CN1549913A - 废热利用制冷系统 - Google Patents

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CN1549913A
CN1549913A CNA028170431A CN02817043A CN1549913A CN 1549913 A CN1549913 A CN 1549913A CN A028170431 A CNA028170431 A CN A028170431A CN 02817043 A CN02817043 A CN 02817043A CN 1549913 A CN1549913 A CN 1549913A
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g田范雄
沢田范雄
夫
松本和夫
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Abstract

提供一种废热利用制冷系统，该废热利用制冷系统通过使用废热能增加制冷剂预热器、冷凝器或过冷却器的功能。所述系统包括：热泵装置(1)，所述热泵装置配备有压缩机(12)、第一热交换器(14)、减压装置(15)和第二热交换器(21)；以及吸收型制冷机(5)，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器(51)、冷凝器(53)、蒸发器(54)和吸收器(55)。第三热交换器(17)并联地连接至第一热交换器(14)，第三热交换器(17)的热源从吸收型制冷机的蒸发器(54)获得。

Description

废热利用制冷系统
技术领域
本发明涉及一种适用于陈列柜、空调器等设备的废热利用制冷系统。
背景技术
一般，已知的空调器包括具有压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器的热泵设备。
在该类空调器中，蒸发器和冷凝器常常设计为空气冷却型。当它们是空气冷却型时，在加热操作状态下，若室外温度低，则在设置于室外的蒸发器中不能获得充足的蒸发温度，因此存在COP(性能系数，coefficient of performance)明显下降的问题。为了解决这个问题，目前为止已经提出了一种空调器，其中设置有诸如燃烧器等制冷剂预热器并且通过加热制冷剂使COP增加。并且，还提出另一种空调器，其中配备有过冷却器以在冷却操作下增加COP。
然而，两种情况均需要热源设备，这样不仅会增加原始成本，而且会增加运转成本，因为燃烧器等需要矿物燃料的燃烧热。
因此，本发明的目的是提供一种废热利用制冷系统，该系统不使用任何燃烧器之类的装置，而是通过利用废热来增加制冷剂预热器或过冷却器的功能。
发明内容
本发明的特征在于包括：热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器并联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
本发明的特征在于包括：热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器串连地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
本发明的特征在于包括：发电机；用于驱动发电机的微型燃气轮机；热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器并联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
本发明的特征在于包括：发电机；用于驱动发电机的微型燃气轮机；热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器串联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
本发明的特征在于，吸收型制冷机的回热器设置在废热经过的管道中。
本发明的特征在于，液体管连接在第三热交换器与吸收型制冷机的蒸发器之间，水或者防冻液被循环以从吸收型制冷机的蒸发器获得第三热交换器的热源。
本发明的特征在于，液体管连接在第三热交换器与吸收型制冷机的蒸发器之间，配备有使用废热的水加热器，液体管连接在水加热器与第三热交换器之间，水或者防冻液被循环以从吸收型制冷机的蒸发器或水加热器获得第三热交换器的热源。
本发明的特征在于，吸收型制冷机的回热器和使用废热的水加热器均设置在废热经过的管道中。
本发明的特征在于包括：热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器并联地连接至第一热交换器。
本发明的特征在于包括：热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器串联地连接至第一热交换器。
本发明的特征在于包括：发电机；用于驱动发电机的微型燃气轮机；热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器并联地连接至第一热交换器。
