CN101216225A - 一种双温冷水/冷风机组 - Google Patents

Abstract

一种双温冷水/冷风机组，属于制冷空调技术领域，包括低温级压缩机、中温级压缩机、冷凝器、高温级节流阀、中温蒸发器、低温级节流阀、低温蒸发器，其特征在于：所述中、低温级压缩机并联设置，分别从中温蒸发器和低温蒸发器中吸气并压缩至排气压力；夏季运行时，在低温蒸发器内制取低温冷水/冷风，同时在中温蒸发器内制取中温冷水；在机组中设置四通换向阀，冬季运行时，可用于制取双温热水/热风。特别适用于采用“辐射换热”+“独立新风”方式的温湿度独立控制空调系统，其中，中温蒸发器制取的冷/热水用于“辐射换热”，低温蒸发器制取的冷/热水/风用于处理“独立新风”，具有系统简单，能效比高，高、低温冷/热量可自由调节的优点。

Description

一种双温冷水/冷风机组

技术领域

本发明属于制冷与空调设备技术领域，尤其是用于空调系统的双温冷水/冷风机组。

背景技术

为提高空调系统的能效和室内环境的舒适性，目前，“冷辐射吊顶+独立新风系统(Dedicated Outdoor Air Systems)”的温湿度独立控制空调方式越来越受到行业的关注。该类系统在冷辐射吊顶内采用18℃左右的中温冷水带走室内显热负荷，在独立新风系统中采用7℃左右的低温冷水带走新风的全热负荷和室内潜热负荷，不仅可以降低空调系统的能源消耗，而且可以提供非常舒适、卫生的室内环境。双温冷水机组的开发成功将推进“冷辐射吊顶”+“独立新风系统”空调系统的发展，以改善人们的生活质量、减少电力与地下水资源的浪费，降低施工难度，缩短工程周期，具有明显的经济效益和社会效益。

2004年中国专利200410009292.1“一种用于空调系统的双温冷水/冷风机组”公开了一种能同时制取中温冷水和低温冷水/冷风的用于空调系统的双温冷水/冷风机组，如图1所示。该双温冷水/冷风机组采用了双级节流、中间完全冷却的双级压缩制冷循环，在高压级节流阀后的中温蒸发器中制取18℃左右的中温冷水，在低压级节流阀中的低温蒸发器中制取低温冷水(7℃左右)/冷风，为“冷辐射吊顶+独立新风系统”的空调系统方便地提供双温冷源，同现有技术相比，该发明具有能效较高、施工简便、易于普及和推广的优点。

由于地区不同、建筑功能以及各时刻的显热负荷和潜热负荷不同，需要双温冷水/冷风机组提供不同的中温和低温冷量，故要求机组具有适时调节其中温冷量和低温冷量的能力，而且尽可能在不同运行状态下都具有较高的能效比，200410009292.1专利所公开的技术方案由于采用了压缩机串联连接方式，虽然可以提供双温冷水，在一定程度上也具有中温和低温冷量的调节能力，但还存在三方面的不足：(1)对于任意变化的中温冷量和低温冷量，该机组的调节能力不足，特别是在有些场合只需要中温冷量，而不需要低温冷量时，该机组则难以实现有效的调节；(2)在低温冷量所占比例较大甚至全部制取低温冷量时，该机组的系统形式决定了其能效比不能进一步提高；(3)该机组尚不具备冬季运行制取热水的功能，因此在冬季还需配置其他的热源系统，增加了空调系统的初投资。因此，迫切需要提出一种中、低温冷量能自由调节，运行能效更高，在冬季能够同时制取高温热水/热风和中温热水的双温冷水机组，使该机组为全年实现温湿度独立控制空调方式提供冷热量。

发明内容

鉴于上述原因，本发明将提出一种新的双温冷水/冷风机组的技术方案，其目的是：

①使双温冷水/冷风机组能够实现低温冷量和中温冷量自由调节、并可独立制取中温冷量或低温冷量；②在低温冷量所占比例较大以及独立制取低温冷量时具有更高能效比；③可实现制冷和制热功能的转换，使机组在冬季制取双温热水/热风，以降低温湿度独立控制空调系统的投资成本。

