CN101231045A - 中央空调-热水锅炉两用一体机系统 - Google Patents

Abstract

中央空调－热水锅炉两用一体机系统，由压缩机(15)，双水壳管式冷凝器(17)，节流装置(18)，蒸发器(19)，冷却水泵(9)，冷却水塔(48)，冷冻水泵(2)，末端空调器系统(45)，热水用户系统[(34，(41)]，水泵[(20)，(33)，(35)，(1)]，水轮发电机组(32)，消防水池(54)，冷水机组制冷、制热转换装置，地冷(热)水利用装置，热储水池，管路连接构成。本发明的有益效果是：空调制冷，空调制热，制卫生热水，一机兼顾三用。在一个冷凝器本体内实现两种不同用途的热交换。夏天机组制冷的同时、得到免费能源加热的热水。不制冷时转换为热泵热水机组工作，热循环水能量回收发电，补偿水泵能耗。

Description

中央空调-热水锅炉两用一体机系统

所属技术领域；本发明涉及一种空调系统。

背景技术；采用压缩机制冷的中央空调系统，一种利用中央空调废热的系统。

发明内容；中央空调-热水锅炉两用一体机系统，一种结构简单，成本低，空调制冷，空调制热，制卫生热水，一机兼顾三用的系统。

为了实现上叙目的；设计了一个本体两种用途的双水壳管式热交换器，冷水机组制冷、制热转换装置，地冷(热)水利用装置，分区热储水池，设计了微型水轮发电机组、应用在开式热水循环系统中、回收循环水能耗。

本发明的有益效果是：一机兼顾三用。设计的双水热交换器，实现了两种不同用途的热交换，对废热能加以利用。一个本体安装2套换热管、节约了热回收器钢材，换热面积的增加、降低了机组的轴功率，夏天机组制冷的同时、得到免费能源加热的热水。不制冷时可以转换为热泵热水机组工作。热循环水能量回收微型水轮发电机组、弥补了开式热水循环、水泵能耗高的问题。利用消防池地冷(热)水资源，使系统更节能。

本发明解决其技术问题、所使用的方案是；

中央空调-热水锅炉两用一体机系统及结构；由图1的；压缩机(15)，双水壳管式冷凝器(17)，节流装置(18)，蒸发器(19)，冷却水泵(9)，冷却水塔(48)，冷冻水泵(2)，末端空调器系统(45)，热水用户系统[(34，(41))，水泵[(20)，(33)，(35)，(1)]，水轮发电机组(32)，消防水池(54)，冷水机组制冷、制热转换装置，地冷(热)水利用装置，热储水池，管路连接构成。

系统中；空调制冷、空调制热的转换由水4通橡胶柔性接头[(3)、(4)，(7)、(8)]，法兰盲板[(5)、(6)，(12)、(13)]部件转换连接、改变冷却水、冷冻水流动方向构成。制冷由冷却塔带走系统热量，制热由冷却塔与消防池水吸收热量完成。卫生热水制取由冷却塔与消防池水或末端空调器吸收热量，提高热水温度，具体由；双水壳管式冷凝器利用机组排气废热能完成。

设计利用闲置的消防池、地冷(热)水资源、获取地冷(热)量，节约能源。卫生热水采用开式或闭式热循环，并在开式热循环管路上连接微型水轮发电机组、回收循环水泵能量。设计要求机组同时满足3种工作方式，1：空调制冷，同时提供卫生热水。2：空调制热，同时提供卫生热水。3：机组单独提供卫生热水工作方式。

具体为；

1：空调制冷，同时提供卫生热水工作方式；在冷水机组中设计一个本体两种用途的壳管式双水冷凝器(图2)，由壳体(9)，高温气体制冷剂进管接头(13)，液体制冷剂出管接头(6)，冷凝管(7)，卫生热水加热管(8)，壳管内的温度分区板(15)，壳管端板(17)，壳管端盖[(11)，(5)]，冷却水与卫生热水分隔密封板(图5；(24)，(25))，本体法兰盘与端盖法兰盘(12)，壳体脚(10)构成。

在冷凝器内安装温度分区板(15)，将壳管内分为高、中、低3个温度区，提高冷凝器热交换效率。在冷凝器壳管内设计两套换热管、制冷剂气体冷凝管(7)、卫生热水加热管(8)，同时吸热。将两套换热管安装在一个壳管中，由壳管端盖将冷却水与卫生热水分隔，形成2个互不相通的水腔。

壳管式双水冷凝器、根据中央空调制冷功率的大小、和设计需要的卫生热水流量，确定卫生热水换热管与制冷剂冷凝管、换热面积的比率，两套换热管的面积相加、为壳管式换热器的总换热面积。

