CN101344296A - 冷媒分流储冰式恒温空调系统 - Google Patents
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Abstract
一种冷媒分流储冰式恒温空调系统，通过一冷媒分流器将冷媒分流为二管路，第一管路进入一蒸发器，用以吸收大量潜热制冷，然后冷媒再流入储冰槽的一储冰冷媒回路进行储冰动作，第二管路直接将冷媒送至该储冰冷媒回路用以储冰，由此冷媒可全量或分流应用；且在蒸发器的下方设置有一冷凝水收集盘，用以将空调运转时产生的低温凝结水进行热回收，并自动补充储冰槽的冰水，且在储冰或融冰空调时将冷凝器出口的冷媒冷却成为过冷却液态冷媒，提高冷冻效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种储冰式恒温空调系统，尤其是一种冷媒分流的储冰式装置，冷媒系统可根据空调空间的负荷大小来分配冷媒的分流量，由此冷媒可全量或分流应用，达到有效的能量移转、以及最佳运转效果。
背景技术
当水结成冰时，其所储存的能量称为“潜热”，此“潜热”能量为79KCAL/KG。因一般中央空调系统所使用的冰水温度最高约为15℃，也就是说：“当15℃的水冻结成0℃的冰时，合计可应用的储存能量总共是94KCAL/KG”。
储冰式空调的原理即是：“选择某段可利用的时间(离峰或半高峰时间)，使压缩机运转，冷却冰水制冰，将压缩机的冷却能量以冰的形态储存起来，等到白天高峰时段，需使用冰水(冷气)而又不适宜运转冰水机组的时间(高峰用电时间)，即可让冰溶化，吸收常温冰水的热量，达到冰水冷却的效果，如此即可将白天高峰时段的冷气用电转移至夜间”。也就是让冰溶化，吸收高温冰水的热量，达到冰水冷却的效果，将白天高峰时段的冷气用电转移至夜间离峰时段，以达到能量移转的功效。
请参照图1所示，是现有的储冰式空调的冷媒系统示意图。储冰式空调运转状态为：当空调机(室内机)中的冰水回水的温度在回水感温器的设定值以上时，系统会启动压缩机(Compressor)11运转，同时冷媒会经由一输气管19到该压缩机11，冷媒再通过该压缩机11压缩为高压高温的过热气态冷媒，接着进入一冷凝器(Condenser)12散热为高压正常温度的冷却液态冷媒，冷媒液再流经一输液管13到一热交换器14成为高压低温的过冷却液态冷媒；而利用一膨胀阀15降压节流为低压低温呈雾状的饱和液气态冷媒，随后进入一蒸发器(Evaporater)16进行蒸发，用以吸收大量潜热制冷，再利用一空调机17送出冷空气到空调空间；然后将吸热后变成低压正常温度的冷媒流入储冰槽的一储冰冷媒回路18，使残余的冷媒进行储冰动作；流过该储冰冷媒回路18的冷媒最后通过该输气管19由该压缩机11吸回，完成一冷媒循环。
而由空调机17流出的冰水回水经由冰水帮浦送流入蒸发器16的冰水侧，制成低温(一般值为7℃)冰水，用以供应该空调机17的空调所需的冰水，冷却空调空间的热负荷，完成一次冰水循环。
然而，不管是在低冷房或高冷房的需求下，冷媒都必须先经过该蒸发器16，再进入储冰槽的储冰冷媒回路18，如此不管当时该蒸发器16所需要的冷媒量是多少，全部的冷媒都必须经过蒸发器16的热能转移才可进到储冰槽的储冰冷媒回路18，大大减少在低冷房情况下的储冰效率。
另外，一般市售的储冰式恒温空调系统，对于蒸发器作用后所产生的冷凝水都采用排出的方法，而为了达到储冰的功效，反而需补充水到储冰装置，无形中浪费空调空间中水气的再利用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种冷媒分流储冰式恒温空调系统，主要是在冷媒系统进入蒸发器之前装置一冷媒分流器，该冷媒分流器控制冷媒流量与流向，该流向分为一管线到蒸发器，而另一管线直接可流入储冰槽的储冰冷媒回路。如此，冷媒可进行正常全量流入储冰槽储冰或全量进入蒸发器的融冰空调，或是一部分到储冰槽、一部分到蒸发器。由此，本发明的系统可根据空调空间的负荷大小来分配冷媒的分流量，达到移转能源、节约能源以及恒温空调的最佳运转效果。
