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空调伴随稳定器系统及改进制冷循环部件致冷效率的方法.pdf

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空调 伴随 稳定 系统 改进 制冷 循环 部件 致冷 效率 方法
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摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201510405960.0

申请日:

2015.07.09

公开号:

CN105020852A

公开日:

2015.11.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F24F 11/00申请日:20150709|||公开
IPC分类号: F24F11/00 主分类号: F24F11/00
申请人: T·李; A·J·曼克
发明人: T·李; A·J·曼克
地址: 广东省江门市蓬江区灏景园芳草苑5幢之一403
优先权: 14/465,772 2014.08.21 US
专利代理机构: 广州嘉权专利商标事务所有限公司44205 代理人: 冯剑明
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510405960.0

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2019.03.26|||2015.12.02|||2015.11.04

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种空调伴随稳定器系统及改进制冷循环部件的致冷效率的方法,所述系统使制冷循环部件与两个独立的闭合环路集成,该两个闭合环路的运行彼此互补。所述系统包括温度稳定回路,用于在较低致冷效率的环境条件中从离开冷凝器的致冷剂吸收热量,从而在致冷剂到达膨胀阀之前降低致冷剂的温度;还包括辅助环路或补给环路,工作于具有最佳致冷效率的环境条件中,补给环路通过启动可补给的热吸收部件来协助温度稳定环路的运行。使用保存的热量吸收容量,实现了实质上的净能量节省,该保存的热量吸收容量在处于最佳致冷效率和低空间致冷需求的期间产生,从而提高在处于致冷效率降低和高空间致冷需求期间的性能。

权利要求书

权利要求书
1.  一种空调伴随稳定器系统,其特征在于,包括:
冷凝传热媒介,可移动地设置在一闭合的、离散的稳定环路中,该稳定环路包括冷凝乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件,该冷凝乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件通过至少一个导管连接;
其中冷凝的乙二醇致冷剂接口操作为以在冷凝传热媒介和离开空调系统冷凝器的致冷剂之间转移热量;
其中可补给的热吸收部件操作为以从该冷凝传热媒介中吸收热量;以及
其中泵操作为在冷凝乙二醇致冷剂接口和可补给的热吸收部件之间按序循环该冷凝传热媒介,从而允许在该可补给的热吸收部件中吸收冷凝传热媒介的热量。

2.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该稳定环路还包括两个串联的控制阀,用作可变容积和隔离阀,其连接至环路中以有助于冷凝器致冷剂和乙二醇溶液媒介接口之间的热传递的有限控制。

3.  根据权利要求2所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该串联的阀,限定为联通的三路调节可变流量阀与第二上游三路隔离阀,其负责系统冷凝运作。

4.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该冷凝乙二醇致冷剂接口限定了冷凝的螺旋同心管类型的热交换器。

5.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该冷凝传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持规定的致冷剂温度范围。

6.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该可补给的热吸收部件限定为一冰存储容器。

7.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,还包括:
蒸发传热媒介,可移动地设置在一闭合的、离散的补给环路中,该补给环路包括蒸发乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件,该蒸发乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件通过至少一个导管连接;
其中该蒸发乙二醇致冷剂接口操作为,以在蒸发传热媒介和离开空调系统蒸发器的致冷剂之间转移热量,其中此时空调系统蒸发器的蒸发器风扇配置为不在运转;
其中该蒸发传热媒介操作为从该可补给的热吸收部件中吸收热量;以及
其中泵操作为,当该泵不在循环冷凝传热媒介时,在该蒸发乙二醇致冷剂接口和可补给的热吸收部件之间按序循环该蒸发传热媒介,从而允许经由蒸发传热媒介吸收热吸收部件中的热量。

8.  根据权利要求7所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该补给环路还包括两个串联的控制阀,用作可变容积和隔离阀,其连接至环路中以有助于蒸发器致冷剂和乙二醇溶液 媒介接口之间的热传递的有限控制。

