CN102997510A - 蒸发式冷凝器、应用该蒸发式冷凝器的制冷空调机组及其控制方法 - Google Patents

蒸发式冷凝器、应用该蒸发式冷凝器的制冷空调机组及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蒸发式冷凝器,其上箱体静压箱内设有除雾用第二换热器,其下箱体设有串联的冷凝用第一换热器。本发明还涉及应用该蒸发式冷凝器的蒸发冷却式压缩冷凝机组和冷水机组,主要包括用于实现制冷剂的冷却和冷凝的第一模块,用于实现制冷剂的吸入、压缩等功能的第二模块和控制系统。其第一模块由至少一台蒸发式冷凝器并联集成;第二模块包括至少一台压缩机,且第一和第二模块组合安装在共同的底座上,第一模块所包括的蒸发式冷却装置数量与第二模块所包括的压缩机数量或至少一台压缩机的能量级数相对应。本发明的控制方法根据环境温度控制蒸发式冷凝器及蒸发式冷凝器的风机和水泵的启动;根据环境温度和压缩机的排气压力值调节、控制蒸发式冷凝器及其风机、水泵的工作状态,使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内;令风机和水泵的运行功率最小化,使蒸发冷凝装置的散热能力与压缩机运行时的所需要的散热量实现动态匹配。

Description

蒸发式冷凝器、应用该蒸发式冷凝器的制冷空调机组及其 控制方法技术领域[0001] 本发明涉及制冷空调技术,特别是涉及一种具有除雾功能的蒸发式冷凝器,应用 这种蒸发式冷凝器作为冷凝设备的制冷空调机组及其控制方法。背景技术[0002] 在制冷空调技术领域里,一般按照冷却介质分为水冷式制冷空调机组和风冷式制 冷空调机组两大类。其中,风冷式制冷空调机组是以风冷冷凝器作为压缩机排出的高压过 热制冷剂气体的冷却冷凝设备,以环境大气作为冷却介质,通过风机的强制对流循环提高 风冷冷凝器的换热效率,因其结构简单,安装、操作比较方便,造价低而被广泛应用于生产 实际中;水冷式制冷空调机组是以水冷式冷凝器作为压缩机排出的高压过热制冷剂气体的 冷却冷凝设备,由于水冷式制冷空调机组是以水作为冷却介质,因此,水冷式制冷空调机组 在实际使用过程中,必须额外安装由冷却塔、冷却水泵、冷却水管系组成的复杂的冷却水系 统对冷却水进行冷却循环才能工作。[0003] 通常空气处理机组是将冷热盘管安装于密封的保温板组成的箱体内,以保证整个 机组设备的制冷或制热功效,而一般冷桥结构的存在将直接影响到密封箱体的隔热效果。 为了提高密封箱体的隔热效果,各种形式的无冷桥设计已经为业内所熟知,例如本申请的 发明人之前提交的中国发明专利申请第201010182653. 8号中公开了一种组合式无冷桥密 封箱,主要由密封板及其接合构件、密封门及其门框构件、密封条和紧固件组成,其中一体 成型的接合构件一部分形成有母接合部或公接合部的接合端,另一部分包括外侧壁和内侧 壁形成用于连接密封板的连接端;而一体成型的门框构件一部分形成有母接合部或公接合 部的接合端,另一部分包括中空柱体和水平延伸的门框边。接合构件及门框构件分别包括 用于使相邻两块板/构件成一直线对接的类型,还包括使相邻两块板/构件成直角对接的 类型。密封条基本上平行地夹设于接合构件内侧壁与密封板内侧面板之间或紧贴于门框构 件内侧并包覆于门框边的周边。这种结构的无冷桥密封箱具有优化的去冷桥结构和良好的 密封性,但是其结构较为复杂,耗材较多,使制作成本不能充分下降。[0004] 水冷式制冷空调机组的冷却系统的工作原理是:压缩机排出的高压过热制冷剂气 体进入水冷式冷凝器之后,将热量传递给冷却水,制冷剂本身被冷凝成高压制冷剂液体,冷 却水吸收制冷剂的热量后温度升高,在冷却水泵的作用下将冷却水送至冷却塔,并在冷却 塔将热量传递给空气使冷却水本身温度得到降低,继续回到冷凝器对制冷剂的冷却循环。[0005] 风冷式制冷空调机组的冷却系统亦称强制对流冷却系统,其工作原理是:压缩机 排出的高压过热制冷剂气体进入风冷式冷凝器后,通过冷却盘管将热量传递给空气,在风 机的作用下使空气在换热管表面形成一定的流动速度,使冷却盘管获得较高的换热系数, 并将吸收热量后的空气排向大气。[0006] 由于水冷式制冷空调机组的冷却系统是利用环境空气的湿球温度降低冷却水的 温度,并在冷凝器里通过换热管以接触导热的形式吸收制冷剂的热量;风冷式制冷空调机组的冷却系统是利用环境空气干球温度冷却制冷剂,且环境空气在翅片盘管表面的换热以强制对流换热为主要吸收制冷剂热量的形式。通常情况下,环境的干球温度较湿球温度高 7°C左右,因此,对于制冷空调机组来说,在同样环境温度条件下,尽管水冷式冷却系统较风冷式冷却系统多了一个换热过程,水冷式冷却系统水泵的耗电量也很大,但是,水冷式制冷空调机组的冷凝温度较风冷式冷却系统的冷凝温度低10°C左右,就综合节能指标评价,水冷式制冷装置的运行费用较风冷式制冷装置的运行费用低15%以上,尽管如此,由于水冷式制冷空调机组需要不仅需要建设独立机房,而且还需要额外安装冷却塔、冷却水泵、冷却水管路等复杂的冷却水系统,导致施工周期长、初始投资费用太高,再加上冷却水的循环量很大,以及水雾排放等因素的影响,风冷式制冷空调机组还占相当的市场份额。[0007] 高能耗就是高排放,在环境气候日渐变暖、水资源贫乏的情况下,节能减排、延缓气候变暖、节约每一滴水是全人类的责任,如果不能充分降低能量消耗,节约水资源,不久的将来水冷式制冷空调机组和风冷式制冷空调机组都将出现因冷却介质温度过高,而使压缩机排出的高压制冷剂气体不能充分冷却冷凝成液体,最终导致制冷装置无法正常工作, 或者由于水资源的贫乏而影响人类的生存。[0008] 蒸发式冷凝器可以认为是冷凝器与冷却塔的组合体,由换热器、风机、冷却水泵、 冷却水喷淋装置组成,其工作原理是:压缩机排出的高压过热制冷剂气体进入蒸发式冷凝器后,通过循环的冷却水和喷淋装置在蒸发式冷凝器的换热器表面形成一层均匀的水膜, 这时冷却水膜就会通过换热器表面吸收制冷剂的热量,其中一部分冷却水吸收制冷剂的热量后蒸发成水蒸气被风机排向环境大气,而制冷剂则被冷却冷凝成高压液体,没有蒸发的冷却水则通过风机带进来的环境空气通过混合的方式发生热质交换,将其温度降低后洒落在蒸发式冷凝器的进水箱内,继续参与对制冷剂的冷却冷凝循环。蒸发式冷凝器在整个蒸发冷却循环过程中,利用的是环境空气的湿球温度,因此,由蒸发式冷凝器组成的制冷空调机组的冷凝温度较水冷式冷却系统低5°C,较风冷式制冷空调机组低15°C,从而也就使由蒸发式冷凝器构成的整个制冷空调装置较水冷式冷却系统构成的整个制冷空调装置的运行费用低15%以 上,较风冷式系统构成的整个制冷空调装置的运行费用低35%以上,有着非常具有显著的节能效果,而且冷却水的循环量仅为水冷式冷却系统3(Γ50%,也非常有利于山区和淡水资源紧张贫乏的地区、场合,或者环境温度比较高的地区使用,并实现最大限度的节能减排的目的。