CN101498488A - 一种可实现制冰制冷水的空调机组 - Google Patents

Abstract

可实现制冰制冷水的空调机组涉及一种可实现制取空调冷冻水，也能制取冰块用于冰蓄冷，同时实现利用冷凝热高效解决机组制冰时脱冰问题的空调机组，机组包括制冷剂回路和脱冰回路；制冷剂回路包括压缩机(1)、蓄水式换热器(2)、水冷冷凝器(3)、储液器(4)、过滤器(5)、第一电子膨胀阀(6)、第一蒸发器(7)、第二电子膨胀阀(9)、第二蒸发器(10)及其相关连接管路；脱冰回路包括蓄水式换热器(2)、水泵(11)、第一蒸发器(7)、蓄冰桶(8)及其相关连接管路；实现了冰蓄冷空调机组的多功能化，既可单独制取冷冻水，也可在部分负荷下或者夜间制取冰块用于空调冰蓄冷，消除了设备闲置，减少了空调系统的制冷机组初投资。

Description

一种可实现制冰制冷水的空调机组

技术领域

本发明涉及一种可实现制取空调冷冻水，也能制取冰块用于冰蓄冷，同时实现利用冷凝热高效解决机组制冰时脱冰问题的空调机组，属于制冷空调系统设计和制造的技术领域。

背景技术

在建筑的中央空调系统设计中，空调机组通常是根据最大负荷进行选型。而随着环境温度的变化以及建筑使用情况的改变，在实际运行过程中，建筑空调机组大部分时间处于部分负荷运行状态，出现大马拉小车现象，导致空调机组得不到充分利用，造成设备闲置浪费。冰蓄冷技术由此得以提出并迅速得到推广。冰蓄冷技术通过空调机组在建筑空调负荷较低时进行制冰，利用冰的潜热进行冷量蓄存，当建筑空调负荷较大时又通过冰的融化释放出冷量，降低此时对机组供冷能力的需求，从而减少空调机组总的装机容量，提高设备利用率。同时，对于进行用电分时计费的地区，利用夜间电网用电低谷的较低电价进行制冰蓄冷，白天再放出冷量，可大幅度减少空调系统的运行费用，同时实现用电的移峰填谷，提高电网用电负荷率。

目前常规的冰蓄冷方法主要是，采用乙二醇等溶液作为冷冻介质，在进行蓄冷时，乙二醇溶液从制冷机组蒸发器中吸收冷量，然后在蓄冰槽中放出冷量，将蓄冰槽中的水冻结成冰；在进行放冷时，蓄冰槽中的冰融化成水，乙二醇溶液从蓄冰槽中吸收冷量，然后通过换热器将冷量放出给冷冻水。这种冰蓄冷方式因采取了冷冻介质，在换热过程中存在多个换热温差，导致制冷机组的制冷效率较低。同时，乙二醇溶液价格不菲，增加了系统初投资。冰蓄冷技术采取间歇运行，在不进行冰蓄冷时，冰蓄冷机组闲置，这无形之中提高了空调系统的初投资。

因此，研制出一种新型的高效冰蓄冷空调机组，实现即可制取空调冷冻水，也能制冰用于冰蓄冷，同时充分利用冷凝热高效解决机组制冰时的脱冰问题，并进一步降低空调系统的初投资，充分发挥冰蓄冷优势是本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为解决现有冰蓄冷空调机组存在效率较低，初投资较大等问题，提出一种新型高效的、可制取空调冷冻水，同时也可实现制冰的综合空调机组。

技术方案：本发明可实现制冰制冷水的空调机组中，系统包括制冷剂回路和脱冰回路。制冷剂回路包括压缩机、蓄水式换热器、水冷冷凝器、储液器、过滤器、第一电子膨胀阀、第一蒸发器、第二电子膨胀阀、第二蒸发器及其相关连接管路。压缩机的出口接蓄水式换热器第一输入端，蓄水式换热器的第一输出端接水冷冷凝器的第一输入端，水冷冷凝器的第一输出端接储液器入口，储液器出口接过滤器入口，过滤器的出口分成两路：一路通过第一电子膨胀阀接第一蒸发器第一输入端，第一蒸发器的第一输出端接压缩机入口；另一路通过第二电子膨胀阀接第二蒸发器第一输入端，第二蒸发器第一输出端也接压缩机入口。脱冰回路包括蓄水式换热器、水泵、第一蒸发器、蓄冰桶及其相关连接管路。蓄水式换热器第二输出端通过水泵接第一蒸发器第二输入端，第一蒸发器第二输出端接蓄水式换热器第二输入端。

