CN118293585A - 换热系统和换热设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种换热系统和换热设备,第一换热器的第一端设置为能够与第一排气口连接,第二换热器的第一端设置为能够与第二排气口连接,第三换热器的第一端设置为能够与回气口连接,补气增焓模块的第一主流端与第一换热器的第二端和/或第二换热器的第二端连接,补气增焓模块的第二主流端与第三换热器的第二端连接。通过设置两个排气口对应两个室内换热器分别换热,将每个排气压力可以设置得较小,使得压缩机的整体做功较小,能效得以提高,通过补气增焓模块的旁通端对压缩机补气增焓使得压缩机的排气温度降低,降低排气的过热度,提高换热效率,以改善现有换热系统在高低两种温度需求或大温跨的场景下能效低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及换热技术领域,尤其涉及换热系统和换热设备。
背景技术
为了提升热泵系统在不同场景下的能效,目前的热泵用压缩机通常采用补气增焓来提升低温制热的能力,通过变容来提升低负荷下的能效,但针对同时需要高低两种温度需求或大温跨的场景如两联供系统、高温热水系统时,现有的换热系统负载较大,并且能效较低。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种换热系统和换热设备,旨在改善现有换热系统在高低两种温度需求或大温跨的场景下能效低的问题。
为实现上述目的,本发明提出的一种换热系统,其中所述换热系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和补气增焓模块;
所述压缩机具有第一排气口、第二排气口和回气口;
所述第一换热器的第二端和所述第二换热器的第二端与所述第三换热器的第二端连接,所述第一换热器的第一端设置为能够与所述第一排气口连接,所述第二换热器的第一端设置为能够与所述第二排气口连接,所述第三换热器的第一端设置为能够与所述回气口连接;
所述补气增焓模块具有第一主流端和第二主流端、以及旁通端,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第一换热器的第二端和/或所述第二换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的第二主流端与所述第三换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的旁通端用于对所述压缩机补气增焓。
可选地,所述压缩机为双缸双吸双排压缩机,所述双缸双吸双排压缩机包括独立工作的第一压缩缸和第二压缩缸,所述回气口包括第一回气口和第二回气口;
所述第一压缩缸与所述第一排气口、所述第一回气口均连通;
所述第二压缩缸与所述第二排气口、所述第二回气口均连通。
可选地,所述压缩机为双排气变容压缩机,所述换热系统还包括切换组件,所述切换组件用于将所述压缩机在第一工作模式和第二工作模式切换,在所述第一工作模式,所述第一压缩缸单独工作,在所述第二工作模式,所述第一压缩缸与所述第二压缩缸同时工作。
可选地,所述第一换热器设于背风侧,所述第二换热器设于迎风侧;
所述补气增焓模块的旁通端用于对所述第一压缩缸补气增焓。
可选地,所述补气增焓模块包括第一过冷节流阀、第一开关阀和闪蒸罐;
所述补气增焓模块通过第一干路连通所述第一主流端和所述第二主流端,所述第一过冷节流阀和所述闪蒸罐设于所述第一干路,且所述第一过冷节流阀设于所述第一主流端和所述闪蒸罐之间;
所述补气增焓模块通过第一旁通管路连通所述旁通端和所述闪蒸罐,所述第一开关阀设于所述第一旁通管路。
可选地,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第二换热器的第二端连接;
所述闪蒸罐包括第一换热腔、以及设于所述第一换热腔内的第一换热管路,所述第一换热管路的第一端与所述第一换热器的第二端连接,所述第一换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端连接。
可选地,所述第一换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端通过第一连通流路连通;
所述换热系统还包括第一节流元件,所述第一节流元件设于所述第一连通流路。
可选地,所述补气增焓模块包括第二过冷节流阀和经济器;
所述经济器通过第二干路与所述第二主流端连接,所述第二干路上设有第二旁通管路,所述第二旁通管路连通所述第二干路与所述经济器,所述第二过冷节流阀设置在所述第二旁通管路上。
可选地,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第二换热器的第二端连接;
