CN203349569U - 空调器 - Google Patents

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席战利
张桃
赖想球
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广东美的制冷设备有限公司
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Abstract

本实用新型公开一种空调器,包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器、冷媒加热装置串联成的主回路、制冷节流回路及与之并联的制热补气回路。本实用新型通过在空调系统中设置冷媒加热装置和制热补气回路,在制热循环过程中,尤其是低温工况下,利用补气回路向压缩机混合腔喷射中温中压的制冷剂蒸气,提高压缩机吸气量,从而提高热泵空调的低温制热量及供热系数;同时,根据室外环境温度判断冷媒加热装置的开启及开启功率,提高蒸发温度,抑制结霜速度,缩短化霜时间,延长了正常制热的时间;两者有机结合解决了低温环境下房间热负荷需求增大而空调器制热量反而减小的难题,提高用户舒适性,可满足不同地区尤其是严寒地区客户的需求。

Description

空调器技术领域
[0001] 本实用新型涉及空调技术领域,尤其涉及一种在外界低温环境下能够提升制热效果的空调器系统。
背景技术
[0002] 热泵空调装置在制热运行时,制冷剂通过室外热交换器与室外空气发生热交换,从室外空气吸收热量而蒸发,进入压缩机,经压缩机压缩成高温高压的制冷剂蒸气,进入室内热交换器放热;通过室内热交换器放出热量来加热室内空气,使人们享受比较舒适的环境。
[0003] 但是,随着室外气温的降低,压缩机吸气比容增大,机组吸气量迅速下降,系统流量减小,从而减少热泵系统的制热量,不能满足室内采暖热负荷要求,造成热泵系统在寒冷地区较难推广应用。
[0004] 此外,当室外环境温度下降到一定程度且湿度适宜时,室外热交换器表面还会结霜,结霜初期霜层增大了室外换热器的表面积对制热量有一定的帮助,但是,当霜层不断加厚时,热阻不断增大,而且堵塞风道系统,使得制热量会迅速衰减,空调系统的使用效果会越来越差,进一步影响其制热性能,影响了空调使用的舒适性。
[0005] 为了解决空调器低温环境下制热量不足的问题,目前主要采用PTC来提升空调制热量,但是,这种方案将PTC放在室内,能耗较大,降低系统的能效比,既不经济也不节能,有时还会存在安全隐患。
[0006] 为了解决空调器低温 环境下室外换热器表面结霜速度快的问题,现有的空调器多数采用四通阀换向控制,在开始除霜时,四通换向阀换向,使室外热交换器放热,室内热交换器吸热,造成室内环境温度会降低,这样在较冷的环境中,空调器运行制冷循环,会导致房间温度忽冷忽热,必然增加人们的不适;另外,在有些地区,空气湿度比较大,频繁的化霜运行会影响四通阀和其他电器件的使用寿命;而且除霜过程中由于室外热交换器下部的霜较难除净,在上半部分已经除霜完毕时,必须要等到热交换器下部分除霜完全才能够同时完成除霜而进入正常的制热运行状态,由此浪费了一部分热量,并延长了除霜过程,减少了制热量及降低了总体制热效果。
实用新型内容
[0007] 本实用新型的主要目的在于提供一种可提升低温环境下制热能力并可以延缓室外换热器结霜的空调器。
[0008] 为了达到上述目的,本实用新型提出一种空调器,包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器串联成的一主回路、与所述主回路串联的制冷节流回路,该空调器还包括与所述制冷节流回路及压缩机连接的制热补气回路,以及一连接在所述压缩机与四通阀之间的回气冷媒加热装置。
[0009] 优选地,所述压缩机具有进气口和排气口,所述压缩机的排气口连接四通阀,压缩机的进气口连接压缩机储液罐的出气口,所述回气冷媒加热装置连接在压缩机储液罐的进气口与四通阀之间。
