[发明专利]气液分离装置、空气源热回收系统及冷水机组和热泵机组

说明书

技术领域

本发明属于空调系统制造技术领域，更具体地说，是涉及一种气液分离装置、采用该气液分离装置的带有部分热回收功能的空气源热回收系统以及采用该空气源热回收系统的冷水机组和热泵机组。

背景技术

带有部分热回收功能的空气源冷水或热泵机组，当机组运行制冷模式且部分热回收功能开启时，可能面临凝液问题。

请参见图1，图1的纵坐标是绝对压力的对数值lgP，横坐标是比焓值h，1'-2'是在压缩机中完成的压缩过程；2'-3'是在冷凝器中完成的过程，分为了三段，2'-5'这一段，是压缩机排气口来的高温高压气态冷媒冷却过程，没有相变，气态冷媒温度下降；5'-6'过程，是冷凝过程，是从纯气态冷媒变为纯液态冷媒的过程，有相变，冷媒温度保持不变；6'-3'过程，是液态冷媒的冷却过程，没有相变，冷媒温度降低，从而有了过冷度；点3'-4'是节流元件的节流过程；点4'-1'是在蒸发器中完成的蒸发过程。

请一并参阅图2，所谓部分热回收，就是在压缩机10'的排气口与冷凝器30'的进气口之间增加一个换热器20'，用以回收压缩机10'的排气中的过热段负荷（显热交换，高温高压气态冷媒冷却散热，无相变，点2'-5'），所以理论上在部分热回收器20'的冷媒侧出口是饱和气态冷媒（点5'处状态）。但实际机组运行时，如果部分热回收器10'的水侧水温变化、水流量变化，又或者压缩机10'运行工况变化，导致部分热回收器的水侧负荷（吸热）大于了冷媒侧排气过热段（点2'-5'）负荷，这时在部分热回收器20'中，冷媒侧就会开始冷凝凝液，即部分热回收器20'的冷媒侧出口就会是气液两相的饱和冷媒（状态点越过点5'，进入冷凝段，在点5'和点6'之间的一点）。

参见图2，制冷运行时，空气侧换热器30'是冷凝器，压缩机10'的排气先进入部分热回收器20'释放部分热量，然后再往上走，进入空气侧换热器30'中进行冷凝、过冷。所以当部分热回收器20'中的冷媒侧有冷凝凝液后，排气管段（部分热回收器20'的冷媒侧出口到空气侧换热器30'的进气口之间）管路压降就会增大，冷媒流速就会降低。

压降增大的主要原因，在于液态冷媒的密度（R22：1030～1200kg/m3，R134a：1000～1200kg/m3）比气态冷媒密度（R22：22～110kg/m3，R134a：28～116kg/m3）大很多，部分热回收器20'的冷媒侧出口到空气侧换热器30'的进气口，约有1.5～2.0米的竖直高度，由重力压降公式△P=ρ*g*h可知，压降将增大8～55倍，加之液态冷媒粘性、管内阻力等因素影响，该段管路压降会远远大于纯气态冷媒通过该段排气管路的压降；压降过大，会升高压缩机10’的排气压力，机组能力会降低、压缩机功耗会增大，性能收到影响。

由于在部分热回收器中冷媒就有部分凝液，所以气态冷媒流量变少，冷媒流速降低（带走压缩机排气中冷冻油颗粒的能力降低），加之液态冷媒和冷冻油存在一定互溶性，会导致部分冷冻油在部分热回收器中集结，不利于冷冻油颗粒经空气侧换热器、节流元件、水侧换热器等零部件之后，最终回到压缩机吸气端，即影响压缩机回油。

现在主流厂家，针对此问题的处理方式有多种，主要的两种如下：

第一种方案：将部分热回收器20'的换热量（换热面积），尽量设计小一些，并缩小部分热回收器20'的水侧温度运行范围（水温不能过低），以此尽量避免或削弱部分热回收器20'中冷媒侧发生冷凝凝液；这种解决方案，没有实质性解决部分热回收冷凝凝液的问题，且热回收量设计偏小，不利于提升客户生活热水使用需求和质量；

第二种方案：请参见图3，在部分热回收器20'的冷媒侧出口，增设一个常规的气液分离装置20’，将分离出的液态冷媒，经排液口排到整机主路节流元件52'之前或之后，最终进水侧换热器中蒸发。

第2种方案，存在以下问题：

气液分离装置中，如何判断已经有凝液？只有判断出有了凝液液态冷媒，排液电磁阀61'才能通电排液，否则就会将气态冷媒排到整机主路节流元件52'之前或之后，对系统造成很大的影响。

如果将气态冷媒排到整机主路节流元件52'之前，会影响整机主路节流元件52'的调节，可能造成该节流元件开度不够，放给水侧换热器的液态冷媒量不足，失去调节功能，削弱水侧换热器的能力，同时压缩机吸气口的过热度也不能稳定、有效控制；