CN204963285U - 一种双进气双排气压缩机节能制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，包括流体压缩装置和至少两级的冷源系统；所述的双进气双排气压缩机包括低压吸气口、高压吸气口、低压排气口、高压排气口四个吸排气通道，压缩机与上述部件的连接是既相互独立又相互联系的两套子系统；所述的冷源系统包括有依次连接的压缩机的吸气口、四通阀、内部热交换器、节流装置、外部热交换器，所述的压缩机通过排气再与四通阀相连；所述的流体输送装置与冷源系统的内、外部热交换器依次排列。本实用新型通过双进气双排气压缩机对被控环境进行二级或者多级逐级传热，可以有效地对被控环境进行降温/升温，能够节约能耗。

Description

一种双进气双排气压缩机节能制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，属于环境空调制冷系统的节能增效技术领域。

背景技术

目前，我国制冷空调的产量近亿台套，占全世界产量的一大半以上，国内生产厂家通过引进、消化、吸收国外先进技术再加上自身的创新，其技术水已达到国际先进行列，目前的制冷系统的能效比就其制冷循环而言已做得很好，改善的余地很小。

我国已向国际承诺：到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，而实现这一目标，2010～2020年，我国能源消耗总量平均每年只能增加8500万吨标准煤。如何突破自然、环境的制约是当前和今后我国工业面临的紧迫任务和战略课题。大幅度提供能效比必须依靠新的技术进步。

制冷系统的能效取决于蒸发温度与冷凝温度之间的差值，根据热力学第二定律，逆卡诺循环的制冷系数反比于上述两者温差，目前一般制冷系统，无论是定频还是变频系统，运行时均具有恒定的蒸发温度与冷凝温度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，具有两个或以上的不同的蒸发温度与冷凝温度，使现有的空调制冷系统的能耗得到较大幅度降低，无论是制冷或制热运行。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，包括流体输送装置和至少两级的冷源系统，其中，冷源系统包括双进气双排气压缩机、四通阀、内部热交换器、节流装置、外部热交换器，双进气双排气压缩机(1)包括两个吸气口和两个排气口，两个吸气口分别是高压吸气口、低压吸气口，两个排气口分别是低压排气口、高压排气口，吸气口、四通阀、内部热交换器、节流装置、外部热交换器依次连接，排气口通过另一条管路经四通阀与外部热交换器连接；流体输送装置、冷源系统的外部热交换器、内部热交换器依次排列。

作为本实用新型的进一步优化方案，冷源系统为两级。

作为本实用新型的进一步优化方案，流体输送装置为泵或者风机。

作为本实用新型的进一步优化方案，冷源系统中的载冷剂为空气、水、乙二醇中任一。

作为本实用新型的进一步优化方案，还包括有外部输送装置。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型通过对被控环境进行二级或者多级逐级制冷，可以有效地对被控环境进行降温，能够节约能耗。由于对被控环境进行了逐级制冷，冷源系统的工作效率得到了提高。本实用新型中第一级系统的运行效率与目前一般制冷系统的相当，第二级或者后级系统的运行效率高于目前一般制冷系统，其综合效率高于目前一般制冷系统，包括定频还是变频系统。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型在制热状态下工作的结构示意图。

其中，1是压缩机；2a高压吸气口；2b是低压吸气口；3a是低压排气口；3b是高压排气口；4a、4b是四通阀；5a、5b是外部热交换器；6a、6b是流体输送装置；7a、7b是节流装置；8a、8b是内部热交换器；9a、9b是冷源系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，如图1所示，包括流体输送装置6a、6b和至少两级的冷源系统9a、9b，其中，冷源系统9a、9b包括双进气双排气压缩机1、四通阀4a、4b、内部热交换器8a、8b、节流装置7a、7b、外部热交换器5a、5b，双进气双排气压缩机1包括两个吸气口和两个排气口，两个吸气口分别是高压吸气口2a、低压吸气口2b，两个排气口分别是低压排气口3a、高压排气口3b，吸气口2a、2b、四通阀4a、4b、内部热交换器8a、8b、节流装置7a、7b、外部热交换器5a、5b依次连接，排气口3a、3b通过另一条管路经四通阀4a、4b与外部热交换器5a、5b连接；流体输送装置6a、6b、冷源系统9a、9b的外部热交换器5a、5b、内部热交换器8a、8b依次排列，使得传热温差最小化。

