節能型製冷/制熱系統的製作方法

2023-10-10 16:53:54 6

專利名稱：節能型製冷/制熱系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及製冷/制熱設備，具體地說，涉及一種具有蓄能功能的節能型製冷/制熱系統。
背景技術：
傳統的製冷/制熱設備功能單一(例如只能用於食品冷凍冷藏，或者只能用於空間環境的溫度控制)，當需要實現多種功能時，需要配置多套製冷/制熱設備；而且，傳統的製冷/制熱設備不具蓄能功能，直接將冷量輸送至末端設備使用，為了確保末端設備(如食品冷凍冷藏櫃、冷飲機、空調風機等)的正常使用，需要配備一套大型的製冷/制熱設備，並且製冷/制熱設備通常需要連續運轉。如果採用傳統的製冷/制熱設備來實現多種功能， 通常需要通過多套大型製冷/制熱設備的連續運轉來實現，因此，設備初投資大，佔用空間大，施工周期長、難度大，保養維護難度大、費用高，設備運行噪音大，對周圍電網影響較大，運行費用高，能耗高，並且會造成一部分冷量或熱量的浪費。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種節能型製冷/制熱系統，這種製冷/制熱系統具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，節能環保，運行費用低，並且能夠在同一設備上實現多功能的綜合性應用，設備初投資較小，施工周期短、難度小，保養維護簡易、費用低。採用的技術方案如下一種節能型製冷/制熱系統，包括製冷/制熱主機，其特徵是所述製冷/制熱系統還包括蓄能箱和至少一個熱交換器；蓄能箱內裝有載冷介質，製冷/制熱主機的冷量輸出部件浸沒在蓄能箱內的載冷介質中；蓄能箱上設有載冷介質流出口和載冷介質回流口，熱交換器上設有載冷介質入口和載冷介質出口，蓄能箱的載冷介質流出口通過載冷介質輸出管與熱交換器的載冷介質入口連接，熱交換器的載冷介質出口通過載冷介質回流管與蓄能箱的載冷介質回流口連接。上述製冷/制熱主機的冷量輸出部件將冷量傳遞給蓄能箱內的載冷介質(即冷量輸出部件吸收載冷介質的熱量)，使載冷介質降溫並蓄存冷量；再由蓄能箱通過熱交換器將冷量提供給耗冷的末端設備(如食品冷凍冷藏櫃、冷飲機、風機盤管等)使用。上述節能型製冷/制熱系統通過設置溫度傳感器和控制電路(其中溫度傳感器安裝在蓄能箱內，並且溫度傳感器與控制電路對應的輸入端連接，製冷/制熱主機與控制電路對應的輸出端連接)，以控制製冷/制熱主機的工作狀態當蓄能箱內的載冷介質降溫至某預定溫度時，製冷/制熱主機暫停運行；而當蓄能箱內的載冷介質升溫至某預定溫度時，製冷/制熱主機再次運行。這樣，製冷/制熱主機不必連續運行，能耗低，能量利用率高，節能環保。上述載冷介質通常為液體，可以是水、無機鹽水溶液、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液、二氯甲浣、三氯乙烯、氟利昂液體、冷凍液或氨。熱交換器可採用液液交換(即受冷流體為液體，例如水)或液氣交換(即受冷流體為氣體，例如空氣)的方式進行換熱，載冷介質與受冷流體在熱交換器中進行熱交換，由載冷介質將冷量傳遞給受冷流體。蓄能箱向耗冷的末端設備供應冷量的過程是蓄能箱內的載冷介質經載冷介質流出口、載冷介質輸出管、載冷介質入口後流經熱交換器；在熱交換器中，載冷介質與受冷流體進行熱交換，受冷流體降溫後供耗冷的末端設備(如食品冷凍冷藏櫃、冷飲機、風機盤管等)使用；載冷介質流經熱交換器後溫度升高，並經載冷介質出口、載冷介質回流管、載冷介質回流口回流到蓄能箱內，可再次接受冷量輸出部件傳遞來的冷量。根據不同的冷卻需要，可設置多個熱交換器，蓄能箱上相應的設有多個載冷介質流出口和多個載冷介質回流口，每個熱交換器對應一個載冷介質輸出管和一個載冷介質回流管，各熱交換器可將受冷流體冷卻至不同的溫度或溫度範圍，並提供給相應的末端設備 使用，以適應不同末端設備的需要。通常，在載冷介質輸出管或載冷介質回流管上設置流量調節閥，通過流量調節閥控制流經對應的熱交換器的載冷介質的流量，從而調節對應的熱交換器傳遞冷量的能力，使對應的熱交換器另一側受冷流體的溫度處於合適數值或合適數值範圍內。