CN101520218B - 带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组 - Google Patents

Abstract

带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，由压缩机、气体连接管、冷凝器、液体连接管、节流装置、蒸发器构成蒸汽压缩式制冷循环；通过开启热管支路上的热管气体阀、与节流装置并联的热管液体阀和蒸发器上的蒸发器液体阀，使蒸发器、气体连接管、冷凝器和液体连接管顺次连接构成冷媒自然循环回路；通过开启热管气体阀、热管液体阀和蓄冷液体阀，使气体连接管、冷凝器、液体连接管和蓄冷槽顺次连接构成冷媒蓄冷自然循环回路。该机组采用分体结构，保留了冷水机组夏季制取空调冷水的功能，同时在过渡季和冬季充分利用室外空气的自然冷能制取冷水并进行蓄冷，为建筑内区或高发热区域全年供冷的区域提供冷水，具有结构简单、高效节能的突出优点。

Description

带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组

技术领域

本发明涉及一种带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，特别适用于过渡季和冬季也需提供空调冷水以及可以采用蓄冷的场合，属于制冷空调领域设备。

背景技术

目前，建筑中存在很多全年发热量都较大的区域，如大型建筑内区、设备机房、特种冷却机房等，这些区域在夏季、过渡季和冬季都需要供冷，以抵消区域中较大的冷负荷。对于大型建筑内区，常采用风机盘管+新风空调形式，毋庸置疑在过渡季和冬季利用新风进行供冷是个好方法，但一般会带来风道面积需要加大，送风能耗高等问题；对于设备机房、特种冷却机房由于卫生以及工艺要求，常不需要新风，利用新风供冷会带来洁净、除尘方面的问题。因此，如何高效地为过渡季和冬季制取冷水一直是业界亟待解决的问题。同时，为了充分利用冬季自然冷源跨时间供冷，跨季节蓄冷技术常被利用。

解决过渡季和冬季供冷问题目前常用的方法有：利用风冷式冷水机组制取冷水和利用冷却塔free cooling制取冷水。而利用风冷式冷水机组制取冷水时存在两个明显缺陷：(1)冷水机组运行时压缩机、风机的能耗较大；(2)冷水机组在供给运行时，由于冷凝温度过低，需要使用调节冷凝压力、冷却风机转速来提高冷凝压力，使得机组能耗增加，同时运行可靠性降低。利用冷却塔free cooling制取冷水时，通过冷却塔制取的低温冷却水经过换热器与室内的冷冻水进行热交换，将冷量送入室内进行降温。当冬季室外温度过低时，冷却水管、冷却塔易结冻，为了正常运转常对冷却水管和冷却塔接水盘采用加强保温和加热等措施，不仅增加了投资也提高了运行费用。

解决跨季节蓄冷问题的常用方法是利用冬季的低温冷风通过风机以及泵的运行来制造冷水，但这种方法由于风机以及泵的运行，增加了运行能耗。

上述分析表面，现有技术在冬季和过渡季还难以实现高效、可靠的供冷和蓄冷，有待于提供一种更为高效的制取冷水和蓄冷的技术方案。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种不仅在夏季能够正常制冷，而且在过渡季和冬季能够将室外空气中冷量高效转移到冷水的带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，以提高冷水机组在过渡季和冬季供冷、蓄冷的效率以及运行的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器4、液体连接管11、节流装置3和气体连接管10，由压缩机1、液体连接管11、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4和气体连接管10顺次连接构成蒸气压缩式制冷循环回路，其特征在于：在节流装置3两端并联热管液体阀7，在压缩机1的吸气口与蒸发器4出口之间的压缩机吸气管12上设置制冷气体阀6，在压缩机1排气管与蒸发器4出口之间的热管支路13上设置热管气体阀5，在蒸发器进口设置蒸发器液体阀9，蓄冷支路气体连接管22与压缩机吸气管12和热管支路13相连，蓄冷支路液体连接管23与蒸发器液体阀9进口相连，在蓄冷支路液体连接管23上设置蓄冷液体阀8，蓄冷槽18与蓄冷支路气体连接管22和蓄冷支路液体连接管23相连，所述蓄冷槽18包括蓄冷槽保温壳体19、蓄冷介质20和蓄冷蒸发器21；蓄冷槽18、蓄冷支路气体连接管22、热管气体阀5、气体连接管10、冷凝器2、液体连接管11、热管液体阀7、蓄冷液体阀8和蓄冷支路液体连接管23顺次构成冷媒蓄冷自然循环回路。

