阀18打开，压缩机1启动后，制冷剂从压缩机出口出来后依次流经第一四通换向阀11的第一接口、第四接口，然后分成两路，其中一路进入蒸发器5中，另一路经过第二电磁阀17流入涡流管6内，由于涡流运动使得冷气流和热气流分离，其中冷气流从涡流管6的冷侧出口流出，经过第二四通换向阀12的第三接口、第四接口进入第二换热器8内，与室外空气换热，随后流至过冷罐3；热气流从涡流管6的热侧出口流出，经过第二四通换向阀12的第一接口、第二接口进入第一换热器7内，对新风预热，随后流入过冷罐3。在第一风机9的运作下，预热后的新风流往蒸发器5，蒸发器内的制冷剂对新风进一步升温，使其满足室内空气温度要求，换热后的制冷剂变成高压常温液体，随后因第一单向阀13的流向而只能从第三电磁阀18流过，并进入过冷罐3内。流过第一换热器7、第二换热器8、蒸发器5的制冷剂在过冷罐3中汇合，其中，由蒸发器中出来的液体能够得到进一步过冷。从过冷罐3出来的制冷剂流经第二单向阀15、第二节流阀14进入冷凝器2中，与室外空气换热，最后依次经过第一四通换向阀11的第二接口、第三接口回至压缩机1，以此形成了制冷剂工作循环。

为了避免空调系统的复杂性，在制冷模式和制热模式共用一个过冷罐，并且在过冷罐其前后分别设置了第一节流阀、第一单向阀、第三电磁阀和第二节流阀、第二单向阀、第四电磁阀，其中第一节流阀与第一单向阀串接，然后与第三电磁阀并联连接，通过第三电磁阀的旁通控制制冷剂的流向；第二节流阀与第二单向阀串接，然后与第四电磁阀并联连接，通过第四电磁阀的旁通控制制冷剂的流向；并且在制冷模式和制热模式切换下，空调系统能够稳定可靠运行。

为避免在制冷模式和制热模式下进入涡流管的气流干扰，在压缩机的排气口（出口）和回气口（进口）分别设置了第一电磁阀和第二电磁阀，与第一四通换向阀的控制相对应，而且在涡流管、第一换热器和第二换热器之间设置了第二四通换向阀，使得该空调系统具备了制冷和制热功能。在该空调系统中，第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的开启和闭合联锁控制，使得制冷工质形成有序闭式循环。

具体地，蒸发器5、冷凝器2为翅片式换热器。

具体地，第一换热器7、第二换热器8为翅片式换热器。

更进一步地，该空调系统还包括中央控制装置，中央控制装置电性连接于第一电磁阀16、第二电磁阀17、第三电磁阀18、第四电磁阀19、第一四通换向阀11、第二四通换向阀12、第一风机9、第二风机10及压缩机1。中央控制装置接收使用者的操作信号，根据使用者的信号选择在制冷模式或制热模式下运行，并对空调系统中的如上的电气元件进行控制。

本发明还提供了一种如上所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统的控制方法，其中，具体包括如下步骤：

S1：启动中央控制装置；

S2：中央控制装置判断当前选择的是制冷模式还是制热模式；若是制冷模式则进行步骤S3；若是制热模式进行步骤S4；

S3：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭；然后启动压缩机、第一风机、第二风机；

S4：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀关闭，第二电磁阀和第三电磁阀打开；然后启动压缩机、第一风机、第二风机。

综上所述，本发明提供了一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，利用压缩机出口所排出的一部分高温高压制冷剂气体，通入涡流管内，进行涡流运动，促使热冷分离，形成冷气流和热气流，在制冷模式运行下，冷气流流至第一换热器，对新风进行辅助预冷；在制热模式运行下，热气流流至第一换热器，对新风进行辅助预热；接着由压缩式冷暖两用的制冷系统对预冷或预热后的新风进行进一步制冷或制热处理。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其特征在于，包括依次首尾管路连接的压缩机、冷凝器、过冷罐、第一节流阀、蒸发器，及涡流管、第一换热器、第二换热器、第一风机；所述涡流管的气体进口连通于压缩机的出口，涡流管的冷侧出口连通于第一换热器，涡流管的热侧出口连通于第二换热器，第一换热器的出口、第二换热器的出口均连通于过冷罐；所述冷凝器、第二换热器用于与室外空气热交换，所述第一换热器、蒸发器用于与新风热交换，第一风机设于第一换热器一侧，以驱动新风从第一换热器流向蒸发器；

所述空调系统还包括第一单向阀、第二单向阀、第二节流阀、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述第一单向阀与第一节流阀串联连接，第二单向阀与第二节流阀串联连接并设置在冷凝器和过冷罐之间，第一单向阀的流向为流往蒸发器，第二单向阀的流向为流往冷凝器；所述第一四通换向阀的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与压缩机的出口、冷凝器的进口、压缩机的进口、蒸发器的出口连接；所述第二四通换向阀的第一接口、第二接口、第三接口、第四接口分别对应与涡流管的热侧出口、第一换热器的进口、涡流管的冷侧出口、第二换热器的进口连接；所述第一四通换向阀的第二接口依次连接第一电磁阀、涡流管的气体进口，第一四通换向阀的第四接口依次连接第二电磁阀、涡流管的气体进口，第三电磁阀的两端分别连接于第一单向阀的进口、第一节流阀的出口，第四电磁阀的两端分别连接于第二单向阀的进口、第二节流阀的出口；

所述蒸发器、冷凝器为翅片式换热器。

2.根据权利要求1所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其特征在于，所述冷凝器的一侧设置有第二风机。

3.根据权利要求1所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其特征在于，所述第一换热器、第二换热器为翅片式换热器。

4.根据权利要求2所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括中央控制装置，所述中央控制装置电性连接于第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一风机、第二风机及压缩机。

5.一种如权利要求4所述的涡流管与压缩式复合的直膨式空调系统的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：启动中央控制装置；

S2：中央控制装置判断当前选择的是制冷模式还是制热模式；若是制冷模式则进行步骤S3；若是制热模式进行步骤S4；

S3：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭；然后启动压缩机、第一风机、第二风机；

S4：中央控制装置先是对第一四通换向阀、第二四通换向阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀进行控制，确保第一四通换向阀的第一接口与第四接口连通、第二接口与第三接口连通，第二四通换向阀的第一接口与第二接口连通、第三接口与第四接口连通，第一电磁阀和第四电磁阀关闭，第二电磁阀和第三电磁阀打开；然后启动压缩机、第一风机、第二风机。