上述的双进气双排气压缩机节能制冷系统中，冷源系统可以为多级，但是在一般情况下，采用两级冷源系统也可以实现技术方案。在采用上述的双进气双排气压缩机节能制冷系统进行工作时，一般是要将多级冷源系统的室内热交换器置于室内的被控环境中，用于对室内的环境进行温度调节；但是，也可以将上述的内部热交换器置于其它的被控环境中进行控温调节，例如水体、封闭箱体或者其它需要调温的气体、液体环境中。使用过程中，流体输送装置将被控环境中的气体或者液体输送至内部热交换器附近，气体或者液体依次通过多级的内部热交换器，达到逐级制冷的目的。

压缩机、四通阀、节流装置和外部热交换器用于在被控环境外产生中低温的制冷剂，输送至内部热交换器，使被控环境温度降低。

一般来说，对于被控环境的温度进行调节时，如果降温的温度差过大，会导致冷源系统的制冷效率的降低，因此会造成能耗升高。当采用两级以上的冷源系统对被控环境进行降温时，每一级的冷源系统分别将环境温度降温一定量，热交换过程的传热温差减小，根据热力学第二定律，传热温差的降低可降低系统的不可逆损失，从而降低能耗。因此，当将环境温度降低至相同温度时，采用两级的冷源系统逐级降温的制冷效率要高于采用一级降温的系统。

在上述的双进气双排气压缩机节能制冷系统中，还包括有外部输送装置。外部输送装置的作用是用于将换热介质输送至外部热交换器附近，达到使外部热交换器更好地排出热量的作用，与上述的降温制冷过程类似，外部热交换器的排热过程分两级进行，同样可降低能耗，对制冷效率的提高有所贡献。外部输送装置的具体位置可以根据实际情况进行调节，保证外部热交换器能够较好地热交换即可。

本实用新型中，双进气双排气压缩机是本实用新型技术的关键，包括高压吸气口2a、低压吸气口2b、低压排气口3a、高压排气口3b四个吸排气通道，吸排气的启闭、组合可通过自动或手动控制实现。对于容积型压缩机，根据压缩的进程控制控制吸排气的进行，如活塞机的行程、转子机的转角等；对于容积型、速度型压缩机，也可设计成单轴双吸进口、双排出口，机体内、外部旁通流量分配的方式实现。

流体输送装置可以采用风机、泵等装置。冷源系统中使用的热沉可以是空气、水、乙二醇或其他载冷剂；用于制热目的时，也可以采用空气、水等作为的介质作为载热剂。

以两级冷源系统为例，第一级冷源系统9a包括依次连接的双进气双排气压缩机1的高压吸气口2a、四通阀4a、内部热交换器8a、节流装置7a、外部热交换器5a，双进气双排气压缩机1的低压排汽口3a通过另一条管道经四通阀4a再与外部热交换器5a连接；流体输送装置6a与外部热交换器5a、内部热交换器8a依次排列。第二级冷源系统9b的结构与第一级的冷源系统9a相同。

内部热交换器8a、8b设置于室内，在其一侧设置的流体输送装置6b采用风机。两级的冷源系统9a、9b的其它部件设置于室外。另外，还设置有一个输送装置6a，将室外的空气顺次吹向外部热交换器5a、5b，进而将冷源系统中的热量向环境散发。

以第一级的冷源系统9a为例，在使用时，冷源系统是蒸发循环制冷系统，在该系统中，制冷剂由压缩机1高压吸气口2a吸入后压缩成高温高压蒸汽，经低压排气口3a排出后流经四通阀4a，进入到外部热交换器5a，向外部环境中排出热量后，由节流装置7a节流降压成低温低压两相流体，再进入到内部热交换器8a，吸收室内的热量，最后回到压缩机1，完成一个循环。同样的，第二级的冷源系统8也采用相同的制冷步骤。

风机在室内驱动空气顺次流过内部热交换器8a、8b进行强制对流换热，吸收空气热量从而提供等值的制冷量。运行时，一级冷源系统的蒸发温度高于二级冷源系统，其蒸发温差一般不小于10℃。

以上为一二级冷源系统联合运行的工况，选定控制参数，如温度、湿度等，一二级冷源系统可单独运行，对于第一级的冷源系统9a，此时只要手动或自动关闭压缩机1的高压吸汽口2a、低压排汽口3a，即可停止其运行；对于第二级的冷源系统9b，关闭压缩机1的低压吸汽口2b、高压排汽口3b，亦可停止其运行。

