一种空调的制冷循环系统及方法与流程

1.本发明涉及空调系统领域，具体是涉及一种空调的制冷循环系统及方法。


背景技术：

2.在制冷技术中，广泛利用冷媒的焓值变化的焓变值来获取冷量。制冷过程需要的是冷媒可循环使用的一个过程，冷媒吸收载冷剂热量是制冷过程，冷媒向载冷剂释放热量是制热过程。
3.在现有技术中，有些空调系统是采用了空气能技术的，例如申请号202111451582.1公开的一种二氧化碳冷媒空气能循环空调系统及其制冷和制热方法，其包括有贮液罐、气体压缩机、四通阀、空调换热器和空气能换热器等，其中，空气能换热器包括室外机、热敏电阻、至少一组冷媒蒸发器和至少一组风机。但是，这种空调系统还存在改进的空间，例如：由于作为室外机使用的空气能换热器是设置在室外的，而且，环境温度对冷媒的影响较大，例如环境温度达到50℃时，高温会减少冷媒的能量，从而使得空调的制冷效果不够好。在炎热天气时，空调启动制冷功能后，由于风机是处于室外的高温环境下工作的，这就导致风机吹出的风也会带有一定温度，高温风吹向冷媒蒸发器后不能很好地对冷媒降温，造成了蒸发器内的冷媒降温效果不够好，影响了冷媒在循环过程中与载冷剂热交换时的使用效果，也导致了制冷效果不佳，降低了能效比。因此，需要对现有技术进行改进。


技术实现要素：

4.针对以上现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种空调的制冷循环系统及方法，其利用一台风机与两个空气能换热器配合使用，冷媒循环过程中可利用风机将流经第一个空气能换热器且被降温后的空气再流向第二个空气能换热器，从而能够有效降低第二个空气能换热器内的冷媒的温度，保证了冷媒最后与载冷剂进行热交换时的效果，亦即保证了制冷效果，提高了能效比。
5.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
6.一种空调的制冷循环系统，包括有贮液罐、载冷剂换热器、第一空气能换热器、第二空气能换热器、风机和增压机；所述贮液罐的出口和所述载冷剂换热器的出口通过管道分别连接所述第一空气能换热器的入口，所述第一空气能换热器的出口通过管道连接所述增压机的低压进口端，所述增压机的高压出口端通过管道连接所述第二空气能换热器的入口，且所述第二空气能换热器的出口通过管道分别连接所述贮液罐的入口和所述载冷剂换热器的入口，在所述载冷剂换热器的入口侧的管道上设置有第一膨胀阀；所述风机设置在所述第一空气能换热器的一侧，以将经所述第一空气能换热器内的冷媒降温后的空气流向所述第二空气能换热器。
7.还包括有以下技术方案：
8.作为一种具体的实施方式，在所述贮液罐的出口设置有第二膨胀阀；在所述贮液罐的入口设置有第三膨胀阀。
9.作为一种具体的实施方式，在所述载冷剂换热器的出口侧的管道上设置有比例阀。
10.作为一种具体的实施方式，在所述增压机的低压进口端和高压出口端的管道上均设置有单向阀。
11.作为一种具体的实施方式，所述第一空气能换热器、所述第二空气能换热器和所述风机安装在同一支架上。
12.作为一种具体的实施方式，所述贮液罐的出口连接所述第一空气能换热器的入口的管道与所述载冷剂换热器连接所述第一空气能换热器的入口的管道并联设置且在所述第一空气能换热器的入口侧的管道上设置有电磁阀。
13.作为一种具体的实施方式，所述载冷剂换热器设置有两台以上且两台以上的所述载冷剂换热器并联设置，可用于增加或减少所述载冷剂换热器的使用数量。
14.本发明还提供有一种空调的制冷循环方法，其采用上述的空调的制冷循环系统，包括如下步骤：
15.s1、制冷系统启动，当增压机的高压出口端的压力未达设定值时，贮液罐输出的冷媒进入第一空气能换热器，且冷媒通过所述第一空气能换热器向周围环境中的空气吸收热量，使所述第一空气能换热器的周围空气的温度降低，且风机将降温后的空气吹向所述第二空气能换热器，冷媒从所述第一空气能换热器输出并进入所述增压机的低压进口端；