所述经济器包括第二换热腔、以及设于所述第二换热腔内的第二换热管路,所述第二换热管路的第一端与所述第一换热器的第二端连接,所述第二换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端连接。
可选地,所述第二换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端通过第二连通流路连通;
所述换热系统还包括第二节流元件,所述第二节流元件设于所述第二连通流路。
可选地,所述压缩机具有与所述第一压缩缸连通的补气增焓口,所述补气增焓模块的旁通端与所述压缩机的补气增焓口连接。
可选地,所述换热系统还包括第一气液分离器,所述第一气液分离器的第一端与所述第一回气口和所述第二回气口连接,所述第一气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接。
可选地,所述换热系统还包括第二气液分离器、第三气液分离器和单向阀;
所述第二气液分离器的第一端与所述第一回气口连接,所述第二气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接,且能够与所述补气增焓模块的旁通端连接;
所述单向阀设置在所述第二气液分离器和所述第三换热器之间,且所述单向阀设置为单向导通所述第三换热器至所述第二气液分离器的流路;
所述第三气液分离器的第一端与所述第二回气口连接,所述第三气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接。
可选地,所述换热系统还包括第三节流件和第四节流件;
所述第一排气口与所述第一换热器连接形成第一支路,所述第二排气口与所述第二换热器连接形成第二支路,所述第一支路与所述第二支路汇合后通过主干路与所述第三换热器的第二端连接;
所述第三节流件设于所述第一支路上,并位于所述第一换热器与所述第三换热器之间;
所述第四节流件设于所述第二支路上,并位于所述第二换热器与所述第三换热器之间。
可选地,所述换热系统还包括第五节流件,所述第五节流件设于所述第一干路上,且位于所述补气增焓模块和所述第三换热器之间。
本发明还提供一种换热设备,所述换热设备包括上述的换热系统,所述换热系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和补气增焓模块;
所述压缩机具有第一排气口、第二排气口和回气口;
所述第一换热器的第二端和所述第二换热器的第二端与所述第三换热器的第二端连接,所述第一换热器的第一端设置为能够与所述第一排气口连接,所述第二换热器的第一端设置为能够与所述第二排气口连接,所述第三换热器的第一端设置为能够与所述回气口连接;
所述补气增焓模块具有第一主流端和第二主流端、以及旁通端,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第一换热器的第二端和/或所述第二换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的第二主流端与所述第三换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的旁通端用于对所述压缩机补气增焓。
可选地,所述换热设备包括热水器或空调器。
本发明提供的技术方案中,第一换热器与第一排气口连接,第二换热器与第二排气口连接,从压缩机的第一排气口排出的冷媒经所述第一换热器换热后,温度下降,从压缩机的第二排气口排出的冷媒经所述第二换热器换热后,温度也会下降,补气增焓模块将经所述第一换热器和/或所述第二换热器换热后的较低温度的部分冷媒通过旁通端重新补入至所述压缩机,使得所述压缩机的排气温度降低,降低排气的过热度,从而减少所述第一换热器和/或所述第二换热器的气相换热区的长度,增加两相换热面积,提高换热效率,并且因所述压缩机设置有两个排气口,每个所述排气口对应的压缩缸的排气压力可以设置得较小,使得所述压缩机的整体做功较小,能效得以提高,以改善现有换热系统在高低两种温度需求或大温跨的场景下能效低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的换热系统一实施例的示意图;
图2为本发明提供的换热系统另一实施例的示意图;
图3为本发明提供的压缩机一实施例的示意图;
图4为本发明提供的压缩机另一实施例的示意图
图5为本发明提供的补气增焓模块一实施例的示意图;
图6为本发明提供的换热系统第一实施例的示意图;
图7为本发明提供的换热系统第二实施例的示意图;
图8为本发明提供的补气增焓模块另一实施例的示意图;
图9为本发明提供的换热系统第三实施例的示意图;
图10为本发明提供的换热系统第四实施例的示意图;
图11为本发明提供的换热系统第五实施例的示意图;
图12为本发明提供的换热系统第六实施例的示意图。
附图标号说明:
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