本发明将为“辐射换热”+“独立新风”空调系统提供容量调节方便的双温冷源和热源，以改善室内环境质量、提高空调系统的运行效率。

本发明的技术方案是：

一种双温冷水/冷风机组，由低温级压缩机和中温级压缩机、冷凝器、高温级节流阀、中温蒸发器、低温级节流阀和低温蒸发器构成，其特征在于：低温级压缩机和中温级压缩机并联设置，低温级压缩机和中温级压缩机的排气混合经压缩机排气管、冷凝器进气管进入冷凝器冷凝成高压液态制冷剂，再经高温级节流阀节流，进入中温蒸发器中，中温蒸发器的水通道内通过中温冷水，被中温冷水加热而蒸发后的气态制冷剂经中温气态制冷剂管进入中温级压缩机被压缩，并排放至中温级压缩机的排气管中；中温蒸发器中未被蒸发的液态制冷剂，经低温级节流阀进入低温蒸发器，吸取低温蒸发器另侧低温冷水/冷风的热量而蒸发，经低温蒸发器回气管、低温级压缩机吸气管进入低温级压缩机被压缩，并排放至低温级压缩机的排气管中；经过上述循环，在中温蒸发器中制取中温冷水，在低温蒸发器中制取低温冷水/冷风。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：在系统中接入制冷剂四通换向阀，四通换向阀的四个接口分别与压缩机排气管、冷凝器进气管、低温级压缩机吸气管和低温蒸发器回气管相连接；制冷运行时，在中温蒸发器中制取中温冷水，在低温蒸发器中制取低温冷水/冷风；制热运行时，在中温蒸发器中制取中温热水，在低温蒸发器中制取高温热水/热风。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述冷凝器为制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述低温蒸发器为制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述中温蒸发器为满液式壳管式换热器，换热盘管内为水通道，壳体内部和盘管外侧为制冷剂通道。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：高温级节流阀采用浮球式膨胀阀或电子膨胀阀，低温级节流阀采用浮球式膨胀阀、电子膨胀阀或热力膨胀阀。

上述双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述低温级压缩机和中温级压缩机为容量可调节型压缩机。

采用本发明提出的所述双温冷水/冷风机组的技术方案，与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：

(1)该双温冷水/冷风机组分别对中温级和低温级压缩机进行容量调节，可自由地调节中温冷量和低温冷量的大小。当关闭低温级节流阀并停止低温级压缩机时，可单独制取中温冷水；低温级压缩机单独运行或低温级压缩机和中温级压缩机同时运行都可单独制取低温冷水或低温冷风；(2)在低温冷量所占比例较大以及独立制取低温冷量时具有更高能效比。本发明采用中温级压缩机和低温级压缩机并联技术方案，在制取低温冷量的比例偏大以及单独制取低温冷量时，利用中温级压缩机抽气压缩，比200410009292.1专利公开的双级压缩技术方案具有更高的能效比；(3)在机组制冷循环中加入制冷剂四通换向阀，可实现夏季制取双温冷水/风，冬季制取双温热水/风，特别是在冷凝器侧采用风冷换热器时，具有明显优势，将温湿度独立控制空调系统的双温冷源和热源设备合二为一，节省空调系统的投资。

附图说明

图1为现有技术中提供的“一种用于空调系统的双温冷水/冷风机组”的结构及制冷循环原理图。

图2是本发明提供的一种双温冷水/冷风机组的结构及制冷循环原理图。

图3是本发明提供的一种双温冷水/冷风机组的第二种实施例的结构及制冷循环原理图。

图4是本发明提供的一种双温冷水/冷风机组的第二种实施例的制热循环原理图。

图2至图4中各部件的标号和名称如下：

1-低温级压缩机；2-中温级压缩机；3-冷凝器；4-高温级节流阀；5-中温蒸发器；6-低温级节流阀；7-低温蒸发器；8-低温冷水/冷风入口；9-低温冷水/冷风出口；10-中温冷水入口；11-中温冷水出口；12-冷却水/空气入口；13-冷却水/空气出口；14-中温气态制冷剂管；15-低温蒸发器回气管；16-低温级压缩机吸气管；17-压缩机排气管；18-冷凝器进气管；19-制冷剂四通换向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1：

