CN201837135U - 涡旋压缩机闪发器热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡旋压缩机闪发器热泵系统，主要解决空气源热泵在低温环境下使用所存在的制热量不足、性能系数下降、排气温度过高、压缩机不能正常运行的问题，系统由涡旋压缩机、冷凝器、热力膨胀阀A、闪发器、热力膨胀阀B、蒸发器以及截止阀等器件组成，涡旋压缩机设有吸气口、出气口及补气口，吸气口、出气口分别与蒸发器、冷凝器相连，补气口通过截止阀与闪发器相连，其主要特征是：系统中装有闪发器，制冷剂循环分为主回路循环和补气回路循环。本实用新型通过对补气回路循环的投停，系统既能在常温工况下高效正常运行，又能在低温工况下安全可靠运行。

Description

涡旋压缩机闪发器热泵系统

所属技术领域

本实用新型属于热泵技术领域，涉及一种涡旋压缩机闪发器热泵系统。

背景技术

众所周知，热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，因此空气源热泵成为热泵产品中最为广泛应用的一种。但是，传统的空气源热泵的应用范围受到环境因素的约束：随着室外温度的降低，用户的需热量不断增加，当室外气温很低时，机组会出现制热量不足、性能系数下降、排气温度过高等现象，会导致压缩机不能正常运行，甚至损坏压缩机。

发明内容

本实用新型的目的就是针对传统空气源热泵系统在低温环境下使用所存在的制热量不足、性能系数下降、排气温度过高、压缩机不能正常运行的问题，而提供一种涡旋压缩机闪发器热泵系统。

本实用新型的技术解决方案是：一种涡旋压缩机闪发器热泵系统，主要由涡旋压缩机、冷凝器、热力膨胀阀A、闪发器、热力膨胀阀B、蒸发器以及截止阀等器件组成，涡旋压缩机设有吸气口、出气口及补气口，吸气口、出气口分别与蒸发器、冷凝器相连，补气口通过截止阀与闪发器相连，其主要特征是：系统中装有闪发器，制冷剂循环分为主回路循环和补气回路循环。

本实用新型技术解决方案中所述的闪发器，该器件相当于一个储液器，从冷凝器出来的高压制冷剂液体经膨胀阀A节流到某一压力变为汽液混合物后进入闪发器，在闪发器中，处于上部的闪发蒸气通过截止阀进入补气口，而在闪发器内，制冷剂蒸气的不断闪发致使闪发器下部的制冷剂液体过冷，过冷后的制冷剂液体再经膨胀阀B节流到蒸发压力后进入蒸发器。

本实用新型技术解决方案中所述的制冷剂循环，可分为主回路循环和补气回路循环。主回路循环为普通热泵制冷剂循环，其流程是：涡旋压缩机吸气口→涡旋压缩机出气口→冷凝器进口→冷凝器出口→膨胀阀A进口→膨胀阀A出口→闪发器液态制冷剂进口→闪发器液态制冷剂出口→膨胀阀B进口→膨胀阀B出口→蒸发器进口→蒸发器出口→涡旋压缩机进口。补气回路循环为辅助回路循环，其流程是：涡旋压缩机补气口→涡旋压缩机出气口→冷凝器进口→冷凝器出口→膨胀阀A进口→膨胀阀A出口→闪发器液态制冷剂进口→闪发器汽态制冷剂出口→截止阀→涡旋压缩机补气口。

本实用新型技术解决方案中所述的制冷剂循环，虽然分为主回路循环和补气回路循环，但通过截止阀的开启控制，可实现主回路循环和补气回路循环同时运行，也可通过关闭截止阀，仅使主回路循环运行。如果关闭补气回路循环中处于闪发器和涡旋压缩机补气口之间的截止阀，则该机组按照普通热泵系统工作，和常规的热泵系统没有区别；考虑到系统在低温环境下运行时，涡旋压缩机由于压缩比增大，必然会产生很高的排气温度，为此，可开启补气回路循环上的截止阀，则系统开通了补气回路循环，在低温工况运行时，由于投用补气回路循环，在涡旋压缩机的压缩空腔中直接吸入处于闪发器上部的闪发蒸气，则机组按照带闪发器的热泵系统进行工作，即主回路循环和补气回路循环同时开通，可解决空气源热泵的低温工况运行可行性问题。

