CN113819689A - 模块化的蒸发冷却式热泵机组及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了模块化的蒸发冷却式热泵机组及控制方法，包括多台蒸发冷却式热泵机，蒸发冷却式热泵机内由上至下依次对应排布在机组外壳内的冷却风机、布水器、填料、冷凝器和集水盘，所述机组外壳内集设有位于水池下侧的管壳式换热器、气液分离器、膨胀阀、储液器、四通换向阀、喷淋水泵和压缩机，机组外壳下部密布有若干位于冷凝器下侧的进气孔，机组外壳上面设有与冷却风机重叠的排气口。本发明的冷凝器采用逆流式换热，空气自两侧从下而上，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热，提高了换热效率，蒸发冷却式热泵机的外形尺寸更小，重量更轻。
Description
技术领域
本发明具体涉及蒸发冷却式热泵机组技术领域，具体涉及模块化的蒸发冷却式热泵机组及控制方法。
背景技术
目前市场上的热泵空调以水地源热泵和风冷热泵为主，其中水地源热泵在使用过程中会对地表水、地下水、土壤等环境造成污染，破环生态，所以应用受到限制；而风冷热泵因受环境温度影响，在夏季制冷时能耗大；也有厂家尝试将蒸发冷却应用到热泵中去，但因技术瓶颈，导致最终的产品只能是一半采用风冷式的换热器，一半采用蒸发冷却换热器，其冷凝器换热采用的横流式换热；冷却部份最上部是布水盆和风机，再往下是翅换热器和填料，最下部是集水盘，这种结构导致了两组翅片式换热之间需要有1米多宽的通风通道，水泵、压缩机和其他制冷部件无法安装于冷凝器下方，只有单独设置机房。这种结构不仅效率低下，同时设备体积庞大，制造成本和运输成本也非常高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供模块化的蒸发冷却式热泵机组及控制方法，以解决现有热泵空调结构不仅效率低下，同时设备体积庞大，制造成本和运输成本也非常高的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一方面，提供模块化的蒸发冷却式热泵机组，包括多台蒸发冷却式热泵机，蒸发冷却式热泵机内由上至下依次对应排布在机组外壳内的冷却风机、布水器、填料、冷凝器和集水盘，所述机组外壳内集设有位于水池下侧的管壳式换热器、气液分离器、膨胀阀、储液器、四通换向阀、喷淋水泵和压缩机，压缩机内预存有制冷剂，集水盘下侧与喷淋水泵的输入端连通，喷淋水泵的输出端与布水器的输入端通过冷却水系统连接管路连通，机组外壳下部密布有若干位于冷凝器下侧的进气孔，机组外壳上面设有与冷却风机重叠的排气口；
所述压缩机的输出端与四通换向阀连通，四通换向阀的第一输出端、冷凝器和储液器通过制冷系统连接管路依次连通，储液器输出端、膨胀阀、管壳式换热器和气液分离器依次连通，气液分离器的输出端与压缩机的输入端连通；所述四通换向阀的第二输出端与管壳式换热器的输入端连通，管壳式换热器的输出端、储液器、膨胀阀和冷凝器依次连通。
作为优选，所述机组外壳整体为长方体结构，机组外壳的外形尺寸为长2—3m、宽1.50—2m、高2.5—3m，机组外壳六面均采用喷涂钣金件面板。
作为优选，所述机组外壳下部设有与地面连接固定的支撑底架，机组外壳上设有四根立柱和四根横梁，四根立柱分别位于机组外壳竖向四条棱边，四根横梁分别位于机组外壳上面四个棱边，立柱下端与支撑底架固定连接，立柱上端分别与两根横梁一端固定连接，立柱和横梁均位于机组外壳内面。
作为优选，所述冷凝器由两片互相对立的翅片换热器组成，两片翅片换热器由上至下向内倾斜构成一个V字型结构。
作为优选，所述压缩机采用涡旋压缩机。
另一方面，提供模块化的蒸发冷却式热泵机组的控制方法，包括以下步骤，