图2是本发明提供的一种双温冷水/冷风机组的结构及制冷循环原理图。图2示出了包含两台并联的中、低温级压缩机的制取中温和低温冷水的双温冷水机组的制冷循环原理图。该双温冷水机组由低温级压缩机1、中温级压缩机2、冷凝器3、高温级节流阀4、中温蒸发器5、低温级节流阀6、低温蒸发器7构成；中温冷水从中温冷水入口10进入中温蒸发器5的水通道内，被中温制冷剂冷却后，从中温冷水出口11流向温湿度独立控制空调系统的中温热交换器内，除去室内的空气显热；被中温冷水加热而蒸发后的气态制冷剂经中温气态制冷剂管14进入中温级压缩机2，被压缩并排放至其排气管17中；中温蒸发器5中未被蒸发的液态制冷剂经低温级节流阀6进入低温蒸发器7；低温冷水从低温冷水入口8进入低温蒸发器7的水通道内，被低温制冷剂冷却后，从低温冷水出口9流向温湿度独立控制空调系统的低温热交换器内，处理新风并吸收室内空气的潜热；低温制冷剂吸取低温蒸发器7另侧低温冷水的热量而蒸发，经低温蒸发器回气管15、低温级压缩机吸气管16进入低温级压缩机1，被压缩后的高压气态制冷剂排放至其排气管中；中温级压缩机2和低温级压缩机1的排气混合经压缩机排气管17、冷凝器进气管18进入冷凝器3，冷却水来自冷却塔并从冷却水入口12进入冷凝器3吸收高温制冷剂的热量后，从冷却水出口13流回冷却塔；在冷凝器3中被冷凝成高压液态制冷剂后，经高温级节流阀4节流，进入中温蒸发器5中。经过上述循环在中温蒸发器5中制取中温冷水，在低温蒸发器7中制取低温冷水。

经过上述循环的冷水/冷风机组，中温冷水将由入口10进入中温蒸发器5中冷却至18℃左右，再由中温冷水出口11送出；而低温冷水/冷风将由入口8进入低温蒸发器7中制得7℃左右的低温冷水/冷风，经出口9送出。本机组特别适用于温湿度独立控制的系统，将为“冷辐射吊顶+独立新风系统”空调系统方便地提供双温冷源，出口11送出的中温冷水送入冷辐射吊顶，而出口9送出的低温冷水/冷风直接送入新风系统。

在上述双温冷水/冷风机组中，冷凝器可以采用制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器，本实施例中采用的是制冷剂-水壳管式换热器；低温蒸发器7可以采用制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器，本实施例中低温蒸发器7和中温蒸发器5均为制冷剂-水满液式蒸发器；低温级节流阀6采用浮球式膨胀阀、电子膨胀阀或热力膨胀阀，高温级节流阀4采用浮球式膨胀阀或电子膨胀阀，通过浮球阀和/或电子膨胀阀控制中温蒸发器中的液位。

上述双温冷水/冷风机组，低温级压缩机1和中温级压缩机2采用容量可调节型压缩机，如采用变转速、卸载等调节方式的活塞式、涡旋式、螺杆式、离心式压缩机等。

实施例2：

图3是本发明提供的一种双温冷水/冷风机组的第二种实施例的结构及制冷循环原理图。图3示出了该实施例的制冷循环原理图，图4示出了该实施例的制热循环原理图。本实施例为上述实施例1的热泵形式，该热泵型双温冷/热水/风机组，由低温级压缩机1、中温级压缩机2、冷凝器3、高温级节流阀4、中温蒸发器5、低温级节流阀6、低温蒸发器7和制冷剂四通换向阀19构成。其结构原理与实施例1完全相同，所不同的是：

