一种变容量制冷系统，其采用定速压缩机，该压缩机无论冷负荷如何变化均以固定速度连续运转。其中制冷剂旁路包括第二膨胀装置、两个热交换装置、压差调节设备以及一个流量控制装置，该流量控制装置使离开冷凝装置的一部分制冷剂分流到旁路。其中一个热交换器连接成让离开冷凝器的制冷剂流过第一流路。在第一流路的出口，有一部分制冷剂经第二膨胀设备分流到旁路中，然后流过第一热交换器的第二流路，由此第一热交换器就使离开冷凝器的制冷剂过冷。离开压缩机的制冷剂流过第二热交换器的第一流路。离开第一热交换器第二流路的制冷剂流过第二热交换器的第二流路，然后返回到压缩机的入口。因此第二热交换器就使主制冷剂回路中的制冷剂减温。这种结构用在多区域系统中能使多达７０％的制冷剂分流到旁路中从而在减少制冷量的同时使所分流的制冷剂在返回到压缩机之前完全气化。旁路中还可带有一个集液器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及的是多域空调系统，本专利技术特别涉及一种采用单频压缩机但用于可变热负荷的空调系统。
技术介绍
图1是常规的制冷系统10。该系统包括一个压缩机12、一个冷凝器14、一个膨胀设备16和一个蒸发器18。各个部件通过铜管20连接起来从而形成一个闭合回路，制冷剂如R12、R22、R134a、R407c、R410a、氨、二氧化碳或者是天然气循环流动。该制冷循环主要包括以下几步压缩机12压缩制冷剂，冷凝器14将热量从制冷剂释放到环境，制冷剂在膨胀设备16中节流以及制冷剂在蒸发器18中吸收所冷却空间的热量。该过程，其有时被称为蒸气压缩制冷循环，用在使生活空间中或运输工具(如汽车、飞机、火车等)中的空气冷却并去湿的空调系统中，冷藏器中和热泵中。图2所示为图1中蒸气压缩制冷循环的温熵图。其中制冷剂在离开蒸发器18时为蒸发压力下的过热蒸气(点1)，然后由压缩机12压缩到高压。压缩过程中制冷剂的温度也随着上升，其离开压缩机时为冷凝压力下的过热蒸气(点2)。通常的冷凝器由一根管子弯折形成彼此有间距地平行的多排管道。该弯折管路上通常连接有金属肋片或其它的结构以提供传热性能使流过冷凝器的制冷剂与环境空气之间换热达到最大。当过热的制冷剂在冷凝器的上游部分放热时，过热蒸气会(在点2a)变为饱和蒸气，然后随着其流过冷凝器14的其余管路，该制冷剂会进一步放热，当制冷剂离开冷凝器14时，其为过冷液体(点3)。当过冷的制冷剂流过膨胀设备16时，其压力下降，并变成一种大约由20％气体和80％液体组成的气液混合物。还有，当其流过膨胀设备时(图2中的点4)，其温度下降到环境空气温度之下。蒸发器18在结构上与冷凝器的弯折管路很像。被冷却的空气曝露于蒸发器的表面从而将热量传递到制冷剂中。当制冷剂在蒸发器18中吸收热量后，其会变成压缩机吸气压力下的过热蒸气，并(在图2中的点1处)重新进到压缩机中从而完成制冷循环。在空调或制冷系统的设计和操作中有一个问题是热负荷随着时间的变化而变化。这其中包括两种变化。第一，热负荷随着室外气象环境的变化而变化。对于这种热负荷变化来说，有一种处理方法是根据需要开关制冷系统即可。这种系统在频繁开关时会因压缩机启动时大量的能量损失而使工作效率大大降低。第二，夜晚时由于不需对整个房子进行冷却，因此此时的热负荷非常低。当卧室所需的冷量要大大低于整个房子所需的冷量，热负荷通常可降低60％以上。换句话说，为了提高效率，制冷量应减少60-70％。为了避免频繁地开关操作，有一种方法是如图3所示使用变频压缩机。该系统10A与图1的系统基本相同，其主要的不同在于压缩机12A为一个变速压缩机。不同于压缩机12A在开与关之间循环，该压缩机的频率可根据所需的热负荷而变化。然而，变频压缩机并不能解决上述的第二个问题，因为其不能处理热负荷下降60-70％的情况。图4和5所示为蒸发器所吸收的热量与频率的关系曲线以及EER(能效比)与频率的关系曲线。(本领域技术人员都知道EER为制冷量与压缩机功耗之比。)从图4可以看出，变频类压缩机的优点是当频率从60Hz提高到80Hz时，制冷量能提高17％。然而，当频率从60Hz降到30Hz时，制冷量下降40％。这一性能相对于热负荷的变化来说非常好。然而，在80Hz时所带来额外17％的制冷量是有代价的即其效率受到严重的损害。如图5所示，当频率从60Hz提高到80Hz时，EER下降18％。此外，变频压缩机的成本通常会占整个空调系统或制冷系统的三分之一，这一点对于许多应用场合如室内空调来说是非常高的。还有，变频压缩机并不能在很低的频率下工作，因此无法使制冷量下降60-70％。因此，这里需要一种方法，其能避免变频压缩的成本问题和其它缺点的情况下解决热负荷随时间变化的问题。图6所示为一种采用了变隙涡旋压缩机12B的空调系统10B。