一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統的製作方法

2023-10-29 00:59:52 1

專利名稱：一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統的製作方法
技術領域：
一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，屬於熱泵(製冷)技術領域。
背景技術：
用電驅動的熱泵系統作為建築物的採暖手段，來代替傳統的燃煤/燃油採暖，可以大幅度提高冬季採暖的能量利用效率，並能夠有效減少或杜絕向大氣排放汙染物。特別是在氣候比較寒冷地區的中心城市，使用電動熱泵帶來的這種效果尤其明顯。要使電驅動的熱泵系統能在寒冷氣候條件下穩定高效運行，就要求熱泵在產生較大溫升時，它的發熱量衰減較小、壓縮機的排氣溫度穩定且比較低、能量利用效率較高。然而，傳統的單級壓縮熱泵系統是無法滿足上述要求的。為了滿足上述要求，中國發明專利01109633.0了提出一種適用於寒冷地區的熱泵空調機組，見附圖四。
在傳統單級壓縮熱泵系統的基礎上，專利01109633.0提出的熱泵系統採用開設輔助進氣口的渦旋壓縮機(以下簡稱壓縮機)1，並在電磁閥6出口至壓縮機1輔助進氣口之間並聯一個輔助迴路。從冷凝器2來的高壓液體製冷劑在電磁閥6出口處分別流入主迴路和輔助迴路。流入輔助迴路的液體製冷劑經輔路膨脹閥12後進入過冷器13，流入主迴路的液體製冷劑直接進入過冷器13。輔助迴路和主迴路的製冷劑在過冷器13中產生熱交換，輔助迴路中的製冷劑汽化後被壓縮機1的輔助進氣口吸入，即向壓縮機1強制補氣；而主迴路中的製冷劑得到過冷後，經主路膨脹閥14進入蒸發器8，在蒸發器8中製冷劑吸收外界熱量後變為低壓製冷劑蒸汽，被壓縮機1的吸氣口吸入；在壓縮機1中，從吸氣口、輔助吸氣口吸入的製冷劑混合壓縮後變為高壓製冷劑氣體，排出壓縮機1，進入冷凝器2；在冷凝器2中，高壓製冷劑氣體釋放熱量給載熱介質後變為高壓的製冷劑液體，而完成工作循環。上述技術方案中，通過輔路向壓縮機1補氣可以增加壓縮機1的排氣量，增加了冷凝器2釋放的熱量；另一方面，主路膨脹閥14前的液體過冷可以提高蒸發器8的吸熱能力。這樣，可以有效地阻止熱泵系統在大溫升工況下的熱量衰減，並能提高工作效率和擴大工況範圍。
上述技術方案還存在有明顯的不足之處，首先該熱泵系統沒有回收輔路製冷劑降壓過程的壓力能，來降低系統的能耗；其次系統過冷器13和貯液器15分別設置，增加了系統的部件和成本，同時也使系統的故障部位增多，降低了運行的可靠性。

發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術中存在的問題，提供一種熱泵(製冷)系統。
本發明的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統按照圖1-圖3所示的技術方案實施。該系統包括有壓縮機1、冷凝器2、乾燥過濾器5、電磁閥6、主節流元件7及蒸發器8構成封閉的工作循環迴路；其特徵在於該系統還包括有貯液過冷器3和噴射器4；整個系統由封閉的主迴路和輔助迴路構成，主迴路是由壓縮機1的排氣口與冷凝器2的製冷劑進口相接，冷凝器2的製冷劑出口與貯液過冷器3的進口相接，貯液過冷器3的出口與乾燥過濾器5的進口相接，乾燥過濾器5的出口通過電磁閥6和主節流元件7的進口相接，主節流元件7的出口與蒸發器8的製冷劑進口相接，蒸發器8的製冷劑出口通過汽液分離器9與壓縮機1的進氣口相接構成；輔助迴路是由貯液過冷器3的輔路出口3′與噴射器4的進口相接，噴射器4的引射口4′與蒸發器8的出口至壓縮機1進口之間管道上設置的任一接口相連接，噴射器4的出口通過截止閥10與壓縮機1的輔助進氣口1′相接後構成。
所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統中，所述的貯液過冷器3設置有進口、出口及與貯液過冷器3上部空間相通的輔路出口3′。
