本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，尤其涉及一種采用有非共沸制冷劑的制冷、空調(diào)、熱泵等設備中的制冷系統(tǒng)。

背景技術：

目前在制冷、空調(diào)、熱泵機組(如房間空調(diào)器、單元式空調(diào)機組、多聯(lián)機組等)中主要采用直接制冷方式，亦即直接利用機組中的制冷劑對被冷卻(加熱)物或被冷卻(加熱)空間直接進行冷卻或加熱，而這些機組一般都采用具有優(yōu)良的物理化學和熱力學性能及良好的使用安全性、經(jīng)濟性的HCFC-22等應用廣、綜合性能優(yōu)秀的制冷劑作為制冷劑，但HCFC-22具有ODP(臭氧消耗潛能)值與較高的GWP(全球變暖潛能)值，對環(huán)境并不友好，已被2007年召開的第19屆蒙特利爾議定書締約國大會列入要求加速淘汰的物質(zhì)。

對于HCFC-22的替代物研究，國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量的研究工作，目前主要集中在混合制冷劑方面，其中最為成熟的是近共沸制冷劑R410A(HFC-32/HFC-l25，質(zhì)量組成50/50％)，其標準滑移溫度為0.08℃，是很好的R22的替代物之一，但是相比于R22，相同溫度下，R410A的壓力將近是R22的1.6倍，排氣溫度也要高；其次還有R407C(HFC-32/HFC-l25/HFC-l34a，質(zhì)量組成23/25/52％)，R407C的熱物理性質(zhì)和熱力性質(zhì)(包括壓力、排氣溫度等)與R22最為相近，本來是R22最理想的替代物，但這種制冷劑的最大問題是它的滑移溫度較大，達到了7℃左右，是一種非共沸制冷劑；另外還有許多非共沸制冷劑可以作為R22的替代制冷劑，這些非共沸制冷劑的共同特點是雖然具有良好的物理化學和熱力學性能、良好的安全性，沒有可燃性和毒性，對大氣臭氧層也沒有破壞作用，但同時它們都具有滑移溫度較大的特點，應用于單獨制冷或者單獨制熱時，還能夠具有較好的系統(tǒng)性能，但應用于需要既制冷又制熱的熱泵制冷系統(tǒng)時，其中一種工況的系統(tǒng)性能急劇降低，顯著降低了熱泵系統(tǒng)的全年性能系數(shù)，能耗增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明之目的在于提供一種適宜于非共沸制冷劑的制冷系統(tǒng)，它既在制冷時具有良好的性能，又在制熱時也具有良好的性能，具有良好的全年節(jié)能效果。

本發(fā)明提供的一種適宜于非共沸制冷劑的制冷系統(tǒng)，同時具有制冷制熱功能，其特征在于，該系統(tǒng)包括制冷壓縮機、四通換向閥、第一換熱器、節(jié)流機構、第二換熱器和若干個單向閥，其中，第一換熱器用于制冷劑與環(huán)境介質(zhì)進行換熱，第二換熱器用于制冷劑與被冷卻或加熱介質(zhì)進行換熱；制冷壓縮機、第一換熱器、節(jié)流機構和第二換熱器以及一部分單向閥依次連接并首尾相連共同構成供制冷劑流動的制冷劑循環(huán)；四通換向閥與另一部分單向閥共同實現(xiàn)制冷劑流動換向，以保證在制冷工況或制熱工況下，在第一換熱器和第二換熱器內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上都始終呈逆流狀態(tài)，從而充分利用非共沸制冷劑的變溫特性，同時實現(xiàn)制冷工況和制熱工況的高效節(jié)能。

本發(fā)明提供的制冷系統(tǒng)與現(xiàn)有技術相比，克服了現(xiàn)有制冷系統(tǒng)在采用有較大滑移溫度的混合制冷劑時，如果在制冷工況下第一換熱器和第二換熱器內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上呈逆流狀態(tài)，順應了有較大滑移溫度的混合制冷劑的變溫特性，從而可以獲得最大傳熱溫差，提高了系統(tǒng)效率；但在制熱工況下第一換熱器和第二換熱器內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上則會呈順流狀態(tài)，違背了有較大滑移溫度的混合制冷劑的變溫特性，減小了傳熱溫差，降低了系統(tǒng)效率的缺陷，本發(fā)明使得在采用有較大滑移溫度的混合制冷劑時，無論是在制冷工況還是在制熱工況，均可保證在第一換熱器和第二換熱器內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上始終呈逆流狀態(tài)，從而充分利用有較大滑移溫度的混合制冷劑的變溫特性，同時實現(xiàn)制冷工況和制熱工況的高效節(jié)能。