16.s2、冷媒经所述增压机增压成为气态或超临界态高压高温冷媒，且该气态或超临界态高压高温冷媒经所述增压机的高压出口端输出并进入第二空气能换热器；
17.s3、气态或超临界态高压高温冷媒进入所述第二空气能换热器后，通过向周围环境中的被降温后的空气释放热量而转变为高压常温冷媒，且冷媒在所述第二空气能换热器输出后进入第一膨胀阀；
18.s4、高压常温冷媒进入所述第一膨胀阀后由于jt效应转换为气态低温冷媒，并由所述载冷剂换热器的入口进入到所述载冷剂换热器；
19.s5、气态低温冷媒进入到所述载冷剂换热器后，与所述载冷剂换热器外表面的载冷剂进行热交换，载冷剂向冷媒释放热量实现载冷剂的降温制冷，且气态低温冷媒吸收载冷剂热量后复热升温；
20.s6、通过所述载冷剂换热器所输出的气态冷媒进入所述第一空气能换热器后形成回气冷媒并循环利用；
21.s7、当所述增压机的高压出口端的压力保持在设定值时，则所述贮液罐停止输出冷媒。
22.作为一种具体的实施方式，在步骤s6中，所述载冷剂换热器输出的气态冷媒为8℃～18℃之间。
23.作为一种具体的实施方式，所述载冷剂换热器的使用数量增加后，使所述增压机的高压出口端的压力小于设定值，所述贮液罐的出口打开并放出冷媒，以用于补充压力，直至所述增压机的高压出口端的压力达到设定值时停止；
24.所述载冷剂换热器的使用数量减少后，使所述增压机的高压出口端的压力大于设定值，所述贮液罐的入口打开并流入多余质量的冷媒，以用于降低压力，直至所述增压机的高压出口端的压力达到设定值时停止。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明利用了一台风机配合两个空气能换热器使用，从而能够在工作过程中使低温的回气冷媒进入到第一空气能换热器后，再利用风机的风吹向第一空气能换热器并被降温，周围的被降温的空气再吹向第二空气能换热器，从而能够保证第二空气能换热器中的冷媒降温的效果以及速度，并保证了第二空气能换热器内的冷媒在进入第一膨胀阀和载冷剂换热器后与载冷剂进行热交换的效果，进而保证了制冷效果和效率，提高了能效比。
附图说明
27.图1是本发明的一种空调的制冷循环系统的框架原理图；
28.图2是本发明的一种空调的制冷循环方法的原理流程图。
29.附图标记：
30.1、贮液罐；2、载冷剂换热器；3、第一空气能换热器；4、第二空气能换热器；5、风机；6、第一膨胀阀；7、第二膨胀阀；8、第三膨胀阀；9、比例阀；10、单向阀；11、电磁阀；12、增压机。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对发明做进一步阐述，下述说明仅是示例性的，不限定发明的保护范围。
32.实施例一：
33.参考图1，一种空调的制冷循环系统，包括有贮液罐1、载冷剂换热器2、第一空气能换热器3(即背景技术中的冷媒蒸发器)、第二空气能换热器4(即背景技术中的冷媒蒸发器)、风机5和增压机12。
34.其中，该贮液罐1用于为循环控制系统提供冷媒，例如用于为系统提供二氧化碳冷媒，而且，下文中所述的冷媒均是以采用二氧化碳冷媒为例进行举例说明的。增压机12用于将冷媒增压增温。载冷剂换热器2为密封结构，内部设置有热交换器、压力传感器及温度传感器，载冷剂通过热交换器的管壁与冷媒传递冷热量。增压机12的进、出口端分别设置有压力传感器。
35.二氧化碳是一种新兴的自然工质，从对环境的影响来看，除水和空气以外，是与环境最为友善的制冷和制热工质，此外，二氧化碳还具有良好的安全性和化学稳定性等。
36.贮液罐1的出口和载冷剂换热器2的出口通过管道分别连接第一空气能换热器3的入口，第一空气能换热器3的出口通过管道连接增压机12的低压进口端，以方便让冷媒经第一空气能换热器3输入至增压机12增压；增压机12的高压出口端通过管道连接第二空气能换热器4的入口，以方便增压机12将冷媒转变为高压高温冷媒，并输入第二空气能换热器4降温；第二空气能换热器4的出口通过管道分别连接贮液罐1的入口和载冷剂换热器2的入口，从而能够方便第二空气能换热器4将冷媒降温成高压常温冷媒后输入载冷剂换热器2或贮液罐1，在载冷剂换热器2的入口侧的管道上设置有第一膨胀阀6，以方便利用第一膨胀阀6对冷媒进行处理；风机5设置在第一空气能换热器3的一侧，且风机5吹出的风是由第一空气能换热器3吹向第二空气能换热器4的，以将经第一空气能换热器3降温后的空气吹向第二空气能换热器4，从而能够利用这些空气对第二空气能换热器4内的冷媒降温，保证制冷
