CN103900169A - 过热紧凑型空调机组及包括该机组的高层建筑的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明的过热紧凑型空调机组，蒸发器集过热与蒸发为一体，相对于分体式的设置方式来说，不但节省了空间，而且能够对进入蒸发区之前的制冷介质进行换热，便于提高蒸发器的蒸发效率；另外，通过机架将所述压缩机、冷凝器以及蒸发器进行合理布置，压缩机位于机架的上方，冷凝器和蒸发器平行设置在机架的下方，空间布置合理，并且所述冷凝器的入口，所述过热区入口，所述节流后出口位于所述机架下侧靠近所述压缩机的一端；这使得压缩机与冷凝器以及蒸发器之间能够通过最短的管路实现连接，从而使得本发明的空调机组结构更加紧凑。

Description

过热紧凑型空调机组及包括该机组的高层建筑的空调系统

技术领域

本发明属于高层建筑的中央空调设备技术领域，特别涉及一种紧凑型空调机组及包括该空调机组的高层建筑的空调系统。 

背景技术

当前，城市的高层与超高层建筑越来越多，对于高层建筑特别是超高层建筑的中央空调系统提出了更高的要求，由于普通中央空调系统的极限工作压力一般不超过1. 6MPa，对于高层建筑来说，根据管内允许流速设计冷冻水循环系统时，如果系统水静压力和水泵工作压力之和超过冷水机组及部件的耐压值时，就需要定制高耐压设备或采用多个分区系统的形式。分区系统一般有两种形式:一种是采用单一空调机组的闭式系统，各高低分区闭式系统之间采用热交换器传递冷量，这将导致系统能耗增加的问题。例如，按照国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003和相关空调机组参数，每增加一套换热器，换热温差增加2℃计，空调机组能耗将增加8%-10%，由于空调机组能耗占空调系统能耗的70%左右，这样势必增加大量的能耗支出。另一种分区系统是高低区分别采用独立的空调机组系统，即将冷冻机置于高楼的中间设备层或顶层用来降低高层或超高层空调系统的投资和运行成本，加之，现有高层或者超高层的空调机组系统的冷凝器和蒸发器一般都采用管式，只能实现冷凝与蒸发功能，过冷量和过热量往往不够，影响了空调机组的工作效率。 

为了提高空调机组的工作效率，现有空调机组中，在蒸发之前往往增加过热系统对进入蒸发器的制冷介质进行过热处理，避免液击，但是，该种蒸发器其过热区与蒸发区为分体式设置，导致蒸发器整体结构松散，占地空间大。加之，整个空调机组的部件之间布置不合理，从而加剧了空调机组的大体积，高重量。该种空调机组即使在大楼建造的时候能够放入楼层中间，后期的维护和整机更换也基本没有可能，而且传统机组噪音和振动大，对楼层的潜在损伤的研究也不充分，所以应用并不广泛。 

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有高层空调机组或者工作效率低或者体积大，不方便整机更换及维修的缺陷，从而提供一种结构紧凑、体积较小的空调机组。 

为此，本发明提供一种过热紧凑型空调机组，包括，方形的机架、安装于所述机架上侧的磁悬浮式压缩机以及平行安装在所述机架下侧的冷凝器和集蒸发与过热为一体的板式蒸发器，所述板式蒸发器具有过热区和蒸发区；所述冷凝器的入口的一端通过排气管路连通至所述压缩机的制冷介质出口，所述冷凝器的出口连通至所述过热区入口，所述过热区入口进一步连通至过热区的节流前出口，所述过热区的节流前出口进一步连通至电子膨胀阀的入口，所述电子膨胀阀的出口连通至所述过热区的节流后入口，所述节流后入口连通至所述过热区的节流后出口，所述过热区的节流后出口通过送气管路连通至所述压缩机的进气口；所述冷凝器的入口，所述过热区入口，所述节流后出口位于所述机架下侧靠近所述压缩机的一端；所述过热区入口靠近所述冷凝器设置。 

所述机架上设置有第一安装通孔，所述排气管路通过设置在所述机架上的第一安装通孔伸入所述机架的下侧与所述冷凝区的入口连通。 

所述机架上还设置有第二安装通孔，所述冷冻液回收管通过所述第二安装通孔伸入所述机架的上侧与所述压缩机连通。 

所述蒸发区与所述过热区通过一个过热导流板隔离，所述过热导流板上设有用于将所述蒸发区换热后的所述制冷介质导流至所述过热区的过热导流凹槽，所述过热导流凹槽的截面积与两端的过热导流接口的过流面积大致相等。 

