單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法及專用冷水機組的製作方法
2023-05-13 08:54:06
專利名稱：單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法及專用冷水機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法及專用冷水機組，特別適用於溫溼度獨立控制空調。屬於暖通空調技術領域。
背景技術：
目前，隨著國家對建築節能要求越來越高，建築能耗中的空調能耗的節能成為了建築節能中越來越重要的部分。空調系統中的主要耗能設備包括冷水機組及冷凍水泵等， 前者為建築提供冷量而消耗壓縮機電功率，後者為輸送一定溫差冷凍水至建築房間消耗輸送電功率。為降低冷凍水泵的輸送能耗，可以降低水泵流量或者水泵揚程。在現有建築物空調水系統，一般是通過優化管理設計和增大冷凍水溫差來降低水泵能耗。但這二種方法存在如下缺點(1)雖然通過優化的管路設計後，可以降低其阻力損失，從而降低水泵揚程， 但管路設計通常受建築物結構環境實際情況的約束，而且需要大幅增加成本。(2)而水泵的流量，在滿足建築物冷量要求的前提下，可以通過增大冷凍水溫差而降低，從而可以降低水泵能耗。如果溫差增大一倍，則流量降低一半，水泵輸送能耗降低為原來的1/8。然而製取大溫差的冷凍水，會影響到冷水機組壓縮機消耗的功率，從而影響制冷機組的製冷效率，使冷水機組能效比降低，提供同樣的冷量，需要更多的電量，因此需要研究新的技術，來滿足既可以降低水泵輸送能耗，又能保證冷水機組效率的空調系統，從而更大限度的實現建築節能。
發明內容
本發明的第一個目的，是為了克服現有的制冷機組在製取大溫差的冷凍水時會使制冷機組的製冷效率降低等問題，提供一種單機雙級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法。本發明的第二個目的，是為了提供一種單機雙級壓縮式製取大溫差冷凍水的專用冷水機組。該冷水機組既可以提供大溫差冷凍水，同時可以保證冷水機組具有較高的效率。本發明的第一個目的可以通過如下技術方案達到單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法，其特徵在於1)在空調系統中設置單機三級壓縮雙蒸發器冷水機組，在所述的單機三級壓縮雙蒸發器冷水機組中設置製冷劑環路和冷凍水環路，製冷劑環路由製冷劑在設備及管道中組成，冷凍水環路由冷凍水在設備及管道中組成，2)製冷劑環路，採用單機三級壓縮機通過管道與冷凝器連接，單機三級壓縮機輸出的高溫高壓製冷劑蒸汽經冷凝器冷凝後分為二路，一路通過旁通節流裝置進入中間冷卻器；另一路通過製冷劑管道，穿越中間冷卻器後分為二個分支，分支之一流經高溫環路節流裝置後進入高溫蒸發器；分支之二流經低溫環路節流裝置後進入低溫蒸發器，該分支的製冷劑在低溫蒸發器中吸熱氣化變為蒸汽後排入單機三級壓縮機內的低壓級段，經低壓級段壓縮的排氣與來自高溫蒸發器的製冷劑混合後進入單機三級壓縮機內的中壓級段，經中奪級段壓縮後其排氣與來自中間冷卻器的製冷劑蒸汽混合後進入單機三級壓縮機內的高壓級段，完成高壓級段壓縮，即完成一個循環；經壓縮後的製冷劑蒸汽進入冷凝器，開始下一次循環；3)冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管與低溫冷凍水供水管連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路；高溫冷凍水供水口輸出高溫冷凍水，低溫冷凍水供水口輸出的冷凍水回水再依次經過高溫蒸發器和低溫蒸發器，被雙級冷卻，獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水，冷凍水回水依次經過高溫蒸發器和低溫蒸發器，被雙級冷卻，獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水。