緊湊型冷水機組及高層建築的空調系統的製作方法

2023-10-11 11:24:14

緊湊型冷水機組及高層建築的空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種緊湊型冷水機組及高層建築的空調系統。該冷水機組包括方形的機架以及安裝於所述機架上側的磁懸浮式壓縮機，安裝於所述機架下側的板式冷凝器和板式蒸發器，所述板式冷凝器和所述板式蒸發器平面對角布置；在所述機架的另一對角位置具有角空隙；以及分別設置於所述角空隙內的板式經濟器以及吸氣換熱器。該冷水機組結構緊湊，在沒有浪費空間的前提下增加了用於過熱的吸熱換熱器和用於過冷的板式經濟器，增加了製冷量。解決了現有的冷水機組結構鬆散、佔空比大的技術問題，其可以通過電梯運輸，特別適用於中高低層分區，並具有獨立空調主機系統的高層及超高層建築中。
【專利說明】緊湊型冷水機組及高層建築的空調系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於高層建築的中央空調設備【技術領域】，特別涉及一種緊湊型冷水機組結構設計及應用方式。
【背景技術】
[0002]當前，城市的高層與超高層建築越來越多，對於高層建築特別是超高層建築的中央空調系統提出了更高的要求，由於普通中央空調系統的極限工作壓力一般不超過
1.6MPa，對於高層建築來說，根據管內允許流速設計冷凍水循環系統時，如果系統水靜壓力和水泵工作壓頭之和超過冷水機組及部件的耐壓值時，就需要定製高耐壓設備或採用多個分區系統的形式。高耐壓設備，價格昂貴，工程造價高，但控制簡單。分區系統一般有兩種形式:一種是採用單一空調主機的閉式系統，各高低分區閉式系統之間採用熱交換器傳遞冷量，這將導致系統能耗增加的問題。例如，採用目前換熱效率比較高的板式換熱器，換熱溫差也很難達到2°C以內，按照國家標準《採暖通風與空氣調節設計規範》GB50019-2003和相關空調主機參數,每增加一套換熱器,換熱溫差增加2°C計，空調主機能耗將增加8%-10%,由於空調主機能耗佔空調系統能耗的70%左右，這樣勢必增加大量的能耗支出。另一種分區系統是高低區分別採用獨立的空調主機系統，即將冷凍機置於高樓的中間設備層或頂層用來降低高層或超高層空調系統投資和運行成本，但是由於傳統冷水機組體積大，重量重，傳統機組即使在大樓建造的時候能夠放入樓層中間，後期的維護和整機更換基本沒有可能，而且傳統機組噪音和振動大，對樓層的潛在損傷的研究也不充分，所以應用並不廣泛。
[0003]美國專利文件US 20100031686 (Al)公開了一種冷水機組，其雖然採用體積較小的壓縮機與板式冷凝器和板式蒸發器進行配合，但是該冷水機組中零部件之間布置不合理，導致整體結構較鬆散，整體佔空量仍然較大，無法通過電梯運輸。

【發明內容】

[0004]為此，本發明所要解決的技術問題在於現有高層中的冷水機組體積大，無法輸送至高層以致於投資和運行成本較高，進而提供一種能夠通過電梯運輸的緊湊型冷水機組。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的緊湊型冷水機組，其包括，方形的機架以及安裝於所述機架上側的磁懸浮式壓縮機，安裝於所述機架下側的板式冷凝器和板式蒸發器，所述板式冷凝器和所述板式蒸發器平面對角布置；在所述機架的另一對角位置具有角空隙；以及分別設置於所述角空隙內的板式經濟器以及吸氣換熱器，其中，所述板式經濟器的第一進液口連通至所述板式冷凝器的出液口，所述板式經濟器的第一出液口連通至所述吸氣換熱器的第一進液口，所述板式經濟器的第二出液口連通至所述磁懸浮式壓縮機的經濟器接口 ；所述吸氣換熱器的第二進液口連通至所述板式蒸發器的出液口，所述吸氣換熱器的第一出液口連通至所述壓縮機的吸氣口，所述吸氣換熱器的第二出液口經過主膨脹閥連通至所述板式蒸發器；所述吸氣換熱器第三出液口經過輔膨脹閥連通至所述板式經濟器的第二進液口，所述吸氣換熱器的第四出液口通過乾燥過濾器後連通至所述磁懸浮式壓縮機的噴液冷卻接口。
