專利名稱：用于加熱水的節(jié)能型制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，且尤其涉及用于加熱 水或工藝液體的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)是在本領(lǐng)域中熟知的，且一般用于冷卻或加 熱被供應(yīng)到住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、飯店或其它場所內(nèi)的氣候控 制舒適區(qū)的空氣。按照常規(guī)，這些系統(tǒng)已被用于調(diào)節(jié)空氣，即，冷卻 空氣并除去空氣中的濕氣或加熱空氣。這些系統(tǒng)一般包括壓縮機，通 常具有以制冷劑流動連通的方式連接的相關(guān)聯(lián)的吸入收集器、冷凝 器、膨脹裝置和蒸發(fā)器。前述基本制冷劑系統(tǒng)部件在閉合制冷劑回路 中被制冷劑管路互連且根據(jù)已知的制冷劑蒸氣壓縮循環(huán)原理而排列。 膨脹裝置， 一般為膨脹閥，相對于制冷劑的流動一皮設(shè)置在制冷劑回路 中蒸發(fā)器的上游和冷凝器的下游。在操作中，與室內(nèi)熱交換器相關(guān)聯(lián) 的風(fēng)扇從氣候受控環(huán)境，諸如，房屋、辦公樓、醫(yī)院、飯店或其它結(jié) 構(gòu)汲取待被調(diào)節(jié)的空氣并通過該熱交換器傳遞這些空氣(通常以各種 比例與外部新鮮空氣混合)。當(dāng)空氣越過室內(nèi)熱交換器流動時，空氣與 通過該熱交換器傳遞的制冷劑(通常在管內(nèi)或通道內(nèi))以熱交換關(guān)系相 互作用。因此，在冷卻操作沖莫式，空氣^^冷卻且通常^f皮除濕。相反， 在加熱才莫式，空氣被加熱。
在本領(lǐng)域中熟知，制冷劑與水的熱交換器，而不是制冷劑與空氣 熱交換器，可用作冷凝器用于加熱水的目的，而不是筒單地將余熱排 力文到環(huán)境中。在這種系統(tǒng)中，熱的加壓制冷劑以與在冷凝器盤管上傳 遞的水成熱交換關(guān)系通過冷凝器盤管，從而加熱水。結(jié)合蒸氣壓縮循環(huán)的水加熱已用于加熱水而用于家庭、公寓大樓、學(xué)校、醫(yī)院、飯店、 洗衣店和其它場所并同時向這些場所提供調(diào)節(jié)的空氣。然而，將需要 使用常規(guī)熱力循環(huán)和部件來升級常規(guī)加熱水制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的 效率以滿足更高的工業(yè)效率標(biāo)準(zhǔn)和政府法規(guī)。
因此，仍需要發(fā)展更加有效的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)用于加熱水。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明的目的在于提供一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)， 其具有液體加熱能力和改進的效率。
在另一方面，本發(fā)明的目的在于提供一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)， 其具有液體加熱能力，利用節(jié)能型熱力循環(huán)來改進效率。
在又一方面，本發(fā)明的目的在于提供一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)， 其具有液體加熱能力，包括節(jié)能器熱交換器和具有制冷劑注入能力的 壓縮裝置。
在再一方面，本發(fā)明的目的在于提供一種制冷劑蒸氣壓縮裝置， 其具有加熱水和空氣調(diào)節(jié)能力，包括設(shè)于制冷劑回路中的節(jié)能器熱交 換器。
制冷劑壓縮系統(tǒng)包括制冷劑壓縮裝置、制冷劑與液體的熱交換 器、節(jié)能器熱交換器、蒸發(fā)器、主要膨脹裝置和制冷劑回路，該制冷 劑回路提供第一制冷劑流動路徑和第二制冷劑流動路徑，該第一制冷 劑流動路徑在主要制冷劑回路中連接壓縮裝置、制冷劑與液體的熱交 換器、節(jié)能器熱交換器、主要膨脹裝置和蒸發(fā)器，且該第二制冷劑流 動路徑通過該節(jié)能器熱交換器和輔助膨脹裝置連接該第一流動路徑 到壓縮裝置。來自壓縮裝置的高壓制冷劑通過制冷劑與液體的熱交換 器以與待被加熱的水或其它液體成熱交換關(guān)系傳遞。節(jié)能器具有第一 通路與第二通路，該第 一通路用于接收已經(jīng)過該制冷劑與液體的熱交
