CN212109059U - 一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***，包括第一压缩机、第二压缩机、冷凝换热器、第一节流阀、蒸发过冷器、第二节流阀、蒸发换热器及四通阀；本实用新型可根据运行工况，使用四通阀实现对第一压缩机和第二压缩机的并联单级压缩与串联双级压缩切换；且该新的蒸发过冷方式，能降低节流后工质的气化量和节流损失，且在增加***制冷、制热能力的同时提高了***COP；解决了在实施回热器、补气增焓等过冷技术时，获得的过冷度有限、过冷度受到中间补齐压力限制及压缩种类受限等问题。

Description

一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***

技术领域

本实用新型涉及建筑空调、供暖用能技术领域，具体涉及一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***。

背景技术

对于蒸汽压缩式循环增加冷凝器后的过冷度，可以增大流经蒸发器的单位制冷剂的制冷量，同时也可以提高***COP。现有的过冷形式主要是采用回热器与经济器两种形式。虽然回热器、经济器都可以获得过冷，但是两者又有明显的区别。对于回热器来说，增加了节流阀前制冷剂过冷度的同时也增加了压缩机吸入口的过热度，而过冷对***COP有益但过热对其有害。对于采用经济器的准双级压缩***来说，只能使用补气增焓涡轮压缩机，同时也牺牲部分制冷剂的制冷能力，且受到中间补气压力限制。在补气增焓技术实施时，过冷度受到中间补齐压力限制。对于采用经济器的单级压缩***来说，由于经济器与蒸发器内的蒸发压力相同，所以该循环获得大过冷度时对***COP提高能力有限。

1、回热器

回热器又称气液热交换器。在制冷***中利用从蒸发器出来的制冷剂蒸汽去冷却进入蒸发器前的高压液体，使制冷剂液体过冷和蒸汽过热的一种热交换设备。

特点：使用回热器可使进入压缩机的气体成为过热蒸汽，使回气中夹带的液滴气化，防止压缩机产生液击；使进入蒸发器的液体过冷，减少节流损失。增加了节流阀前制冷剂过冷度的同时也增加了压缩机吸入口的过热度，而过冷对*** COP有益但过热对其有害。

2、采用经济器的准双级压缩***

补气增焓涡旋式压缩机是一种带有补气结构的压缩机，其将一路吸气模式改为一路吸气和一路补气模式,因此也被称为准双级压缩机。补气路是在涡盘中间的位置开设补气孔，将气体、或液体、或气液混合物喷射到压缩腔，使排气温度得到降低，同时改善其在极端工况下的性能。

特点：补气增焓涡旋式压缩机通过牺牲一部分制冷剂降低剩余部分制冷剂的焓值，从而提高能效，且在压缩过程中将牺牲的气体补充进去达到降低排气温度的效果。因此在极端工况下也可以有较好的性能。但同时也牺牲部分制冷剂的制冷能力，且该形式的准双级压缩只能使用涡轮压缩机，受到中间补气压力的限制。在补气增焓技术实施时，尚有一部分问题需要解决，如控制策略、补气节流元件匹配、经济性的考量等。

3、采用经济器的单级压缩***

采用经济器的单级压缩***，其将一路节流蒸发模式改为一路制冷剂工质在经济器内蒸发，来过冷另一路制冷剂工质的模式。该循环模式可以获得较大的过冷度，但是过冷对***COP提高程度有限，且该循环模式不能通过调节最佳过冷度来调节使***COP达到最大值，也不能通过调节过冷度来提升制冷***制热/ 制冷能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***，

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***，包括第一压缩机，还包括第二压缩机、冷凝换热器、第一节流阀、蒸发过冷器、第二节流阀、蒸发换热器和四通阀；

