一种基于可燃非共沸制冷剂的带蒸发过冷的空调系统

本发明属于空调设备相关，更具体地，涉及一种基于可燃非共沸制冷剂的带蒸发过冷的空调系统。

背景技术：

1、在全球气候变化的巨大压力下，房间空调器、家用冰箱和热泵等行业正在加速碳氢制冷剂的研究和市场化进程。碳氢制冷剂不论是独自使用还是与其他制冷剂混合，都展现出卓越的制冷性能和能源效率。然而，碳氢制冷剂的可燃性限制了其在空调系统中的广泛应用。

2、专利cn103743149a公开了一种单向阀控制回热器中制冷剂流向的热泵空调系统，该系统通过多个单向阀控制回热器中制冷剂流向，在回热器中设置三条管路实现制冷和制热工况下中温高压制冷剂与低温低压制冷剂之间的回热。但该技术方案的主要问题在于其第二单向阀7的两侧压力会十分接近，易导致单向阀工作不稳定；其次在系统工作时，回热器中都有一根管路没有流通制冷剂，使系统制造成本增加，回热器制造工艺复杂。

3、专利cn216431988u公开了一种空调器，该空调器采用r290制冷剂，同时在室内换热器和室外换热器之间设置回热器，使高温制冷剂与低温制冷剂均可以在两个制冷剂流道内进行热交换，实现制冷剂在高压侧过冷、低压侧过热的目的，进而可以提高空调器的换热效果。但该技术方案的问题在于，一是在两个节流装置处都并联了单向阀，使系统焊点和阀门数量增加，容易导致可燃制冷剂的泄露，同时增加了系统的制造成本；二是其节流装置若采用毛细管则易忽视毛细管对可燃制冷剂起不到截至作用的问题。

4、经过对现有技术方案的进一步检索发现，专利cn103292523a、专利cn102095271a和专利cn103743148a都提出了带有回热器的双向回热空调系统。但它们的技术方案均存在相同的问题，即采用了多个单向阀或四通换向阀来控制制冷剂流向，或是采用了多个回热器来实现制冷剂的回热过程，使系统变得过于复杂，制造成本增加，同时也明显不适用于需要严格防止可燃制冷剂泄露的空调系统。

5、上述现有技术中的系统都是“回热”系统，其目的都是实现“高压侧制冷剂过冷，低压侧制冷剂过热”。因此，如何在提高可燃制冷剂系统性能的同时，又要使系统进一步简化以保证系统的安全性和稳定性，是目前急需解决的关键性技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于可燃非共沸制冷剂的带蒸发过冷的空调系统，由此解决现有技术存在系统复杂、无法在提高系统性能的同时保证可燃制冷剂系统安全性和稳定性的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于可燃非共沸制冷剂的带蒸发过冷的空调系统，包括压缩机、四通换向阀、室外机、第一电子膨胀阀、蒸发过冷器、第二电子膨胀阀和室内机，该系统的循环工质设置为可燃非共沸制冷剂，其中：

3、压缩机出口连接四通换向阀第一接口，压缩机入口连接蒸发过冷器第四接口；四通换向阀第二接口连接室外机接口一，四通换向阀第三接口连接室内机接口一，四通换向阀第四接口连接蒸发过冷器第三接口；第一电子膨胀阀的两端接口分别与室外机接口二、蒸发过冷器第一接口相连接；第二电子膨胀阀的两端接口分别与室内机接口二、蒸发过冷器第二接口相连接。

