專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低能耗的制冷系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空調(diào)制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制冷系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
目前，制冷循環(huán)技術(shù)主要采用卡諾逆循環(huán)，由制冷劑等溫蒸發(fā)、制冷劑蒸汽定熵壓縮、制冷劑等溫冷凝和制冷劑液體定熵膨脹四個(gè)循環(huán)過(guò)程構(gòu)成。相應(yīng)地，空調(diào)制冷設(shè)備主要由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管膨脹閥四個(gè)部件組成。目前的制冷技術(shù)主要是將熱量從溫度為T(mén)l的低溫?zé)嵩摧斔偷綔囟葹門(mén)2的高溫?zé)嵩?，即從冷源向熱源搬運(yùn)熱量，俗稱(chēng)“熱泵”。對(duì)于夏季室內(nèi)制冷，蒸發(fā)器設(shè)置在室內(nèi)，冷凝器設(shè)置在室外；室內(nèi)溫度低于室外， 室內(nèi)空氣為冷源，室外空氣為熱源；蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑與室內(nèi)空氣換熱后等溫蒸發(fā)，壓縮機(jī)壓縮制冷劑蒸汽進(jìn)入室外的冷凝器中等溫冷凝，冷凝過(guò)程中制冷劑攜帶的熱量傳遞給室外空氣，制冷劑在毛細(xì)管膨脹閥中完成定熵膨脹后回到蒸發(fā)器中重復(fù)上述循環(huán)。對(duì)于冷暖兩用空調(diào)，用于夏季制冷、冬季制熱；從組成結(jié)構(gòu)上來(lái)講，其和只具有制冷作用的空調(diào)相比，還加設(shè)有一個(gè)四通閥。夏季制冷時(shí)，蒸發(fā)器設(shè)置在室內(nèi)，冷凝器設(shè)置在室外，其作用原理同上。但是冬季制熱時(shí)，由于室內(nèi)溫度高于室外，室內(nèi)空氣為熱源，室外空氣為冷源；這時(shí)需要在四通閥的轉(zhuǎn)換作用下，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器的設(shè)置位置的轉(zhuǎn)換，設(shè)置在室外的是蒸發(fā)器，設(shè)置在室內(nèi)的是冷凝器；蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑與室外空氣換熱后等溫蒸發(fā)，壓縮機(jī)壓縮制冷劑蒸汽進(jìn)入室內(nèi)的冷凝器中等溫冷凝，冷凝過(guò)程中制冷劑攜帶的熱量傳遞給室內(nèi)空氣，制冷劑在毛細(xì)管膨脹閥中完成定熵膨脹后回到蒸發(fā)器中重復(fù)上述循環(huán)。可見(jiàn)，目前的制冷循環(huán)技術(shù)無(wú)論是在制冷還是制熱，蒸發(fā)器都是設(shè)置在需要吸收熱量的環(huán)境中，即冷源環(huán)境中，這樣就形成了蒸發(fā)器與冷源換熱、冷凝器與熱源換熱的工作模式。在上述制冷和制熱循環(huán)中，一般采用的制冷劑是氟利昂，據(jù)測(cè)算，以氟利昂作為制冷劑的空調(diào)中，由于氟利昂的汽化潛熱小，使得制冷循環(huán)的制冷系數(shù)低，也就是說(shuō)，當(dāng)壓縮機(jī)消耗一份特定能量時(shí)，能夠通過(guò)制冷劑從冷源搬運(yùn)的熱量相對(duì)較少，所以在需要搬運(yùn)一定量的熱量的前提下，就需要壓縮機(jī)相應(yīng)消耗更多次的上述特定能量，即總體耗能增大。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN201706615U公開(kāi)了一種低能耗空調(diào)，其由蒸發(fā)器和活塞式壓縮泵及冷凝器組成。該技術(shù)中所述的低能耗空調(diào)與傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)相比，其原理和工作程序基本上是相同的，只是采用水作為制冷劑，由于水具有非常大的汽化潛熱，是已知所有物質(zhì)中最大的，每公斤約在MOO千焦，而大多數(shù)制冷劑的汽化潛熱每公斤只有數(shù)百千焦，意味著水蒸汽攜帶熱量的能力數(shù)倍于其他的制冷劑，也就是說(shuō)使用水作為制冷劑使得制冷循環(huán)的制冷系數(shù)高，那么相應(yīng)地當(dāng)壓縮機(jī)消耗一份特定能量時(shí)，能夠通過(guò)制冷劑從冷源搬運(yùn)的熱量相對(duì)較多，所以在需要搬運(yùn)一定量的熱量的前提下，就需要壓縮機(jī)相應(yīng)消耗較少次的上述特定能量，相對(duì)于前述使用氟利昂的制冷系統(tǒng)而言，其總體耗能較少。因此，采用水做為空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑能耗最低。
