补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器与方法
阅读说明：本技术 补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器与方法 (Air conditioner and method combining air supplement compressor and indoor and outdoor auxiliary heat exchanger ) 是由 刘金平 谭庆澎 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器与方法；本发明主要由压缩机、主气液分离器、四通换向阀、室内外主换热器、主电子膨胀阀；利用中间补气压缩机功能,增设室内外辅换热器、辅电子膨胀阀、辅气液分离器；制冷循环时充分利用中间压力和高蒸发温度的制冷剂,由于此部分制冷剂的蒸发温度较高,可避免过度除湿,避免造成室内干燥。热泵循环时,此时由于该部分制冷剂的节流压力较高、蒸发温度较高,与该部分制冷剂换热的换热管表面将大大延迟结霜甚至不结霜,持续维持较高的换热效率以提高系统能效,在化霜期间还可避免上部流下的化霜水在室外换热器下部结冰,将缩短化霜时间、提高化霜和热泵供热效率。(The invention discloses an air conditioner and a method for combining an air supply compressor and an indoor and outdoor auxiliary heat exchanger; the invention mainly comprises a compressor, a main gas-liquid separator, a four-way reversing valve, an indoor and outdoor main heat exchanger and a main electronic expansion valve; the function of the middle air supply compressor is utilized, and an indoor and outdoor auxiliary heat exchanger, an auxiliary electronic expansion valve and an auxiliary gas-liquid separator are additionally arranged; the refrigerant with intermediate pressure and high evaporation temperature is fully utilized during the refrigeration cycle, and the evaporation temperature of the refrigerant is higher, so that excessive dehumidification can be avoided, and indoor drying is avoided. When the heat pump circulates, at the moment, because the throttling pressure of the part of the refrigerant is higher and the evaporation temperature is higher, the surface of the heat exchange tube exchanging heat with the part of the refrigerant is greatly delayed to frost or even not frost, the higher heat exchange efficiency is continuously maintained to improve the energy efficiency of the system, the defrosting water flowing down from the upper part can be prevented from freezing at the lower part of the outdoor heat exchanger during defrosting, the defrosting time is shortened, and the defrosting and heat supply efficiency of the heat pump are improved.)
技术领域
本发明涉及热泵型空调领域，尤其涉及补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器与方法。
背景技术
为提高热泵型空调器在低温甚至超低温环境下的制热能力，采用了可中间补气压缩机，即准二级压缩循环、增加经济器，热泵循环时，利用一小部分制冷剂节流至中间压力和中间温度，将室内换热器(冷凝器)出口的制冷剂温度进一步降低，在压缩机吸气状态体积流量不变条件下，可增加单位质量制冷剂在室外换热器(蒸发器)内的吸热量，提高低温甚至超低温环境下的制热能力。但制冷循环时其可提高制冷能力和能效的能力被忽略、空调器易产生过度除湿的问题、热泵循环时也出现结霜除霜难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种补气压缩机与室内外辅助器换热结合的空气调节器与方法。
本发明利用可中间补气压缩机的功能，增设室内辅换热器和室外辅换热器。制冷循环时充分利用中间压力和高蒸发温度的制冷剂，由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，循环效率较高、能效比约高达10，且可避免过度除湿，避免造成室内干燥。
热泵循环时，此时由于该部分制冷剂的节流压力较高、蒸发温度较高，与该部分制冷剂换热的换热管表面将大大延迟结霜甚至不结霜，持续维持较高的换热效率以提高系统能效，在化霜期间还可避免上部流下的化霜水在室外换热器下部结冰，将缩短化霜时间、提高化霜效率和热泵供热效率。由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，可显著提高除霜效率和热泵循环效率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器，包括：