附圖說明

圖1是采用一個單向節(jié)流的節(jié)流機構的制冷系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是采用一個可雙向節(jié)流的節(jié)流機構的制冷系統(tǒng)的結構示意圖。

圖3是分別采用制冷節(jié)流機構和制熱節(jié)流機構的制冷系統(tǒng)的結構示意圖。

圖中，1、制冷壓縮機，2、四通換向閥，3、第一換熱器，4、單向節(jié)流機構，5、第二換熱器，6、風機，7、第一單向閥，8、第二單向閥，9、第三單向閥，10、第四單向閥，11、第五單向閥，12、第六單向閥，14、第七單向閥，15、第八單向閥，13、制熱節(jié)流機構，16、雙向節(jié)流機構，17、制冷節(jié)流機構。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

下面以采用一個單向節(jié)流機構、一個雙向節(jié)流機構以及同時采用制冷節(jié)流機構和制熱節(jié)流機構三種情況的制冷系統(tǒng)為例，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明實例提供的一種采用一個單向節(jié)流機構的制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括制冷壓縮機1、四通換向閥2、第一換熱器3、單向節(jié)流機構4、第二換熱器5、風機6以及單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11、單向閥12、單向閥14、單向閥15等8個單向閥，其中，第一換熱器3用于制冷劑與環(huán)境介質(zhì)進行換熱，第二換熱器5用于制冷劑與被冷卻(加熱)介質(zhì)進行換熱；第一換熱器3和第二換熱器5上均安裝有風機6。

制冷壓縮機1的出口端與四通換向閥2的端口a相連，四通換向閥2的端口b與制冷壓縮機1入口端相連；

四通換向閥2的端口d依次通過第四單向閥10、第二換熱器5、第三單向閥9再接回端口d；

第二換熱器5的出口端與第三單向閥9的連接處依次通過第五單向閥11、單向節(jié)流機構4和單向閥8接入到第二換熱器5的入口端；

單向節(jié)流機構4和單向閥8的連接處依次通過單向閥15、第一換熱器3、單向閥12接入四通換向閥2的端口c；單向閥12的出口端通過單向閥7與第一換熱器3的進口端相接。

四通換向閥2、單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11、單向閥12、單向閥14、單向閥15共同實現(xiàn)制冷劑流動換向，以保證無論是在制冷工況還是在制熱工況，在第一換熱器3和第二換熱器5內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上始終呈逆流狀態(tài)，從而充分利用制冷劑的變溫特性，同時實現(xiàn)制冷工況和制熱工況的高效節(jié)能。

該系統(tǒng)的工作過程如下：

在制冷時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-c接口與單向閥7進入第一換熱器3，向環(huán)境介質(zhì)散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，再經(jīng)過單向閥14，進入單向節(jié)流機構4降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，經(jīng)過單向閥8進入第二換熱器5吸熱蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，然后再單向閥9和四通換向閥2連通的d-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個制冷循環(huán)。在第二換熱器5中可以實現(xiàn)對被冷卻物或被冷卻空間進行制冷降溫的目的。

在制熱時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-d接口和單向閥10進入第二換熱器5，向被加熱物或被加熱空間散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，然后經(jīng)過單向閥11進入單向節(jié)流機構4降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，然后經(jīng)過單向閥15進入第一換熱器3從環(huán)境介質(zhì)吸熱而蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，最后再經(jīng)過單向閥12和四通換向閥2連通的c-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個熱泵制熱循環(huán)。在第二換熱器5達到對需要加熱物或需要加熱空間進行熱泵制熱的目的。

如圖2所示，本發(fā)明的一種制冷系統(tǒng)采用一個雙向節(jié)流機構代替一個單向節(jié)流機構時，該系統(tǒng)包括制冷壓縮機1、四通換向閥2、第一換熱器3、雙向節(jié)流機構16、第二換熱器5、風機6、單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11、單向閥12、單向閥14、單向閥15，其中，第一換熱器3用于制冷劑與環(huán)境介質(zhì)進行換熱，第二換熱器5用于制冷劑與被冷卻(加熱)介質(zhì)進行換熱；第一換熱器3和第二換熱器5上均安裝有風機6。

制冷壓縮機1的出口端與四通換向閥2的端口a相連，四通換向閥2的端口b與制冷壓縮機1入口端相連；

四通換向閥2的端口d依次通過第四單向閥10、第二換熱器5、第三單向閥9再接回端口d；

第二換熱器5與第三單向閥9的連接處依次通過第五單向閥11、單向閥8接入第二換熱器5的進口端；

四通換向閥2的端口c依次連接單向閥7、第一換熱器3、單向閥12再接回端口c；

單向閥14和單向閥15串接后兩端與第一換熱器3并接；

雙向節(jié)流機構16的一端接入單向閥14和單向閥15的連接處，另一端接入第五單向閥11和單向閥8的連接處。

四通換向閥2、單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11、單向閥12、單向閥14、單向閥15共同實現(xiàn)制冷劑流動換向，以保證無論是在制冷工況還是在制熱工況，在第一換熱器3和第二換熱器5內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上始終呈逆流狀態(tài)，從而充分利用制冷劑的變溫特性，同時實現(xiàn)制冷工況和制熱工況的高效節(jié)能。