本发明另一目的是在蒸发器的下方设置一冷凝水收集盘，用以将空调运转时产生的低温凝结水进行热回收，并且能够自动补充储冰槽的冰水，且在储冰或融冰空调时将冷凝器出口的冷媒冷却降温为过冷却的液态冷媒，用以提高冷冻效果。
本发明是一种冷媒分流储冰式恒温空调系统，本系统包括：一压缩机，冷媒经由该压缩机压缩为高压高温的过热气态冷媒；一冷凝器，该冷凝器接收该过热气态冷媒，且将该过热气态冷媒散热冷却为高压常温的液态冷媒；一冷媒分流器，通过一输液管接收所述冷却液态冷媒，且将再冷却液态冷媒自动分流为一第一管路与一第二管路；其中，通过该第一管路及其管路上的一热交换器，冷却液态冷媒经过该热交换器成为一高压低温的过冷却液态冷媒，随后再将该过冷却液态冷媒经由一空调膨胀阀膨胀后呈雾状的饱和液气态冷媒接入一蒸发器，该蒸发器用以吸收大量蒸发潜热制冷，然后残留的冷媒再流入一储冰冷媒回路进行储冰制冷的动作；以及通过该第二管路直接通过一储冰膨胀阀膨胀后送至该储冰冷媒回路，利用该冷媒经膨胀后吸收大量潜热进行储冰动作。而该储冰冷媒回路内的冷媒最后再经由该压缩机通过一输气管吸回冷媒，完成一冷媒循环。
根据本发明，冷媒可进行正常全量流入储冰槽储冰或全量进入蒸发器的融冰空调，或是一部分到储冰槽、一部分到蒸发器。系统可根据空调空间的负荷大小来分配冷媒的分流量，达到移转能源、节约能源以及恒温空调的最佳运转冷房效果。
附图说明
图1是现有的储冰式空调的冷媒系统示意图。
图2是本发明的储冰式空调的冷媒系统示意图。
图3是本发明的装置结构示意图。
图4是低冷房状态的低冷房负荷及储冰冷冻负荷分配示意图。
图5是高冷房状态的高冷房负荷及融冰负荷分配示意图。
图6是本发明的莫理尔线示意图。
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明，现通过实施例作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为实施本发明的限制。
请参照图2所示，是本发明的储冰式空调的冷媒系统示意图。本发明的系统的运转状态为，当空调机(室内机)中的冰水回水的温度在回水感温器的设定值以上时，系统会启动一压缩机(Compressor)21运转，使一输气管29管路中的冷媒经由该压缩机21压缩为高压高温的过热气态冷媒，接着该过热气态冷媒进入一冷凝器(Condenser)22散热为高压正常温度的冷却液态冷媒。然后该高压正常温度的冷却液态冷媒液经由一输液管23流进一冷媒分流器25，通过该冷媒分流器25将冷媒分流为二，其中一分流经膨胀之后为降压节流为低压低温呈雾状的饱和液气态冷媒，该分流通过一第一管路251及其管路上的一热交换器24，经过该热交换器24成为一高压低温的过冷却液态冷媒，随后再将该过冷却液态冷媒经由一空调膨胀阀253膨胀后呈雾状的饱和液气态冷媒进入一蒸发器(Evaporater)26进行蒸发，用以吸收空调空间中空气内的大量潜热制冷，再利用一空调机27送出冷空气到空调空间，然后吸热后变成低压常温的冷媒流入储冰槽的一储冰冷媒回路28，利用残余的冷媒进行储冰动作。另一分流为将该冷却液态冷媒流到一第二管路252，直接通过一储冰膨胀阀254膨胀后送至该储冰冷媒回路28，利用该冷媒经膨胀后进行储冰动作。最后，将流过该储冰冷媒回路28已进行储冰动作的冷媒再经由该压缩机21通过该输气管29吸回冷媒，完成一空调系统的冷媒循环。
若该蒸发器26的热交换介质为冰水，由空调机27流出的冰水回水经由冰水帮浦送流入该蒸发器26的冰水侧，制成低温(一般值为7℃)冰水，用以供应该空调机27的空调所需的冰水，冷却空调空间的热负荷，完成一次冰水循环。