9.  根据权利要求8所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该串联的阀,限定为联通的三路调节可变流量阀与第二上游三路隔离阀,其与系统蒸发器的运行一并运作。

10.  根据权利要求7所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该蒸发乙二醇致冷剂接口限定了蒸发的螺旋同心管类型的热交换器。

11.  根据权利要求1所述的空调伴随稳定器系统,其特征在于,该蒸发传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持一规定的致冷剂温度范围。

12.  一种改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,包括步骤:
将蒸发器处的致冷剂与一蒸发传热媒介进行接口连接,该蒸发器配置为没有蒸发风扇,从而使来自蒸发传热媒介的热量经由系统蒸发器处的致冷剂吸收;以及
将蒸发传热媒介与控制部件进行接口连接,从而使能蒸发传热媒介吸收来自可补给的冰存储容器的热量。

13.  根据权利要求12所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,在与蒸发器致冷剂的接口处还包括蒸发传热媒介的流量控制部件,其流量出自系统冰存储容器。

14.  根根据权利要求13所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,通过同时运行两个三路控制阀,实施保持蒸发传热媒介最佳化的步骤,以使能蒸发传热媒介的流量变化,以及使能部件隔离。

15.  根据权利要求12所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,通过一蒸发热交换器执行将蒸发传热媒介与致冷剂接口连接的步骤。

16.  一种改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,包括步骤:
将冷凝器处的致冷剂与一冷凝传热媒介进行接口连接,从而使能热量从致冷剂转移并由在系统冷凝器处的冷凝传热媒介吸收;以及
将该冷凝传热媒介与控制部件连接,从而使能冷凝传热媒介将热量排放至可补给的冰存储容器。

17.  根据权利要求16所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,在与冷凝器致冷剂的接口处还包括冷凝传热媒介的流量控制部件,其流量出自系统冰存储容器。

18.  根据权利要求16所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,通过同时运行两个三路控制阀,实施保持冷凝传热媒介最佳化的步骤,以使能冷凝传热媒介的流量变化,以及使能部件隔离。

19.  根据权利要求16所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,可补给的热吸收部件限定一冰存储容器。

20.  根据权利要求16所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,通过一 冷凝的热交换器执行将冷凝传热媒介与致冷剂接口连接的步骤,一冷凝乙二醇致冷剂接口限定了螺旋同心管类型的冷凝的热交换器。

21.  根据权利要求16所述的改进制冷循环部件的致冷效率的方法,其特征在于,该冷凝传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持一规定的致冷剂温度范围。