上述製冷/制熱主機還包括熱量輸出部件。為了使製冷/制熱主機正常運行，應當對熱量輸出部件及其內部的製冷工作介質(如製冷劑)進行冷卻。傳統的製冷/制熱主機通常採用流動的空氣對熱量輸出部件進行冷卻，使熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝，並且空氣受熱後形成的熱風可提供給需要熱風的場合利用。 為了充分利用製冷/制熱主機所產生的熱量，優選方案中，上述製冷/制熱系統還包括水箱，水箱上設有冷水入口和熱水出口，製冷/制熱主機的熱量輸出部件處於水箱中。工作時，製冷/制熱主機的熱量輸出部件向水箱中的水放熱，同時熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝。水箱內經加熱的水自熱水出口流出，供人們直接使用或供應給需用熱水的設備，而新的冷水則自冷水入口補充到水箱中。在水箱連續輸出熱水的情況下，冷水連續進入水箱，與熱量輸出部件內的製冷工作介質進行熱交換，可滿足對熱量輸出部件及其內部的製冷工作介質(如製冷劑)進行冷卻的需要。水箱的熱水出口處可安裝水泵，以加速水的流動。在另一種情況下，水箱內的水被加熱後儲存在水箱中，水箱中只是間歇性輸出熱水，需要時熱水自熱水出口流出，並自冷水入口補充新的冷水，這樣，水箱內的水被加熱到一定溫度後，不能再吸熱而使熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝。此時，為了使製冷/制熱主機正常運行，在上述設置水箱且熱量輸出部件處於水箱中的方案的基礎上，優選上述製冷/制熱主機還包括第二熱量輸出部件和電磁換向閥，第二熱量輸出部件與上述熱量輸出部件並聯，電磁換向閥安裝在熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的入口處(也就是說，製冷/制熱主機包括熱量輸出部件、第二熱量輸出部件、以及用於切換熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的接入狀態的電磁換向閥，第二熱量輸出部件與熱量輸出部件並聯，電磁換向閥安裝在熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的入口處；上述製冷/制熱系統還包括水箱，水箱上設有冷水入口和熱水出口，熱量輸出部件處於水箱中)。上述電磁換向閥用於切換熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的接入狀態(通常在水箱內安裝有檢測水溫的溫度傳感器，檢測水溫的溫度傳感器與控制電路對應的輸入端連接，電磁換向閥與控制電路對應的輸出端連接)，通常可採用一個二位三通閥，具體描述如下在其中一個位置，電磁換向閥將上述熱量輸出部件接入製冷/制熱主機的工作迴路中，而第二熱量輸出部件的入口關閉，這樣，製冷工作介質能夠流經熱量輸出部件而沒有流經第二熱量輸出部件，此時熱量輸出部件工作，熱量輸出部件向水箱中的水放熱，同時熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝；當水箱內的水被加熱到一定溫度後，不能再吸熱而使熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝，此時電磁換向閥切換至另一個位置，將熱量輸出部件的入口關閉，且將上述第二熱量輸出部件接入製冷/制熱主機的工作迴路中，這樣，製冷工作介質能夠流經第二熱量輸出部件而沒有流經熱量輸出部件，此時依靠另設的冷卻裝置對第二熱量輸出部件內的製冷工作介質進行冷凝，使製冷/制熱主機保持正常運行；當水箱內的水降溫至一定溫度時，電磁換向閥切換，將上述熱量輸出部件接入製冷/制熱主機的工作迴路中，而第二熱量輸出部件的入口關閉，此時熱量輸出部件再次工作，熱量輸出部件向水箱中的水放熱，同時熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝；如此循環。