为了提升热泵系统在不同场景下的能效,目前的热泵用压缩机通常采用补气增焓来提升低温制热的能力,通过变容来提升低负荷下的能效,但针对同时需要高低两种温度需求或大温跨的场景如两联供系统、高温热水系统时,现有的换热系统负载较大,并且能效较低。
需要说明的是,一般的换热系统存在制热模式和制冷模式,而制热模式和制冷模式的切换一般会通过切换装置来改变冷媒的流向,使得冷媒是先经室内换热器后经第三换热器实现制热模式,还是先经第三换热器后经室内换热器实现制冷模式,因通过冷媒的流向可以切换不同的换热模式,因此在高低两种温度需求或大温跨的场景下,若在制热模式下能够改善换热系统能效低的问题,则同样能够实现在制冷模式下改善换热系统能效低的问题,下面以换热系统在制热模式下进行说明。
为了解决上述问题,本发明提供一种换热系统,图1至图12为本发明提供的换热系统在制热模式下的具体实施例。
请参阅图1至图2,所述换热系统包括压缩机1、第一换热器2、第二换热器3、第三换热器4和补气增焓模块5;所述压缩机1具有第一排气口11、第二排气口12和回气口;所述第一换热器的第二端22和所述第二换热器的第二端32与所述第三换热器的第二端42连接,所述第一换热器的第一端21设置为能够与所述第一排气口11连接,所述第二换热器的第一端31设置为能够与所述第二排气口12连接,所述第三换热器的第一端41设置为能够与所述回气口连接;所述补气增焓模块5具有第一主流端51和第二主流端52、以及旁通端53,所述补气增焓模块5的第一主流端51与所述第一换热器的第二端22和/或所述第二换热器的第二端32连接,所述补气增焓模块5的第二主流端52与所述第三换热器的第二端42连接,所述补气增焓模块5的旁通端53用于对所述压缩机1补气增焓。
需要说明的是,在外部环境温度较低时,在制热模式下,根据制冷剂性质,因室内温度不变则制冷剂冷凝压力不变,随着室外气温逐渐降低,蒸发压力不断下降,压缩机吸气比容随之增大,之后压缩机的压缩比变大,比功增加,系统循环工质量减少,导致系统制热量和制热性能系数都下降。室外蒸发压力降低,压缩机吸气压力降低,压缩比增大,压缩机欠压缩且严重偏离最优值,导致其输气量减少,与此同时压缩机排气温度升高,过高的排气温度将致使冷却润滑油和工质的密度降低,进而在金属催化下化学分解生成对机器不利的游离炭、酸和水分。游离炭能堵塞干燥管,积聚在排气阀上时增加压缩机的排气阻力,完全堵死时会爆缸,将严重影响压缩机工作的安全性。因此,排气温度是决定压缩机使用寿命的重要因素。当机组处于低温环境中时,室外机的换热翅片上会有水蒸气因其温度低于凝华温度而结霜,增加热阻,降低换热效率,以至于热泵机组不能正常工作。传统的空气源热泵较难适应室外环境低温工况,其主要原因是空气源热泵在室外环境低温工况下工作时会因压缩机排气压力过高而影响其正常运行。室外环境温度低,空气源热泵的蒸发温度也会降低,冷凝温度不变时,会造成压缩机的压缩比升高,因而排气温度升高。尤其当环境温度低于-20℃时,压缩机排气温度甚至高于130℃,压缩机排气压力过高将使润滑油变稀,润滑条件恶化,甚至引起润滑油的碳化和出现拉缸等现象。因此,普通空气源热泵在低于-20℃时无法正常运行。
本发明提供的技术方案中,第一换热器2与第一排气口11连接,第二换热器3与第二排气口12连接,从压缩机1的第一排气口11排出的冷媒经所述第一换热器2换热后,温度下降,从压缩机1的第二排气口12排出的冷媒经所述第二换热器3换热后,温度也会下降,补气增焓模块5将经所述第一换热器2和/或所述第二换热器3换热后的较低温度的部分冷媒通过旁通端53重新补入至所述压缩机1,使得所述压缩机1的排气温度降低,降低排气的过热度,从而减少所述第一换热器2和/或所述第二换热器3的气相换热区的长度,增加两相换热面积,提高换热效率,并且因所述压缩机1设置有两个排气口,每个所述排气口对应的压缩缸的排气压力可以设置得较小,使得所述压缩机1的整体做功较小,能效得以提高,以改善现有换热系统在高低两种温度需求或大温跨的场景下能效低的问题。
可以理解的是,通过补气增焓,所述压缩机1通过中间压力吸气孔吸入一部分中间压力气体,与经过部分压缩的冷媒混合后再压缩,实现了以单台压缩机1实现两级压缩的过程,从而使得采用补气增焓技术的空气源热泵可以适应比普通空气源热泵更低的室外环境温度。与此同时,因增加了所述第一换热器2和/或所述第二换热器3中的制冷剂流量,增大了主循环回路之间的焓差,从而大大提高了压缩机1的效率。
在实际应用中,当所述第一换热器2所在的第一支路A1比所述第二换热器3所在的第二支路A2的过冷度差别较大时,将所述补气增焓模块5的第一主流端51与所述第一换热器的第二端22连接,可以提升第一支路A1的过冷度,该种布置适用于热水器的使用场景。
若当所述第一换热器2所在的第一支路A1与所述第二换热器3所在的第二支路A2的过冷度差别不大时,将所述补气增焓模块5的第一主流端51与所述第一换热器的第二端22和所述第二换热器的第二端32连接,将汇合后的冷媒再对所述压缩机1补气增焓,如此可将所述补气增焓模块5和所述第三换热器4都设置在室外,不占用内部空间,该种布置适用于空调器的使用场景。