说明书

说明书空调伴随稳定器系统及改进制冷循环部件致冷效率的方法
技术领域
本发明涉及一种空调伴随稳定器系统以及改进制冷循环部件致冷效率的方法,属于空调制冷领域。
背景技术
在空调系统的制冷循环中,冷却效率和容量直接与跨越冷凝器的外界空气的温度相关。导向至冷凝器的较高温度的空气,较不容易从流经冷凝器的致冷剂吸收热量。流经膨胀阀的比所需的更暖的致冷剂,降低系统经由蒸发器吸收热量的能力。经分析的计算证实,以及经实际应用证明,传统的空调系统受到跨越冷凝器的外界空气温度上升的影响,导致实质上对传统的空调系统的致冷效率的损耗,当存在最大的致冷需求时,这种损耗通常会出现。
相反,传统的空调系统通常在中等的或较冷的外界空气温度中以其峰值效率运转。这是由于在冷凝器上抽取的外界空气处于较冷温度,因此能从流经冷凝器12的致冷剂吸收更多热量。在这种情况下离开冷凝器的致冷剂,一旦流经膨胀阀,则提供了最佳的热吸收和因此更高的致冷效率。显著地,为建立所需的环境,较冷的周围温度通常要求更小的致冷,但当周围温度上升和需要更大需求的空间致冷时,在此情况中带来的更高效率的成就就无法用于提高效率了。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术问题的缺陷。
为了实现上述目的,本发明采用以下的技术方案:
根据本发明的一个方面,提出了一种空调伴随稳定器系统,包括:
冷凝传热媒介,可移动地设置在一闭合的、离散的稳定环路中,该稳定环路包括冷凝乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件,该冷凝乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件通过至少一个导管连接;
其中冷凝的乙二醇致冷剂接口操作为以在冷凝传热媒介和离开空调系统冷凝器的致冷剂之间转移热量;
其中可补给的热吸收部件操作为以从该冷凝传热媒介中吸收热量;以及
其中泵操作为在冷凝乙二醇致冷剂接口和可补给的热吸收部件之间按序循环该冷凝传热媒介,从而允许在该可补给的热吸收部件中吸收冷凝传热媒介的热量。
优选地,该稳定环路还包括两个串联的控制阀,用作可变容积和隔离阀,其连接至环路 中以有助于冷凝器致冷剂和乙二醇溶液媒介接口之间的热传递的有限控制。
优选地,该串联的阀,限定为联通的三路调节可变流量阀与第二上游三路隔离阀,其负责系统冷凝运作。
优选地,该冷凝乙二醇致冷剂接口限定了冷凝的螺旋同心管类型的热交换器。
优选地,该冷凝传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持规定的致冷剂温度范围。
优选地,该可补给的热吸收部件限定为一冰存储容器。
优选地,所述空调伴随稳定器系统还包括:
蒸发传热媒介,可移动地设置在一闭合的、离散的补给环路中,该补给环路包括蒸发乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件,该蒸发乙二醇致冷剂接口、泵以及可补给的热吸收部件通过至少一个导管连接;
其中该蒸发乙二醇致冷剂接口操作为,以在蒸发传热媒介和离开空调系统蒸发器的致冷剂之间转移热量,其中此时空调系统蒸发器的蒸发器风扇配置为不在运转;
其中该蒸发传热媒介操作为从该可补给的热吸收部件中吸收热量;以及
其中泵操作为,当该泵不在循环冷凝传热媒介时,在该蒸发乙二醇致冷剂接口和可补给的热吸收部件之间按序循环该蒸发传热媒介,从而允许经由蒸发传热媒介吸收热吸收部件中的热量。
优选地,该补给环路还包括两个串联的控制阀,用作可变容积和隔离阀,其连接至环路中以有助于蒸发器致冷剂和乙二醇溶液媒介接口之间的热传递的有限控制。
