CN118463426A - 一种多功能蒸发冷热泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，包括蒸发冷换热器、板式换热器、第一水泵；所述蒸发冷换热器与所述板式换热器的进、出口管道连通；所述第一水泵的出水口与所述板式换热器的一进水口管道连通；所述蒸发冷换热器用于将接水盘中的冷却水运至所述板式换热器，以与来自所述第二水泵需求侧的水在所述板式换热器中进行热交换。其有益效果是：在供冷时，回收冷却水中的热量，用于再热或免费供热；而当供热时，回收冷却水中的冷量，用于冬季免费供冷。

Description

一种多功能蒸发冷热泵装置

技术领域

本发明涉及热泵系统技术领域，具体地说是一种多功能蒸发冷热泵装置。

背景技术

蒸发冷热泵是一种新型节能空调系统。蒸发冷却的原理是将水喷淋到冷凝器表面，形成水膜，与空气直接接触进行热湿交换，部分水分吸收汽化潜热后蒸发为水蒸气，并被风机排走，从而促进冷凝热的排放。蒸发冷热泵的换热效率明显高于风冷热泵和水冷机组，并且简化了冷却水系统，较传统的冷水机组，节能15％以上，较风冷热泵，节能30％以上。

但是蒸发冷热泵目前只能实现简单的供冷、供热功能，功能相对单一，且节能潜力尚没有充分挖掘出来。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种多功能蒸发冷热泵装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能蒸发冷热泵装置，包括蒸发冷换热器、板式换热器、第一水泵；

所述蒸发冷换热器与所述板式换热器的进、出口管道连通；

所述第一水泵的出水口与所述板式换热器的一进水口管道连通；

所述蒸发冷热器用于将接水盘中的冷却水运至所述板式换热器，以与来自所述第二水泵需求侧的水在所述板式换热器中进行热交换。

作为进一步地技术方案：所述蒸发冷换热器包括位于壳体内喷淋管、冷媒管、接水盘；

所述喷淋管位于所述冷媒管上部以向所述冷媒管喷洒冷却水在壳体内形成水膜，所述接水盘位于所述冷媒管下部，且所述第一水泵用以将所述接水盘中的冷却水运至所述板式换热器后换热或回流至所述蒸发冷换热器；

其中，所述接水盘用以接收变温后的冷却水或经所述喷淋管直接排出的冷却水。

作为进一步地技术方案：所述喷淋管上还设有第一阀门；

所述第一阀门所在的管道上设有两个延伸出所述蒸发冷换热器的支路，两个支路分别与所述板式换热器一次侧的进、出口连通；

其中与所述板式换热器一次侧的进口连通的支路上设有第二阀门、与所述板式换热器一次侧的出口连通的支路上设有第三阀门；

所述第二水泵设于所述板式换热器二次侧的供冷/热管，该供冷/热管与外部需求侧连通。

作为进一步地技术方案：所述蒸发冷换热器还包括位于壳体内的风机、以及壳体上的出风口、第一进风口、第二进风口；

所述风机用于将壳体内蒸发的水蒸汽从所述出风口排出；

所述第一进风口与所述喷淋管相对以将空气吹向所述壳体内的冷却水和所述冷媒管；

所述第二进风口与水膜相对，用以将空气吹向水膜进行热交换。

作为进一步地技术方案：所述第二进风口处设有换热器组以及第五阀门、第六阀门；

所述第一水泵的出水端设有两个支路，一支路通过第五阀门与所述换热器组的进口端连通、另一支路经过所述第六阀门与所述第二阀门连通，所述换热器组的出口端与所述第六阀门的出口端连通；

所述第二进风口设于所述换热器组上背离所述蒸发冷换热器的一侧，使得来自所述蒸发冷换热器的冷却水经过所述第五阀门后与所述第二进风口的风进行换热，预冷进风，升温后的冷却水回流至所述蒸发冷换热器。

