热泵制热系统、控制方法及热泵热水器的制造方法_2

文档序号:9504301阅读:来源:国知局
时,喷液支路给压缩机提供适量的气液两相制冷剂,制冷剂在汽化的过程中可以吸收热量,从而将压缩机排气端的温度降低到安全范围内,进而提高系统在低温高压缩比工况下的可靠性,并在一定程度上还可以与补气增焓支路一起增加制冷剂的循环量,从而提高制热能力和能效,最终实现系统在低温工况下能够高效稳定地运转。
[0030]上面实施例中设置的补气增焓支路2和喷液支路3可以共用一个补气口。这种设置形式使得本发明的热栗制热系统只需对回路结构进行改进,而无需改变压缩机11的结构,只要在压缩机11中压腔对应的位置开设一个补气口即可;而且这种设置形式也能简化回路结构,从而节约管路。
[0031]下面将结合图2和图3所示的实施例,对本发明热栗制热系统的结构进行详细说明。该系统包括三个主要组成部分:主回路1、补气增焓支路2和喷液支路3,这里将对每个支路的具体组成及各支路之间的连接关系进行阐述。
[0032]在主回路1中,压缩机11、冷凝器12、第一节流部件13和蒸发器14沿着制冷剂流动方向依次连接,压缩机11的进气口与蒸发器14连接,排气口与冷凝器12连接,制冷剂在主回路1中按照箭头指示的方向循环流动。另外,在主回路1中还可以根据需要设置电磁阀或者过滤器等辅助器件。
[0033]补气增焓支路2的一端连接在冷凝器12与第一节流部件13之间,另一端与压缩机11的补气口连接,用于向压缩机11补充制冷剂,这里补充的制冷剂一般为气相制冷剂,其中也可能混有少量的液相制冷剂。更进一步地,热栗制热系统还包括经济器,以实现主回路1和补气增焓支路2在其中热交换,补气增焓支路2设有用于通断补气增焓支路2的补气电磁阀21和用于调整补充制冷剂量的第二节流部件22,补气电磁阀21和第二节流部件22位于经济器的上游,这里提到的上游是参考制冷剂的流动方向来定义的。优选地,将第二节流部件22靠近经济器设置。
[0034]在一个实施例中,经济器为板式换热器23,经济器的第一入口 23A通过第二节流部件22和补气电磁阀21与冷凝器12的出口连接,经济器的第二入口 23B直接与冷凝器12的出口连接,经济器的第一出口 23C与压缩机11的补气口连接,经济器的第二出口 23D与第一节流部件13的入口连接。这种采用板式换热器23形式的经济器的工作原理是一路制冷剂通过自身节流吸收热量从而使另一路制冷剂进一步冷却,这样吸收热量后的一路制冷剂形成气相制冷剂,并通过压缩机11的补气口为主回路1提供更多的制冷剂进行循环,进一步冷却后的一路制冷剂经过第一节流部件13降压后继续提供给蒸发器14。
[0035]在另一个实施例中,经济器为闪蒸器,经济器的第一入口依次通过第二节流部件和补气电磁阀与冷凝器的出口连接,经济器的第一出口与压缩机的补气口连接,经济器的第二出口与第一节流部件的入口连接。闪蒸器可以实现气液分离,它的工作原理是通过压力的突然减小来降低液相制冷剂的沸点,这样部分液相制冷剂就变为气相制冷剂蒸发出来。
[0036]对于上述两种类型的经济器,总体工作目标是一致的,由于采用板式换热器23形式的经济器可以对从冷凝器12流出的液态制冷剂进一步冷却,因而在流经蒸发器14时,可以进一步增加液态制冷剂与外界空气的温差,以使液态制冷剂在蒸发的过程中从外界空气吸收更多额外的热量,从而在冷凝器12对水加热的过程中使用,由此可以看出,板式换热器23形式的经济器在性能上会达到更优的效果。