卫生热水制取由壳管式双水冷凝器中卫生热水换热管吸收机组排气废热完成。

2：空调制热，同时提供卫生热水工作方式。

由水4通橡胶柔性接头和法兰盲板转换安装，用改变热的冷却水流向末端空调器，冷冻水流向冷却塔的方法解决冬天部份重要房间空调制热要求

利用地热水辅助蒸发器升温，提高机组工作效率。

现代高层建筑全部设计有埋在地下的、较大水容量的地下消防池，处于闲置状态。设计地冷(热)水利用装置，利用较大容量的消防池水、地冷(热)资源。

地下的大容量消防池在高层建筑中都设计在负底层，池内的水具有冬暖夏凉的效果。

设计上利用地下消防池冬暖夏凉这一特性；夏天用消防池水冷却机组，热了的水自动吸收地冷变凉。冬天用该水与蒸发器循环制热，凉了的水自动吸收地热升温。

间隙性不开空调时、用该水与蒸发器循环，制取热水。

设计在消防水池连接利用泵，利用地热，采用消防池的地热水辅助蒸发器升温，辅助提高空调制热水温度。设计燃气(油、煤、电，根据当地环保要求选用)热水锅炉，辅助制热，解决北方冬天、热泵空调吸热效率低的问题。

3：设计机组加热卫生热水装置；机组转为热泵热水机组工作，由压缩机，壳管式双水冷凝器，蒸发器，末端空调器，消防水池，消防水利用泵，卫生热水储存池，卫生热水循环泵管路连接构成。

热水天天要用，当不需要冷水机组制冷或制热时，将冷水机组转换为热泵热水机组制取热水。具体方案是；停止冷却水泵运转，适当减少机组制冷剂循环量，利用排气温度，用双水冷凝器中的卫生热水加热管升温卫生热水，设计消防水利用泵，用大容量的消防池中的地热水来升温蒸发器吸热。因为消防池中的水容量远大于卫生热水池水容量，消防池水因为吸收蒸发器冷量变凉，消防池中的水凉了后、自动吸收地热升温，第2天可以重复使用。

如果利用的消防池水容量小，池中水迅速变凉，启动冷冻水循环泵，少量开启公共过道的末端空调器吸热，升温凉水，提高卫生热水升温效率。这个过程；选择在中午与下午环境气温高的时间、或深夜、提前启动冷冻水循环泵，少量开启公共过道的末端空调器吸热，提前制取热水，由热储存水池储存，减少冷气对公共过道的影响。

通过调节系统的制冷剂循环量、调节机组的排压与排温，控制冬天制热和加热卫生热水。

4：设计热水储存池，热水池分高温区、中温区、低温区，分区储存热水，提前热水供应时间。大容量热水池、采用变频调速泵热循环。设计水平楼层用户热水系统分区、接力加压泵供水、开式循环热水。设计热水系统开式循环或闭式循环，在开式循环热水箱溢流管上、连接微型水轮发电机组，用溢流管内垂直下落带重力加速度的水流发电，回收能量，补偿开式循环水泵能耗高问题。

附图说明；图1是；中央空调热水锅炉两用一体机原理图，图2是；一个本体两种用途的壳管式双水冷凝器图，图3是；壳管式双水冷凝器内分区隔温板安装透视图，图4是；壳管端板换热管排列图，图5是；冷凝器右端盖图，图6是；冷凝器左端盖图，图7是热水闭式循环图，图8是；微型水轮发电机组图。

具体实施方式：

图1是；中央空调热水锅炉两用一体机原理图，在图中，消防池水泵(1)，冷冻水泵(2)，橡胶柔性接头(3)，橡胶柔性接头(4)，法兰盲板管(5)，法兰盲板管(6)，橡胶柔性接头(7)，橡胶柔性接头(8)，冷却水泵(9)，温控器(10)，温控器(11)，法兰盲板管(12)，法兰盲板管(13)，冷却塔溢流管(14)，压缩机(15)，油分离器(16)，双水壳管式冷凝器(17)，节流装置(18)，蒸发器(19)，变频调速热水循环泵(20)，节流管(21)，电磁阀(22)，电磁阀(23)，电磁阀(24)，温控器(25)，温控器(26)，高温水池(27)，高温水池连通孔(27B)，中温水池(28)，中温水池连通孔(28)，低温水池(28A)，浮球阀(29)，市供自来水阀(30)，呼吸与溢流管(31)，水轮发电机组(32)，低区热循环泵组件(33)，低区水平楼层热水系统(34)，高区热循环泵组件(35)，止回阀(35A)，热水池循环溢流管(36)，低区热水箱(37)，晶体管时间继电器(38)，晶体管水位继电器与控制电极(39)，呼吸管(40)，高区水平楼层热水系统(41)，晶体管时间继电器(42)，晶体管水位继电器与控制电极(43)，高区热水箱(44)，末端空调器系统(45)，燃气热水锅炉(46)，制热截止阀(47)，冷却水塔(48)，截止阀与止回阀组(49)，电磁阀(50)，截止阀与止回阀组(51)，电磁阀(52)，截止阀(53)，消防水池(54)。

图1实施例说明；系统结构由以上部件按图1管路连接构成。

1、其中；空调制冷，同时提供卫生热水，地冷水辅助冷凝器降温结构如下；空调制冷时冷却水的流动路径为；冷却水泵(9)→双水壳管式冷凝器(17)→橡胶柔性接头(8)→冷却水塔(48)→橡胶柔性接头(7)→冷却水泵(9)顺序管路连接、形成系统冷却水系统回路。冷却水通过冷却水塔风机散热。