4、优选地，所述第一电子膨胀阀和第二电子膨胀阀均设置为双向流通电子膨胀阀。

5、优选地，在系统停机或制冷剂泄露时，第一电子膨胀阀与第二电子膨胀阀均关闭，从而隔断室内机与室外机的连接，防止室内机可燃非共沸制冷剂过多带来的安全风险。

6、优选地，所述蒸发过冷器含有两条相互换热的制冷剂流道，用于实现中温高压制冷剂节流前过冷，以及低温低压制冷剂的进一步蒸发。

7、优选地，所述蒸发过冷器设置为板式换热器或套管式换热器。

8、优选地，所述四通换向阀用于改变制冷剂流向，以实现系统制冷和制热模式的切换。

9、优选地，所述可燃非共沸制冷剂为含有至少一种可燃制冷剂的非共沸混合物。

10、本发明涉及上述基于可燃非共沸制冷剂的带蒸发过冷的空调系统的冷热循环方法，包括在制冷和制热工况下的两种循环模式，其中：

11、制冷工况下，四通换向阀第一接口与四通换向阀第二接口连通，四通换向阀第三接口与四通换向阀第四接口连通；第一电子膨胀阀为全开状态，无节流作用，第二电子膨胀阀承担系统节流作用；具体循环过程为：首先高温高压制冷剂气体从压缩机的出口流出并进入四通换向阀第一接口，由四通换向阀第二接口流出并进入室外机进行冷凝换热，冷凝后的中温高压制冷剂流经全开状态的第一电子膨胀阀，再从蒸发过冷器第一接口进入蒸发过冷器并与来自室内机的低温低压制冷剂进行逆流换热，达到降温过冷后，从蒸发过冷器第二接口流出再通过第二电子膨胀阀节流降压，接着进入室内机蒸发制冷变为仍然含有液体的低温低压制冷剂，随后经蒸发过冷器第三接口进入蒸发过冷器，在蒸发过冷器内进一步蒸发制冷并变为饱和或微过热蒸汽，经蒸发过冷器第四接口流出，最后回到压缩机，实现制冷循环；

12、制热工况下，四通换向阀第一接口与四通换向阀第三接口连通，四通换向阀第二接口与四通换向阀第四接口连通；第二电子膨胀阀为全开状态，无节流作用，第一电子膨胀阀承担系统节流作用；具体循环过程：首先高温高压制冷剂气体从压缩机的出口流出并进入四通换向阀第一接口，由四通换向阀第三接口流出并进入室内机进行冷凝换热，冷凝后的中温高压制冷剂流经全开状态的第二电子膨胀阀，再从蒸发过冷器的第二接口进入蒸发过冷器并与来自室外机的低温低压制冷剂进行顺流换热，达到降温过冷后，从蒸发过冷器第一接口流出再通过第一电子膨胀阀节流降压，接着进入室外机蒸发换热变为低温低压制冷剂，随后经蒸发过冷器第三接口进入蒸发过冷器，在蒸发过冷器内进一步蒸发制冷并变为饱和或微过热蒸汽，经蒸发过冷器第四接口流出，最后回到压缩机，实现制热循环。

13、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的一种基于可燃非共沸制冷剂的空调系统，主要具有以下有益效果：

14、1.通过蒸发过冷器充分利用可燃非共沸制冷剂的变温特性，能够缩小变相过程中的传热温差，减少系统不可逆损失。无论是在制冷工况还是在制热工况下，蒸发过冷器都能够实现低压制冷剂的蒸发制冷和高压制冷剂的降温过冷，充分利用高低温制冷剂的热量及冷量，且由于可燃非共沸制冷剂在一定压力下制冷剂的蒸发温度是变化的，低压侧制冷剂不需要过热，可提高系统的性能和能效。

15、2.双电子膨胀阀在系统停机或制冷剂泄露时均可关闭，从而起到隔断室内机与室外机连接的作用，防止室内机可燃非共沸制冷剂过多带来的安全风险，以保证系统的安全性和稳定性。

16、3.可燃非共沸制冷剂具有较高的制冷效率和耗能效率，能够实现更好的能源利用，具有更好的环保性能。

17、4.进入压缩机的制冷剂可到达饱和状态，有助于实现高效节能的制冷效果，避免压缩机进行湿压缩，从而提高系统稳定性、降低故障率。

18、5.相比于现有的技术方案，本发明结构简单，成本低廉，系统阀门数量和制冷剂流道显著减少，显著提高了系统的性能、可靠性和安全性，适合在采用可燃制冷剂的空调设备领域推广应用。