[0010] 优选地,所述空调器还包括根据室外环境温度控制所述回气冷媒加热装置的开停及加热功率大小的控制器。
[0011] 优选地,所述制冷节流回路包括:连接在所述室内热交换器与室外热交换器之间、相互串联的制冷单向阀和制冷节流装置。
[0012] 优选地,所述制热补气回路与所述制冷节流回路并联;所述制热补气回路包括:相互串联的制热一级节流装置、闪发器、制热单向阀和制热二级节流装置;所述压缩机设有补气口,所述闪发器还与所述压缩机的补气口相连;在空调器制冷运行时,所述制冷单向阀打开,所述制热单向阀关闭;在空调器制热运行时,所述制冷单向阀关闭,所述制热单向阀打开。
[0013] 优选地,所述制热补气回路与所述制冷单向阀并联,所述制热补气回路包括:相互串联的制热一级节流装置、闪发器和制热单向阀;所述压缩机设有补气口,所述闪发器还与所述压缩机的补气口相连;在空调器制冷运行时,所述制冷单向阀打开,所述制热单向阀关闭;在空调器制热运行时,所述制冷单向阀关闭,所述制热单向阀打开。
[0014] 优选地,所述制冷节流装置、制热一级节流装置和制热二级节流装置至少为:毛细管或电子膨胀阀。
[0015] 优选地,所述制冷节流装置、制热一级节流装置至少为:毛细管或电子膨胀阀。
[0016] 本实用新型提出的一种空调器,通过在空调系统中设置制热补气回路,在制热循环过程中,尤其是低温工况下,利用补气回路向压缩机混合腔喷射中温中压的制冷剂蒸气,加大压缩机吸气量,抵消由于室外环境温度过低导致压缩机吸气比容增大造成的压缩机吸气量减小,从而引起制热量迅速衰减的问题;同时,在管路上增加回气冷媒加热装置,在低温环境下可以提高蒸发器的蒸发温度和冷凝器的冷凝温度,抑制结霜速度,延长正常制热时间,加快化霜速度,提高出风温度,减小房间温度波动;并将冷媒加热技术和补气增焓技术有机的结合起来,有效解决了在低温下热泵系统制热量不足、室外换热器结霜速度快的问题,提高了用户在寒冷季节使用空调的舒适性;而且两种技术的结合也拓展了热泵空调的使用温区范围,满足不同地区不同客户的需求。
附图说明
[0017] 图1是本实用新型第一实施例空调器循环系统的管路连接示意图;
[0018] 图2是本实用新型第一实施例空调器制冷循环系统冷媒流动示意图;
[0019] 图3是本实用新型第一实施例空调器制热循环系统冷媒流动示意图;
[0020]图4是本实用新型第二实施例空调器循环系统的管路连接示意图。
[0021] 为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了,下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
[0022] 应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0023] 如图1至图3所示,本实用新型第一实施例提出一种空调器,包括四通阀1、室内热交换器2、制热一级节流装置3、制热补气回路4、制冷节流装置5、闪发器6、制热单向阀7、制冷单向阀8、制热二级节流装置9、室外热交换器10、压缩机11、压缩机储液灌13、回气冷媒加热装置12以及控制器(图中未示出)。
[0024] 其中,所述压缩机11设有吸气口 111、排气口 112及补气口 113 ;压缩机储液灌13具有进气口 91和排气口 92 ;所述压缩机7的排气口 71连接四通阀1,压缩机7的进气口 72连接压缩机储液罐8的出气口 92,所述回气冷媒加热装置12连接在压缩机储液罐13的进气口 91与四通阀I之间。
[0025] 回气冷媒加热装置12通过四通阀I与蒸发器(制冷运行下的室内热交换器2或者制热运行下的室外热交换器10)相连、压缩机11排气口 112通过四通阀I与冷凝器(制冷运行下的室外热交换器10或者制热运行下的室内热交换器2)相连,压缩机11补气口 113与闪发器6相连。