制冷时，在冷却风机的作用下，空气自机组外壳两侧的进气孔进入，然后自机组外壳上面的排气孔排出，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热；制冷剂经压缩机压缩输出，经过四通换向阀，进入冷凝器，在冷凝器内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器、膨胀阀、进入管壳式换热器、在管壳式换热器内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器回到压缩机，完成一个循环，如此反复循环实现制冷；
集水盘内的水被喷淋水泵输送到布水器后喷洒到填料上，经填料均布和降温后，再洒落到翅片换热器上，一部份水依靠吸热后的蒸发潜热来带走大部份冷凝热，蒸发后的水蒸汽经过风机排至大气中，另一部份水靠自身吸热升温的显热而带走制冷剂的部份凝结热后，回到集水盘；
制热时，制冷剂经压缩机压缩输出，经过四通换向阀，进入管壳式换热器，在管壳式换热器内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器、膨胀阀、进入冷凝器、在冷凝器内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器回到压缩机。
作为优选，所述蒸发冷却式热泵机内集成有电控装置，所有蒸发冷却式热泵机采用模块化控制技术，用户根据负荷大小，可以自由选择蒸发冷却式热泵机的数量，任意组合，运行时，选择一台蒸发冷却式热泵机设置为主机，其余蒸发冷却式热泵机为从机，由主机控制从机，实现模块化控制。
本发明的有益效果为：
1、本发明的冷凝器采用逆流式换热，空气自两侧从下而上，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热，提高了换热效率，蒸发冷却式热泵机的外形尺寸更小，重量更轻。
2、本发明的冷凝器采用复合式的蒸发冷却散热技术。冷却水洒落到填料上，经填料冷却均布后，洒落到翅片换热器表面，在换热器表面，一部份水吸收制冷剂的热量后蒸发为水蒸汽，经冷却风扇输送至大气中。另一部份水吸收热量后，温度升高后不蒸发，对换热器表面进行冲刷清洗后，回到集水盘，降低了换热器的结垢风险。
3、本发明采用涡旋压缩机，控制系统采用模块化控制技术，用户根据负荷大小，可以自由选择设备数量，任意组合，运行时，选择一台设备设置为主机，其余为从机，由主机控制从机，实现模块化控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、管壳式换热器；2、气液分离器；3、膨胀阀；4、储液器；5、制冷系统连接管路；6、集水盘；7、翅片式换热器；8、填料；9、布水器；10、冷却风机；11、冷却水系统连接管路；12、四通换向阀；13、喷淋水泵；14、压缩机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1，本实施例
一方面，提供模块化的蒸发冷却式热泵机组，包括多台蒸发冷却式热泵机，蒸发冷却式热泵机内由上至下依次对应排布在机组外壳内的冷却风机10、布水器9、填料8、冷凝器和集水盘6，所述机组外壳内集设有位于水池下侧的管壳式换热器1、气液分离器2、膨胀阀2、储液器4、冷四通换向阀12、喷淋水泵13和压缩机14，压缩机14内预存有制冷剂，集水盘6下侧与喷淋水泵13的输入端连通，喷淋水泵13的输出端与布水器9的输入端通过冷却水系统连接管路11连通，机组外壳下部密布有若干位于冷凝器下侧的进气孔，机组外壳上面设有与冷却风机10重叠的排气口；
所述压缩机14的输出端与冷四通换向阀12连通，冷四通换向阀12的第一输出端、冷凝器和储液器4通过制冷系统连接管路5依次连通，储液器4输出端、膨胀阀2、管壳式换热器1和气液分离器2依次连通，气液分离器2的输出端与压缩机14的输入端连通；所述冷四通换向阀12的第二输出端与管壳式换热器1的输入端连通，管壳式换热器1的输出端、储液器4、膨胀阀2和冷凝器依次连通。
本发明的一个优选实施例，所述机组外壳整体为长方体结构，机组外壳的外形尺寸为长2—3m、宽1.50—2m、高2.5—3m，机组外壳六面均采用喷涂钣金件面板。
本发明的一个优选实施例，所述机组外壳下部设有与地面连接固定的支撑底架，机组外壳上设有四根立柱和四根横梁，四根立柱分别位于机组外壳竖向四条棱边，四根横梁分别位于机组外壳上面四个棱边，立柱下端与支撑底架固定连接，立柱上端分别与两根横梁一端固定连接，立柱和横梁均位于机组外壳内面。