上述技術(shù)適用的是從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩窗徇\(yùn)熱量的情況，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如卷煙廠、紡織廠，其生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)由于機(jī)器釋放熱量較大，往往室內(nèi)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室外溫度，此時(shí)需要將室內(nèi)的熱量排放至室外，那么就需要將吸收熱量的蒸發(fā)器設(shè)置在熱源環(huán)境中，由于該熱源環(huán)境的溫度Tl較室外環(huán)境溫度T2高，所以其壓力Pl會(huì)相應(yīng)大于室外冷源環(huán)境的壓力P2，這樣在采用現(xiàn)有技術(shù)中卡諾逆循環(huán)的循環(huán)裝置時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑吸收熱源環(huán)境的熱量后變?yōu)橹评鋭┱羝?，但由于蒸汽壓力Pl大于進(jìn)入冷凝器內(nèi)的制冷劑的壓力P2，所以此時(shí)無(wú)需壓縮機(jī)對(duì)制冷劑蒸汽做功，只需要利用上述壓差推動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，流經(jīng)冷凝器后獲得的制冷劑其壓力仍然保持為P2，但是流經(jīng)冷凝器后的制冷劑要想循環(huán)回蒸發(fā)器內(nèi)部時(shí)，需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在所述冷凝器和所述蒸發(fā)器之間的毛細(xì)管膨脹閥，但是也正是由于P2小于P1，所以毛細(xì)管膨脹閥無(wú)法將制冷劑循環(huán)回蒸發(fā)器內(nèi)，使得基本的卡諾逆循環(huán)無(wú)法進(jìn)行。但是，如果要在上述特定環(huán)境下實(shí)現(xiàn)卡諾逆循環(huán)的正常進(jìn)行，那么就需要重新啟用壓縮機(jī)做功，這樣就使得原本壓力較低的P2可以經(jīng)壓縮機(jī)做功后獲得大于Pl的壓力數(shù)值；這樣制冷劑就可以順利地通過(guò)毛細(xì)管膨脹閥循環(huán)回蒸發(fā)器內(nèi)。但是，在上述過(guò)程中，壓縮機(jī)一旦做功將會(huì)耗費(fèi)能量，那么就無(wú)法體現(xiàn)壓力Pl大于P2時(shí)可以自行推動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)需使用壓縮機(jī)進(jìn)行做功的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中在室內(nèi)環(huán)境溫度高于室外環(huán)境溫度、且需要從室內(nèi)環(huán)境釋放熱量到室外時(shí)，如果采用卡諾逆循環(huán)的循環(huán)裝置，且利用Pi大于P2的優(yōu)勢(shì)無(wú)需壓縮機(jī)做功，則卡諾逆循環(huán)無(wú)法實(shí)現(xiàn)；當(dāng)采用壓縮機(jī)進(jìn)行做功實(shí)現(xiàn)卡諾逆循環(huán)順利進(jìn)行時(shí)，由于壓縮機(jī)做功耗費(fèi)能量，使得能耗增加，進(jìn)而提供一種在上述在室內(nèi)環(huán)境溫度高于室外環(huán)境溫度、且需要從室內(nèi)環(huán)境溫度釋放熱量到室外的工況下，即無(wú)需利用壓縮機(jī)做功、且同樣可以實(shí)現(xiàn)將室內(nèi)環(huán)境熱量釋放到室外環(huán)境中的能量循環(huán)體系。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器，制冷劑在所述蒸發(fā)器中的壓力為pi，溫度為ti ；冷凝器， 制冷劑在所述冷凝器中的壓力為P2，溫度為t2 ；所述冷凝器的設(shè)置位置高于所述蒸發(fā)器的設(shè)置位置；壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)的進(jìn)氣端連接所述蒸發(fā)器，出氣端連接所述冷凝器；還包括用于連接所述蒸發(fā)器和冷凝器的U形管或者直管，所述U形管的高度H或者所述直管插入蒸發(fā)器中制冷劑液面下的深度H滿(mǎn)足PgH>p2_pl，其中P為制冷劑的密度。