本发明的特征在于包括：发电机；用于驱动发电机的微型燃气轮机；热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器串联地连接至第一热交换器。
本发明的特征在于，吸收型制冷机的回热器设置在废热经过的管道中。
本发明的特征在于，第一热交换器是空气冷却型的。
本发明的特征在于，吸收型制冷机的吸收器配备有制冷剂混合器、吸收热散热器和溶液循环装置。
附图说明
图1是示出根据本发明的废热利用制冷系统的实施例的线路图；
图2是示出吸收型制冷机的线路图；
图3是示出另一个实施例的线路图；
图4是示出另一个实施例的线路图；以及
图5是示出另一个实施例的线路图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。
图1是示出废热利用制冷系统的线路图。在图1中，1代表空调器(热泵装置)，3代表发电机，4代表用于驱动发电机3的微型燃气轮机，5代表吸收型制冷机。
空调器1包括室外单元10和室内单元20。在室外单元10中安装有连接至发电机3的电动机11、由电动机11驱动的压缩机12、四通阀13以及具有风扇14B的空气冷却型热交换器14(第一热交换器)。在室内单元20中安装有减压装置15和空气冷却型热交换器21(第二热交换器)。
在图1中示出的电动机11和压缩机12是彼此独立的，然而，它们可以安装在同一容器中。
并且，基于水或防冻液的液体冷却型热交换器17(第三热交换器)并联地连接至第一热交换器14，通过打开/关闭每个电磁阀14A、17A有选择地使用每个热交换器14、17。
吸收型制冷机5包括回热器51、分离器52、冷凝器53、蒸发器54、吸收器55和溶液热交换器56。回热器51设置在来自微型燃气轮机4的废气经过的管道中，并且它利用微型燃气轮机4的废热作为热源进行操作。热水热交换器27(水加热器)设置在管道25中，使用微型燃气轮机4的废热在热水热交换器27中加热水或者防冻液体。
热水热交换器27和室外单元10的第三热交换器17通过液体管61、62彼此连接，电磁阀63和泵64设置在一个液体管61中。并且，第三热交换器17和吸收型制冷机5的蒸发器54通过液体管65、66彼此连接，电磁阀67和泵68设置在一个液体管65中。
接着，将描述该实施例的操作。
在加热操作的情况下，室外单元10的四通阀13被切换至虚线所示的位置，并联设置的热交换器14和17之一通过打开/关闭各个电磁阀14A、17A而被选择。当第一热交换器14被选择时，发电机3为电动机11提供电力并驱动电动机11，以便驱动压缩机12。这时，来自被这样驱动的压缩机12的制冷剂(例如，含氯氟烃)被循环经过室内热交换器21、减压装置15和第一热交换器14，然后返回压缩机12。
制冷剂在第一热交换器14中吸收来自空气的热量以便被蒸发，然后在室内热交换器21中被冷凝以辐射热量，从而对房间进行加热。
另一方面，当第三热交换器17被选择时，电磁阀63打开，泵64被驱动以便将在热水热交换器27中加热的水或者防冻液引导至第三热交换器17。这时，电磁阀67关闭，泵68停止。当第三热交换器17被选择时，来自压缩机12的制冷剂被循环通过室内热交换器21、减压装置15和第三热交换器17，然后返回压缩机12。
制冷剂在第三热交换器17中被蒸发以便吸收热量，并且在室内热交换器21中被冷凝以便辐射热量，从而加热房间。
由于在热水热交换器27中被加热的水或防冻液在第三热交换器17中循环，因此与空气冷却型第一热交换器14相比，能获得更充足的蒸发温度，从而COP可被提高。
在冷却操作的情况下，室外单元10的四通阀13被切换至实线所示的位置，并联设置的热交换器14、17中的任一个通过打开/关闭各个电磁阀14A、17A而被选择。当第一热交换器14被选择时，发电机3为电动机11提供电力以驱动电动机11，并且从而驱动压缩机12。这时，来自压缩机12的制冷剂(例如，含氯氟烃)循环经过第一热交换器14、减压装置15和室内热交换器21，然后返回压缩机12。
制冷剂在第一热交换器14中冷凝以辐射热量，并且在室内热交换器21中蒸发以吸收热量，从而冷却房间。
当第三热交换器17被选择时，电磁阀67打开，泵68被驱动以便将在吸收型制冷机5的蒸发器54中冷却的冷水引导至第三热交换器17。这时，电磁阀63被关闭，泵64停止。当第三热交换器17被选择时，来自压缩机12的制冷剂被循环通过第三热交换器17、减压装置15和室内热交换器21，然后返回至压缩机12。
制冷剂在第三热交换器中被冷凝以辐射热量，并且在室内热交换器21中被蒸发以吸收热量，从而冷却房间。
由于在吸收型制冷机的蒸发器54中冷却的水或者防冻液在第三热交换器17中循环，因此与空气冷却型第一热交换器14相比，制冷剂的凝结压极大地降低，从而能提高COP。
接着将描述吸收型制冷机5的操作。
吸收型制冷机5设计为单回热器型，并且它利用微型燃气轮机的废热作为热源进行操作。
如图2所示，在回热器51中加热的吸收液体(例如，溴化锂水溶液)在分离器52中被分离成凝缩液体L和水蒸汽V。水蒸汽V在冷凝器53中冷却并冷凝成液体(例如50℃水)。例如在大约10℃、大约10mmHg的真空条件下在蒸发器54中蒸发被冷凝的水，并且这样蒸发的水蒸汽被引导入构成吸收器55的制冷剂混合吸收器(制冷剂混合器)55A中。另一方面，来自分离器52的凝缩液体L在溶液热交换器56中被冷却，并落入制冷剂混合吸收器55A中，以吸收经过蒸发器54的水蒸汽。
