CN106440435A - 一种轨道交通行业用双机头冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道交通行业用双机头冷水机组，包括压缩机A、压缩机B、一个冷凝器和一个蒸发器。所述压缩机A和压缩机B分别与冷凝器和蒸发器中的不同仓室构成两个独立的制冷剂循环系统。所述冷凝器和蒸发器中的各仓室中分别设有若干组换热管束，能够实现多流程的水侧换热，使得机组性能系数得到较大提高，满足轨道交通运营站点的制冷需求。

Description

一种轨道交通行业用双机头冷水机组

技术领域

本发明涉及一种空调系统，尤其是一种适用于轨道交通行业的、配置双压缩机的冷水机组，具体的说是一种轨道交通行业用双机头冷水机组。

背景技术

目前，轨道交通运行站点大都处于开式状态。在该状态下人体的舒适性对空气中含湿量需求要远远低于密闭空间办公建筑，因而轨道交通各站点的露点温度要远远高于密闭空间办公建筑的露点温度。从节能的角度来看，如果强制拉低蒸发器出水温度将降低制冷主机的能效。另外轨道交通站在选择主机过程中，通常需要选配比设计冷量更大的主机，同时设计冷量亦是在整个运行周期内最大的冷量，因而在绝大多数情况下，主机需要在部分负荷下运行。对于整个制冷系统来说，其能效受到压缩机容积效率、压缩机制冷剂泄漏量、压缩机电机效率等影响，因此，随着压缩机减载，其容积效率效率、制冷剂泄漏量、电机效率等参数将不再处于优化状态，因而能效比也将随之降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轨道交通行业用双机头冷水机组，采用10℃/17℃高出水温度设计，同时采用串联逆流式冷凝器和蒸发器，子母配双机头协同运行，实现机组在满负荷和部分负荷下均能够高效运行。

本发明的技术方案是：

一种轨道交通行业用双机头冷水机组，包括压缩机A、压缩机B、一个冷凝器和一个蒸发器；所述冷凝器和蒸发器内分别设有两个相互分离的仓室，每个仓室内设有若干用于水换热的换热管束；所述压缩机A、压缩机B分别与所述冷凝器和蒸发器的不同仓室构成独立的制冷系统，使所述冷凝器和蒸发器中的水侧制冷流程为三流程。

进一步的，所述冷凝器包括筒状第一壳体，两端和中间设有若干块与壳体密封连接的第一管板，将壳体内分隔成独立的冷凝A仓、冷凝B仓和第一中间仓，使冷凝A仓和冷凝B仓相互分离；所述第一壳体两端分别设有第一封头和第二封头，其上分别设有第一进水口和第一出水口；所述第一封头、第二封头和第一中间仓内分别设有多个水室；所述冷凝A仓和冷凝B仓中分别设有三组冷凝换热管束；每组冷凝换热管束的两端分别连接所述第一管板，并与相邻的水室连通，使冷却水从第一进水口流入，并依次流经每一组冷凝换热管束后从第一出水口流出；所述冷凝A仓设有第一制冷剂进口和第一制冷剂出口；所述冷凝B仓上设有第二制冷剂进口和第二制冷剂出口；

所述蒸发器包括筒状第二壳体，两端和中间设有若干块与壳体密封连接的第二管板，将第二壳体内分隔成独立的蒸发A仓、蒸发B仓和第二中间仓，使蒸发A仓和蒸发B仓相互分离；所述第二壳体两端分别设有第三封头和第四封头，其上分别设有第二进水口和第二出水口；所述第三封头、第四封头和第二中间仓内分别设有多个水室；所述蒸发A仓和蒸发B仓中分别设有三组蒸发换热管束；每组蒸发换热管束的两端分别连接所述第二管板，并与相邻的水室连通，使冷冻水从第二进水口流入，并依次流经每一组蒸发换热管束后从第二出水口流出；所述蒸发A仓设有第三制冷剂进口和第三制冷剂出口；所述蒸发B仓设有第四制冷剂进口和第四制冷剂出口；

所述压缩机A的排气口和吸气口分别与第一制冷剂进口和第三制冷剂出口相连，所述压缩机B的排气口和吸气口分别与所述第二制冷剂进口和第四制冷剂出口相连，所述第一制冷剂出口与第三制冷剂进口相连，所述第二制冷剂出口与第四制冷剂进口相连，从而，使所述压缩机A和压缩机B分别构成包含制冷剂循环回路的状态A和系统B，并使各系统中的制冷剂能够分别流经冷凝器和蒸发器中的不同仓室，与其中的换热管束中的水流进行热交换。