优选地,该串联的阀,限定为联通的三路调节可变流量阀与第二上游三路隔离阀,其与系统蒸发器的运行一并运作。
优选地,该蒸发乙二醇致冷剂接口限定了蒸发的螺旋同心管类型的热交换器。
优选地,该蒸发传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持一规定的致冷剂温度范围。
根据本发明的另一方面,提出了一种改进制冷循环部件的致冷效率的方法,包括步骤:
将蒸发器处的致冷剂与一蒸发传热媒介进行接口连接,该蒸发器配置为没有蒸发风扇,从而使来自蒸发传热媒介的热量经由系统蒸发器处的致冷剂吸收;以及
将蒸发传热媒介与控制部件进行接口连接,从而使能蒸发传热媒介吸收来自可补给的冰存储容器的热量。
优选地,在与蒸发器致冷剂的接口处还包括蒸发传热媒介的流量控制部件,其流量出自系统冰存储容器。
优选地,通过同时运行两个三路控制阀,实施保持蒸发传热媒介最佳化的步骤,以使能 蒸发传热媒介的流量变化,以及使能部件隔离。
优选地,通过一蒸发热交换器执行将蒸发传热媒介与致冷剂接口连接的步骤。
根据本发明的再一方面,提出了一种改进制冷循环部件的致冷效率的方法,包括步骤:
将冷凝器处的致冷剂与一冷凝传热媒介进行接口连接,从而使能热量从致冷剂转移并由在系统冷凝器处的冷凝传热媒介吸收;以及
将该冷凝传热媒介与控制部件连接,从而使能冷凝传热媒介将热量排放至可补给的冰存储容器。
优选地,在与冷凝器致冷剂的接口处还包括冷凝传热媒介的流量控制部件,其流量出自系统冰存储容器。
优选地,通过同时运行两个三路控制阀,实施保持冷凝传热媒介最佳化的步骤,以使能冷凝传热媒介的流量变化,以及使能部件隔离。
优选地,可补给的热吸收部件限定一冰存储容器。
优选地,通过一冷凝的热交换器执行将冷凝传热媒介与致冷剂接口连接的步骤,一冷凝乙二醇致冷剂接口限定了螺旋同心管类型的冷凝的热交换器。
优选地,该冷凝传热媒介限定为按一定百分比的乙二醇和水溶液混合物,其在制冷循环中支持一规定的致冷剂温度范围。
与现有技术相比,本发明具有以下显著优点和有益效果:
根据本发明的空调伴随稳定器系统以及改进制冷循环部件致冷效率的方法,使用保存的热量吸收容量,实现了实质上的净能量节省,该保存的热量吸收容量在处于最佳致冷效率和低空间致冷需求的期间产生,从而提高在处于致冷效率降低和高空间致冷需求期间的性能。
附图说明
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明:
图1为传统的空调系统的制冷循环的图示;
图2为集成于传统的空调系统的制冷循环内的根据本发明的空调伴随稳定器系统的操作部件的图示;
图3为根据本发明的与传统的空调系统的制冷循环部件集成的空调伴随稳定器系统的操作部件的框图;
图4为根据本发明的与传统的空调系统的制冷循环部件集成的空调伴随稳定器系统的主要的稳定环路部件的操作部件的框图;
图5为空调伴随稳定器系统的主要的稳定环路部件的功能的流程图;
图6为根据本发明的与传统的空调系统的制冷循环部件集成的空调伴随稳定器系统的辅助的补给环路的操作部件的框图;
图7为空调伴随稳定器系统的辅助的补给环路部件的功能的流程图。
具体实施方式