換器的制冷劑的第 一部分且該第二通路接收也已經(jīng)過該制冷劑與液 體的熱交換器的制冷劑的第二部分。該第 一通路和該笫二通路在操作上以熱交換關(guān)系相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的情形中，節(jié)能器熱交換器或閃蒸 槽設(shè)置可纟皮視作可用的節(jié)能器類型的子集。
第一膨脹裝置，在本文中也:f皮稱作主要膨脹裝置，-皮提供在制冷 劑回路的第 一流動路徑中，用于在通過蒸發(fā)器傳遞之前膨脹該制冷劑 的第一部分到較低的制冷劑壓力和溫度。第二膨脹裝置，在本文中還 ^L稱作輔助膨脹裝置，^皮提供在制冷劑回路的第二流動路徑中，用于 在通過節(jié)能器熱交換器的第二通路傳遞之前膨脹該制冷劑的第二部 分到較低的壓力與溫度。在通過第一膨脹裝置之后，制冷劑的第一部 分以與待被冷卻的流體成熱交換關(guān)系通過蒸發(fā)器傳遞，且從此返回到 壓縮裝置的吸入口。在一個實施例中，待被冷卻的流體是空氣，這些 空氣從封閉空間汲取且在與通過蒸發(fā)器傳遞的制冷劑以熱交換關(guān)系 傳遞之后返回到該空間。
在通過節(jié)能器的第二通路之后，制冷劑的第二部分繞過該蒸發(fā)器 且代之以以某些中間壓力和溫度直接傳送到該壓縮裝置。在一個實施 例中，該壓縮裝置包括單個壓縮機，諸如蝸旋式壓縮機或螺桿式壓縮 機，而且來自節(jié)能器熱交換器的第二通路的制冷劑被直接注入到壓縮 機的壓縮室內(nèi)。在另一實施例中，壓縮裝置包括一對串聯(lián)關(guān)系的壓縮 機，其中第一壓縮機的排放出口與笫二壓縮機的吸入口以制冷劑流體 連通的方式配接。在這個實施例中，來自節(jié)能器熱交換器的笫二通路 的制冷劑被傳遞到第二壓縮機的吸入口 ，例如，通過向制冷劑管路打 開的注入口 ，該制冷劑管路將第一壓縮機的排放出口連接到第二壓縮 機的吸入口。在又一實施例中，該壓縮裝置包括往復(fù)式壓縮機，該往
復(fù)式壓縮機具有表示第一壓縮級的第一汽缸組(bank of cylinder)和表 示第二壓縮級的笫二汽缸組。在這個實施例中，來自節(jié)能器熱交換器 的笫二通路的制冷劑在第 一汽缸組與第二汽缸組中間被供應(yīng)到壓縮 裝置。在前述實施例中的任一實施例中，該系統(tǒng)還可配備可選的旁通 管路和相關(guān)聯(lián)的旁通閥設(shè)置，該旁通管路用于將制冷劑從節(jié)能器熱交 換器的第二通路引導(dǎo)到壓縮裝置的吸入側(cè)，且該相關(guān)聯(lián)的旁通閥設(shè)置用于控制旁通流量和因此系統(tǒng)所傳遞的容量。
在本發(fā)明的另 一方面，4是供了 一種用于通過制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng) 來加熱水的方法，該制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑蒸氣壓縮裝置、 制冷劑與水的熱交換器、主要膨脹裝置、蒸發(fā)器和制冷劑回路，該制 冷劑回3各提供第 一流動路徑，該第 一流動路徑在主要制冷循環(huán)流動路 徑中連接該壓縮裝置、該制冷劑與水的熱交換器、該主要膨脹裝置和 蒸發(fā)器，其中制冷劑從該壓縮裝置的排放口通過制冷劑與水的熱交換 器、主要膨脹裝置且從此通過蒸發(fā)器且返回到壓縮裝置吸入口而進行
循環(huán)。該方法包括步驟傳遞已經(jīng)過制冷劑與液體的熱交換器的制冷 劑的笫 一部分通過笫 一流動路徑；使已經(jīng)過制冷劑與液體的熱交換器 的制冷劑的第二部分轉(zhuǎn)向通過第二流動路徑，該第二流動路徑在其中 的壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)連接到壓縮裝置；在輔助膨脹裝置中使 制冷劑的第二部分膨脹到較低的壓力和溫度；以及，以與制冷劑的第 一部分成熱交換關(guān)系傳遞該膨脹的制冷劑第二部分，從而冷卻制冷劑 的第一部分，并增加系統(tǒng)容量，并加熱膨脹的制冷劑的第二部分。之 后，將膨脹的制冷劑的第二部分在壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)注入到 壓縮裝置內(nèi)。制冷劑的第 一部分在與制冷劑的笫二部分熱交換地傳遞 之后，在主要膨脹裝置中被膨脹到較低的壓力和溫度，且通過蒸發(fā)器 傳遞并通過第一流動路徑返回到壓縮裝置。該方法可包括控制通過第 二流動路徑傳遞的制冷劑的笫二部分中制冷劑的量的步驟。該方法還 可包括選擇性地使來自第二流動路徑的制冷劑的第三部分轉(zhuǎn)向到壓 縮裝置的吸入口以卸載系統(tǒng)且控制它的容量的步驟。