作为进一步地技术方案：所述冷媒管的一端口通过换向阀与风冷换热器、水冷换热器的出口端连通，所述冷媒管的另一端口通过管道与风冷换热器、水冷换热器的进口端连通；

其中，换向阀的第一端口、第二端口分别与风冷换热器、水冷换热器的出口端连通。

作为进一步地技术方案：所述换向阀与所述风冷换热器之间通过管路连接有压缩机；

其中，所述换向阀的第三端口与所述压缩机连通；所述换向阀的第四端口与所述冷媒管连通。

作为进一步地技术方案：所述换向阀与所述蒸发冷换热器之间的管路、所述换向阀与所述风冷换热器之间的管路、所述冷媒管的出口管路均设有用于控制制冷剂流量的第四阀门。

作为进一步地技术方案：所述水冷换热器的进或出水管上设有冷热水泵。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构在供冷时，回收冷却水中的热量，用于再热或免费供热；而当供热时，回收冷却水中的冷量，用于冬季免费供冷；

2、本发明结构可通过回收空气中的冷量用于免费供冷；还可通过调节各水泵、进风口、阀门以及风机的大小来实现精确控制回收的冷、热量及其水温。

附图说明

图1为本发明装置的流程示意图，其中箭头所示方向表示气体或液体流动方向；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

蒸发冷换热器1、板式换热器2、第一水泵3、接水盘4、第二水泵5、壳体6、喷淋管7、冷媒管8、换向阀9、风冷换热器10、水冷换热器11、冷热水泵12、压缩机13、第四阀门14、第一阀门15、第二阀门16、第三阀门17、风机18、出风口19、第一进风口20、第二进风口21、膨胀阀22、换热器组23、第五阀门24、第六阀门25。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，术语“例如”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“例如”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

实施例1

本发明提供的一种多功能蒸发冷热泵装置具备供冷的同时免费提供热量、供热的同时免费提供冷量以及蒸发冷免费供冷的功能，且可同时实现冷量、热量的精确控制功能，可以完全替代四管制风冷热泵机组、热回收型冷水/热泵机组、冷回收型热水机组及蒸发冷却空调机组，且优化后的蒸发冷热泵不仅可以应用于干旱地区，发挥蒸发冷免费供冷功能，还可以应用于半干旱地区，平时利用蒸发冷免费供冷，极端炎热天气下切换至压缩制冷，更可以应用在湿润地区，降低冷却水温度，提高压缩制冷的效率。因此该技术有广泛的应用前景，将成为实现减碳目标的重要技术手段。

具体结构包括蒸发冷换热器1、板式换热器2、第一水泵3；

所述蒸发冷换热器1与所述板式换热器2的进、出口管道连通，通过所述板式换热器2将需求侧水与所述蒸发冷换热器1中的水进行热交换；

所述第一水泵3的出水口与所述板式换热器2的一进水口管道连通，通过所述第一水泵3将所述蒸发冷换热器1中的冷却水运至所述板式换热器2；

所述蒸发冷换热器1用于将接水盘4中的冷却水运至所述板式换热器2，以与来自第二水泵5需求侧的水在所述板式换热器2中进行热交换，继而实现免费供热或供冷。

在具体实现过程中，

所述蒸发冷换热器1包括位于壳体6内的喷淋管7、冷媒管8、接水盘4；

所述喷淋管7位于所述冷媒管8上部以向所述冷媒管8喷洒冷却水在壳体6内形成水膜，所述接水盘4位于所述冷媒管8下部，且所述第一水泵3用以将所述接水盘4中的冷却水运至所述板式换热器2后换热或回流至所述蒸发冷换热器1；所述第一水泵3设于所述接水盘4中；其中，所述接水盘4用以接收变温后的冷却水或经所述喷淋管7直接排出的冷却水，具体视情况而定。

更详细地，所述冷媒管8的一端口通过换向阀9与风冷换热器10、水冷换热器11的出口端连通，所述冷媒管8的另一端口通过管道与风冷换热器10、水冷换热器11的进口端连通；所述水冷换热器11的进或出水管上设有冷热水泵12，用于将所述水冷换热器11需求侧的水进行换热。

