[发明专利]主回路上设有喷射器的容量可调涡旋压缩机制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种含涡旋压缩机的制冷系统，属于制冷和空调领域。更具体的说，涉及一种通过制冷剂泄出或/和喷射改变含涡旋压缩机制冷系统容量和性能的系统形式及其控制方法。

背景技术

涡旋压缩机是制冷空调用压缩机的一种。由于具有高效、低噪音等优点，涡旋压缩机在中小容量制冷空调系统中得以广泛应用。涡旋压缩机具有一对对称设置的涡旋盘(静盘和动盘)，静盘固定在压缩机的机体上，动盘在一定范围内绕静盘做圆周平动。压缩初期，低压制冷剂气体被涡旋盘的外侧壁面卷入压缩腔，而后随着涡旋盘的平动被封闭于压缩腔中。随后，压缩腔的容积随着动盘的平动逐渐变小并向涡旋盘中心运动，此过程中密封于压缩腔的制冷剂气体逐渐被压缩。当压缩腔到达涡旋盘中心并与设于静盘中心的排气通道接通时，压缩制冷剂气体穿过静盘排气通道到达排气腔，完成压缩过程。

由上述分析可以看出，涡旋压缩机的排气状态只受压缩机固有排气位置的影响。因此，一般而言，涡旋压缩机是具有固定容积比(吸气容积/排气容积)的压缩机。对于某一确定的涡旋压缩机和制冷剂，其压缩比基本确定。然而，在实际的制冷空调应用中，特别是空调器这类一侧换热器与室外空气直接接触的系统中，室外空气温度随天气和气候的大幅度变化将导致室外换热器内的蒸发压力(制热工况)或者冷凝压力(制冷工况)大范围变化，由此导致系统运行需要的压缩比(冷凝压力/蒸发压力)在很大范围内发生变化。因此，当涡旋压缩机安装于此类变工况制冷系统时，压缩机在非设计工况均会出现过压缩和欠压缩损失，降低了压缩机的效率。这也限制了含涡旋压缩机制冷系统效率的进一步提高。

对于风冷热泵机组或者热泵式空调器而言，欠压缩一般出现在室外温度较低的制热工况。随着室外温度的降低，系统蒸发压力迅速降低，导致系统的需求压缩比快速增加，远超涡旋压缩机的提供压缩比。此时，压缩机在排气过程中将出现排出气体的回灌现象，增加压缩机的功耗，降低了压缩机的效率。与此同时，由于系统的蒸发温度低，吸气比容大，导致系统中制冷剂的循环量较非低温工况显著下降，这一方面极大的降低了系统的制热量，另外一方面造成压缩机电机的冷却不足，导致排气温度过高，影响压缩机的安全运行和寿命。对于涡旋压缩机提供压缩比小于系统需求压缩比而导致的制冷系统性能下降的情况，通过已有技术可以解决其中的一项或几项问题：增加油冷可以有效降低压缩机的排气温度；采用压缩机变容技术可以增加系统的制冷剂流量，增加系统的制冷/制热量；采用液态制冷剂喷射技术可以有效降低压缩机的排气温度。此外，气态制冷剂喷射技术是一项既能提高压缩机效率，降低压缩机排气温度，又能有效增加系统制冷/制热量的技术。

另一方面，当含涡旋压缩机的热泵系统运行于高蒸发温度、低冷凝温度工况时，压缩机将出现过压缩的情况：压缩机排气压力高于系统冷凝压力，压缩机排气将被排气口节流至冷凝压力，节流损失的增加导致压缩机功耗的增加和效率的下降。同时，当压缩机运行于低压缩比的情况时，系统的制冷/制热量一般相对于标准设计工况有较大程度的增加，尤其对于蒸发温度提高较大的系统，制冷/制热量的增加更为显著。而一般情况下，用户的需求制冷/制热量随着压比的减小逐渐下降。这将加剧两者之间的供需矛盾，对于启停控制的系统而言将导致系统频繁的启停，影响系统效率和寿命。同时，制冷剂流量和吸气密度的增加将提高压缩机的功耗，甚至导致压缩机超电流运行，危及压缩机安全。现有解决这一问题的手段包括：使用变容压缩机，降低系统制冷剂流量；采用直接或间接热气旁通降低蒸发器和冷凝器的换热能力。实际上，在涡旋压缩机中采用制冷剂泄出技术能更好的解决这一问题。

涡旋压缩机的制冷剂泄出技术是指在涡旋压缩机压缩中段的适当位置与制冷系统低压侧之间设置可以控制的旁通通道。当压缩机需要减容时，泄出通道接通，压缩腔中部分的制冷剂不再跟随涡旋盘旋转被压缩而是通过泄出通道返回低压侧。这样不但减小了涡旋压缩机的有效压缩圈数，降低了压比，减小了过压缩损失，同时也降低了压缩机的排量，减小了系统的制冷/制热量，也防止了压缩机的过电流。很好的解决了涡旋压缩机在系统低压比下的调节问题。