吸收水蒸汽的吸收液体在构成吸收器55的空气冷却型吸收热散热器55B中冷却。这样冷却的一部分吸收液体在泵71中循环，落入制冷剂混合吸收器55A中以便再次吸收经过蒸发器54的水蒸汽，然后进入空气冷却型吸收热散热器(吸收热散热器)55B。在吸收热散热器55B中冷却的吸收液体最终在泵72中循环，并且在溶液热交换器56中冷却，然后返回至回热器51。
在该实施例中，由于液体管连接至蒸发器54，因此循环经过泵68的水或防冻液在15℃至25℃下冷却，这样冷却的液体在室外单元10的第三热交换器17中循环。
图3示出另一个实施例。
在上述实施例中是以空调器1为对象的。在本实施例中，以陈列柜100为对象。陈列柜100包括制冷机单元10和主体20。
在制冷机单元10中安装有连接至发电机3的电动机11、由电动机11驱动的压缩机12以及具有风扇14B的空气冷却型热交换器14(第一热交换器)。在主体20中安装有减压装置15和空气冷却型热交换器21(第二热交换器)。
基于水或防冻液的液体冷却型热交换器17(第三热交换器)串联地连接至第一热交换器14的下游侧。
吸收型制冷机5包括回热器51、分离器52、冷凝器53、蒸发器54、吸收器55和溶液热交换器56。回热器51设置在来自微型燃气轮机4的废气经过的管道25中，并且利用微型燃气轮机4的废热作为热源进行操作。吸收型制冷机5的操作与上述相同。
制冷机单元10的第三热交换器17和吸收型制冷机5的蒸发器54通过液体管65、66彼此连接，电磁阀67和泵68设置在一个液体管65中。
在本实施例中，在冷却操作的情况下，通过打开电磁阀67和驱动泵68，使在吸收型制冷机5的蒸发器54中冷却的水或者防冻液总是在第三热交换器17中循环。由此，利用空气冷却型第一热交换器14和第三热交换器17冷却制冷剂，这样可以获得制冷剂的足够的过冷却程度，从而可以显著地提高COP。
图4示出另一个实施例。
在本实施例中，吸收型制冷机5的蒸发器54并联地连接至室外单元10的第一热交换器14。吸收型制冷机5具有使蒸发器54用作所谓的冷却器以冷却被引导至蒸发器54的制冷剂的冷却功能，以及使蒸发器54用作所谓的加热器以加热在其控制下被引导至蒸发器54的制冷剂的加热功能。
即，吸收型制冷机5包括：电磁阀81，所述电磁阀81通过旁路冷凝器53将在分离器52中分离的水蒸汽V直接引导至蒸发器54；以及电磁阀82，所述电磁阀82将在分离器52中分离的凝缩液体L引导至吸收器55。其他结构与以上描述的相同。
接着，将描述本实施例的操作。
在加热操作的情况下，吸收型制冷机5的电磁阀81、82打开。在空调器1一侧的制冷剂分开进入第一热交换器14和吸收型制冷机5的蒸发器54中。
当驱动发电机3时，回热器51利用微型燃气轮机4的废热作为热源进行操作，吸收液体在分离器52中分离成凝缩液体L和水蒸汽V。水蒸汽V经过电磁阀81直接被引导至蒸发器54以被冷凝，从而在空调器1一侧加热制冷剂，然后它作为冷凝液体进入吸收器55中。另一方面，来自分离器52的凝缩液体L经过电磁阀82，然后落入吸收器55中，其中凝缩液体L与经过蒸发器54的冷凝水混合。利用泵83使这样混合的吸收液体循环，并通过溶液热交换56返回至回热器51。
在本实施例中，在加热操作的情况下，在空调器1一侧的制冷剂流分开进入第一热交换器14和蒸发器54中。由于水蒸汽在蒸发器54中被冷凝，从而制冷剂被加热，因此在蒸发器54中获得充足的蒸发温度，从而可以提高COP。
在冷却操作期间，吸收型制冷机5的电磁阀81、82关闭。在空调器1一侧的制冷剂流分开进入第一热交换器14和吸收型制冷机5的蒸发器54中，如图4中实线所示。当吸收型制冷机5的电磁阀81、82关闭时，蒸发器54用作如图2所示的原始蒸发器，引导至相关蒸发器54的制冷剂被冷却。由于与空气冷却型第一热交换器14相比，在吸收型制冷机5的蒸发器54中获得了充分低的温度，因此可以降低压缩机一侧的制冷剂的凝结压，从而可以提高COP。
图5示出另一实施例。
在图4所示的实施例中以空调器1为对象。然而，在本实施例中以陈列柜100为对象。陈列柜100包括制冷机单元10和主体20。
在制冷机单元10中安装有连接至发电机3的电动机11、由电动机11驱动的压缩机和具有风扇14B的空气冷却型热交换器14(第一热交换器)。在主体20中安装有空气冷却型热交换器21(第二热交换器)和减压装置15。
在本实施例中，吸收型制冷机5的蒸发器54连接至第一热交换器14的下游侧。
吸收型制冷机包括回热器51、分离器52、冷凝器53、蒸发器54、吸收器55和溶液热交换器56。回热器51设置在用于引导来自微型燃气轮机4的废气的管道25中，并且利用微型燃气轮机的废热作为热源进行操作。吸收型制冷机5的操作与以上描述的相同。
在本实施例中，空调器1一侧的制冷剂在第一热交换器14中冷却并且进一步在蒸发器54中冷却，这样可以获得充分的过冷程度，从而可以显著地提高COP。
本发明基于实施例进行描述，但是，本发明并不局限于这些实施例。
工业应用性
本发明适用于陈列柜或诸如空调器之类的热泵装置，因为通过利用废热可以增加制冷器加热器、冷凝器或过冷却器的功能。