本發明的第一個目的還可以通過如下技術方案達到進一步改進的技術方案是第2、步的製冷劑環路，單機三級壓縮機輸出的高溫高壓製冷劑蒸汽從壓縮機排出後進入冷凝器，經過冷凝器冷凝後變成高壓飽和製冷劑液體， 所述飽和製冷劑液體從冷凝器排出後分為兩路，一路經過旁通節流裝置，被節流後變為飽和製冷劑液體進入中間冷卻器；另一路通過製冷劑管道，穿越中間冷卻器內液體部分後被冷卻，該部分製冷劑液體再分為二個分支，分支之一的製冷劑流經高溫環路節流裝置進入高溫蒸發器；分支之二的製冷劑流經低溫環路節流裝置後進入低溫蒸發器，該製冷劑在低溫蒸發器中吸熱氣化後變為蒸汽，排入單機三級壓縮機內的低壓級段，經低壓級段壓縮後的排氣與來自高溫蒸發器的製冷劑混合，一起進入單機三級壓縮機內的中壓級段，在完成中級段壓縮後其排氣與來自中間冷卻器的製冷劑蒸汽混合，一起進入單機三級壓縮機內的高壓級段，完成高壓級段壓縮，即完成一個循環；經壓縮後的製冷劑蒸汽進入冷凝器，開始下一次循環。本發明的第二個目的可以通過如下技術方案達到單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的專用冷水機組，其特徵在於1)它包括單機三級壓縮機、冷凝器、中間冷卻器、旁通節流裝置、高溫環路節流裝置、低溫環路節流裝置、高溫蒸發器、低溫蒸發器、高溫冷凍水回水管、高溫冷凍水供水管、 低溫冷凍水回水管、低溫冷凍水供水管；2)所述三級壓縮機包括低壓級段、中壓級段和高壓級段；低壓級段的輸出端通過管道與中壓級段的輸入端連接，所述中壓級段的輸出端通過管道高壓級段的輸入端連接； 所述三級壓縮機的高壓級段的輸出端與冷凝器的輸入端連接，冷凝器的輸出端之一通過旁通節流裝置與中間冷卻器的輸入端之一連接，冷凝器的輸出端之二直接與中間冷卻器的輸入端之二連接；中間冷卻器的輸出端之一與三級壓縮機的中壓級段和高壓級段之間的管道連接，中間冷卻器的輸出端之二通過高溫環路節流裝置與高溫蒸發器的輸入端之一連接， 中間冷卻器的輸出端之三通過低溫環路節流裝置與低溫蒸發器的輸入端之一連接；高溫蒸發器的輸出端之一與三級壓縮機的低壓級段和中壓級段之間的管道連接；低溫蒸發器的輸出端之一與三級壓縮機的低壓級段的輸入端連接；從而構成製冷劑環路；3)冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管與低溫冷凍水供水管連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路。本發明的有益效果是1、本發明由於設置採用單機三級壓縮機和雙蒸發器結合，單機三級壓縮機具有高、中、低三個級段的壓縮機構，壓縮機低壓級段排汽通過與高溫蒸發器排汽混合，被冷卻後進入壓縮機中壓段，經中壓壓縮後，排氣與來自中間冷卻器製冷劑蒸汽混合，被冷卻後再進入壓縮機高壓段，因而可實現高效大壓縮比製冷循環，減少壓縮機耗功。2、本發明由於設置冷水依次經過高、低蒸發溫度兩個蒸發器的連接機構，因此可以製取大溫差冷凍水，並且由於高溫蒸發器蒸發溫度比常規機組高，冷水機組能效可大大提高。可以既實現大溫差冷凍水的製取，降低空調水系統的輸送能耗，又可以保證冷水機組製冷效率。
圖1是本發明的原理框圖。
具體實施例方式具體實施例參照圖1，本實施例包括單機三級壓縮機1、冷凝器2、中間冷卻器4、旁通節流裝置 3、高溫環路節流裝置5和低溫環路節流裝置6、高溫蒸發器7、低溫蒸發器8、大溫差冷凍水回水管9和大溫差冷凍水供水管10 ；所述三級壓縮機1包括低壓級段1-1、中壓級段1-2和高壓級段1-3 ；低壓級段1-1的輸出端通過管道與中壓級段1-2的輸入端連接，所述中壓級段1-2的輸出端通過管道高壓級段1-3的輸入端連接；所述三級壓縮機1的高壓級段1-3的輸出端與冷凝器2的輸入端連接，所述冷凝器2的輸出端之一通過旁通節流裝置3與中間冷卻器4的輸入端之一連接，冷凝器2的輸出端之二直接與中間冷卻器4的輸入端之二連接；中間冷卻器4的輸出端之一與三級壓縮機1的中壓級段1-2和高壓級段1-3之間的管道連接，中間冷卻器4的輸出端之二通過高溫環路節流裝置5與高溫蒸發器7的輸入端之一連接，中間冷卻器4的輸出端之三通過低溫環路節流裝置6與低溫蒸發器8的輸入端之一連接；高溫蒸發器7的輸出端之一與三級壓縮機1的低壓級段1-1和中壓級段1-2之間的管道連接；低溫蒸發器8的輸出端之一與三級壓縮機1的低壓級段1-1的輸入端連接；從而構成製冷劑環路；冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器5中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器6中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管7與低溫冷凍水供水管8連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路。