[0006]所述磁懸浮式壓縮機的軸線沿水平方向設置於所述機架上側的邊角位置，所述板式冷凝器與所述板式蒸發器按板面互相平行設置，所述板式冷凝器的進液口側接近於所述磁懸浮式壓縮機的排氣口位置設置，所述板式蒸發器的出液口與所述磁懸浮式壓縮機的吸氣口同側設置，其分別通過直通管路連通至所述吸氣換熱器的第二進液口和第一出液口上。
[0007]所述吸氣換熱器和所述板式經濟器位於所述板式蒸發器的出液口方向的角空隙內，所述吸氣換熱器為筒式換熱器，其軸線沿豎直方向設置，所述吸氣換熱器位於所述板式經濟器的上側，其中，所述吸氣換熱器的第一進液口設置於所述吸氣吸氣換熱器的上端，所述板式經濟器的第一出液口和第二進液口設置於所述板式經濟器的下端；
[0008]所述吸氣換熱器的第一進液口通過兩端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器的第一出液口，所述吸氣換熱器第三出液口設置於所述吸氣吸氣換熱器的下端，其通過下端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器的第二進液口。
[0009]所述吸氣換熱器的第二出液口和第三出液口分別設置於所述吸氣換熱器的下側，所述板式蒸發器的進液口設置於所述板式蒸發器的下側，所述第二出液口通過一個L型彎管連通至所述板式蒸發器的進液口，所述第三出液口通過一個L型彎管連通至所述磁懸浮式壓縮機的噴液冷卻接口，所述乾燥過濾器設置於水平方向的管道上。
[0010]所述吸氣換熱器內部的下側設有集液裝置。
[0011]所述板式冷凝器、所述板式蒸發器和所述板式經濟器為螺旋板式換熱器。
[0012]所述機架上側相對於所述磁懸浮式壓縮機的另一側還安裝有控制櫃和電氣櫃。
[0013]本發明同時公開一種高層建築的空調系統，其包括至少兩個獨立的空調系統，其中一個所述空調系統設置於低層區，另一個所述空調系統設置於高層區，每個所述空調系統包括至少一個上述的冷水機組，以及連通所述冷水機組冷凍水接口的冷凍水循環泵。
[0014]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0015]本發明的冷水機組採用佔空比較小同時製冷量較高的磁懸浮壓縮機，以及板式冷凝器和板式蒸發器，並且，整機採用緊湊型設計，板式冷凝器和板式蒸發器平面對角布置於機架兩側，在角空隙處設置用於過冷的板式經濟器和用於過熱的吸氣換熱器，其結構合理，同時進一步增加了冷水機組的製冷量。相比於現有技術來說，本發明在滿足製冷量的情況下，大大減小了冷水機組的體積，整個冷水機組很容易可以將此機組放入高層和超高層客梯進行運輸，節約了用戶的安裝、維護、維修成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0017]圖1是本發明的冷水機組的原理結構圖
[0018]圖2是本發明的冷水機組的主視圖；
[0019]圖3是本發明的冷水機組的後視圖；
[0020]圖4是本發明的高層建築的空調系統示意圖。