為了進一步理解本發(fā)明的這些目的和其它目的，參考本發(fā)明的下 文的詳細描述，應(yīng)結(jié)合附圖來閱讀本發(fā)明的詳細描述，在附圖中
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明用于加熱液體的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的示 范性實施例的示意圖。圖2是說明圖1的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的另一示范性實施例的示
意圖3是說明根據(jù)本發(fā)明用于加熱生活熱水和調(diào)節(jié)空氣的制冷劑蒸 氣壓縮系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖4是說明根據(jù)本發(fā)明用于加熱液體并調(diào)節(jié)空氣的制冷劑蒸氣壓 縮系統(tǒng)的另一示范性實施例的示意圖；和
圖5是說明圖1的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的另一示范性實施例的示 意圖。
具體實施例方式
在圖1至圖5的各種實施例中描繪的本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系 統(tǒng)10合并節(jié)能型制冷劑注入以增加制冷劑蒸氣系統(tǒng)在二次回路中加 熱水或其它液體的性能(容量和/或效率)。雖然在本文中將關(guān)于加熱水
來對本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)展開描述，但應(yīng)了解本發(fā)明的制冷 劑蒸氣壓縮系統(tǒng)可用于加熱其它液體，諸如，工業(yè)工藝液體。另外， 應(yīng)了解本發(fā)明的制冷劑壓縮系統(tǒng)可用于加熱水用于生活用途，諸如洗 浴，洗碗，洗燙，家庭、公寓大樓、醫(yī)院、飯店等的清潔與衛(wèi)生等； 加熱水用于游泳池和礦泉療養(yǎng)池；以及加熱水用于洗車、洗衣和其它
商業(yè)用途。通過根據(jù)本發(fā)明的制冷劑壓縮系統(tǒng)加熱的熱水進行的特定 用途與本發(fā)明并不密切相關(guān)。各種制冷劑，包括但不限于R410A、 R407C、 R22、 R744和其它制冷劑可用于本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系 統(tǒng)。特別地，使用R744作為用于加熱水應(yīng)用的制冷劑是有利的，因 為采用節(jié)能型循環(huán)的效果相對于非節(jié)能型循環(huán)而言提供基本上更大 的容量增加。
制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括壓縮裝置20、制冷劑與液體的熱交 換器30(在本文中還被稱作冷凝器)、制冷劑蒸發(fā)熱交換器40(在本文 中還被稱作蒸發(fā)器)、可選的吸入收集器50、節(jié)能器熱交換器60、初 級膨脹裝置45(圖示為閥，在操作上與蒸發(fā)器40相關(guān)聯(lián))、節(jié)能器膨脹裝置65(圖示為閥，在操作上與節(jié)能器熱交換器60相關(guān)聯(lián))和在制冷劑 回路70中連接前述部件的各種制冷劑管路70A、 70B、 70C、 70D和 70E。壓縮裝置20用于壓縮制冷劑并循環(huán)制冷劑通過制冷劑回路，這 將在下文中更詳細描述。壓縮裝置20可是蝸旋式壓縮機、螺桿式壓 縮機、往復(fù)式壓縮機、旋轉(zhuǎn)式壓縮機或任何其它類型的壓縮才幾或多個 任何這種壓縮機，諸如兩個在操作上串聯(lián)的壓縮機。
冷凝器30是制冷劑冷凝熱交換器，其具有與制冷劑回路70的管 路70A與70B以流動連通的方式連接的制冷劑通^各32，熱高壓制冷 劑通過該制冷劑通路32以與通過熱交^:器30的第二通路34傳遞的 水成熱交換關(guān)系傳遞，借此制冷劑被減熱同時加熱水。每當(dāng)壓縮裝置 20操作時，通常利用泵82使水從儲罐80通過熱交換器30的第二通 路34而循環(huán)。制冷劑冷凝熱交換器30的制冷劑通路32通過制冷劑 管路70A接收來自壓縮裝置20的排放出口的熱高壓制冷劑且使高壓 制冷劑返回到制冷劑管路70B。雖然在本文所述的示范性實施例中冷 凝器30為制冷劑與水的熱交換器，但應(yīng)了解，當(dāng)流體以與熱高壓制 冷劑成熱交換關(guān)系傳遞時，可在冷凝器30中使用待^i。熱的其它液 體，諸如工業(yè)處理或食物處理液體。雖然描繪為逆流熱交換器，但應(yīng) 了解，若需要，熱交換器30可替代地為平行流或橫流熱交換器。制 冷劑冷凝熱交換器30還可包括制冷劑換熱盤管，該制冷劑換熱盤管 浸沒于儲罐或蓄水池中或置于在那里傳遞的水流中。