[0009] 但是,由于蒸发式冷凝器运行过程中必须有较高的风速及时将冷却水在换热器表面蒸发产生的饱和水蒸气带走,才能够确保换热器的换热效果,通常情况下,蒸发式冷凝器经过换热器表面的风速要接近4m/s,有的风速高达5m/s以上,由于风速过高,导致在带走换热过程中产生的饱和水蒸汽的同时,一部分没有蒸发的冷却水作为水滴也被带走,并被风机排向环境大气中去,水滴被排向大气直接形成的水雾排放问题,饱和水蒸气被排向大气遇冷也会变成水雾,也正是由于蒸发式冷凝器水雾排放问题的存在给环境带来很大的污染,给周围建筑物、钢结构、设备的来严重的腐蚀,限制了蒸发式冷凝器在实际中的普及与应用,因此,对于陆地采用蒸发式冷凝器的制冷、空调系统,蒸发式冷凝器通常安装在屋顶, 并与压缩机组等设备分开安装,以缓解蒸发式冷凝器在运行过程中产生的水雾问题造成的环境污染及给人们造成生活上的不便,避免因水雾问题给其它设备带来的腐蚀问题,导致采用蒸发式冷凝器的制冷、空调装置的冷却系统复杂化,初始投资费用也明显增加。[0010] 有鉴于此,确实有必要解决现有蒸发式冷凝及冷却装置不可避免地排出水雾的问 题,为此,本申请的发明人经过不懈努力和悉心研究提出一种新的除雾装置,应用于蒸发式 冷凝及冷却装置,并且运用这种具有除雾功能的蒸发式冷凝及冷却装置,设计了一种以无 水雾排放的蒸发式冷凝器作为压缩机排出的高压过热制冷剂气体冷却冷凝设备,构成全新 的节能型蒸发冷却式制冷空调机组,克服现有技术中存在的上述缺点和问题,突破了技术 瓶颈。发明内容[0011] 本发明一方面的目的在于提供一种蒸发式冷凝器,设置了一种新的除雾装置,用 于使经过冷凝换热器蒸发产生的饱和水蒸汽在上升中夹带的水滴进行充分有效的分离、蒸 发后,成为湿度不高于出风口附近的环境湿度的气体之后自出风口排出,彻底消除蒸发式 冷凝器在运行过程中产生水雾而给环境带来污染的问题。[0012] 为了实现上述发明目的,本发明提供了一种蒸发式冷凝器,其主要包括:一箱体,分为上下箱体,其下箱体内底部设有集水箱,于集水箱上方的箱体侧壁设有进风口,于上箱体顶部设有出风口,并于出风口设有一风机;一第一换热器,设置在进风口上方下箱体内部;一第二换热器,设置在出风口下方上箱体内部,其出口与所述第一换热器的入口相串联;一喷淋装置,设置于所述第一换热器上方;一水泵,用于将冷却水从所述集水箱吸入并泵至所述喷淋装置;其特征在于:所述箱体的上箱体内第二换热器通风截面面积大于下箱体内第一换热器通风截面面 积而使上箱体构成一静压箱;所述第二换热器斜向地设置于所述静压箱内,从而令经过所 述第一换热器表面蒸发而产生的饱和水蒸汽顺着气流夹带着水滴进入所述静压箱后迅即 降低速度而使水滴与饱和水蒸汽分离,并在所述第二换热器的作用下进一步发送热交换。[0013] 通过上述的技术方案,在作为冷凝器的第一换热器的上游且上方串联一作为除雾 装置的第二换热器,并将该具有除雾功能的第二换热器设置在上箱体内部的静压箱内,空 气以较低速度从进风口进入下箱体后,与经过第一换热器未蒸发的冷却水进行热质交换, 其湿球温度有所提高,在风机的带动下通过截面积较小的第一换热器,以较高的速度掠过 第一换热器表面的水膜,并将第一换热器表面水膜的蒸发产生的饱和水蒸气夹带部分为蒸 发的冷却水以水滴的形式带入上箱体内部静压箱,且速度迅即降低,从而使随饱和水蒸汽 夹带的水滴在重力的作用下得到有效的分离,并洒落在第一换热器表面,饱和水蒸气则在 风机的带动下进入除雾换热器亦即第二换热器的换热表面,吸收压缩机排出的过热制冷剂 气体的热量后得到充分蒸发,变成相对湿度不高于环境空气的相对湿度通过风机排向环境 大气,从而消除了蒸发式冷凝及冷却装置在运行过程中产生水雾而给环境带来污染的问 题。[0014] 本发明又一方面目的在于提供一种蒸发冷却式压缩冷凝机组,应用上述的蒸发冷 凝器作为制冷空调机组的冷凝设备,将至少一台压缩机与至少一台蒸发式冷凝器模块化集 成安装在共同的底座上,通过控制系统对机组的各个组成模块集中实施智能化控制,使蒸 发冷凝器的散热能力与压缩机运行所需的散热量之间实现动态匹配。[0015] 为了实现上述目的,本发明提供了 一种蒸发冷却式压缩冷凝机组,主要包括:一用于实现制冷剂的冷却和冷凝的第一模块,一用于实现制冷剂的吸入和压缩的第二 模块,以及一控制系统;其特征在于:所述第一模块由至少一台蒸发式冷凝器并联集成,每台所述蒸发式冷凝器构成一个单 独的子模块;所述第二模块包括至少一台压缩机、一台油分离器、一台高压贮液器、和一台过滤干燥器;所述控制系统包括:环境温度传感器、目标温度传感器、压缩机排气压力传感器、数字 及模拟信号的输入输出模块、变频器、以及主控单元,所述主控单元被设置成按照环境温度 来控制蒸发式冷凝器的运行,并根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围 内,令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的总运行功率最小化,使蒸发冷凝器的散热量与压缩机 运行时的散热负荷实现动态匹配。[0016] 有利的是,所述第一模块与所述第二模块组合安装在共同的底座上。进一步地, 所述第一模块所包括的蒸发式冷却器即子模块的数量与所述第二模块所包括的压缩机的 数量或者至少一台压缩机的能量级数相对应,且每一台蒸发式冷凝器的散热能力对应于每 台压缩机全负荷运行时的散热负荷,或者与压缩机各级能量级数之间的散热负荷之差相对应。[0017] 本发明的另一方面目的在于提供一种蒸发冷却式冷水机组,应用蒸发冷却式冷凝 器作为制冷空调机组的冷凝设备,将至少一台压缩机与至少一台蒸发式冷凝器模块化组合 安装在共同的底座上,通过控制单元对机组的各个组成模块实行集中的智能化控制,使蒸 发冷凝装置的散热能力与压缩机运行所需的散热量之间实现动态匹配。[0018] 为了实现上述目的,本发明提供了一种蒸发冷却式冷水机组,主要包括:一用于实现制冷剂的冷却和冷凝的第一模块,一用于实现制冷剂的吸入和压缩的第二 模块,以及一控制系统;其特征在于:所述第一模块由至少一台蒸发式冷凝器并联集成,每台所述蒸发式冷凝器构成一个单 独的子模块;所述第二模块包括至少一台压缩机、一油分离器、一节流阀、一蒸发器、以及一过滤干 燥器;所述控制系统包括:环境温度传感器、目标温度传感器、压缩机排气压力传感器、数字 及模拟信号的输入输出模块、变频器、以及主控单元,所述主控单元被设置成按照环境温度 来控制蒸发式冷凝器的运行,并根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围 内,令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的总运行功率最小化,使蒸发冷凝器的散热量与压缩机 运行时的散热负荷实现动态匹配。