现在参照附图,特别是图1,传统的空调系统10的制冷循环部件,限定了通过一系列布置在连续的闭合环路中的导管(或管道、管)连接的压缩机11、冷凝器12、热膨胀阀13,以及蒸发器14。可设想到,在本发明的范围内,一系列的导管可具体化为多个连接有各自的部件的离散的导管、流通每一部件的单一导管,或该两者的混合。业已确实,在这样的传统的空调系统10中,致冷剂循环流经处于不同热力学状态的部件,从而,致冷剂以相对低压低温的蒸汽进入压缩机11,致冷剂在压缩机11中被压缩至较高压力,并产生温升。然后,处于相对高的压力和蒸汽温度的致冷剂被引导通过冷凝器12,致冷剂在冷凝器12中被冷却并冷凝成气态的液体(或液体):这是为潜热的热力学过程。在整个冷凝器12内的温差、蒸汽至饱和蒸汽(或液体)属性状态,被称为热力学术语中的过冷(subcool)。通常,这通过跨越冷凝器12的盘绕管(coil)抽取较冷的外界空气来实现,其中通过风扇或鼓风机的机械装置来抽取该较冷外界空气。水源冷凝器将一个或多个流体冷却器通过水泵合并至加热交换器,将致冷剂的热转移到水中(第二热力学定律),由此实现上述的冷凝器12的同一功能。
然后,处于经冷凝的、浓缩的气状液态(或液体)致冷剂被引导通过机械的或电子的膨胀阀13,致冷剂在膨胀阀13内闪爆(flash),或迅速地膨胀,从而获得压力的减少,结果是致冷剂变成低温气状液体:饱和蒸汽。然后,低温饱和蒸汽通过蒸发器14,在蒸发器14中,低温饱和蒸汽经历一相态变换:主要为一潜热的热力学过程。该过程总体上通过跨越或流经蒸发器14抽取空气来实现,其中分别通过风扇或鼓风机来抽取空气。然后,从调节空间的空气吸收热量至致冷剂:再次主要为一潜热的热力学过程。由于上述过程而充分地变暖的致冷剂,以饱和蒸汽或气态离开蒸发器14。同时考虑到潜热和显热,前面处理的跨越蒸发器14的温差,称为热力学术语中的过热(super heat)。致冷剂随后保持其蒸汽状态进入压缩机11,并以升高的温度和压力离开。由于压缩做工,压缩机11将热量同时释放至环境和致冷剂:非等熵的热力学过程。
在空调系统的制冷循环中,冷却效率和容量直接与跨越冷凝器12的外界空气的温度相关。导向至冷凝器12的较高温度的空气,较不容易从流经冷凝器12的致冷剂吸收热量。流经膨胀阀13的比所需的更暖的致冷剂,降低系统经由蒸发器14吸收热量的能力。经分析的计算证实,以及经实际应用证明,传统的空调系统受到跨越冷凝器12的外界空气温度上升的影响,导致实质上对传统的空调系统的致冷效率的损耗,当存在最大的致冷需求时,这种损耗通常会出现。
相反,该传统的空调系统10通常在中等的或较冷的外界空气温度中以其峰值效率运转。这是由于在冷凝器12上抽取的外界空气处于较冷温度,因此能从流经冷凝器12的致冷剂吸收 更多热量。在这种情况下离开冷凝器12的致冷剂,一旦流经膨胀阀13,则提供了最佳的热吸收和因此更高的致冷效率。显著地,为建立所需的环境,较冷的周围温度通常要求更小的致冷,但当周围温度上升和需要更大需求的空间致冷时,在此情况中带来的更高效率的成就就无法用于提高效率了。
现在参照附图2和3,空调伴随稳定器系统可与传统的空调系统一起运作,用于提高传统的空调系统的制冷循环的运行效率。如图所示为具有空调伴随稳定器系统100(或空调伴随系统)的改良的空调系统,具有传统的空调系统的由一系列的导管连接的压缩机111、冷凝器112、水力冷凝器131、三路致冷剂/隔离阀、膨胀阀113、蒸发器114,以及三路致冷剂旁路/隔离阀116,还具有两个可独立操作的闭合环路,该闭合环路在制冷循环中创建人工的操作环境,其通过以期望水平稳定进入膨胀阀113的致冷剂的温度来最大化致冷效率。空调伴随系统100的主要的温度稳定环路用于从离开冷凝器112的致冷剂吸收热量,从而在致冷剂到达膨胀阀113之前降低致冷剂的温度。空调伴随系统100的辅助的补给环路通过启动(priming)可补给的热吸收部件来实现温度稳定环路的运行,在一个实施例中该热吸收部件限定为冰存储容器121。同时该两个环路中的每一个分别在不同的太阳城集团运转,它们互相连接并共享冰存储容器121、循环传热媒介、用于循环传热媒介的乙二醇分配泵122,以及导管,其中传热媒介通过该导管在环路中流通。在一个实施例中,该传热媒介限定为乙二醇-水混合物(或乙二醇溶液)。