压缩机101，具有补气端口；
主气液分离器102；
辅气液分离器103；
四通换向阀104；
室内主换热器105；
室内辅换热器106；
室外主换热器108；
室外辅换热器107；
主电子膨胀阀109；
辅电子膨胀阀110；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203、第四截止阀204、第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304；
所述压缩机101的出口与四通换向阀104的D端口连接；四通换向阀104的S端口与主气液分离器102的进口连接，主气液分离器102的出口与压缩机101的进口连接；
所述压缩机101补气端口，通过第四截止阀204和/或第八截止阀304与辅气液分离器103的出口连接；
所述室外主换热器108的A端口与室内主换热器105的A端口，通过主电子膨胀阀109连接；
所述室外辅换热器107的A端口与室内辅换热器106的A端口，通过辅电子膨胀阀110连接；
所述四通换向阀104的C端口，分别通过第六截止阀302和第一截止阀201，连接室外主换热器108的B端口和室外辅换热器107的B端口；
所述室内辅换热器106的B端口，通过第三截止阀203与辅气液分离器103的进口连接；
所述室内主换热器105的B端口直接与四通换向阀104的E端口连接；
所述室外主换热器108的B端口与室外辅换热器107的B端口之间，通过第二截止阀202连接；
所述室内辅换热器106的B端口与室内主换热器105的B端口之间，通过第五截止阀301连接；
所述室外辅换热器107的B端口，通过第七截止阀303与辅气液分离器103的进口连接；
所述连接均为管路连接。
所述压缩机101的补气端口，分为上端口和下端口；
所述第八截止阀304和第四截止阀204的其中一个端口，分别与上端口和下端口连接；第八截止阀304和第四截止阀204的另一个端口互相并联后，连接辅气液分离器103的出口。
所述室内辅换热器106与室内主换热器105为一体式，且布置于进风方向前排。
所述室外辅换热器107与室外主换热器108为一体式，且布置于进风方向前排下部。
一种补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器的运行方法，包括：
制冷循环步骤
制冷循环时，四通换向阀104的D端口与C端口联通，E端口与S端口联通；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203和第四截止阀204开通；
第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304关闭；
制冷剂经压缩机101压缩后，由出口排至四通换向阀104的D端口，此时四通换向阀104的D端口与C端口联通，制冷剂由四通换向阀104的C端口经第一截止阀201后，一部分经第二截止阀202进入室外主换热器108与室外空气换热放出热量，被冷却、冷凝至液态，另一部分进入室外辅换热器107，与室外空气换热放出热量，被冷却、冷凝至液态；
室外主换热器108内冷凝后的制冷剂，经主电子膨胀阀109节流降压、降温后，进入室内主换热器105吸收热量、制冷、气化至气态，对室内空气冷却制冷；制冷剂经四通换向阀104的E端口、S端口、主气液分离器102、进入压缩机101进行压缩，再次循环；
室外辅换热器107内冷凝后的制冷剂，经辅电子膨胀阀110节流降压、降温后，进入室内辅换热器106吸收热量、制冷、气化至气态，对室内空气冷却制冷；制冷剂依次经第三截止阀203、辅气液分离器103、第四截止阀204进入压缩机101进行压缩，再次循环。
热泵循环步骤
热泵循环时，四通换向阀104的D端口与E端口联通，C端口与S端口联通；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203和第四截止阀204关闭；
第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304开通；
制冷剂经压缩机101压缩后，由出口排至四通换向阀104的D端口，此时四通换向阀104的D端口与E端口联通，第五截止阀301开通，制冷剂经室内主换热器105和室内辅换热器106对室内空气加热放出热量，制冷剂被冷却、冷凝至液态；
在室内主换热器105内冷凝后的制冷剂，经主电子膨胀阀109节流降压、降温，进入室外主换热器108吸收热量、气化至气态；制冷剂依次经过第六截止阀302、四通换向阀104的C端口、S端口、主气液分离器102、进入压缩机101进行压缩，再次循环；
在室内辅换热器106内冷凝后的制冷剂，经辅电子膨胀阀110节流降压、降温，进入室外辅换热器107吸收热量、气化至气态，气化后的制冷剂依次经第七截止阀303、辅气液分离器103、第八截止阀304、进入压缩机101进行压缩，再次循环。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明利用可中间补气压缩机的功能，增设室内辅换热器和室外辅换热器。制冷循环时充分利用中间压力和高蒸发温度的制冷剂，由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，可避免过度除湿，避免造成室内干燥。循环效率较高，能效比约高达10，可显著增加制冷量和提高循环效率。
热泵循环时，此时由于该部分制冷剂的节流压力较高、蒸发温度较高，该部分制冷剂换热的换热管表面将大大延迟结霜甚至不结霜，持续维持较高的换热效率以提高系统能效，在化霜期间还可避免上部流下的化霜水在室外换热器下部结冰，将缩短化霜时间、提高化霜效率。提高热泵供热效率。由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，可提高除霜效率、提高热泵循环效率，COP约10，可显著增加供热量和提高循环效。
本发明技术手段简便易行，构思严谨巧妙，造价低廉，具有积极的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明空气调节器，在制冷循环时的工作流程图。
图2为制冷循环时，室内外换热器工作流程图。
图3为本发明空气调节器，在热泵循环时的工作流程图。
图4为热泵循环时，室内外换热器工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
