通过经济器回路将蒸汽注入压缩机的热泵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热栗系统，具体涉及一种经济器换热器，其被用作将蒸汽注入压缩机的蒸发器。
【背景技术】
[0002]基本的热栗系统通常具有压缩机、冷凝器、节流装置、和蒸发器，并且这些零组件通常通过导管或管道串联在一起。上述热栗系统的构造均已为本领域技术人员所熟知。对于热栗系统，如何增加容量和提高运行效率是本领域技术人员持续追求的目标。实现方式之一是在热栗系统中引入一经济器回路。经济器回路本质上是在经济器换热器内、在冷凝器下游的主制冷剂流体和第二制冷剂流体(即经济器制冷剂流体)之间提供热传递。在某些运行环境下，第二制冷剂流体是从经济器换热器的上游或下游分接出的。
[0003]图1公开的是从上游分接出的解决方案。一压缩机I将高温高压气体排入一冷凝器2中，然后制冷剂流体被分为两部分:一部分(主制冷剂流体)直接进入经济器换热器5，而另一部分(经济器制冷剂流体)通过经济器膨胀阀6、并以具有中间压力的气液混合物形式进入经济器换热器5。通过这种方式，来自于冷凝器2的主制冷剂流体在穿过一主膨胀阀3并进入蒸发器4之前被经济器制冷剂流体过冷却，而经济器制冷剂流体在经济器换热器5内被过加热、并在离开经济器热交互器5之后通过一蒸汽注射管路501注入压缩机I的一中间压力点，从而在压缩机I内实现较高的质量流量并进而提供较高的供热能力。由于注入的蒸汽处于中间压力，相比从蒸发器注入压缩机时的压力，只需要较少的能量就能压缩到释放给冷凝器所需的压力。结果是，压缩机内的具体工作被削减，并反过来导致系统效率的提尚。
[0004]图2公开的是从下游分接出的解决方案。在该方案中，从压缩机I排出的制冷剂流体进入冷凝器2中，随后制冷剂流体穿过经济器换热器5并在其中被过冷却。在那之后，制冷剂流体被分为两部分:一部分(主制冷剂流体)穿过主膨胀阀3并通过蒸发器4和压缩机I以继续制冷剂的循环；另一部分(经济器制冷剂流体)则再次穿过经济器5并在其内吸收来自于主制冷剂流体的热量而被蒸发，然后通过蒸汽注射管路进入压缩机I。
[0005]在上述两个方案的任一个中，可以根据压缩机的注射入口处的温度来实现过热控制。如图8所示的经济器回路中，阀66是一个温控膨胀阀，一温度检测球76放置在压缩机的注射入口处以监测经济器换热器5的温度变化。工作环境的变化引起阀66的开合，从而调节注入压缩机I的经济器制冷剂流体的量。图9显示了一种可替换的方式，其中阀67是一个电子膨胀阀。电子膨胀阀与上述温控膨胀阀的工作相同，只不过在压缩机注射入口处的环境是通过温度传感器77和压力传感器86等的电子形式来检测得到的。
[0006]图10和图11分别显示的是当经济器膨胀阀被关闭和被大幅打开时，主制冷剂流体和经济器制冷剂流体在经济器换热器5内、并随经济器换热器的延伸方向上的温度分布。参考图10所示，当阀门关闭时，没有经济器制冷剂流体生成(如图中虚线所示)，并且在经济器换热器5内不存在热交换，从而，主制冷剂流体进口处的温度Tl等于主制冷剂流体出口处的温度T3，且经济器制冷剂流体进口处的温度T2等于经济器制冷剂流体出口处的温度T4。由于不存在经济器制冷剂流体，经济器制冷剂流体进口处和出口处的温度T2、T4取决于环境温度。如图11所示，当经济器膨胀阀被大幅打开时，主制冷剂流体被过冷却，从而致使主制冷剂流体出口处的温度T3降低并趋近于经济器制冷剂流体进口处的温度T2，而经济器制冷剂流体被过加热并从而使经济器制冷剂流体出口处的温度T4增加。然而，随着经济器膨胀阀的开口被逐步打开，压缩机注射入口处的温度，即T4，不会规则地或成比例地增长，事实上，在经济器膨胀阀打开后的相当长的一段时间内，T4基本上没有变化，而当快要达到过加热的目标时，T4急速上升。显然，这对于预测过加热何时开始和结束带来了困难，并且也给经济器膨胀阀的控制及稳定、可靠地控制注射入压缩机的蒸汽量造成困难，尤其是在希望达到一个小的过加热目标的情形时。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种热栗系统，其中注射入压缩机的蒸汽量被稳定、可靠地控制。