所述高度或者深度H為0. 5 — lm。所述冷凝器與所述U形管或直管之間還設(shè)置有氣液分離器。所述氣液分離器頂端設(shè)有排氣口，所述排氣口通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥與真空泵相連接。所述開(kāi)關(guān)控制閥為電磁閥。所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器箱體，所述蒸發(fā)器箱體內(nèi)存有制冷劑，所述蒸發(fā)器箱體內(nèi)底部布置有待冷卻空氣通過(guò)的第一換熱器盤(pán)管，所述第一換熱器盤(pán)管置于所述制冷劑內(nèi)。所述冷凝器包括冷凝器箱體，所述冷凝器箱體內(nèi)存有冷卻介質(zhì)，所述冷凝器箱體內(nèi)底部布置有所述制冷劑通過(guò)的第二換熱器盤(pán)管，所述第二換熱器盤(pán)管置于所述冷卻介質(zhì)中；在所述冷凝器箱體上開(kāi)設(shè)有空氣進(jìn)口和空氣出口，所述空氣出口同引風(fēng)機(jī)相連接。
所述冷凝器上設(shè)有介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口，所述介質(zhì)出口通過(guò)泵連接設(shè)置有冷卻塔，所述冷卻塔同所述介質(zhì)進(jìn)口相連，形成一個(gè)冷卻介質(zhì)循環(huán)。所述制冷劑為沸點(diǎn)為20 - 100°C的液體。所述制冷劑為水或甲醇或乙醇。 上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、U形管或者直管，所述U形管的高度H或者所述直管插入蒸發(fā)器中制冷劑液面下的深度H滿(mǎn)足P gH>p2-pl，其中P為制冷劑的密度，由于上述U形管或者直管的設(shè)置，可以很好地來(lái)調(diào)節(jié)位于所述U形管或直管兩端的壓差，從而保證了對(duì)于室內(nèi)溫度Tl低于室外溫度T2的情況，本發(fā)明制冷系統(tǒng)同現(xiàn)有技術(shù)一樣可采用卡諾逆循環(huán)，P2>p 1，壓縮機(jī)壓縮制冷劑蒸汽做功，U形管或者直管起到膨脹閥的作用；對(duì)于室內(nèi)溫度Tl高于室外溫度T2的情況，本發(fā)明制冷系統(tǒng)則可采用卡諾循環(huán)，p2<pl， 這時(shí)，制冷劑蒸汽推動(dòng)壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)，不需要耗能；此外，由于本發(fā)明進(jìn)一步限定所述冷凝器的設(shè)置位置高于所述蒸發(fā)器的設(shè)置位置，所以制冷劑經(jīng)冷凝器到蒸發(fā)器過(guò)程中，在流經(jīng)所述U形管或者直管中時(shí)，制冷劑可依靠自身重力完成定熵壓縮同時(shí)無(wú)需耗能，這樣就使得系統(tǒng)的整體能耗減小。(2)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，設(shè)置所述高度或者深度H為0.5 — lm，這樣對(duì)于一般的制冷劑而言，保證了上述高度或者深度H能夠平衡所述蒸發(fā)器和所述冷凝器中制冷劑之間的壓力差，使得制冷劑在所述U形管或者直管中順利地完成節(jié)流膨脹或者等熵壓縮的過(guò)程。(3)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述冷凝器與所述U形管或直管之間還設(shè)置有氣液分離器。設(shè)置所述氣液分離器可以使制冷劑在所述冷凝器中冷凝后更好地實(shí)現(xiàn)制冷劑氣體與液體的分離，當(dāng)外界不凝性氣體滲入系統(tǒng)當(dāng)中時(shí)，氣液分離器也可以將不凝性氣體同制冷劑液體實(shí)現(xiàn)分離。(4)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述氣液分離器頂端設(shè)有排氣口，所述排氣口通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥與真空泵相連接。所述氣液分離器頂端設(shè)置排氣口并與真空泵相連接，當(dāng)工作時(shí)，一定量的外界不凝氣體進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，造成制冷劑在冷凝器中的壓力P2增大，這樣當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行卡諾逆循環(huán)時(shí)，在壓縮機(jī)將制冷劑蒸汽由蒸發(fā)器壓縮到冷凝器的過(guò)程中壓縮機(jī)需要做更多的功，系統(tǒng)的能耗便會(huì)增大；而當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行卡諾循環(huán)時(shí)，壓力P2增大導(dǎo)致蒸發(fā)器與冷凝器中制冷劑壓差的減小，不利于循環(huán)的正常進(jìn)行，所以需要將不凝性氣體排出系統(tǒng)。