在优选的实施例中,冰存储容器121限定可补给的热吸收部件,热吸收部件与温度稳定环路一起运行,补给环路详细描述如下。移动传热媒介通过任一闭合环路的乙二醇溶液分配泵122在一给定的时刻运作。在优选的实施例中,所述传热媒介限定为一百分比的乙二醇-水混合物,其取决于规定使用的致冷剂所指示的温度。在一个实施例中,采用40%的乙二醇混合物为乙二醇溶液。乙二醇溶液分配至环路各处,且可替代地以下述的方式经由乙二醇溶液分配泵122在环路中循环流通。
参照附图2、3、4和5,温度稳定环路(或主要环路)使能制冷循环部件的更高的致冷效率。当在冷凝器112处的外界空气温度提高时,其妨碍致冷剂的足够的热传递,离开冷凝器112的致冷剂在其输送至膨胀阀113之前处于小于理想饱和蒸汽(或液体)的温度。正如上面所讨论的,当外界空气温度上升,离开冷凝器112的致冷剂并未理想地通过跨越冷凝器112的盘绕管的外界空气流动而冷却下来。这是因为较热的空气,从流经冷凝器12盘绕管的致冷剂吸收较少的热量。通过在致冷剂离开冷凝器112之后从致冷剂吸收额外的热量,温度稳定环路将致冷剂的温度稳定至用于输送到膨胀阀113的最适温度,从而,即使外界空气温度提高,也能使冷却系统运转在更高的效率。
主要的环路如图所示,具有:位于冷凝器112的盘绕管排出处的螺旋同心管类型的热交换器131、一对分别由调节阀142(也可称为控制阀或调节可变流量阀)和隔离阀132组成的水力 的三路控制阀(或主要水力环路阀)、乙二醇分配泵122和冰存储容器121,以上所有部件通过一系列的导管(如图3短划线所示)连接在一闭合环路中。冷凝的热交换器131提供了乙二醇致冷剂接口,在其中,热量可在主要环路中的乙二醇溶液和导管中的致冷剂之间转移,其中此时致冷剂处于冷凝器112和膨胀阀113间的导管中。乙二醇溶液从冰存储容器121发出(emanating),以低温状态进入冷凝的热交换器131。因为当外界空气不能理想地冷却流经冷凝器112的致冷剂时,将采用主要环路,可设想到,此时流经冷凝的热交换器131的致冷剂高于所需的温度:这通常会降低空调系统的致冷效率。在热交换器131中,低温的乙二醇溶液从离开冷凝器112和流经冷凝的热交换器131的致冷剂吸收热量,从而在其到达膨胀阀113之前将其温度降低至更符合所需的温度。通过在冷凝的热交换器131中降低致冷剂的温度,致冷剂可稳定在一温度,在通常引起致冷效率减少的环境中,该温度使能最佳的致冷效率或改善致冷效率。
主要环路的一对三路的、水力的、串联的电动阀142(下文称为三路调节阀)和132限定了一乙二醇溶液输送系统,其在主要环路中直接地从冰存储容器121接收循环的乙二醇溶液。额外地将上述的阀设置到系统网路中,不再需要在乙二醇分配泵122上设置各种流量控制部件。主要环路阀142和132提供了对流至冷凝的热交换器131的冷冻了的乙二醇溶液的有限控制(finite control)。就这点而言,主要环路阀142可操作以使能乙二醇溶液至隔离阀132的按计量的流动,使媒介流过冷凝的热交换器131。当主要环路无运作时,阀132反过来限制通过冷凝的热交换器131的乙二醇溶液的所有流量。当辅助环路运作时,所述状态可能导致下述的情况。
在运行中,主要环路经由乙二醇溶液分配泵122来移动乙二醇溶液,使其流经冰存储容器121、阀142和132、冷凝的热交换器131,然后流回乙二醇分配泵122。在冰存储容器121中,在补给环路期间冻结的(全部或部分)静态水(卤水溶液)从乙二醇溶液吸收热量,从而降低流经容器的乙二醇溶液的温度。然后,冷冻了的乙二醇溶液被引导通过三路调节阀142,至三路隔离阀132。紧接着,冷冻了的乙二醇溶液输送至冷凝的热交换器131。当乙二醇溶液流经冷凝的热交换器131,其从也流经冷凝的热交换器131的致冷剂吸收热量:最佳化冷却回路的冷凝势能。此时温度提高了的乙二醇溶液离开冷凝器131,被引导流回至乙二醇分配泵122,以继续在温度稳定环路中流通。