[0037]喷液支路3的一端连接在第一节流部件13与经济器的第二出口 23D之间,另一端与压缩机11的补气口连接。而且喷液支路3中设有用于通断喷液支路3的喷液电磁阀31和用于调整补充气液两相制冷剂量的第三节流部件32。在这种连接方式中,喷液支路3中的气液两相制冷剂取自被经济器进一步冷却后的液相制冷剂,目的在于温度较低的液相制冷剂被喷入压缩机11的中压腔后,可以对压缩机11的排气端起到更好的降温冷却效果。另夕卜,本领域技术人员在设计喷液支路3时,也可以从冷凝器12的出口未经过经济器的位置获取液相制冷剂。
[0038]在该热栗制热系统中所采用的第一节流部件13、第二节流部件22或第三节流部件32可以选择毛细管,参见图2,也可以选择膨胀阀,参见图3。一般来讲,液相制冷剂经过节流后压力会突然降低,并且形成气液两相制冷剂。
[0039]在了解了本发明热栗制热系统的结构之后,需进一步对其工作原理进行描述,在描述的过程中会同时对各部件所能达到的技术效果深入地进行剖析,图2和图3中标注的箭头用来表示回路中制冷剂的流动方向。
[0040]当热栗制热系统开始工作时,从压缩机11的排气口排出的高温高压的气相制冷剂经过冷凝器12后,通过与待加热的水换热后,温度降低,转化为液相制冷剂。
[0041]液相制冷剂从冷凝器12的出口流出后,分为①和②两个流路,流路①的液相制冷剂通过补气电磁阀21后,在第二节流部件22处受到节流作用,形成温度被进一步降低的气液两相制冷剂,接着从经济器的第一入口 23A进入,吸收来自流路②的液相制冷剂的热量;
[0042]流路②的液相制冷剂直接从经济器的第二入口 23B进入,释放热量,进一步过冷,离开经济器后,该路液相制冷剂又分为③和④两个流路;
[0043]流路③经过第一节流部件13节流后进入蒸发器14,吸收外界空气的热量进行蒸发,形成低温低压的气相制冷剂进入压缩机11的进气口,完成主回路1的循环;
[0044]流路④经过喷液电磁阀31后,由第三节流部件32进行节流降温,形成气液两相制冷剂,其与流路①形成的气相制冷剂汇合后,从压缩机11的补气口进入。其中,通过流路①补充制冷剂的实质是补气增焓过程,通过流路④补充制冷剂的实质是喷液过程。
[0045]当热栗制热系统处于低温工况时,蒸发器14侧与外界空气的换热量会减少,使得通过蒸发形成的气相制冷剂的量减少,相应地主回路1中的制冷剂循环量减少,由于此时压缩机11的压缩做功并没有减少,使得压缩机11做功产生的热量一部分传导给了少量的制冷剂,剩余部分会转变为热量使压缩机11排气端的温度升高,从而导致压缩机11的制热能力急剧下降,而且排气温度持续过高容易超过压缩机11的极限排气温度,破坏了润滑油的稳定工作状态,从而对压缩机11的结构造成损坏。
[0046]为了提升热栗制热系统的制热能力,在主回路1中增设的补气增焓支路2,用于向压缩机11的中压腔补入更多的气态制冷剂,这样就增加了主回路1中制冷剂的循环量,从而使得压缩机11在同样的做功情况下产生的热量就被分担了,进而降低排气温度;而且经济器可以使从冷凝器12流出的液态制冷剂进一步冷却,从而在流经蒸发器14时,可以进一步增加液态制冷剂与外界空气的温差,以使液态制冷剂在蒸发的过程中从外界空气吸收更多额外的热量,因而补气增焓支路2可以提升热栗制热系统的低温性能,它在运行稳定后才能基本维持系统的可靠性。在热栗制热系统工作的过程中,增加补气量可以进一步降低压缩机11排气端的温度,并改善系统制热能力,而且环境温度越低,补气增焓支路2越能够降低压缩机11的排气温度,相应地制热量和能效的提高也更加明显,也就是说,冷凝温度一定时,蒸发温度越低,设置补气增焓支路2对系统的性能改善越明显。
[0047]而当补气增焓支路2刚开始工作未建立平稳状态的过程中,在实际中可以
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