本实用新型技术解决方案中所述的涡旋压缩机，其补气口的开设，可与涡旋压缩机制造公司的设计人员共同研究，通过对带闪发器的热泵系统进行分析，建立带闪发器的热泵系统用涡旋压缩机的数学模型，并根据这一模型的仿真结果分析补气口位置对系统性能的影响和补气口大小的确定方法，并给出补气口起始的角度和补气口面积的计算式。仿真结果表明：对于涡旋压缩机，为了保证热泵系统在冬季低温工况下的制热性能以及夏季高温工况下的制冷性能最佳，并防止泄露，最佳开设角度可在靠近吸气腔刚刚闭合处的角度附近；设计涡旋压缩机补气口时，应考虑带闪发器热泵系统的使用环境，同时兼顾涡旋压缩机的结构特点以及加工方法等因素的限制，故应选取尽可能大的补气口，并开成圆孔。

本实用新型技术解决方案中所述的涡旋压缩机，其压缩过程可分三个阶段：一是补气前的内压缩。在主回路循环中，来自蒸发器的制冷剂蒸气进入涡旋压缩机压缩腔后，内压缩过程开始，随着动涡盘的旋转，封闭的压缩腔达到补气口位置，制冷剂蒸气被压缩到一级内压缩过程结束的状态；二是中间补气过程。来自闪发器的制冷剂蒸气通过补气口进入涡旋压缩机压缩腔，与腔内已处于一级内压缩结束状态的原有气体进行混合，而后，边补气、边混合、边压缩，直至工作腔与补气口脱离，这时压缩腔内混合制冷剂蒸气变为二级内压缩结束状态，补气过程结束；三是补气后的内压缩。涡旋压缩机工作腔与补气口脱离后，工作腔内的制冷剂气体依靠基元容积的减少继续压缩，直至与排气腔相连通，而后通过涡旋压缩机的出气口进入冷凝器。

本实用新型的有益效果是：涡旋压缩机闪发器热泵系统设置了补气回路循环，汽态制冷剂由涡旋压缩机的补气口喷入压缩腔，可降低排气比焓，从而可降低涡旋压缩机的排气温度，同时能把单级压缩变为准二级压缩，这样可避免机组应用于低温工况下由于压缩比增大而使系统不能正常工作的问题；制冷剂的喷射可增加涡旋压缩机的排气量，从而提高热泵系统总的制热量；补气回路循环中的高压液体在闪发器内不断闪发，致使闪发器下部的液体过冷，主回路循环中的高压液体进一步过冷，从而单位制冷量增加，且流经蒸发器的制冷剂质量不变，所以该系统应用于夏季制冷时，总制冷量将增加。当然，由于制冷剂的喷射，涡旋压缩机补气后的制冷剂量增大，这使涡旋压缩机总的功耗有所增加，不过增长率要小于制热量和制冷量的增加，故系统制热和制冷性能系数将增加。因此，补气回路循环的制冷剂喷射除了可提高涡旋热泵系统的变工况低温制热性能外，对于变工况高温制冷同样适用。总之，本实用新型通过对补气回路循环的投停，热泵系统既能在常温工况下高效正常运行，又能在低温工况下安全可靠运行。

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的流程示意图。

图2是本实用新型的循环示意图。

图中：1、吸气口；2、补气前制冷剂蒸气一级内压缩结束；2′、补入的制冷剂蒸气与主回路循环中的制冷剂蒸气混合结束；3、出气口；4、冷凝器出口的液体制冷剂；4′、经热力膨胀阀A节流到某一压力的气液混合物制冷剂；5、在闪发器下部过冷后的液体制冷剂；5′、经膨胀阀B节流后的气体制冷剂；6、补气口；7、涡旋压缩机；8、冷凝器；9、热力膨胀阀A；10、闪发器；11、热力膨胀阀B；12、蒸发器；13、截止阀。

