CN101392972B - 基于蒸发冷却与蒸气压缩的综合冷水机组 - Google Patents

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Abstract

基于蒸发冷却与蒸气压缩的综合冷水机组涉及一种利用蒸发冷却制冷与蒸气压缩式制冷的综合冷水机组装置,包括冷冻水部分、冷却水部分和空气部分;其中冷冻水部分为;由第三电磁阀(11)、第四电磁阀(12)、第五电磁阀(13)和第六电磁阀(14)的阀门组实现蒸气压缩式冷水机组(1)与高效换热器(2)之间的切换。本发明基于蒸发冷却与蒸气压缩的综合冷水机组,解决了具有较大内热源的大型建筑在过渡季节的供冷问题,通过利用蒸发冷却,实现了过渡季节建筑冷量的免费供应,减少空调系统冷水机组的耗能,实现了建筑空调系统的节能,同时具有结构简单,投资少,对现有建筑空调系统改造方便等优点。

Description

基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组
技术领域
[0001] 本发明是涉及一种利用蒸发冷却制冷与蒸气压縮式制冷的综合冷水机组装置,属
于制冷、空调系统设计与制造技术领域。 背景技术
[0002] 随着经济的发展和生活水平的提高,人们对生活、工作和学习的舒适性要求越来 越高,建筑空调系统得到越来越广泛的应用,特别是在大型的公共建筑中。大型公共建筑 一般建筑单体面积较大,内部人员活动较多,设备发热量较大。因此,它的空调系统除具有 一般空调系统特点外,还具有自身独特的特点,即因建筑的内部发热量较大,即使在过渡季 节,外界环境温度较低(如小于2(TC)的情况下,建筑内部也存在很大的冷负荷,仍然需要
提供冷源。为解决这问题,可以通过采取全新风通风,即直接将外界的空气送入室内,承担 室内冷负荷,但因空调系统在设计时,新风系统通风管道的大小并不是以此为标准进行设 计(否则空调系统初投资将急剧增加),因此存在新风送风量并不能满足消除室内负荷的 要求,特别是室内温度与环境温度差距较小时,新风需求量巨大,更为难以满足。此时为了 满足建筑室内的舒适性要求,冷水机组将不得不继续运行,导致建筑的耗能增加,不利于节 能。
[0003] 因此,解决具有较大内热源的大型建筑在过渡季节的供冷问题,尽可能的利用优 良的外部环境,减少空调系统冷水机组耗能,设计出一种节能的综合冷水机组成为本领域 技术人员迫切需要解决的技术难题。
发明内容
[0004] 技术问题:本发明的目的是提出一种能够解决具有较大内热源的大型建筑在过渡 季节的供冷问题,尽可能的利用优良的外部环境,减少空调系统冷水机组耗能的综合冷水 机组装置,以解决现有空调技术所存在的上述不足。
[0005] 技术方案:冷水机组的冷却水在冷却塔内与空气进行热湿交换,理论上冷却塔冷 却水的出水温度可达到冷却塔入口空气的湿球温度,因此,冷却塔冷却水的出水温度取决 于冷却塔入口空气的干球、湿球温度。在夏季冷水机组运行时,冷却水依靠在冷却塔内与空 气的热湿交换,实现将冷水机组的冷凝热排放到空气中去。在春秋季过渡季节,环境温度处
于15〜25t:范围时,环境温度与建筑室内满足舒适性要求的温度差距较小,此时建筑空调
的负荷主要为室内的大量发热,通过采取全新风通风可承担部分冷负荷,但并不能全部消 除,此时,环境温度较低,空气的湿球温度更低,冷却水在冷却塔内与空气进行热湿交换,冷 却塔冷却水的出水温度将接近空气的湿球温度,与建筑室内温度有较大的温差,因此,此时 通过高效换热器将冷却塔制取的低温冷却水的冷量传输给空调的冷冻水,借助空调冷冻水 系统就可实现将冷却塔所产生的冷量输送到室内,消除建筑室内的冷负荷,使建筑房间满 足舒适性要求。
