CN101126528A - 应用自然冷却技术的冷水机组 - Google Patents
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Abstract
应用自然冷却技术的冷水机组，它涉及制冷技术领域。为提高现有采用干冷器的方案的机组的运行效率，节约运行费用，本发明提供了一种应用自然冷却技术的冷水机组，它增加了一个热交换回路，在干冷器冷却回路的室内部分串入一个热交换器，该热交换器用于冷却介质和载冷剂的热交换；该热交换回路用一个三通自动调节阀来控制，当冷却介质温度低于载冷剂温度时打开阀门，利用冷却介质直接冷却载冷剂。室外温度越低，自然冷却量越大；如果室外温度足够低时，冷却介质温度也就足够承担全部的制冷需求。本发明具有运行可靠性高，具有安装简单，维护方便的特点；在室外温度较低的地区，其综合效率和综合成本甚至优于风冷直接蒸发式机组。
Description
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种主机在室内安装的中小型冷水机组。
背景技术
对于要求主机在室内安装的中小型冷水机组，采用风冷冷凝器的制冷剂直接蒸发式机组无疑是效率最高，安装最为简便的一种方式，因此该方案的成本也最低；当室外机组与室内机组距离过大时，由于制冷剂长距离输送压力损失和冷冻油回流等问题，就不适宜采用上述方案，此时经常采用干冷器的方案，室内机组采用水冷式直接蒸发制冷机，冷却水则用水泵送到室外机(干冷器)与室外空气换热降温。但是，干冷器的方案还存在这样一个问题：它虽然解决了室内外机组距离过大的问题，但从机组的效率和成本上看，由于多了一个换热器和增加了水泵功耗，机组的效率相对较低，成本相对较高。
发明内容
为充分发挥干冷器系统的功能，提高机组效率，本发明提供了一种自然冷却应用技术，它增加了一个热交换回路，在干冷器冷却回路的室内部分串入一个热交换器，该热交换器用于冷却介质和载冷剂的热交换；该热交换回路用一个三通自动调节阀来控制，当冷却介质温度低于载冷剂温度时打开阀门，利用冷却介质直接冷却载冷剂(自然冷却，不需要启动压缩机)。室外温度越低，自然冷却量越大；如果室外温度足够低时，冷却介质温度也就足够承担全部的制冷需求。
本发明的具体技术方案是：它由室内机组2和室外机组1组成；室内机组2包括冷凝器21、压缩机22、蒸发器23、膨胀阀24和冷却泵25，其中，冷凝器21、压缩机22、蒸发器23和膨胀阀24通过管道形成一个密封系统，室外机组1与冷凝器21通过管道形成一个冷却水循环，冷却泵25设置在该冷却水循环的回水管道上；它还包括三通调节阀26和热交换器27，三通调节阀26设置在冷却泵25与冷凝器21之间的回水管道上，热交换器27的冷却介质进、出口分别与三通调节阀26的出口和冷凝器21的冷却介质入口连通，热交换器27的载冷剂进、出口分别与蒸发器23的载冷剂出、入口连通。
其中，所述室外机组1为干式冷却机组；所述三通调节阀26为三通自动调节阀。
本发明的有益效果如下所述：
1、所述的载冷剂自然冷却通过一个室内的热交换器与冷却介质进行交换来实现，因此载冷剂只在室内流动，不需要考虑防冻，不必加防冻液；
2、该方案运行可靠性高，具有安装简单，维护方便的特点；
3、本发明是一种高效节能的方案，所述方案的综合效率和综合成本优于风冷直接蒸发式机组。
附图说明
图1是本发明所述应用自然冷却技术的冷水机组的系统原理图。
具体实施方式
下面结合说明书附图具体说明具体实施方式。
如图1所示，本实施方式是一种工艺冷却用冷水机组，要求冷水机组24小时不间断运行；出水温度常年维持在20℃；额定制冷量为10kW；制冷负荷需求为5至9kW；当地室外温度最低-15℃；最高37℃。它由室内机组2和室外机组1组成；室内机组2包括冷凝器21、压缩机22、蒸发器23、膨胀阀24和冷却泵25，其中，冷凝器21、压缩机22、蒸发器23和膨胀阀24通过管道形成一个密封系统，室外机组1与冷凝器21通过管道形成一个冷却水循环，冷却泵25设置在该冷却水循环的回水管道上，它还包括三通调节阀26和热交换器27，三通调节阀26设置在冷却泵25与冷凝器21之间的回水管道上，热交换器27的冷却介质进、出口分别与三通调节阀26的出口和冷凝器21的冷却介质入口连通，热交换器27的载冷剂进、出口分别与蒸发器23的载冷剂出、入口连通；所述室外机组1为干式冷却机组；所述三通调节阀26为三通自动调节阀。
机组的基本技术规格如下：
压缩机规格：空调用高温压缩机，4HP；
冷却泵规格：0.37kW，流量2.2t/h，扬程：200kPa；
冷冻水泵规格：0.37kW，流量1.7t/h，扬程：230kPa；
干式冷却器规格：铜管翅片式，4排，迎风面积0.72平方米；
干冷器风机：风量6500m3/h.功率：0.55kW；
蒸发器：板式换热器，设计蒸发温度12℃；
水冷冷凝器：板式换热器，设计冷凝温度55℃；(37℃环境温度时)
自然冷却换热器：板式换热器，平均传热温差3℃时，换热量10kW；
三通自动调节阀：DN25，KV＝6。
基于上述设计，可实现：
机组在环境最高时，总输入功率为3.8kW；机组在环境温度10度以下时，总输入功率为：1.3kW.(节能65％)。
