本公開涉及用于與中等滑移至高滑移的工作流體一起使用的具有噴射器部件和氣液分離器的氣候控制系統(tǒng)比如熱泵以及用于操作該氣候控制系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

1、本部分提供了與本公開有關(guān)的背景信息，該背景信息不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

2、常規(guī)的熱力學(xué)氣候控制系統(tǒng)、比方說例如熱泵系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以包括這樣的流體回路，該流體回路具有：第一熱交換器(例如，促進(jìn)制冷劑從氣相/蒸汽相到液體的相變的冷凝器)，該第一熱交換器通常位于室外；第二熱交換器(例如，促進(jìn)制冷劑從液體到氣相/蒸汽相的相變的蒸發(fā)器)，該第二熱交換器通常位于室內(nèi)或待冷卻的環(huán)境內(nèi)；膨脹裝置，該膨脹裝置設(shè)置在第一熱交換器與第二熱交換器之間；以及壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)經(jīng)由蒸汽壓縮循環(huán)(vcc)來進(jìn)行操作以使氣相/蒸汽相制冷劑(以及可選的潤(rùn)滑油)在第一熱交換器與第二熱交換器之間(例如，冷凝器與蒸發(fā)器之間)循環(huán)并且對(duì)該氣相/蒸汽相制冷劑進(jìn)行加壓。壓縮機(jī)通常是用于對(duì)制冷劑進(jìn)行加壓的機(jī)械壓縮機(jī)，當(dāng)制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)時(shí)，該制冷劑隨后可以被冷凝和蒸發(fā)以向系統(tǒng)內(nèi)或外傳遞熱。在熱泵系統(tǒng)中，第一熱交換器(例如，冷凝器)和第二熱交換器(例如，蒸發(fā)器)的角色可以基于是否正在執(zhí)行對(duì)空間的加熱或冷卻而改變。

3、加熱和冷卻氣候控制系統(tǒng)的高效且可靠的操作可以有助于減少能源消耗以及與某些制冷劑的使用和泄漏相關(guān)聯(lián)的潛在溫室氣體排放。制冷、空氣調(diào)節(jié)和供熱應(yīng)用面臨越來越大的監(jiān)管壓力，以降低其使用的制冷劑的全球變暖潛能值。例如，在美國，已經(jīng)設(shè)定了到2030年將二氧化碳(co2)當(dāng)量排放量減少50％，并且到2050年減少100％的目標(biāo)，使得直接使用化石燃料來加熱建筑物(例如，爐子、鍋爐等)已經(jīng)被設(shè)定了廢棄日期。熱泵是占領(lǐng)市場(chǎng)的領(lǐng)先技術(shù)。雖然需要更多的熱泵，但是某些政府機(jī)構(gòu)和管理者(例如美國環(huán)境保護(hù)局(u.s.e.p.a.)、加州空氣資源委員會(huì)(carb)等)允許的制冷劑的全球變暖潛能值(gwp)正在降低，例如，預(yù)測(cè)未來對(duì)制冷劑的限制將低于150gwp。

4、gwp值低于150的制冷劑具有較高的滑移，這意味著它們通常是制冷劑共混物，其可能經(jīng)受分餾和高滑移，這在傳統(tǒng)上被認(rèn)為是氣候控制系統(tǒng)中要避免的問題。許多制冷劑共混物在其于蒸發(fā)器和冷凝器中發(fā)生相變時(shí)會(huì)呈現(xiàn)溫度滑移。如上所述，在蒸發(fā)器中，制冷劑可以蒸發(fā)或經(jīng)歷從液體到蒸汽的相變。在冷凝器中，制冷劑可以冷凝或經(jīng)歷從蒸汽到液體的相變。制冷劑共混物呈現(xiàn)出溫度滑移，因?yàn)榇嬖诰哂胁煌再|(zhì)的多種制冷劑分子。當(dāng)這些制冷劑共混物改變相態(tài)(蒸發(fā)和冷凝)時(shí)，由于制冷劑共混物中更易揮發(fā)或揮發(fā)性較小的制冷劑組分(也被稱為高壓制冷劑和低壓制冷劑)的優(yōu)先蒸發(fā)或冷凝而觀察到制冷劑共混物組合物的變化。這一過程被稱為共混物分餾。

5、因此，將希望采用下述氣候控制系統(tǒng)、包括熱泵：所述氣候控制系統(tǒng)能夠成功地利用這種具有低全球變暖潛能值的環(huán)境友好型制冷劑，包括那些具有中等滑移至高滑移或共混物分餾性質(zhì)的制冷劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、這部分提供了本公開內(nèi)容的總體概述，而不是對(duì)其全部范圍或其所有特征的全面公開。

