CN106705308A - 机械闪蒸式空调制冷系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种机械闪蒸式空调制冷系统及其工作方法，属于制冷技术领域。该系统以水工作介质，与常规以氟利昂为工作介质的制冷系统相比，该循环工质没有任何环保危害；本发明工作时闪蒸所得冷冻水直接与室内空气换热，冷量释放只需要一级换热，系统冷量损失小，且改善了水蒸气压缩机的运行工况，降低了水蒸气压缩机的运行能耗，系统具有较高的制冷系数。本发明的系统在夜间低谷电价时段可通过水蒸气压缩机频率调节，增大系统的闪蒸制冷量，并通过闪蒸罐进行蓄冷，在高电价时段将冷量释放，不仅实现了对电力资源的移峰填谷，同时减少了系统的运行费用。本发明所述的机械闪蒸式空调制冷系统具有节能、环保等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调制冷系统，尤其涉及一种机械闪蒸式空调制冷系统及其工作方法，属于制冷技术领域。
背景技术
目前，空调制冷领域广泛采用蒸汽压缩式水冷机组，冷水机组通过循环冷冻水需用户端室内空气间接换热，系统运行时冷量损失大，机组运行能耗高。此外，冷水机组大多采用氢氯氟烃（HCFCs）、氢氟烃（HFCs）作为制冷工质。机组运行时的震动常引发制冷工质的外泄，泄露到大气中的HCFCs在日光的作用下会自然分解并破坏臭氧层，HFCs类制冷剂虽然不会破坏臭氧层，但是其具有较高的温室效应潜能值（GWP）。因此，开发一种节能环保型空调制冷系统对我国空调制冷领域的可持续发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供了一种机械闪蒸式空调制冷系统及其工作方法。
包括水蒸气压缩机，冷凝器，冷却塔，冷却泵，汽水分离罐，真空泵，循环泵，风机盘管，第一节流阀、第二节流阀、第一闪蒸罐及第二闪蒸罐；
所述第一闪蒸罐顶部设置有排汽口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述第二闪蒸罐顶部设置有排汽口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述冷凝器包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；所述汽水分离罐顶部设置凝液进口、底部设置有排液口；
所述汽水分离罐的顶部还设有不凝气排汽口，并与所述真空泵连接；
所述第一闪蒸罐及第二闪蒸罐排汽口与水蒸气压缩机进口连接，水蒸气压缩机出口与冷凝器热侧进口连接，冷凝器热侧出口与汽水分离罐的凝液进口连接，汽水分离罐的排液口通过第二节流阀与第二闪蒸罐的进液口相连；第一闪蒸罐排液口及第二闪蒸罐的排液口均与循环泵入口连接，循环泵出口与风机盘管进水口连接，风机盘管的出水口与第一闪蒸罐的进液口连接，并在此管路上安设第一节流阀；冷却塔出口与冷却泵进口连接，冷却泵出口与冷凝器的冷侧进口连接，冷凝器冷侧出口与冷却塔相连。
所述机械闪蒸式空调制冷系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
系统装机调试完成后，首先通过真空泵将水气分离器及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌循环闪蒸介质。
系统工作时，第一闪蒸罐及第二闪蒸罐内的水在循环泵的增压作用后进入风机盘管，并经第一节流阀的节流作用后进入第一闪蒸罐内绝热闪蒸，所得闪蒸蒸汽进入水蒸气压缩机，未闪蒸的水经闪蒸降温后落回至第一闪蒸罐，水蒸气压缩机为第一闪蒸罐提供闪蒸所需低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机的压缩后温度升高，并进入冷凝器热侧，被其冷侧的循环介质冷凝，所释放的冷凝潜热及部分凝水显热通过冷却塔的冷却循环释放到外部环境；
冷凝器热侧出口的凝水进入汽水分离罐并通过真空泵抽出不凝气体；汽水分离器液体出口经过第二节流阀降压之后进入第二闪蒸罐，第二闪蒸罐液相出口通过循环泵再次被输送至风机盘管并释放冷量，释冷升温之后的循环水经第一节流阀后再次进入第一闪蒸罐内绝热闪蒸降温。
优选地：
