CN1260535C - 小型风冷燃气空调机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型风冷燃气空调机，由室外机组和室内机组两部分构成；室外机组包括高压发生器(1)、低压发生器(2)、节流装置(4)、蒸发器(5)、溶液泵(7)、热交换器(8)、循环泵(18)和调节阀(19)，其特点是它还包括风冷冷凝器(3)、风冷吸收器(6)、燃烧器(9)、热水器(10)、四个控制调节阀和三个热交换器盘管。其优点是采用天然气，环保、节能、安全，平衡电力负荷。将制冷、制热及供应热水一体化，结构紧凑。冷凝器、吸收器采用风冷，省去了冷却水循环系统，以便于进入家庭使用。解决现有压缩式热泵型空调机除霜频繁、制热效果差等难题，在室外环境温度低于-15℃的情况下，仍能正常向室内供热。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种制冷空调，特别是一种风冷燃气空调机。
二、背景技术
能源问题一直是社会发展的一个重要主题，我国能源建设的一个重点项目一“西气东输”目前已在实施之中，它将使从新疆到上海输气沿线城镇的能源结构在未来几年内发生重大改变。
发展天然气燃气空调，不仅改善环境，并可优化国家能源投资。随着人们物质生活水平的提高，空调需求将进一步增加。这使大规模的城乡电网改造、大量新的电厂建设不可避免。中国火力电厂建设投资每千瓦约6000元，配备脱硫设施需再增加每千瓦900元，另外电网建设每千瓦约2000元，共需电源投资每千瓦近9000元，而核电、水电建设费用比火电还要高3～6倍。如果增加空调负荷1500万千瓦，国家需支出电力建设资金1350亿元，巨额建设费用如果分摊到用户身上，比用户购买家用空调或中央空调设备本身还要多2～10倍。目前，这笔投资暂时虽未摊到空调用户身上，却给国家电力建设造成很大的投资负担。
开发天然气燃气空调，是能源“需求侧管理”的重要途径。城市燃气峰谷与电力峰谷正好有极大的互补性。分析燃气峰谷差原因发现：城市燃气用途单一，过去主要用于采暖和热力，极少用于制冷。如果大力推广燃气空调，将使城市燃气与电力峰谷严重的季节性不平衡矛盾迎刃而解，达到燃气与电力企业效益彼此促进的效果。
生产和供应清洁的能源，建立稳定的清洁能源终端消费市场，实现可持续发展，成为保障人类繁荣和地球健康最紧迫的任务。因而，人们现在开始认真研究能源的优化配置，综合衡量煤炭、石油、天然气、核能、水能、太阳能及可能发现的新能源的能源效率和安全性。中国政府已敏锐地意识到问题的关键—大力开发利用天然气。从2000年开始，制定了“西气东输”、“进口液化天然气”、“近海天然气登陆”、“煤层气开发”等能源利用战略。
综上所述，开发天然气燃气空调机符合国家的能源和环保政策，国家鼓励用户使用天然气，没有政策限制。
人们生活水平提高的一个追求或标志是居住条件的显著改善，这其中对室内环境的具体要求是舒适的温、湿度条件和方便的热水供应。
室内温度调节目前普遍采用蒸气压缩式空调机，它以电力作为驱动能量，机器中使用的传统工质氟利昂CFC和HCFC对地球生物圈赖以生存的大气臭氧层具有极大的破坏作用，正面临着被替代的境况；新开发出的一些替代工质也还存在诸多问题，如已被广泛使用的HFC134a就具有形成酸雨的潜在危险。此外，蒸气压缩式空调机的工作还会受到环境温度的限制，即当气温较低(如-5℃以下)时，会出现无法正常运行(如蒸发器结霜，制热效率低，甚至无法启动等)的情况。