第一压缩机的排气口通过第一管路与冷凝换热器的进口端连接；第二压缩机的排气口通过第二管路与四通阀的第一端口连接；第三管路分别连接第一管路和四通阀的第四端口；冷凝换热器的出口端通过第四管路与蒸发过冷器的高温侧入口连接，蒸发过冷器的高温侧出口通过第六管路与蒸发换热器的一端连接，第六管路上设置有第二节流阀，蒸发换热器的另一端通过第八管路与第二压缩机的吸入口连接；第五管路分别连接第四管路和蒸发过冷器的蒸发侧入口，第五管路上设置有第一节流阀，蒸发过冷器的蒸发侧出口通过第七管路与第一压缩机的吸入口连接；第九管路分别连接第七管路和四通阀的第三端口，第九管路上设置有单向阀，使得四通阀的第三端口只能进不能出；第十管路分别连接第七管路和四通阀的第二端口。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、避免了使用回热器增加节流阀前的制冷剂过冷度的同时也增加了压缩机吸入口的过热度，而过冷对***COP有益但过热对其有害。

2、避免了采用经济器的补气增焓涡轮压缩机，牺牲部分制冷剂的制冷能力、准双级压缩只能使用涡轮压缩机和受到中间补气压力限制问题；也解决了采用经济器的单级压缩***，在获得大过冷度时对***COP提高能力有限的问题。

3、本实用新型提出的该过冷循环方式有利于提高***的实际运行性能，可以降低***的不可逆损失。

4、本实用新型的循环***中蒸发过冷器内的温度降存在最佳值(即：对应最佳过冷度)。也可通过调节蒸发过冷器内的温度降来解决空气源热泵在冬季运行时“热泵供热量与建筑需热量”的供需矛盾。

5、本实用新型的循环***可以实现单双级的切换，来应对室外温度变化，从而保证供冷量、供热量和供热温度的需求，解决了空气源热泵供暖的热量供需矛盾。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理图。

附图标记：1-第一压缩机；101-第一压缩机的吸入口；102-第一压缩机的排气口；2-第二压缩机；201-第二压缩机的吸入口；202-第二压缩机的排气口；3-冷凝换热器；4-第一节流阀；5-蒸发过冷器；6-第二节流阀；7-蒸发换热器； 8-四通阀；801-第一端口；802-第二端口；803-第三端口；804-第四端口；9- 单向阀；

L01-第一管路；L02-第二管路；L03-第三管路；L04-第四管路；L05-第五管路；L06-第六管路；L07-第七管路；L08-第八管路；L09-第九管路；L10-第十管路。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***，包括：第一压缩机1、第二压缩机2、冷凝换热器3、第一节流阀4、蒸发过冷器5、第二节流阀6、蒸发换热器7和四通阀8。

第一压缩机1的排气口102通过第一管路L01与冷凝换热器3的进口端连接；第二压缩机2的排气口202通过第二管路L02与四通阀8的第一端口801连接；第三管路L03分别连接第一管路L01和四通阀8的第四端口804；冷凝换热器3 的出口端通过第四管路L04与蒸发过冷器5的高温侧入口连接，蒸发过冷器5 的高温侧出口通过第六管路L06与蒸发换热器7的一端连接，第六管路L06上设置有第二节流阀6，蒸发换热器7的另一端通过第八管路L08与第二压缩机的吸入口201连接；第五管路L05分别连接第四管路L04和蒸发过冷器5的蒸发侧入口，第五管路L05上设置有第一节流阀4，蒸发过冷器5的蒸发侧出口通过第七管路L07与第一压缩机的吸入口101连接；第九管路L09分别连接第七管路L07 和四通阀8的第三端口803，第九管路L09上设置有单向阀9，使得四通8的第三端口803只能进不能出；第十管路L10分别连接第七管路L07和四通阀8的第二端口802。