蒸發(fā)器40是制冷劑蒸發(fā)熱交換器，其具有制冷劑通路42，該制 冷劑通路42與制冷劑回路70的管路70C和70D以流動連通的方式連 接，膨脹的制冷劑以與在蒸發(fā)器40的管或通道外部的加熱流體成熱 交換關(guān)系通過該制冷劑通路42傳遞，借此制冷劑被蒸發(fā)且通常被過 熱。如在常規(guī)制冷劑壓縮系統(tǒng)中，膨脹裝置45相對于制冷劑的流動 設(shè)置于制冷劑回路70中冷凝器30的下游且相對于制冷劑的流動在蒸 發(fā)器40的上游，以在制冷劑進入蒸發(fā)器40之前膨脹高壓制冷劑到豐支 低的壓力和溫度。與熱交換器盤管42中的制冷劑成熱交換關(guān)系傳遞的加熱流體可是空氣或水或其它流體。制冷劑蒸發(fā)熱交換器盤管42
管路70D以返回到壓縮裝置20的吸入口 。如在常規(guī)制冷劑壓縮系統(tǒng) 中，吸入收集器50可相對于制冷劑的流動被設(shè)置于制冷劑管路70D 中蒸發(fā)器40的下游且相對于制冷劑的流動在壓縮裝置20的上游，以
液體制冷劑并不傳遞到壓縮裝置20的吸入口 。
根據(jù)本發(fā)明，節(jié)能器熱交換器60 ^皮設(shè)置于制冷劑回路70中冷凝 器30與蒸發(fā)器40之間。節(jié)能器熱交換器60是制冷劑與制冷劑熱交 換器，其中制冷劑的第一部分以與通過節(jié)能器熱交換器60的第二通 路64傳遞的制冷劑的第二部分成熱交換關(guān)系通過節(jié)能器熱交換器60 的第一通路62傳遞。制冷劑的第一流量包括通過制冷劑管路70B傳 遞的壓縮的制冷劑的大部分。制冷劑的第二流量包括通過制冷劑管路 7 0B傳遞的壓縮的制冷劑的小部分。
這些小部分的制冷劑從制冷劑管路70B傳遞到制冷劑管路70E 內(nèi)，如圖l所示，該制冷劑管路70E相對于制冷劑的流動在節(jié)能器熱 交換器60上游的位置(或者，如圖2所示，相對于制冷劑的流動在節(jié) 能器熱交換器60下游的位置)與制冷劑回路70B連通。制冷劑管路70E 具有上游支路和下游支路，該上游支路在制冷劑管路70B與節(jié)能器熱 交換器60的第二通路64的入口之間以制冷劑流動連通的方式連接， 該下游支路在該第二通路64的出口與該壓縮裝置20之間以制冷劑流 動連通的方式連接。節(jié)能器膨脹裝置65纟皮設(shè)置于制冷劑管路70E中 節(jié)能器熱交換器60的第二通路64的上游，用于在制冷劑^皮傳遞到節(jié) 能器熱交換器60的第二通路64內(nèi)之前部分地膨脹從制冷劑管路70B 通過制冷劑管路70E傳遞的高壓制冷劑到較低的壓力和溫度。由于這 個被部分地膨脹的制冷劑的第二流量以與通過節(jié)能器熱交換器60的 第二通路62傳遞的較高溫度高壓制冷劑的第一流量成熱交換關(guān)系通 過節(jié)能器熱交換器60的第二通路64傳遞，這個制冷劑的第二流量從制冷劑的第一流量吸收熱，從而使這個制冷劑的第二流量蒸發(fā)且通常 過熱并且使該制冷劑第 一部分過冷。這個制冷劑的第二流量從節(jié)能器熱交換器60的第二通路64通過 制冷劑管路70E的下游支路傳遞以在壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)返回 到壓縮裝置20。如果如圖l所示，壓縮裝置是單個制冷劑壓縮機，例 如，蝸旋式壓縮機或螺桿式壓縮機，那么來自節(jié)能器的制冷劑通過注 入口進入壓縮室，該注入口以中間壓力狀態(tài)向壓縮機的壓縮室打開。 如果如圖2所示，壓縮裝置20是一對壓縮機，例如， 一對串聯(lián)的往 復(fù)式壓縮機或具有第一汽缸組與第二汽缸組的往復(fù)式壓縮機，那么來 自節(jié)能器的制冷劑被注入到制冷劑管路22內(nèi)，制冷劑管路22以制冷 劑流動連通的方式連接第一壓縮機20A的排放出口與第二壓縮機20B 的吸入口或在笫一缸體與第二缸體之間連接。現(xiàn)特別地參看圖3和圖4,其描繪了根據(jù)本發(fā)明空氣調(diào)節(jié)制冷劑 蒸氣壓縮系統(tǒng)10的示范性實施例，其用于對熱水進行加熱同時提供 調(diào)節(jié)的空氣。在圖3所描繪的示范性實施例中，該系統(tǒng)才是供生活熱水， 同時還提供向住宅的生活空間提供調(diào)節(jié)的空氣。