CN1862196A - 蓄冷制冷系统及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种蓄冷制冷系统及其驱动方法，该系统通过避免对压缩机的超负荷运作，可以增强制冷操作及能够延长其寿命，其中，即使在白天制冷负荷小时，也能通过应用制冷操作中使用的制冷剂而将冷能储存在蓄冷罐中，然后，当制冷负荷高时即室内需要大量的冷能时，利用所储存的冷能。

Description

蓄冷制冷系统及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种蓄冷制冷系统(regenerative cooling system)及其驱动方法，尤其涉及如下一种蓄冷制冷系统及其驱动方法：即使在白天制冷负荷低时，该系统也能应用用于制冷操作的制冷剂将冷能(cool heat)储存于蓄冷罐内；而当制冷负荷高时则利用储存的冷能，从而能有效地执行制冷操作。
背景技术
一般来说，蓄冷制冷系统是指通过在夜间功耗较少时将冷能储存于蓄冷罐然后在白天利用所储存的冷能，从而有效执行制冷操作的制冷系统。
一般来说，这种蓄冷制冷系统构造成在夜间执行蓄冷操作而在白天执行制冷操作。如图1所示，当室内装置的驱动率(室内装置容量/压缩机容量)在40～80％的范围时，制冷系数(cop)高从而使制冷操作以最佳状态进行。然而，当室内装置的驱动率(室内装置容量/压缩机容量)小于40％时，该制冷系数(cop)低而由压缩机提供的制冷剂会返回到该压缩机中。如此一来，进行的制冷操作效率低。另外，当室内装置的驱动率大于80％时，压缩机处于超负荷状态，而此种状态会缩短该系统的寿命。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种蓄冷制冷系统及其驱动方法。即使在白天制冷负荷低时，该系统也会利用制冷操作时所用的制冷剂将冷能储存于蓄冷罐内；而当制冷负荷高即室内需要大量的冷能时，则会将所储存的冷能加以利用；从而避免压缩机的超负荷运作而增强制冷操作并延长了系统的寿命。
为了达到上述目的和其它优点，并按照本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明提供一种蓄冷制冷系统，包括：制冷线路，其用于使经压缩机压缩的制冷剂依序通过冷凝器及室内装置返回该压缩机；蓄冷线路，其一端从该冷凝器及该室内装置之间岔出，另一端结合在该室内装置及该压缩机之间；该蓄冷线路用于在该制冷线路运行时经由膨胀阀使由该冷凝器冷凝的制冷剂发生相变；蓄冷罐，其安装于该蓄冷线路的外部，用于收集从该蓄冷线路产生的冷能；制冷线路开关阀，其安装于该室内装置与该蓄冷线路的分叉点之间；第一旁路管，其安装于该蓄冷线路的入口处，用于绕过该膨胀阀；及第二旁路管，其一端从该蓄冷线路的出口处岔出，另一端结合在该室内装置及该制冷线路开关阀之间，用于将穿过该蓄冷线路的制冷剂供向该室内装置。
为了达到上述目的和其它优点，并按照本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明还提供了一种蓄冷制冷系统的驱动方法，包括：进行制冷操作，从而将由压缩机压缩及冷凝器冷凝的制冷剂供向室内装置，然后在制冷线路开关阀开启的状态下使在该室内装置内进行完热交换的制冷剂返回该压缩机；进行蓄冷操作，从而可将由该冷凝器冷凝的制冷剂通过蓄冷线路的膨胀阀时所产生的冷能储存于蓄冷罐中；以及通过利用储存于该蓄冷罐中的冷能进行制冷操作，从而使由该压缩机压缩的制冷剂可经由该冷凝器导入该蓄冷线路，而后该制冷剂可在该制冷线路开关阀及该蓄冷线路的出口处于关闭的状态下依序通过第一旁路管、第二旁路管及该室内装置返回该压缩机。
本发明的以上概述说明和以下详细说明都应理解为示范性和解释性的，旨在提供对请求保护的发明的进一步解释。
附图说明
所包含的附图提供了对本发明的进一步理解，其并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
附图中：