该空调制冷系统内的循环闪蒸介质为水，冷却塔冷却回路内的循环介质为乙二醇；与常规以氟利昂为工质的制冷循环相比，该循环工质没有任何环保危害，水对臭氧层无破坏（ODP=0），并且无温室效应（GWP=0），环保特性显著。此外，水作为制冷剂还具有安全、无毒、不可燃、经济实用等优点。此外，单位质量水的潜热约为常规氟利昂制冷剂的十倍以上，相同空调负荷条件下的循环量显著下降；该空调制冷系统的冷却塔冷却回路内的循环介质为乙二醇；与常规采用水为循环介质的冷却回路相比，该系统能适应环境温度低于零的场合，不会产生冰堵的问题。
所述水蒸气压缩机可选择螺杆水蒸气压缩机、罗茨水蒸气压缩机、离心水蒸气压缩机、涡旋水蒸气压缩机、活塞水蒸气压缩机或其他压缩机等；压缩形式为单级压缩或多级压缩。
所述冷凝器可选择板式换热器、管壳式换热器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
常规的冷水机组工作过程包括制冷剂与循环冷冻水间换热、冷冻水与室内空气间换热，冷量释放需经过两级换热；本发明工作时闪蒸所得冷冻水直接与室内空气换热，冷量释放只需要一级换热，系统冷量损失小，且改善了水蒸气压缩机的运行工况，降低了水蒸气压缩机的运行能耗，系统具有较高的制冷能效系数（COP）。
本发明的系统在夜间低谷电价时段可通过水蒸气压缩机频率调节，增大系统的闪蒸制冷量，并通过闪蒸罐进行蓄冷，在高电价时段将冷量释放，不仅实现了对电力资源的移峰填谷，同时减少了系统的运行费用。
附图说明
图1为本发明的系统原理图。
其中，1、水蒸气压缩机，2、冷凝器，3、冷却塔，4、冷却泵，5、汽水分离罐，6、真空泵，7、循环泵，8、风机盘管，9、第一节流阀，10、第一闪蒸罐，11、第二闪蒸罐，12、闪蒸介质，13、循环介质，14、第二节流阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本实施例的系统原理图。一种机械闪蒸式空调制冷系统，由水蒸气压缩机1，冷凝器2，冷却塔3，冷却泵4，汽水分离罐5，真空泵6，循环泵7，风机盘管8，第一节流阀9，第二节流阀14，第一闪蒸罐10和第二闪蒸罐11组成。
所述第一闪蒸罐10顶部的排汽口与水蒸气压缩机1的进口连接，水蒸气压缩机1出口与冷凝器2热侧流道进口连接，冷凝器2热侧流道出口与汽水分离罐5的顶部进口连接，汽水分离罐5的液相出口通过第二节流阀14与第二闪蒸罐11连接；第一闪蒸罐10的排液口及第二闪蒸罐11的排液口均连接至循环泵7的入口，循环泵7的出口与风机盘管8的进水口连接，风机盘管8的出水口与第一闪蒸罐10连接，并在此连接管路上安装第一节流阀9；冷却塔3的冷却水出口与冷却泵4的进口连接，冷却泵4出口与冷凝器2的冷侧流道进口连接，冷凝器2的冷侧流道出口与冷却塔3相连。汽水分离罐5的顶部设有不凝气排汽口，并与所述真空泵6连接。冷却塔3冷却循环回路内充罐乙二醇，机械闪蒸循环回路内充罐纯水。所述水蒸气压缩机1采用离心水蒸气压缩机，并采用两级压缩方式；所述冷凝器2采用板式换热器；所述真空泵6采用水环式真空泵。
本发明的工作原理如下：
系统装机调试完成后，首先通过真空泵6将汽水分离器5及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌脱气处理的纯水。系统工作时，闪蒸罐10内的水在循环泵7的增加作用后进入风机盘管8，并经第一节流阀9的节流作用后进入第一闪蒸罐10内绝热闪蒸汽化，所得闪蒸蒸汽进入水蒸气压缩机1，未闪蒸的水经闪蒸降温后落回至第一闪蒸罐10，水蒸气压缩机1为第一闪蒸罐10及第二闪蒸罐11提供闪蒸所需低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机1的压缩后温度升高，并在冷凝器2处冷凝液化，所释放的冷凝潜热及部分凝水显热通过冷却塔3的冷却循环释放到外部环境。闪蒸汽凝水之后进入汽水分离罐5并通过真空泵6抽出不凝气体。汽水分离器5液相出口的液体通过第二节流阀14进入第二闪蒸罐11；第一闪蒸罐10内低温冷水及第二闪蒸罐11的闪蒸汽凝水通过循环泵7再次被输送至风机盘管8并释放冷量，释冷升温之后的循环水经第一节流阀9后再次进入闪蒸罐10内绝热闪蒸降温。