[0019] 有利的是,所述由蒸发式冷凝器集成的第一模块与所述第二模块组合安装在共同 的底座上。进一步地,所述第一模块所包括的蒸发式冷却器即子模块的数量与所述第二模 块所包括的压缩机的数量或者至少一台压缩机的能量级数相对应,且每一台蒸发式冷凝器 的散热能力对应于每台压缩机全负荷运行时的散热负荷,或者与压缩机各级能量级数之间 的散热负荷之差相对应。[0020] 本发明的还有一方面目的在于提供一种制冷空调机组的控制方法,所述制冷空调机组应用蒸发式冷凝器作为冷凝设备,包括步骤:-提供至少一台具有除雾功能的蒸发式冷凝器作为子模块并联集成一第一模块;-提供至少一台能量分级的压缩机或多台散热负荷相同的压缩机构成能量分级与所述 第一模块子模块数量相对应的第二模块;-根据所检测的环境温度来确定蒸发式冷凝器的风机和水泵的运行;-根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内;-令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的运行功率最小化,并且 -使蒸发冷凝器的散热量与压缩机运行时的散热负荷实现动态匹配。[0021] 本发明上述技术方案的优势在于:由蒸发式冷凝器集成的第一模块中所包含子模 块数量即蒸发式冷凝器的数量与第二模块所包含的压缩机的数量,或者可选择的是,与至 少一台压缩机的能量级数相对应,每一台蒸发式冷凝器的散热能力相同,并与每台压缩机 运行时的散热负荷或者同一台压缩机的各级能量级数之间的散热负荷之差相对应。[0022] 有利的是,本发明通过上述的技术方案,采用带用除雾装置的蒸发式冷凝器作为 空调制冷机组的冷凝设备,不仅有效起到了除雾的效果,还大幅度降低了冷凝过程中蒸发 式冷凝器的风机风量和冷却水泵循环量,有效减少了风机和水泵的功耗;并通过对集成化 的散热模块和压缩机的综合智能控制,在机组的启动和运行过程中对风机、水泵和压缩机 排气压力等实行集中的统一协调的控制和管理,有效抑制了机组的整体能量损耗,进一步 起到节能的效果。附图说明[0023] 图1为描述本发明所提供的蒸发冷却式压缩冷凝机组的基本原理的结构示意图。[0024] 图2为描述根据本发明的蒸发冷却式压缩冷凝机组实施例的外观立体示意图。[0025] 图3为图2所示的蒸发冷却式压缩冷凝机组去掉一侧箱体壁以展示其压缩机侧的 侧面示意图。[0026] 图4为图2所示的蒸发冷却式压缩冷凝机组去掉相邻另一侧箱体壁以展示其压缩 机与蒸发式冷凝器组合的结构示意图。[0027]图5为描述本发明所提供的具有多台蒸发冷凝装置构成的集成化结构的蒸发冷 却式压缩冷凝机组的结构示意图。[0028] 图6为描述本发明所提供的蒸发冷却式冷水机组的基本原理的结构示意图。[0029] 图7为描述根据本发明的蒸发冷却式冷水机组实施例的外观立体示意图。[0030] 图8为图7所示的蒸发冷却式冷水机组去掉一侧箱体壁以展示其压缩机侧的侧面 示意图。[0031] 图9为图7所示的蒸发冷却式冷水机组去掉相邻另一侧箱体壁以展示其压缩机与 蒸发式冷却装置组合结构的示意图。[0032]图10为描述本发明所提供的具有多组蒸发式冷却装置构成的集成化结构的蒸发 冷却式冷水机组的结构原理示意图。[0033] 图11为根据本发明原理的集成化蒸发冷却式制冷空调机组控制单元的模块示意 图。具体实施方式[0034] 为了克服现有技术所存在的问题和缺陷,本发明提供了一种新的具有除雾功能的 蒸发式冷凝器,并应用这种蒸发式冷凝器构成了新的蒸发冷却式制冷空调机组。本发明的 这种蒸发冷却式空调制冷机组既可以作为制冷空调系统的压缩冷凝机组,也可以作为制冷 空调系统的冷水机组(包括低温盐水机组),并且既适用于由制冷剂直接蒸发制冷的直接制 冷空调系统,也适用于由载冷剂间接制冷的间接制冷空调系统。以下结合附图,以举例说明 而并非限制本发明的保护范围的方式,详细描述本发明的较佳实施方式。[0035] 图1-5分别描述了根据本发明原理所提供的第一种类型的应用,即蒸发冷却式压 缩冷凝机组,应用具有除雾功能的蒸发式冷凝器与压缩机、油分离器、高压贮液器、干燥过 滤器、管系、阀门以及控制设备等构成的制冷空调机组。[0036] 参见图1-4所示的具体实施例,根据本发明的蒸发冷却式压缩冷凝机组由用于对 高压制冷剂气体进行冷却与冷凝的第一模块10,用于对制冷剂进行压缩和贮藏用的第二模 块20,以及控制系统30构成。其中该第一模块10包含一台蒸发式冷凝器10,用于对压缩 机排出的高压过热制冷剂气体进行冷却和冷凝,使之成为高压制冷剂液体;而第二模块20 则包括容置于同一个箱体内的压缩机210、油分离器220、高压贮液器230、干燥过滤器240、 管系及阀门等设备构成,用于对制冷剂实现吸入、压缩和贮存。有利的是,第一模块10的箱 体与第二模块20的箱体可米用相同大小规格,因而有利于将第一模块10与第二模块20并 排组合安装在一个公用底座上。压缩机210的排气口通过压缩机排气管路连通至油分离器 220的入口,油分离器220的出口通过制冷剂高压气体管路连通至蒸发式冷凝器10的进气 口,蒸发式冷凝器10的出液口通过高压液体管路连通至高压贮液器230,最后经干燥过滤 器240进入空调或制冷系统,空调或制冷系统的制冷剂吸收热量后蒸发成低压制冷剂气体 通过压缩机回气管路返回压缩机210。[0037] 本发明蒸发冷却式压缩冷凝机组所采用的具有除雾功能的蒸发式冷凝器10主要 包括分为上下两段箱体,其上箱体顶部设有出风口 101,于出风口设有风机102,其下箱体 为内外双层壳体结构,且下箱体底部设有集水箱103,于集水箱103紧上方的箱体侧壁设有 进风口 104,并于进风口 104设有进风隔栅;在进风口 104上方下箱体内部设有作为蒸发冷 凝换热器的第一换热器105,在出风口 101下方上箱体内部于风机102下方位置设有作为 除雾、预冷却双重功效的第二换热器106 ;该第二换热器106的制冷剂出口与该第一换热器 105的制冷剂入口相串联;在第一换热器105的上方设有一冷却水喷淋装置107,于集水箱 103外侧设有一水泵108,通过冷却水输送管路将集水箱102内的水输送至冷却水喷淋装置 107 ;另外,在集水箱103内还设有自动补水装置109。