请参照图3所示，是本发明的装置结构示意图。在应用上，为增加储冰式空调的冷凝水的利用、以及针对本发明的系统的应用。该实施上该装置包括一室外机30，该室外机30内包含该压缩机21及该冷凝器22；一室内机40，该室内机40通过该输气管29及输液管23与该室外机30相连接，且该室内机40包含一可保温的储冰槽50，该储冰槽50内包括位于上半部的储冰冷媒回路28、及位于下半部的热交换器24，而该蒸发器26位于该储冰槽50上方，而该蒸发器26上方为该空调机27，然后该空调机27上方为该室内机40的送风口271，该送风口271送出冷空气到空调空间。本发明另一特征是：在该蒸发器26的下方设置一冷凝水收集盘51，用以将冷气运转时产生的低温凝结水热回收，通过该冷凝水收集盘51使被收集的水被导引流入到该储冰槽50，自动补充储冰槽50的冰水，此自动补充水到储冰装置的方式，使得冷气运转过程中将不需再补充额外的水到该冰水循环。且在储冰或融冰空调时该低温凝结水可用以将冷凝器22出口的冷媒冷却为过冷却液态冷媒，提高冷冻效果。
该冷媒分流器25分流的原则是根据空调空间不同的状态来分配该第一管路251与该第二管路252内的冷媒量。根据空调空间不同的状态其冷媒量的关系如下表示：
1.冷房无负载状态：Q0＝Q2；
2.低冷房负载状态：Q0＝Q1+Q2；
3.冷房满载状态：Q0＝Q1；
4.高冷房负载状态：Q0＝Q1+储冰冷能。
其中，Q0是总冷媒量；Q1是第一管路251的冷媒量，也就是先流至蒸发器26的冷媒量；Q2是第二管路252的冷媒量，也就是直接流至储冰冷媒回路28的冷媒量。
1.当为冷房无负载状态时，该冷媒分流器25会将第一管路251的流量关闭，全部的冷媒流量相变由该第二管路252直接流入该储冰冷媒回路28，使全部的冷媒都可以用以储冰储能用，储能后可作为后续高冷房负载时使用。
2.当为低冷房负载状态时，利用传感器所量测的温度，将信息传给该冷媒分流器25，该冷媒分流器25会根据实际需求量控制第一管路251的冷媒量Q1及第二管路252的冷媒量Q2比例，使第一管路251的冷媒量Q1可根据该蒸发器26的冷媒需求量由室温的变化而改变流量，且会将总冷媒量Q0中剩余的冷媒量分配给第二管路252。请参照图4所示，是低冷房状态的低冷房负荷及储冰冷冻负荷分配示意图，所以冷媒流量有两部分，一部分流至该蒸发器26作为低冷房负荷所用，一部分直接流至该储冰冷媒回路28，该些液态冷媒被作为储冰冷冻负荷所用，在该储冰冷媒回路28产生储冰的冷冻能力，且总冷媒量Q0的总负荷量可达100％的满载使用。
3.为冷房满载状态时，该冷媒分流器25会将第二管路252的流量关闭，全部的冷媒流量相变由该第一管路251直接流入该蒸发器26，使全部的冷媒都可以为该蒸发器26所用，所有的总冷媒量Q0全部提供冷房负载使用。
4.当为高冷房负载状态时，当该冷媒分流器25将全部的冷媒都为该蒸发器26所用时，而传感器所测量的温度还未达到预定温度时，也就是总冷媒量Q0所提供的制冷能力不够时，该储冰槽50将由该热交换器24发挥融冰功能，将所有先前冷房无负载状态及低冷房负载状态时该储冰冷媒回路28的储冰冷能随冷房负载需求量而提供所需的能量，使空调空间达到所需的温度。请参照图5所示，是高冷房状态的高冷房负荷及融冰负荷分配示意图，所以冷媒流量冷房满载状态时相同，该冷媒分流器25会将第二管路252的流量关闭，全部的冷媒流量相变流入该蒸发器26，使全部的冷媒都可以为该蒸发器26所用，所有的总冷媒量Q0全部提供冷房负载使用，但因为此时该压缩机21所提供的能源不足以应付该高冷房的负荷，系统会将冷房无负载状态与低冷房负载状态时所作的储冰冷能经该热交换器24将冷媒冷却为过冷却冷媒(subcooling)，降低液态冷媒的温度，提升冷媒的过冷度，相对的提高冷媒循环量，约可提升30％以上的冷房能力。
请参照图6所示，是本发明的莫理尔线示意图。就本发明的效能分析，根据各主要组件流出的冷媒所测量的压力与温度，来分析本发明的冷媒分流储冰式恒温空调系统，与现有的冷媒无分流的储冰式空调系统分析。如图所示：
h2-h3’＝原来的散热效果；
h3’-h3＝低温冷凝结水+融冰提升的过冷却效果；
本发明的散热效果＝(h2-h3’)+(h3’-h3)。
h1-h4’＝原来的冷冻效果；
h4’-h4＝过冷却冷媒所提供的冷冻效果；