[0021]圖中附圖標記表示為:[0022]1-磁懸浮式壓縮機，2-板式冷凝器，3-板式蒸發器，4-板式經濟器，4.1，5.1-第一進液口，4.2、5.2-第二進液口，5-吸氣換熱器，4-1、5-1_第一出液口，4-2、5-2_第二出液口，5-3-第三出液口，5-4-第四出液口，6-輔膨脹閥，7-主膨脹閥，8-冷凍水循環泵，9-乾燥過濾器，10-機架，11-集液裝置，15-控制櫃，16-電氣櫃。
【具體實施方式】
[0023]以下將結合附圖，使用以下實施例對本發明進行進一步闡述。
[0024]圖2，圖3為本發明的緊湊型冷水機組的安裝結構圖，其包括，方形的機架10以及安裝於所述機架10上側的磁懸浮式壓縮機1，安裝於所述機架10下側的板式冷凝器2和板式蒸發器3，所述板式冷凝器2和所述板式蒸發器3平面對角布置；在所述機架10的另一對角位置具有角空隙；以及分別設置於所述角空隙內的板式經濟器4以及吸氣換熱器5。這樣，整個裝置的均位於所述方形機架10內側，整個機組排布緊湊，並且在角空隙內放置了用於過熱的吸氣換熱器5和用於過冷的板式經濟器4，使得同樣體積下提高了機組的製冷量。
[0025]本實施例中，該冷水機組的體積小於1.4m*1.1m電梯(中國13人電梯標準)容量，其製冷量根據壓縮機的功率選取標準能夠達到250Kw-800kW。
[0026]其中，所述板式經濟器4的第一進液口 4.1與所述板式冷凝器2的出液口連通，所述板式經濟器4的第一出液口 4-1連通至所述吸氣換熱器5的第一進液口 5.1，所述板式經濟器4的第二出液口 4-2連通至所述磁懸浮式壓縮機I的經濟器接口 ；所述吸氣換熱器5的第二進液口 5.2連通至所述板式蒸發器3的出液口，所述吸氣換熱器5的第一出液口 5-1連通至所述壓縮機I的吸氣口，所述吸氣換熱器5的第二出液口 5-2經過主膨脹閥7連通至所述板式蒸發器3的進液口 ；所述吸氣換熱器5第三出液口 5-3經過輔膨脹閥6連通至所述板式經濟器4的第二進液口 4.2，所述吸氣換熱器5的第四出液口 5-4通過乾燥過濾器9後連通至所述磁懸浮式壓縮機I的噴液冷卻接口，用於實現對壓縮機的冷卻。
[0027]所述磁懸浮式壓縮機I的軸線沿水平方向設置於所述機架上側的邊角位置，所述板式冷凝器2與所述板式蒸發器3按板面互相平行設置，所述板式冷凝器2的進液口側接近於所述磁懸浮式壓縮機I的排氣口位置設置，所述板式蒸發器3的出液口與所述磁懸浮式壓縮機I的吸氣口同側設置，其分別通過直通管路連通至所述吸氣換熱器5的第二進液口 5.2和第一出液口 5-1上。
[0028]所述吸氣換熱器5和所述板式經濟器6位於所述板式蒸發器3的出液口方向的角空隙內，所述吸氣換熱器5為筒式換熱器，其軸線沿豎直方向設置，所述吸氣換熱器5位於所述板式經濟器4的上側，其中，所述吸氣換熱器5的第一進液口 5.1設置於所述吸氣吸氣換熱器5的上端，所述板式經濟器4的第一出液口 4-1和第二進液口 4.2設置於所述板式經濟器4的下端；所述吸氣換熱器5的第一進液口 5.1通過兩端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器4的第一出液口 4-1，所述吸氣換熱器5第三出液口 5-3設置於所述吸氣吸氣換熱器5的下端，其通過下端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器4的第二進液口
4.2。
[0029]所述吸氣換熱器5的第二出液口 5-2和第三出液口 5-3分別設置於所述吸氣換熱器5的下側，所述板式蒸發器3的進液口設置於所述板式蒸發器3的下側，所述第二出液口5-2通過一個L型彎管連通至所述板式蒸發器3的進液口，所述第三出液口 5-3通過一個L型彎管連通至所述磁懸浮式壓縮機I的噴液冷卻接口，所述乾燥過濾器9設置於水平方向的管道上。
[0030]所述吸氣換熱器5內部的下側設有集液裝置11。