效果。
37.其中，在贮液罐1的出口设置有第二膨胀阀7；在贮液罐1的入口设置有第三膨胀阀8。通过设置第二膨胀阀7和第三膨胀阀8可用于节流调压，以方便控制贮液罐1内的冷媒的输出和输入。
38.在载冷剂换热器2的出口侧的管道上设置有比例阀9，以用于调节冷媒的流量来控制制冷量，从而使载冷剂温度保持在设定值。
39.在增压机12的低压进口端和高压出口端的管道上均设置有单向阀10，从而能够防止冷媒在循环流动的过程中出现倒流的情况。
40.优选的，第一空气能换热器3、第二空气能换热器4和风机5安装在同一支架上。当然，对于第一空气能换热器3和第二空气能换热器4，两者也是分别对应地设置在第一机体和第二机体上，而第一机体和第二机体又与风机设置在同一支架上。
41.在第一机体内还设置有分别安装在第一空气能换热器的两端口的两个环境空气测温探头、安装在第一空气能换热器的管内的冷媒压力传感器以及分别安装在冷媒两端口处的温度传感器。同理，在第二机体内也是还设置有分别安装在第二空气能换热器的两端口的两个环境空气测温探头、安装在第二空气能换热器的管内的冷媒压力传感器以及分别安装在冷媒两端口处的温度传感器。
42.风机5的数量为一组或两组以上，具体数量可以根据实际情况进行设置。
43.贮液罐1的出口连接第一空气能换热器3的入口的管道与载冷剂换热器2连接第一空气能换热器3的入口的管道并联设置且在第一的管道上设置有电磁阀11，从而能够利用电磁阀11来控制冷媒的流通。
44.优选的，载冷剂换热器2的数量可以为一台或并联设置的两台以上，亦即载冷剂换热器2的数量可以为一台、两台、三台或四台等等，各台载冷剂换热器2之间为并联设置的，以用于人们可以随时增加或减少载冷剂换热器2的使用数量，从而能够方便实现制冷量的增多或减少。在每台载冷剂换热器2的入口侧管道和出口侧管道上均对应地设置有第一膨胀阀6和比例阀9。
45.在本实施例中，载冷剂换热器2的数量选择为两台以上，具体为三台。在使用过程中，当载冷剂换热器2的使用数量增加时，使得该制冷系统由于所需制冷量增加而需增加冷媒的质量，这时的增压机2的高压出口端的压力值是低于设定值的，则贮液罐1输出冷媒，以用于补充循环系统所需质量的冷媒；同时，当载冷剂换热器2的使用数量减少时，使得该制冷系统所需的冷媒需要减少，多余的冷媒则回流至贮液罐1。
46.对于载冷剂的使用，载冷剂换热器2上的载冷剂可以为气态载冷剂或液态载冷剂，例如：气态载冷剂为空气、氮气或氩气，液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。
47.实施例二：
48.参考图1-图2，本发明还提供有一种空调的制冷循环方法，其采用上述的空调的制冷循环系统，包括如下步骤：
49.s1、制冷系统启动，当增压机12的高压出口端的压力未达设定值时，贮液罐1输出的冷媒进入第一空气能换热器3，具体是通过第二膨胀阀7后进入第一空气能换热器3，接着，冷媒通过第一空气能换热器3向周围环境中的空气吸收热量，使第一空气能换热器3的周围空气的温度降低，且风机5将降温后的空气吹向第二空气能换热器4，紧接着冷媒从第
一空气能换热器3输出并进入增压机12的低压进口端；
50.s2、冷媒经增压机12增压成为气态或超临界态高压高温冷媒，且该气态或超临界态高压高温冷媒经增压机12的高压出口端输出并进入第二空气能换热器4；
51.s3、气态或超临界态高压高温冷媒进入第二空气能换热器4后，通过向周围环境中的被降温后的空气释放热量而转变为高压常温冷媒，且冷媒在第二空气能换热器4输出后进入第一膨胀阀6；
52.s4、高压常温冷媒进入第一膨胀阀6后由于jt效应转换为气态低温冷媒，并有载冷剂换热器2的入口进入到载冷剂换热器2；