需要说明的是,因在不同的运用场景下,例如热泵热水器和空调系统下,所述第一换热器2、所述第二换热器3和所述第三换热器4的布置会有所区别,下面为了描述方便,以空调系统为例进行说明,可以理解的是,所述第一换热器2和所述第二换热器3设置为室内换热器,所述第三换热器设置为室外换热器。
还需要说明的是,因本发明具体说明的实施例是以制热模式下为例进行说明,其中,“所述第一换热器的第一端21设置为能够与所述第一排气口11连接,所述第二换热器的第一端31设置为能够与所述第二排气口12连接,所述第三换热器的第一端41设置为能够与所述回气口连接”对应本发明所提供的附图,所表达的意义为在制热模式下的连接关系。可以理解的是,在制冷状态下,需要通过设置换向阀、单向阀组件或是四通阀等换向组件,使得冷媒在制冷模式下进行方向的切换。在制冷状态下,所述第一换热器的第一端和第二端、所述第二换热器的第一端和第二端、以及所述第三换热器的第一端和第二端还可以是有不同的连接结构。
具体地,在一实施例中,请参阅图3,所述压缩机1为双缸双吸双排压缩机,所述双缸双吸双排压缩机包括独立工作的第一压缩缸1a和第二压缩缸1b,所述回气口包括第一回气口131和第二回气口132;所述第一压缩缸1a与所述第一排气口11、所述第一回气口131均连通;所述第二压缩缸1b与所述第二排气口12、所述第二回气口132均连通。
请参照图1,在冷媒分别从所述第一回气口131流回至所述第一压缩缸1a,从所述第二回气口132流回至所述第二压缩缸1b时,所述第一压缩缸1a将其缸内的冷媒压缩做功后经所述第一排气口11排出,所述第二压缩缸1b将其缸内的冷媒压缩做功后经所述第二排气口12排出,利用两个压缩缸同时工作,增大了压缩机1的吸气量和排气量,从而提升了所述压缩机1的压缩能力,进而能够提升所述换热系统的能效,从而实现对室内空气快速制热的功能。
具体地,在另一实施例中,请参阅图4,所述压缩机1为双排气变容压缩机,所述换热系统还包括切换组件6,所述切换组件6用于将所述压缩机1在第一工作模式和第二工作模式切换,在所述第一工作模式,所述第一压缩缸1a单独工作,在所述第二工作模式,所述第一压缩缸1a与所述第二压缩缸1b同时工作。
本实施例对所述双排气变容压缩机的工作模式进行说明,所述压缩机1内第一压缩缸1a和第二压缩缸1b相互独立工作,其对应的第一排气口11和第二排气口12也是相互独立排气。而所述双排气变容压缩机的单排气和双排气是通过两个压缩缸的运行状态决定,当第一压缩缸1a单独工作时,第一排气口11单独排气;当第一压缩缸1a和第二压缩缸1b同时工作时,第一排气口11和第二排气口12同时排气。也就是说,通过切换第二压缩缸1b的工作状态来实现所述压缩机1可变容输出的功能。
具体地,在一实施例中,所述第二压缩缸1b具有工作腔和滑片腔,所述工作腔内设有可转动的活塞,所述滑片腔内设有滑片,所述滑片可在所述滑片腔内滑动以抵持或者脱离所述活塞。
具体地,所述切换组件6包括变容控制阀,在所述第一工作模式,所述变容控制阀导通所述回气口与所述滑片腔,将所述回气口处的气流导入所述滑片腔,以驱动所述滑片脱离所述活塞;在所述第二工作模式,所述变容控制阀导通所述第一排气口11与所述滑片腔,将所述第一排气口11处的气流导入所述滑片腔,以驱动所述滑片抵持所述活塞。
本实施例中,所述压缩机1采用滚动转子式压缩机,通过活塞在工作腔内转动实现对冷媒气体的压缩功能。在正常工作时,滑片腔内的滑片与活塞抵持,以将工作腔分隔成低压腔和高压腔,第二排气口12与高压腔连通,回气口与低压腔连通。当滑片与活塞脱离时,工作腔内为一个整腔,活塞在工作腔内空转,第二压缩缸1b不工作,第二排气口12不排气。
具体地,当回气口与第二压缩缸1b的滑片腔导通时,由于回气口的气流压力较小,则滑片腔内压力较小,滑片受到的压力较小,滑片与活塞脱离,使得工作腔内的压力一致均处于低压状态,则第二压缩缸1b不做功,从而只有第一压缩缸1a工作,第一排气口11单独排气,也即所述压缩机1处于第一工作模式。
当第一排气口11与第二压缩缸1b的滑片腔导通时,由于第一排气口11流出的气流压力较高,则滑片腔内压力高,滑片受到的压力较大,与活塞抵持,从而能够将工作腔分隔成低压腔和高压腔,从而活塞转动时会对工作腔内的冷媒做功,第二压缩缸1b工作,则第二排气口12与第一排气口11同时排气,即所述压缩机1处于第二工作模式。
可以理解的,所述压缩机1的工作模式根据其实际的负荷需求而定,当所述压缩机1的负荷需求较小时,可采用第一工作模式工作,当所述压缩机1的负荷需求较大时,可采用第二工作模式工作。
第一换热器2与第二换热器3分别形成相互独立的两条室内流路,增大了室内换热器的换热能力,提高了制热制冷能力。在实际应用时,空调系统中在室外机与室内机之间设有节流装置,以保证空调系统的正常制热和制冷功能,其具体结构在后续的具体实施例中再进行进一步的说明。