在這個實施例中，冷 凝器30包括(例如)生活熱水槽且制冷劑熱交換器盤管32 ^L浸沒于在 熱水槽30中所儲存的水內(nèi)。如在常規(guī)生活熱水系統(tǒng)中，來自井或城 市供水的冷水在要求時進入熱水槽30來彌補在使用期間乂人熱水槽30 抽取的熱水。在圖4所描繪的示范性實施例中，該系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)的空 氣到較大空間，諸如在辦公樓、飯店、學(xué)校、醫(yī)院、洗衣店或其它相 對較大場所中的較大空間，同時供應(yīng)加熱的水來補充常規(guī)燃料或電熱 水鍋爐90。在這個實施例中，冷凝器30可(如圖所示)與熱水鍋爐90 串聯(lián)設(shè)置以預(yù)熱從井或城市供水所汲取的冷水，或者該冷凝器30可 與熱水鍋爐90并聯(lián):-沒置以補充加熱或其它目的。當(dāng)熱高壓制冷劑經(jīng)過在冷凝器30內(nèi)的熱交換器盤管32時，隨著 它傳遞熱到冷凝器30內(nèi)水，制冷劑冷卻且冷凝。高壓冷凝的制冷劑 從換熱盤管32傳遞到制冷劑管路70B內(nèi)。這些制冷劑的大部分從制冷劑管路70B傳遞到并且通過節(jié)能器熱交換器60的第一通路62。這 些制冷劑的小部分從制冷劑管路70B傳遞到制冷劑管路70E內(nèi)，從此 通過節(jié)能器膨脹裝置65，其中制冷劑被膨脹到較低壓力較低溫度的熱 力狀態(tài)且從此進入并且通過節(jié)能器熱交換器60的第二通路64。因此， 通過節(jié)能器熱交換器60的第二支路64傳遞的制冷劑的小部分具有比 通過節(jié)能器熱交換器60的第一支路62傳遞的制冷劑的大部分更低的 壓力與溫度。隨著這個膨脹的較低溫度較低壓力的制冷劑的小部分以 與通過節(jié)能器熱交換器60的第一通路62傳遞的較高溫度高壓冷凝的 制冷劑的大部分成熱交換關(guān)系通過節(jié)能器交換器60的第二通路64傳 遞，該小部分吸收熱從而蒸發(fā)兩相制冷劑混合物中的制冷劑且通常使 該制冷劑過熱。這種過熱的制冷劑通過制冷劑管路70E的下游支路離 開節(jié)能器熱交換器60的第二通路64并且^^支注入到壓縮裝置20的壓 縮室內(nèi)。
通過節(jié)能器熱交換器60的第一通路62傳遞的高壓冷凝的制冷劑 隨著它向通過節(jié)能器熱交換器60的第二支路64傳遞的小部分制冷劑 放出熱而被冷卻，且繼續(xù)通過制冷劑管路70C到達且通過一個或多個 蒸發(fā)器40。在進入該或該等蒸發(fā)器40之前，制冷劑通過初級膨脹裝 置45傳遞且如在常規(guī)做法中在進入該或該等熱交換器盤管42之前被 膨脹到較低的壓力和較低的溫度。在這個空氣調(diào)節(jié)實施例中，本發(fā)明 的制冷劑壓縮系統(tǒng)10包括鼓風(fēng)機44(例如， 一個或多個風(fēng)扇)，該鼓風(fēng) 機44在操作上與待被冷卻的空間和該或該等蒸發(fā)器40相關(guān)聯(lián)，用于 在該或該等交換器盤管42上引導(dǎo)從空間汲取的待被冷卻的空氣以與 通過該或該等熱交換器盤管42循環(huán)的制冷劑成熱交換關(guān)系流動。如 在常規(guī)空氣調(diào)節(jié)制冷劑壓縮系統(tǒng)中，隨著熱從在該或該等熱交換器盤 管42上流動的空氣傳遞到通過該或該等盤管42傳遞的制冷劑，空氣 被冷卻且制冷劑被蒸發(fā)且通過被過熱。被調(diào)節(jié)的空氣纟支鼓風(fēng)機44循 環(huán)返回到該空間且制冷劑從該或該等熱交換器盤管42傳遞到并且通 過制冷劑管路70D,通過收集器50并且通過壓縮裝置20的吸入口而再次進入壓縮裝置20。響應(yīng)進行冷卻的要求，每個鼓風(fēng)機^皮操作用于在該或該等熱交換器盤管42上引導(dǎo)從該空間汲取的待-f皮冷卻的空氣 以與通過該或該等熱交換器盤管42循環(huán)的制冷劑熱交換關(guān)系流動。 應(yīng)注意的是單獨的主要膨脹裝置可在操作上與圖4的每個蒸發(fā)器40 相關(guān)聯(lián)，例如，以保持各個被調(diào)節(jié)的區(qū)域處于不同的溫度。如在本領(lǐng) 域中已知，在這種情況下，在蒸發(fā)器40的下游可能會需要吸入調(diào)制 閥?，F(xiàn)特別地參看圖5,其描繪了用于加熱水的本發(fā)明的制冷劑蒸氣 壓縮系統(tǒng)的另一示范性實施例。在這個實施例中，節(jié)能器管路70E可 通過旁通制冷劑管路70F經(jīng)由打開流動控制裝置(諸如在操作上設(shè)置 于管路70F中的旁通閥92)而選擇性地連接到吸入管路70D。