进一步的，所述冷凝器为满液式，所述第一制冷剂进口和第二制冷剂进口均位于冷凝器的上部，所述第一制冷剂出口和第二制冷剂出口均位于冷凝器的下部。

进一步的，所述蒸发器为满液式，；所述第三制冷剂进口和第四制冷剂进口均位于蒸发器的下部，所述第三制冷剂出口和第四制冷剂出口均位于蒸发器的上部。

进一步的，所述冷凝器与蒸发器之间设有干燥过滤器和电子膨胀阀，使来自冷凝器的制冷剂经过干燥和膨胀后进入蒸发器。

进一步的，所述第一封头、第二封头、第三封头和第四封头中分别设有一块横隔板，将其内部分隔成两个水室，能够使来自换热管束的水流在此换向。

进一步的，所述第一中间仓和第二中间仓内分别设有两个竖隔板，将其内部分隔成三个水室，能够使来自换热管束的水流进行换向。

进一步的，所述压缩机A和压缩机B的设计冷量比例为4:6。

本发明的有益效果：

1、本发明采用整个换热器的三流程设计，使传热系数更高，并使蒸发温度得到极大提高，从而使得机组性能系数得到较大提高；

2、本发明通过采用换热器的串联逆流式结构，使每个制冷系统对应的冷凝压力与蒸发压力比例与传统制冷系统相比，均有较大的降低，从而使得性能系数有较大的提高。

3、本发明通过双压缩机的不同冷量的设计，使其在部分负荷时可通过关闭一个压缩机而实现单机头高负荷运行，从而，使压缩机的性能系数提高，进而提高整个机组的性能系数。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明的冷凝器的剖视图。

图3是本发明的蒸发器的剖视图。

其中：1-压缩机A；2-压缩机B；3-冷凝器；4-蒸发器；5-第一干燥过滤器；6-第二干燥过滤器；7-第一电子膨胀阀；8-第二电子膨胀阀；3-1-第一封头；3-2-第一管板；3-3-第一壳体；3-4-第一制冷剂进口；3-5-冷凝A仓；3-6-冷凝换热管束；3-7第一中间仓；3-8-第一竖隔板；3-9-冷凝B仓；3-10-第二制冷剂进口；3-11-第一横隔板；3-12-第一出水口；3-13-第二封头；3-14-第二制冷剂出口；3-15-第一制冷剂出口；3-16-第一进水口；4-1-第二出水口；4-2-第二横隔板；4-3-第二壳体；4-4-第三制冷剂出口；4-5-蒸发A仓；4-6-第二中间仓；4-7-第二竖隔板；4-8-蒸发B仓；4-9-第四制冷剂出口；4-10-第四封头；4-11-第二进水口；4-12-第四制冷剂进口；4-13-蒸发换热管束；4-14-第二管板；4-15-第三封头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种轨道交通行业用双机头冷水机组，包括压缩机A1、压缩机B2、一个冷凝器3和一个蒸发器4。

如图2所示，所述冷凝器包括筒状第一壳体3-3，两端分别与第一管板3-2密封连接。同时，在所述第一壳体3-3内部的中间设有两块与该第一壳体3-3内壁密封连接的第一管板3-2，将该第一壳体3-3内分隔成独立的的冷凝A仓3-5、冷凝B仓3-9和第一中间仓3-7，使冷凝A仓3-5和冷凝B仓3-9相互分离。所述第一壳体3-3两端分别设有第一封头3-1和第二封头3-13，其上分别设有第一进水口3-16和第一出水口3-12。所述第一封头3-1和第二封头3-13内分别设有一块第一横隔板3-11，将其内部分隔成两个水室。所述第一中间仓3-7内设有两块第一竖隔板3-8，将其内部分隔成三个水室。所述各水室可供水流换向，并将冷凝A仓3-5和冷凝B仓3-9的冷却水相贯通。所述冷凝A仓3-5和冷凝B仓3-9中分别设有三组冷凝换热管束3-6，每组冷凝换热管束3-6的两端分别连接所述第一管板3-2，并与相邻的水室连通，使从第一进水口3-16流入的冷却水，依次流经每一组冷凝换热管束3-6后从第一出水口3-12流出。水流方向如图2中的箭头指示，使每个仓室内的换热流程均为三流程。所述冷凝A仓3-5上设有第一制冷剂进口3-4和第一制冷剂出口3-15；所述冷凝B仓3-9上设有第二制冷剂进口3-10和第二制冷剂出口3-14。其中，各冷凝剂的接口分别均设于冷凝器3的上部，各制冷剂出口均设于冷凝器3的下部。