燃气空调机则是以热源作为驱动能量，机器中通常使用的工质是溴化锂水溶液，它们不会对大气臭氧层造成破坏，正是这种与环境的友好性受到人们的广泛重视；此外，由于工作原理不同，燃气空调机在气温较低时仍然能够正常运行；由于使用的运动部件很少，燃气空调机运行时几乎没有噪音。
“西气东输”工程的开展，将使我国西部丰富的天然气资源源源不断地输送到东部地区，使天然气的大规模使用成为可能，而天然气的应用，将主要集中在民用。由于天然气价格的相对低廉，使得以天然气热能驱动的燃气空调，其运行成本将相当于电能驱动的压缩式空调。
目前国内市场上，能同时满足制冷、采暖及热水供应等多功能的空调产品还很少见。对于小型风冷燃气空调机，在国内还是空白。本产品正好适应了“西气东输”的要求，将具有广阔的市场前景。
三、发明内容
1：发明目的：本发明的目的在于克服现有空调机的不足，提出了一种小型风冷燃气空调机，该空调机将制冷、制热及供应生活用热水一体化，结构紧凑、机组小型化；机组中的冷凝器、吸收器采用风冷，省去了冷却水循环系统，以便于进入家庭使用；在供热时，解决了现有压缩式热泵型空调机除霜频繁、制热效果不佳等难题，在室外环境温度低于-15℃的情况下，该空调机仍能正常向室内供热，供热温度均匀。该机组采用天然气能源驱动，环保、节能、安全。
2：技术方案：(为叙述方便，以下均带有标志)本发明所述的小型风冷燃气空调机，由室外机组和室内机组两部分构成；室内机组主要由风机和换热盘管构成；室外机组包括高压发生器1、低压发生器2、节流装置4、蒸发器5、溶液泵7、热交换器8、循环泵18和调节阀19，其特征在于它还包括风冷冷凝器3、风冷吸收器6、燃烧器9、热水器10、第一控制调节阀11、第二控制调节阀12、第三控制调节阀13、第四控制调节阀14、第一热交换器盘管15、第二热交换器盘管16和第三热交换器盘管17；高压发生器1的出口分别与第一控制调节阀11、第二控制调节阀12、第三控制调节阀13和热交换器8连接，进口分别与热交换器8和热水器10连接，在高压发生器1中安装有燃烧器9，用于加热高压发生器1内的溴化锂稀溶液；低压发生器2的出口分别与风冷冷凝器3和风冷吸收器6连接，进口与热交换器8连接，在低压发生器2中安装有第二热交换器盘管16，其出口与风冷冷凝器3连接、进口与第三控制调节阀13连接；风冷冷凝器3的出口与节流装置4连接，进口分别与低压发生器2和第二热交换器盘管16连接；蒸发器5的出口分别与风冷吸收器6和第四控制调节阀14连接，进口分别与节流装置4和第二控制调节阀12连接，在蒸发器5中安装有第三热交换器盘管17，其进口与循环泵18连接、出口与室内机组的进口连接；风冷吸收器6的出口与溶液泵7连接，进口分别与低压发生器2、蒸发器5和第四控制调节阀14连接；溶液泵7的出口与热交换器8连接，进口与风冷吸收器6连接；热水器10的出口与高压发生器1连接，进口与第一控制调节阀11连接，在热水器10中安装有第一热交换器盘管15，其进口与调节阀19连接、出口与室内的热水龙头或喷头连接。
所述的小型风冷燃气空调机的制冷量范围为5-30kW，制热量范围为5-30kW，热水量可根据需要进行调节。
所述的小型风冷燃气空调机采用天然气能源驱动，环保、节能、安全。
所述的小型风冷燃气空调机将制冷、制热及供应生活用热水一体化，结构紧凑、机组小型化。
所述的小型风冷燃气空调机中的冷凝器、吸收器采用风冷，省去了冷却水循环系统，以便于进入家庭使用。
所述的风冷冷凝器3和风冷吸收器6是管片式、管带式或层叠式。
所述的节流装置4采用“U”形管或毛细管。
所述的系统工质为溴化锂溶液，稀溶液的浓度为58％-60％，浓溶液的浓度为62％-64％。