53.s5、气态低温冷媒进入到载冷剂换热器2后，与载冷剂换热器2外表面的载冷剂进行热交换，载冷剂向冷媒释放热量实现载冷剂的降温制冷，且气态低温冷媒吸收载冷剂热量后复热升温；
54.s6、通过载冷剂换热器2所输出的气态冷媒经比例阀9进入第一空气能换热器3后形成回气冷媒并循环利用，亦即后续继续由风机5将经第一空气能换热器3降温后的空气流向第二空气能换热器4，再让第二空气能换热器4内的冷媒降温，这时的经载冷剂换热器2输出且再流入到第一空气能换热器4中的冷媒称为回气冷媒，且回气冷媒为低温冷媒；
55.s7、当增压机12的高压出口端的压力保持在设定值时，则贮液罐1停止输出冷媒，亦即这时的管道内的冷媒足够，同时，如果有多余的冷媒可以通过第三膨胀阀8回流至贮液罐1。
56.优选的，在步骤s6中，载冷剂换热器2输出的气态冷媒为8℃～18℃的，亦即范围温度大概是10℃至20℃间，从而能够方便地利用回气冷媒进入第一空气能换热器3后使得其周围空气温度有效降低，接着再利用风机5将降温后的空气吹至第二空气能换热器4，这样就能够利用这些降温后的空气来降低第二空气能换热器4内的冷媒的温度。
57.当载冷剂换热器2的使用数量增加后，例如由一台增加至两台或三台时，这样就会使增压机12的高压出口端的压力小于设定值，贮液罐1的出口打开并放出冷媒，以用于补充压力，直至增压机12的高压出口端的压力达到设定值时停止；当载冷剂换热器2的使用数量减少后，例如由三台减少至两台或一台时，这样就会使得增压机12的高压出口端的压力大于设定值，贮液罐1的入口打开并流入多余质量的冷媒，以用于降低压力，直至增压机12的高压出口端的压力达到设定值时停止。具体地说，冷媒的输出和回流利用了管道与贮液罐1内的压力差而进行的。
58.对于上文中的各个膨胀阀、电磁阀和比例阀的具体使用，当需要用到对应的管道时，该管道上的阀门则打开，且在上文的方法中已有部分体现出各阀门的使用情况，这里不再作出非常具体的赘述。
59.在本实施例中，增压机12的高压出口端的压力设定值可以设定在3.5mpa-18mpa之间，在检测增压机2的高压出口端的压力时使用压力传感器进行检测。
60.对于载冷剂的使用，载冷剂换热器5上的载冷剂可以为气态载冷剂或液态载冷剂，例如：气态载冷剂为空气、氮气或氩气，而液体载冷剂为水、盐水、乙二醇或丙二醇溶液。
61.综上所述，本发明利用了一台风机配合两个空气能换热器使用，从而能够在工作过程中使回气冷媒进入到第一空气能换热器后，再利用风机的风吹向第一空气能换热器并被降温，周围的被降温的空气再吹向第二空气能换热器，从而能够保证第二空气能换热器
中的冷媒降温的效果以及速度，并保证了第二空气能换热器内的冷媒在进入第一膨胀阀和载冷剂换热器后与载冷剂进行热交换的效果，进而保证了制冷效果和效率，提高了能效比。
62.本发明所实施的用于辅助技术方案实施的其它相应的技术特征，技术人员可结合现有常规技术手段进行相应的实施或在其基础上进行改进，对于其他有关方面的技术手段此处不再赘述。
63.在本说明书的描述中，若出现术语“实施例一”、“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。
64.在本说明书的描述中，如有术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：
①
以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案；
②
采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，对于工艺中所用到常规生产设备、装置等进行等效替换；
③
以本发明技术方案为基础进行拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；
④
利用本发明文本记载内容或说明书附图所作的等效变换，将所得技术手段应用在其它相关技术领域的方案。