当空调器所需的负荷较小,如室外环境温度与预设温度的差值较小时,或者当室内环境温度与室外环境温度的差值较小时,或者当室内环境温度与预设温度的差值较小时,所述切换组件6将所述压缩机1切换至第一排气口11单独排气,此时所述第二排气口12不排气,在制热模式下,则从所述压缩机1出来的高温高压气体依次经过所述第一换热器2、所述第三换热器4、经由回气口回到所述压缩机1中。
可选地,当换热设备所需的负荷较大,如室外环境温度与预设温度的差值较大时,或者当室内环境温度与室外环境温度的差值较大时,或者当室内环境温度与预设温度的差值较大时,或者室外环境温度很低时,切换组件6将所述压缩机1切换至第一排气口11和第二排气口12同时排气,则从所述压缩机1的第一排气口11出来的气体流至第一换热器2换热,从第二排气口12出来的气体流至第二换热器3换热,之后通过节流装置节流并流入第三换热器4吸热,最后回到所述压缩机1中。
可以理解的,在制热/制冷/化霜/除湿等模式下,换热设备可根据实际负荷需求来调整所述压缩机1的工作模式,使得所述压缩机1输出的能量能够与空调器所需要的负荷相匹配,从而降低空调器或者热水器的能耗,提升换热系统的能效。
在实际应用中,可将所述第一换热器2设于背风侧,所述第二换热器3设于迎风侧,此时经过第二换热器3加热升温后的气流能够经过第一换热器再次升温。
可以理解的是,因所述第一换热器2设于背风侧,所述第二换热器3设于迎风侧,导致在所述第一换热器2所在的支路的温度和压力比第二换热器3所在的支路的温度和压力更高,因此,对应所述第一压缩缸1a做功的压缩比会更大,工况会更加恶劣,在本实施例中,所述补气增焓模块5的旁通端53用于对所述第一压缩缸1a补气增焓,如此,将中温中压的冷媒补充至所述第一压缩缸1a,降低所述第一压缩缸1a的压缩比,改善所述第一压缩缸1a的运作工况。
还可以理解的是,所述第一换热器2和所述第二换热器3设置的位置可以互换,或者因不同的工况两个室内换热器可以根据实际需要布置,而所述补气增焓模块只需对应对两个室内换热器处在较高排气压力的一个室内换热器的压缩缸进行补气增焓即可。
具体地,在一实施例中,请参阅图5和图6,所述补气增焓模块5包括第一过冷节流阀501、第一开关阀502和闪蒸罐503;所述补气增焓模块5通过第一干路A连通所述第一主流端51和所述第二主流端52,所述第一过冷节流阀501和所述闪蒸罐503设于所述第一干路A,且所述第一过冷节流阀501设于所述第一主流端51和所述闪蒸罐503之间;所述补气增焓模块5通过第一旁通管路B连通所述旁通端53和所述闪蒸罐503,所述第一开关阀502设于所述第一旁通管路B。
因旁通管路的管路末端处于闪蒸罐503内腔顶侧,从冷凝器出口进入闪蒸罐503的气液两相冷媒在罐体内腔中分为上部的气体与下部的液体,出管从罐体底部抽走液态冷媒,进入蒸发器;旁通管路抽走气体冷媒通过补气增焓阀直接补气给压缩机1补气口。
可以理解的是,为了使得所述旁通端53的冷媒的温度和压力达到所需的中温中压,在所述闪蒸罐503靠近所述第一主流端51的一侧设置所述第一过冷节流阀501,所述第一过冷节流阀501能将所述第一换热器2换热后的冷媒进一步的进行降温降压,再补充至所述第一压缩缸1a,从而改善压缩机1的吸气。
进一步地,在另一实施例中,请参阅图7,所述补气增焓模块5的第一主流端51与所述第二换热器的第二端32连接;所述闪蒸罐503包括第一换热腔503a、以及设于所述第一换热腔503a内的第一换热管路a1,所述第一换热管路a1的第一端与所述第一换热器的第二端22连接,所述第一换热管路a1的第二端与所述第三换热器的第二端42连接。
可以理解的是,经所述第一换热器2换热后的冷媒温度较高,而经所述第二换热器3换热后的冷媒温度较低,所述第二换热器3换热后的较低温度的冷媒经所述第一换热腔503a,与温度较高的所述第一换热管路a1内的所述的冷媒进行热交换,从而降低所述第一换热器2所在的流路流至所述第三换热器4的冷媒的温度,从而实现对所述第一排气口11所在的支路上的过冷。
还可以理解的,降低流入所述第三换热器4的冷媒的温度,降低所述第三换热器4的蒸发温度,减少蒸发器的气相换热区的长度,增加两相换热面积,也同样能够提升所述第三换热器4的换热效率。
为了进一步的使得流入所述第三换热器4的冷媒的温度更低,提升所述第三换热器4的换热效率,在另一实施例中,所述第一换热管路a1的第二端与所述第三换热器的第二端42通过第一连通流路连通;所述换热系统还包括第一节流元件71,所述第一节流元件71设于所述第一连通流路。
因所述第一排气口11对应的支路上的温度较高,在所述第一换热器2所在的流路经所述第一换热管路a1进行降温后,流至所述第三换热器4,通过所述第一节流元件71,可将经所述第一换热管路a1换热后的冷媒温度进一步的降低,进一步地提升所述第三换热器4的换热效率。
所述补气增焓模块5除了采用闪蒸罐503的形式实现补气增焓,还可以采用经济器512的形式实现补气增焓,具体地,请参阅图8和图9,所述补气增焓模块5包括第二过冷节流阀511和经济器512;所述经济器512通过第二干路C与所述第二主流端52连接,所述第二干路C上设有第二旁通管路D,所述第二旁通管路D连通所述第二干路C与所述经济器512,所述第二过冷节流阀511设置在所述第二旁通管路D上。