本實施例中單機三級壓縮機1、冷凝器2、中間冷卻器4、旁通節流裝置3、高溫環路節流裝置5和低溫環路節流裝置6、高溫蒸發器7和低溫蒸發器8，可以採用常規技術的單機三級壓縮機、冷凝器、中間冷卻器、旁通節流裝置、高溫環路節流裝置和低溫環路節流裝置、高溫蒸發器和低溫蒸發器。本發明的工作原理
製冷劑經過所述壓縮機1三級壓縮後，進入所述冷凝器2，製冷劑經過冷凝後，分為兩部分，一部分經過旁通節流裝置4，被節流後變為飽和製冷劑液體，進入中間冷卻器3 ； 另一部分通過製冷劑管道，穿越中間冷卻器3內液體部分，被冷卻後，該部分製冷劑液體再分為兩部分。其中一部分製冷劑流經高溫環路節流裝置5後，進入高溫蒸發器7，另一部分流經低溫環路節流裝置6後，進入低溫蒸發器8。大溫差冷凍水回水管9與高溫蒸發器7相連，冷凍水回水與高溫蒸發器7換熱，被冷卻後再進入低溫蒸發器8，與之換熱，被進一步冷卻，完成大溫差冷凍水製取。製冷劑在低溫蒸發器8中吸熱氣化後變為蒸汽，被吸入單機三級壓縮機內的低壓級段1-1，經壓縮後其排氣與來自高溫蒸發器7的製冷劑混合，一起進入單機三級壓縮機內的中壓級段1-2，完成中級壓縮後其排氣與來自中間冷卻器3的製冷劑蒸汽混合，一起進入單機三級壓縮機1內的高壓級段1-3，完成高壓級段壓縮。經壓縮後的製冷劑蒸汽進入冷凝器，開始下一次循環。冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管與低溫冷凍水供水管連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路；高溫冷凍水供水口輸出高溫冷凍水，低溫冷凍水供水口輸出的冷凍水回水再依次經過高溫蒸發器5和低溫蒸發器6，被雙級冷卻，獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水，冷凍水回水依次經過高溫蒸發器和低溫蒸發器，被雙級冷卻，獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法，其特徵在於1)在空調系統中設置單機三級壓縮雙蒸發器冷水機組，在所述的單機三級壓縮雙蒸發器冷水機組中設置製冷劑環路和冷凍水環路，製冷劑環路由製冷劑在設備及管道中組成， 冷凍水環路由冷凍水在設備及管道中組成，2)製冷劑環路，採用單機三級壓縮機通過管道與冷凝器連接，單機三級壓縮機輸出的高溫高壓製冷劑蒸汽經冷凝器冷凝後分為二路，一路通過旁通節流裝置進入中間冷卻器； 另一路通過製冷劑管道，穿越中間冷卻器後分為二個分支，分支之一流經高溫環路節流裝置後進入高溫蒸發器；分支之二流經低溫環路節流裝置後進入低溫蒸發器，該分支的製冷劑在低溫蒸發器中吸熱氣化變為蒸汽後排入單機三級壓縮機內的低壓級段，經低壓級段壓縮的排氣與來自高溫蒸發器的製冷劑混合後進入單機三級壓縮機內的中壓級段，經中奪級段壓縮後其排氣與來自中間冷卻器的製冷劑蒸汽混合後進入單機三級壓縮機內的高壓級段，完成高壓級段壓縮，即完成一個循環；經壓縮後的製冷劑蒸汽進入冷凝器，開始下一次循環；3)冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管與低溫冷凍水供水管連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路；高溫冷凍水供水口輸出高溫冷凍水，低溫冷凍水供水口輸出的冷凍水回水再依次經過高溫蒸發器( 和低溫蒸發器(6)，被雙級冷卻，獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水，冷凍水回水依次經過高溫蒸發器和低溫蒸發器，被雙級冷卻， 獲得更低溫度出水，即低溫冷凍水供水口輸出大溫差冷凍水。