本发明公开了一种补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器，包括：
压缩机101，具有补气端口；
主气液分离器102；
辅气液分离器103；
四通换向阀104；
室内主换热器105；
室内辅换热器106；
室外主换热器108；
室外辅换热器107；
主电子膨胀阀109；
辅电子膨胀阀110；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203、第四截止阀204、第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304；
所述压缩机101的出口与四通换向阀104的D端口连接；四通换向阀104的S端口与主气液分离器102的进口连接，主气液分离器102的出口与压缩机101的进口连接；
所述压缩机101补气端口，通过第四截止阀204和/或第八截止阀304与辅气液分离器103的出口连接；
所述室外主换热器108的A端口与室内主换热器105的A端口，通过主电子膨胀阀109连接；
所述室外辅换热器107的A端口与室内辅换热器106的A端口，通过辅电子膨胀阀110连接；
所述四通换向阀104的C端口，分别通过第六截止阀302和第一截止阀201，连接室外主换热器108的B端口和室外辅换热器107的B端口；
所述室内辅换热器106的B端口，通过第三截止阀203与辅气液分离器103的进口连接；
所述室内主换热器105的B端口直接与四通换向阀104的E端口连接；
所述室外主换热器108的B端口与室外辅换热器107的B端口之间，通过第二截止阀202连接；
所述室内辅换热器106的B端口与室内主换热器105的B端口之间，通过第五截止阀301连接；
所述室外辅换热器107的B端口，通过第七截止阀303与辅气液分离器103的进口连接；
所述连接均为管路连接。
所述压缩机101的补气端口，分为上端口和下端口；
所述第八截止阀304和第四截止阀204的其中一个端口，分别与上端口和下端口连接；第八截止阀304和第四截止阀204的另一个端口互相并联后，连接辅气液分离器103的出口。
所述室内辅换热器106与室内主换热器105为一体式，且布置于进风方向前排。
所述室外辅换热器107与室外主换热器108为一体式，且布置于进风方向前排下部。
本发明补气压缩机与室内外辅助换热器结合的空气调节器的运行方法，包括如下两个循环过程：
1.制冷循环步骤
制冷循环时，四通换向阀104的D端口与C端口联通，E端口与S端口联通；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203和第四截止阀204开通；
第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304关闭；
制冷剂经压缩机101压缩后，由出口排至四通换向阀104的D端口，此时四通换向阀104的D端口与C端口联通，制冷剂由四通换向阀104的C端口经第一截止阀201后，一部分经第二截止阀202进入室外主换热器108与室外空气换热放出热量，被冷却、冷凝至液态，另一部分进入室外辅换热器107，与室外空气换热放出热量，被冷却、冷凝至液态；
室外主换热器108内冷凝后的制冷剂，经主电子膨胀阀109节流降压、降温后，进入室内主换热器105吸收热量、制冷、气化至气态，对室内空气冷却制冷；制冷剂经四通换向阀104的E端口、S端口、主气液分离器102、进入压缩机101进行压缩，再次循环；
室外辅换热器107内冷凝后的制冷剂，经辅电子膨胀阀110节流降压、降温后，进入室内辅换热器106吸收热量、制冷、气化至气态，对室内空气冷却制冷；制冷剂依次经第三截止阀203、辅气液分离器103、第四截止阀204进入压缩机101进行压缩，再次循环。
通过调节主电子膨胀阀109和/或辅电子膨胀阀110的阀门开度大小，可以控制制冷剂进入室外主换热器108和/或室外辅换热器107的量；
例如，通过控制辅电子膨胀阀110的开度大小，使得制冷剂进入室外主换热器108的量，大于进入室外辅换热器107的量。
某一运行工况，室外温度35℃，冷凝温度43.5℃，室内温度27℃、蒸发温度11℃、中间补气的部分制冷剂蒸发温度19℃，由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，可避免过度除湿，避免造成室内干燥。且循环效率较高，能效比约高达10，当中间补气量为10～15％时，可增加制冷量10％～15％、提高整机循环效率10％～15％。
主气液分离器102和辅气液分离器103，用于避免液态制冷剂进入压缩机吸气口。
2.热泵循环步骤
热泵循环时，四通换向阀104的D端口与E端口联通，C端口与S端口联通；
第一截止阀201、第二截止阀202、第三截止阀203和第四截止阀204关闭；
第五截止阀301、第六截止阀302、第七截止阀303和第八截止阀304开通；
制冷剂经压缩机101压缩后，由出口排至四通换向阀104的D端口，此时四通换向阀104的D端口与E端口联通，第五截止阀301开通，制冷剂经室内主换热器105和室内辅换热器106对室内空气加热放出热量，制冷剂被冷却、冷凝至液态；
在室内主换热器105内冷凝后的制冷剂，经主电子膨胀阀109节流降压、降温，进入室外主换热器108吸收热量、气化至气态；制冷剂依次经过第六截止阀302、四通换向阀104的C端口、S端口、主气液分离器102、进入压缩机101进行压缩，再次循环；
在室内辅换热器106内冷凝后的制冷剂，经辅电子膨胀阀110节流降压、降温，进入室外辅换热器107吸收热量、气化至气态，此时由于该部分制冷剂的节流压力较高、蒸发温度较高，该部分换热管表面将大大延迟结霜甚至不结霜，持续维持较高的换热效率以提高系统能效，在化霜期间还可避免上部流下的化霜水在室外换热器下部结冰，将缩短化霜时间、提高化霜效率。提高热泵供热效率。气化后的制冷剂依次经第七截止阀303、辅气液分离器103、第八截止阀304、进入压缩机101进行压缩，再次循环。
某一运行工况，室内温度18℃，冷凝温度33℃，室外温度7℃、蒸发温度-4℃、中间补气的部分制冷剂蒸发温度0℃，由于此部分制冷剂的蒸发温度较高，可使室外辅换热器表面温度高于0℃，避免结霜，且循环效率较高，循环能效比约高达8，当中间补气量为10％时，可增加制热量、提高整机循环效率8％。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
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