所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統中，噴射器4的引射口4′與汽液分離器9或蒸發器8的出口相連接。
所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統中，所述的噴射器4可以不帶引射口4′，在該設置中，貯液過冷器3的輔路出口與噴射器4)的進口相接，噴射器4的出口通過截至閥10與壓縮機1的輔助吸氣口相接。
所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統中，所述的輔助迴路中的噴射器4可用輔節流元件11替換；在該設置中，貯液過冷器3的輔路出口與輔節流元件11的進口相接，輔節流元件11的出口通過截至閥10與壓縮機1的輔助吸氣口相接。
本發明的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，其工作原理和部件作用如下所述壓縮機1排出的高溫、高壓製冷劑氣體，經冷凝器2將熱量傳遞給載熱介質，如載熱液體或載熱氣體，升溫後的載熱介質可用於房間採暖或作為生活熱水。從冷凝器2出來的高壓製冷劑液體進入貯液過冷器3。由於壓力降低和吸收周圍環境的熱量，製冷劑液體在貯液過冷器3滯留時，部分液體汽化成飽和的高壓製冷劑蒸汽併集存於貯液過冷器3的上部。這些高壓製冷劑蒸汽通過貯液過冷器3的輔路出口進入噴射器4；並作為噴射器4的工作流體，來引射汽液分離器9或蒸發器8出口的低壓製冷劑蒸汽。從貯液過冷器3中進入到噴射器4的製冷劑蒸汽和被引射到噴射器4的低壓製冷劑蒸汽在噴射器4中混合併降速，在噴射器4的出口處成為中壓製冷劑蒸汽，被壓縮機1的輔助進氣口吸入，這樣，有效利用了貯液過冷器3出來的高壓製冷劑的壓力能，使熱泵系統的能量效率得以提高。在貯液過冷器3中，部分液體汽化時由於吸收周圍的熱量而使積存在其下部的製冷劑液體得到降溫，成為有較大過冷度的過冷液體後，通過乾燥過濾器5和電磁閥6進入主節流元件7，在主節流元件7中，過冷的製冷劑液體壓力降低而變為低壓的汽液混合物進入蒸發器8，製冷劑汽液混合物在蒸發器8中通過吸收冷卻介質(如冷卻液體或冷卻氣體)的熱量後蒸發為低壓的製冷劑蒸汽，通過汽液分離器9除去游離的液滴後，被壓縮機1的進氣口吸入。在壓縮機1中，從進氣口吸入的低壓製冷劑蒸汽經過初步壓縮後，與從輔助吸氣口吸入的製冷劑混合，再進一步壓縮為高壓製冷劑氣體，並排出壓縮機1、進入冷凝器2。由於製冷劑液體在進入主節流元件7時有比較大的過冷度，增大了製冷劑在蒸發器8中的吸熱能力，這樣，進一步提高了熱泵系統的能量利用效率。該系統中，輔助迴路即為補氣迴路。貯液過冷器3起到了圖4所示的熱泵系統中貯液器15和過冷器13兩個部件的作用，簡化了熱泵系統的結構。
本發明的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統具有能量利用效率高，可行性高，運行工況寬廣；結構簡單，成本低，加工安裝方便的優點。


下面結合附圖描述本發明的實施方式圖1本發明的結構示意圖(可作為本發明的實施方式1)；圖2本發明中噴射器4不帶引射口4′的結構示意圖；圖3本發明中用輔節流元件11替代噴射器4的結構示意圖；
圖4現有技術中一種適用於寒冷地區的熱泵空調機組的結構示意圖；上述附圖中的標號分別為1、壓縮機，1′壓縮機的輔助進氣口，2、冷凝器，3、貯液過冷器，3′貯液過冷器的輔路出口，4、噴射器，4′引射口 5、乾燥過濾器，6、電磁閥，7、主節流元件，8、蒸發器，9、汽液分離器，10、截止閥，11、輔節流元件，12、輔路膨脹閥，13、過冷器，14、主路膨脹閥，15、貯液器。
具體實施例方式本發明按照圖1所示的結構示意圖將市售和設計加工的部件組裝為一體，實現本發明的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統。