在制冷系統(tǒng)進(jìn)行工作之前以及工作過(guò)程中不凝性氣體聚積到一定量時(shí)，開(kāi)啟真空泵對(duì)系統(tǒng)各部件進(jìn)行抽真空，保證了所述制冷系統(tǒng)可以方便地將系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣體排出外界，使得所述制冷系統(tǒng)在工作時(shí)為真空環(huán)境，從而降低了系統(tǒng)的能耗。(5)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述開(kāi)關(guān)控制閥為電磁閥，開(kāi)啟所述電磁閥對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空處理，抽真空完畢后將其關(guān)閉，保證了制冷系統(tǒng)內(nèi)保持負(fù)壓環(huán)境。(6)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器箱體，所述蒸發(fā)器箱體內(nèi)存有制冷劑，所述蒸發(fā)器箱體內(nèi)底部布置有待冷卻空氣通過(guò)的第一換熱器盤(pán)管，所述第一換熱器盤(pán)管置于所述制冷劑內(nèi)。制冷劑處于所述蒸發(fā)器中，當(dāng)室內(nèi)空氣流過(guò)所述第一換熱器盤(pán)管時(shí)， 室內(nèi)空氣與制冷劑之間實(shí)現(xiàn)熱傳遞。(7)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述冷凝器包括冷凝器箱體，所述冷凝器箱體內(nèi)存有冷卻介質(zhì)，所述冷凝器箱體內(nèi)底部布置有所述制冷劑通過(guò)的第二換熱器盤(pán)管，所述第二換熱器盤(pán)管置于所述冷卻介質(zhì)中；在所述冷凝器箱體上開(kāi)設(shè)有空氣進(jìn)口和空氣出口，所述空氣出口同引風(fēng)機(jī)相連接。從蒸發(fā)器出來(lái)的制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后進(jìn)入所述第二熱源換熱器盤(pán)管， 與冷凝器箱體中的冷卻介質(zhì)換熱，冷卻介質(zhì)又與室外空氣換熱，從而將熱量排出室外。(8)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述冷凝器上設(shè)有介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口，所述介質(zhì)出口通過(guò)泵連接設(shè)置有冷卻塔，所述冷卻塔同所述介質(zhì)進(jìn)口相連，形成一個(gè)冷卻介質(zhì)循環(huán)。隨著熱量交換的不斷進(jìn)行，冷凝器箱體中冷卻介質(zhì)的溫度會(huì)不斷升高，這種設(shè)置使得冷凝器箱體中冷卻介質(zhì)可以進(jìn)入冷卻塔中進(jìn)行冷卻，保證了冷凝器箱體中冷卻介質(zhì)始終具有很低的溫度。(9)本發(fā)明的制冷系統(tǒng)，所述制冷劑為水或者甲醇、乙醇等沸點(diǎn)在20 - 100°C的液體，由于上述制冷劑具有較大的汽化潛熱，使得制冷循環(huán)的制冷系數(shù)高，使得制冷系統(tǒng)的總體耗能減小，且這些制冷劑對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中，
圖1是本發(fā)明所述設(shè)置有U形管的制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明所述制冷系統(tǒng)中U形管內(nèi)制冷劑壓差的示意圖； 圖3是本發(fā)明所述采用直管的制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明具有冷凝器冷卻介質(zhì)循環(huán)回路的制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中附圖標(biāo)記表示為1 一蒸發(fā)器，101 —第一換熱器盤(pán)管，102 —蒸發(fā)器箱體，2 —冷凝器，201 —第二換熱器盤(pán)管，202 —冷凝器箱體，203 —空氣進(jìn)口，204 —空氣出口，205 — 介質(zhì)進(jìn)口，206 —介質(zhì)出口，3 —壓縮機(jī)，4 一引風(fēng)機(jī)，5 — U形管，6 —直管，7 —?dú)庖悍蛛x器， 701 一排氣口，8 —電磁閥，9 一真空泵，10 —泵，11 一冷卻塔。