图1显示了根据现有技术的制冷系统的室内装置的驱动率与制冷系数的关系图表。
图2显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷及蓄冷操作的方法。
图3显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中利用储存于蓄冷罐里的冷能来执行制冷操作的方法。
图4显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中执行蓄冷操作的方法。
图5显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷操作及蓄冷操作的方法，及负荷与制冷效率之间的关系。
图6显示了在根据本发明第二实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷操作及蓄冷操作的方法；及
图7显示了在根据本发明第二实施例的蓄冷制冷系统中利用储存于蓄冷罐里的冷能来进行制冷操作的方法。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，附图中示出了实施例的例子。
接下来将参考附图详细说明本发明的蓄冷制冷系统及其驱动方法。
图2显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷及蓄冷操作的方法；图3显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中利用储存于蓄冷罐中的冷能来执行制冷操作的方法；图4显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中执行蓄冷操作的方法；而图5显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷及蓄冷操作的方法，及在该蓄冷制冷系统中负荷与制冷效率之间的关系。
如图所示，根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统100包括：制冷线路110，其用于使由压缩机1压缩的制冷剂依序通过冷凝器3及室内装置5而返回该压缩机1内；蓄冷线路120，其一端从该冷凝器3及该室内装置5之间岔出，另一端结合在该室内装置5及该压缩机1之间，用于通过膨胀阀121使由冷凝器3冷凝的制冷剂发生相变；蓄冷罐130，其安装于该蓄冷线路120的外部，用于收集由该蓄冷线路120产生的冷能；制冷线路开关阀140，其安装于该室内装置5与该蓄冷线路120的分叉点120a之间；第一旁路管150，其安装于该蓄冷线路120的入口处，用于绕过该膨胀阀121；以及第二旁路管160，其一端从该蓄冷线路120的出口处岔出，另一端结合于该室内装置5及该制冷线路开关阀140之间，用于将穿过该蓄冷线路120的制冷剂供向该室内装置5。在该制冷线路及该蓄冷线路中，制冷剂导入处称作入口，而制冷剂排出处称作出口。
在该第一旁路管150的入口处安装有三通阀170，该三通阀170用于将导入该蓄冷线路120的制冷剂选择性地送向该膨胀阀121或者送向该第一旁路管150。
该蓄冷线路120的出口处安装有蓄冷线路出口开关阀180，而在该第二旁路管160中安装有第二旁路管开关阀190。
参考图1，在根据本发明第一实施例的该蓄冷制冷系统中，即使在白天制冷负荷低时，即当室内只需要少量的冷能时，也就是说当该室内装置的驱动率(driving rate)小于40％时，通过将用于制冷操作的制冷剂作用至该蓄冷罐130而将冷能储存于该蓄冷罐130中；然后，当该制冷负荷高时(当室内需要大量的冷能时)，即当该室内装置的驱动率大于80％时，使用该储存的冷能，从而将该室内装置的驱动率维持在40～80％，因而提高能量效率。此外，根据本发明第一实施例的该蓄冷制冷系统可避免该压缩机超负荷工作，从而延长其寿命。