通常可採用流動的空氣對第二熱量輸出部件進行冷卻。另外，也可以採用兩個二位二通閥(二位二通閥有開、閉兩個位置)切換熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的接入狀態，其中一個二位二通閥安裝在熱量輸出部件的入口處，另一個二位二通閥安裝在第二熱量輸出部件的入口處。·[0013]上述製冷/制熱主機可採用蒸汽壓縮制冷機組，蒸汽壓縮制冷機組包括壓縮機、冷凝器、節流部件和蒸發器，製冷工作介質通常稱為製冷劑(如氟利昂)，其中蒸發器為冷量輸出部件，冷凝器為熱量輸出部件，上述第二熱量輸出部件為另一個冷凝器；上述製冷/制熱主機也可採用溴化鋰機組(又稱溴化鋰吸收式制冷機)，溴化鋰機組通常包括發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、換熱器和循環泵，其中蒸發器為冷量輸出部件，冷凝器為熱量輸出部件，上述第二熱量輸出部件為另一個冷凝器。上述製冷/制熱主機也可採用其他現有的製冷/制熱設備。上述載冷介質輸出管和載冷介質回流管可採用金屬管或塑料管，優選採用設有保溫層的金屬管或塑料管。上述熱交換器通常採用間壁式熱交換器，如板式熱交換器、套管式熱交換器、管殼式熱交換器、沉浸式蛇管熱交換器等。本實用新型通過製冷/制熱主機進行製冷、制熱，製冷/制熱主機的冷量輸出部件將冷量傳遞給蓄能箱內的載冷介質，使載冷介質降溫並蓄存冷量，再根據實際使用的需要由蓄能箱通過熱交換器進行溫度調節並將冷量提供給耗冷的末端設備使用，可見，本實用新型具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，節能環保，運行費用低，並且能夠在同一設備上實現多功能(食品冷凍冷藏、提供冷飲、空間環境的溫度控制等)的綜合性應用，能夠滿足不同末端設備的要求，設備初投資較小，施工周期短、難度小，保養維護簡易、費用低。另外，通過設置水箱並使製冷/制熱主機的熱量輸出部件處於水箱中，還可實現生活熱水的供給。

圖I是本實用新型的結構框圖。
具體實施方式
如圖I所示，這種節能型製冷/制熱系統包括製冷/制熱主機、蓄能箱I和兩個熱交換器(即熱交換器A和熱交換器B)。本實施例以製冷/制熱主機採用蒸汽壓縮制冷機組的情況進行說明，蒸汽壓縮制冷機組包括壓縮機2、冷凝器3、第二冷凝器4、電磁換向閥5、節流部件(即節流閥6)和蒸發器7，製冷工作介質可採用氟利昂，其中蒸發器7為冷量輸出部件，冷凝器3為熱量輸出部件，第二冷凝器4作為第二熱量輸出部件；第二冷凝器4與冷凝器3並聯，電磁換向閥5安裝在冷凝器3和第二冷凝器4的入口處，用於切換冷凝器3和第二冷凝器4的接入關係。蓄能箱I內裝有載冷介質，製冷/制熱主機的冷量輸出部件(即蒸發器7)浸沒在蓄能箱I內的載冷介質中。載冷介質通常為液體，可以是水、無機鹽水溶液、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液、二氯甲浣、三氯乙烯、氟利昂液體、冷凍液或氨。通過設置溫度傳感器和控制電路(其中溫度傳感器安裝在蓄能箱 I內，並且溫度傳感器與控制電路的輸入端連接，製冷/制熱主機與控制電路對應的輸出端連接)，控制製冷/制熱主機的工作狀態，由於溫度傳感器和控制電路屬本領域常用技術手段，在此不作詳細說明。蓄能箱I上設有載冷介質流出口 8a和載冷介質回流口 9a，熱交換器A上設有載冷介質入口 IOa和載冷介質出口 Ila,蓄能箱I的載冷介質流出口 8a通過載冷介質輸出管12a與熱交換器A的載冷介質入口 IOa連接，熱交換器A的載冷介質出口 IIa通過載冷介質回流管13a與蓄能箱I的載冷介質回流口 9a連接。載冷介質輸出管12a上設置有流量調節閥14a。蓄能箱I上還設有載冷介質流出口 8b和載冷介質回流口 ％，熱交換器B上設有載冷介質入口 IOb和載冷介質出口 Ilb,蓄能箱I的載冷介質流出口 8b通過載冷介質輸出管12b與熱交換器B的載冷介質入口 IOb連接，熱交換器B的載冷介質出口 Ilb通過載冷介質回流管13b與蓄能箱I的載冷介質回流口 9b連接。