一種雙溫冷水/冷風機組的製作方法

2023-09-17 18:09:25

專利名稱：一種雙溫冷水/冷風機組的製作方法
技術領域：
本發明屬於製冷與空調設備技術領域，尤其是用於空調系統的雙溫冷水/冷風機組。
技術背景為提高空調系統的能效和室內環境的舒適性，目前，"冷輻射吊頂+獨立新風系統 (Dedicated Outdoor Air Systems)"的溫溼度獨立控制空調方式越來越受到行業的關注。該 類系統在冷輻射吊頂內採用18'C左右的中溫冷水帶走室內顯熱負荷，在獨立新風系統中採 用7"C左右的低溫冷水帶走新風的全熱負荷和室內潛熱負荷，不僅可以降低空調系統的能源 消耗，而且可以提供非常舒適、衛生的室內環境。雙溫冷水機組的開發成功將推進"冷輻 射吊頂"+ "獨立新風系統"空調系統的發展，以改善人們的生活質量、減少電力與地下 水資源的浪費，降低施工難度，縮短工程周期，具有明顯的經濟效益和社會效益。2004年中國專利200410009292.1 "—種用於空調系統的雙溫冷水/冷風機組"公開了一 種能同時製取中溫冷水和低溫冷水/冷風的用於空調系統的雙溫冷水/冷風機組，如圖1所示。 該雙溫冷水/冷風機組採用了雙級節流、中間完全冷卻的雙級壓縮製冷循環，在高壓級節流 閥後的中溫蒸發器中製取18"C左右的中溫冷水，在低壓級節流閥中的低溫蒸發器中製取低 溫冷水(7'C左右)/冷風，為"冷輻射吊頂+獨立新風系統"的空調系統方便地提供雙溫冷 源，同現有技術相比，該發明具有能效較高、施工簡便、易於普及和推廣的優點。由於地區不同、建築功能以及各時刻的顯熱負荷和潛熱負荷不同，需要雙溫冷水/冷風 機組提供不同的中溫和低溫冷量，故要求機組具有適時調節其中溫冷量和低溫冷量的能力， 而且儘可能在不同運行狀態下都具有較高的能效比，200410009292.1專利所公開的技術方 案由於採用了壓縮機串聯連接方式，雖然可以提供雙溫冷水，在一定程度上也具有中溫和 低溫冷量的調節能力，但還存在三方面的不足(1)對於任意變化的中溫冷量和低溫冷量， 該機組的調節能力不足，特別是在有些場合只需要中溫冷量，而不需要低溫冷量時，該機 組則難以實現有效的調節；(2)在低溫冷量所佔比例較大甚至全部製取低溫冷量時，該機 組的系統形式決定了其能效比不能進一步提高；(3)該機組尚不具備冬季運行製取熱水的 功能，因此在冬季還需配置其他的熱源系統，增加了空調系統的初投資。因此，迫切需要 提出一種中、低溫冷量能自由調節，運行能效更高，在冬季能夠同時製取高溫熱水/熱風和 中溫熱水的雙溫冷水機組，使該機組為全年實現溫溼度獨立控制空調方式提供冷熱量。 發明內容鑑於上述原因，本發明將提出一種新的雙溫冷水/冷風機組的技術方案，其目的是①使雙溫冷水/冷風機組能夠實現低溫冷量和中溫冷量自由調節、並可獨立製取中溫冷 量或低溫冷量；②在低溫冷量所佔比例較大以及獨立製取低溫冷量時具有更高能效比；③ 可實現製冷和制熱功能的轉換，使機組在冬季製取雙溫熱水/熱風，以降低溫溼度獨立控制 空調系統的投資成本。本發明將為"輻射換熱"+ "獨立新風"空調系統提供容量調節方便的雙溫冷源和熱 源，以改善室內環境質量、提高空調系統的運行效率。 本發明的技術方案是一種雙溫冷水/冷風機組，由低溫級壓縮機和中溫級壓縮機、冷凝器、高溫級節流閥、 中溫蒸發器、低溫級節流閥和低溫蒸發器構成，其特徵在於低溫級壓縮機和中溫級壓縮 機並聯設置，低溫級壓縮機和中溫級壓縮機的排氣混合經壓縮機排氣管、冷凝器進氣管進 入冷凝器冷凝成高壓液態製冷劑，再經高溫級節流闊節流，進入中溫蒸發器中，中溫蒸發 器的水通道內通過中溫冷水，被中溫冷水加熱而蒸發後的氣態製冷劑經中溫氣態製冷劑管 進入中溫級壓縮機被壓縮，並排放至中溫級壓縮機的排氣管中；中溫蒸發器中未被蒸發的液 態製冷劑，經低溫級節流閥進入低溫蒸發器，吸取低溫蒸發器另側低溫冷水/冷風的熱量而 蒸發，經低溫蒸發器回氣管、低溫級壓縮機吸氣管進入低溫級壓縮機被壓縮，並排放至低 溫級壓縮機的排氣管中；經過上述循環，在中溫蒸發器中製取中溫冷水，在低溫蒸發器中 製取低溫冷水/冷風。