(1)实施例1中的冷凝器3为水冷式冷凝器，而本实施例中的冷凝器3为风冷式冷凝器；实施例1中的低温蒸发器7为被冷却介质为水的满液式蒸发器，而本实施例中的低温蒸发器7为被冷却介质为空气的干式蒸发器；

(2)在实施例1所示制冷剂连接管路的基础上，在系统中接入制冷剂四通换向阀，四通换向阀的四个接口分别与压缩机排气管17、冷凝器进气管18、低温级压缩机吸气管16和低温蒸发器回气管15相连接；制冷运行时，在中温蒸发器5中制取中温冷水，在低温蒸发器7中制取低温冷风；制热运行时，在中温蒸发器5中制取中温热水，在低温蒸发器7中制取高温热风。

采用热泵型双温冷/热水/风机组，可使温湿度独立控制空调系统夏季和冬季共用同一台设备提供双温冷、热源，从而降低了空调系统的投资，简化系统，降低施工难度。制冷时与实施例1完全相同，制热时中温热水将由入口10进入中温蒸发器5中加热至30℃左右，再由出口11送出；而高温热水/热风将由入口8进入低温蒸发器7中制得40℃左右的高温热水/热风，经出口9送出。

值得注意的是，中温级压缩机、低温级压缩机的数量可以分别为一台或多台构成的中温级压缩机组和低温级压缩机组；冷凝器侧的冷却介质为空气或水、低温蒸发器的被冷却介质为空气或水、中温蒸发器的被冷却介质为水或其他液态物质，以及这些冷却介质和被冷却介质的各种组合均属于本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种双温冷水/冷风机组，由低温级压缩机(1)、中温级压缩机(2)、冷凝器(3)、高温级节流阀(4)、中温蒸发器(5)、低温级节流阀(6)和低温蒸发器(7)构成，其特征在于：低温级压缩机(1)和中温级压缩机(2)并联设置，低温级压缩机(1)和中温级压缩机(2)的排气混合经压缩机排气管(17)、冷凝器进气管(18)进入冷凝器(3)冷凝成高压液态制冷剂，再经高温级节流阀(4)节流，进入中温蒸发器(5)中，中温蒸发器(5)的水通道内通过中温冷水，被中温冷水加热而蒸发后的气态制冷剂经中温气态制冷剂管(14)进入中温级压缩机(2)被压缩，并排放至中温级压缩机的排气管中；中温蒸发器(5)中未被蒸发的液态制冷剂，经低温级节流阀(6)进入低温蒸发器(7)，吸取低温蒸发器(7)另侧低温冷水/冷风的热量而蒸发，经低温蒸发器回气管(15)、低温级压缩机吸气管(16)进入低温级压缩机(1)被压缩，并排放至低温级压缩机的排气管中；经过上述循环，在中温蒸发器(5)中制取中温冷水，在低温蒸发器(7)中制取低温冷水/冷风。

2.按照权利要求1所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：在系统中接入制冷剂四通换向阀(19)，四通换向阀的四个接口分别与压缩机排气管(17)、冷凝器进气管(18)、低温级压缩机吸气管(16)和低温蒸发器回气管(15)相连接；制冷运行时，在中温蒸发器(5)中制取中温冷水，在低温蒸发器(7)中制取低温冷水/冷风；制热运行时，在中温蒸发器(5)中制取中温热水，在低温蒸发器(7)中制取高温热水/热风。

3.按照权利要求1或2所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述冷凝器(3)为制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器。

4.按照权利要求3所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述低温蒸发器(7)为制冷剂-水换热器或制冷剂-空气换热器。

5.按照权利要求4所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述中温蒸发器(5)为满液式壳管式换热器，换热盘管内为水通道，壳体内部和盘管外侧为制冷剂通道。

6.按照权利要求5所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：高温级节流阀(4)采用浮球式膨胀阀或电子膨胀阀，低温级节流阀(6)采用浮球式膨胀阀、电子膨胀阀或热力膨胀阀。

7.按照权利要求5所述的一种双温冷水/冷风机组，其特征在于：所述低温级压缩机(1)和中温级压缩机(2)为容量可调节型压缩机。

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