在正常 節(jié)能型操作才莫式中，閥92是關(guān)閉的且經(jīng)過節(jié)能器熱交換器60的第二 通路64的制冷劑凈皮注入到壓縮裝置20的壓縮室內(nèi)，如上文所述。當(dāng) 旁通閥92打開時，在壓縮裝置20中部分地壓縮的制冷劑的一部分4皮 重新引導(dǎo)到吸入管路70D以在隨后通過吸入口進入壓縮裝置20，而 不是被完全壓縮且4支傳遞到壓縮裝置20的排;故出口。在這種卸載操 作^t式中，輔助膨脹裝置65優(yōu)選地是關(guān)閉的。在輔助膨脹裝置并不 配備關(guān)閉功能的情況下，額外的流動控制裝置^f皮置于節(jié)能器制冷劑管 路70E中。顯然，節(jié)能器分支可通過旁通閥92關(guān)閉而斷開以在常規(guī)模式操 作或者節(jié)能器分支可通過旁通閥92打開而接通以提供額外的卸載操 作模式。通過控制流經(jīng)旁通管路70F的制冷劑的量，可調(diào)整系統(tǒng)容量 以控制流經(jīng)熱交換器40和30的制冷劑的量。如果流動控制閥具有流 動調(diào)整能力，那么流經(jīng)旁通管路70F的制冷劑的量可通過選擇性地調(diào) 整閥92的打開程度而控制。如果閥92是開關(guān)閥且因此并不具有流量 調(diào)整能力，那么流經(jīng)旁通管路70F的制冷劑的量可選擇性地通過從節(jié) 能器熱交換器的第二通路通過管路70E到70F傳遞制冷劑蒸氣，以增 加從壓縮裝置以中間壓力狀態(tài)傳遞的制冷劑蒸氣來進行控制。因此，可提供四個基本操作模式用于系統(tǒng)性能控制，即，常規(guī)非節(jié)能型模式、 節(jié)能型才莫式、非節(jié)能型旁通才莫式和節(jié)能型旁通才莫式。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到可對本文所述的示范性實施例做出各 種變化。舉例而言，在圖3所描繪的用于向封閉空間提供生活熱水和
空氣調(diào)節(jié)的本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，冷凝器30和蒸發(fā)器40 可皆位于封閉的空間內(nèi)。然而，在本發(fā)明的制冷劑壓縮系統(tǒng)的其它實 施例中，諸如圖1、圖2和圖5所描繪的實施例中，取決于所涉及的 特定水/液體加熱應(yīng)用，冷凝器和蒸發(fā)器可位于封閉空間外部?；蛘?， 蒸發(fā)器40可位于室內(nèi)，而冷凝器30可位于室外。另外，制冷劑蒸氣 壓縮系統(tǒng)10的制冷劑與液體的熱交換器30可被用作唯一的水加熱源 或與常規(guī)加熱源串聯(lián)或并聯(lián)。
另外，制冷劑與液體的熱交換器30無需是制冷劑冷凝熱交換器。 而是取決于所用制冷劑的類型，熱交換器30可用于只是冷卻制冷劑 而非使制冷劑冷凝。舉例說來，R744制冷劑通常用于跨臨界循環(huán)且當(dāng) 在熱交換器30中執(zhí)行傳熱功能時處于超臨界熱力狀態(tài)。
雖然已經(jīng)參考附圖所示的優(yōu)選才莫式特定地展示并介紹了本發(fā)明， 但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解在不偏離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神 與范疇下可對其做出細節(jié)上的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于加熱液體的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括制冷劑壓縮裝置；制冷劑與液體的熱交換器，用于以與待被加熱的液體成熱交換關(guān)系傳送從所述壓縮裝置的排放口所接收的高壓制冷劑，借此所述高壓制冷劑向所述液體傳遞熱量；節(jié)能器熱交換器，具有第一通路與第二通路，所述第一通路用于接收已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第一部分，且所述第二通路用于接收已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第二部分；所述第一通路與所述第二通路在操作上以熱交換關(guān)系相關(guān)聯(lián)，借此已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的所述制冷劑的所述第一部分向已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