空调制冷时冷冻水的流动路径为；冷冻水泵(2)→蒸发器(19)→橡胶柔性接头(4)→末端空调器系统(45)→橡胶柔性接头(3)→冷冻水泵(2)顺序管路连接、形成冷冻水系统回路。冷冻水吸收空调室内热量降温。

空调制冷时卫生热水的流动路径为；热储水池(27)→双水壳管式冷凝器(17)→变频循环泵(20)→电磁阀组件[节流管(21)，电磁阀(22)，电磁阀(23)，电磁阀(24)]→热储水池。在一个壳管本体(17)内实现了既排出废热又利用机组废热。

冷水机组中设计壳管式双水冷凝器(参见图2-图6)，在冷凝器壳管内设计两套换热管、工质气体冷凝管与卫生热水加热管，同时吸热，满足制冷时、同时提供热水。双水冷凝器中卫生热水换热管、换热面积设计为冷却水冷凝管换热面积的50％-80％。

例：一冷水机组原设计冷凝器换热管面积20平方米，现双水冷凝器换热管面积30-36平方米，其中卫生热水换热管面积10-16平方米。

系统在制冷的同时，利用机组排气废热、由卫生热水换热管吸收废热加热卫生热水。

高层建筑载荷不容易满足顶层建造大容量热水池要求，而利用废热又需要大容量热水池。设计将大容量热水池预埋在地下，保温。空调开机前，启动卫生热水变频循环泵(20)并将速度开最高值，空调开机，这时埋在地下的卫生热储水池水温低，卫生热水换热管吸热良好，由于换热面积的增加，可以用减少冷凝器冷却水流量来减少热水升温时间，并且加快热水升温和减少冷却水泵能耗。具体为；冷却水泵(9)设计上采用2台泵的可少开一台，减少冷凝器冷却水流量，提高卫生热水升温效率，卫生热水升温到37℃度时、再开另一台冷却水泵(9)。卫生热水温度升高到42℃度时，可以调节卫生热水变频循环泵(20)将转速减少，节约热水循环能源。

消防池地冷水利用装置；利用地冷水降低空调制冷时机组轴功率。

该装置由；消防水池(54)，消防池水泵(1)，截止阀与止回阀组(51)，冷却水泵(9)，双水壳管式冷凝器(17)，橡胶柔性接头(8)，冷却水塔(48)，冷却塔溢流管(14)管路连接构成。设计利用地下消防池水冬暖夏凉的特性，用凉的消防池水泵进冷凝器、降低机组轴功率。利用消防池这一闲置设备节约能源。

在中午最热的时候；空调制冷时当冷却水温度超过33℃度，启动水泵(1)，开启截止阀与止回阀组(51)，用夏凉的地下消防池冷水、冷却机组，降低机组轴功率。热了的消防水自动吸收地凉降温，

制冷时利用消防池地冷水的流动路径为；消防水池(54)→水泵(1)→截止阀与止回阀组(51)→冷却水泵(9)→双水壳管式冷凝器(17)→橡胶柔性接头(8)，→冷却水塔(48)→冷却水塔溢流管(14)→消防水池(54)。

使用地冷的消防水时；可以根据水泵(1)的流量和消防池水温度、水容量、来决定是否关闭冷却塔风机和冷却水泵(9)。关闭冷却塔风机和冷却水泵(9)时，开启电磁阀(52)，地冷水直接在冷凝器(17)和消防池之间循环。

2、空调制热，同时提供卫生热水，地热水辅助蒸发器升温吸热。

空调制热实施例说明：

设计制冷、制热转换装置，用热的冷却水流向末端空调器，冷冻水流向冷却塔吸热的方法制热。在冷却水管路与冷冻水管路上设计四通橡胶柔性接头[(3)，(4)，(7)，(8)]和四块法兰盲板管[(5)，(6)，(12)，(13)]。用橡胶柔性接头，法兰盲板对应转换连接、来改变冷却水、冷冻水的流向，解决冬天空调制热。

4个橡胶柔性接头与4块法兰盲板安装位置处，也可以更换成为4个阀门、转换冷却水、冷冻水流动方向。更换成为4个阀门虽然转换方便，但；大型中央空调、冷却水、冷冻水管径均较大，大口径阀门价格昂贵，且有大口径阀门关闭不严密，串水与串冷之毛病。

采用拆卸转换安装4个橡胶柔性接头与4块法兰盲板，一年只有制冷与制热2次拆卸转换，2名工人2小时便可完成拆卸转换安装，完全没有阀门关闭不严密的串水与串冷之毛病，价格低廉。

本方案优选采用4个橡胶柔性接头与4块法兰盲板转换连接安装、改变冷却水与冷冻水流向。本方案制热流向末端空调器的水温度较低，可以适当满足南方地区制热要求，对高要求用户可设计燃气(油、煤、电，根据当地环保要求选用)热水锅炉(46)，辅助制热，解决北方冬天热泵空调制热效率低的问题。