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於在系統中接入製冷劑四通換向閥，四通換向閥 的四個接口分別與壓縮機排氣管、冷凝器進氣管、低溫級壓縮機吸氣管和低溫蒸發器回氣 管相連接；製冷運行時，在中溫蒸發器中製取中溫冷水，在低溫蒸發器中製取低溫冷水/冷 風；制熱運行時，在中溫蒸發器中製取中溫熱水，在低溫蒸發器中製取高溫熱水/熱風。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述冷凝器為製冷劑一水換熱器或製冷劑一空 氣換熱器。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述低溫蒸發器為製冷劑一水換熱器或製冷劑 一空氣換熱器。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述中溫蒸發器為滿液式殼管式換熱器，換熱 盤管內為水通道，殼體內部和盤管外側為製冷劑通道。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於高溫級節流閥採用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥， 低溫級節流閥採用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱力膨脹閥。上述雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述低溫級壓縮機和中溫級壓縮機為容量可調 節型壓縮機。採用本發明提出的所述雙溫冷水/冷風機組的技術方案，與現有技術相比，具有以下優 點及突出性效果(1)該雙溫冷水/冷風機組分別對中溫級和低溫級壓縮機進行容量調節，可自由地調節 中溫冷量和低溫冷量的大小。當關閉低溫級節流閥並停止低溫級壓縮機時，可單獨製取中 溫冷水；低溫級壓縮機單獨運行或低溫級壓縮機和中溫級壓縮機同時運行都可單獨製取低 溫冷水或低溫冷風；(2)在低溫冷量所佔比例較大以及獨立製取低溫冷量時具有更高能效 比。本發明採用中溫級壓縮機和低溫級壓縮機並聯技術方案，在製取低溫冷量的比例偏大 以及單獨製取低溫冷量時，利用中溫級壓縮機抽氣壓縮，比200410009292.1專利公開的雙 級壓縮技術方案具有更高的能效比；(3)在機組製冷循環中加入製冷劑四通換向閥，可實 現夏季製取雙溫冷水/風，冬季製取雙溫熱水/風，特別是在冷凝器側採用風冷換熱器時，具 有明顯優勢，將溫溼度獨立控制空調系統的雙溫冷源和熱源設備合二為一，節省空調系統 的投資。


圖1為現有技術中提供的"一種用於空調系統的雙溫冷水/冷風機組"的結構及製冷循 環原理圖。圖2是本發明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的結構及製冷循環原理圖。 圖3是本發明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的結構及製冷循環原理圖。 圖4是本發明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的制熱循環原理圖。 圖2至圖4中各部件的標號和名稱如下-l一低溫級壓縮機；2—中溫級壓縮機；3 —冷凝器；4一高溫級節流閥；5 —中溫蒸發器； 6 —低溫級節流閥；7 —低溫蒸發器；8 —低溫冷水/冷風入口； 9一低溫冷水/冷風出口； 10 — 中溫冷水入口； ll一中溫冷水出口； 12 —冷卻水/空氣入口； 13 —冷卻水/空氣出口； 14一中 溫氣態製冷劑管；15 —低溫蒸發器回氣管；16 —低溫級壓縮機吸氣管；17 —壓縮機排氣管； 18 —冷凝器進氣管；19一製冷劑四通換向闊。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。 實施例1:圖2是本發明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的結構及製冷循環原理圖。圖2示出了包含兩臺並聯的中、低溫級壓縮機的製取中溫和低溫冷水的雙溫冷水機組的製冷循環原理圖。