本发明的一个优选实施例，所述冷凝器由两片互相对立的翅片换热器组成，两片翅片换热器由上至下向内倾斜构成一个V字型结构。
本发明的一个优选实施例，所述压缩机14采用涡旋压缩机14。
另一方面，提供模块化的蒸发冷却式热泵机组的控制方法，包括以下步骤，
制冷时，在冷却风机10的作用下，空气自机组外壳两侧的进气孔进入，然后自机组外壳上面的排气孔排出，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热；制冷剂经压缩机14压缩输出，经过冷四通换向阀12，进入冷凝器，在冷凝器内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器4、膨胀阀2、进入管壳式换热器1、在管壳式换热器1内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器2回到压缩机14，完成一个循环，如此反复循环实现制冷；
集水盘6内的水被喷淋水泵13输送到布水器9后喷洒到填料8上，经填料8均布和降温后，再洒落到翅片换热器上，一部份水依靠吸热后的蒸发潜热来带走大部份冷凝热，蒸发后的水蒸汽经过风机排至大气中，另一部份水靠自身吸热升温的显热而带走制冷剂的部份凝结热后，回到集水盘6；
制热时，制冷剂经压缩机14压缩输出，经过冷四通换向阀12，进入管壳式换热器1，在管壳式换热器1内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器4、膨胀阀2、进入冷凝器、在冷凝器内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器2回到压缩机14。
本发明的一个优选实施例，所述蒸发冷却式热泵机内集成有电控装置，所有蒸发冷却式热泵机采用模块化控制技术，用户根据负荷大小，可以自由选择蒸发冷却式热泵机的数量，任意组合，运行时，选择一台蒸发冷却式热泵机设置为主机，其余蒸发冷却式热泵机为从机，由主机控制从机，实现模块化控制。
对本发明实施例的说明：
本发明的冷凝器采用逆流式换热，空气自两侧从下而上，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热，提高了换热效率，蒸发冷却式热泵机的外形尺寸更小，重量更轻。需要说明的是，在实际生产中，本发明蒸发冷却式热泵机的体积较其他设备少30％。
本发明将冷凝器设计成由两片翅片式换热器7构成的翅片组，两片翅片式换热器7成V字型结构布置，可以使每一片翅片都能通过喷淋水蒸发冷却。采用这种结构，改善了设备的换热方式，提高了设备的运行稳定性。提高了设备的制冷效率，降低了运行成本。
本发明的冷凝器采用复合式的蒸发冷却散热技术。冷却水洒落到填料8上，经填料8冷却均布后，洒落到翅片换热器表面，在换热器表面，一部份水吸收制冷剂的热量后蒸发为水蒸汽，经冷却风扇输送至大气中。另一部份水吸收热量后，温度升高后不蒸发，对换热器表面进行冲刷清洗后，回到集水盘6，降低了换热器的结垢风险。
本发明采用涡旋压缩机14，控制系统采用模块化控制技术，用户根据负荷大小，可以自由选择设备数量，任意组合，运行时，选择一台设备设置为主机，其余为从机，由主机控制从机，实现模块化控制。
本发明采用了一体化技术，把喷淋水泵13、控制系统集成设备内，使机组的安装更简单和快捷。用户的使用和管理也更方便，一键开机，一键关机。
上述实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.模块化的蒸发冷却式热泵机组，其特征在于，包括多台蒸发冷却式热泵机，蒸发冷却式热泵机内由上至下依次对应排布在机组外壳内的冷却风机(10)、布水器(9)、填料(8)、冷凝器和集水盘(6)，所述机组外壳内集设有位于水池下侧的管壳式换热器(1)、气液分离器(2)、膨胀阀(2)、储液器(4)、冷四通换向阀(12)、喷淋水泵(13)和压缩机(14)，压缩机(14)内预存有制冷剂，集水盘(6)下侧与喷淋水泵(13)的输入端连通，喷淋水泵(13)的输出端与布水器(9)的输入端通过冷却水系统连接管路(11)连通，机组外壳下部密布有若干位于冷凝器下侧的进气孔，机组外壳上面设有与冷却风机(10)重叠的排气口；