有利的是,该蒸发式冷凝器10的风 机102、水泵108以及补水装置109均由蒸发冷却式压缩冷凝机组10的控制系统30集中实 行控制,根据系统预设的条件来控制风机102的启停和转速的调整,水泵108的启停和流量 的调整,通过补水装置109维持集水箱103水位的高低。[0038] 该第二换热器106的进口即该蒸发式冷凝器10的进气口通过制冷剂进气管路连 接油分离器220的出口,而该第二换热器106的出口则与第一换热器105的入口相串联,该 第一换热器105的出口通过高压液体管路与高压贮液器230的进液管相连接,也即,蒸发式 冷凝器10通过高压液体管路与高压贮液器230相连接,而高压贮液器230的出液口再通过 高压液体管路与干燥过滤器组件240的进口相连接。为了便于操作、维护与保养,所述高压贮液器230设有进液截止阀和出液截止阀。[0039] 随压缩机210排气带入系统的润滑油经油分离器220分离后的高压过热制冷剂气 体,经过蒸发式冷凝器10的进气管路,首先进入蒸发式冷凝器10的第二换热器106,然后 再流入第一换热器105。集水箱103内的冷却水由水泵108泵送至喷淋装置107,从第一换 热器105上方将冷却水喷洒在该第一换热器105上,并在第一换热器105的换热表面形成 水膜,水膜蒸发后形成饱和水蒸汽由风机103带走上升,水膜蒸发过程中带走了第一换热 器105内高压制冷剂气体的热量而使之冷凝为高压制冷剂液体,通过高压液体管路进入高 压贮液器230,并经过过滤干燥器组件240进入空调或制冷系统。[0040] 蒸发式冷凝器10的上箱体构成一个静压箱,在静压箱内部设有第二换热器106, 从而构成具有预冷和除雾双重功效的部分。其中,该静压箱是由蒸发式冷凝器的上箱体与 第一换热器105的顶部构成,风机101被置于上箱体的顶部。静压箱的通风截面积大于第一 换热器105的通风截面积,当第一换热器105的蒸发冷却所产生的饱和水蒸汽,被风机101 带入静压箱后速度突然降低,这样一来随饱和水蒸气进入静压箱的水滴在自身重力的作用 下下落,使进入静压箱中的饱和水蒸汽夹带的水滴得到有效分离,而饱和水蒸汽则在风机 的作用下继续上行,经过第二换热器106的过程中,吸收第二换热器106内部来自压缩机 210的高压过热制冷剂气体的热量而得到蒸发、升温,一方面使高压过热制冷剂气体得以冷 却,另一方面使上升的饱和水蒸汽的水分充分蒸发,成为干球温度高于环境干球温度,相对 湿度低于环境相对湿度的不饱和气体,从而在实现对压缩机制冷剂即高压过热制冷剂气体 进行预冷的同时,解决了蒸发冷凝器10的水雾排放问题。可选的是,还可以在该静压箱内, 冷却水喷淋装置107的顶部可以设置挡水板或风向导流板或者其它挡水填料110,使上升 的饱和水蒸汽中夹带的水滴由饱和水蒸汽中充分分离出来。[0041] 本发明蒸发冷却式压缩冷凝机组的制冷剂循环系统的工作原理如下:压缩机210 通过吸气管路经过压缩机吸气截止阀从低压部分吸入低压制冷剂气体,通过消耗电能或机 械能将其压缩成为高压过热气体,经过排气管进入油分离器220,将随其带出的润滑油进行 分离(对于使用制冷剂与润滑油互溶的制冷剂系统,油分离器220分离出来的润滑油通过 回油管直接返回压缩机210 ;对于使用氨等与润滑油不溶解的制冷剂,油分离器220分离出 来的润滑油则通过油管直接排至集油器),被油分离器220将润滑油分离出来的高压过热制 冷剂气体经过高压过热气体管路进入蒸发式冷凝器10的第二换热器106,在这里高压过热 制冷剂气体通过第二换热器106吸收由第一换热器105在水分蒸发过程中所产生的上升的 饱和水蒸汽的蒸发潜热使之变成不饱和水蒸气使其相对湿度减小,继而进一步吸收不饱和 水蒸气的蒸发潜热和显热,使之其温度升高,相对湿度进一步减小到低于环境大气的相对 湿度,从而实现无雾排放的目的,而高压过热的制冷剂气体在此过程中由于吸收水蒸气的 蒸发潜热和显热,其状态则由高压过热的制冷剂气体冷却成饱和制冷剂气体,并进一步冷 却成高压饱和的气液两相体,进入第一换热器105吸收冷却水蒸发过程中的水蒸发潜热而 冷凝成高压制冷剂液体通过高压液体管路进入高压贮液器230,再经过过滤干燥器240的 进液截止阀进入过滤干燥器240,通过过滤干燥器240出液截止阀接至外接的制冷系统的 节流机构,从而完成了制冷剂在蒸发冷却式压缩冷凝机组的低压制冷剂气体的吸入、压缩、 冷却与冷凝成高压液体的整个过程。[0042] 图5描述了根据本发明原理的蒸发冷却式压缩冷凝机组包含由多个蒸发式冷凝器10a、10b、10n集成化配置的蒸发散热模块的优选实施例,其中,每一台单独的蒸发式冷凝器10a、10b、10n的进气支管通过一电磁阀lla、llb、lln连接至高压气体分配集管12,再由气体分配集管12与油分离器220相连通;每一台单独的蒸发式冷凝器的出液管通过一单向阀13a、13b、13η连接至高压液体出液集管14,再由出液集管14与高压制冷剂贮液器230 相连通。这样,每一台单独的蒸发式冷凝器10a、10b、10n作为一个单独的子模块,并由多个子模块集成完整高压制冷剂气体的冷却与冷凝模块。可选的是,每台每一台单独的蒸发式冷凝器的出液管上可以采用U型弯的液封原理取代单向阀13a、13b、13n,可以达到单向阀同样的功能。[0043] 相应地,根据本发明这一优选的实施例,该蒸发冷却式压缩冷凝机组所采用的压缩机可以选择无能量调节装置的压缩机、或有级能量调节的压缩机。对于有级能量调节的压缩机,蒸发式冷凝器的台数可对应于压缩机能量调节的级数,也就是说,在设计工况即全负荷工作时,每一台蒸发式冷凝器的散热能力分别对应于压缩机不同能量调节级数之间的散热量之差。对于无能量调节的压缩机,蒸发式冷凝器的台数对应于压缩机的台数,也就是说,在设计工况即全负荷工作时,每一台蒸发式冷凝器的散热能力分别对应于一台压缩机满负荷工作的散热量。[0044] 这样,基于上述集成化配置的高压制冷剂气体的冷却与冷凝模块与能量可分级控制的压缩机或机组,便可通过控制系统的集中控制,实现根据环境温度和压缩机散热负荷对整个蒸发冷却式压缩冷凝机组的各个模块进行分级控制。举例来说,在采用半封闭螺杆式制冷压缩机的集成化蒸发冷却式低温盐水机组中,所采用的螺杆式压缩机为能量调节分为四级的分级能量调节压缩机,第一级为25%,仅用于低负载启动,第二至四级分别为50%、 75%和100%工作时能量调节级数,制冷剂为R404A,在冷凝温度为35°C,过冷度5°C,盐水回水/出水温度为_40°C /-45°C,要求低温盐·水温度出水控制范围为-45±1. 5°C,压缩机 100%满负荷工作时需要的散热量为52. 8kw,75%部分负荷工作时需要散热量为42. 