實施方式2與實施方式1的熱泵系統類似，參見圖2。所不同的是噴射器4不帶引射口4′，即噴射器4不引射汽液分離器9或蒸發器8出口的低壓製冷劑蒸汽。貯液過冷器3輔路出口的高壓製冷劑蒸汽直接進入噴射器4，膨脹降壓後，通過截止閥10被壓縮機1的輔助進氣口吸入。這樣，進一步簡化了熱泵系統，更便於加工安裝和降低成本。
實施方式3的熱泵系統與實施方式2的熱泵系統類似，參見圖3。所不同的是用輔節流元件11替代噴射器4。這樣，貯液過冷器3上部的高壓製冷劑蒸汽直接進入輔節流元件11，經輔節流元件11降低壓力後，被壓縮機1的輔助進氣口吸入。這樣，熱泵系統又得到了有效的簡化，結構更加緊湊，更有利於加工安裝和降低成本。
上述實施方式中，各部件之間均採用常規螺紋連接或焊接，密封件也均採用常規密封圈。
權利要求
1.一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，包括有壓縮機(1)、冷凝器(2)、乾燥過濾器(5)、電磁閥(6)、節流元件(7)及蒸發器(8)構成的封閉工作循環迴路；其特徵在於該系統還包括有貯液過冷器(3)和噴射器(4)；整個系統由封閉的主迴路和輔助迴路構成，主迴路是由壓縮機(1)的排氣口與冷凝器(2)的製冷劑進口相接，冷凝器(2)的製冷劑出口與貯液過冷器(3)的進口相接，貯液過冷器(3)的出口與乾燥過濾器(5)的進口相接，乾燥過濾器(5)的出口通過電磁閥(6)和節流元件(7)的進口相接，節流元件(7)的出口與蒸發器(8)的製冷劑進口相接，蒸發器(8)的製冷劑出口通過汽液分離器(9)與壓縮機(1)的進氣口相接構成；輔助迴路是由貯液過冷器(3)的輔路出口(3′)與噴射器(4)的進口相接，噴射器(4)的引射口(4′)與蒸發器(8)的出口至壓縮機(1)進口之間管道上設置的任一接口相連接，噴射器(4)的出口通過截止閥(10)與壓縮機(1)的輔助進氣口(1′)相接後構成。
2.根據權利要求1所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，其特徵在於所述貯液過冷器(3)設置有進口、出口及與貯液過冷器(3)上部空間相通的輔路出口(3′)。
3.根據權利要求1或2所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，其特徵在於，噴射器(4)的引射口(4′)與汽液分離器(9)或蒸發器(8)的出口相連接。
4.根據權利要求1或2所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，其特徵在於，噴射器(4)可以不帶引射口(4′)，在該設置中，貯液過冷器(3)的輔路出口與噴射器(4)的進口相接，噴射器(4)的出口通過截至閥(10)與壓縮機(1)的輔助吸氣口相接。
5.根據權利要求1或2所述的一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，其特徵在於，輔助迴路中的噴射器(4)可用輔節流元件(11)替換；在該設置中，貯液過冷器(3)的輔路出口與輔節流元件(11)的進口相接，輔節流元件(11)的出口通過截至閥(10)與壓縮機(1)的輔助吸氣口相接。
全文摘要
一種帶噴射器和貯液過冷器的熱泵(製冷)系統，它包括壓縮機、冷凝器、貯液過冷器、噴射器、節流元件及蒸發器等構成封閉的主迴路。整個系統由封閉的主迴路和輔助迴路構成，在主迴路中貯液過冷器的輔路出口與壓縮機的輔助進氣口之間串接噴射器，噴射器的引射口與汽液分離器或蒸發器的出口相接；噴射器與壓縮機、冷凝器、貯液過冷器構成輔助迴路。貯液過冷器上部的高壓製冷劑蒸汽作為噴射器的工作流體引射汽液分離器或蒸發器出口的低壓製冷劑蒸汽。噴射器和節流元件提高了熱泵系統的能量利用效率。貯液過冷器起到了現有熱泵系統中貯液器和過冷器兩個部件的作用。本發明具有能量利用效率高，可行性高，運行工況寬廣；結構簡單，加工安裝方便等優點。
文檔編號F25B30/02GK1657846SQ20051006346
公開日2005年8月24日 申請日期2005年4月11日 優先權日2005年4月11日
發明者馬國遠 申請人:北京工業大學