设计上采用消防池的地热水辅助蒸发器升温，提高制热效率；

当不需要空调制冷时，将橡胶柔性接头(3)与橡胶柔性接头(4)拆卸。法兰盲板(5)与法兰盲板(6)拆卸。将橡胶柔性接头(3)与橡胶柔性接头(4)安装到法兰盲板(5)与法兰盲板(6)位置处。将法兰盲板(5)与法兰盲板(6)安装到橡胶柔性接头(3)与橡胶柔性接头(4)位置处。

将橡胶柔性接头(7)与橡胶柔性接头(8)拆卸。法兰盲板(12)与法兰盲板(13)拆卸。将橡胶柔性接头(7)与橡胶柔性接头(8)安装到法兰盲板(12)与法兰盲板(13)位置处。将法兰盲板(12)与法兰盲板(13)、安装到橡胶柔性接头(7)与橡胶柔性接头(8)位置处。四个橡胶柔性接头与四个法兰盲板拆卸转换安装完毕，转换了机组冷却水、冷冻水的流动路线，即机组热的冷却水流向末端空调器吸冷，机组冷冻水流向冷却塔吸热，可以启动冷水机组制热。

制热时冷冻水流动路径为；冷冻水泵(2)→蒸发器(19)→橡胶柔性接头(6)→冷却水塔(48)→橡胶柔性接头(5)→冷冻水泵(2)顺序管路连接、形成冷冻水系统回路。冷冻水通过冷却水塔(48)吸收大气热量制热。

制热的同时、双水壳管换热器也制取了卫生热水。

制热时冷却水(热水)流动路径为；冷却水泵(9)→双水壳管式冷凝器(17)→橡胶柔性接头(12)，→末端空调器系统(45)→橡胶柔性接头(13)→冷却水泵(9)顺序管路连接、形成系统制热水回路。热的冷凝器换热水通过末端空调器系统(45)吸收空调室内冷量制热，

以上方法是通过改变冷水机组、热的冷凝器换热水流向末端空调器吸冷，凉的冷冻水流向冷却塔吸热，达到风冷热泵冷水机组的效果。

设计电磁阀[(50)、(52)]，避免利用消防池水资源时、截止阀带来的；频繁操作的麻烦。以上方法制热；流向末端空调器的水温度较低，可以满足部份重要房间制热要求。配合下面介绍的地热水利用装置，可以满足南方地区制热要求。在北方需要热水锅炉(46)配合使用。使用热水锅炉(46)时、关闭截止阀(47)、开启热水锅炉(46)进出水阀、启动热水锅炉。

利用消防池地热水制热装置。实施例说明；利用地热水提高蒸发器温度，提高制热效果。

空调制热时蒸发器(19)出水温度低于4℃度时，启动水泵(1)，开启截止阀(49)，用冬暖的消防水池的水、升温蒸发器，提高机组制热效率。

制热时地热水流动路径为；消防水池(54)→水泵(1)→截止阀与止回阀组(49)→冷冻水泵(9)→蒸发器(19)→橡胶柔性接头(8)，→冷却水塔(48)→冷却水塔溢流管(14)→消防水池(54)，顺序管路连接构成，形成系统利用消防池水吸热回路。

北方地区制热不良时、或高要求制热建筑，可以启动辅助燃气热水锅炉(46)达到制热要求。具体为；早晨温度低，及时利用消防池水制热，提高建筑房间温度，中午前后环境温度升高、而消防池水温度降低，这时再利用冷却水塔吸热升温蒸发器。第2天消防池水温度升高、再重复利用。

3、冷水机组转换为热泵热水机组实施例说明：热水天天要用，在不需要机组制冷或制热的天气时，将冷水机组转换为热泵热水机组制取热水。并且采用消防池的水来升温蒸发器。

要达到此要求；双水冷凝器中卫生热水换热管的换热面积、设计为冷却水冷凝管换热面积的50％-80％，可以满足机组制取卫生热水要求。

机组开机前，启动消防池水泵(1)，打开截止阀(49)，打开电磁阀(50)，用消防池的水来加热蒸发器。启动卫生热水循环泵(20)，设计为变频调速的循环泵(20)开高速度挡，流量应该满足冷凝器设计流量的80％要求。

热水加热过程；启动消防池水循环泵(1)，打开截止阀止回阀组(49)，启动卫生热水循环泵(20)，启动机组，调节节流装置(18)，适当减少机组制冷剂循环量，用卫生热水吸收冷凝器热量，这时埋在地下的卫生热储水池水温低，卫生热水换热管吸热良好。不开冷却水泵与冷冻水泵。冷凝器中的热量转移到卫生热水中。冷却水泵未开，极少量的热水通过对流循环到冷却水塔散失。当双水冷凝器出水温达到38-40℃度时，或机组排压将要达到机组设计最高值时，再控制机组节流装置(18)，减少机组制冷剂流量，控制机组排压继续上升。

控制机组排压继续上升也可以设计成机组排压升高、制冷剂流量自动减小装置。具体为；在排压管路上连接一只压力继电器、在节流装置上并联一套电磁阀、节流管组，通过压力继电器测试到的系统压力高低、来关闭电磁阀与节流管组，自动减少制冷剂流量。