上述方案中，将冷凝器2设置在上位机组16内；将压缩机1、节流装置3、蒸发器4、热管气体阀5、制冷阀门6、热管液体阀7、蓄冷液体阀8、蒸发器液体阀9设置在下位机组17内；将蓄冷槽保温壳体19、蓄冷介质20、蓄冷蒸发器21设置在蓄冷槽18内；所述上位机组16、下位机组17与蓄冷槽18是分体设置的，上位机组16与下位机组17通过气体连接管10和液体连接管11连接，下位机组17与蓄冷槽18通过蓄冷支路气体连接管22和蓄冷支路液体连接管23连接；上位机组16与下位机组17之间存在高差，上位机组16与蓄冷槽18之间存在高差。

所述蒸发器4为满液式蒸发器或水箱式蒸发器。所述冷凝器2为风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器或风冷式冷凝器和蒸发式冷凝器的组合。所述热管气体阀5、制冷气体阀6、热管液体阀7、蓄冷液体阀8、蒸发器液体阀9为电磁阀、电动调节阀或电磁阀和电动调节阀的组合；所述热管气体阀5和制冷气体阀6可以合并为一只三通阀，所述三通阀为电磁式、电动式或自力式三通阀。所述节流装置3为浮球阀、电子膨胀阀、孔板、毛细管或是这些节流装置的组合。

采用上述技术方案，既保留了现有冷水机组夏季制冷的功能，还能在过渡季和冬季充分利用室外空气冷源将冷量转移到空调冷水中，以实现全年供冷并带有蓄冷功能，具有结构简单、节能效果突出优点。具体表现在以下几个方面：

(1)简化了系统，降低了空调系统的投资。机组在现有风冷式冷水机组的基础上只增加一些阀门和管道，相对于冷却塔供冷而言，勿需包含冷却塔、冷却水泵等设备组成的冷却水系统；

(2)节能效果明显。机组的冷凝器侧利用室外空气作为冷却介质，无冷却塔和冷却水泵运行能耗，代之以较低的风机能耗；同时风冷冷凝器的使用避免了冬季冷却塔系统的防冻问题，节省了冷却塔防冻设施的运行电耗；当冷凝器采用蒸发式冷凝器，则能大大降低冷凝温度，提高冷凝器的传热效率，从而使得在室外干球温度较高时，仍可利用冷媒自然循环制取空调冷水，延长了自然循环的运行时间，强化了节能效果；

(3)将分离式热管技术应用于大规模跨季节蓄冷，降低了常规蓄冷过程中风机、泵的能耗。跨时间跨季节蓄冷不仅能够降低了过渡季白天和夏季的空调运行能耗，还能减少系统装机负荷。

附图说明

图1给出了“带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组”的系统结构原理图。

图2为图1所示“带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组”在进行蒸汽压缩式制冷时的原理图。

如图3为图1所示“带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组”在进行蒸汽压缩式蓄冷时的原理图。

如图4为图1所示“带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组”在进行冷媒自然循环制冷制冷时的原理图。

如图5为图1所示“带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组”在进行冷媒自然循环蓄冷时的原理图。

图1至图5中的各附图标记如下：

1-压缩机；2-冷凝器；3-节流装置；4-蒸发器；5-热管气体阀；6-制冷气体阀；7-热管液体阀；8-蓄冷液体阀；9-蒸发器液体阀；10-气体连接管；11-液体连接管；12-压缩机吸气管；13-热管支路；14-冷水进口；15-冷水出口；16-上位机组；17-下位机组；18-蓄冷槽；19-蓄冷槽保温壳体；20-蓄冷介质；21-蓄冷蒸发器；22-蓄冷支路气体连接管；23-蓄冷支路液体连接管。