参考图2，若在白天进行制冷操作时制冷负荷低，则将用于制冷操作的制冷剂部分地储存于该蓄冷罐中。相应地，当同时进行制冷操作及蓄冷操作时，则由该压缩机1压缩的制冷剂通过该冷凝器3及该室内装置5进行热交换。之后，通过该室内装置5完成热交换的制冷剂返回该压缩机1。其中一部分穿过该冷凝器3的制冷剂经由该三通阀170穿过该膨胀阀121从而膨胀。然后，该膨胀的制冷剂流向该蓄冷罐130从而蓄冷，之后流向该蓄冷线路120的出口，然后返回压缩机1。
参考图3，当由于制冷负荷高而利用储存于蓄冷罐里的冷能进行制冷操作时，此时该制冷线路开关阀140及该蓄冷线路出口开关阀180关闭，经过该压缩机1及该冷凝器3的制冷剂不再流向该室内装置5。该制冷剂经由三通阀170穿过该第一旁路管150，然后流向该蓄冷罐130。之后，利用储存于蓄冷罐130内的冷能的制冷剂经由第二旁路管160导入室内装置5从而进行热交换，而后返回该压缩机1。
参考图4，当只进行蓄冷操作时，此时该制冷开线路关阀140及该第二旁路管开关阀190关闭，穿过该压缩机1及该冷凝器3的制冷剂不再流向该制冷线路110，而是经由该三通阀170穿过该膨胀阀121从而膨胀。该膨胀的制冷剂流向该蓄冷罐130从而蓄冷，然后流向该蓄冷线路120的出口处，之后返回该压缩机1。
图5显示了在根据本发明第一实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷操作及蓄冷操作的方法，以及负荷与制冷效率之间的关系。
如图5所示，曲线1代表根据本发明的蓄冷制冷系统，曲线2代表负荷，曲线3代表制冷效率。当负荷低或高时，该制冷效率便会下降。不过，通过当小负荷施加于该压缩机时储存冷能而当大负荷施加于该压缩机上时利用该储存的冷能，该制冷效率可以实现正常负荷下的最大化。
根据本发明的第一实施例的蓄冷制冷系统的驱动方法包括：执行制冷操作，从而将经压缩机压缩及冷凝器冷凝的制冷剂供向室内装置，然后在制冷线路开关阀开启的状态下使在该室内装置内经热交换的制冷剂返回该压缩机；执行蓄冷操作，从而将经冷凝器冷凝的制冷剂在穿过蓄冷线路的膨胀阀时产生的冷能储存于蓄冷罐内；以及利用储存于该蓄冷罐内的冷能执行制冷操作，从而将由该压缩机压缩的制冷剂通过该冷凝器导入该蓄冷线路，然后可以在该制冷线路开关阀及该蓄冷线路的出口均关闭的状态下使该制冷剂依序经由第一旁路管、第二旁路管及该室内装置返回该压缩机。
安装在该蓄冷线路中的三通阀用于改变制冷剂的流动路径。除三通阀外，还可用开关阀代替。
图6显示了在根据本发明第二实施例的蓄冷制冷系统中同时执行制冷操作及蓄冷操作的方法；而图7显示了在根据本发明第二实施例的蓄冷制冷系统中利用储存于蓄冷罐里的冷能来进行制冷操作的方法。
如图6及图7所示，根据本发明第二实施例的蓄冷制冷系统200包括：制冷线路210，用于使由压缩机1压缩的制冷剂依序经冷凝器3及室内装置5返回该压缩机1；蓄冷线路220，其一端从该冷凝器3及该室内装置5之间岔出，而另一端结合在室内装置5及压缩机1之间，用于在制冷线路210运行时通过膨胀阀221使经冷凝器3冷凝的制冷剂发生相变；蓄冷罐230，其安装于该蓄冷线路220的外部，用于收集由蓄冷线路220产生的冷能；制冷线路开关阀240，其安装于该室内装置5与蓄冷线路220的分叉点220a之间；第一旁路管250，其安装于该蓄冷线路220的入口处，用于绕过该膨胀阀221；以及第二旁路管260，其一端从蓄冷线路220的出口处岔出，另一端结合在室内装置5及制冷线路开关240之间，用于将穿过该蓄冷线路220的制冷剂供向室内装置5。
在该蓄冷线路220入口处安装有蓄冷线路入口开关阀270，并且在第一旁路管250中安装有第一旁路管开关阀271。
参考图6，在同时执行制冷操作及蓄冷操作时，经由压缩机1压缩的制冷剂通过冷凝器3及该室内装置5进行热交换。之后，进行完热交换的制冷剂返回该压缩机1。在该蓄冷线路入口开关阀270开启及第一旁路管开关阀271关闭的情况下，经由冷凝器3的制冷剂穿过膨胀阀221而膨胀。该膨胀的制冷剂流向蓄冷罐230而蓄冷，然后流向蓄冷线路220的出口，之后返回压缩机1。