在本实用新型中，蒸发过冷器5优选的是采用经济器，也可采用闪发器和换热器等形式，从而实现使进入节流阀的工质过冷，且根据过冷度的大小可调蒸发过冷器的蒸发压力。

在本实用新型中，该循环使用的工质可采用CO₂工质，也可采用其它制冷剂工质，该循环同时适用于跨临界和亚临界两种***循环模式。

第一压缩机1与第二压缩机2并联单级压缩运行时：

如图1所示，第一压缩机1与第二压缩机2并联单级压缩运行时，四通阀8 的第一端口801和第四端口804连通、第二端口802和第三端口803连通，第二压缩机2排出的高温高压气体通过第二管路L02进入四通阀8的第一端口801，经四通阀8的第四端口804排出后，由第三管路L03进入第一管路L01，之后与由第一压缩机1排出的高温高压气体在第一管路L01中汇合，进入冷凝换热器3 换热后被分成两路：一路工质经第一节流阀4节流后进入蒸发过冷器5中蒸发吸热，然后回到第一压缩机1的吸入口，在蒸发过冷器5(或闪发器)中过冷另一路工质；过冷后的另一路工质经第二节流阀6节流后进入蒸发换热器7中蒸发吸热，然后回到第二压缩机2的吸入口，经第二压缩机2压缩后，通过第二管路 L02进入四通阀8的第一端口801，经四通阀8的第四端口804排出后，由第三管路L03进入第一管路L01，之后与由第一压缩机1排出的高温高压气体在第一管路L01中汇合。

第一压缩机1与第二压缩机2串联双级压缩运行时：

如图1所示，第一压缩机1与第二压缩机2串联双级压缩运行时，四通阀8 的第一端口801和第二端口802连通、第三端口803和第四端口804连通，第一压缩机1排出的高温高压气体经冷凝换热器3换热后被分成两路：一路工质经第一节流阀4节流后进入蒸发过冷器5(或闪发器)中蒸发吸热，在蒸发过冷器5 (或闪发器)中过冷另一路工质；过冷后的另一路工质经第二节流阀6节流后进入蒸发换热器7中蒸发吸热，然后回到第二压缩机2的吸入口，经第二压缩机2 压缩后，通过第二管路L02进入四通阀8的第一端口801，经四通阀8的第二端口802排出后，由第十管路L10送入第七管路L07，之后与由蒸发过冷器5出来的中压工质在第七管路L07中汇合；然后回到第一压缩机1的吸入口，最后进入第一压缩机1中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种单双级切换蒸发过冷制冷热泵循环***，包括第一压缩机(1)，其特征在于，还包括第二压缩机(2)、冷凝换热器(3)、第一节流阀(4)、蒸发过冷器(5)、第二节流阀(6)、蒸发换热器(7)和四通阀(8)；

第一压缩机(1)的排气口(102)通过第一管路(L01)与冷凝换热器(3)的进口端连接；第二压缩机(2)的排气口(202)通过第二管路(L02)与四通阀(8)的第一端口(801)连接；第三管路(L03)分别连接第一管路(L01)和四通阀(8)的第四端口(804)；冷凝换热器(3)的出口端通过第四管路(L04)与蒸发过冷器(5)的高温侧入口连接，蒸发过冷器(5)的高温侧出口通过第六管路(L06)与蒸发换热器(7)的一端连接，第六管路(L06)上设置有第二节流阀(6)，蒸发换热器(7)的另一端通过第八管路(L08)与第二压缩机的吸入口(201)连接；第五管路(L05)分别连接第四管路(L04)和蒸发过冷器(5)的蒸发侧入口，第五管路(L05)上设置有第一节流阀(4)，蒸发过冷器(5)的蒸发侧出口通过第七管路(L07)与第一压缩机的吸入口(101)连接；第九管路(L09)分别连接第七管路(L07)和四通阀(8)的第三端口(803)，第九管路(L09)上设置有单向阀(9)，使得四通阀(8)的第三端口(803)只能进不能出；第十管路(L10)分别连接第七管路(L07)和四通阀(8)的第二端口(802)。

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