具体实施方式

图1给出了本发明公开的一种带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组的系统结构原理图，包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器4、液体连接管11、节流装置3和气体连接管10，由压缩机1、液体连接管11、冷凝器2、节流装置3、蒸发器4和气体连接管10顺次连接构成蒸气压缩式制冷循环回路；在节流装置3两端并联热管液体阀7，在压缩机1的吸气口与蒸发器4出口之间的压缩机吸气管12上设置制冷气体阀6，在压缩机1排气管与蒸发器4出口之间的热管支路13上设置热管气体阀5，在蒸发器进口设置蒸发器液体阀9，蓄冷支路气体连接管22与压缩机吸气管12和热管支路13相连，蓄冷支路液体连接管23与蒸发器液体阀9进口相连，在蓄冷支路液体连接管23上设置蓄冷液体阀8，蓄冷槽18与蓄冷支路气体连接管22和蓄冷支路液体连接管23相连，所述蓄冷槽18包括蓄冷槽保温壳体19、蓄冷介质20和蓄冷蒸发器21；蓄冷槽18、蓄冷支路气体连接管22、热管气体阀5、气体连接管10、冷凝器2、液体连接管11、热管液体阀7、蓄冷液体阀8和蓄冷支路液体连接管23顺次构成冷媒蓄冷自然循环回路。

改机组中，冷凝器2设置在上位机组16内；将压缩机1、节流装置3、蒸发器4、热管气体阀5、制冷阀门6、热管液体阀7、蓄冷液体阀8、蒸发器液体阀9设置在下位机组17内；将蓄冷槽保温壳体19、蓄冷介质20、蓄冷蒸发器21设置在蓄冷槽18内；所述上位机组16、下位机组17与蓄冷槽18是分体设置的，上位机组16与下位机组17通过气体连接管10和液体连接管11连接，下位机组17与蓄冷槽18通过蓄冷支路气体连接管22和蓄冷支路液体连接管23连接；上位机组16与下位机组17之间存在高差，上位机组16与蓄冷槽18之间存在高差。

所述蒸发器4为满液式蒸发器或水箱式蒸发器。所述冷凝器2为风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器或风冷式冷凝器和蒸发式冷凝器的组合。所述热管气体阀5、制冷气体阀6、热管液体阀7、蓄冷液体阀8、蒸发器液体阀9为电磁阀、电动调节阀或电磁阀和电动调节阀的组合；所述热管气体阀5和制冷气体阀6可以合并为一只三通阀，所述三通阀为电磁式、电动式或自力式三通阀。所述节流装置3为浮球阀、电子膨胀阀、孔板、毛细管或是这些节流装置的组合。

该机组可以通过控制热管气体阀5，制冷阀门6，热管液体阀7，蓄冷液体阀8、蒸发器液体阀9的开度，实现蒸汽压缩式制冷、冷媒自然循环制冷、冷媒蓄冷自然循环的各种组合形式，充分利用自然冷源达到制冷目的。具体可实现功能如下：

1)、如图2所示，当打开制冷阀门6和蒸发器液体阀9，关闭热管气体阀5、热管液体阀7和蓄冷液体阀8，该系统仅进行蒸汽压缩式制冷。该功能使得机组在夏季正常制冷。

2)、如图3所示，当打开制冷阀门6和蓄冷液体阀8，关闭热管气体阀5、热管液体阀7和蒸发器液体阀9，该系统仅进行蒸汽压缩式蓄冷。该功能使得机组能够充分利用负荷的昼夜变化以及峰谷电价，在夜间进行蓄存冷量白天释放冷量，从而降低运行费用，减小装机负荷。

3)、如图4所示，当打开热管气体阀5、热管液体阀7和蒸发器液体阀9，关闭制冷阀门6和蓄冷液体阀8时，该系统仅进行冷媒自然循环制冷。该功能使得机组能够在冬季和过渡季充分利用室外空气冷源，高效、可靠地制取冷水。

4)、如图5所示，当打开热管气体阀5、热管液体阀7和蓄冷液体阀8，关闭制冷阀门6和蒸发器液体阀9时，该系统仅进行冷媒自然循环蓄冷。该功能使得机组能够在冬天储存冷量，夏天取出冷量，实现冷量的跨季节使用。