需要说明的是,因闪蒸罐503的工作原理是将冷媒气液分离,将气态冷媒补充至所述压缩机1,大部分的液态冷媒处于主流路上,对于处在主流路上的冷媒温度没有太大的影响。而经济器512的原型为换热器,从室内换热器流出的冷媒一部分通过过冷节流阀节流,以热量膨胀的方式进行进一步冷却,去降低另一部分的温度,令其过冷,这被稳定下来的过冷液体进入第三换热器4制冷。而另一部分未冷却的气态制冷剂通过补气管道,重新进入压缩机1继续压缩,进入循环,以提高系统容量和效率。
通过设置所述第二过冷节流阀511,使得所述第二旁通管路D上的冷媒的温度降低,从而得到中温中压的冷媒对所述压缩机1补气增焓,同时,所述第二干路C处于所述经济器512内的换热管段与所述第二旁通管路D换热后,所述第二干路C上的冷媒的温度也有所降低,有效地提升所述第三换热器4的换热效率。
在实际应用过程中所述第二过冷节流阀511的通断可根据实际需求而定:
如在制热模式时,当室外温度在预设温度范围内,空调系统低负荷工作便可以达到预设温度时,所述第二过冷节流阀511关闭,也即不需要补气模块对所述压缩机1补气增焓。当室外温度低于预设值时,空调系统需要较高负荷工作,此时可开启所述第二过冷节流阀511,通过所述补气增焓模块5对所述压缩机1进行补气增焓,提升压缩机1的能效,提升空调系统的低温制热能力。
在另一实施例中,请参阅图10,所述补气增焓模块5的第一主流端51与所述第二换热器的第二端32连接;所述经济器512包括第二换热腔512a、以及设于所述第二换热腔512a内的第二换热管路a2,所述第二换热管路a2的第一端与所述第一换热器的第二端22连接,所述第一换热管路a1的第二端与所述第三换热器的第二端42连接。
可以理解的是,经所述第一换热器2换热后的冷媒温度较高,而经所述第二换热器3换热后的冷媒温度较低,所述第二换热器3换热后的较低温度的冷媒经所述第二换热腔512a,与温度较高的所述第一换热管路a1内的所述的冷媒进行热交换,从而降低所述第一换热器2所在的流路流至所述第三换热器4的冷媒的温度,从而实现对所述第一排气口11所在的支路上的过冷,提升所述第三换热器4的换热效率。
进一步地,在一实施例中,请参阅图9,所述第二换热管路a2的第二端与所述第三换热器的第二端42通过第二连通流路连通;所述换热系统还包括第二节流元件72,所述第二节流元件72设于所述第二连通流路。通过所述第二节流元件72,可将经所述第一换热管路a1换热后的冷媒温度进一步的降低,进一步地提升所述第三换热器4的换热效率。
可选地,所述第一节流件为电子膨胀阀,所述第二节流件也为电子膨胀阀。
具体地,在一实施例中,请参阅图6、图7和图9,所述压缩机1具有与所述第一压缩缸1a连通的补气增焓口14,所述补气增焓模块5的旁通端53与所述压缩机1的补气增焓口14连接。具体地,所述补气增焓口14可以设置在所述第一压缩缸1a上,使得所述旁通端53的中温中压冷媒能够直接补充至所述第一压缩缸1a内。
具体地,在本实施例中,所述换热系统还包括第一气液分离器81,所述第一气液分离器的第一端811与所述第一回气口131和所述第二回气口132连接,所述第一气液分离器的第二端812设置为能够与所述第三换热器的第一端41连接。
如此,所述第一气液分离器81将经所述第三换热器4换热后的冷媒进行气液分离,将分离出的冷媒气体分别通过所述第一回气口131和所述第二回气口132输送至所述第一压缩缸1a和所述第二压缩缸1b,所述第一压缩缸1a将压缩后的高温高压冷媒经所述第一换热器2换热后,与所述第二压缩缸1b将压缩后的高温高压冷媒经所述第二换热器3换热后的冷媒汇合,再与所述第三换热器4换热后回至所述第一气液分离器81。在该实施例中,所述第一回气口131和所述第二回气口132仅仅只是作为回气的口,所述补气增焓口14与所述第一回气口131和所述第二回气口132相对独立设置。
具体地,所述补气增焓口14还可以与所述第一回气口131兼容,通过所述第一回气口131将中温中压的冷媒补充至所述第一压缩缸1a,在另一实施例中,请参阅图10至图12,所述换热系统还包括第二气液分离器82、第三气液分离器83和单向阀9;所述第二气液分离器的第一端821与所述第一回气口131连接,所述第二气液分离器的第二端822设置为能够与所述第三换热器的第一端41连接,且能够与所述补气增焓模块5的旁通端53连接;所述单向阀9设置在所述第二气液分离器82和所述第三换热器4之间,且所述单向阀9设置为单向导通所述第三换热器4至所述第二气液分离器82的流路;所述第三气液分离器的第一端831与所述第二回气口132连接,所述第三气液分离器的第二端832设置为能够与所述第三换热器的第一端41连接。
如此,所述第二气液分离器82与所述第三气液分离器83相对独立进行工作,所述第三换热器4将回流的冷媒分别输送至所述第二气液分离器82与所述第三气液分离器83,也即所述第二气液分离器82与所述第三气液分离器83分别对所述第一回气口131和所述第二回气口132分别输送冷媒。