其中，换向阀9的第一端口、第二端口分别与风冷换热器10、水冷换热器11的出口端连通。

所述换向阀9与所述风冷换热器10之间通过管路连接有压缩机13；其中，所述换向阀9的第三端口与所述压缩机13连通；所述换向阀9的第四端口与所述冷媒管8连通。

所述换向阀9与所述蒸发冷换热器1之间的管路、所述换向阀9与所述风冷换热器10之间的管路、所述冷媒管8的出口管路、所述风冷换热器10的进口端均设有用于控制制冷剂流量的第四阀门14。

所述水冷换热器11的进口端设有膨胀阀22。

实施例2

基于实施例1，所述喷淋管7上还设有第一阀门15；所述第一阀门15所在的管道上设有两个延伸出所述蒸发冷换热器1的支路，两个支路分别与所述板式换热器2一次侧的进、出口连通，用以将所述蒸发冷换热器1中的冷却水运至所述板式换热器2进行换热，使得需求侧的水在所述第二水泵5动力作用下完成换热；

其中与所述板式换热器2一次侧的进口连通的支路上设有第二阀门16、与所述板式换热器2一次侧的出口连通的支路上设有第三阀门17，用于控制流量；

所述第二水泵5设于所述板式换热器2二次侧的供冷/热管，该供冷/热管与外部需求侧连通。

实施例3

基于实施例2，所述蒸发冷换热器1还包括位于壳体6内的风机18、以及壳体6上的出风口19、第一进风口20、第二进风口21；

所述风机18用于将壳体6内蒸发的水蒸汽从所述出风口19排出；所述第一进风口20与所述喷淋管7相对以将空气吹向所述壳体6内的冷却水和所述冷媒管8；所述第二进风口21与水膜相对，用以将空气吹向水膜进行热交换。

在进一步地实施方案中，所述第二进风口21处设有换热器组23以及第五阀门24、第六阀门25；

所述第一水泵3的出水端设有两个支路，一支路通过第五阀门24与所述换热器组23的进口端连通、另一支路经过所述第六阀门25与所述第二阀门16连通，所述换热器组23的出口端与所述第六阀门25的出口端连通。

更具体地，所述第二进风口21设于所述换热器组23上背离所述蒸发冷换热器1的一侧，当需要加强蒸发冷换热器1的散热时，利用冷却水对室外空气进行预冷，有利于降低冷却水的水温，从而提高热泵装置的制冷效率。具体操作是，使来自所述蒸发冷换热器1的冷却水经过所述第五阀门24后与所述第二进风口21的风进行换热降温，再经出水管、所述第一阀门15运至所述喷淋管管7(此时，第六阀门25关闭，使得冷却水通过第五阀门24后进入换热器组23)，提高热泵装置的制冷效率；当无需预冷时，关闭第五阀门24，开启第六阀门25。

本发明是这样实现的：

一、供冷的同时免费供热：

夏季供冷时，所述蒸发冷换热器1作为冷凝器、所述水冷换热器11作为蒸发器，具体过程如下：

制冷剂从所述水冷换热器11中运至所述换向阀9后经所述压缩机13压缩成高压的制冷剂，再流入所述换向阀9后进入所述蒸发冷换热器1，此时，高温高压的制冷剂流经所述冷媒管8，由于所述喷淋管7向装有制冷剂所述冷媒管8上喷洒冷却水，以形成水膜，使得所述冷媒管8中制冷剂与冷却水进行热交换，降温后的制冷剂经所述冷媒管8的出口端排至所述水冷换热器11，以实现供冷目的；

升温后的冷却水运动至所述接水盘4通过所述第一水泵3途径所述第二阀门16运至所述板式换热器2，在所述板式换热器2中将来自所述第二水泵5需求侧的水与来自升温后的接水盘4中的冷却水进行热交换，使得第二水泵5需求侧的水升温后排出使用，以达到免费供热的目的，而冷却水降温后经所述第三阀门17流至所述喷淋管7，以完成一个循环，实现免费供热目的。

该过程中，若需要将热量全部回收，可关闭所述风机18与第二进风口21回收冷却水中的全部热量；

若需要将热量部分回收，则可通过调节所述风机18的风量、所述第一进风口20、所述第二进风口21的风量分配，以及所述第一阀门15、所述第二阀门16、所述第三阀门17的水量分配来实现能量的合理分配，使得部分热量通过所述风机18排至室外，从而精确控制回收的热量及其水温；