[0008]为实现上述发明目的，本发明提供一种热栗系统，其包括压缩机、冷凝器、主膨胀阀、和蒸发器。压缩机用于压缩制冷剂；冷凝器设置在压缩机的下游以用于冷却制冷剂；主膨胀阀设置在冷凝器的下游以用于降低制冷剂的压力；蒸发器设置在主膨胀阀的下游以用于蒸发制冷剂。一经济器换热器允许出自冷凝器流出的制冷剂流体和从其自身的上游或下游分接出来的经济器制冷剂流体在其内热传递。该经济器换热器具有制冷剂流体进口和制冷剂流体出口、以及经济器制冷剂流体进口和经济器制冷剂流体出口。一经济器膨胀阀用于控制通过经济器制冷剂流体进口进入经济器换热器内的经济器制冷剂流体的量。其中，经济器膨胀阀的开度根据制冷剂流体出口处的温度T3和/或经济器制冷剂流体进口处的温度T2来调节。通过这种方式，经济器膨胀阀的控制和注射入压缩机的蒸汽量被稳定、可靠地控制。
[0009]作为本发明的进一步改进，经济器膨胀阀的开度根据制冷剂流体出口处的温度与经济器制冷剂流体进口处的温度之间的差值T3-T2来调节。如此可避免工作环境施加的影响。
[0010]作为本发明的进一步改进，制冷剂流体出口处的温度T3和经济器制冷剂流体进口处的温度T2均由温度传感器检测得到。
[0011]作为本发明的进一步改进，制冷剂流体出口处的温度T3由温度传感器检测得到；经济器制冷剂流体进口处的温度T2通过压力传感器检测，并经由一温度函数转换得到。
[0012]作为本发明的进一步改进，压力传感器检测经济器制冷剂流体进口处的压力。
[0013]作为本发明的进一步改进，压力传感器检测经济器制冷剂流体出口处的压力。
[0014]作为本发明的进一步改进，经济器膨胀阀为电子膨胀阀。
[0015]作为本发明的进一步改进，经济器膨胀阀为温控膨胀阀，其开度根据制冷剂流体出口处的温度T3来调节。
[0016]作为本发明的进一步改进，温控膨胀阀包括放置在制冷剂流体出口处的温度检测球以检测该处的温度T3，该温控膨胀阀根据所检测到的温度T3来自动控制其开度。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1所示的是包含有用于蒸汽注射的经济器回路的热栗系统的一种情形；
[0019]图2所示的是包含有用于蒸汽注射的经济器回路的热栗系统的另一种情形；
[0020]图3是应用于上述图1或图2所示的热栗系统中的经济器回路的第一实施方式的示意图；
[0021]图4是应用于上述图1或图2所示的热栗系统中的经济器回路的第二实施方式的示意图；
[0022]图5是应用于上述图1或图2所示的热栗系统中的经济器回路的第三实施方式的示意图；
[0023]图6是应用于上述图1或图2所示的热栗系统中的经济器回路的第四实施方式的示意图；
[0024]图7的图表示意了随经济器膨胀阀的开度变化，制冷剂流体出口处的温度、经济器制冷剂流体进口处的温度、以及这两个温度之间的差值的变化；
[0025]图8是现有技术中一经济器回路的示意图，其中该经济器回路包含了一温控膨胀阀；
[0026]图9是现有技术中另一经济器回路的示意图，其中该经济器回路包含了一电子膨胀阀；
[0027]图10的图表所示的是制冷剂流体穿过如图8和图9所示的经济器回路中的经济器换热器时温度的分布，其中经济器膨胀阀被完全关闭；
[0028]图11的图表所示的是制冷剂流体穿过如图8和图9所示的经济器回路中的经济器换热器时温度的分布，其中经济器膨胀阀被大幅打开。
【具体实施方式】
[0029]以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0030]热栗可以用于加热目的，如提供卫生热水，或提供建筑的室内供暖。请参阅图1和图2所示，一热栗系统通常包括压缩机1、冷凝器2、主膨胀阀3、和蒸发器4。这些零组件通常借助导管或管道串联起来。压缩机I通常采用电力将制冷剂从低压气态压缩到高压气态，从而提高制冷剂的温度、焓和压力。冷凝器2通常采用本领域技术人员所熟知的换热器形式。气态制