所述压缩机(14)的输出端与冷四通换向阀(12)连通，冷四通换向阀(12)的第一输出端、冷凝器和储液器(4)通过制冷系统连接管路(5)依次连通，储液器(4)输出端、膨胀阀(2)、管壳式换热器(1)和气液分离器(2)依次连通，气液分离器(2)的输出端与压缩机(14)的输入端连通；所述冷四通换向阀(12)的第二输出端与管壳式换热器(1)的输入端连通，管壳式换热器(1)的输出端、储液器(4)、膨胀阀(2)和冷凝器依次连通。
2.根据权利要求1所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组，其特征在于，所述机组外壳整体为长方体结构，机组外壳的外形尺寸为长2—3m、宽1.50—2m、高2.5—3m，机组外壳六面均采用喷涂钣金件面板。
3.根据权利要求2所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组，其特征在于，所述机组外壳下部设有与地面连接固定的支撑底架，机组外壳上设有四根立柱和四根横梁，四根立柱分别位于机组外壳竖向四条棱边，四根横梁分别位于机组外壳上面四个棱边，立柱下端与支撑底架固定连接，立柱上端分别与两根横梁一端固定连接，立柱和横梁均位于机组外壳内面。
4.根据权利要求1所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组，其特征在于，所述冷凝器由两片互相对立的翅片换热器组成，两片翅片换热器由上至下向内倾斜构成一个V字型结构。
5.根据权利要求1所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组，其特征在于，所述压缩机(14)采用涡旋压缩机(14)。
6.根据权利要求1-5任一项所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
制冷时，在冷却风机(10)的作用下，空气自机组外壳两侧的进气孔进入，然后自机组外壳上面的排气孔排出，冷却水自上而下洒落到翅片换热器表面，构成逆流式换热；制冷剂经压缩机(14)压缩输出，经过冷四通换向阀(12)，进入冷凝器，在冷凝器内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器(4)、膨胀阀(2)、进入管壳式换热器(1)、在管壳式换热器(1)内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器(2)回到压缩机(14)，完成一个循环，如此反复循环实现制冷；
集水盘(6)内的水被喷淋水泵(13)输送到布水器(9)后喷洒到填料(8)上，经填料(8)均布和降温后，再洒落到翅片换热器上，一部份水依靠吸热后的蒸发潜热来带走大部份冷凝热，蒸发后的水蒸汽经过风机排至大气中，另一部份水靠自身吸热升温的显热而带走制冷剂的部份凝结热后，回到集水盘(6)；
制热时，制冷剂经压缩机(14)压缩输出，经过冷四通换向阀(12)，进入管壳式换热器(1)，在管壳式换热器(1)内冷凝液化，释放热量，液化后的制冷剂依次通过储液器(4)、膨胀阀(2)、进入冷凝器、在冷凝器内吸热气化，气化后的制冷剂蒸气再经气液分离器(2)回到压缩机(14)。
7.根据权利要求6所述的模块化的蒸发冷却式热泵机组的控制方法，其特征在于，所述蒸发冷却式热泵机内集成有电控装置，所有蒸发冷却式热泵机采用模块化控制技术，用户根据负荷大小，可以自由选择蒸发冷却式热泵机的数量，任意组合，运行时，选择一台蒸发冷却式热泵机设置为主机，其余蒸发冷却式热泵机为从机，由主机控制从机，实现模块化控制。
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