Claims (15)

1.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器并联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
2.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器串连地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
3.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
发电机；
用于驱动发电机的微型燃气轮机；
热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器并联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
4.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
发电机；
用于驱动发电机的微型燃气轮机；
热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中第三热交换器串联地连接至第一热交换器，第三热交换器的热源从吸收型制冷机的蒸发器获得。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废热利用制冷系统，其特征在于，吸收型制冷机的回热器设置在废热经过的管道中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的废热利用制冷系统，其特征在于，液体管连接在第三热交换器与吸收型制冷机的蒸发器之间，水或者防冻液被循环以从吸收型制冷机的蒸发器获得第三热交换器的热源。
7.根据权利要求1或3所述的废热利用制冷系统，其特征在于，液体管连接在第三热交换器与吸收型制冷机的蒸发器之间，配备有使用废热的水加热器，液体管连接在水加热器与第三热交换器之间，水或者防冻液被循环以从吸收型制冷机的蒸发器或水加热器获得第三热交换器的热源。
8.根据权利要求7所述的废热利用制冷系统，其特征在于，吸收型制冷机的回热器和使用废热的水加热器均设置在废热经过的管道中。
9.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器并联地连接至第一热交换器。
10.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
热泵装置，所述热泵装置配备有压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器串联地连接至第一热交换器。
11.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
发电机；
用于驱动发电机的微型燃气轮机；
热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器并联地连接至第一热交换器。
12.一种废热利用制冷系统，其特征在于包括：
发电机；
用于驱动发电机的微型燃气轮机；
热泵装置，所述热泵装置配备有被发电机的电力驱动的压缩机、第一热交换器、减压装置和第二热交换器；以及
吸收型制冷机，所述吸收型制冷机配备有使用微型燃气轮机的废热作为热源的回热器、冷凝器、蒸发器和吸收器，其中吸收型制冷机的蒸发器串联地连接至第一热交换器。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的废热利用制冷系统，其特征在于，吸收型制冷机的回热器设置在废热经过的管道中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的废热利用制冷系统，其特征在于，第一热交换器是空气冷却型的。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的废热利用制冷系统，其特征在于，吸收型制冷机的吸收器配备有制冷剂混合器、吸收热散热器和溶液循环装置。
CNA028170431A 2001-09-04 2002-09-03 废热利用制冷系统 Pending CN1549913A (zh)

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