本发明通过水蒸气压缩机1的抽气效应为第一闪蒸罐10和第二闪蒸罐11提供低于闪蒸环境，水蒸气压缩机1每抽吸1kg的闪蒸蒸汽，就可使120kg的水由12℃降至7℃。与同冷量的氟冷式冷水机组相比，本发明可节约运行能耗20%以上。
尽管上文结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种机械闪蒸式空调制冷系统，其特征在于：
包括水蒸气压缩机（1），冷凝器（2），冷却塔（3），冷却泵（4），汽水分离罐（5），真空泵（6），循环泵（7），风机盘管（8），第一节流阀（9）、第二节流阀（14）、第一闪蒸罐（10）及第二闪蒸罐（11）；
所述第一闪蒸罐（10）顶部设置有排汽口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述第二闪蒸罐（11）顶部设置有排汽口、底部设置有排液口、上部设置有进液口；
所述冷凝器（2）包括热侧进口、热侧出口、冷侧进口和冷侧出口；所述汽水分离罐（5）顶部设置凝液进口、底部设置有排液口；
所述汽水分离罐（5）的顶部还设有不凝气排汽口，并与所述真空泵（6）连接；
所述第一闪蒸罐（10）及第二闪蒸罐（11）排汽口与水蒸气压缩机（1）进口连接，水蒸气压缩机（1）出口与冷凝器（2）热侧进口连接，冷凝器（2）热侧出口与汽水分离罐（5）的凝液进口连接，汽水分离罐（5）的排液口通过第二节流阀（14）与第二闪蒸罐（11）的进液口相连；第一闪蒸罐（10）排液口及第二闪蒸罐（11）的排液口均与循环泵（7）入口连接，循环泵（7）出口与风机盘管（8）进水口连接，风机盘管（8）的出水口与第一闪蒸罐（10）的进液口连接，并在此管路上安设第一节流阀（9）；冷却塔（3）出口与冷却泵（4）进口连接，冷却泵（4）出口与冷凝器（2）的冷侧进口连接，冷凝器（2）冷侧出口与冷却塔（3）相连。
2.根据权利要求1所述的机械闪蒸式空调制冷系统，其特征在于：该空调制冷系统内的循环闪蒸介质（12）为水，冷却塔（3）冷却回路内的循环介质（13）为乙二醇。
3.根据权利要求1所述的机械闪蒸式空调制冷系统，其特征在于：所述水蒸气压缩机（1）采用螺杆水蒸气压缩机、或罗茨水蒸气压缩机、或离心水蒸气压缩机、或涡旋水蒸气压缩机、或活塞水蒸气压缩机；压缩形式为单级压缩或多级压缩。
4.根据权利要求1所述机械闪蒸式空调制冷系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
系统装机调试完成后，首先通过真空泵（6）将水气分离器（5）及所联通的管路内的气体抽空，之后向系统内加灌循环闪蒸介质（12）；
系统工作时，第一闪蒸罐（10）及第二闪蒸罐（11）内的水在循环泵（7）的增压作用后进入风机盘管（8），并经第一节流阀（9）的节流作用后进入第一闪蒸罐（10）内绝热闪蒸，所得闪蒸蒸汽进入水蒸气压缩机（1），未闪蒸的水经闪蒸降温后落回至第一闪蒸罐（10），水蒸气压缩机（1）为第一闪蒸罐（10）提供闪蒸所需低压环境，闪蒸蒸汽经水蒸气压缩机（1）的压缩后温度升高，并进入冷凝器（2）热侧，被其冷侧的循环介质（13）冷凝，所释放的冷凝潜热及部分凝水显热通过冷却塔（3）的冷却循环释放到外部环境；
冷凝器（2）热侧出口的凝水进入汽水分离罐（5）并通过真空泵（6）抽出不凝气体；汽水分离器（5）液体出口经过第二节流阀（14）降压之后进入第二闪蒸罐（11），第二闪蒸罐（11）液相出口通过循环泵（7）再次被输送至风机盘管（8）并释放冷量，释冷升温之后的循环水经第一节流阀（9）后再次进入第一闪蒸罐（10）内绝热闪蒸降温。
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Denomination of invention: Mechanical flash evaporation air conditioning refrigeration system and its working method Granted publication date: 20220503 Pledgee: Bank of Nanjing Co.,Ltd. Taizhou Branch Pledgor: JIANGSU LEKE ENERGY SAVING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980004853 |