該雙溫冷水機組由低溫級壓縮機1、中溫級壓縮機2、冷凝器3、高溫級節流閥4、中溫蒸 發器5、低溫級節流閥6、低溫蒸發器7構成；中溫冷水從中溫冷水入口 IO進入中溫蒸發器5的水通道內，被中溫製冷劑冷卻後，從中溫冷水出口 ll流向溫溼度獨立控制空調系統 的中溫熱交換器內，除去室內的空氣顯熱；被中溫冷水加熱而蒸發後的氣態製冷劑經中溫 氣態製冷劑管14進入中溫級壓縮機2，被壓縮並排放至其排氣管17中；中溫蒸發器5中未 被蒸發的液態製冷劑經低溫級節流閥6進入低溫蒸發器7;低溫冷水從低溫冷水入口 8進入 低溫蒸發器7的水通道內，被低溫製冷劑冷卻後，從低溫冷水出口 9流向溫溼度獨立控制 空調系統的低溫熱交換器內，處理新風並吸收室內空氣的潛熱；低溫製冷劑吸取低溫蒸發 器7另側低溫冷水的熱量而蒸發，經低溫蒸發器回氣管15、低溫級壓縮機吸氣管16進入低 溫級壓縮機l，被壓縮後的高壓氣態製冷劑排放至其排氣管中；中溫級壓縮機2和低溫級壓 縮機1的排氣混合經壓縮機排氣管17、冷凝器進氣管18進入冷凝器3，冷卻水來自冷卻塔 並從冷卻水入口 12進入冷凝器3吸收高溫製冷劑的熱量後，從冷卻水出口 13流回冷卻塔； 在冷凝器3中被冷凝成高壓液態製冷劑後，經高溫級節流閥4節流，進入中溫蒸發器5中。 經過上述循環在中溫蒸發器5中製取中溫冷水，在低溫蒸發器7中製取低溫冷水。經過上述循環的冷水/冷風機組，中溫冷水將由入口 10進入中溫蒸發器5中冷卻至18°C 左右，再由中溫冷水出口 11送出；而低溫冷水/冷風將由入口 8進入低溫蒸發器7中製得7'C 左右的低溫冷水/冷風，經出口 9送出。本機組特別適用於溫溼度獨立控制的系統，將為"冷 輻射吊頂+獨立新風系統"空調系統方便地提供雙溫冷源，出口 11送出的中溫冷水送入冷 輻射吊頂，而出口 9送出的低溫冷水/冷風直接送入新風系統。在上述雙溫冷水/冷風機組中，冷凝器可以採用製冷劑一水換熱器或製冷劑一空氣換熱 器，本實施例中採用的是製冷劑一水殼管式換熱器；低溫蒸發器7可以採用製冷劑一水換 熱器或製冷劑一空氣換熱器，本實施例中低溫蒸發器7和中溫蒸發器5均為製冷劑一水滿 液式蒸發器；低溫級節流閥6採用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱力膨脹閥，高溫級節流 闊4採用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥，通過浮球闊和域電子膨脹閥控制中溫蒸發器中的液 位。上述雙溫冷水/冷風機組，低溫級壓縮機1和中溫級壓縮機2採用容量可調節型壓縮機， 如採用變轉速、卸載等調節方式的活塞式、渦旋式、螺杆式、離心式壓縮機等。實施例2:圖3是本發明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的結構及製冷循環原理圖。 圖3示出了該實施例的製冷循環原理圖，圖4示出了該實施例的制熱循環原理圖。本實施 例為上述實施例1的熱泵形式，該熱泵型雙溫冷/熱水/風機組，由低溫級壓縮機l、中溫級 壓縮機2、冷凝器3、高溫級節流閥4、中溫蒸發器5、低溫級節流閥6、低溫蒸發器7和制 冷劑四通換向閥19構成。其結構原理與實施例l完全相同，所不同的是-(1) 實施例1中的冷凝器3為水冷式冷凝器，而本實施例中的冷凝器3為風冷式冷凝 器；實施例1中的低溫蒸發器7為被冷卻介質為水的滿液式蒸發器，而本實施例中的低溫蒸發器7為被冷卻介質為空氣的乾式蒸發器；(2) 在實施例1所示製冷劑連接管路的基礎上，在系統中接入製冷劑四通換向閥，四 通換向閥的四個接口分別與壓縮機排氣管17、冷凝器進氣管18、低溫級壓縮機吸氣管16 和低溫蒸發器回氣管15相連接；製冷運行時，在中溫蒸發器5中製取中溫冷水，在低溫蒸 發器7中製取低溫冷風；制熱運行時，在中溫蒸發器5中製取中溫熱水，在低溫蒸發器7 中製取高溫熱風。採用熱泵型雙溫冷/熱水/風機組，可使溫溼度獨立控制空調系統夏季和冬季共用同 一 臺 設備提供雙溫冷、熱源，從而降低了空調系統的投資，簡化系統，降低施工難度。製冷時 與實施例1完全相同，制熱時中溫熱水將由入口 10進入中溫蒸發器5中加熱至30'C左右， 再由出口 11送出；而高溫熱水/熱風將由入口 8進入低溫蒸發器7中製得4(TC左右的高溫 熱水/熱風，經出口9送出。值得注意的是，中溫級壓縮機、低溫級壓縮機的數量可以分別為一臺或多臺構成的中 溫級壓縮機組和低溫級壓縮機組；冷凝器側的冷卻介質為空氣或水、低溫蒸發器的被冷卻 介質為空氣或水、中溫蒸發器的被冷卻介質為水或其他液態物質，以及這些冷卻介質和被 冷卻介質的各種組合均屬於本專利的保護範圍。