載冷介質輸出管12b上設置有流量調節閥14b。熱交換器(包括熱交換器A和熱交換器B)採用間壁式熱交換器，如板式熱交換器、套管式熱交換器、管殼式熱交換器或沉浸式蛇管熱交換器。熱交換器(包括熱交換器A和熱交換器B)可採用液液交換(即受冷流體為液體，例如水)或液氣交換(即受冷流體為氣體，例如空氣)的方式進行換熱，載冷介質與受冷流體在熱交換器(包括熱交換器A和熱交換器B)中進行熱交換，由載冷介質將冷量傳遞給受冷流體。載冷介質輸出管12a、12b和載冷介質回流管13a、13b採用設有保溫層的金屬管或
塑料管。本製冷/制熱系統還包括水箱15，水箱15上設有冷水入口 16和熱水出口 17，冷凝器3處於水箱15中。下面簡述一下本節能型製冷/制熱系統的工作原理製冷/制熱主機的蒸發器7將冷量傳遞給蓄能箱I內的載冷介質(即蒸發器7吸收載冷介質的熱量)，使載冷介質降溫並蓄存冷量。當蓄能箱I內的載冷介質降溫至某預定溫度時，製冷/制熱主機暫停運行；而當蓄能箱I內的載冷介質升溫至某預定溫度時，製冷/制熱主機再次運行。蓄能箱I通過熱交換器A將冷量提供給耗冷的末端設備(如食品冷凍冷藏櫃18、冷飲機19等)使用，通過熱交換器B將冷量提供給耗冷的末端設備(如風機盤管20等)使用。蓄能箱I向耗冷的末端設備食品冷凍冷藏櫃18、冷飲機19供應冷量的過程是先通過流量調節閥14a控制流經熱交換器A的載冷介質的流量，從而調節熱交換器A傳遞冷量的能力；蓄能箱I內的載冷介質經載冷介質流出口 8a、載冷介質輸出管12a、載冷介質入口 IOa後流經熱交換器A ;在熱交換器A中，載冷介質與受冷流體進行熱交換，受冷流體降溫後供耗冷的末端設備食品冷凍冷藏櫃 18、冷飲機19使用；載冷介質流經熱交換器A後溫度升高，並經載冷介質出口 11a、載冷介質回流管13a、載冷介質回流口 9a回流到蓄能箱I內，可再次接受蒸發器7傳遞來的冷量。蓄能箱I向耗冷的末端設備風機盤管20供應冷量的過程為先通過流量調節閥14b控制流經熱交換器B的載冷介質的流量，從而調節熱交換器B傳遞冷量的能力；蓄能箱I內的載冷介質經載冷介質流出口 8b、載冷介質輸出管12b、載冷介質入口 IOb後流經熱交換器B ;在熱交換器B中，載冷介質與受冷流體進行熱交換，受冷流體降溫後供耗冷的末端設備風機盤管20使用；載冷介質流經熱交換器B後溫度升高，並經載冷介質出口 lib、載冷介質回流管13b、載冷介質回流口 9b回流到蓄能箱I內，可再次接受蒸發器7傳遞來的冷量。製冷/制熱主機的冷凝器3向水箱15中的水放熱，同時冷凝器3內的製冷工作介質冷凝；水箱15內的水被加熱後儲存在水箱15中，需要時熱水自熱水出口 17流出，並自冷水入口 16補充新的冷水。電磁換向閥5用於切換冷凝器3和第二冷凝器4的接入狀態，具體描述如下在其中一個位置，電磁換向閥5將冷凝器3接入製冷/制熱主機的工作迴路中，而第二冷凝器4的入口關閉，這樣，製冷工作介質能夠流經冷凝器3而沒有流經第二冷凝器4，此時冷凝器3工作，冷凝器3向水箱15中的水放熱，同時冷凝器3內的製冷工作介質冷凝；當水箱15內的水被加熱到一定溫度後，不能再吸熱而使冷凝器3內的製冷工作介質冷凝，此時電磁換向閥5切換至另一個位置，將冷凝器3的入口關閉，且將第二冷凝器4接入製冷/制熱主機的工作迴路中，這樣，製冷工作介質能夠流經第二冷凝器4而沒有流經冷凝器3，此時依靠另設的冷卻裝置(如風機)對第二冷凝器4內的製冷工作介質進行冷凝，使製冷/制熱主機保持正常運行；當水箱15內的水降溫至一定溫度時，電磁換向閥5切換，將冷凝器3接入製冷/制熱主機的工作迴路中，而第二冷凝器4的入口關閉，此時冷凝器3再次工作，冷凝器3向水箱15中的水放熱，同時冷凝器3內的製冷工作介質冷凝；如此循環。在其他實施方案中，根據不同的冷卻需要，可設置更多個熱交換器，蓄能箱上相應的設有多個載冷介質流出口和多個載冷介質回流口，每個熱交換器對應一個載冷介質輸出管和一個載冷介質回流管，各熱交換器可將受冷流體冷卻至不同的溫度或溫度範圍，並提供給相應的末端設備使用，以適應不同末端設備的需要。