二、蒸发冷换热器1免费供冷：

当室外的湿球温度较低时，不运行压缩机13，利用蒸发冷换热器1制备的低温冷却水进行免费供冷，具体步骤如下：

所述冷媒管8无需运行，且第一进风口20关闭；

开启所述喷淋管7，使得冷却水流至所述接水盘4后经所述第一水泵3运输，具体是分为两路运输，一路运动至第一阀门15处至所述喷淋管7，另一路运动至所述第二阀门16后至所述板式换热器2，在所述板式换热器2中与来自所述第二水泵5需求侧的水进行热交换，使得第二水泵5需求侧的水降温后排出使用，以达到免费供冷的目的，而升温后的冷却水经所述第三阀门17流至所述喷淋管7与来自所述第一阀门15的冷却水汇聚，再在所述喷淋管7的作用下喷洒，所述第五阀门24开启(此时，所述第六阀门25关闭)，冷却水通过所述第五阀门24进入所述换热器组23内，与所述第二进风口21处的室外空气进行热交换，预冷室外空气，升温后的冷却水回流至所述蒸发冷换热器1(即升温后的冷却水再依次经过第一阀门15后进入所述喷淋管7)，即完成一个循环，以达到免费供冷的目的；

该过程中，可通过调节所述第一水泵3的水量、所述风机18的风量、所述第一阀门15、所述第二阀门16、所述第三阀门17的水量分配来实现能量的合理分配，从而精确免费供冷的水量及其水温。

该过程中，所述蒸发冷换热器1与所述换向阀9之间的阀门、与所述水冷换热器11之间的阀门均关闭。

三、供热的同时免费供冷：冬季供热的同时免费供冷具有如下两种方案方案一：

供热时，所述蒸发冷换热器1可作为蒸发器功能使用，而水冷换热器11作为冷凝器；具体过程如下：

低温低压的制冷剂从所述冷媒管8中流出所述蒸发冷换热器1，经所述换向阀9后至所述压缩机13进行压缩，压缩后的高温制冷剂依次经所述换向阀9、所述水冷换热器11冷凝后运至所述蒸发冷换热器1；开启所述喷淋管7使得冷却水喷洒于所述冷媒管8形成在壳体6内形成水膜，所述冷媒管8内的制冷剂升温后排出以完成供热；此时，冷却水温度降低；

当需要全部冷回收时，所述风机18、所述第一阀门15、第二进风口21关闭，降温后的冷却水流至所述接水盘4后在所述第一水泵3作用下依次流经所述第二阀门16、所述板式换热器2、所述第三阀门17至所述喷淋管7，该过程中，降温后的冷却水在所述板式换热器2中与来自所述第二水泵5需求侧的水进行热交换，使得第二水泵5需求侧的水降低温度后排出使用，以达到免费供冷的目的；而在所述板式换热器2中经升温后的冷却水流至所述喷淋管7，以完成一个循环。

当需要部分冷回收时，通过调节所述风机18的风量、所述第一进风口20和所述第二进风口21的风量分配，所述第一阀门15、所述第二阀门16、所述第三阀门17的水量分配来实现能量的合理分配，使得部分冷量通过所述风机18排至室外，从而精确控制回收的冷量及其水温。

方案二

供热时，所述风冷换热器10作为蒸发器运行，所述水冷换热器11作为冷凝器运行，而蒸发冷换热器1按照上述第2种免费供冷工况运行(该免费供冷过程与上述一样，因此不做赘述)；

而供热过程如下：

所述压缩机13将来自所述风冷换热器10的冷媒压缩，然后通过所述换向阀9运至所述水冷换热器11与空调热水进行热交换，空调热水被加热，而被降温后的冷媒通过膨胀阀22后变成低温低压的冷媒回到风冷换热器10，再与室外空气进行热量交换，吸收室外空气中的热量。而所述冷热水泵12需求侧的水在该过程中进行升温以达到供热的目的。