本实施例的第一优点在于利用了第一级的冷源系统9a高蒸发温度对室内空气进行初次降温，同时利用第二级的冷源系统9b对室内空气进行二级降温。初级降温的过程中，由于蒸发温度较高，传热温差小，使能耗降低；另外，由于进行了初次降温，则可以使得二级冷源系统9b中的传热温差随之降低，蒸发循环制冷的制冷效率得到了提高，进一步地节约了能量。

本实施例的第二优点在于利用了第一级的冷源系统5a低冷凝温度对室外空气进行初次散热，同时利用第二级的冷源系统5b对室外空气进行二级散热。初级散热的过程中，由于冷凝温度较低，传热温差小，使能耗降低；另外，由于进行了初次散热，则可以使得二级冷源系统5b中的传热温差随之降低，蒸发循环制冷的制冷效率进一步得到了提高，进一步地节约了能量。

由于两级制冷的特性，系统运行过程其动态组合可实现变频的效果。一级冷源作为基本冷源，可长期运行，而二级冷源可通过设定的温度、湿度加以控制其启停，避免了像单级定频系统开停机时造成的大幅温度波动，具有类似变频的效果，在较低室外温度时一级能源即可满足要求，耗电极低，同时压缩机的四个进排气口的流量可以动态调整，通过其压力、流量的优化组合及控制，可以达到最佳温控节能效果，不但是标准工况能效比且季节能效比也高于变频系统。另外，由于二级冷源为定频系统，无变频系统由于变频产生的对电网有害的谐波干扰，减少了变频对电源的污染。可以认为是“拟变频技术”。

另外，如图2所示，将四通阀4进行换向后，可以使冷源系统9中的制冷剂流动方向相反，可以实现制热的目的。

必要时，可以在本实施例中的一级冷源系统9a和二级冷源系统9b后，再继续加入多级的冷源系统，达到多级制冷的目的，使制冷的效率得到提高。

传统的制冷空调，制冷时载冷剂通过单一蒸发器，如家用空调蒸发器出风温度t_0，回风温度t，空气流量G，其制冷量为：

Q₀=GC_p(t-t₀)

目前一级能耗的空调COP能达到3.6，采用本实用新型后，制冷量由两级冷源承担，回风温度经一级冷源初降后变为t₁，此时蒸发器提供的制冷量为

一级：Q₀₁=GC_p(t-t₁)

二级：Q₀₂=GC_p(t₁-t₀)

Q₀=Q₀₁+Q₀₂

由于实施例中采用了高温蒸发循环，其蒸发温度升高，冷凝温度降低，所以一级冷源耗能甚少，据测算COP能达到6.3。

以一级蒸发/冷凝温度15℃/38℃，二级蒸发/冷凝温度0℃/48℃为例，据测算一二级冷源基本平摊总制冷量，假设t₀=29℃，t=14℃，t=21.5℃，此时能效比：(3.6+6.3)/2=4.95。其能效比与传统系统相比提高了(4.95-3.6)/3.6=37.5%。

以上所述，仅为本实用新型中的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本实用新型的包含范围之内，因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，其特征在于，包括流体输送装置(6a、6b)和至少两级的冷源系统(9a、9b)，其中，冷源系统(9a、9b)包括双进气双排气压缩机(1)、四通阀(4a、4b)、内部热交换器(8a、8b)、节流装置(7a、7b)、外部热交换器(5a、5b)，双进气双排气压缩机(1)包括两个吸气口和两个排气口，两个吸气口分别是高压吸气口（2a）、低压吸气口（2b），两个排气口分别是低压排气口（3a）、高压排气口（3b），吸气口（2a、2b）、四通阀(4a、4b)、内部热交换器(8a、8b)、节流装置(7a、7b)、外部热交换器(5a、5b)依次连接，排气口（3a、3b）通过另一条管路经四通阀(4a、4b)与外部热交换器(5a、5b)连接；流体输送装置(6a、6b)、冷源系统(9a、9b)的外部热交换器(5a、5b)、内部热交换器(8a、8b)依次排列。

2.根据权利要求1所述的一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，其特征在于，冷源系统(9a、9b)为两级。

3.根据权利要求1所述的一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，其特征在于，流体输送装置(6a、6b)为泵或者风机。

4.根据权利要求1所述的一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，其特征在于，冷源系统(9a、9b)中的载冷剂为空气、水、乙二醇中任一。

5.根据权利要求1所述的一种双进气双排气压缩机节能制冷系统，其特征在于，还包括有外部输送装置。