的所述制冷劑的所述第二部分傳遞熱量；第一膨脹裝置，用于將已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器和所述節(jié)能器熱交換器的所述第一通路的所述制冷劑的所述第一部分膨脹到第一較低壓力；第二膨脹裝置，用于將已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的所述第二部分膨脹到第二較低壓力；蒸發(fā)器，用于以與待被冷卻的流體成熱交換關(guān)系傳遞已經(jīng)過所述第一膨脹閥的所述制冷劑的所述第一部分；以及制冷劑回路，提供第一流動路徑和第二流動路徑，所述第一流動路徑用于在制冷劑循環(huán)流動回路中以制冷劑流動連通的方式連接所述壓縮裝置、所述制冷劑與液體的熱交換器、所述節(jié)能器熱交換器和所述蒸發(fā)器，所述第二流動路徑用于將所述制冷劑的所述第二部分從所述第一流動路徑通過所述節(jié)能器熱交換器的所述第二通路引導(dǎo)到所述壓縮裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述笫一膨脹裝置包括膨脹閥，所述膨脹閥設(shè)置于所述制冷劑回路的 所述第一流動路徑中所述節(jié)能器熱交換器的所述第一通路的出口與 所述蒸發(fā)器的制冷器入口之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的所述制冷劑的所述第二部分 在所述節(jié)能器熱交換器的上游與所述制冷劑的所述第一部分分開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的所述制冷劑的笫二部分在所述節(jié)能器熱交#:器的下游與所述制冷劑的第 一部分分開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述笫二膨脹裝置包括膨脹閥，所述膨脹閥設(shè)置于所述制冷劑回路的 所述第二流動路徑中所述節(jié)能器熱交換器的所述第二通路的入口的 上游。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮裝置包括單個壓縮機，所述單個壓縮機具有壓縮室和注入 口 ，所述注入口以中間壓力狀態(tài)向所述壓縮室打開且與所述制冷回路 的所述第二流動路徑流動連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述壓縮裝置包括串聯(lián)操作的笫一壓縮機和第二壓縮機，每個壓縮機 具有吸入口和排放出口 ，所述第一壓縮機的所述排放出口與所述第二 壓縮機的所述吸入口以制冷劑流動連通的方式連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述制冷回路的所述第二流動路徑與所述第二壓縮機的所述吸入口 流動連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 將要在所述制冷劑與液體的熱交換器中加熱的所述液體是水。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)與第二熱水器串聯(lián)排列。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述系統(tǒng)與第二熱水器并聯(lián)排列。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述制冷劑與液體的熱交換器用于選自加熱游泳池水、加熱水用于生 活熱水用途和加熱水用于商業(yè)用熱水用途的用途。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述壓縮裝置選自螺桿式壓縮機、蝸旋式壓縮機、往復(fù)式壓縮機和旋 轉(zhuǎn)式壓縮才幾。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述制冷劑選自R410A、 R470C、 R22或R744。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 將要在所述蒸發(fā)器中冷卻的所述流體是至少部分地從待被調(diào)節(jié)的空 間汲取且返回到所述空間的空氣。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 通過所述制冷劑與液體的熱交換器的所述制冷劑纟皮冷凝成液體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于， 所述制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)還包括制冷劑旁通回路管路，用于/人所述壓 縮裝置將制冷劑蒸氣直接傳送到所述壓縮裝置的所述吸入口 ，從而繞 過所述制冷劑與液體的熱交換器和所述蒸發(fā)器。