现参照附图2、3、6和7,补给环路通过,当外界空气温度在其最低值时,在冰存储容器121中存储热吸收容量,来辅助主要环路的运行。必要的存储容量,即冻结而成的冰,在外界空气温度通过传统空调的改善的致冷效率而达到处于其最小值时,处于最大势能。正如上面所讨论的,当外界空气温度上升时使用主要环路,以从离开冷凝器112盘绕管的未理想地通过外界空气在冷凝器112盘绕管上流动的外界空气冷却的致冷剂吸收热量。吸收该热量的能力/ 容量由冰存储容器121提供,在乙二醇溶液与需要额外冷却的致冷剂进行接口连接(interfacing)之前,冰存储容器121从于主要环路中循环的乙二醇溶液吸收热量。补给环路用于辅助该运行,在主要环路不运作时从冰存储容器121吸收热量,而在主要环路运作时启动冰存储容器121使其吸收热量。
当不需要空间空气温度调节时,启用辅助的补给环路,因此当补给环路运作时,制冷循环的所有部件为运转着的,除了蒸发器114和与其关联的风扇。致冷三路隔离阀115和116作出的闭合位置,使蒸发器114从辅助的致冷回路中移除。蒸发器风扇14经由系统控制电路停止工作。补给环路采用螺旋同心管蒸发型热交换器141(也称蒸发盘绕管141),其分别位于致冷剂隔离阀115和116的下游和上游,平行于空调蒸发器114。蒸发盘绕管141(也可称为蒸发热交换器141)与一对三路的电动阀142和132串联,其限定了一乙二醇溶液输送系统,该乙二醇溶液输送系统经由乙二醇溶液分配泵122直接从冰存储容器121接收在补给环路中循环的乙二醇溶液;其所有通过一系列的闭合环路导管连接(如图3所示为双线线路)。蒸发热交换器141提供了一乙二醇致冷剂接口,热量可通过其在补给环路中的乙二醇溶液和导管中的致冷剂之间转移,该导管位于三路致冷剂隔离阀115和压缩机111之间。
在补给环路中,乙二醇溶液以相对高温的状态在阀142和132的下游处进入蒸发热交换器141。在蒸发热交换器141中,低温致冷剂在乙二醇溶液流经时从其吸收热量,以冷却乙二醇溶液。通过该操作,致冷剂均经历显热和潜热的热力学过程,在运行的显热的相态中充分加温,然后在潜热的过程期间改变至气体。然后,致冷剂流过热交换器141下游,并作为蒸汽以相对低压和低温的蒸汽被引导至压缩机11入口。
补给环路的一对三路的、水力的、串联的电动阀142和132限定了一乙二醇溶液输送系统,其在补给环路中直接地从冰存储容器121接收循环的乙二醇溶液。额外地将上述的阀设置到系统网路中,不再需要在乙二醇分配泵122上设置各种流量控制部件。主要环路的阀142和132提供了对流至蒸发热交换器141的冷冻了的乙二醇溶液的有限控制。就这点而言,主要环路的阀142可操作以使能乙二醇溶液至隔离阀132的按计量的流动,以及允许媒介流过蒸发热交换器141。当补给环路无运作时,阀132反过来限制通过水力的蒸发器盘绕管141的乙二醇溶液的所有流量。当主要环路运作时,或在完成冰的制取时,可能会导致所述情况。
在运行中,补给环路经由乙二醇溶液分配泵122来移动乙二醇溶液,使其流经冰存储容器121、阀142和132、蒸发热交换器141然后流回乙二醇分配泵122。由于离开蒸发器141的乙二醇溶液中的大部分热量已被致冷剂吸收,乙二醇溶液以甚低温流经冰存储容器121并从包含于冰存储容器121内的静态水(卤水溶液)吸收热量。该过程导致静态水或卤水溶液冻结,乙二醇溶液由从卤水溶液吸收的热量加温,并随后被引导回流补给环路。