5)、当打开制冷阀门6、蓄冷液体阀8和蒸发器液体阀9，关闭热管气体阀5和热管液体阀7，该系统同时进行蒸汽压缩式制冷和蓄冷；

6)、当打开热管气体阀5、热管液体阀7、蓄冷气体阀8和蒸发器液体阀9，关闭制冷阀门6时，该系统同时进行冷媒自然循环制冷和冷媒自然循环蓄冷。该功能使得机组可根据负荷以及自然供冷能力在一天中的变化，在晚上自然循环供冷具有盈余，白天自然循环供冷不足的情况下，实现自然冷量的转移，保证在过渡节和冬季充分利用自然冷源。

Claims (6)

1.一种带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、蒸发器(4)、液体连接管(11)、节流装置(3)和气体连接管(10)，由压缩机(1)、液体连接管(11)、冷凝器(2)、节流装置(3)、蒸发器(4)和气体连接管(10)顺次连接构成蒸气压缩式制冷循环回路，其特征在于：在节流装置(3)两端并联热管液体阀(7)，在压缩机(1)的吸气口与蒸发器(4)出口之间的压缩机吸气管(12)上设置制冷气体阀(6)，在压缩机(1)排气管与蒸发器(4)出口之间的热管支路(13)上设置热管气体阀(5)，在蒸发器进口设置蒸发器液体阀(9)，蓄冷支路气体连接管(22)与压缩机吸气管(12)和热管支路(13)相连，蓄冷支路液体连接管(23)与蒸发器液体阀(9)进口相连，在蓄冷支路液体连接管(23)上设置蓄冷液体阀(8)，蓄冷槽(18)与蓄冷支路气体连接管(22)和蓄冷支路液体连接管(23)相连，所述蓄冷槽(18)包括蓄冷槽保温壳体(19)、蓄冷介质(20)和蓄冷蒸发器(21)；蓄冷槽(18)、蓄冷支路气体连接管(22)、热管气体阀(5)、气体连接管(10)、冷凝器(2)、液体连接管(11)、热管液体阀(7)、蓄冷液体阀(8)和蓄冷支路液体连接管(23)顺次构成冷媒蓄冷自然循环回路。

2.根据权利要求1所述带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，将冷凝器(2)设置在上位机组(16)内；将压缩机(1)、节流装置(3)、蒸发器(4)、热管气体阀(5)、制冷气体阀(6)、热管液体阀(7)、蓄冷液体阀(8)、蒸发器液体阀(9)设置在下位机组(17)内；将蓄冷槽保温壳体(19)、蓄冷介质(20)、蓄冷蒸发器(21)设置在蓄冷槽(18)内；所述上位机组(16)、下位机组(17)与蓄冷槽(18)是分体设置的，上位机组(16)与下位机组(17)通过气体连接管(10)和液体连接管(11)连接，下位机组(17)与蓄冷槽(18)通过蓄冷支路气体连接管(22)和蓄冷支路液体连接管(23)连接；上位机组(16)与下位机组(17)之间存在高差，上位机组(16)与蓄冷槽(18)之间存在高差。

3.根据权利要求1所述带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，其特征在于：所述蒸发器(4)为满液式蒸发器或水箱式蒸发器。

4.根据权利要求1所述带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，其特征在于：冷凝器(2)为风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器，或风冷式冷凝器和蒸发式冷凝器的组合。

5.根据权利要求1所述带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，其特征在于：所述热管气体阀(5)、制冷气体阀(6)、热管液体阀(7)、蓄冷液体阀(8)、蒸发器液体阀(9)为电磁阀、电动调节阀或电磁阀和电动调节阀的组合；所述热管气体阀(5)和制冷气体阀(6)合并为一只三通阀，所述三通阀为电磁式、电动式或自力式三通阀。

6.根据权利要求1所述带自然冷却和蓄冷功能的全年供冷冷水机组，其特征在于：所述节流装置(3)为浮球阀、电子膨胀阀、孔板、毛细管或是这些节流装置的组合。

Images