机组制冷剂流量的减少，机组排气温度升高，加快卫生热水升温。热泵热水机组制冷剂流量减少，热泵热水机组轴功率也减少。

机组制取卫生热水时、蒸发器内水的流动路径为；消防水池(54)→消防池水泵(1)→截止阀止回阀组(49)→冷冻水泵(2)→蒸发器(19)→电磁阀(50)。

多数情况下；消防池水容量完全能满足卫生热水升温要求。如果可利用消防池水容量很小，也可以在启动冷水机组前期、不启动消防池水泵(1)，而启动冷冻水泵(2)，并且开启建筑内公共过道的末端空调器吸热升温蒸发器，当热水温度升高到一定程度后、再启动消防池水泵(1)，这时关闭冷冻水泵(2)与公共过道的末端空调器。最后用消防池水升温蒸发器，完成水加热要求，可以合理利用地热资源。凉了的消防池水；到了第2天已经完成自动吸收地热升温，又可重复使用。

采用部份开启公共过道的末端空调器的方法加热卫生热水时、由于橡胶柔性接头与法兰盲板还未拆卸转换，有间隙性再开空调要求，天气尚不冷。用公共过道的末端空调器开启吸热升温蒸发器，人们并不是感到不舒服。

当天气完全不需要空调制冷时；立即拆卸转换4通橡胶柔性接头与法兰盲板，转换冷却水与冷冻水流动方向，让机组蒸发器内的冷水通过冷却塔吸热制取卫生热水。

拆卸转换4通橡胶柔性接头与法兰盲板完成，此时已经做好了冬天制热准备。

用此方法空调制热与制取卫生热水；特别适合排气温度高的活塞式，螺杆式冷水机组，对于排压与排温低的离心式冷水机组效果不是很好。

消防池的水要很好的注意清洁工作，并在水中加入锅炉软水剂。定期过滤与排污消防池水。系统管道采用耐压1-1.6Mpa的塑料热水管。施工按《通风空调工程施工规范》执行。在图1中；系统设计的热储水池中、设计有两个隔断墙，形成高、中、低温3个水池分区[(27)，(28)，(28A)]，两个隔断墙下部各开有孔、连通水程。

设计安装温控器[(25)、(26)]，控制热水分区，安装电磁阀[(22)、(23)、(24)]，由电磁阀、温控器控制其中2个分区提前水升温。机组开机，由双水冷凝器(17)中换热管[图2；(8)]吸收热量，变频循环泵(20)将热水带走储存。

机组热水的流动路径为；双水冷凝器→热水循环泵(20)→节流管(21)、电磁阀[(22)、(23)、(24)]→热储水池→双水冷凝器，顺序管路连接、形成系统热水回路。

热水控制方式；温控器(25)检测到水温度低于40±0.5℃度时，电磁阀(22)常开，热水全部进入高温池(27)循环，加快热水升温，缩短可供应热水时间。当温控器(25)检测到水温度高于43±0.5℃度时，温控器(25)发出信号、电磁阀(22)关闭，电磁阀(23)开启，50％的热水通过电磁阀(23)进入中温池(28)、提高中温池水温，50％热水通过节流管(21)进入高温池(27)，使高温池水温不迅速下降。

温控器(26)检测到水温度高于45±0.5℃度时，发出信号、电磁阀(24)开启，电磁阀(23)关闭。50％热水通过节流管(21)进入高温池(27)，50％热水通过电磁阀(24)进入低温池(28A)，逐渐提高低温池水温度。随着空调开机时间增加，水池水温提高。

温控器(26)与电磁阀(23)联锁，温控器(26)动作、电磁阀(23)关闭。浮球阀(29)保证水池水位，截止阀(30)接市供自来水。

图1用户热水系统[(34)，(41)]实施例说明；每一个水平阀门代表一个水平楼层用水系统，热循环进水立管采用两路向上供水，由4只阀门向左右4路水平供水，可以节约水平管道用量。如果水平楼层面积小，只用一根立管向上供水。

系统采用分区安装小型储水箱、接力供热水，开式循环。由晶体管时间继电器(38)，(42)自动控制热循环，由晶体管水位控制器(39)和(43)自动控制水箱水位。

在开式循环热水箱、溢流管(36)上设计连接、微型水轮发电机组，用溢流管内垂直下落带重力加速度的水流发电，回收能量。

现代高层建筑高达百米，顶层屋面与楼层中间不容易建大容量热水池，而利用空调废热又需要大容量热水池，为此设计多分区，接力供水，开式循环结构。

接力供水层数可以为5-10层楼，接力供水层数分得细一点，循环水能耗可以降低。

建筑屋顶；有条件建造容量大的热储水池时、优选闭式循环方式；图7，可以简化结构，降低成本。图7工作原理与图1相同，仅将用户热水系统(34)画成一个，也没有发电机(32)。开式循环、泵能耗较大，为了弥补这一缺陷，设计微型水轮发电机组回收能量。

微型水轮发电机组工作原理：结构图详见图8。

微型水轮发电机组、图1(32)，从电机学可知、电动机可逆为发电机，采用电动机配上水轮机、为发电机组。系统启动，水轮机在、溢流管内垂直下落、带有重力加速度的水流冲击下、带动电动机开始加速运转，当达到电动机同步转速后、并网的电动机转速不再增加。随着水轮机输入功率的增加、电动机向电网可逆输出有功功率，并且效率很高，发的电返回供应水泵消耗电量，实现了内部循环消耗，补偿了水泵能耗，弥补了开式循环水泵能耗大的缺点。