所述过热导流凹槽的截面积与两端的过热导流接口的过流面积相等。 

所述过热区由多个过热换热片紧密连接而成，所述蒸发区由多个蒸发换热片紧密连接而成，所述过热换热片以及所述蒸发换热片的板面上成型有用于导通换热介质的第一导流孔以及多个规则排列的第一换热凹槽。 

所述换热凹槽呈人字形，相邻换热片上的所述换热凹槽呈正人字形和倒人字形设置。 

所述机架上侧相对于所述磁悬浮式压缩机的另一侧还安装有控制柜和电气柜。 

本发明还提供一种具有上述任一所述的空调机组的高层建筑的空调系统，其包括至少两个独立的空调系统，其中一个所述空调系统设置于低层区，另一个所述空调系统设置于高层区，每个所述空调系统包括至少一个如上所述的空调机组，以及连通所述空调机组冷冻水接口的冷冻水循环泵。 

需要说明的是，本发明中所述的“大致相等”的含义为：导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等或相比上下相差不超过10%。   

本发明提供的过热紧凑型空调机组具有以下优点：

1.发明提供的紧凑型空调机组，所述蒸发器包括蒸发区和与所述蒸发区连通的过热区，所述蒸发器集过热与蒸发为一体，相对于分体式的设置方式来说，不但节省了空间，而且能够对进入蒸发区之前的制冷介质进行换热，提高进入蒸发区的制冷介质的温度，避免液击；另外，本发明提供的空调机组，通过机架将所述压缩机、冷凝器以及蒸发器进行合理布置，压缩机位于机架的上方，冷凝器和蒸发器平行设置在机架的下方，空间布置合理，并且所述冷凝器的入口，所述过热区入口，所述节流后出口位于所述机架下侧靠近所述压缩机的一端；所述过热区入口靠近所述冷凝器设置，这使得压缩机与冷凝器，压缩机与蒸发器之间能够通过最短的管路实现连接，从而使得本发明的空调机组的结构更加紧凑。

2.本发明的空调机组，其蒸发器采用板式换热片实现换热，并且过热区与蒸发区通过一个导流板隔开，整个蒸发区的结构紧凑，相对于现有分体式的蒸发器来说占地面积较小；同时，本发明的导流板开设的导流凹槽的截面积与两端接口的截面积相等，使制冷介质的流速在导流板处稳定，换热效率进一步得到提高。 

3.本发明的空调机组，换热板上开设多个规则排列的换热凹槽用于换热介质的流动，该换热凹槽呈人字形，相对于现有的不设置换热凹槽的换热板片，本发明的换热板之间的换热效率进一步提高。 

4. 本发明的空调机组，所述机架上设置有第一安装通孔，所述排气管路通过设置在所述机架上的第一安装通孔伸入所述机架的下侧与所述冷凝区入口的一端连通，该种设置方式使得空调机组的结构更加紧凑。 

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中 

图1是本发明的空调机组的系统原理图；

图2是本发明的空调机组的蒸发器的结构示意图；

图3是本发明的空调机组的过热导流板的结构示意图；

图4是本发明的空调机组的结构示意图；

图5是图4所示的空调机组的侧视图；

图6是图4所示的空调机组的另一侧视图；

图7是本发明的空调机组的原理结构图；

图8是本发明的高层建筑的空调系统示意图。

图中附图标记表示为： 

1-压缩机；2-冷凝器；2a-入口；2b-出口；4-电子膨胀阀；6-蒸发器；61-过热区；62-蒸发区；63-过热导流板；631-过热导流凹槽；632-过热导流接口；611-过热换热片；621-蒸发换热片；6111-第一导流孔；6112-第一换热凹槽；A-制冷介质；B-冷却液；6a-过热区入口；6b-节流前出口；6c-节流后入口；6d-节流后出口 ；7-送气管路；8-冷冻液回收管；9-冷冻水循环泵；10-机架；11-排气管路；；12-控制柜；13-电气柜。