2、在某些方面，本公開涉及一種使工作流體進(jìn)行循環(huán)的氣候控制系統(tǒng)，該工作流體包括具有中等滑移至高滑移的制冷劑共混物。在某些變型中，該氣候控制系統(tǒng)包括工作流體，該工作流體包括第一制冷劑和第二制冷劑，其中，第一制冷劑與第二制冷劑之間的沸點(diǎn)差在大氣壓力下大于或等于約10°f。該氣候控制系統(tǒng)還包括氣液分離容器，該氣液分離容器接收工作流體并產(chǎn)生蒸汽流和液體流。該氣候控制系統(tǒng)還包括壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)接收來自氣液分離容器的蒸汽流并產(chǎn)生加壓蒸汽流。在壓縮機(jī)的下游設(shè)置有第一熱交換器，該第一熱交換器接收加壓蒸汽流以產(chǎn)生第一多相或液態(tài)工作流體流。膨脹裝置接收來自氣液分離容器的液體流并產(chǎn)生減壓流。該氣候控制系統(tǒng)包括第二熱交換器，該第二熱交換器接收來自膨脹裝置的減壓流，并且使減壓流至少部分地蒸發(fā)以產(chǎn)生第二多相或氣態(tài)工作流體流。在第一熱交換器和第二熱交換器的下游設(shè)置有噴射器部件，其接收第一多相或液態(tài)工作流體流和第二多相或氣態(tài)工作流體流，以產(chǎn)生第三多相流體流，該第三多相流體流被引導(dǎo)至氣液分離容器。該氣候控制系統(tǒng)還包括流體導(dǎo)管，該流體導(dǎo)管用于使工作流體進(jìn)行循環(huán)，并且在氣液分離容器、壓縮機(jī)、第一熱交換器、膨脹裝置、第二熱交換器和噴射器部件之間建立流體連通，工作流體通過流體連通進(jìn)行循環(huán)。

3、在一個(gè)方面，該氣候控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在第一熱交換器和第二熱交換器的下游的第三熱交換器，該第三熱交換器構(gòu)造成在第一側(cè)部接收沿第一流動(dòng)方向來自第一熱交換器的工作流體并將其引導(dǎo)至噴射器部件，并構(gòu)造成在第二側(cè)部接收沿與第一流動(dòng)方向相反的第二流動(dòng)方向來自第二熱交換器的工作流體并將其引導(dǎo)至噴射器部件。

4、在一個(gè)方面，氣液分離容器具有過剩容量的容積，并構(gòu)造成選擇性地儲(chǔ)存工作流體的至少一部分。

5、在一個(gè)方面，第一制冷劑包括美國供暖、制冷和空氣調(diào)節(jié)工程師協(xié)會(huì)的a1等級(jí)或a2l等級(jí)的制冷劑。

6、在一個(gè)方面，第一制冷劑和第二制冷劑獨(dú)立地選自包括以下各者的組：二氧化碳(r-744)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、r410a(二氟甲烷(r-32)和五氟乙烷(r-125)的近共沸混合物)、二甲醚(r-e170)、丙烷(r-290)、2,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234yf)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙烯(hfo-1234ye)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234ze)、3,3,3,-三氟丙烯(hfo-1234zf)、三氟一氯丙烯(hfo-1233)、反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(e))、順式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(z))、2-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233xf)、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(e))、五氟丙烯(hfo-1225)、1,1,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225zc)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225yez)、六氟丁烯(hfo-1336)、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(r1336mzz(e))、反式-1,2-二氟乙烯(r-1132(e))、以及它們的任何異構(gòu)體或組合。

7、在一個(gè)方面，工作流體還包括優(yōu)先與第一制冷劑相溶的潤(rùn)滑劑，并且該氣候控制系統(tǒng)還包括儲(chǔ)油容器或油槽，該儲(chǔ)油容器或油槽儲(chǔ)存工作流體中的潤(rùn)滑劑的至少一部分。

8、在一個(gè)方面，該氣候控制系統(tǒng)還包括換向閥或一對(duì)四通閥，以使該氣候控制系統(tǒng)能夠執(zhí)行加熱和冷卻兩者。

9、在一個(gè)方面，噴射器部件包括接收第一多相或液態(tài)工作流體流的主入口以及接收第二多相或氣態(tài)工作流體流的副入口，并且噴射器部件產(chǎn)生第三多相流體流，該第三多相流體流被引導(dǎo)至氣液分離容器。