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器1，制冷劑在所述蒸發(fā)器1中的壓力為Pl，溫度為tl ；冷凝器2，制冷劑在所述冷凝器2中的壓力為p2，溫度為t2 ；所述冷凝器2的設(shè)置位置高于所述蒸發(fā)器1的設(shè)置位置；壓縮機(jī)3，所述壓縮機(jī)3的進(jìn)氣端連接所述蒸發(fā)器1，出氣端連接所述冷凝器2 ；還包括用于連接所述蒸發(fā)器1和冷凝器2的U形管 5，所述U形管5的高度H滿(mǎn)足PgH>p2-pl，其中P為制冷劑的密度。本實(shí)施例中，所述蒸發(fā)器1包括蒸發(fā)器箱體102，所述蒸發(fā)器箱體102內(nèi)存有制冷劑，所述蒸發(fā)器箱體102內(nèi)底部布置有待冷卻空氣通過(guò)的第一換熱器盤(pán)管101，所述第一換熱器盤(pán)管101置于所述制冷劑內(nèi)。所述冷凝器2包括冷凝器箱體202，所述冷凝器箱體202內(nèi)存有冷卻介質(zhì)，所述冷凝器箱體202內(nèi)底部布置有所述制冷劑通過(guò)的第二換熱器盤(pán)管201，所述第二換熱器盤(pán)管201 置于所述冷卻介質(zhì)中；在所述冷凝器箱體202上開(kāi)設(shè)有空氣進(jìn)口 203和空氣出口 204，所述空氣出口 204同引風(fēng)機(jī)4相連接。本實(shí)施例中選擇水作為制冷劑和冷卻介質(zhì)。工作時(shí)，如圖1所示，當(dāng)流量為Q1、溫度為T(mén)l的氣流經(jīng)過(guò)第一換熱器盤(pán)管101時(shí)， 由于氣流溫度高于水制冷劑，氣流攜帶的熱量經(jīng)過(guò)第一換熱器盤(pán)管101加熱水制冷劑，氣流降溫，而水制冷劑的飽和狀態(tài)被打破，開(kāi)始蒸發(fā)，同時(shí)，壓縮機(jī)3不斷地將水制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽抽走。當(dāng)水制冷劑從冷源換熱器盤(pán)管101獲得的熱量與水蒸汽帶走的熱量相同時(shí)，達(dá)到平衡，這時(shí)，蒸發(fā)器箱體102內(nèi)的飽和壓強(qiáng)為pl，飽和溫度為tl，該飽和溫度就是蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度tl。當(dāng)氣流維持流量為Q1、溫度為T(mén)l，且壓縮機(jī)3的排氣量保持不變時(shí)， 系統(tǒng)維持蒸發(fā)溫度為tl的等溫蒸發(fā)。改變壓縮機(jī)3的排氣量，可以在新的狀態(tài)下達(dá)到平衡。然后，水蒸汽進(jìn)入第二換熱器盤(pán)管201，水蒸汽通過(guò)第二換熱器盤(pán)管201將熱量傳遞給冷卻水，使冷卻水升溫，水蒸汽降溫，當(dāng)水蒸汽溫度在p2壓力條件下降到或低于飽和溫度t2時(shí)，水蒸汽冷凝成液態(tài)，該飽和溫度t2即為冷凝溫度t2。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)4驅(qū)動(dòng)流量為Q2、溫度為T(mén)2的氣流從空氣進(jìn)口 203進(jìn)入冷凝器箱體202，與冷卻水換熱，氣流溫度升高，冷卻水溫度降低，而后氣流攜帶熱量經(jīng)由空氣出口 204由引風(fēng)機(jī)4排放大氣。之后液態(tài)水經(jīng)由U形管5，回流入蒸發(fā)器箱體102中，再次蒸發(fā)，形成循環(huán)，不斷地從室內(nèi)溫度為T(mén)l的環(huán)境下獲得熱量，然后送入室外溫度為T(mén)2的環(huán)境中。當(dāng)室內(nèi)溫度Tl小于室外溫度T2時(shí)，本實(shí)施例所述制冷系統(tǒng)同現(xiàn)有技術(shù)完全相同， 進(jìn)行卡諾逆循環(huán)。此時(shí)，P2>pl，壓縮機(jī)3對(duì)水蒸汽做功，使水蒸汽的壓力由pl升高到p2， 完成定熵壓縮過(guò)程。如圖2所示，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行卡諾逆循環(huán)時(shí)，由于p2 > pl，U形管5中水位 P2側(cè)低，pl側(cè)高，當(dāng)水位高度差h滿(mǎn)足P gh = p2 — pl (P為水制冷劑的密度)時(shí)達(dá)到平衡，這時(shí)，水制冷劑可以暢通地回流蒸發(fā)器箱體102中，完成定熵膨脹。