[0006] 本发明基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组包括三部分:冷冻水部分、冷却水部分和空气部分。冷冻水部分由蒸气压縮式冷水机组、第五电磁阀、第六电磁阀、高效换 热器、第二水泵、冷冻水回水站、冷冻水出水分水站及其相关连接管路组成。冷冻水部分中, 冷冻水回水站的出口接第二水泵的入口,第二水泵的出口分成两路,一路通过第六电磁阀 接高效换热器第二输入端,高效换热器第二输出端接蒸气压縮式冷水机组冷冻水输出端; 另外一路通过第五电磁阀接蒸气压縮式冷水机组冷冻水输入端,蒸气压縮式冷水机组冷冻 水输出端与高效换热器第二输出端合并后接冷冻水出水分水站。冷却水部分由蒸气压縮式 冷水机组、高效换热器、冷却塔、冷却塔风机、第一换热器、第二换热器、过滤器、第一水泵、 第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、补水阀及其相关连接管道组成。冷却水 部分中,蒸气压縮式冷水机组的冷却水输出端接冷却塔进水端,冷却塔出水端经过过滤器 接第一水泵入口 ,第一水泵出口分成四路,第一路通过第一电磁阀接第一换热器的入口 ,第 一换热器出口接冷却塔进水端;第二路通过第二电磁阀接第二换热器的入口,第二换热器 的出口接冷却塔进水端;第三路通过第三电磁阀接高效换热器的第一输入端,高效换热器 第一输出端与蒸气压縮式冷水机组的冷却水输出端合并后接冷却塔进水端;第四路,第一 水泵出口经过第四电磁阀接蒸气压縮式冷水机组的冷却水输入端,蒸气压縮式冷水机组的 冷却水输出端接冷却塔进水端,补水阀接冷却塔补水端。空气部分由第一换热器、第二换热 器、冷却塔、冷却塔风机及其相关通道组成。空气部分中,第一换热器、第二换热器分别位于 冷却塔进风口 ,冷却塔风机位于冷却塔顶部。 [0007] 本发明的具体方法是:
[0008] 基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组夏季制冷运行时:蒸气压縮式冷水机组 运行,冷冻水从冷冻水回水站进入后经过第二水泵、第五电磁阀进入蒸气压縮式冷水机组 (此时第六电磁阀关闭),冷冻水在蒸气压縮式冷水机组内与制冷剂换热,放出热量,温度 降低,从蒸气压縮式冷水机组冷冻水输出端出来后进入冷冻水出水分水站,供给空调系统 各个末端。冷却水从蒸气压縮式冷水机组冷却水输出端出来后,进入冷却塔,在冷却塔内与 空气进行热湿交换,部分冷却水吸热蒸发进入空气中,其余冷却水温度降低后从冷却塔出 来,经过过滤器过滤后进入第一水泵,冷却水从第一水泵出来后分成三路(此时第三电磁 阀关闭),第一路冷却水经过第一电磁阀进入第一换热器,在第一换热器中与进入冷却塔的 空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进入冷却塔的空气温度,冷却水从第一换热 器出来后进入冷却塔,重新与空气进行热湿交换;第二路冷却水经过第二电磁阀进入第二 换热器,在第二换热器中与进入冷却塔的空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进 入冷却塔的空气温度,冷却水从第二换热器出来后进入冷却塔,重新与空气进行热湿交换; 第三路冷却水从第一水泵出来后经过第四电磁阀进入蒸气压縮式冷水机组,在其中与制冷 剂进行换热,吸收制冷剂的热量,将制冷剂冷凝成液体,同时自身温度升高,从蒸气压縮式 冷水机组出来后进入冷却塔重新与空气进行热湿交换,如此循环。空气部分中,环境中空气 分别经过第一换热器、第二换热器进入冷却塔,在第一换热器和第二换热器中与冷却水进 行换热,空气放出热量,温度降低,空气进入冷却塔后,在冷却塔中与冷却水进行热湿交换, 最后被冷却塔风机吸入排出冷却塔。
[0009] 基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组春秋过渡季节运行时:蒸气压縮式冷水 机组停止运行,冷冻水从冷冻水回水站进入后被第二水泵吸入、加压,通过第六电磁阀进入 高效换热器(此时第五电磁阀关闭),冷冻水在高效换热器中与冷却水换热,放出热量,温