如图3所示，所述蒸发器4包括筒状第二壳体4-3，其两端分别与第二管板4-14密封连接。同时，在所述第二壳体4-3内部的中间设有两块与该第二壳体4-3内壁密封连接的第二管板4-7，将该第二壳体4-3内分隔成独立的蒸发A仓4-5、蒸发B仓4-8和第二中间仓4-6，并使蒸发A仓4-5和蒸发B仓4-8相互分离。所述第二壳体4-3两端分别设有第三封头4-15和第四封头4-10。其中，第四封头4-10上设有第二进水口4-11，第三封头4-15上设有第二出水口4-1。所述第三封头4-15和第四封头4-10内分别设有一块第二横隔板4-2，将其内部分隔成两个水室。所述第二中间仓4-6内设有两个第二竖隔板4-7，将其内部分隔成三个水室。所述蒸发A仓4-5和蒸发B仓4-8中分别设有三组蒸发换热管束4-13。每组蒸发换热管束4-13的两端分别连接所述第二管板4-14，并与相邻的水室连通，使从第二进水口4-11流入的冷冻水，依次流经每一组蒸发换热管束4-13后从第二出水口4-1流出。水流方向如图3中箭头所示，使每个仓室内的换热流程均为三流程。所述蒸发A仓4-5设有第三制冷剂进口4-16和第三制冷剂出口4-4；所述蒸发B仓4-8设有第四制冷剂进口4-12和第四制冷剂出口4-9；其中，第三制冷剂进口4-16和第四制冷剂进口4-12均位于所述蒸发器4的下部，第三制冷剂出口4-4和第四制冷剂出口4-9均位于所述蒸发器4的上部。

所述压缩机A1的排气口和吸气口分别与第一制冷剂进口3-4和第三制冷剂出口4-4相连。所述压缩机B2的排气口和吸气口分别与所述第二制冷剂进口3-10和第四制冷剂出口4-9相连。所述第一制冷剂出口3-15经过第一干燥过滤器5和第一电子膨胀阀7后与第三制冷剂进口4-16相连。所述第二制冷剂出口3-14经过第二干燥过滤器6和第二电子膨胀阀8后与第四制冷剂进口4-12相连。如此，可形成分别包含一个制冷剂循环回路的系统A和系统B，并使各回路中的制冷剂能够分别流经冷凝器3和蒸发器4中的不同仓室，与其中的换热管束中的水流进行热交换。

从图1可以看出，系统A和系统B的蒸发器和冷凝器的进出口呈现逆流状态。以传统设计工况为例，即系统冷凝器进出口水温为30.5℃/35.5℃，系统蒸发器进出口水温为10℃/17℃。此时，对于系统A，冷凝器的进出口水温为30.5℃/32.5℃，蒸发器进出口水温12.8℃/10℃。与传统工况相比，蒸发器出口水温不变，而冷凝器出口水温则较低（35.5-32.5=3℃）。根据压缩机的特性，机组COP将得到较大的提高。同样对于系统B，冷凝器进出口水温为32.5℃/35.5℃，蒸发器进出口水温为17℃/12.8℃。与传统工况相比，冷凝器出口水温不变，而蒸发器出口水温则较低（12.8-10=2.8℃）。根据压缩机的特性，机组COP将得到较大的提高，并使冷量得到较大的提高，使机组性能得到极大的改善。

同时，本发明中的压缩机A和压缩机B的设计冷量比例为4:6。由于压缩机的特性，在相同工况下，单个压缩机在75%-100%负荷下系统性能相差不大，但随着压缩机负载的进一步降低，其系统性能将大幅度降低，因而本发明可实现机组能够在较大负荷范围内的高效运行，即，在确保机组一直处于75%负荷以上。具体为，在最小压缩机处于75%负荷时，其本身负荷为：0.4*0.75=0.3，即为系统负荷的30%。当多台本发明的冷水机组组合运行时，能够使两台机组最低达到0.4*0.75*0.4*100%=12%，三台机组最低负荷达到0.4*0.75*（4/(4+6+6)）*100%=7.5%。实现机组在大冷量范围内均能高效运行。