當(dāng)室內(nèi)溫度Tl大于室外溫度T2時(shí)，本實(shí)施例所述制冷系統(tǒng)進(jìn)行的是卡諾循環(huán)。此時(shí)，pl >p2，壓縮機(jī)3的進(jìn)氣側(cè)壓力高，出氣側(cè)壓力低。在這種情況下，壓縮機(jī)3在水蒸汽壓差pl-p2的推動(dòng)作用下空轉(zhuǎn)，水蒸汽定熵膨脹。如圖2所示，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行卡諾循環(huán)時(shí)，由于pl > p2，U形管5中水位pl側(cè)低，p2側(cè)高，當(dāng)水位高度差h滿(mǎn)足P gh = pl — p2 (P 為水制冷劑的密度)時(shí)達(dá)到平衡，這時(shí)，水制冷劑可以暢通地回流至蒸發(fā)器箱體102中，完成定熵壓縮。同現(xiàn)有技術(shù)相比，壓縮機(jī)3在壓差的推動(dòng)作用下空轉(zhuǎn)，這個(gè)過(guò)程不耗能，并且水制冷劑依靠自重完成定熵壓縮，也不耗能，循環(huán)過(guò)程的能耗使系統(tǒng)維持負(fù)壓狀態(tài)的能耗，從而大大降低了系統(tǒng)的能耗。作為可以變換的實(shí)施方式，上述實(shí)施例中所述U形管可以由直管6替代，所述直管 6插入蒸發(fā)器1中制冷劑液面下的深度H滿(mǎn)足PgH>p2-pl，其中P為制冷劑的密度。其中，對(duì)于H的數(shù)值選擇，一般選擇所述高度或者深度H為0.5 — lm，該設(shè)置對(duì)于一般的制冷劑而言，保證了在高度或者深度H能夠平衡所述蒸發(fā)器和所述冷凝器中制冷劑之間的壓力差。作為優(yōu)選地實(shí)施方式，為了避免外界不凝性氣體進(jìn)入制冷系統(tǒng)內(nèi)，影響系統(tǒng)內(nèi)部壓力，必須要實(shí)現(xiàn)不凝性氣體同制冷劑液體的分離，在上述實(shí)施例基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在所述冷凝器2與所述U形管5或直管6之間還設(shè)置有氣液分離器7，見(jiàn)如圖1和圖3所示。使用上述氣液分離器7對(duì)所述不凝性氣體進(jìn)行分離后，不凝性氣體經(jīng)設(shè)置在所述氣液分離器7頂端的排氣口 701排放；為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)不凝性氣體的排放，優(yōu)選所述排氣口 701與真空泵 9相連接設(shè)置，這樣通過(guò)真空泵的負(fù)壓作用更有利于不凝性氣體的排放。在上述對(duì)不凝性氣體進(jìn)行排放的過(guò)程中，為了更好地控制氣體的排放，適時(shí)關(guān)閉排氣口，避免制冷系統(tǒng)內(nèi)部負(fù)壓的泄露，所述排氣口 701通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥與真空泵9相連接。本實(shí)施例中優(yōu)選在所述開(kāi)關(guān)控制閥為電磁閥8 (如圖1和圖3所示)。當(dāng)真空泵9對(duì)系統(tǒng)抽真空時(shí)，電磁閥8打開(kāi)，對(duì)蒸發(fā)器箱體102、壓縮機(jī)3、第二換熱器盤(pán)管201、氣液分離器7、U形管5或直管6等抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到預(yù)定狀態(tài)時(shí)，電磁閥8關(guān)閉，系統(tǒng)將維持真空狀態(tài)。在上述實(shí)施例中，可以選擇在所述冷凝器2上設(shè)有介質(zhì)進(jìn)口 205和介質(zhì)出口 206， 通過(guò)介質(zhì)進(jìn)口 205向所述冷凝器2中添加冷卻介質(zhì)，作為優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖4所示，所述介質(zhì)出口 206通過(guò)泵10連接設(shè)置有冷卻塔11，所述冷卻塔11同所述介質(zhì)進(jìn)口 205相連， 形成一個(gè)冷卻介質(zhì)循環(huán)。該設(shè)置使得冷凝器箱體202中冷卻介質(zhì)可以進(jìn)入冷卻塔11中進(jìn)行冷卻，保證了冷凝器箱體202中冷卻介質(zhì)始終具有很低的溫度。上述實(shí)施例中采用的制冷劑均為水，作為可以變換的實(shí)施方式，所述制冷劑還可以選擇為沸點(diǎn)為20 - 100°C的其它液體，諸如甲醇或乙醇。所述冷凝器箱體202中的冷卻介質(zhì)可以選擇為乙醇等其他的冷卻效果較好的其他液體。