本领域技术人员都清楚，压缩机12B采用了两个完全同心的涡管，其中一个插在另一里面。一个涡管是静止的，另一个则旋绕其转动。该涡管的运动将气体压过涡管旋转所形成的不断变小小的空间，直到该气体在压缩腔的中心达到最大压力，然后该压缩气体从固定涡管中的排气口排出。为了降低空调系统10B的制冷量，静止的涡管稍稍偏离旋绕的涡管从而使压缩机的负载随着制冷量的降低而降低。然而，这种压缩机的成本是一限制因素变隙式涡旋压缩机的成本大大高于单频压缩机(接近四倍)。因此，变隙式涡旋压缩机不能令人满意地改变空调系统的制冷量。此外，Hwang、Choe、Kim和Chung在Purdue大学West Lafayette IN2002的Purdue压缩机工程以及制冷和空调大会(Purdue CompressorEngineering and Refrigeration and Air Conditioning Conference)上在The Development of High Efficiency Air Condition with TwoCompressor of Different Capacities中提出了一种带有两个不同容量压缩机的高效空调器。这种双压缩机系统可参见图7中的10C。系统10C不同于系统10、10A和10B，因为系统10C采用两个压缩机12C-1和12C-2以及两个止回阀13C-3和13C-2。压缩机12C-1为高容量压缩机，压缩机12C-2为低容量压缩机。两个压缩机一起运行以满足整个冷负荷的需要。当夜间冷负荷明显下降时，将大压缩机12C-1关掉，只留着小压缩机12C-2继续工作。该方法的问题是油分配不均。为了防止两个压缩机之间油分配的不均，需要有一个共用的15。系统10C的另一个缺点是使用了两个压缩机外加两个止回阀，因此与单压缩机系统相比，大大增了空调系统的成本(至少是两倍)。2003年12月16日的、名称为“Refrigeration System WithDe-Superheating Bypass”的美国专利US6662576公开了一种区域化空调系统，该文献在这里以参考的方式全文并入本申请，具有参见图8的附图标记90。制冷系统90包括一个主制冷回路91和一个制冷剂旁路92。主回路91包括压缩机12、冷凝器14、主膨胀设备16以及多区域蒸发器子系统96，所有这些部件均是本领域技术人员知道的常规的或所需类型的部件。蒸发器子系统96包括多个并联的蒸发单元和分别与之相联的流量控制阀100a和100b，其中所示的两个蒸发单元分别为98a和98b，其按照需要设置在所冷却的空间中，这两个蒸发单元通过流量控制阀与主膨胀设备16相连。这些部件同样也是常规的或者是所需类型的部件。旁路92包括一个第二膨胀设备94和一个热交换器97，前者通过一个可调节流量控制阀95连接到冷凝器14的出口，后者具有一个第一流路和一个第二流路，其中第一流路将压缩机12的出口与冷凝器14的入口相连，第二流路则连接到第二膨胀设备94的出口。压差调节设备(PDAD)38用来使主回路91和旁路92的制冷剂一起返回到压缩机12。使用压差调节设备38是因为旁路92中的制冷剂在热交换器97出口的压力大于蒸发器单元98a和98b共用出口104处的压力。PDAD 38要么是一个真空发生设备如美国专利6250086所示的涡旋发生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变容量制冷系统，其包括：一主制冷剂回路和一制冷剂旁路；其中主制冷剂回路包括：压缩装置，其无论热负荷如何变化均以恒定速度工作以便压缩主回路中的制冷剂；冷凝装置，其用来使压缩后制冷剂放出热量；主膨胀装 置，其用来使离开冷凝装置的制冷剂减压；以及蒸发装置，其用来使所被冷却的空间放出热量；其中制冷剂旁路包括：第二膨胀装置；第一和第二热交换装置，其与主制冷剂回路连接以便使其中的制冷剂放出热量；以及流量控制 装置，其根据热负荷操作，用来在主膨胀装置的上游将主制冷剂回路中的一部分制冷剂分流流过上述热交换器并流到压缩装置的一个入口；该热交换装置与主制冷剂回路连接从而提供过冷和减温，其中旁路中的制冷剂无论其质量流量如何均能吸收足够的热量从而使 所分流的制冷剂在返回到压缩机入口之前完全气化。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：凯奥尔浩拜，
申请(专利权)人：沃特克斯埃尔康公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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