本发明的冷冻效果＝(h1-h4’)+(h4’-h4)。
据此，本发明利用冷媒分流与冷气凝结水热回收，冷媒可进行正常全量流入储冰槽储冰或全量进入蒸发器的融冰空调，或是一部分到储冰槽、一部分到蒸发器。系统可根据空调空间的负荷大小来分配冷媒的分流量，达到移转能源、节约能源以及恒温空调的最佳运转冷房效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，包括：
一压缩机(21)，用以压缩冷媒成为过热气态冷媒；
一冷凝器(22)，接收所述过热气态冷媒，且将过热气态冷媒散热为冷却液态冷媒；
一冷媒分流器(25)，通过一输液管(23)接收所述冷却液态冷媒，且将再冷却液态冷媒自动分流为一第一管路(251)与一第二管路(252)；
其中，通过所述第一管路(251)及其管路上的一热交换器(24)，冷却液态冷媒经过所述热交换器(24)成为一高压低温的过冷却液态冷媒，随后再将所述过冷却液态冷媒经由一空调膨胀阀(253)膨胀后呈雾状的饱和液气态冷媒接入一蒸发器(26)，所述蒸发器(26)用以吸收大量潜热及显热制冷，然后残留的冷媒再流入一储冰冷媒回路(28)进行储冰动作；以及
所述第二管路(252)将部分冷却液态冷媒直接通过一储冰膨胀阀(254)膨胀后送至所述储冰冷媒回路(28)，利用所述冷媒经膨胀后吸收大量潜热进行储冰动作；
所述储冰冷媒回路(28)内的冷媒最后再由所述压缩机(21)通过一输气管(29)吸回冷媒，完成一冷媒循环。
2.根据权利要求1所述的冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，所述冷媒分流器(25)在冷房无负载状态时，所述冷媒分流器(25)将第一管路(251)关闭，全部的冷媒流量流入所述第二管路(252)。
3.根据权利要求1所述的冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，所述冷媒分流器(25)在低冷房负载状态时，根据室温控制第一管路(251)及第二管路(252)的冷媒比例量，使第一管路(251)的冷媒量根据所述蒸发器(26)的冷媒需求量而改变流量，其余的冷媒分配给第二管路(252)。
4.根据权利要求1所述的冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，所述冷媒分流器(25)在冷房满载状态时，所述冷媒分流器(25)将第二管路(252)关闭，全部的冷媒流量相变由所述第一管路(251)流入所述蒸发器(26)。
5.根据权利要求1所述的冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，所述冷媒分流器(25)在高冷房负载状态时，所述冷媒分流器(25)将全部的冷媒都由所述第一管路(251)到所述蒸发器(26)；且
所述热交换器(24)发挥融冰功能，将冷房无负载状态及低冷房负载状态时的储冰冷能释出。
6.根据权利要求1所述的冷媒分流储冰式恒温空调系统，其特征在于，所述蒸发器(26)的下方设置有一冷凝水收集盘(51)，用以热回收冷气运转时产生的低温凝结水，自动补充系统的储冰槽(50)的冰水。
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|---|---|---|---|---|
| CN104566726A (zh) * | 2015-01-18 | 2015-04-29 | 云南师范大学 | 一种户用新型高效静态制冰间接融冰供冷空调系统 |
| CN112484227A (zh) * | 2019-09-11 | 2021-03-12 | 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 | 空调及其控制方法、运行控制装置及存储介质 |
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