10、在另一方面，噴射器部件還包括會(huì)聚噴嘴、位于會(huì)聚噴嘴下游的混合區(qū)以及位于混合區(qū)下游的擴(kuò)張噴嘴。

11、在某些其他方面，本公開涉及一種使工作流體進(jìn)行循環(huán)的氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)，該工作流體包括具有中等滑移至高滑移的制冷劑共混物。在某些變型中，氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)包括工作流體，該工作流體包括第一制冷劑和第二制冷劑，其中，第一制冷劑與第二制冷劑之間的沸點(diǎn)差在大氣壓力下大于或等于約10°f。氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)還包括氣液分離容器，該氣液分離容器接收工作流體，并產(chǎn)生蒸汽流和液體流。壓縮機(jī)接收來自氣液分離容器的蒸汽流，并產(chǎn)生加壓蒸汽流。氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)還包括膨脹裝置，該膨脹裝置接收來自氣液分離容器的液體流并產(chǎn)生減壓流。氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)還包括設(shè)置在壓縮機(jī)下游的可逆熱交換組件，該可逆熱交換組件接收來自壓縮機(jī)的加壓蒸汽流以及來自膨脹裝置的減壓流，并產(chǎn)生第一多相或液態(tài)工作流體流和第二多相或氣態(tài)工作流體流?？赡鏌峤粨Q組件包括：第一熱交換器、設(shè)置在壓縮機(jī)與第一熱交換器之間的第一四通閥、第二熱交換器、以及設(shè)置在第一熱交換器與第二熱交換器之間的第二四通閥。氣候控制可逆熱泵系統(tǒng)還包括噴射器部件，該噴射器部件包括主入口和副入口，并設(shè)置在可逆熱交換組件的下游，該噴射器部件在主入口接收第一多相或液態(tài)工作流體流并在副入口接收第二多相或氣態(tài)工作流體流，以產(chǎn)生第三多相流體流，該第三多相流體流被引導(dǎo)至氣液分離容器。流體導(dǎo)管用于使工作流體進(jìn)行循環(huán)，并且在氣液分離容器、壓縮機(jī)、可逆熱交換組件、膨脹裝置和噴射器部件之間建立流體連通，工作流體通過流體連通進(jìn)行循環(huán)。

12、在一個(gè)方面，在第一操作模式下，第一熱交換器構(gòu)造成接收加壓蒸汽流以產(chǎn)生第一多相或液態(tài)工作流體流，并且第二熱交換器構(gòu)造成接收來自膨脹裝置的減壓流并且使該減壓流至少部分地蒸發(fā)以產(chǎn)生第二多相或氣態(tài)工作流體流。在第二操作模式下，第一熱交換器構(gòu)造成接收來自膨脹裝置的減壓流并且使該減壓流至少部分地蒸發(fā)以產(chǎn)生第二多相或氣態(tài)工作流體流，并且第二熱交換器構(gòu)造成接收加壓蒸汽流以產(chǎn)生第一多相或液態(tài)工作流體流。

13、在一個(gè)方面，可逆熱交換組件還包括設(shè)置在第一熱交換器和第二熱交換器下游的第三熱交換器，該第三熱交換器構(gòu)造成在第一側(cè)部接收沿第一流動(dòng)方向來自第一熱交換器的工作流體，并且將其引導(dǎo)至第二四通閥和噴射器部件。第三熱交換器構(gòu)造成在第二側(cè)部接收沿與第一流動(dòng)方向相反的第二流動(dòng)方向來自第二熱交換器的工作流體，并且將其引導(dǎo)至第二四通閥和噴射器部件。

14、在一個(gè)方面，氣液分離容器具有過剩容量的容積，并構(gòu)造成選擇性地存儲(chǔ)工作流體的至少一部分。

15、在一個(gè)方面，第一制冷劑和第二制冷劑獨(dú)立地選自包括以下各者的組：二氧化碳(r-744)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、r410a(二氟甲烷(r-32)和五氟乙烷(r-125)的近共沸混合物)、二甲醚(r-e170)、丙烷(r-290)、2,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234yf)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙烯(hfo-1234ye)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234ze)、3,3,3,-三氟丙烯(hfo-1234zf)、三氟一氯丙烯(hfo-1233)、反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(e))、順式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(z))、2-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233xf)、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(e))、五氟丙烯(hfo-1225)、1,1,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225zc)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225yez)、六氟丁烯(hfo-1336)、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(r1336mzz(e))、反式-1,2-二氟乙烯(r-1132(e))、以及它們的任何異構(gòu)體或組合。