采用新技术后，由于增加了自然冷却功能，气温在13℃以下自然冷却开始启用，压缩机制冷部分只需要部分启动，10℃以下压缩机基本都不必启动。因此，机组的全年运行费用得到大幅度降低。
以下是采用不同方案的初投资和运行费用对比：
| 方案 | 设备初投资(元) | 安装费(元) | 预估年运行费用(元) | 综合成本(按10年运转寿命，贴现率5％，)(元) |
| 常规风冷直接蒸发式冷水机组 | 17200 | 3000 | 13000 | 121000 |
| 常规采用干冷器的冷水机组 | 22000 | 1500 | 15000 | 139000 |
| 干冷器带自然冷却的冷水机组 | 26000 | 1500 | 9000 | 97000 |
从上表中可以看出，采用本发明所述技术方案，即使与常规风冷直接蒸发式冷水机组相比，每年也可以节约运行费用4000元；如果考虑10年的综合运行成本，新的方案可以节约24000元，节约20％。从投资回收期看，新方案增加投资部分投资回收期为：(26000+1500-17200-3000)/4000＝1.9年。
另外，由于压缩机运行时间缩短，寿命也得以显著提高；因此机组维护费用也大大降低。
如图所示，增加的自然冷却功能由一个冷却介质/载冷剂热交换器和一个三通自动调节阀及其自动控制元件组成，其中，本领域的技术人员根据现有技术可以实现自动控制部分，在此不再赘述。
当从干冷器回来的冷却介质温度低于载冷剂进口温度，且温差大于设定温度时(例如温差大于5℃)，控制器输出指令打开三通调节阀旁通回路，冷却介质流入热交换器与载冷剂进行热交换，冷却载冷剂，实现自然冷却。三通调节阀根据热交换器进出口温度情况自动调节以最大限度利用自然冷却能力，并调整自然冷却量稳定载冷剂出口温度；而压缩机制冷部分则只有在自然冷却不能完全满足制冷需求时才自动启动以满足制冷需求。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.应用自然冷却技术的冷水机组，由室内机组(2)和室外机组(1)组成；室内机组(2)包括冷凝器(21)、压缩机(22)、蒸发器(23)、膨胀阀(24)和冷却泵(25)，其中，冷凝器(21)、压缩机(22)、蒸发器(23)和膨胀阀(24)通过管道形成一个密封系统，室外机组(1)与冷凝器(21)通过管道形成一个冷却水循环，冷却泵(25)设置在该冷却水循环的回水管道上，其特征在于：它还包括三通调节阀(26)和热交换器(27)，三通调节阀(26)设置在冷却泵(25)与冷凝器(21)之间的回水管道上，热交换器(27)的冷却介质进、出口分别与三通调节阀(26)的出口和冷凝器(21)的冷却介质入口连通，热交换器(27)的载冷剂进、出口分别与蒸发器(23)的载冷剂出、入口连通。
2.根据权利要求1所述的应用自然冷却技术的冷水机组，其特征在于所述室外机组(1)为干式冷却机组。
3.根据权利要求1或2所述的应用自然冷却技术的冷水机组，其特征在于所述三通调节阀(26)为三通自动调节阀。
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Date of cancellation: 20110407 Granted publication date: 20090617 Pledgee: Beijing Fuhai Schwab Investment Advisory limited liability company Pledgor: AIRSYS Refrigeration Engineering Technology (Beijing) Co., Ltd. Registration number: 2010990000872 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Water chilling unit applying natural cooling technology Effective date of registration: 20110520 Granted publication date: 20090617 Pledgee: Beijing Fuhai Schwab Investment Advisory limited liability company Pledgor: AIRSYS Refrigeration Engineering Technology (Beijing) Co., Ltd. Registration number: 2011990000185 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20120613 Granted publication date: 20090617 Pledgee: Beijing Fuhai Schwab Investment Advisory limited liability company Pledgor: AIRSYS Refrigeration Engineering Technology (Beijing) Co., Ltd. Registration number: 2011990000185 |