进一步的，本发明中的换热流程均采用三流程，提高在水流量变小情况下水侧的换热性能，从而提高整体换热器换热性能，使其能够更好的适应地铁站台冷量需求的特点。同时，通过采用大温差和高出水温度的设计，实现了机组蒸发温度的较大提升，从而可大幅度提高机组的COP。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是包括压缩机A、压缩机B、一个冷凝器和一个蒸发器；所述冷凝器和蒸发器内分别设有两个相互分离的仓室，每个仓室内设有若干用于水换热的换热管束；所述压缩机A、压缩机B分别与所述冷凝器和蒸发器的不同仓室构成独立的制冷系统，使所述冷凝器和蒸发器中的水侧制冷流程为三流程。

2.根据权利要求1所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述冷凝器包括筒状第一壳体，两端和中间设有若干块与壳体密封连接的第一管板，将壳体内分隔成独立的冷凝A仓、冷凝B仓和第一中间仓，使冷凝A仓和冷凝B仓相互分离；所述第一壳体两端分别设有第一封头和第二封头，其上分别设有第一进水口和第一出水口；所述第一封头、第二封头和第一中间仓内分别设有多个水室；所述冷凝A仓和冷凝B仓中分别设有三组冷凝换热管束；每组冷凝换热管束的两端分别连接所述第一管板，并与相邻的水室连通，使冷却水从第一进水口流入，并依次流经每一组冷凝换热管束后从第一出水口流出；所述冷凝A仓设有第一制冷剂进口和第一制冷剂出口；所述冷凝B仓上设有第二制冷剂进口和第二制冷剂出口；

所述蒸发器包括筒状第二壳体，两端和中间设有若干块与壳体密封连接的第二管板，将第二壳体内分隔成独立的蒸发A仓、蒸发B仓和第二中间仓，使蒸发A仓和蒸发B仓相互分离；所述第二壳体两端分别设有第三封头和第四封头，其上分别设有第二进水口和第二出水口；所述第三封头、第四封头和第二中间仓内分别设有多个水室；所述蒸发A仓和蒸发B仓中分别设有三组蒸发换热管束；每组蒸发换热管束的两端分别连接所述第二管板，并与相邻的水室连通，使冷冻水从第二进水口流入，并依次流经每一组蒸发换热管束后从第二出水口流出；所述蒸发A仓设有第三制冷剂进口和第三制冷剂出口；所述蒸发B仓设有第四制冷剂进口和第四制冷剂出口；

所述压缩机A的排气口和吸气口分别与第一制冷剂进口和第三制冷剂出口相连，所述压缩机B的排气口和吸气口分别与所述第二制冷剂进口和第四制冷剂出口相连，所述第一制冷剂出口与第三制冷剂进口相连，所述第二制冷剂出口与第四制冷剂进口相连，从而，使所述压缩机A和压缩机B分别构成包含制冷剂循环回路的状态A和系统B，并使各系统中的制冷剂能够分别流经冷凝器和蒸发器中的不同仓室，与其中的换热管束中的水流进行热交换。

3.根据权利要求2所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述冷凝器为满液式，所述第一制冷剂进口和第二制冷剂进口均位于冷凝器的上部，所述第一制冷剂出口和第二制冷剂出口均位于冷凝器的下部。

4.根据权利要求2所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述蒸发器为满液式；所述第三制冷剂进口和第四制冷剂进口均位于蒸发器的下部，所述第三制冷剂出口和第四制冷剂出口均位于蒸发器的上部。

5.根据权利要求1所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述冷凝器与蒸发器之间设有干燥过滤器和电子膨胀阀，使来自冷凝器的制冷剂经过干燥和膨胀后进入蒸发器。

6.根据权利要求2所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述第一封头、第二封头、第三封头和第四封头中分别设有一块横隔板，将其内部分隔成两个水室，能够使来自换热管束的水流在此换向。

7.根据权利要求2所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述第一中间仓和第二中间仓内分别设有两个竖隔板，将其内部分隔成三个水室，能够使来自换热管束的水流进行换向。

8.根据权利要求1所述的轨道交通行业用双机头冷水机组，其特征是所述压缩机A和压缩机B的设计冷量比例为4:6。