[0026] 制热循环回路分为主回路循环和制热补气回路循环。压缩机11、四通阀1、室内热交换器2、室外热交换器10、回气冷媒加热装置12串联成一主回路;制热一级节流装置3、闪发器6、制热单向阀7和制热二级节流装置9串联构成制热补气回路4 ;制冷单向阀8和制冷节流装置5串联构成制冷节流回路;制冷节流回路和制热补气回路4并联,相互独立运行。
[0027] 上述制热补气回路4用于提高低温环境下的制热量,弥补由于蒸发温度过低导致的系统制热量的衰减。其中,闪发器6相当于一个气液分离器,在空调制热运行时,从室内热交换器2出来的高压制冷剂液体经过制热一级节流装置3节流到中间压力的气液混合物后进入闪发器6,在闪发器6中,处于上部的闪蒸气通过压缩机11的补气口 113进入压缩机11混合腔,进行压缩,增大了压缩机11的排气量;从而增大了系统制热量;而在闪发器6内部,处于下部的液体制冷剂由于上部制冷剂不断蒸发而继续冷却过冷,过冷后的制冷剂液体再经过制热二级节流装置9节流到蒸发压力后进入室外热交换器10吸热。
[0028] 上述回气冷媒加热装置12用于提高低温环境下的制热量,延长化霜周期,缩短化霜时间。上述控制器可以根据室外环境温度控制所述回气冷媒加热装置12的开停及加热功率大小。
[0029] 随着室外环境的降低,室内热负荷需求逐渐增大,空调系统的制热量由于压缩机11吸气比容的增大反而降低,当空调系统的制热量无法满足室内舒适性需求时,回气冷媒加热装置12由控制器控制,通过室外环境温度的大小判定是否开启及开启功率的大小;当室外环境温度高于tl°C时,回气冷媒加热装置12关闭;当室外环境温度低于tl°C大于t2°C时,回气冷媒加热装置12开启Wl的功率;当室外环境温度低于t2°C大于t3°C时,回气冷媒加热装置12开启W2的功率;当室外环境温度低于t3°C时,回气冷媒加热装置12开启W3的功率。
[0030] 上述温度值tl、t2、t3逐渐减少,比如可以分别取值:-5°C、-10°C和-15°C ;上述功率值W1、W2、W3逐渐增大,比如可以分别取值:500W、1000W和1500W。
[0031] 本实施例的工作原理和工作过程如下(制冷剂流向如图中箭头所示):
[0032] 如图2所示,在空调器制冷运行时,制热补气回路4中的制热单向阀7关闭,该回路不工作,回气冷媒加热装置12断电不工作,制冷单向阀8打开,低温低压的制冷剂在室内热交换器2中吸热蒸发后经过四通阀I和回气冷媒加热装置12进入压缩机11压缩至高温高压的制冷剂蒸气,通过四通阀I进入室外热交换器10,制冷剂蒸气在室外热交换器10中冷凝放热成为高温高压的过冷液体,通过制冷单向阀8和制冷节流装置5节流降压成低温低压的气液混合物进入室内热交换器2,完成整个制冷循环。
[0033] 如图3所示,在空调器制热运行时,制冷单向阀8关闭,制热单向阀7打开,系统制冷剂从室外热交换器10吸热蒸发成低温低压的制冷剂蒸气,经回气冷媒加热装置12和四通阀I吸入压缩机11吸气口 111,经压缩机11压缩为高温高压的制冷剂蒸气,而后从压缩机11排气口 112排出,经过四通阀I进入室内热交换器2,高温高压的制冷剂蒸气在室内热交换器2中和室内空气换热后冷凝为高压的制冷剂过冷液体;由于制冷单向阀8关闭,制热单向阀7打开,从室内热交换器2出来的高压制冷剂过冷液体只能经过制热补气回路4,首先在制热补气回路4中经过制热一级节流装置3节流为中温中压的制冷剂气液混合物进入闪发器6,在闪发器6中,处于上部的中压饱和蒸气通过压缩机11的补气口 113被压缩机11吸入,蒸气的不断闪发致使闪发器6下部的液体过冷,过冷后中压饱和液体再经制热二级节流装置9 二次节流到蒸发压力后进入室外热交换器10,完成制热循环。在此过程中,蒸气喷射进入压缩机11增加了压缩机11的制冷剂蒸气排量,提高了系统制冷剂质量流量;从而提高了低温环境下的制热量,弥补了由于蒸发温度过低导致的系统制热量的衰减。