电动机可逆为发电机的励磁；电动机可逆为发电机的励磁、需要电容器。在本方案中；由配电功率因数补偿仪自动提供。电动机系列齐全，可以订购或在二手机电设备市场购买，也可以用绕组烧坏的电动机自己绕制，价格低廉。

微型水轮发电机组的试制：

根据国产小型水轮机式样画出设计加工图，委托机械厂精加工车间、加工水轮机。加工条件具备的单位，也可以按图8式样；自制叶轮，并校好动平衡，用不锈钢板卷制涡壳，自己加工水轮机。

将水轮机安装在溢流管上，启动循环水泵让系统水箱溢流，用转速表测量水轮机空车转速，并作好匹配发电机的记录。有条件的单位可以用测功仪器测量水轮机输出功率。电动机作为发电机的极数选择：按此方法计算，水轮机空车转速÷2＝±10％等于发电机同步转速。例；测试到水轮机空车转速1800-2200转/分之间，选6极、同步转速1000转/分钟的电动机为发电机。将电动机同步转速设计在水轮机空车转速接近50％处，可以提高发电效率。根据水轮机空车转速、可以选择的有6极，8极，等极数的小型三相电动机。水轮机空车转速低于1200转/分，要安装齿轮箱或皮带盘提高电动机转速度。

发电机也可以用功率相近，极数相差不大的电动机改绕制。

根据测功仪器测量的水轮机输出功率，选择一只比这个功率大25％的电动机，用连轴器连接在水轮机上成为发电机组。如果没有条件测量水轮机功率，只有估算一只电动机功率安装。将水轮发电机组安装在溢流管上，启动循环水泵让系统水箱溢流，用电流表测量发电机输出电流，如果输出电流超过电动机额定值，就重新选择一只大的电动机，反之选小。

溢流立管保温，建筑上部份采用塑料管，下部份采用不锈钢管，防止高速下落的溢流水磨穿管道。热水用量少与有条件在建筑顶部建水池的单位，采用闭式循环，不需要发电机组。在图1中；采用晶体管时间继电器[(38)，(42)]间隙性启动水泵(33)与水泵(35)，维持系统热循环，晶体管水位控制器[(39)，(43)]控制小型水箱水位。控制电路参考国标控制电路图集和相关现有晶体管水位控制电路图集。

低区水平楼层热水用户系统(34)；由低区热循环泵(33)，低区热水系统(34)，低区热水箱(37)，溢流管(36)，低区晶体管水位控制器(39)，高区热循环泵(35)，高区热水系统(41)，高区热水箱(44)，高区晶体管水位控制器(33)，晶体管时间继电器(42)，排气阀(40)，微型水轮发电机组(32)连接构成。

热水系统的控制：

水泵(33)通过用水楼层系统向、安装在建筑内的水箱(37)供水，水位由晶体管水位继电器控制电极(38)控制。当水位达到高水位电极时水泵(33)停止运转，当水位达到低水位电极时水泵(33)运转。

晶体管水位继电器；当用户集中大量用热水，水箱(37)的水位下降到低水位电极，水泵(33)立即启动供水，达到高水位电极停止供水。晶体管时间继电器(38)不受水位控制，定时间启动水泵(33)。例如启动15分钟、停止10分钟，通过循环大容量地面热储水池的水，维持系统热循环。水箱(37)的溢流水通过溢流管(36)返回储水池，并且利用返回势能水发电。晶体管时间继电器保证间隙性维持系统热循环，防止系统管路水冷却。

水箱水位与热循环控制方式为；低区水箱、晶体管时间继电器(38)与晶体管水位继电器(39)任意控制水泵(33)运转，晶体管时间继电器(38)与晶体管水位继电器(39)任意一只发出信号，水泵(33)均运转。高区水箱、晶体管时间继电器(42)与晶体管水位继电器(43)任意控制水泵(35)运转，水泵(35)与水泵(33)联动，保证高区热循环。

一般低区热水用量大，低区水箱水位控制器(39)不联动控制高区循环泵(35)，高区水箱水位控制器(43)与晶体管时间继电器(42)均联动控制低区水泵(33)。

具体电路参考现有相关控制电路图。

图1用户楼层系统采用两个热水分区，建议每5-10层楼做一个热水分区，安装一只小型热水箱，接力泵循环供水。热水分区多一点，可以减少循环水泵能耗。

图2一个本体两种用途的双水壳管式冷凝器图；在图中，冷却水进管(1)，冷却水出管(2)，卫生热水进管(3)，卫生热水出管(4)，本体右端盖(5)，制冷剂出管(6)，冷凝管(7)，卫生热水热交换管(8)，壳管本体(9)，壳管安装脚(10)，左端盖(11)，端盖与本体法兰盘(12)，气体制冷剂进管(13)，排污螺孔(14)，壳管温度分区板(15)。