本发明可实现制冰制冷水的空调机组包括两个循环回路：制冷剂回路和脱冰回路，有三种运行模式：制冷冻水模式、制冰模式和脱冰模式。本发明所采取的方案为：当机组运行制冷冻水模式时，制冷剂回路中，制冷剂在压缩机中被压缩排出后进入蓄水式换热器，制冷剂在其中与水进行换热，制冷剂放出热量，蓄水式换热器中水温度升高，制冷剂从蓄水式换热器出来后进入水冷冷凝器冷凝，冷凝成液体后进入储液器，然后经过过滤器过滤，从过滤器出来后，制冷剂经过第二电子膨胀阀节流降压(此时第一电子膨胀阀关闭)，变成气液两相进入第二蒸发器，制冷剂在其中与冷冻水进行换热，吸收热量蒸发，制取冷冻水，制冷剂完全蒸发后从第二蒸发器出来，被压缩机吸入、压缩后再次排出，从而实现循环。此时脱冰回路不工作。

当机组运行制冰模式蓄冷时：制冷剂回路中，制冷剂在压缩机中被压缩排出后进入蓄水式换热器，制冷剂在其中与水进行换热，制冷剂放出热量，蓄水式换热器中水温度升高，制冷剂从蓄水式换热器出来后进入水冷冷凝器冷凝，冷凝成液体后进入储液器，然后经过过滤器过滤，从过滤器出来后，制冷剂经过第一电子膨胀阀节流降压(此时第二电子膨胀阀关闭)，变成气液两相进入第一蒸发器，制冷剂在其中与制冰水进行换热，吸收热量蒸发，制取冰块，制冷剂完全蒸发后从第一蒸发器出来，被压缩机吸入、压缩后再次排出，再次循环。此时脱冰回路不工作。

当机组所制冰块成型时，机组停止制冰，运行脱冰模式。此时制冷剂回路停止工作，脱冰回路中，水泵工作，热水从蓄水式换热器出来经过水泵加压后进入第一蒸发器，对第一蒸发器中制冰槽进行加热，冰块与制冰槽的接触部分融化，在重力作用了，实现冰块与制冰槽的分离，冰块进入蓄冰桶中，从而完成脱冰过程。脱冰结束后，制冰水从第一蒸发器的制冰水入口再次注入，机组再次运行制冰模式。如此循环。

有益效果：

1、本发明实现了冰蓄冷空调机组的多功能化，即可单独制取冷冻水，也可在部分负荷下或者夜间制取冰块用于空调冰蓄冷，消除了设备闲置，减少了空调系统的制冷机组初投资。

2、机组在脱冰过程中以制冰过程中的冷凝热作为脱冰热源，此时制冷系统停止工作，实现了节能。

3、机组相比现有冰蓄冷模式，不采用乙二醇等冷冻介质，减小了机组的换热温差，提高了机组的性能系数，实现了节能。同时整个机组结构紧凑、简单。

附图说明

图1是本发明可实现制冰制冷水的空调机组系统流程示意图。

以上图中有：压缩机1；蓄水式换热器2；蓄水式换热器第一输入端2a；蓄水式换热器第一输出端2b；蓄水式换热器第二输入端2c；蓄水式换热器第二输出端2d；水冷冷凝器3；水冷冷凝器第一输入端3a；水冷冷凝器第一输出端3b；冷却水进口3c；冷却水出口3d；储液器4；过滤器5；第一电子膨胀阀6；第一蒸发器7；第一蒸发器第一输入端7a；第一蒸发器第一输出端7b；第一蒸发器第二输入端7c；第一蒸发器第二输出端7d；制冰水入口7e；蓄冰桶8；第二电子膨胀阀9；第二蒸发器10；第二蒸发器第一输入端10a；第二蒸发器第一输出端10b；冷冻水进口10c；冷冻水出口10d；水泵11。

具体实施方式

结合附图1进一步说明本发明的具体实施方式：本发明可实现制冰制冷水的空调机组包括制冷剂回路和脱冰回路。具体的连接方式是压缩机1的输出端接蓄水式换热器第一输入端2a，蓄水式换热器第一输出端2b接水冷冷凝器第一输入端3a，水冷冷凝器第一输出端3b接储液器4入口，储液器4出口接过滤器5入口，过滤器5的出口分成两路：一路通过第一电子膨胀阀6接第一蒸发器第一输入端7a，第一蒸发器第一输出端7b接压缩机1的输入端；另外一路通过第二电子膨胀阀9接第二蒸发器第一输入端10a，第二蒸发器第一输出端10b也接压缩机1的输入端。蓄水式换热器第二输出端2d通过水泵11接第一蒸发器第二输入端7c，第一蒸发器第二输出端7d与蓄水式换热器第二输入端2c相接，蓄冰桶8位于第一蒸发器7正下方，接收第一蒸发器7脱冰后的冰块。

