[发明专利]单制冷剂回路、多排气压力的蒸气压缩制冷/热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸气压缩式制冷/热泵系统，尤其是涉及一种单制冷剂回路、多排气压力的蒸气压缩制冷/热泵系统。

背景技术

目前基于蒸气压缩循环的制冷/热泵系统在冷藏冷冻、空调器、热水机、烘干机等领域获得了广泛应用，尤其是热泵技术被认为是一种重要的节能措施。

蒸气压缩制冷/热泵系统主要结构包括压缩机，冷凝器，蒸发器，节流装置。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂，首先在蒸发器中从低温热源吸热并气化成低压蒸气。然后制冷剂气体在压缩机内全部被压缩成高温高压的蒸气。该高温高压气体在冷凝器内冷却凝结成高压液体，释放热量并加热换热管另一侧的吸热工质(例如空气、水)。最后再经节流元件(如毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等)节流成低温低压液态制冷剂。如此，完成一个蒸气压缩制冷/热泵循环。

冷凝器为了能够向外充分散热，制冷剂需被压缩至一个较高的冷凝压力，维持在较高的冷凝温度。目前，单制冷剂回路的蒸气压缩制冷/热泵系统压缩机只提供一个排气压力，对应的只有一个冷凝温度。

但是某些情况下，如果压缩机能够提供多个排气压力，形成多个冷凝温度，可以提高制冷/热泵系统的效率。

例如即热型热泵热水机，标准工况下需把15℃的冷水加热至42℃。如果使用多个冷凝器，每个冷凝器有不同的冷凝温度，且冷凝温度间具备一定的温度梯度，并按逆流加热顺序串联冷凝器，加热冷水，相比于单一冷凝器的热泵热水机，理论上效率至少提升12％。

再例如，在现有技术条件下，当冷凝器侧存在不同的温度需求时，也常采取就高不就低的原则，系统冷凝温度优先满足吸热工质的高温需求或高温限制。即热泵热水机需同时制取42℃和60℃的热水时，系统的冷凝温度需优先保证60℃高温热水的制取，42℃低温热水采取高温热水与冷水混合的方式制取。如果系统使用两个冷凝温度分别制取低温和高温热水，效率将大大提升。

以上两个案例中，系统节能的原因在于压缩机没有将所有制冷剂压缩至同一个较高的压力，而只将部分制冷剂压缩至原冷凝压力。通过降低剩余制冷剂的冷凝压力，即降低压缩的排气压力，节省了压缩机的功。

冷藏冷冻系统、热泵干燥机，房间空调器或车辆空调器也可以利用类似的方式提高效率。但目前没有制冷/热泵系统使用该原理提高性能。

发明内容

本发明的目的在于通过增加单制冷剂回路中压缩机排气压力的数量，降低部分制冷剂的冷凝压力，减小蒸气压缩制冷/热泵压缩机功耗，提高蒸气压缩制冷/热泵系统的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种单制冷剂回路、多排气压力的蒸气压缩制冷/热泵系统，包括蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置、吸热工质连接管及制冷剂连接管，所述的冷凝器包括制冷剂通道与吸热工质通道，所述的蒸发器、压缩机、冷凝器的制冷剂通道及节流装置通过制冷剂连接管连接形成制冷剂循环回路，制冷剂在制冷剂循环回路内以不同形态循环流动，所述的吸热工质连接管与冷凝器的吸热工质通道连通，吸热工质通过冷凝器加热，本发明的核心在于，所述的压缩机含有多个分别适应不同排气压力的排气口，所述的冷凝器含有多条分别适应不同冷凝压力的制冷剂流路，且压缩机适应的排气压力的个数与冷凝器适应的冷凝压力的个数相等，所述的节流装置设置个数与排气压力及冷凝压力个数相等。

下文技术方案和实施例中均以单制冷剂回路、双排气压力的蒸气压缩制冷/热泵系统为例进行说明。但单制冷剂回路中排气压力的数量是非限制的，通过增减单一压缩机排气压力的数量，或增减并联压缩机的数量，或增减串联压缩机的数量来改变单制冷剂回路中排气压力或冷凝压力的数量均属于本专利的保护范畴之内。

对于单制冷剂回路、双排气压力的蒸气压缩制冷/热泵系统，此时，所述的压缩机含有两个分别适应高排气压力与低排气压力的排气口，所述的冷凝器含有两条分别适应高冷凝压力与低冷凝压力的制冷剂流路，所述的节流装置设置两个，分别为低压节流装置与高压节流装置。

压缩机设置有两种实现方式：

压缩机设置的第一种实现方式：

所述的压缩机由低排气压力压缩机和高排气压力压缩机组成，且低排气压力压缩机和高排气压力压缩机采用并联式设置，低排气压力压缩机和高排气压力压缩机的吸气口分别与蒸发器连通，低排气压力压缩机的排气口为适应低排气压力的排气口，高排气压力压缩机的排气口为适应高排气压力的排气口，且低排气压力压缩机的排气口与冷凝器低冷凝压力的制冷剂流路连通，高排气压力压缩机的排气口与冷凝器高冷凝压力的制冷剂流路连通；或者，