[0031]所述機架10上側相對於所述磁懸浮式壓縮機I的另一側還安裝有控制櫃15和電氣櫃16。
[0032]綜上所述，所有部件選擇與設計都基於將產品放入高層或超高層樓宇客梯內運輸而組織安排，在兼顧產品高效的同時設計時也考慮模塊組合時的安裝維護簡便。
[0033]本發明的冷水機組的工作過程如圖1所示，其工作過程如下:
[0034]磁懸浮壓縮機I通過吸氣管路將吸取的製冷劑壓縮為高溫高壓氣體，然後經排氣管路進入到所述板式冷凝器2中，在板式冷凝器2中製冷劑與外界中溫流體進行換熱，製冷劑在冷凝器中冷卻或冷凝為中溫中壓的製冷劑，經所述板式冷凝器2出液口進入到所述板式經濟器4中，在其中換熱後進入到所述吸氣換熱器5中，經過換熱後分為三路進入到不同部件:第一迴路直接經管路進入到主電子膨脹閥7，製冷劑經主電子膨脹閥7節流後進入到所述板式蒸發器3的進液口中，(製冷劑在板式蒸發器3中與外界流體換熱實現製冷，)換熱後的製冷劑進入到所述吸氣換熱器5的第二進液口 5.2中，與經過所述板式經濟器4後進入到所述吸氣換熱器5中的中溫中壓的製冷劑進一步換熱，確保製冷劑氣化，再經吸氣管路進入到所述磁懸浮壓縮機I的吸氣口，依此循環；第二迴路製冷劑進入輔膨脹閥6，經輔膨脹閥6節流後進入到所述板式經濟器4的第二進液口 4.2，與之前進入的製冷劑換熱，然後經所述板式經濟器4的第二出液口 4-2進入到壓縮機的經濟器接口，實現補氣增焓；第三迴路製冷劑通過帶有所述乾燥過濾器9的管路，與所述磁懸浮壓縮機I的噴液冷卻接口相連，實現對壓縮機的冷卻。同時機組還配置有控制櫃15和電氣櫃16實現對整個機組的供電和機組運行狀態的控制。
[0035]如圖4所示為本發明的高層建築的空調系統，其包括三個獨立的空調系統，其中一個所述空調系統設置於低層區，一個所述空調系統設置於中層區，另一個所述空調系統設置於高層區，每個所述空調系統包括至少一個上述的冷水機組A，以及連通所述冷水機組A冷凍水接口的冷凍水循環泵8。
[0036]作為其他可以實施的方式，本發明中的冷水機組的結構還可以用作制熱的熱水機組。所述板式冷凝器、所述板式蒸發器和所述板式經濟器可以選為螺旋板式換熱器。同時，該冷水機組還可以設計到能夠通過1.6m*l.2m的電梯(中國的21人電梯標準)運輸，其製冷量根據壓縮機的功率選取標準可以達到250Kw-1000kW。
[0037]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種緊湊型冷水機組，其特徵在於:其包括，方形的機架(10)以及 安裝於所述機架(10)上側的磁懸浮式壓縮機(I)， 安裝於所述機架(10)下側的板式冷凝器(2)和板式蒸發器(3)，所述板式冷凝器(2)和所述板式蒸發器(3)平面對角布置；在所述機架的另一對角位置具有角空隙； 以及分別設置於所述角空隙內的板式經濟器(4)以及吸氣換熱器(5)，其中，所述板式經濟器(4)的第一進液口(4.1)連通至所述板式冷凝器(2)的出液口，所述板式經濟器(4)的第一出液口(4-1)連通至所述吸氣換熱器(5)的第一進液口(5.1)，所述板式經濟器(4)的第二出液口(4-2)連通至所述磁懸浮式壓縮機(I)的經濟器接口 ； 所述吸氣換熱器(5)的第二進液口(5.2)連通至所述板式蒸發器(3)的出液口，所述吸氣換熱器(5 )的第一出液口( 5-1)連通至所述壓縮機(I)的吸氣口，所述吸氣換熱器(5 )的第二出液口( 5-2 )經過主膨脹閥(7 )連通至所述板式蒸發器(3 );所述吸氣換熱器(5 )第三出液口(5-3)經過輔膨脹閥(6)連通至所述板式經濟器(4)的第二進液口(4.2)，所述吸氣換熱器(5 )的第四出液口( 5-4 )通過乾燥過濾器(9 )後連通至所述磁懸浮式壓縮機(I)的噴液冷卻接口。