如图7所示，当利用储存于蓄冷罐内的冷能执行制冷操作时，在制冷线路开关阀240、蓄冷线路入口开关阀270及蓄冷线路出口开关阀280均关闭的状态下，经由压缩机1及冷凝器3的制冷剂并不流向制冷线路210而是经过蓄冷线路220的入口流向第一旁路管250。而后，该制冷剂流向蓄冷罐230，之后通过第二旁路管260导入室内装置5进行热交换，然后返回压缩机1。
如上所述，在本发明中，即使在白天制冷负荷低时即室内只需要少量的冷能时，通过将用于制冷操作的制冷剂作用至该蓄冷罐而将冷能储存于该蓄冷罐中；而当该制冷负荷高即室内需要大量的冷能时，利用该储存的冷能，以将该室内装置的驱动率维持在40～80％，从而提高能量效率。此外，根据本发明的蓄冷制冷系统可避免该压缩机超负荷工作，从而延长其寿命。
由于本发明在不脱离其精神或实质特征的情况下可以若干形式实施，因此应当理解的是，除非另有规定，上述实施例并不受限于前述的任何细节，而应在所附权利要求书限定的精神和范围内广泛地解释，因此所有落入权利要求书和等同范围内的变化和修改都应包含于所附权利要求中。

Claims (8)

1.一种蓄冷制冷系统，包括：
制冷线路，其用于使经压缩机压缩的制冷剂依序通过冷凝器及室内装置返回该压缩机；
蓄冷线路，其一端从该冷凝器及该室内装置之间岔出，其另一端结合在该室内装置及该压缩机之间；该蓄冷线路用于在该制冷线路运行时经由膨胀阀使由该冷凝器冷凝的制冷剂发生相变；
蓄冷罐，其安装于该蓄冷线路的外部，用于收集从该蓄冷线路产生的冷能；
制冷线路开关阀，其安装于该室内装置与该蓄冷线路的分叉点之间；
第一旁路管，其安装于该蓄冷线路的入口处，用于绕过该膨胀阀；及
第二旁路管，其一端从该蓄冷线路的出口处岔出，其另一端结合在该室内装置及该制冷线路开关阀之间，用于将穿过该蓄冷线路的制冷剂供向该室内装置。
2.如权利要求1所述的蓄冷制冷系统，还包括：
三通阀，其安装于该第一旁路管的入口处，用于将导入该蓄冷线路的制冷剂选择性地送向该膨胀阀或该第一旁路管；
蓄冷线路出口开关阀，其安装于该蓄冷线路的出口处；及
第二旁路管开关阀，其安装于该第二旁路管中。
3.如权利要求1所述的蓄冷制冷系统，还包括：
蓄冷线路入口开关阀，其安装于该蓄冷线路的入口处；及
第一旁路管开关阀，其安装于该第一旁路管中。
4.一种蓄冷制冷系统的驱动方法，包括：
进行制冷操作，从而将由压缩机压缩及冷凝器冷凝的制冷剂供向室内装置，然后在制冷线路开关阀开启的状态下使在该室内装置内进行完热交换的制冷剂返回该压缩机；及
进行蓄冷操作，从而可将由该冷凝器冷凝的制冷剂通过蓄冷线路的膨胀阀时所产生的冷能储存于蓄冷罐中。
5.如权利要求4所述的驱动方法，还包括：
通过利用储存于该蓄冷罐中的冷能进行制冷操作，从而使由该压缩机压缩的制冷剂可经由该冷凝器导入该蓄冷线路，而后该制冷剂可在该制冷线路开关阀及该蓄冷线路的出口处于关闭的状态下依序通过第一旁路管、第二旁路管及该室内装置返回该压缩机。
6.一种蓄冷制冷系统的驱动方法，包括：
用于使由压缩机压缩的制冷剂依序通过冷凝器、制冷线路开关阀及室内装置返回该压缩机的制冷线路；
蓄冷线路，其一端从该冷凝器及该制冷线路开关阀之间岔出，其另一端结合在该室内装置及该压缩机之间；该蓄冷线路用于使制冷剂经由该压缩机、该冷凝器、三通阀、膨胀阀及蓄冷线路出口开关阀返回到该压缩机；以及
利用储存的冷能的制冷线路，其具有位于该蓄冷线路的入口处的第一旁路管和位于该蓄冷线路的出口处的第二旁路管，所述利用储存的冷能的制冷线路用于使制冷剂通过该压缩机、该冷凝器、该三通阀、该第一旁路管、该第二旁路管及该室内装置返回该压缩机。
7.如权利要求6所述的驱动方法，包括：
通过开启该制冷线路和该蓄冷线路并关闭所述利用储存的冷能的制冷线路，同时进行制冷操作及蓄冷操作；及
通过关闭该制冷线路和该蓄冷线路并开启所述利用储存的冷能的制冷线路，进行制冷操作。
8.如权利要求7所述的驱动方法，还包括：
通过开启该蓄冷线路并关闭所述利用储存的冷能的制冷线路，进行蓄冷操作。
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