图2实施例说明；壳管本体(9)采用无缝钢管加工或厚钢板卷制。壳管两面端板对称，在壳管内连接有冷凝管(7)、卫生热水换热管(8)。壳管右端盖(5)上连接有冷却水进出管(1)、与(2)和卫生热水进出管(3)与(4)。壳管左端盖(5)连接水程。壳管上端连接气体制冷剂进管(13)，壳管下端连接液体制冷剂出管(6)，壳管温度分区板(15)对壳管内实行温度分区，端盖与本体法兰盘(12)螺栓活动连接，构成双水壳管式冷凝器。

气体制冷剂由进管(13)进入壳管本体(9)中，卫生热水加热管(8)首先对高温制冷剂吸热，再由冷凝管(7)进一步吸热冷凝。两套换热管，先后对高温制冷剂吸热，达到一个壳管本体内既排出废热、又利用废热两种用途。

图3壳管式双水冷凝器分区隔温板安装透视图；在图中，液体工质排出接管(6)，制冷剂冷凝管(7)，卫生热水热交换管(8)，壳管本体(9)，气体制冷剂进管(13)，温度分区板(15)，壳管端板分区线(16)，壳管端板(17)，壳管右剖面图(18)，制冷剂流动方向(箭头)。

图3实施例说明；

在壳管本体(9)中、安装温度分区板(15)在壳管内得到高、中、低3个温度区，制冷剂在壳管内随着箭头方向流动，提高热交换效率。温度分区板(15)焊接在换热管间隙中。卫生热水热交换管(8)安装在高温度区中，制冷剂冷凝管(7)安装在中、低温度区中。端板分区线(16)壳管两端对称。端板(17)壳管两端对称。壳管右剖面图(18)左右对称。

隔温板(15)用薄钢板加工，可以在下面一块隔温板(15)上少量钻φ2毫米孔，让制冷剂中含带的油与冷凝后的制冷剂漏滴落到下面。

图4壳管端面换热管排列图；在图中，制冷剂冷凝管孔(7)，卫生热水热交换管孔(8)，壳管本体法兰盘(12)，壳管端板水分区线(16)，壳管端板(17)。

图4实施例说明；端板(17)在壳管两端面对称，在端板上对称钻制冷剂冷凝管孔(7)与卫生热水热交换管孔(8)，排列冷凝管(7)与卫生热水加热管(8)。端板(17)排列出水分隔密封线(16)。冷凝管(7)与卫生热水加热管(8)、插入两端板孔中对称连接，换热管采用铜管、以机械涨管工艺连接密封，换热管采用无缝钢管、以电焊工艺连接密封。

图5冷凝器右端盖图；在图中，端盖平面图(19)，端盖冷却水进出管孔(22)，端盖卫生热水进出管孔(23)，端盖法兰盘(12)，端盖剖面图(20)，端盖冷却水区(21)，端盖垂直隔水板(24)，端盖水平隔水板(25A)，端盖卫生热水区(26A)。

图5实施例说明；端盖冷却水进出管孔(22)连接冷却水循环系统，端盖卫生热水进出管孔(23)连接卫生热水循环系统。端盖垂直隔水板(24)与端盖内水平隔水板(25)将端盖分隔成2个不连通的水区。端盖垂直隔水板(24)与端盖内水平隔水板(25A)和端盖为一整体结构、并且与壳管本体端板[图2；(17)]上的密封线[图2；(16)]相吻合，由端盖法兰盘(12)与壳管法兰盘螺栓连接压紧、形成2个互相分隔密封的水区。

在图5中；冷却水与卫生热水、水程数为2程，对于大功率冷凝器，卫生热水、水程数可以为4程-6程，冷却水程数可为6-10程，其壳管本体端板排列的密封线[图4；(16)]与端盖垂直隔水板(24)与端盖内水平隔水板(25)同时分为4水程-6水程或6水程-10水程。

图6是；冷凝器左端盖图。在图中，端盖法兰盘(12)，左端盖平面图(27)，左端盖剖面图(27)，端盖冷却水程连通区(21)，端盖冷却水与卫生热水分隔板(25B)，卫生热水、水程连通区(26B)。

图6实施例说明；端盖冷却水程连通区(21)与卫生热水、水程连通区(26B)，连通左端盖的水程，形成回路。端盖水分区隔板(25B)与壳管本体端板排列出的密封线[图4；(16)]相吻合，端盖法兰盘(12)与壳管本体法兰盘相吻合，两法兰盘与壳管端面密封线加装橡胶石棉垫片由螺栓连接压紧、形成两个互相分隔并密封的冷却水区与卫生热水区。

图7是热水闭式循环图；

图7实施例说明；在图中各部件和符号与图1说明相同，这里不再赘叙。图7与图1不同之处采用闭式循环，循环水泵能耗得到降低，并且取消了水轮发电机组。有条件在建筑顶屋面安装热水池(箱)的单位，可以采用图7闭式循环系统，可以简化结构，降低成本。安装在顶屋面的高、中、低温热水池，可以分开修筑，这样可以分散水池对建筑的载荷，甚至可以分散修筑4-6个热水池(箱)，即可以分散热水池载荷、又可以增加热水容量。