4度降低,从高效换热器出来后进入冷冻水出水分水站,供给空调系统各个末端。冷却水从冷 却塔出来后经过过滤器、第一水泵后分成三路(此时第四电磁阀关闭),第一路冷却水经过 第一电磁阀进入第一换热器,在第一换热器中与进入冷却塔的空气进行换热,吸收热量,温 度升高,同时降低进入冷却塔的空气温度,冷却水从第一换热器出来后进入冷却塔,重新与 空气进行热湿交换;第二路冷却水经过第二电磁阀进入第二换热器,在第二换热器中与进 入冷却塔的空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进入冷却塔的空气温度,冷却水 从第二换热器出来后进入冷却塔,重新与空气进行热湿交换;第三路冷却水经过第三电磁 阀进入高效换热器,在其中与冷冻水进行换热,冷却水吸收热量,自生温度升高,从高效换 热器出来后直接进入冷却塔,冷却水在冷却塔内与空气进行热湿交换,部分冷却水蒸发吸 热进入空气中,其余冷却水温度降低后从冷却塔出来。如此循环。空气部分中,环境中空气 分别经过第一换热器、第二换热器进入冷却塔,在第一换热器和第二换热器中与冷却水进 行换热,空气放出热量,温度降低,空气进入冷却塔后,在冷却塔中与冷却水进行热湿交换, 最后被冷却塔风机吸入排出冷却塔。
[0010] 有益效果:本发明基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组,解决了具有较大内 热源的大型建筑在过渡季节的供冷问题,通过利用蒸发冷却,实现了过渡季节建筑冷量的 免费供应,减少空调系统冷水机组的耗能,实现了建筑空调系统的节能,同时具有结构简 单,投资少等优点。
附图说明
[0011] 图1是本发明基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组示意图。 [0012] 以上图中有:蒸气压縮式冷水机组1 ;蒸气压縮式冷水机组冷却水输入端la ;蒸气 压縮式冷水机组冷却水输出端lb ;蒸气压縮式冷水机组冷冻水输入端lc ;蒸气压縮式冷水 机组冷冻水输出端ld ;高效换热器2 ;高效换热器第一输入端2a ;高效换热器第一输出端 2b ;高效换热器第二输入端2C ;高效换热器第二输出端2d ;第一换热器3 ;第二换热器4 ; 冷却塔5 ;冷却塔风机6 ;过滤器7 ;第一水泵8 ;第一电磁阀9 ;第二电磁阀10 ;第三电磁阀 11 ;第四电磁阀12 ;第五电磁阀13 ;第六电磁阀14 ;第二水泵15 ;冷冻水回水站16 ;冷冻水 出水分水站17 ;补水阀18。
具体实施方式
[0013] 结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式:本发明基于蒸发冷却与蒸气压縮 的综合冷水机组包括三部分:冷冻水部分、冷却水部分和空气部分。具体的连接方式为:冷 冻水部分,冷冻水回水站16的出口接第二水泵15的入口,第二水泵15的出口分成两路,一 路通过第六电磁阀14接高效换热器第二输入端2c,高效换热器第二输出端2d接蒸气压縮 冷水机组冷冻水输出端ld ;另外一路通过第五电磁阀13接蒸气压縮冷水机组冷冻水输入 端lc,蒸气压縮式冷水机组冷冻水输出端ld与高效换热器第二输出端2d合并后接冷冻水 出水分水站17。冷却水部分,蒸气压縮式冷水机组冷却水出水端lb接冷却塔5进水端,冷 却塔5出水端经过过滤器7接第一水泵8入口 ,第一水泵8出口分成四路,第一路通过第一 电磁阀9接第一换热器3的入口 ,第一换热器3出口接冷却塔5进水端;第二路通过第二电 磁阀10接第二换热器4的入口,第二换热器4出口接冷却塔5进水端;第三路通过第三电磁阀11接高效换热器的第一输入端2a,高效换热器第一输出端2b与蒸气压縮式冷水机组 的冷却水输出端lb合并接冷却塔5进水端;第四路,第一水泵8出口经过第四电磁阀12接 蒸气压縮式冷水机组的冷却水输入端la,蒸气压縮式冷水机组的冷却水输出端lb接冷却 塔5进水端,补水阀18接冷却塔补水端。空气部分,第一换热器3、第二换热器4分别位于 冷却塔5进风口 ,冷却塔风机6位于冷却塔5顶部。