2kw, 50%部分负荷工作时需要散热量为29kw。对应地,与所述蒸发冷却式低温盐水机组的蒸发散热的第一模块由三台带有除雾装置的蒸发式冷凝器子模块集成,其集成后的总散热量为52. 8kw,其中,蒸发式冷凝器子模块组中的蒸发式冷凝器IOa的散热量为29kw,与压缩机 310在50%负荷工作情况下的热负荷相匹配,蒸发式冷凝器IOb的散热量为13. 2kw,与压缩机310在50%负荷工作情况下增至75%负荷工作情况下的热负荷差值相匹配,蒸发式冷凝器IOn的散热量为10. 6kw,与压缩机310在75%负荷工作情况下增至100%负荷工作情况下的热负荷差值相匹配。上述蒸发冷却式压缩冷凝机组为根据本发明原理所提供的第一种类型应用,其控制系统30的具体构成以及控制方法将在后面的段落进行详细描述。[0045] 以下参照附图6-10介绍一下应用本发明原理的第二种蒸发冷却式制冷空调机组,蒸发冷却式冷水机组的构成及工作原理。如图6-9所示,与上述的蒸发冷却式压缩冷凝机组相类似,根据本发明的蒸发冷却式冷水机组包括一高压制冷剂气体的冷却与冷凝第一模块10',一作为压缩蒸发用的第二模块20',以及一控制系统30'。其中第一模块10' 即由蒸发式冷凝器10'构成,而第二模块20'则由容置于一个箱体内的压缩机210'、油分离器220'、干燥过滤器240'、节流装置250'、蒸发器260'、管系、阀门等设备构成。 有利的是,蒸发式冷凝器10 '的箱体与容纳压缩机210 '等设备的箱体可采用相同大小规格,因而有利于将第一模块10 '与第二模块20'并排组合安装在一个公用底座上。压缩机210'的排气口通过压缩机排气管路连通至油分离器220 '的入口,油分离器220' 的出口通过制冷剂排气管连通至蒸发式冷凝器10 '的进气口,蒸发式冷凝器10 '的出液口通过高压液体出液管路连通至干燥过滤器240 ',干燥过滤器240'的出液口与节流装置25(Γ进液口相连接,节流装置25(Γ出液口与蒸发器26(Γ的进液口相连接,蒸发器 260 ;的出气口通过压缩机回气管路与压缩机21(Γ吸入口相连接。[0046] 如图6和图10的示意图所示,本发明蒸发冷却式冷水机组所应用的蒸发式冷凝器 10丨的结构和原理与前述蒸发冷却式压缩冷凝机组的蒸发式冷凝器10完全一致,为了节约篇幅,不在此赘述。[0047] 本发明蒸发冷却式冷水机组的制冷系统的工作原理如下:低压制冷剂液体在蒸发器230'吸收冷冻水的热量蒸发成低压的制冷剂气体被压缩机210 '通过吸气管路吸入后,通过消耗电能或机械能将其压缩成为高压过热气体,经过排气管路进入油分离器 220丨,将随其带出的润滑油进行分离(对于使用制冷剂与润滑油互溶的制冷剂系统,油分离器220'分离出来的润滑油通过回油管直接返回压缩机210 ';对于使用氨等与润滑油不溶解的制冷剂,油分离器220丨分离出来的润滑油则通过油管直接排至集油器),被油分离器220 ' 将润滑油分离出来的高压过热制冷剂气体经过高压过热气体管路进入蒸发式冷凝器10丨的第二换热器106丨,在这里高压过热制冷剂气体通过第二换热器106丨吸收由第一换热器105丨在水分蒸发过程中所产生的上升的饱和水蒸汽的蒸发潜热使之变成不饱和水蒸气使其相对湿度减小,继而进一步吸收不饱和水蒸气的蒸发潜热和显热,使之其温度升高,相对湿度进一步减小到低于环境大气的相对湿度,从而实现无雾排放的目的,而高压过热的制冷剂气体在此过程中将热量排放给水蒸气,其状态则由高压过热的制冷剂气体冷却成饱和制冷剂气体,并进一步冷却成高压饱和的气液两相体,进入第一换热器105丨吸收冷却水蒸发过程中的水蒸发潜热而冷凝成高压制冷剂液体通过高压液体管路经过过滤干燥器240'的进液截止阀进入过滤干燥器240 ',高压制冷剂液体经过过滤干燥器240'除去杂质及水分后经过节流装置250 '节流变成低压的制冷剂液体进入蒸发器260',低压制冷剂液体在蒸发器260 '中吸收冷冻水的热量蒸发成低压制冷剂气体被压缩机210'吸入,如此不断循环,从而实现连续制冷的目的。而冷冻水则被冷却使其温度降低,被冷却降温的冷冻水在冷冻水泵的作用下通过冷冻水管路进入被冷却空间的换热器 (空调系统中成为末端设备),而后吸收被冷却环境或被冷却物体的热量后温度升高返回蒸发器260丨,再一次被冷却,如此不断的循环,从而达到连续不断的制冷的目的。[0048] 图10所示描述了根据本发明原理的蒸发冷却式冷水机组包含由多台蒸发式冷凝器IOa'、10b'、10η'集成化配置的高压制冷剂气体的冷却与冷凝模块的优选实施例。 其中,每台单独的蒸发式冷凝器IOa' UOb / UOn /的进气支管分别通过各自的电磁阀 lla'、llb'、11η'连接至高压气体分配集管12 ',再由气体分配集管12'与油分离器 220'相连通;每台单独的蒸发式冷凝器的出液管通过一单向阀13a'、13b'、13n'连接至高压液体出液集管14 ^,再由出液集管14'与干燥过滤器240'相连通。同样,每一台单独的蒸发式冷凝器IOa' UOb / UOn /构成一个单独的子模块,由多个高压制冷剂气体的冷却与冷凝子模块集成一个完整的高压制冷剂气体的冷却与冷凝模块。相应地,本发明蒸发冷却式冷水机组所采用的压缩机也可以选择无能量调节装置的压缩机、或有级能量调节的压缩机。同理,当蒸发冷却式冷水机组在设计工况即全负荷工作时,每一台蒸发式冷凝器的散热能力对应于每台压缩机全负荷运行时的所需要的散热量,或者对应于压缩机不同 能量调节级数之间的所需要的散热量之差,从而可以通过控制系统根据环境温度和所需要 的散热量对整个蒸发冷却式压缩冷凝机组的各个模块进行分级控制。本实施例所描述的蒸 发冷却式冷水机组的控制系统30 /与上述第一种应用蒸发式冷凝器的蒸发冷却式压缩冷 凝机组的控制系统30的控制原理相同,下面结合具体实施例来详细描述其构成以及控制 方法。[0049]图11所示为集成化的蒸发冷却式制冷空调机组的控制系统的主要构成的模块示 意图,如图所示,本发明的蒸发冷却式制冷空调机组的控制系统主要包括设置在机组的各 个模块中用于检测温度、压力的传感器等数据采集元件,和设置在制冷剂与水管路上的电 磁阀开关、压力开关、水流量开关等执行元件,显示器及操作面板,以及主控单元。由于容置 蒸发式冷凝器的第一模块与容置压缩机等设备的第二模块设在分开独立的箱体内,主控单 兀可以被设置于位于压缩机上方的电气控制箱内。显不器和操作面板被设置在电气控制箱 的箱体面板上,用于显示或查询机组各个传感器检测到的压力和温度值,以便直接观察机 组的运行状态、运行参数,查询机组故障原因,进行现场操作等。各传感器分别通过数据线 与主控单元通信连接。