18. —種通過制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)加熱液體的方法，所述制冷劑 蒸氣壓縮系統(tǒng)具有制冷劑壓縮裝置、制冷劑與液體的熱交換器，蒸發(fā) 器和制冷劑回路，所述制冷劑回路提供第一流動路徑，所述第一流動 路徑在制冷循環(huán)流動路徑中連接所述壓縮裝置、所述制冷劑與水的熱交換器和所述蒸發(fā)器，其中，制冷劑從所述壓縮裝置的排放口通過所 述制冷劑與水的熱交換器且從此通過蒸發(fā)器并返回到所述壓縮裝置的吸入口而進行循環(huán)；所述方法包括步驟使已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第 一部分通 過所述第一流動路徑；使已經(jīng)過所述制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第二部分轉(zhuǎn) 向通過第二流動路徑，所述第二流動路徑在其中的壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)連接到壓縮裝置；使所述制冷劑的第二部分膨脹到較低的壓力和溫度；以與所述制冷劑的第 一 部分成熱交換關(guān)系傳遞所述膨脹的制冷 劑的第二部分，從而冷卻所述制冷劑的第 一部分并加熱所述膨脹的制 冷劑的第二部分；且之后，在壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)將所述膨脹的制冷劑的第二 部分注入到所述壓縮裝置內(nèi)；以及膨脹所述制冷劑的第一部分到較低的壓力和溫度，且之后使所述 制冷劑的第一部分通過所述蒸發(fā)器且通過所述第一流動路徑返回到 所述壓縮裝置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的通過制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)加熱液體 的方法，其特征在于，所述方法還包括控制通過所述第二流動路徑的 所述制冷劑的笫二部分中的制冷劑的量的步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的通過制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)加熱液體 的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟使制冷劑的第三部分從 所述壓縮裝置中的壓縮過程中以中間壓力狀態(tài)選擇性地轉(zhuǎn)向返回到 所述壓縮裝置的所述吸入口 。
全文摘要
一種用于加熱水的節(jié)能型制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)(10)，包括制冷劑壓縮裝置(20)、制冷劑與水的熱交換器(30)、節(jié)能器熱交換器(60)、蒸發(fā)器(40)和制冷劑回路(70)，制冷劑回路(70)提供以制冷劑循環(huán)流動連通的方式連接壓縮裝置(20)、制冷劑與液體的熱交換器(30)、節(jié)能器熱交換器(60)和蒸發(fā)器(40)的第一流動路徑(70A、70B、70C、70D)和通過節(jié)能器熱交換器(60)連接第一流動路徑(62)到壓縮裝置(20)的第二流動路徑(70E)。節(jié)能器熱交換器(60)具有用于接收已經(jīng)過制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第一部分的第一通路(62)和用于接收已經(jīng)過制冷劑與液體的熱交換器的制冷劑的第二部分的第二通路(64)。制冷劑系統(tǒng)(10)具有旁通卸載分支(70F)，旁通卸載分支(70F)具有連接節(jié)能器(70E)與吸入(70D)制冷劑管路用于提供額外的容量調(diào)整的旁通流動控制裝置(92)。
文檔編號F25B1/00GK101292121SQ200580051856
公開日2008年10月22日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司