該系統(tǒng)的工作過程如下：

在制冷時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-c接口與單向閥7進入第一換熱器3，向環(huán)境介質(zhì)散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，再經(jīng)過單向閥14，進入雙向節(jié)流機構16降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，經(jīng)過單向閥8進入第二換熱器5吸熱蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，然后再單向閥9和四通換向閥2連通的d-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個制冷循環(huán)。在第二換熱器5中可以實現(xiàn)對被冷卻物或被冷卻空間進行制冷降溫的目的。

在制熱時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-d接口和單向閥10進入第二換熱器5，向被加熱物或被加熱空間散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，然后經(jīng)過單向閥11進入雙向節(jié)流機構16降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，然后經(jīng)過單向閥15進入第一換熱器3從環(huán)境介質(zhì)吸熱而蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，最后再經(jīng)過單向閥12和四通換向閥2連通的c-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個熱泵制熱循環(huán)。在第二換熱器5達到對需要加熱物或需要加熱空間進行熱泵制熱的目的。

如圖3所示，本發(fā)明提供的一種制冷系統(tǒng)同時采用制冷節(jié)流機構和制熱節(jié)流機構代替一個節(jié)流機構時，該系統(tǒng)包括制冷壓縮機1、四通換向閥2、第一換熱器3、制冷節(jié)流機構17、第二換熱器5、風機6、單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11、單向閥12和制熱節(jié)流機構13，其中，第一換熱器3用于制冷劑與環(huán)境介質(zhì)進行換熱，第二換熱器5用于制冷劑與被冷卻(加熱)介質(zhì)進行換熱；第一換熱器3和第二換熱器5上均安裝有風機6。

制冷壓縮機1的出口端與四通換向閥2的端口a相連，四通換向閥2的端口b與制冷壓縮機1入口端相連；

四通換向閥2的端口d依次通過第四單向閥10、第二換熱器5、第三單向閥9再接回端口d；

第二換熱器5與第三單向閥9的連接處依次通過第五單向閥11、制熱節(jié)流機構13、第一換熱器3和單向閥12連接到四通換向閥2的端口c；

單向閥7的進口端接入單向閥12的出口端，單向閥7的出口端接入第一換熱器3的進口端；第一換熱器3的出口端還依次連接單向節(jié)流機構4、單向閥8接入第二換熱器5的進口端。

四通換向閥2、單向閥7、單向閥8、單向閥9、單向閥10、單向閥11和單向閥12共同實現(xiàn)制冷劑流動換向，以保證無論是在制冷工況還是在制熱工況，在第一換熱器3和第二換熱器5內(nèi)制冷劑的流動方向與其換熱介質(zhì)的流動方向總體上始終呈逆流狀態(tài)，從而充分利用制冷劑的變溫特性，同時實現(xiàn)制冷工況和制熱工況的高效節(jié)能。

該系統(tǒng)的工作過程如下：

在制冷時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-c接口與單向閥7進入第一換熱器3，向環(huán)境介質(zhì)散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，再經(jīng)過制冷節(jié)流機構17降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，經(jīng)過單向閥8進入第二換熱器5吸熱蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，然后再經(jīng)過單向閥9和四通換向閥2連通的d-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個制冷循環(huán)。在第二換熱器5中可以實現(xiàn)對被冷卻物或被冷卻空間進行制冷降溫的目的。

在制熱時，制冷壓縮機1排出的高溫高壓制冷劑蒸汽經(jīng)過四通換向閥2連通的a-d接口和單向閥10進入第二換熱器5，向被加熱物或被加熱空間散熱而降溫冷凝成高壓制冷劑液體，然后經(jīng)過單向閥11進入制熱節(jié)流機構13降壓成低溫低壓的氣液兩相制冷劑，進入第一換熱器3從環(huán)境介質(zhì)吸熱而蒸發(fā)成低壓的制冷劑蒸汽，然后再經(jīng)過單向閥12和四通換向閥2連通的c-b接口，被制冷壓縮機1吸入、壓縮，進入下一個熱泵制熱循環(huán)。在第二換熱器5達到對需要加熱物或需要加熱空間進行熱泵制熱的目的。

以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。