上述各实现方案实现过程中，控制方式如下表1所示：

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，包括蒸发冷换热器(1)、板式换热器(2)、第一水泵(3)；

所述蒸发冷换热器(1)与所述板式换热器(2)的进、出口管道连通；

所述第一水泵(3)的出水口与所述板式换热器(2)的一进水口管道连通；

所述蒸发冷换热器(1)用于将接水盘(4)中的冷却水运至所述板式换热器(2)，以与来自第二水泵(5)需求侧的水在所述板式换热器(2)中进行热交换。

2.根据权利要求1所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述蒸发冷换热器(1)包括位于壳体(6)内的喷淋管(7)、冷媒管(8)、接水盘(4)；

所述喷淋管(7)位于所述冷媒管(8)上部以向所述冷媒管(8)喷洒冷却水在壳体(6)内形成水膜，所述接水盘(4)位于所述冷媒管(8)下部，且所述第一水泵(3)用以将所述接水盘(4)中的冷却水运至所述板式换热器(2)后换热或回流至所述蒸发冷换热器(1)；

其中，所述接水盘(4)用以接收变温后的冷却水或经所述喷淋管(7)直接排出的冷却水。

3.根据权利要求2所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述喷淋管(7)上还设有第一阀门(15)；

所述第一阀门(15)所在的管道上设有两个延伸出所述蒸发冷换热器(1)的支路，两个支路分别与所述板式换热器(2)一次侧的进、出口连通；

其中与所述板式换热器(2)一次侧的进口连通的支路上设有第二阀门(16)、与所述板式换热器(2)一次侧的出口连通的支路上设有第三阀门(17)；

所述第二水泵(5)设于所述板式换热器(2)二次侧的供冷/热管，该供冷/热管与外部需求侧连通。

4.根据权利要求3所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述蒸发冷换热器(1)还包括位于壳体(6)内的风机(18)、以及壳体(6)上的出风口(19)、第一进风口(20)、第二进风口(21)；

所述风机(18)用于将壳体(6)内蒸发的水蒸汽从所述出风口(19)排出；

所述第一进风口(20)与所述喷淋管(7)相对以将空气吹向所述壳体(6)内的冷却水和所述冷媒管(8)；

所述第二进风口(21)与水膜相对，用以将空气吹向水膜进行热交换。

5.根据权利要求3所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述第二进风口(21)处设有换热器组(23)以及第五阀门(24)、第六阀门(25)；

所述第一水泵(3)的出水端设有两个支路，一支路通过第五阀门(24)与所述换热器组(23)的进口端连通、另一支路经过所述第六阀门(25)与所述第二阀门(16)连通，所述换热器组(23)的出口端与所述第六阀门(25)的出口端连通；

所述第二进风口(21)设于所述换热器组(23)上背离所述蒸发冷换热器1的一侧，使得来自所述蒸发冷换热器(1)的冷却水经过所述第五阀门(24)后与所述第二进风口(21)的风进行换热，预冷进风，升温后的冷却水回流至所述蒸发冷换热器(1)。

6.根据权利要求2所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述冷媒管(8)的一端口通过换向阀(9)与风冷换热器(10)、水冷换热器(11)的出口端连通，所述冷媒管(8)的另一端口通过管道与风冷换热器(10)、水冷换热器(11)的进口端连通；

其中，换向阀(9)的第一端口、第二端口分别与风冷换热器(10)、水冷换热器(11)的出口端连通。

7.根据权利要求6所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述换向阀(9)与所述风冷换热器(10)之间通过管路连接有压缩机(13)；

其中，所述换向阀(9)的第三端口与所述压缩机(13)连通；所述换向阀(9)的第四端口与所述冷媒管(8)连通。

8.根据权利要求7所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述换向阀(9)与所述蒸发冷换热器(1)之间的管路、所述换向阀(9)与所述风冷换热器(10)之间的管路、所述冷媒管(8)的出口管路、所述风冷换热器(10)的进口端均设有用于控制制冷剂流量的第四阀门(14)。

9.根据权利要求6所述的一种多功能蒸发冷热泵装置，其特征在于，所述水冷换热器(11)的进或出水管上设有冷热水泵(12)。