具体实施方式

本实用新型实施例如图1、图2所示。系统主要由涡旋压缩机(7)、冷凝器(8)、热力膨胀阀A(9)、闪发器(10)、热力膨胀阀B(11)、蒸发器(12)以及截止阀(13)等器件组成，涡旋压缩机(7)设有吸气口(1)、出气口(3)及补气口(6)，吸气口(1)、出气口(3)分别与蒸发器(12)、冷凝器(8)相连，补气口(6)通过截止阀(13)与闪发器(10)相连。

从冷凝器(8)出来的高压制冷剂液体(4点)经膨胀阀A(9)节流到某一压力变为汽液混合物(4′点)后进入闪发器(10)，在闪发器(10)中，处于上部的闪发蒸气通过截止阀进入补气口(6点)，被涡旋压缩机(7)的补气口(6点)吸入，此回路成为补气回路循环；在闪发器(10)内，制冷剂蒸气的不断闪发致使闪发器(10)下部的制冷剂液体过冷，过冷后的制冷剂液体(5点)再经膨胀阀B(11)节流到蒸发压力(5′点)后进入蒸发器(12)，此回路称为主回路循环。在蒸发器(12)内，主回路循环的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体通过吸气口(1点)被涡旋压缩机(7)吸入，在压缩到一定压力后(2点)和来自补气回路循环中吸入的制冷剂蒸气(6点)在涡旋压缩机(7)工作腔内混合(2′点)，再进一步压缩后排出涡旋压缩机外(3点)，构成了封闭的制冷剂主回路循环。

如果关闭补气回路循环上的截止阀(13)，则该机组按照普通热泵系统工作，和常规的热泵系统没有区别；如果开启补气回路循环上的截止阀A(13)，则补气回路循环投入运行，该机组按照带闪发器(10)的系统进行工作。

Claims (3)

1.一种涡旋压缩机闪发器热泵系统，主要由涡旋压缩机(7)、冷凝器(8)、热力膨胀阀A(9)、闪发器(10)、热力膨胀阀B(11)、蒸发器(12)以及截止阀(13)等器件组成，涡旋压缩机(7)设有吸气口(1)、出气口(3)及补气口(6)，吸气口(1)、出气口(3)分别与蒸发器(12)、冷凝器(8)相连，补气口(6)通过截止阀(13)与闪发器(10)相连，其主要特征是：系统中装有闪发器，制冷剂循环分为主回路循环和补气回路循环。

2.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机闪发器热泵系统，其特征在于：所述的闪发器(10)，在其上部的制冷剂蒸气通过截止阀(13)进入涡旋压缩机(7)的补气口(6)，而在其下部的制冷剂液体过冷后，再经膨胀阀B(11)节流，进入蒸发器(12)、涡旋压缩机(7)的吸气口(1)。

3.根据权利要求1所述的一种涡旋压缩机闪发器热泵系统，其特征在于：所述的制冷剂循环，可分为主回路循环和补气回路循环，主回路循环流程是，涡旋压缩机(7)的吸气口(1)→涡旋压缩机出气口(3)→冷凝器进口(3)→冷凝器出口(4)→膨胀阀A进口(4)→膨胀阀A出口(4′)→闪发器液态制冷剂进口(4′)→闪发器液态制冷剂出口(5)→膨胀阀B进口(5)→膨胀阀B出口(5′)→蒸发器进口(5′)→蒸发器出口(1)→涡旋压缩机进口(1)，而补气回路循环流程是，涡旋压缩机补气口(6)→涡旋压缩机出气口(3)→冷凝器进口(3)→冷凝器出口(4)→膨胀阀A进口(4)→膨胀阀A出口(4′)→闪发器液态制冷剂进口(4′)→闪发器汽态制冷剂出口(6)→截止阀(13)→涡旋压缩机补气口(6)。 

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