图8是；水轮发电机图；在图中，进水口(1)，叶轮键槽与轴孔(2)，涡壳剖面图(3)，涡壳侧视图(3B)，排水口(4)，叶轮平面图(5)叶轮片侧视图(5B)，叶轮片顶视图(5C)，叶轮顶视图(5A)，涡壳端盖固定螺栓(6)，涡壳端盖平面图(6B)，叶轮旋转轴水密封(7)，叶轮轴(7B)，轴承与轴承座(8)，齿轮箱(9)，齿轮箱变速杆(9B)，连轴器(10)，发电机(11)，机座固定槽(12)，机座(13)。发电机组由上叙部件图8连接构成。

图8，附图说明：溢流水立管(36)内的水从带锥形的矩形进水口(1)冲进涡壳(3)，压力作用在叶轮片(5B)上，带动叶轮(5)旋转，通过齿轮箱(8)提高转速度，由连轴器(9)带动发电机(10)发电。叶轮片(5B)采用硬度高、耐磨、耐锈蚀的合金钢加工，焊接在叶轮(5)上、叶轮(5)套装在叶轮轴(7B)上。根据进水压力、叶轮片(5B)要有足够的厚度、强度。叶轮要校好动平衡。整个叶轮安装在涡壳(3)内，与涡壳的间隙在0.5-1毫米之间。叶轮旋转轴密封室(7)对叶轮轴(7B)水密封。轴承与轴承座(8)、内安装滚动轴承。齿轮箱(9)低速轴端连接叶轮(5)，高速轴端通过连轴器(9)连接发电机(10)。发电机(10)采用3相鼠笼式电动机，固定在机座(12)上，构成电动机可逆水轮发电机组。齿轮箱变速杆(9B)，可以改变、变速比，使水轮机与发电机有良好匹配。齿轮箱可以采用报废摩托车变速箱，或利用其齿轮组装变速箱。

其它工作原理；详见图1说明；溢流水发电方案。

Claims (10)

1.中央空调-热水锅炉两用一体机系统，由压缩机(15)，双水壳管式冷凝器(17)，节流装置(18)，蒸发器(19)，冷却水泵(9)，冷却水塔(48)，冷冻水泵(2)，末端空调器系统(45)，热水用户系统[(34，(41))，水泵[(20)，(33)，(35)，(1)]，水轮发电机组(32)，消防水池(54)，制冷、制热转换装置，地冷或热水利用装置，热储水池，分区热水池，管路连接构成，其特征时是；在压缩机排气管路上连接双水壳管式热交换器。

2.如权利要求1所叙的双水壳管式热交换器，由(图2)的壳管本体(9)，温度分区板(15)，进气管接头(13)，出液管接头(6)，换热管(7)，换热管(8)，右端盖(5)，左端盖(11)，水管接头[(1)，(2)]，水管接头[(3)，(4)]，法兰盘(12)，壳管端板[图3；(17)]，连接构成，其特征时是；壳管端盖内有2个分隔的水腔(21)，(26)。

3.如权利要求2所叙的双水壳管式热交换器，其特征时是；端盖内连接水腔隔板[图5；图6；(24)，(25A)，(25B)]。

4.如权利要求2所叙的双水壳管式热交换器，其特征时是；壳管(9)内连接隔板(15)。

5.如权利要求1所叙的中央空调-热水锅炉两用一体机系统，其特征时是；溢流管(36)上连接水轮发电机组(32)。

6.根据权利要求5所叙的水轮发电机组(图10)，由机座(13)，旋转轴密封(7)，叶轮轴(7B)，齿轮箱(9)，叶轮(5)，涡壳(3)，发电机(11)连接构成，其特征是；叶轮(5)转动连接涡壳(3)，叶轮轴(7B)转动连接齿轮箱(9)，齿轮箱(9)转动连接发电机(11)，发电机是鼠笼式异步电动机或发电机是鼠笼式异步双速电动机。

7.如权利要求1所叙的制冷、制热转换装置，由橡胶柔性接头[(3)、(4)，(7)、(8)]、法兰盲板管[(5)、(6)，(12)、(13)]管路连接、双水壳管式热交换器(17)与蒸发器(19)和冷却水塔(48)与末端空调器系统(45)，其特征时是；4只橡胶柔性接头与4块法兰盲板对应转换连接。

8.如权利要求1所叙的分区热水池，其特征时是；节流管(21)并联在电磁阀(22)两端，电磁阀[(22)，(23)，(24)]分别连接高、中、低温热水池，温控器[(25)，(26)]电路连接电磁阀[(22)，(23)，(24)]，热储水池中有两个隔断墙、和隔断墙下部各开的连通孔[(27B，28B)]。

9.如权利要求1所叙的地冷水利用装置，其特征时是；消防水池(54)，水泵(1)，截止阀、止回阀组(51)，冷凝器(17)串联连接，电磁阀(52)一端连接冷凝器(17)一端连接消防水池(54)。

10.如权利要求1所叙的地热水利用装置，其特征时是；消防水池(54)，水泵(1)，截止阀、止回阀组(49)，蒸发器(19)串联连接，电磁阀(50)一端连接蒸发器(19)一端连接消防水池(54)。

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