因此,补给环路实质上利用制冷循环部件,以当环境条件,尤其是在冷凝器112盘绕管上 方通过的外界空气有利于最佳致冷效率时,存储如冰存储容器121中的冰的热量吸收容量。当环境条件不太有利或不宜时,尤其当将要通过冷凝器112盘绕管上方的外界空气太暖,不适合用来冷却致冷剂至一所需温度时,该存储的冷却容量可由主要环路使用,用于从离开冷凝器112的致冷剂吸收额外热量,从而减少或消除因太暖的外界空气导致的低效率。就这点而言,使用保存的热量吸收容量,实现了实质上的净能量节省,该保存的热量吸收容量在处于最佳致冷效率和低空间致冷需求的期间产生,从而提高在处于致冷效率降低和高空间致冷需求期间的性能。
由于主要环路和补给环路共用冰存储容器121、乙二醇分配泵122、乙二醇溶液和乙二醇溶液所流经的管道,通过串联的由系统控制电路操作的环路阀142和132,来控制在一给定太阳城集团由哪一个环路运作。当主要环路运作,在冰存储容器121中被冷冻以及在冷凝的热交换器131中被加温(从而冷却致冷剂)的乙二醇溶液时,环路阀142调节乙二醇流动的速率,通过设在打开位置的隔离阀132,将乙二醇溶液流量剩余部分分流至冰存储容器121,并引导其路径至冷凝器131。通过阀132阻断乙二醇溶液至蒸发热交换器141的所有流量,由于乙二醇溶液被100%强制绕过蒸发热交换器141,这有效地从系统的循环中移除蒸发热交换器141。反过来,当辅助环路运作时,在蒸发热交换器141中被冷冻以及在冰存储容器121中被加温(从而冷却静态水)的乙二醇溶液时,环路阀132阻断乙二醇溶液至蒸发热交换器141的所有流量,由于乙二醇溶液被100%强制绕过冷凝的热交换器131,这有效地从系统的循环中移除冷凝的热交换器131。这允许两个不同的执行相反功能的环路,通过本质上同一系统的部件和导管,进行独占运行。
可设想到,在许多对应传统季节性的温度波动的实施中,补给环路可在夜间或早晨时段期间运转,而主要环路可在下午或傍晚时段运行。
本文通过最具实用性的和优选的实施例,对本发明进行描述。然而应认识到,在本发明范围内,热力学和致冷机构领域的技术人员可对本发明作出修改,以提高整个系统的能力和价值。
为便于参照,现提供下列词汇,其与上述的术语和概念相关。
潜热的热力学过程:定义为从饱和液体变化至饱和蒸汽的等焓(BTU/lb)过程,如一压力-焓示意图所示。另外,上述过程中,压力和温度保持恒定,被分别称为等压和等温。改变物质相态的热动力过程:例如,由水至冰。
焓:与热力学系统有关的量,常用符号H表示,H=U+pV,式中U为物质的内能,p为压力,V为体积。焓具有这样的属性,在一等压过程期间,量的改变等于在该过程期间传递的热。
等压:具有或表现出相等的气压。
等温:恒定的温度。
各同向性:沿所有轴线具有相等的物理性质。
熵:a.(在宏观尺度上的)一热力学变量,如温度、压力或成分的函数,对在热力学过程期间不能用于做功的能量的测量。朝向最大熵状态演化的封闭系统。b.(在统计力学)热力学系统的微观成分的随机性测量。
显热的热力学过程:通过本体或热力学系统改变温度,以及本体的一些宏观变量,进行的热交换。但某些其它宏观的变量不变,例如体积或压力。
过冷:在恒定压力下,施加至空调的冷凝盘绕管的饱和蒸汽(或液体)和蒸汽之间的温差的测量。
过热:在恒定压力下,施加至空调的蒸发盘绕管的饱和蒸汽(或液体)和蒸汽之间的温差的测量。
太阳城集团第二热力学定律:一个孤立系统的熵不会减小,因为独立系统总是朝向热力平衡(具有最大熵的状态)演化;热量总是由高温媒介传递至低温媒介。

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