其中,温度传感器包括:用于检测机组所在位置的环境温度传感器, 用于检测被冷却空间的温度的目标温度传感器,和用于检测被冷却的冷冻水温度的冷冻进 水或出水温度传感器;压力传感器包括:直接与压缩机排气管路相连接用于检测压缩机运 行过程中的排气压力的压缩机排气压力传感器和直接与压缩机吸气管路相连接用于检测 压缩机运行过程中的吸气压力的压缩机吸气压力传感器。执行元件主要包括:电磁阀开关、 压力开关、水流量开关等。主控单元包括信号输入模块、信号输出模块和智能控制模块,其 中,信号输入模块接收来自传感器的数字/模拟信号,经过处理后传递给智能控制模块;信 号输出模块则将智能控制模块给出的指令直接发送给执行元件或执行元件的变频器;智能 控制模块可以是任何能够可读写并执行计算机指令的处理器、可编程计算器。[0050] 为了实现对本发明蒸发冷却式制冷空调机组的智能化控制,控制系统的主控单元 所包括的智能控制模块被设置为根据环境温度传感器检测到的环境温度,通过输出模块直 接控制机组启动时蒸发式冷凝器及蒸发式冷凝器的风机和水泵的启动与工作状态,以及通 过风机和水泵变频输出模块及水流量调节开关来调整风机的风量和水泵的流量的大小,使 之蒸发式冷凝器的散热能力与压缩机所需要的散热量相匹配,并解决由于启动过程中,由 于蒸发式冷凝器的散热能力与压缩机所需要的散热量不匹配导致排气压力不稳定的问题; 根据检测到的被冷却空间或被冷却介质的目标温度,并通过压缩机变频输出模块或者压缩 机的能量调节装置来控制压缩机的启停及工作状态,使之压缩机的制冷能力始终与系统热 负荷相匹配,既达到节能的目的,又实现了被冷却空间,或者被冷却介质的温度稳定在预设 值的范围内,并且,根据压缩机排气压力传感器检测到的压缩机排气压力,通过蒸发式冷凝 器的风机和水泵的变频输出模块及水流量调节开关调整机组工作过程中风机的风量和水 泵的流量,使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内,同时,确保压缩机的制冷能力与 系统热负荷相匹配。[0051] 通过压缩机排气压力传感器检测到的压缩机排气压力和/或压缩机吸气压力传 感器检测到的压缩机吸气压力还被用于对压缩机运行实行安全保护,避免压缩机因排气压 力过高而导致的不安全事故,或因吸气压力过低而引起压缩机故障。[0052] 还有,设置于冷却水管路和冷冻水管路上的冷却水水压开关冷冻水水压开关,分 别被用于对制冷空调机组和压缩机实行安全保护,一旦冷却水水压开关和冷冻水水压开关 检测到的压力达不到控制系统所设定的压力值,则压缩机包括机组和整个制冷空调系统将 停止运行。[0053] 可选择地,在蒸发式冷凝器风机的进风侧还设有风压开关,用于检测风机的工作 情况,对制冷空调系统和压缩机进行安全保护,一旦风压开关检测到的风机进风口与环境 大气的压差达不到系统控制系统所设定的风压压差值,则压缩机包括机组和整个制冷空调 系统将停止工作。[0054] 此外,按照不同形式的压缩机和不同工况条件下使用的制冷空调机组,电气控制 系统还可以增设其它相关传感器及测试元件,对压缩机的的油位、油压,和制冷系统的中间 压力、中间温度、高压液体过冷度,以及蒸发器侧风机的风速、相对湿度等参数进行检测与 控制。[0055] 下面描述本发明的蒸发冷却式制冷空调机组的控制方法,通过举例说明的方式, 结合图10和图11对具有多台蒸发式冷凝器子模块集成化配置的蒸发冷却式制冷空调机组 的控制方法予以详细说明。[0056] 首先,在机组启动过程中:当设置在低温盐水出口的温度传感器检测到的温度达 到设定的机组启动温度-43. 5°C时,则主控单元控制器根据环境温度传感器当时的环境温 度计算结果,自动选择、控制机组启动时投入工作的蒸发式冷凝器台数,及投入工作的蒸发 式冷凝器的风机转速和水泵的启、停(如果水泵需要工作,则通过水流开关调整其水流量), 使之按照计算的结果投入工作,以确保在机组启动后,压缩机排气压力值维持在设定的压 力值范围内,使蒸发式冷凝器组群投入的风机、水泵的功率最小,且主控单元通过输出单元 指令控制器分别按序相继启动被冷却空间的蒸发器(比方说冷风机、空气处理单元等)、低 温盐水循环泵投入工作,打开该蒸发式冷凝器进气管路上的电磁阀、供液管路上的供液电 磁阀后,按照程序启动压缩机。[0057] 当机组启动时外界环境温度接近于在设计环境温度值的工况下,则首先启动的是 对应于压缩机50%能量调节级的第一蒸发式冷凝器子模块,打开第一蒸发式冷凝器子模块 的进气电磁阀,其风机、水泵也投入工作;当环境温度低于设计环境温度值的工况条件下机 组启动时,视当时环境温度传感器检测到的具体环境温度值,可能是第一蒸发式冷凝器及 其风机和水泵,也可能是第二蒸发式冷凝器风机和水泵,还可能是第三蒸发式冷凝器风机 和水泵,也就是说,控制系统会根据当时的环境温度值,在确保压缩机排气压力值在设定的 控制范围内的情况下,自动计算并选择投入运行的蒸发式冷凝器,并自动调整其风机的风 量或水泵的供水量,使运行的总功率最小。[0058] 例如,当机组在环境温度接近于设计环境温度工况条件下的温度值时启动时,此 时,机组将选择第一蒸发式冷凝器子模块IOa '先投入工作,首先打开第一蒸发式冷凝器 的进气电磁阀,并启动其风机、水泵投入工作,且第一蒸发式冷凝器的风机启动时将以较低 的转速运行,风机启动后,将根据压缩机排气压力传感器检测到的数值调整风机的转速,以 保持压缩机的排气压力值稳定在所要控制的范围内;当机组在启动时,环境温度值较设计 环境温度工况下的温度值低很多时,在这种情况下,机组将根据该环境温度值条件下,机组 启动时所需要的散热量,自动选择机组启动时与压缩机所需要的散热量相接近的蒸发式冷凝器运行的相关子模块IOb',或者IOn',无论自动控制系统选择启动蒸发式冷凝器子模 块IOb',还是IOn',则电气控制系统都将指令该启动蒸发式冷凝器子模块的进气电磁 阀,并启动其风机、水泵投入工作,并使之风机启动时的以较低转速运行,风机启动后,将根 据压缩机排气压力传感器检测到的数值调整风机的转速,以保持压缩机的排气压力值稳定 在所要控制的范围内。以此类推,当环境温度<机组自身设定的冬季工况下运行的温度值 时,则机组将转入冬季工况运行模式,在此温度值下启动机组时,蒸发式冷凝器所有子模块 的冷却水泵均不工作,亦即,在冬季工况下蒸发式冷凝器及其所有的子模块将自动转入干 式冷却散热方式,此时,控制系统根据环境温度传感器检测到的环境温度值,机组启动时所 需要的散热量,自动选择机组启动时与压缩机所需要的散热量相接近的蒸发式冷凝器子模 块运行的数量,可能会部分或全部启动第一、第二、第三蒸发式冷凝器子模块投入工作,投 入工作的蒸发式冷凝器子模块将按照控制系统的指令打开其进气电磁阀、启动其风机,并 使风机以较低的速度启动运行,当风机转入正常工作后,将根据压缩机排气压力传感器检 测到的压力值,自动调整风机的转速,选择蒸发式冷凝器运行模块的台数,其确保机组运行 过程中的压缩机排气压力值稳定在所要控制的范围内的前提下,使蒸发式冷凝器输入的功 率最小。