[发明专利]低容量、低GWP的HVAC系统

说明书

一种系统(20；300)包括：蒸气压缩环路(38；338)；低压或中压制冷剂，所述低压或中压制冷剂处在所述环路中；离心压缩机(42)，所述离心压缩机沿着所述蒸汽压缩环路并包括：外壳(120)；入口(44)；出口(46)；叶轮(140)；电动机(122)，所述电动机联接到所述叶轮以便驱动所述叶轮的旋转；以及一个或多个制冷剂润滑的轴承(130、132)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月11日提交且标题为“Low-Capacity，Low-GWP，HVAC System”的美国专利申请号62/203,861的权益，所述美国专利申请的公开内容如同全文列出一样，以引用方式整体并入本文。

背景

本公开涉及采暖、通风和空调(HVAC)系统。更具体地，本公开涉及小容量系统，诸如住宅空调(AC)或热泵系统。

小容量住宅HVAC系统的常见配置是分体式单环路系统，其中户外单元包括压缩机和户外热交换器(在冷却/空调模式下是排热热交换器)以及相关联风扇。户内单元包括户内热交换器(在冷却/空调模式下是吸热热交换器或蒸发器)和相关联风扇。户内单元可与管道相关联用于将空气递送到整个建筑物。示例性压缩机是可同步电驱动的旋转式或涡旋式压缩机。示例性制冷剂是R410A。

在冷却/AC模式下，在户外热交换机中冷却的制冷剂通过制冷剂管线传送到蒸发器。膨胀装置可位于户内单元中以便在制冷剂经过户内热交换器之前进一步降低制冷剂温度。升温的制冷剂蒸气然后从户内单元传送回到压缩机。

十多年来，一直努力开发使用低全球变暖潜能(GWP)制冷剂的系统。低GWP制冷剂的一个实例是R1233zd(E)(下文简称为“R1233zd”)。R410A具有2088的直接GWP，而R1233zd具有小于1.0的直接GWP。由于更低的排放温度和更低的膨胀损失，R1233zd还具有比R410A更高的循环效率(例如，约10％至15％)。然而，R1233zd存在是低压制冷剂的困扰。低压制冷剂由美国环境保护署(EPA)定义为在104°F(40℃)下具有小于45psia(310kPa)的饱和压力(R1233zd具有31psia(214kPa)的饱和压力)。低压制冷系统通常在小于大气压或环境压力(可能因天气、海拔等而稍微不同于1ATM)的蒸发器压力(因此也是压缩机抽吸压力)下操作。

R410A(在104°F下饱和压力为352psia(2.43MPa))是高压制冷剂(在104F下饱和压力为170psia(1.17MPa)至355psia(2.45MPa))。R134a(在104°F下饱和压力为147psia(1.01MPa))是中压制冷剂(在104°F下饱和压力为45psia(310kPa)至170psia(1.17MPa))。

R1233zd还具有不可燃且无毒的益处(在ASHRAE标准34-2007下评级为A1；“A”指示无毒，并且“1”指示不可燃)。

实际上，R1233zd的适用性一直限于大容量系统，所述大容量系统往往对尺寸和封装问题不太敏感并且往往对前期硬件成本不太敏感。

概述

本公开的一个方面涉及一种系统，所述系统包括：蒸气压缩环路；低压或中压制冷剂，所述低压或中压制冷剂处在所述环路中；以及离心式压缩机，所述离心式压缩机沿着所述蒸气压缩环路。所述压缩机包括：外壳；入口；出口；叶轮；电动机，所述电动机联接到所述叶轮以便驱动所述叶轮的旋转；以及一个或多个制冷剂润滑的轴承。

在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述叶轮在出口处具有不超过5.0英寸(12.7cm)的直径。

在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述制冷剂包括R1233zd(E)。

在任何前述实施方案中的一个或多个实施方案中，所述蒸气压缩环路中的流体包括所述制冷剂和按重量计不超过1000ppm的润滑剂。