可实现制冰制冷水的空调机组可运行三种模式：制冷冻水模式、制冰模式和脱冰模式。机组运行制冷冻水模式时，制冷剂回路中，制冷剂在压缩机1中被压缩排出后进入蓄水式换热器2，制冷剂在其中与水进行换热，制冷剂放出热量，蓄水式换热器2中水温度升高，制冷剂从蓄水式换热器2出来后进入水冷冷凝器3冷凝，冷凝成液体后进入储液器4，然后经过过滤器5过滤，从过滤器5出来后，制冷剂经过第二电子膨胀阀9节流降压(此时第一电子膨胀阀6关闭)，变成气液两相进入第二蒸发器10，制冷剂在其中与冷冻水进行换热，吸收热量蒸发，制取冷冻水。制冷剂完全蒸发后从第二蒸发器10出来，被压缩机1吸入、压缩后再次排出，从而实现循环。此时脱冰回路不工作。

当机组运行制冰模式时：制冷剂回路中，制冷剂在压缩机1中被压缩排出后进入蓄水式换热器2，制冷剂在其中与水进行换热，制冷剂放出热量，蓄水式换热器2中水温度升高，制冷剂从蓄水式换热器2出来后进入水冷冷凝器3冷凝，冷凝成液体后进入储液器4，然后经过过滤器5过滤，从过滤器5出来后，制冷剂经过第一电子膨胀阀6节流降压(此时第二电子膨胀阀9关闭)，变成气液两相进入第一蒸发器7，制冷剂在其中与制冰水进行换热，吸收热量蒸发，制取冰块，制冷剂完全蒸发后从第一蒸发器7出来，被压缩机1吸入、压缩后再次排出，从而实现循环。此时脱冰回路不工作。

当机组所制冰块成型时，机组停止制冰，运行脱冰模式。此时制冷剂回路停止工作，脱冰回路中，水泵11工作，热水从蓄水式换热器2出来经过水泵11加压后进入第一蒸发器7，对第一蒸发器7中制冰槽进行加热，冰块与制冰槽的接触部分融化，在重力作用了，实现冰块与制冰槽的分离，冰块进入蓄冰桶8中，从而完成脱冰过程。脱冰结束后，制冰水从第一蒸发器的制冰水入口7e再次注入，机组再次运行制冰模式，如此循环。

当建筑空调负荷较大或者空调系统白天运行时，机组运行制冷冻水模式，制取冷冻水供给建筑空调系统，同时蓄冰桶中的冰块也可释放出冷量供给建筑空调系统。当建筑空调负荷较小或者系统晚上运行时，机组运行制冰模式进行蓄冷。

在机组运行制冷冻水模式、制冰模式时，利用压缩机排出的制冷剂过热气体加热蓄水式换热器中的热水，为在机组在脱冰模式下运行提供脱冰的热源。而在脱冰的过程中，机组压缩机停止运行，机组制冷系统不需要工作，相比现有的利用过热制冷剂脱冰(脱冰过程中压缩机仍然工作)以及电加热脱冰方法，具有很大节能效果。

Claims (3)

1.一种可实现制冰制冷水的空调机组，其特征在于机组包括制冷剂回路和脱冰回路；制冷剂回路包括压缩机(1)、蓄水式换热器(2)、水冷冷凝器(3)、储液器(4)、过滤器(5)、第一电子膨胀阀(6)、第一蒸发器(7)、第二电子膨胀阀(9)、第二蒸发器(10)及其相关连接管路；压缩机(1)的输出端接蓄水式换热器第一输入端(2a)，蓄水式换热器第一输出端(2b)接水冷冷凝器第一输入端(3a)，水冷冷凝器第一输出端(3b)接储液器(4)入口，储液器(4)出口接过滤器(5)入口，过滤器(5)的出口分成两路：一路通过第一电子膨胀阀(6)接第一蒸发器第一输入端(7a)，第一蒸发器第一输出端(7b)接压缩机(1)的输入端；另外一路通过第二电子膨胀阀(9)接第二蒸发器第一输入端(10a)，第二蒸发器第一输出端(10b)也接压缩机(1)的输入端；

脱冰回路包括蓄水式换热器(2)、水泵(11)、第一蒸发器(7)、蓄冰桶(8)及其相关连接管路；蓄水式换热器第二输出端(2d)通过水泵(11)接第一蒸发器第二输入端(7c)，第一蒸发器第二输出端(7d)与蓄水式换热器第二输入端(2c)相接，蓄冰桶(8)位于第一蒸发器(7)正下方，接收第一蒸发器(7)脱冰后的冰块。

2.根据权利要求1所述的可实现制冰制冷水的空调机组，其特征在于机组脱冰时，机组的压缩机(1)不工作，脱冰热源为机组运行制冷冻水模式、制冰模式时压缩机(1)排出的高温制冷剂所加热蓄水式换热器(2)中的热水。

3.根据权利要求1所述的可实现制冰制冷水的空调机组，其特征在于蓄水式换热器(2)本身即作为水与制冷剂的换热器，同时也具有较大的蓄水功能。

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