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器(1)，制冷劑在所述蒸發(fā)器(1)中的壓力為pl，溫度為tl ；冷凝器(2)，制冷劑在所述冷凝器(2)中的壓力為P2，溫度為t2 ；所述冷凝器(2)的設(shè)置位置高于所述蒸發(fā)器(1)的設(shè)置位置；壓縮機(jī)(3)，所述壓縮機(jī)(3)的進(jìn)氣端連接所述蒸發(fā)器(1)，出氣端連接所述冷凝器(2)；其特征在于還包括用于連接所述蒸發(fā)器(1)和冷凝器(2 )的U形管(5 )或者直管(6 )，所述U形管 (5)的高度H或者所述直管(6)插入蒸發(fā)器(1)中制冷劑液面下的深度H滿(mǎn)足PgH>p2-pl， 其中P為制冷劑的密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述高度或者深度H為0.5 — lm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(2)與所述U形管 (5)或直管(6)之間還設(shè)置有氣液分離器(J)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述氣液分離器(7)頂端設(shè)有排氣口(701)，所述排氣口(701)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制閥(8)與真空泵(9)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)控制閥為電磁閥(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)器(1)包括蒸發(fā)器箱體(102)，所述蒸發(fā)器箱體內(nèi)存有制冷劑，所述蒸發(fā)器箱體(102)內(nèi)底部布置有待冷卻空氣通過(guò)的第一換熱器盤(pán)管(101 )，所述第一換熱器盤(pán)管(101)置于所述制冷劑內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(2)包括冷凝器箱體(202)，所述冷凝器箱體(202)內(nèi)存有冷卻介質(zhì)，所述冷凝器箱體(202)內(nèi)底部布置有所述制冷劑通過(guò)的第二換熱器盤(pán)管(201)，所述第二換熱器盤(pán)管(201)置于所述冷卻介質(zhì)中；在所述冷凝器箱體(202)上開(kāi)設(shè)有空氣進(jìn)口(203)和空氣出口(204)，所述空氣出口 (204)同引風(fēng)機(jī)(4)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1一 7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(2)上設(shè)有介質(zhì)進(jìn)口( 205 )和介質(zhì)出口( 206 )，所述介質(zhì)出口( 206 )通過(guò)泵(10 )連接設(shè)置有冷卻塔(11)，所述冷卻塔(11)同所述介質(zhì)進(jìn)口( 205 )相連，形成一個(gè)冷卻介質(zhì)循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述制冷劑為沸點(diǎn)為20-100 °c的液體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于所述制冷劑為水或甲醇或乙醇。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器，冷凝器，壓縮機(jī)以及U形管或者直管，所述冷凝器的安裝位置高于所述蒸發(fā)器的安裝位置；所述U形管的高度H或者所述直管插入蒸發(fā)器中制冷劑液面下的深度H滿(mǎn)足ρgH>p2-p1，其中ρ為制冷劑的密度。對(duì)于室內(nèi)溫度T1低于室外溫度T2的情況，本發(fā)明制冷系統(tǒng)采用卡諾逆循環(huán)；對(duì)于室內(nèi)溫度T1高于室外溫度T2的情況，本發(fā)明制冷系統(tǒng)采用卡諾循環(huán)，p2<p1，這時(shí)，制冷劑蒸汽推動(dòng)壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)，并且在U形管或者直管中制冷劑依靠自身重力完成定熵壓縮也無(wú)需耗能，這樣就使得系統(tǒng)的能耗非常小。本發(fā)明的制冷系統(tǒng)同樣可以采用甲醇或乙醇等沸點(diǎn)在20℃－100℃的其它液體為制冷劑。
文檔編號(hào)F25B39/02GK102353169SQ20111022092
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者卓衛(wèi)民 申請(qǐng)人:卓衛(wèi)民