在其他實施方案中，製冷/制熱主機也可採用溴化鋰機組(又稱溴化鋰吸收式制冷機)，溴化鋰機組通常包括發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、換熱器和循環泵，其中蒸發器為冷量輸出部件，冷凝器為熱量輸出部件，上述第二熱量輸出部件為另一個冷凝器。上述製冷/制熱主機也可採用其他現有的製冷/制熱設備。在其他實施方案中，也可在載冷介質回流管上設置流量調節閥。在其他實施方案中，也可採用流動的空氣對熱量輸出部件進行冷卻，使熱量輸出部件內的製冷工作介質冷凝，並且空氣受熱後形成的熱風可提供給需要熱風的場合利用。此時不需設置第二熱量輸出部件。在其他實施方案中，製冷/制熱系統包括水箱，水箱上設有冷水入口和熱水出口，製冷/制熱主機的熱量輸出部件處於水箱中，水箱連續輸出熱水，冷水連續進入水箱，與熱量輸出部件內的製冷工作介質進行熱交換，可滿足對熱量輸出部件及其內部的製冷工作介質(如製冷劑)進行冷卻的需要。此時不需設置第二熱量輸出部件。在其他實施方案中，因場地關係及實際施工要求，可將蓄能箱分成兩個功能相同的蓄能箱單元，此時兩個蓄能箱單元通過平衡管連通，保持兩個蓄能箱單元內的載冷介質液位相同，不會出現高低情況的發生，以保證整個系統的正常運行。在其他實施方案中，在末端設備未使用前，製冷/制熱主機運行，蒸發器製冷並將冷量存在蓄能箱中；在末端設備使用時，蒸發器直接輸送載冷介質(如水)到末端設備(如風機盤管等)，而蓄能箱存儲從末端設備出來升溫的載冷介質，以達到為末端設備提供更低溫度的載冷介質的目的，達到某些環境的使用要求。 在其他實施方案中，可同時使用多套此節能型製冷/制熱系統組成大系統來完成一個大項目，以達到客戶的要求。
權利要求1.一種節能型製冷/制熱系統，包括製冷/制熱主機，其特徵是所述製冷/制熱系統還包括蓄能箱和至少一個熱交換器；蓄能箱內裝有載冷介質，製冷/制熱主機的冷量輸出部件浸沒在蓄能箱內的載冷介質中；蓄能箱上設有載冷介質流出口和載冷介質回流口，熱交換器上設有載冷介質入口和載冷介質出口，蓄能箱的載冷介質流出口通過載冷介質輸出管與熱交換器的載冷介質入口連接，熱交換器的載冷介質出口通過載冷介質回流管與蓄能箱的載冷介質回流口連接。
2.根據權利要求I所述的節能型製冷/制熱系統，其特徵是所述載冷介質輸出管或載冷介質回流管上設置流量調節閥。
3.根據權利要求I或2所述的節能型製冷/制熱系統，其特徵是所述製冷/制熱系統還包括水箱，水箱上設有冷水入口和熱水出口，製冷/制熱主機的熱量輸出部件處於水箱中。
4.根據權利要求3所述的節能型製冷/制熱系統，其特徵是所述製冷/制熱主機還包括第二熱量輸出部件、以及用於切換熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的接入狀態的電磁換向閥，第二熱量輸出部件與所述熱量輸出部件並聯，電磁換向閥安裝在熱量輸出部件和第二熱量輸出部件的入口處。
專利摘要一種節能型製冷/制熱系統，包括製冷/制熱主機，其特徵是所述製冷/制熱系統還包括蓄能箱和至少一個熱交換器；蓄能箱內裝有載冷介質，製冷/制熱主機的冷量輸出部件浸沒在蓄能箱內的載冷介質中；蓄能箱上設有載冷介質流出口和載冷介質回流口，熱交換器上設有載冷介質入口和載冷介質出口，蓄能箱的載冷介質流出口通過載冷介質輸出管與熱交換器的載冷介質入口連接，熱交換器的載冷介質出口通過載冷介質回流管與蓄能箱的載冷介質回流口連接。本實用新型具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，運行費用低，並且能夠在同一設備上實現多功能的綜合性應用，能夠滿足不同末端設備的要求，設備初投資較小，施工周期短、難度小，保養維護簡易、費用低。
文檔編號F25B29/00GK202770051SQ201220325539
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者曾錦文 申請人:曾錦文