[0059] 在机组正常运行中:机组一旦转入正常工作状态,蒸发式冷凝器组群的每台蒸发 式冷凝器模块及其风机、水泵的工作状态,则转入由设置在排气管路上的排气压力传感器 检测到的压缩机排气压力值,和环境温度传感器检测到的环境温度值,通过主控单元控制 器集中、统一选择、控制蒸发式冷凝器的工作台数和其风机、水泵的工作状态,在确保集成 化配置的蒸发式冷凝器组群的散热能力始终与压缩机所需要的散热量相匹配的情况下,实 现集成化配置的蒸发式冷凝器组群的风机、水泵工作台数最少,能量消耗最低。[0060] 正如机组(或者装置)启动状态的控制方式一样,在机组运行过程中,蒸发式冷凝 器组群的每一台蒸发式冷凝器模块及其配置的风机、水泵是否投入工作,或者投入工作后, 风机的风量、及冷却水的循环量,纯粹取决于压缩机的排气压力和环境温度,电气控制系统 始终在确保压缩机的排气压力值稳定在程序设定的控制范围内,集成化配置的蒸发式冷凝 器组群消耗的功率最小。[0061] 在机组停机过程中:当设置在低温盐水出口的温度传感器检测到的温度值达 到-46. 5°C,且压缩机能量调节装置处于50%能量输出状态下,此时,机组将进入停机程序, 随后,电气控制系统首先停止供液电磁阀工作,达到程序设定的要求后,分别相继停止压缩 机、蒸发式冷凝器的风机、水泵(如果运转)、蒸发器侧的冷风机(或者空气处理单元)、冷冻 水泵和工作状态下的蒸发式冷凝器的进气电磁阀工作,机组完成停机程序。[0062] 有利的是,在蒸发式冷凝器集成化、模块化配置方式中,在每台蒸发式冷凝器的进 气管上设置的进气电磁阀、出液管上的单向阀,有效地解决了机组在工作过程中,由于停止 工作的蒸发式冷凝器储存制冷剂过多,而导致制冷系统循环的制冷剂不足,或者排气压力 过低而引起的控制系统误操作等问题,从而确保制冷系统工作的稳定性。[0063] 对于蒸发式冷凝器集成化、模块化配置方案的电气控制系统,在机组(或者装置) 启动和工作过程中的控制方式是将组成蒸发式冷凝器子模块集成当做一个整体来协调、控 制,这种控制方式,大幅度降低了机组部分负荷工作情况下,或者环境温度比较低的情况 下,蒸发式冷凝器组群的风机、水泵的运行时间,事实上,对于任何一个制冷空调系统来说,制冷空调机组(或者装置)绝大部分处于部分负荷状态下工作,因此,蒸发式冷凝器的这种 配置方式和控制方式,更加有利于节能、减排。同时,在冬季工况下运行时,可以有效地提高 冬季运行工况不需要冷却水循环的温度,有利于解决蒸发式冷凝器冬季运行时冷却水的防 冻。[0064] 蒸发式冷凝器模块化配置方案,在使用过程中,可以很方便的从显示器和操作面 板调整机组启动时的蒸发式冷凝器的启动顺序,使蒸发式冷凝器组群中的每一台蒸发式冷 凝器的运行时间大致相同。[0065] 进一步有利的是,蒸发式冷凝器集成化、模块化配置方案,相当于给予了制冷空调 机组(或者装置)备用了蒸发式冷凝器,一旦某一台蒸发式冷凝器出现故障,不至于导致整 台制冷空调机组(或者整个制冷空调装置)完全停止工作,而是仍然可以在部分负荷情况下 工作。[0066] 更加有利的是,根据本发明原理提供的蒸发冷却式制冷空调机组和蒸发式冷凝器 集成化、模块化配置方案的电气控制系统的控制方式,采用环境温度值调节、控制蒸发式制 冷空调机组(或者装置)的蒸发式冷凝器的启动时与工作过程中的工作状态,以及其风机、 水泵和风量、冷却水循环量的工作状态;采用压缩机排气压力和环境温度共同调节、控制蒸 发式制冷空调机组(或者装置)的蒸发式冷凝器的蒸发式冷凝器的工作状态,以及其风机、 水泵和风量、冷却水循环量的工作状态,是一种从源头上最精确的一种控制方式,不仅能够 及时调整蒸发式冷凝器的散热能力与压缩机所需要的散热量相匹配,而且也能够及时将系 统负荷的变化所引起的所需要的蒸发式冷凝器的散热能力在蒸发式冷凝器上得以及时反 映,使整个电气控制系统准确、快捷。因为:1)蒸发式冷凝器的散热能力与环境温度、风机 的风量、冷却水的循环量和冷却水温直接相关,这其中,冷却水的温度由随环境温度的变化 而变化,因此,影响蒸发式冷凝器的散热能力的主要因素就是环境温度,就是说,环境温度 越低,蒸发式冷凝器的冷却水温度越低、冷凝压力越低,蒸发式冷凝器的散热能力越大,反 之,蒸发式冷凝器的散热能力则越小;2)对于同一台制冷空调机组(或者装置)来说,在工作 过程中,由于系统热负荷与环境温度、被冷却空间和被冷却物体的温度等多种参数、条件有 关,其中这些参数、条件的每一项发生变化都会导致系统负荷发生变化,压缩机也将在系统 负荷的变化过程中,通过能量调节装置的上载、卸载,使之输出的能量与系统负荷相匹配。 当系统负荷增大时,则压缩机将上载,这时压缩机吸排气量升高,则排气压力升高,反之,压 缩机吸排气量减小,则排气压力降低。[0067] 由此可见,采用环境温度和压缩机排气压力作为蒸发冷却式制冷空调机组和蒸发 式冷凝器集成化、模块化配置方案的电气控制系统的依据,是切实可行,也是行之有效的一 种简捷的控制方式。[0068] 综上所述,根据本发明提供的蒸发冷却式制冷空调机组及其控制系统主要具有 如下显著优势:1)得益于采用带有除雾装置的蒸发式冷凝器和完善的模块化自动控制系 统,本发明具有显著的节能效果,主要表现为以下两个方面:1.带有除雾装置的蒸发式冷凝器的节能效果来自于该冷凝器利用制冷剂在冷凝过程 中冷却水蒸发后产生的饱和水蒸汽对高压过热制冷剂气体给予冷却,在大幅度降低冷却水 损耗的同时,从而大幅度降低了蒸发式冷凝器在对制冷剂冷却冷凝过程中风机风量和冷却 水泵循环量,有效地减小了蒸发式冷凝器风机和水泵的功率;I1.控制系统在机组每次启动过程中通过采用环境温度对蒸发式冷凝器的风机、水泵 进行统一协调的逐级控制、综合管理,有效地解决了机组启动过程中额外的能量损耗问题; 在机组运行过程中,根据压缩机排气压力来调节风机的转速和冷却水流量,有效地减少了 机组工作过程中额外的能量损耗,起到了进一步节能的目的。[0069] 2)不仅由于节约能耗就是减少碳排放量;也由于除雾装置的设置彻底消除了水雾 排放现象,解决了由于水雾排放所引起的病菌的滋生与传播和对周围设备、建筑物的腐蚀 与侵蚀问题,因而提供了绿色健康的,既有利于人类生活,同时与自然环境和谐共存的新的 空调技术。[0070] 3)结构简单,安装方便,不受任何安装条件的限制,既可以安装在屋顶,也可以安 装在露天平地,不需要建设独立机房。