[发明专利]一种低能耗的制冷系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种制冷系统及其使用方法。

背景技术

目前，制冷循环技术主要采用卡诺逆循环，由制冷剂等温蒸发、制冷剂蒸汽定熵压缩、制冷剂等温冷凝和制冷剂液体定熵膨胀四个循环过程构成。相应地，空调制冷设备主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、毛细管膨胀阀四个部件组成。目前的制冷技术主要是将热量从温度为T1的低温热源输送到温度为T2的高温热源，即从冷源向热源搬运热量，俗称“热泵”。

对于夏季室内制冷，蒸发器设置在室内，冷凝器设置在室外；室内温度低于室外，室内空气为冷源，室外空气为热源；蒸发器内的制冷剂与室内空气换热后等温蒸发，压缩机压缩制冷剂蒸汽进入室外的冷凝器中等温冷凝，冷凝过程中制冷剂携带的热量传递给室外空气，制冷剂在毛细管膨胀阀中完成定熵膨胀后回到蒸发器中重复上述循环。

对于冷暖两用空调，用于夏季制冷、冬季制热；从组成结构上来讲，其和只具有制冷作用的空调相比，还加设有一个四通阀。夏季制冷时，蒸发器设置在室内，冷凝器设置在室外，其作用原理同上。但是冬季制热时，由于室内温度高于室外，室内空气为热源，室外空气为冷源；这时需要在四通阀的转换作用下，实现蒸发器和冷凝器的设置位置的转换，设置在室外的是蒸发器，设置在室内的是冷凝器；蒸发器内的制冷剂与室外空气换热后等温蒸发，压缩机压缩制冷剂蒸汽进入室内的冷凝器中等温冷凝，冷凝过程中制冷剂携带的热量传递给室内空气，制冷剂在毛细管膨胀阀中完成定熵膨胀后回到蒸发器中重复上述循环。

可见，目前的制冷循环技术无论是在制冷还是制热，蒸发器都是设置在需要吸收热量的环境中，即冷源环境中，这样就形成了蒸发器与冷源换热、冷凝器与热源换热的工作模式。在上述制冷和制热循环中，一般采用的制冷剂是氟利昂，据测算，以氟利昂作为制冷剂的空调中，由于氟利昂的汽化潜热小，使得制冷循环的制冷系数低，也就是说，当压缩机消耗一份特定能量时，能够通过制冷剂从冷源搬运的热量相对较少，所以在需要搬运一定量的热量的前提下，就需要压缩机相应消耗更多次的上述特定能量，即总体耗能增大。

为了解决上述技术问题，中国专利文献CN201706615U公开了一种低能耗空调，其由蒸发器和活塞式压缩泵及冷凝器组成。该技术中所述的低能耗空调与传统的空调机相比，其原理和工作程序基本上是相同的，只是采用水作为制冷剂，由于水具有非常大的汽化潜热，是已知所有物质中最大的，每公斤约在2400千焦，而大多数制冷剂的汽化潜热每公斤只有数百千焦，意味着水蒸汽携带热量的能力数倍于其他的制冷剂，也就是说使用水作为制冷剂使得制冷循环的制冷系数高，那么相应地当压缩机消耗一份特定能量时，能够通过制冷剂从冷源搬运的热量相对较多，所以在需要搬运一定量的热量的前提下，就需要压缩机相应消耗较少次的上述特定能量，相对于前述使用氟利昂的制冷系统而言，其总体耗能较少。

因此，采用水做为空调系统的制冷剂能耗最低。

上述技术适用的是从低温热源向高温热源搬运热量的情况，而在实际生产过程中，如卷烟厂、纺织厂，其生产厂房内由于机器释放热量较大，往往室内温度远远高于室外温度，此时需要将室内的热量排放至室外，那么就需要将吸收热量的蒸发器设置在热源环境中，由于该热源环境的温度T1较室外环境温度T2高，所以其压力P1会相应大于室外冷源环境的压力P2，这样在采用现有技术中卡诺逆循环的循环装置时，蒸发器内的制冷剂吸收热源环境的热量后变为制冷剂蒸汽，但由于蒸汽压力P1大于进入冷凝器内的制冷剂的压力P2，所以此时无需压缩机对制冷剂蒸汽做功，只需要利用上述压差推动压缩机转动，流经冷凝器后获得的制冷剂其压力仍然保持为P2，但是流经冷凝器后的制冷剂要想循环回蒸发器内部时，需要经过设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间的毛细管膨胀阀，但是也正是由于P2小于P1，所以毛细管膨胀阀无法将制冷剂循环回蒸发器内，使得基本的卡诺逆循环无法进行。

但是，如果要在上述特定环境下实现卡诺逆循环的正常进行，那么就需要重新启用压缩机做功，这样就使得原本压力较低的P2可以经压缩机做功后获得大于P1的压力数值；这样制冷剂就可以顺利地通过毛细管膨胀阀循环回蒸发器内。但是，在上述过程中，压缩机一旦做功将会耗费能量，那么就无法体现压力P1大于P2时可以自行推动压缩机转动而无需使用压缩机进行做功的优势。

发明内容