具体实施方式

实施例1

如图4-图6所示，本实施例提供一种过热紧凑型空调机组，包括，方形的机架10、安装于所述机架10上侧的磁悬浮式压缩机1以及平行安装在所述机架10下侧的冷凝器2和集蒸发与过热为一体的板式蒸发器6，所述机架10上侧相对于所述磁悬浮式压缩机1的另一侧还安装有控制柜12和电气柜13, 所述控制柜12和电气柜13用于实现对整个机组的供电和机组运行状态的控制,所述板式蒸发器6具有过热区61和蒸发区62；所述冷凝器2的入口2a的一端通过排气管路11连通至所述压缩机1的制冷介质出口，所述冷凝器2的出口2b连通至所述过热区入口6a，所述过热区入口6a进一步连通至过热区的节流前出口6b，所述过热区的节流前出口6b进一步连通至电子膨胀阀4的入口，所述电子膨胀阀4的出口连通至所述过热区61的节流后入口6c，所述节流后入口6c连通至所述过热区的节流后出口6d，所述过热区的节流后出口6d通过送气管路7连通至所述压缩机1的进气口；所述冷凝器2的出口2b还通过补充管路8连通至所述压缩机1的补充口；所述冷凝器2的入口2a，所述过热区入口6a，所述节流后出口6d位于所述机架10下侧靠近所述压缩机1的一端；所述过热区入口6a靠近所述冷凝器2设置。

如图2、图3所示，为了提高本实施例的空调机组的换热效率以及紧凑性，对本实施例提供的蒸发器6进行优选设计，所述蒸发器6的所述蒸发区61与所述过热区62通过一个过热导流板63隔离，所述过热导流板63上设有用于将所述蒸发区61换热后的所述制冷介质A导流至所述过热区62的过热导流凹槽631，所述过热导流凹槽631的截面积与两端的过热导流接口632的过流面积大致相等。所述过热导流凹槽631的截面积与两端的过热导流接口632的过流面积大致相等的设置方式使制冷介质A的流速在过热导流板63处稳定，换热效率大大提高。 

需要说明的是，本实施例中所述的“大致相等”的含义为：导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等或相比上下相差不超过10%。在此范围内优选地的范围为所述导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等或相比上下相差不超过5%，在本实施例中，所述导流凹槽的截面积与两端的导流接口的过流面积设置为完全相等。 

本实施例中，所述过热区61由多个过热换热片611紧密连接而成，所述蒸发区62由多个蒸发换热片621紧密连接而成，所述过热换热片611以及所述蒸发换热片621的板面上成型有用于导通换热介质的第一导流孔6111以及多个规则排列的第一换热凹槽6112。相邻换热片上的所述换热凹槽 6112 呈正人字形和倒人字形设置，该换热板的换热面积大，换热效率进一步提高。 

为了进一步提高本实施例的所述空调机组的紧凑性，所述机架10上设置有第一安装通孔，所述排气管路11通过设置在所述机架10上的第一安装通孔伸入所述机架10的下侧与所述冷凝区的入口2a连通。所述机架10上还设置有第二安装通孔，所述冷冻液回收管8通过所述第二安装通孔伸入所述机架10的上侧与所述压缩机1连通。 

经过上述设计后，本实施例的空调机组的体积小于1.4m*1.1m电梯（中国13人电梯标准）容量，其制冷量根据压缩机的功率选取标准能够达到250Kw-800kW。 

本实施例提供的紧凑型空调机组的工作过程为（原理图见图1和图7）： 

冷冻液 B进入间隔设置的所述蒸发换热片621 上，流至所述第一换热凹槽 6111形成的换热通道内；

来自压缩机1的制冷介质A（高温高压气态制冷介质）从排气管路11排出，进过冷凝器2的入口2a进入冷凝器2，与外部导入冷凝器2的冷冻液B进行换热，变成中温中压的液态制冷剂A，并从所述冷凝器2的出口2b排出，来自于冷凝器2的中温中压的液态制冷介质A通过过热区入口6a进入过热区61后，从节流前出口6b流出并进入电子膨胀阀4，被电子膨胀阀4节流后形成低温低压的制冷介质 A，所述制冷介质 A 通过节流后入口6c重新进入过热区61，并通过过热导流孔 6111 直接进入至所述蒸发区62中的与所述冷冻液B’ 相邻的蒸发换热片 621 上，与所述冷冻液B’ 进行换热，换热后成为气态制冷介质A；所述气态制冷介质 A再经过所述过热导流板 63 的过热导流凹槽631并经过所述过热导流接口632 进入至所述过热区61，与来自冷凝器的进入过热区61之前的所述制冷介质A 进行换热，最后经节流后出口6d排入到送气管路7中，通过送气管路7进入压缩机1内。在此过程中，从冷凝器2的出口2b排出的未经过节流的液态制冷介质A还有一部分通过冷冻液回收管8进入压缩机1内，用于对压缩机1进行冷却。