[0014] 本发明夏季制冷运行的具体过程是:蒸气压縮式冷水机组1运行,冷冻水从冷冻 水回水站16进入后被第二水泵15吸入、加压后,通过第五电磁阀13进入蒸气压縮式冷水 机组l(此时第六电磁阀14关闭),冷冻水在蒸气压縮式冷水机组1内与制冷剂换热,放 出热量,温度降低,从蒸气压縮式冷水机组冷冻水输出端ld出来后进入冷冻水出水分水站 17,供给空调系统各个末端。冷却水从蒸气压縮式冷水机组冷却水出水端lb出来后,进入 冷却塔5,在冷却塔5内与空气进行热湿交换,部分冷却水蒸发吸热进入空气中,其余冷却 水温度降低后从冷却塔5出来,经过过滤器7过滤后进入第一水泵8,冷却水从第一水泵8 出来后分成三路(第三电磁阀11关闭),第一路冷却水经过第一电磁阀9进入第一换热器 3,在第一换热器3中与进入冷却塔5的空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进入 冷却塔5的空气温度,冷却水从第一换热器3出来后进入冷却塔5,重新与空气进行热湿交 换;第二路冷却水经过第二电磁阀10进入第二换热器4,在第二换热器4中与进入冷却塔 5的空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进入冷却塔5的空气温度,冷却水从第二 换热器4出来后进入冷却塔5,重新与空气进行热湿交换;第三路冷却水从第一水泵8出来 后经过第四电磁阀12进入蒸气压縮式冷水机组l,在其中与制冷剂进行换热,吸收制冷剂 的热量,将制冷剂冷凝成液体,同时自身温度升高,从蒸气压縮式冷水机组1出来后进入冷 却塔5重新与空气进行热湿交换,如此循环。空气部分中,环境中空气分别经过第一换热器 3、第二换热器4进入冷却塔5,空气在第一换热器3和第二换热器4中与冷却水进行换热, 空气放出热量,温度降低,空气进入冷却塔5后,在冷却塔5中与冷却水进行热湿交换,最后 被冷却塔风机6吸入排出冷却塔5。
[0015] 本发明春秋过渡季节运行的具体过程是:蒸气压縮式冷水机组1停止运行,冷冻 水从冷冻水回水站16进入后被第二水泵15吸入、加压,通过第六电磁阀14进入高效换热 器2(此时第五电磁阀13关闭),冷冻水在高效换热器2中与冷却塔5低温冷却水换热, 放出热量,温度降低,从高效换热器2出来后进入冷冻水出水分水站17,供给空调系统各个 末端。冷却水从冷却塔5出来后经过过滤器7、第一水泵8后分成三路(第四电磁阀12关 闭),第一路冷却水经过第一电磁阀9进入第一换热器3,在第一换热器3中与进入冷却塔 5的空气进行换热,吸收热量,温度升高,同时降低进入冷却塔5的空气温度,冷却水从第一 换热器3出来后进入冷却塔5,重新与空气进行热湿交换;第二路冷却水经过第二电磁阀IO 进入第二换热器4,在第二换热器4中与进入冷却塔5的空气进行换热,吸收热量,温度升 高,同时降低进入冷却塔5的空气温度,冷却水从第二换热器4出来后进入冷却塔5,重新 与空气进行热湿交换;第三路冷却水经过第三电磁阀11进入高效换热器2,在高效换热器2 中与冷冻水进行换热,冷却水吸收热量,自生温度升高,从高效换热器2出来后直接进入冷 却塔5,冷却水在冷却塔5内与空气进行热湿交换,部分冷却水蒸发吸热进入空气中,其余 冷却水温度降低后从冷却塔5出来,如此循环。空气部分中,环境中空气分别经过第一换热 器3、第二换热器4进入冷却塔5,在第一换热器3和第二换热器4中与冷却水进行换热,空
6气放出热量,温度降低,空气进入冷却塔5后,在冷却塔5中与冷却水进行热湿交换,最后被 冷却塔风机6吸入排出冷却塔5。
[0016] 当冷却塔内水位低于设定要求时,补水阀自动开启,保证冷却塔内水位。冷却塔在 运行过程中,空气进入冷却塔前首先经过与第一换热器、第二换热器内冷却水换热,实现对 空气的降温。在空气含湿量不变的情况下,空气的干球温度降低,则空气的湿球温度也随之 降低,冷却水在冷却塔内与空气进行热湿交换,理论上冷却塔冷却水的出水温度可达到冷 却塔入口空气的湿球温度,从而实现冷却塔的冷却水出水温度进一步降低。第一换热器、第 二换热器在使用过程中,空气中的灰尘、杂物等易在换热器表面堆积,当冷却塔运行一段时 间后,可通过切换到冷却塔风机的反转,实现对第一换热器和第二换热器表面的清洁。