在安装蒸发冷却式压缩冷凝机组时,只需要将制冷系 统的低压回气管路与压缩机的吸气截止阀相连接,节流阀的进液管路压缩冷凝机组的过滤 (干燥)器出液阀按照制冷系统的工艺管路要求连接起来就形成一个完整的直接制冷系统, 对于冷却水系统安装也只需要将一根供水管路(自来水管或者井水管)与蒸发冷却式压缩 冷凝机组的补水管路连接起来,而后按照要求将于机组连接的电缆连接起来就完成了整个 安装工作。而在安装蒸发冷却式冷水机组时。只需要将冷冻水的进出水管通过水泵与被冷 却空间的热交换器连接起来,接一根供水管路(自来水管或者井水管)与蒸发冷却式压缩冷 凝机组的补水管路连接起来,而后按照要求将于机组连接的电缆连接起来就完成了整个安 装工作。[0071] 由此可见,本发明提供的蒸发冷却式制冷空调机组,完全可以全面取代高能耗、高 排放的风冷式制冷空调机组,并使之能耗大量减少;完全可以全面取代能耗高、冷却水系统 复杂、初始投资费用高、施工周期长,以及冷却塔有水雾排放形成的高污染问题的水冷式冷 水机组,在解决水雾排放问题的同时,使之冷却水循环量极大地减少,能耗降低;完全可以 取代由传统蒸发式冷凝器组成的制冷空调装置,简化制冷系统的构成,消除水雾排放问题, 缩短施工周期,使整个制冷装置能量损耗大为减少,且具有安装简单、操作管理方便。[0072] 制冷空调设备是一个系统装置,是随着使用工况、应用场合、使用要求和制冷剂、 载冷剂、电制等各种条件的变化,制冷空调机组和装置的组成都会发生相应的变化,因此, 尽管上面通过举例说明,已经描述了本发明较佳的实施方式,本发明的保护范围不仅限于 上述说明,而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征来定义。本领域 技术热源可以理解的是,在不背离本发明教导的实质和精髓前提下,任何修改和变化可能 仍落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种蒸发式冷凝器,其主要包括: 一箱体,分为上下箱体,其下箱体内底部设有一集水箱,于集水箱上方的箱体侧壁设有进风口,其上箱体顶部设有出风口,于出风口设有一风机; 一第一换热器,设置在进风口上方下箱体内部; 一第二换热器,设置在出风口下方上箱体内部,其出口与所述第一换热器的入口相串联; 一喷淋装置,设置于所述第一换热器上方; 一水泵,用于将冷却水从所述集水箱吸入并泵至所述喷淋装置;其特征在于: 所述箱体的上箱体内第二换热器的通风截面面积大于下箱体内第一换热器的通风截面面积而使上箱体构成一静压箱;所述第二换热器斜向地设置于所述静压箱内,从而令经所述第一换热器表面蒸发而产生的饱和水蒸汽顺着气流夹带着水滴进入所述静压箱后迅即降低速度而使水滴与饱和水蒸汽分离,并在在所述第二换热器的加热下进一步蒸发。
2. 一种蒸发冷却式压缩冷凝机组,其主要包括:一用于实现制冷剂的冷却和冷凝的第一模块,一用于实现制冷剂的吸入、压缩的第二模块,以及一控制系统;其特征在于 所述第一模块由至少一台如权利要求1所述的蒸发式冷凝器集成,每台所述蒸发式冷凝器构成一个单独的子模块; 所述第二模块包括至少一台压缩机、一台高压贮液器; 所述控制系统包括:环境温度传感器、目标温度传感器、压缩机排气压力传感器、信号输入输出模块、变频器、以及主控单元,所述主控单元被设置成按照环境温度来控制蒸发式冷凝器的运行,并根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内,令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的总运行功率最小化,使蒸发冷凝器的散热量与压缩机运行时的散热负荷实现动态匹配。
3.根据权利要求2所述的蒸发冷却式压缩冷凝机组,其特征在于所述由蒸发式冷凝器集成的第一模块与所述第二模块组合安装在共同的底座上。
4.根据权利要求2所述的蒸发冷却式压缩冷凝机组,其特征在于所述第一模块所包括的蒸发式冷凝器的台数与第二模块所包括的压缩机的台数或者至少一台压缩机的能量调节级数相对应,且每一台蒸发式冷凝器的散热能力对应于每台压缩机全负荷运行时的散热负荷,或者与压缩机各级能量级数之间的散热负荷之差相对应。
5. 一种蒸发冷却式冷水机组,其主要包括:一用于实现制冷剂的冷却和冷凝的第一模块,一用于实现制冷剂的吸入、压缩、节流、蒸发的第二模块,以及一控制系统;其特征在于: 所述第一模块由至少一台如权利要求1所述的蒸发式冷凝器集成,每台所述蒸发式冷凝器构成一个单独的子模块; 所述第二模块包括至少一台压缩机、一个节流阀、一台蒸发器、以及一台过滤(干燥)器组成; 所述控制系统包括:环境温度传感器、目标温度传感器、压缩机排气压力传感器、信号输入输出模块、变频器、以及主控单元,所述主控单元被设置成按照环境温度来控制蒸发式冷凝器的运行,并根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内,令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的总运行功率最小化,使蒸发冷凝器的散热量与压缩机运行时的散热负荷实现动态匹配。
6.根据权利要求5所述的蒸发冷却式冷水机组,其特征在于所述由蒸发式冷凝器集成的第一模块与所述第二模块组合安装在共同的底座上。
7.根据权利要求6所述的蒸发冷却式冷水机组,其特征在于所述第一模块所包括的蒸发式冷凝器的台数与所述第二模块所包括的压缩机的台数或者至少一台压缩机的能量调节级数相对应,且每一台蒸发式冷凝器的散热能力对应于每台压缩机全负荷运行时的散热负荷,或者与压缩机各级能量级数之间的散热负荷之差相对应。
8. 一种制冷空调机组的控制方法,所述制冷空调机组以蒸发式冷凝器作为冷凝设备,其特征在于,包括步骤: -提供至少一台如权利要求1所述的具有除雾功能的蒸发式冷凝器作为子模块集成第一模块,用于实现对制冷剂的冷却和冷凝; -提供至少一台压缩机或者一台能量分级调节的压缩机或多台相同的压缩机构成与所述第一模块子模块数量相对应的第二模块,用于实现对制冷剂的吸入、压缩,乃至于节流、蒸发;并且 -根据所检测的环境温度来控制蒸发式冷凝器的风机和水泵的启动与运行。
9.根据权利要求8所述的制冷空调机组的控制方法,其特征在于,还包括步骤: -根据目标温度使压缩机排气压力维持在预设的压力值范围内; -令蒸发式冷凝器中的风机、水泵的总运行功率最小化,并且 -使蒸发冷凝器的散热量与压缩机运行时的散热负荷实现动态匹配。
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