而所述补气增焓模块5的旁通端53通过所述单向阀9的单向导通作用,也将中温中压的冷媒补充至所述第二气液分离器82,使得所述第二气液分离器82对应的所述第一回气口131的压力较大,从而使得进入至所述第一压缩缸1a内的冷媒的焓值增大,减小所述第一压缩缸1a的压缩比,提升所述压缩机1的能效。
进一步地,为了提升冷媒与所述第三换热器4的过冷度,请参阅图1、图2、图6和图11,所述换热系统还包括第三节流件73和第四节流件74;所述第一排气口11与所述第一换热器2连接形成第一支路A1,所述第二排气口12与所述第二换热器3连接形成第二支路A2,所述第一支路A1与所述第二支路A2汇合后通过主干路G与所述第三换热器的第二端42连接;所述第三节流件73设于所述第一支路A1上,并位于所述第一换热器2与所述第三换热器4之间;所述第四节流件74设于所述第二支路A2上,并位于所述第二换热器3与所述第三换热器4之间。
如此,所述第三节流元件可将所述第一支路A1上的冷媒能够降温降压,同时,所述第四节流元件可将所述第二支路A2上的冷媒能够降温降压,经汇合后的冷媒能够达到理想的较低的温度和压力,使得所述第三换热器4的换热效能更高。
除了在两个支路上分别设置节流元件,对支路上的冷媒进行降温降压,还可以通过在汇合后的第一干路A上实现降温降压,故,在另一实施例中,请参阅2、图6和图11,所述换热系统还包括第五节流件75,所述第五节流件75设于所述第一干路A上,且位于所述补气增焓模块5和所述第三换热器4之间。
因节流元件可以通过自身的长短和内径大小来达到调节冷媒的降压量和降温量,因此分别在两个支路上设置两个节流元件可以单独对每一支路上的冷媒的温度和压力进行管控,而在干路上设置一个节流元件,可以减少零部件,节省成本,并且节省空间。在实际应用中,可以根据不同的应用场景选择不同的布置方式,以达到最佳的使用效果。
本发明还提供一种换热设备,所述换热设备包括换热系统,因所述换热设备包括上述的换热系统,该换热系统的具体结构参照上述实施例,由于本换热设备的换热系统采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不一一赘述。
具体地,所述换热设备包括热水器或空调器。
在所述换热设备设置为热水器,也即空气能热水器时,所述热水器空气能通过吸收环境的热量,将热量排给水箱。
对应在本发明的换热系统中,空气能利用了热泵的原理,首先流经所述第三换热器4的冷媒吸收空气中的热量蒸发,经过所述压缩机1做功,汽化后的冷媒温度上升,能量提高,之后,高温高压的冷媒经所述第一换热器2和所述第二换热器3时,两个室内换热器换热,周围的热空气将热量传递给水箱中的水,冷媒从两个室内换热器换热后,再经过节流元件(膨胀阀)通过小孔膨胀进一步降低温度,再次与所述第三换热器4进行热交换,开始下一个循环。这个循环体系主要是通过冷媒吸收空气中的热量再利用压缩机1对冷媒做功,对其进行加热,再将热量用于水的加热。
在所述换热设备设置为空调器时,在制热模式下,所述空调器也是通过吸收环境的热量,将热量排到室内。其工作原理与上述热水器的热泵原理类似,在此不一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (17)
1.一种换热系统,其特征在于,包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器和补气增焓模块;
所述压缩机具有第一排气口、第二排气口和回气口;
所述第一换热器的第二端和所述第二换热器的第二端与所述第三换热器的第二端连接,所述第一换热器的第一端设置为能够与所述第一排气口连接,所述第二换热器的第一端设置为能够与所述第二排气口连接,所述第三换热器的第一端设置为能够与所述回气口连接;
所述补气增焓模块具有第一主流端和第二主流端、以及旁通端,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第一换热器的第二端和/或所述第二换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的第二主流端与所述第三换热器的第二端连接,所述补气增焓模块的旁通端用于对所述压缩机补气增焓。
2.如权利要求1所述的换热系统,其特征在于,所述压缩机为双缸双吸双排压缩机,所述双缸双吸双排压缩机包括独立工作的第一压缩缸和第二压缩缸,所述回气口包括第一回气口和第二回气口;
所述第一压缩缸与所述第一排气口、所述第一回气口均连通;
所述第二压缩缸与所述第二排气口、所述第二回气口均连通。
3.如权利要求2所述的换热系统,其特征在于,所述压缩机为双排气变容压缩机,所述换热系统还包括切换组件,所述切换组件用于将所述压缩机在第一工作模式和第二工作模式切换,在所述第一工作模式,所述第一压缩缸单独工作,在所述第二工作模式,所述第一压缩缸与所述第二压缩缸同时工作。