所述的第一热交换器盘管15、第二热交换器盘管16和第三热交换器盘管17采用螺旋盘管或蛇形盘管或“U”形盘管。
所述的第一热交换器盘管15、第二热交换器盘管16和第三热交换器盘管17采用光管或螺纹管或翅片管。
所述的第一热交换器盘管15、第二热交换器盘管16和第三热交换器盘管17为紫铜管或钢管。
所述的热交换器8是用于回收能量，提高整个系统的热力系数。
3、有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)采用天然气能源驱动，环保、节能、安全，平衡电力负荷，是用电负荷需求削峰填谷的强有力措施。
(2)将制冷、制热及供应生活用热水一体化，结构紧凑、机组小型化。
(3)机组中的冷凝器、吸收器采用风冷，省去了冷却水循环系统，以便于进入家庭使用。
(4)解决现有压缩式热泵型空调机除霜频繁、制热效果差等难题，在室外环境温度低于-15℃的情况下，仍能正常向室内供热。
四、附图说明
附图是本实用新型所述的小型风冷燃气空调机系统循环流程图。
其中：1-高压发生器、2-低压发生器、3-风冷冷凝器、4-节流装置、5-蒸发器、6-风冷吸收器、7-溶液泵、8-热交换器、9-燃烧器、10-热水器、11-第一控制调节阀、12-第二控制调节阀、13-第三控制调节阀、14-第四控制调节阀、15-第一热交换器盘管、16-第二热交换器盘管和17-第三热交换器盘管、18-循环泵、19-调节阀。
五、具体实施方式
如图所示，图中省略了电子控制部分及室内机组和室外机组的风机(均可通过现有技术实现)，室内机组可以根据需要多组并联，图中只画出一组室内机组予以示意。所述的风冷冷凝器3和风冷吸收器6是管片式、管带式或层叠式；节流装置4采用“U”形管或毛细管；系统工质为溴化锂溶液，稀溶液的浓度为58％-60％，浓溶液的浓度为62％-64％；热交换器盘管均采用螺旋盘管、蛇形盘管、“U”形盘管、光管、螺纹管、翅片管、紫铜管或钢管。
当执行制冷循环时，第三控制调节阀13开启、第二控制调节阀12和第四控制调节阀14关闭，机组以天然气燃烧的热能加热高压发生器1。从风冷吸收器6出来的溴化锂稀溶液由溶液泵7输送经过热交换器8，而后进入高压发生器1被天然气加热，产生部分冷剂蒸气，使溴化锂溶液浓度提高并离开高压发生器1，经热交换器8冷却后，进入低压发生器2被从高压发生器1引入的冷剂蒸气加热，溴化锂溶液浓度再次提高，又产生新的冷剂蒸气送到风冷冷凝器3中冷却和冷凝成冷剂水，与高压发生器1出来在低压发生器2中冷却和冷凝后进入风冷冷凝器3的冷剂水混合，然后经节流装置4降压后进入蒸发器5蒸发制冷，再变成冷剂蒸气，到风冷吸收器6中被低压发生器2送来的溴化锂浓溶液吸收而变成稀溶液，如此循环往复完成制冷过程。制冷时，蒸发器5内的冷剂水吸收第三热交换器盘管17内的冷媒水热量而变成冷剂蒸气，第三热交换器盘管17内的冷媒水温度因此而下降，通过循环泵18向室内机组提供冷量；同时，室外机组的风冷冷凝器3和风冷吸收器6向环境散热。
当执行制热循环时，第二控制调节阀12、第四控制调节阀14开启，第三控制调节阀13关闭，从高压发生器1流出的冷剂蒸气在蒸发器5内的第三热交换盘管17上冷凝放热，第三热交换盘管17内的热水被加热而升温。在蒸发器5中冷凝的冷剂水流入风冷吸收器6使溴化锂浓溶液稀释成稀溶液，而风冷吸收器6中的溴化锂稀溶液由溶液泵7输送经过热交换器8，而后进入高压发生器1被天然气加热，产生冷剂蒸气，如此循环往复完成制热过程。制热时，第三热交换器盘管17内的热媒水因吸收蒸发器5中的冷剂蒸气热量而升温，通过循环泵18向室内机组提供热量。