16、在某些方面，本公開還涉及一種用于操作氣候控制系統(tǒng)的方法，該氣候控制系統(tǒng)使工作流體進(jìn)行循環(huán)，該工作流體包括具有中等滑移至高滑移的制冷劑共混物。該方法可選地包括通過使工作流體蒸汽經(jīng)過流體導(dǎo)管中的壓縮機(jī)來對(duì)其進(jìn)行加壓。該工作流體包括制冷劑共混物，該制冷劑共混物包括第一制冷劑和第二制冷劑，其中，第一制冷劑與第二制冷劑之間的沸點(diǎn)差在大氣壓力下大于或等于約10°f。該方法還包括使工作流體的至少一部分在設(shè)置于壓縮機(jī)下游的第一熱交換器中進(jìn)行冷凝以形成冷凝流，該冷凝流被輸送至噴射器部件的主入口。使工作流體的至少一部分在第二熱交換器中進(jìn)行蒸發(fā)以形成蒸發(fā)流，該蒸發(fā)流被輸送至噴射器部件的副入口。將冷凝流和蒸發(fā)流在噴射器部件中進(jìn)行混合，以形成離開噴射器部件的混合流。該方法還包括使混合流進(jìn)入設(shè)置在噴射器部件下游且在壓縮機(jī)和膨脹裝置的上游的氣液分離容器，該氣液分離容器將工作流體分離成被引導(dǎo)至壓縮機(jī)的蒸汽流和被引向膨脹裝置的液體流。通過使工作流體經(jīng)過膨脹裝置來降低工作流體的壓力，并且將其輸送至第二熱交換器。

17、在一個(gè)方面，該方法還包括將第一制冷劑和/或第二制冷劑的一部分儲(chǔ)存在氣液分離容器中，以調(diào)節(jié)氣候控制系統(tǒng)的冷卻能力。

18、在一個(gè)方面，第一熱交換器中的制冷劑共混物的第一溫度范圍被操作為大于等于第一熱交換器或第二熱交換器中的空氣的第二溫度范圍的約66％至小于等于所述第二溫度范圍的約150％。

19、在一個(gè)方面，流體導(dǎo)管還包括設(shè)置在第一熱交換器下游且在第二熱交換器下游的第三熱交換器。該方法還包括使來自第一熱交換器的工作流體沿第一流動(dòng)方向經(jīng)過第三熱交換器的第一側(cè)部并將其引導(dǎo)至噴射器部件，并且使來自第二熱交換器的工作流體沿與第一流動(dòng)方向相反的第二流動(dòng)方向流動(dòng)以在工作流體之間傳遞熱，并將其引導(dǎo)至噴射器部件。

20、在一個(gè)方面，第一制冷劑和第二制冷劑獨(dú)立地選自包括以下各者的組：二氧化碳(r-744)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、r410a(二氟甲烷(r-32)和五氟乙烷(r-125)的近共沸混合物)、二甲醚(r-e170)、丙烷(r-290)、2,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234yf)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙烯(hfo-1234ye)、順式和反式-1,3,3,3,-四氟丙-1-烯(r-1234ze)、3,3,3,-三氟丙烯(hfo-1234zf)、三氟一氯丙烯(hfo-1233)、反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(e))、順式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233zd(z))、2-氯-3,3,3-三氟丙烯(hfo-1233xf)、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(e))、五氟丙烯(hfo-1225)、1,1,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225zc)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(hfo-1225yez)、六氟丁烯(hfo-1336)、順式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(hfo-1336mzz(z))、反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯(r1336mzz(e))、反式-1,2-二氟乙烯(r-1132(e))、以及它們的任何異構(gòu)體或組合。

21、在一個(gè)方面，冷凝包括使工作流體的一部分在設(shè)置于壓縮機(jī)下游的第一熱交換器中部分地冷凝以形成作為多相冷凝流的冷凝流，該冷凝流被引導(dǎo)至噴射器部件的主入口。此外，蒸發(fā)包括使工作流體的一部分在設(shè)置于膨脹裝置下游的第二熱交換器中部分地蒸發(fā)以形成作為多相蒸發(fā)流的蒸發(fā)流，該蒸發(fā)流被引導(dǎo)至噴射器部件的副入口。工作流體包括具有中等滑移至高滑移的制冷劑共混物，該制冷劑共混物包括第一制冷劑和第二制冷劑，其中，第一制冷劑與第二制冷劑之間的沸點(diǎn)差在大氣壓力下大于或等于約25°f。

22、根據(jù)本文中所提供的描述，其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
中的描述和具體示例僅用于說明的目的，并不意在限制本公開的范圍。