4.如权利要求2所述的换热系统,其特征在于,所述第一换热器设于背风侧,所述第二换热器设于迎风侧;
所述补气增焓模块的旁通端用于对所述第一压缩缸补气增焓。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的换热系统,其特征在于,所述补气增焓模块包括第一过冷节流阀、第一开关阀和闪蒸罐;
所述补气增焓模块通过第一干路连通所述第一主流端和所述第二主流端,所述第一过冷节流阀和所述闪蒸罐设于所述第一干路,且所述第一过冷节流阀设于所述第一主流端和所述闪蒸罐之间;
所述补气增焓模块通过第一旁通管路连通所述旁通端和所述闪蒸罐,所述第一开关阀设于所述第一旁通管路。
6.如权利要求5所述的换热系统,其特征在于,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第二换热器的第二端连接;
所述闪蒸罐包括第一换热腔、以及设于所述第一换热腔内的第一换热管路,所述第一换热管路的第一端与所述第一换热器的第二端连接,所述第一换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端连接。
7.如权利要求6所述的换热系统,其特征在于,所述第一换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端通过第一连通流路连通;
所述换热系统还包括第一节流元件,所述第一节流元件设于所述第一连通流路。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的换热系统,其特征在于,所述补气增焓模块包括第二过冷节流阀和经济器;
所述经济器通过第二干路与所述第二主流端连接,所述第二干路上设有第二旁通管路,所述第二旁通管路连通所述第二干路与所述经济器,所述第二过冷节流阀设置在所述第二旁通管路上。
9.如权利要求8所述的换热系统,其特征在于,所述补气增焓模块的第一主流端与所述第二换热器的第二端连接;
所述经济器包括第二换热腔、以及设于所述第二换热腔内的第二换热管路,所述第二换热管路的第一端与所述第一换热器的第二端连接,所述第二换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端连接。
10.如权利要求9所述的换热系统,其特征在于,所述第二换热管路的第二端与所述第三换热器的第二端通过第二连通流路连通;
所述换热系统还包括第二节流元件,所述第二节流元件设于所述第二连通流路。
11.如权利要求4所述的换热系统,其特征在于,所述压缩机具有与所述第一压缩缸连通的补气增焓口,所述补气增焓模块的旁通端与所述压缩机的补气增焓口连接。
12.如权利要求2至4中任意一项所述的换热系统,其特征在于,所述换热系统还包括第一气液分离器,所述第一气液分离器的第一端与所述第一回气口和所述第二回气口连接,所述第一气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接。
13.如权利要求2至4中任意一项所述的换热系统,其特征在于,所述换热系统还包括第二气液分离器、第三气液分离器和单向阀;
所述第二气液分离器的第一端与所述第一回气口连接,所述第二气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接,且能够与所述补气增焓模块的旁通端连接;
所述单向阀设置在所述第二气液分离器和所述第三换热器之间,且所述单向阀设置为单向导通所述第三换热器至所述第二气液分离器的流路;
所述第三气液分离器的第一端与所述第二回气口连接,所述第三气液分离器的第二端设置为能够与所述第三换热器的第一端连接。
14.如权利要求1所述的换热系统,其特征在于,所述换热系统还包括第三节流件和第四节流件;
所述第一排气口与所述第一换热器连接形成第一支路,所述第二排气口与所述第二换热器连接形成第二支路,所述第一支路与所述第二支路汇合后通过主干路与所述第三换热器的第二端连接;
所述第三节流件设于所述第一支路上,并位于所述第一换热器与所述第三换热器之间;
所述第四节流件设于所述第二支路上,并位于所述第二换热器与所述第三换热器之间。
15.如权利要求14所述的换热系统,其特征在于,所述换热系统还包括第五节流件,所述第五节流件设于所述第一干路上,且位于所述补气增焓模块和所述第三换热器之间。
16.一种换热设备,其特征在于,所述换热设备包括如权利要求1至15中任意一项所述的换热系统。
17.如权利要求16所述的换热设备,其特征在于,所述换热设备包括热水器或空调器。
Publications (1)
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CN118293585A true CN118293585A (zh) | 2024-07-05 |
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