为了供应生活用热水，该机组设置了热水器10循环回路。该机组可以同时制取生活用热水和制冷或制热，高压发生器1流出的冷剂蒸气分成两路：一路用于制冷或制热，其工作过程与上述的制冷或制热循环相同；另一路用于制取生活用热水，从高压发生器1来的冷剂蒸气在热水器10中的第一热交换器盘管15上冷凝放热，而第一热交换器盘管15内的热水被加热而升温，这样就可向室内供应生活用热水。冷凝后的冷剂水依靠位差自动返回高压发生器1，保持高压发生器1中恒定的溶液浓度。
Claims (5)
1、一种小型风冷燃气空调机，由室外机组和室内机组两部分构成；室外机组包括高压发生器(1)、低压发生器(2)、节流装置(4)、蒸发器(5)、溶液泵(7)、热交换器(8)、循环泵(18)和调节阀(19)，其特征在于它还包括风冷冷凝器(3)、风冷吸收器(6)、燃烧器(9)、热水器(10)、第一控制调节阀(11)、第二控制调节阀(12)、第三控制调节阀(13)、第四控制调节阀(14)、第一热交换器盘管(15)、第二热交换器盘管(16)和第三热交换器盘管(17)；高压发生器(1)的出口分别与第一控制调节阀(11)、第二控制调节阀(12)、第三控制调节阀(13)和热交换器(8)连接，进口分别与热交换器(8)和热水器(10)连接，在高压发生器(1)中安装有燃烧器(9)，用于加热高压发生器(1)内的溴化锂稀溶液；低压发生器(2)的出口分别与风冷冷凝器(3)和风冷吸收器(6)连接，进口与热交换器(8)连接，在低压发生器(2)中安装有第二热交换器盘管(16)，其出口与风冷冷凝器(3)连接、进口与第三控制调节阀(13)连接；风冷冷凝器(3)的出口与节流装置(4)连接，进口分别与低压发生器(2)和第二热交换器盘管(16)连接；蒸发器(5)的出口分别与风冷吸收器(6)和第四控制调节阀(14)连接，进口分别与节流装置(4)和第二控制调节阀(12)连接，在蒸发器(5)中安装有第三热交换器盘管(17)，其进口与循环泵(18)连接、出口与室内机组的进口连接；风冷吸收器(6)的出口与溶液泵(7)连接，进口分别与低压发生器(2)、蒸发器(5)和第四控制调节阀(14)连接；溶液泵(7)的出口与热交换器(8)连接，进口与风冷吸收器(6)连接；热水器(10)的出口与高压发生器(1)连接，进口与第一控制调节阀(11)连接，在热水器(10)中安装有第一热交换器盘管(15)，其进口与调节阀(19)连接、出口与室内的热水龙头或喷头连接。
2、根据权利要求1所述的小型风冷燃气空调机，其特征在于所述的风冷冷凝器(3)和风冷吸收器(6)是管片式、管带式或层叠式。
3、根据权利要求1所述的小型风冷燃气空调机，其特征在于所述的节流装置(4)采用“U”形管或毛细管。
4、根据权利要求1所述的小型风冷燃气空调机，其特征在于所述的系统工质为溴化锂溶液，稀溶液的浓度为58％-60％，浓溶液的浓度为62％-64％。
5、根据权利要求1所述的小型风冷燃气空调机，其特征在于所述的第一热交换器盘管(15)、第二热交换器盘管(16)和第三热交换器盘管(17)采用螺旋盘管、蛇形盘管、“U”形盘管、光管、螺纹管、翅片管、紫铜管或钢管。
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| CN1614335A (zh) | 2005-05-11 |
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