2.根據權利要求1所述的單機雙級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法，其特徵在於第 2)步的製冷劑環路，單機三級壓縮機輸出的高溫高壓製冷劑蒸汽從壓縮機排出後進入冷凝器，經過冷凝器冷凝後變成高壓飽和製冷劑液體，所述飽和製冷劑液體從冷凝器排出後分為兩路，一路經過旁通節流裝置，被節流後變為飽和製冷劑液體進入中間冷卻器；另一路通過製冷劑管道，穿越中間冷卻器內液體部分後被冷卻，該部分製冷劑液體再分為二個分支， 分支之一的製冷劑流經高溫環路節流裝置進入高溫蒸發器；分支之二的製冷劑流經低溫環路節流裝置後進入低溫蒸發器，該製冷劑在低溫蒸發器中吸熱氣化後變為蒸汽，排入單機三級壓縮機內的低壓級段，經低壓級段壓縮後的排氣與來自高溫蒸發器的製冷劑混合，一起進入單機三級壓縮機內的中壓級段，在完成中級段壓縮後其排氣與來自中間冷卻器的製冷劑蒸汽混合，一起進入單機三級壓縮機內的高壓級段，完成高壓級段壓縮，即完成一個循環；經壓縮後的製冷劑蒸汽進入冷凝器，開始下一次循環。
3.單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的專用冷水機組，其特徵在於1)它包括單機三級壓縮機⑴、冷凝器O)、中間冷卻器⑷、旁通節流裝置⑶、高溫環路節流裝置( 、低溫環路節流裝置(6)、高溫蒸發器(7)、低溫蒸發器(8)、高溫冷凍水回水管(9)、高溫冷凍水供水管(10)、低溫冷凍水回水管(11)、低溫冷凍水供水管(12)；2)所述三級壓縮機⑴包括低壓級段(1-1)、中壓級段(1-2)和高壓級段(1-3)；低壓級段(1-1)的輸出端通過管道與中壓級段(1-2)的輸入端連接，所述中壓級段(1-2)的輸出端通過管道高壓級段(1-3)的輸入端連接；所述三級壓縮機(1)的高壓級段(1-3)的輸出端與冷凝器O)的輸入端連接，冷凝器O)的輸出端之一通過旁通節流裝置C3)與中間冷卻器⑷的輸入端之一連接，冷凝器⑵的輸出端之二直接與中間冷卻器⑷的輸入端之二連接；中間冷卻器的輸出端之一與三級壓縮機(1)的中壓級段(1- 和高壓級段 (1-3)之間的管道連接，中間冷卻器⑷的輸出端之二通過高溫環路節流裝置(5)與高溫蒸發器(7)的輸入端之一連接，中間冷卻器(4)的輸出端之三通過低溫環路節流裝置(6)與低溫蒸發器(8)的輸入端之一連接；高溫蒸發器(7)的輸出端之一與三級壓縮機(1)的低壓級段(1-1)和中壓級段(1- 之間的管道連接；低溫蒸發器(8)的輸出端之一與三級壓縮機(1)的低壓級段(1-1)的輸入端連接；從而構成製冷劑環路；3)冷凍水環路包括高溫冷凍水環路和低溫冷凍水環路；高溫蒸發器( 中設有高溫冷凍水回水口和高溫冷凍水出水口，低溫蒸發器(6)中設有低溫冷凍水回水口和低溫冷凍水供水口，由高溫冷凍水回水口通過高溫冷凍水回水管(7)與低溫冷凍水供水管(8)連通， 構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口通過低溫冷凍水回水管與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路。
全文摘要
本發明涉及單機三級壓縮式製取大溫差冷凍水的方法及專用冷水機組，其特徵是在空調系統的中設置製冷劑環路和冷凍水環路，製冷劑環路採用單機三級壓縮機通過管道與冷凝器連接，經冷凝器冷凝後分為二路，一路通過高溫環路節流裝置、高溫蒸發器後返回壓縮機內高壓級段的吸入口，另一路通過低溫環路節流裝置、低溫蒸發器返回壓縮機內低壓級段的吸入口；由高溫冷凍水回水口與低溫冷凍水供水管(8)連通，構成高溫冷凍水環路，由低溫冷凍水回水口與高溫冷凍水出水口連通，構成低溫冷凍水環路。本發明實現高效大壓縮比製冷循環，減少壓縮機耗功，同時製取高低溫冷凍水，具有一機兩用、效率高、降低投資、減少機房佔地面積等特點。
文檔編號F25B5/00GK102506511SQ201110364829
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者屈國倫, 譚海陽 申請人:廣州市設計院