權利要求
1.一種雙溫冷水/冷風機組，由低溫級壓縮機(1)、中溫級壓縮機(2)、冷凝器(3)、高溫級節流閥(4)、中溫蒸發器(5)、低溫級節流閥(6)和低溫蒸發器(7)構成，其特徵在於低溫級壓縮機(1)和中溫級壓縮機(2)並聯設置，低溫級壓縮機(1)和中溫級壓縮機(2)的排氣混合經壓縮機排氣管(17)、冷凝器進氣管(18)進入冷凝器(3)冷凝成高壓液態製冷劑，再經高溫級節流閥(4)節流，進入中溫蒸發器(5)中，中溫蒸發器(5)的水通道內通過中溫冷水，被中溫冷水加熱而蒸發後的氣態製冷劑經中溫氣態製冷劑管(14)進入中溫級壓縮機(2)被壓縮，並排放至中溫級壓縮機的排氣管中；中溫蒸發器(5)中未被蒸發的液態製冷劑，經低溫級節流閥(6)進入低溫蒸發器(7)，吸取低溫蒸發器(7)另側低溫冷水/冷風的熱量而蒸發，經低溫蒸發器回氣管(15)、低溫級壓縮機吸氣管(16)進入低溫級壓縮機(1)被壓縮，並排放至低溫級壓縮機的排氣管中；經過上述循環，在中溫蒸發器(5)中製取中溫冷水，在低溫蒸發器(7)中製取低溫冷水/冷風。
2. 按照權利要求1所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於在系統中接入製冷劑 四通換向閥(19),四通換向閥的四個接口分別與壓縮機排氣管(17)、冷凝器進氣管(18)、 低溫級壓縮機吸氣管(16)和低溫蒸發器回氣管(15)相連接；製冷運行時，在中溫蒸發 器(5)中製取中溫冷水，在低溫蒸發器(7)中製取低溫冷水/冷風；制熱運行時，在中溫 蒸發器(5)中製取中溫熱水，在低溫蒸發器(7)中製取高溫熱水/熱風。
3. 按照權利要求l或2所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述冷凝器(3) 為製冷劑一水換熱器或製冷劑一空氣換熱器。
4. 按照權利要求3所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述低溫蒸發器(7) 為製冷劑一水換熱器或製冷劑一空氣換熱器。
5. 按照權利要求4所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述中溫蒸發器(5) 為滿液式殼管式換熱器，換熱盤管內為水通道，殼體內部和盤管外側為製冷劑通道。
6. 按照權利要求5所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於高溫級節流閥(4) 採用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥，低溫級節流閥(6)採用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱 力膨脹閥。
7. 按照權利要求5所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特徵在於所述低溫級壓縮機(l) 和中溫級壓縮機(2)為容量可調節型壓縮機。
全文摘要
一種雙溫冷水/冷風機組，屬於製冷空調技術領域，包括低溫級壓縮機、中溫級壓縮機、冷凝器、高溫級節流閥、中溫蒸發器、低溫級節流閥、低溫蒸發器，其特徵在於所述中、低溫級壓縮機並聯設置，分別從中溫蒸發器和低溫蒸發器中吸氣並壓縮至排氣壓力；夏季運行時，在低溫蒸發器內製取低溫冷水/冷風，同時在中溫蒸發器內製取中溫冷水；在機組中設置四通換向閥，冬季運行時，可用於製取雙溫熱水/熱風。特別適用於採用「輻射換熱」+「獨立新風」方式的溫溼度獨立控制空調系統，其中，中溫蒸發器製取的冷/熱水用於「輻射換熱」，低溫蒸發器製取的冷/熱水/風用於處理「獨立新風」，具有系統簡單，能效比高，高、低溫冷/熱量可自由調節的優點。
文檔編號F25B13/00GK101216225SQ20081005600
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者李先庭, 嘉 王, 王寶龍, 石文星, 偉 趙, 韓林俊, 顏承初 申請人:清華大學