2.根據權利要求1所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於: 所述磁懸浮式壓縮機(I)的軸線沿水平方向設置於所述機架上側的邊角位置，所述板式冷凝器(2)與所述板式蒸發器(3)按板面互相平行設置，其中，所述板式冷凝器(2)的進液口側接近於所述磁懸浮式壓縮機(I)的排氣口位置設置，所述板式蒸發器(3)的出液口與所述磁懸浮式壓縮機(I)的吸氣口同側設置，其分別通過直通管路連通至所述吸氣換熱器(5)的第二進液口(5.2)和第一出液口(5-1)上。
3.根據權利要求1或2所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於: 所述吸氣換熱器(5)和所述板式經`濟器(6)位於所述板式蒸發器(3)的出液口方向的角空隙內，所述吸氣換熱器(5)為筒式換熱器，其軸線沿豎直方向設置，所述吸氣換熱器(5)位於所述板式經濟器(4)的上側，其中，所述吸氣換熱器(5)的第一進液口(5.1)設置於所述吸氣吸氣換熱器(5)的上端，所述板式經濟器(4)的第一出液口(4-1)和第二進液口(4.2)設置於所述板式經濟器(4)的下端； 所述吸氣換熱器(5)的第一進液口(5.1)通過兩端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器(4)的第一出液口(4-1)，所述吸氣換熱器(5)第三出液口(5-3)設置於所述吸氣吸氣換熱器(5)的下端，其通過下端具有彎頭的直管道連通至所述板式經濟器(4)的第二進液口(4.2)。
4.根據權利要求1-3任一所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於: 所述吸氣換熱器(5)的第二出液口(5-2)和第三出液口(5-3)分別設置於所述吸氣換熱器(5)的下側，所述板式蒸發器(3)的進液口設置於所述板式蒸發器(3)的下側，所述第二出液口( 5-2)通過一個L型彎管連通至所述板式蒸發器(3)的進液口，所述第三出液口(5-3)通過一個L型彎管連通至所述磁懸浮式壓縮機(I)的噴液冷卻接口，所述乾燥過濾器(9)設置於水平方向的管道上。
5.根據權利要求1-4任一所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於: 所述吸氣換熱器(5)內部的下側設有集液裝置(11)。
6.根據權利要求1-5任一所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於:所述板式冷凝器(2)、所述板式蒸發器(3)和所述板式經濟器(4)為螺旋板式換熱器。
7.根據權利要求1-6任一所述的緊湊型冷水機組，其特徵在於: 所述機架(10)上側相對於所述磁懸浮式壓縮機(I)的另一側還安裝有控制櫃(15)和電氣櫃(16)。
8.一種高層建築的空調系統，其特徵在於:其包括至少兩個獨立的空調系統，其中一個所述空調系統設置於低層區，另一個所述空調系統設置於高層區，每個所述空調系統包括至少一個如權利要求1-7任一所述的冷水機組(A)，以及連通所述冷水機組(A)冷凍水接口的冷凍水 循環泵(8)。
【文檔編號】F24F3/00GK103673145SQ201210325482
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月5日 優先權日:2012年9月5日
【發明者】查曉冬, 李向威 申請人:蘇州必信空調有限公司