作为其他可以实施的方式，本实施例中的空调机组的结构还可以用作制冷的冷水机组。同时，该空调机组还可以设计到能够通过1.6m*1.2m的电梯（中国的21人电梯标准）运输，其制冷量根据压缩机的功率选取标准可以达到250Kw-1000kW。 

实施例2

如图8所示，本实施例提供一种高层建筑的空调系统，其包括三个独立的空调系统，其中一个所述空调系统设置于低层区，一个所述空调系统设置于中层区，另一个所述空调系统设置于高层区，每个所述空调系统包括至少一个实施例1所述的空调机组A，以及连通所述空调机组A的冷冻水接口的冷冻水循环泵9。

    显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.过热紧凑型空调机组，其特征在于：包括，

方形的机架（10）安装于所述机架（10）上侧的磁悬浮式压缩机（1）以及平行安装在所述机架（10）下侧的冷凝器（2）和集蒸发与过热为一体的板式蒸发器（6），所述板式蒸发器（6）具有过热区（61）和蒸发区（62）；

所述冷凝器（2）的入口（2a）的一端通过排气管路（11）连通至所述压缩机（1）的制冷介质出口，所述冷凝器（2）的出口（2b）连通至所述过热区入口（6a），所述过热区入口（6a）进一步连通至过热区（61）的节流前出口（6b），所述过热区（61）的节流前出口（6b）进一步连通至电子膨胀阀（4）的入口，所述电子膨胀阀（4）的出口连通至所述过热区（61）的节流后入口（6c），所述节流后入口（6c）连通至所述过热区（61）的节流后出口（6d），所述过热区（61）的节流后出口（6d）通过送气管路（7）连通至所述压缩机（1）的进气口；

所述冷凝器（2）的入口（2a），所述过热区入口（6a），所述节流后出口（6d）位于所述机架（10）下侧靠近所述压缩机（1）的一端；所述过热区入口（6a）靠近所述冷凝器（2）设置。

2.根据权利要求1所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述机架（10）上设置有第一安装通孔，所述排气管路（11）通过设置在所述机架（10）上的第一安装通孔伸入所述机架（10）的下侧与所述冷凝区的入口（2a）连通。

3.根据权利要求1或2所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述机架（10）上还设置有第二安装通孔，冷冻液回收管（8）通过所述第二安装通孔伸入所述机架（10）的上侧与所述压缩机（1）连通。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述蒸发区（62）与所述过热区（61）通过一个过热导流板（63）隔离，所述过热导流板（63）上设有用于将所述蒸发区（62）换热后的所述制冷介质（A）导流至所述过热区（61）的过热导流凹槽（631），所述过热导流凹槽（631）的截面积与两端的过热导流接口（632）的过流面积大致相等。

5.根据权利要求4所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述过热导流凹槽（631）的截面积与两端的过热导流接口（632）的过流面积相等。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述过热区（61）由多个过热换热片（611）紧密连接而成，所述蒸发区（62）由多个蒸发换热片（621）紧密连接而成，所述过热换热片（611）以及所述蒸发换热片（621）的板面上成型有用于导通换热介质的第一导流孔（6111）以及多个规则排列的第一换热凹槽（6112）。

7.根据权利要求6所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述换热凹槽（6112）呈人字形，相邻换热片上的所述换热凹槽（6112）呈正人字形和倒人字形设置。

8.根据权利要求7所述的过热紧凑型空调机组，其特征在于：所述机架（10）上侧相对于所述磁悬浮式压缩机（1）的另一侧还安装有控制柜（12）和电气柜（13）。

9.一种高层建筑的空调系统，其特征在于：其包括至少两个独立的空调系统，其中一个所述空调系统设置于低层区，另一个所述空调系统设置于高层区，每个所述空调系统包括至少一个如权利要求1-8任一所述的空调机组（A），以及连通所述空调机组（A）冷冻水接口的冷冻水循环泵（9）。

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