Claims (3)

  1. 一种基于蒸发冷却与蒸气压缩的综合冷水机组,其特征在于包括冷冻水部分、冷却水部分和空气部分;其中冷冻水部分为:冷冻水回水站(16)的出口接第二水泵(15)的入口,第二水泵(15)的出口分成两路,一路通过第六电磁阀(14)接高效换热器第二输入端(2c),高效换热器第二输出端(2d)接蒸气压缩式冷水机组冷冻水输出端(1d);第二水泵(15)的另外一路通过第五电磁阀(13)接蒸气压缩式冷水机组冷冻水输入端(1c),蒸气压缩式冷水机组冷冻水输出端(1d)与高效换热器第二输出端(2d)合并后接冷冻水出水分水站(17);冷却水部分为:蒸气压缩式冷水机组冷却水输出端(1b)接冷却塔(5)进水端,冷却塔(5)出水端经过过滤器(7)接第一水泵(8)入口,第一水泵(8)出口分成四路,第一路通过第一电磁阀(9)接第一换热器(3)的入口,第一换热器(3)出口接冷却塔(5)进水端;第二路通过第二电磁阀(10)接第二换热器(4)的入口,第二换热器(4)出口接冷却塔(5)进水端;第三路通过第三电磁阀(11)接高效换热器的第一输入端(2a),高效换热器第一输出端(2b)与蒸气压缩式冷水机组的冷却水输出端(1b)合并接冷却塔(5)进水端;第四路,第一水泵(8)出口经过第四电磁阀(12)接蒸气压缩式冷水机组的冷却水输入端(1a),补水阀(18)接冷却塔补水端;空气部分:第一换热器(3)、第二换热器(4)分别位于冷却塔(5)进风口,冷却塔风机(6)位于冷却塔(5)顶部。
  2. 2. 根据权利要求1所述的基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组,其特征在于由第 三电磁阀(11)、第四电磁阀(12)、第五电磁阀(13)和第六电磁阀(14)的阀门组实现蒸气 压縮式冷水机组(1)与高效换热器(2)之间的切换。
  3. 3. 根据权利要求1所述的基于蒸发冷却与蒸气压縮的综合冷水机组,其特征在于冷却 塔风机(6)为可正反转风机,通过风机的反转实现对第一换热器(3)、第二换热器(4)表面 进行清洁。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Jiangsu Josun Air Conditioner Co., Ltd.

Assignor: Southeast University

Contract record no.: 2011320000485

Denomination of invention: Synthesis water chilling unit based on evaporative cooling and vapour compression

Granted publication date: 20100602

License type: Exclusive License

Open date: 20090325

Record date: 20110401

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20100602

Termination date: 20181029