[0034] 同时,当室外环境温度高于_5°C时,回气冷媒加热装置12关闭;当室外环境温度低于-5 °C大于-10°C时,回气冷媒加热装置12开启500W的功率;当室外环境温度低于-10°C大于-15°C时,回气冷媒加热装置12开启1000W的功率;当室外环境温度低于-15°C时,回气冷媒加热装置12开启1500W的功率,冷媒加热有效的延缓了室外换热器结霜速度,缩短了化霜时间,提高了系统运行的制热量,从而提升了热泵在低温环境下使用的舒适性。
[0035] 本实施例中所述的制冷节流装置5、制热一次节流装置3、制热二次节流装置9包括但不限于毛细管、电子膨胀阀等节流部件。
[0036] 如图4所示,本实用新型第二实施例提出一种空调器,与上述第一实施例的区别在于,本实施例中将上述第一实施例中的制冷节流装置5和制热二次节流装置合并为一个节流装置9。
[0037] 其中,所述制热补气回路与所述制冷单向阀8并联,所述制热补气回路包括:相互串联的制热一级节流装置3、闪发器6和制热单向阀7。其他与第一实施例相同,在此不再赘述。
[0038] 本实用新型实施例通过上述方案,在制冷运行过程中和普通的热泵空调系统相同,在制热循环过程中,尤其是低温工况下,利用补气回路向压缩机11混合腔喷射中温中压的制冷剂蒸气,加大压缩机11排量,抵消由于室外环境温度过低导致压缩机11吸气比容增大造成的压缩机11排气量减小;同时在回气管路上增加回气冷媒加热装置12,根据室外环境温度判定回气冷媒加热装置12开启的功率大小,提高蒸发温度和冷凝温度,有效延缓室外换热器的结霜,缩短室外换热器化霜时间,从而提升制热量;把补气增焓和冷媒加热加热技术有机的结合起来,解决了低温环境下热泵空调系统制热量不足的问题,提高了用户在寒冷季节使用空调的舒适性,也拓展了热泵空调的使用温区范围,满足不同地区不同客户的需求。
[0039] 上述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种空调器,包括由压缩机、四通阀、室内热交换器、室外热交换器串联成的一主回路、与所述主回路串联的制冷节流回路,其特征在于,还包括与所述制冷节流回路及压缩机连接的制热补气回路,以及一连接在所述压缩机与四通阀之间的回气冷媒加热装置。
2.根据权利要求1所述的空调器,其特征在于,所述压缩机具有进气口和排气口,所述压缩机的排气口连接四通阀,压缩机的进气口连接压缩机储液罐的出气口,所述回气冷媒加热装置连接在压缩机储液罐的进气口与四通阀之间。
3.根据权利要求2所述的空调器,其特征在于,所述空调器还包括根据室外环境温度控制所述回气冷媒加热装置的开停及加热功率大小的控制器。
4.根据权利要求1、2或3所述的空调器,其特征在于,所述制冷节流回路包括:连接在所述室内热交换器与室外热交换器之间、相互串联的制冷单向阀和制冷节流装置。
5.根据权利要求4所述的空调器,其特征在于,所述制热补气回路与所述制冷节流回路并联;所述制热补气回路包括:相互串联的制热一级节流装置、闪发器、制热单向阀和制热二级节流装置;所述压缩机设有补气口,所述闪发器还与所述压缩机的补气口相连;在空调器制冷运行时,所述制冷单向阀打开,所述制热单向阀关闭;在空调器制热运行时,所述制冷单向阀关闭,所述制热单向阀打开。
6.根据权利要求4所述的空调器,其特征在于,所述制热补气回路与所述制冷单向阀并联,所述制热补气回路包括:相互串联的制热一级节流装置、闪发器和制热单向阀;所述压缩机设有补气口,所述闪发器还与所述压缩机的补气口相连;在空调器制冷运行时,所述制冷单向阀打开,所述制热单向阀关闭;在空调器制热运行时,所述制冷单向阀关闭,所述制热单向阀打开。
7.根据权利要求5所述的空调器,其特征在于,所述制冷节流装置、制热一级节流装置和制热二级节流装置为:毛细管或电子膨胀阀。
8.根据权利要求6所述的空调器,其特征在于,所述制冷节流装置、制热一级节流装置为:毛细管或电子膨胀阀。
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