CN1715807A - 一种用于空调系统的双温冷水机组 - Google Patents
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Abstract
一种用于空调系统的双温冷水机组，属于制冷与空调设备技术领域。它是由低压级压缩机和高压级压缩机组成的双级压缩机、冷凝器、储液器、高压级节流阀、中间冷却器、低压级节流阀、低温蒸发器/蒸发式空气冷却器、高温蒸发器和蒸发压力调节阀构成。其结构特点是，高温蒸发器的内部为中温冷水通道的盘管换热器，设置在中间冷却器液态制冷剂中以制取中温冷水。中间冷却器中未被蒸发的液态制冷剂经低压级节流阀进入低温蒸发器/蒸发式空气冷却器，制取低温冷水或冷风。本发明既能提供7℃左右的低温冷水或冷风、又能提供18℃左右中温冷水，可为“冷辐射吊顶+独立新风系统”的空调系统方便地提供双温冷源。同现有技术相比，本发明具有能效比高、施工简便、易于普及和推广的优点。
Description
技术领域
本发明属于制冷与空调设备技术领域，尤其是用于空调系统的双温冷水机组。
背景技术
传统的空调系统形式，例如全空气系统，是将室内热、湿环境和空气品质的控制，统统由通风来解决。采用冷盘管除湿方式，需要将空气处理到其露点温度以下，因此需要较低温度的冷源来满足除湿要求；而对于室内显热负荷，较高温度的冷源就能满足其要求。但在实际应用过程中，由于该系统往往采用单一冷源方式来同时满足室内的热、湿环境要求，造成能源利用上的不匹配，能量传递的不可逆损失较大。而且，较大的送风量造成吹风感等人体热舒适问题。为了合理有效的利用能源，必须将室内的热环境和湿环境、空气品质的控制分开实现。而辐射冷却空调系统是在“干工况”环境下工作的，即只要将辐射板的表面温度控制在室内露点温度以上，这样就可以使室内的热环境控制和湿环境、空气品质的控制被分开，辐射冷却系统负责除去室内显热负荷、承担将室内温度维持在舒适范围内的任务，通风系统则负责所需新鲜空气的输送、室内湿环境调节、以及污染物的稀释和排放等任务。这一独立控制策略，使得空调系统对热、湿、新风的处理过程有可能分别实现最优。对建筑物室内环境控制的节能具有重要意义，而且使人体倍感舒适。
现有技术中，“冷辐射吊顶+独立新风系统(Dedicated Outdoor AirSystems)”的空调形式越来越受到行业的关注。该类系统在冷辐射吊顶内采用18℃左右的中温冷水带走室内显热负荷，在独立新风系统中采用7℃左右的低温冷水带走新风的全热负荷和室内潜热负荷。不仅可以降低空调系统的能源消耗，而且可以提供非常舒适的室内环境。但是现有技术中用于空调系统的冷水机组均只能提供单一水温的冷源，都是以制取7℃低温冷水目标而开发的。现有冷水机组结构均采取中间不完全冷却双级压缩循环形式，它是由低压级压缩机、高压级压缩机、冷凝器、高压储液器、高压级节流阀、中间冷却器、低压级节流阀、低温蒸发器构成冷水生产系统，如图1所示。通过低温蒸发器获取7℃左右低温冷水。由于目前尚无高效的提供18℃左右中温冷水的冷水机组，故在工程中通常采用两种方式获得18℃左右中温冷水。一种方法是采用以地下水作为冷源，如果地下水温度偏低，则将地下水与冷辐射吊顶出水混合后再送入冷辐射吊顶以保证吊顶表面温度高于室内空气的露点温度。使用该方法存在的问题是，由于受地下水源的局限，难以普及推广。另一种方法是，先将冷水机组产出7℃左右的低温冷水送入独立新风系统中处理新风，升温后的冷水再与冷辐射吊顶的出水混合，再送入冷辐射吊顶。使用该方法存在的问题是，由于冷水机组需要制取7℃左右的低温冷水，蒸发温度低，且需要提供消除全部热、湿负荷的制冷量，因此，机组的能效较低，而且工程施工难度大。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种适用于“冷辐射吊顶+独立新风系统”的空调系统的双温冷水机组。它既能提供7℃左右的低温冷水或冷风、又能提供18℃左右中温冷水，而且能效比高、施工简便、易于普及和推广。
为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种用于空调系统的双温冷水机组，它是由低压级压缩机和高压级压缩机组成的双级压缩机、冷凝器、储液器、高压级节流阀、中间冷却器、低压级节流阀、低温蒸发器/蒸发式空气冷却器和高温蒸发器构成。其结构特点是，所述中间冷却器中设置高温蒸发器，高温蒸发器沉浸在经高压级节流阀节流后的中温液态制冷剂中。高温蒸发器内部通过中温冷水，被中温冷水加热而蒸发的气态制冷剂经所设蒸发压力调节阀进入低压级压缩机的排气管并与低压级压缩机的排气混合后进入高压级压缩机。中间冷却器中未被蒸发的液态制冷剂经低压级节流阀进入低温蒸发器/蒸发式空气冷却器，低温蒸发器/蒸发式空气冷却器内部通过低温冷水或冷风。被低温冷水或冷风加热而蒸发的气态制冷剂进入低压级压缩机的吸气管，经高压级压缩机压缩后的高压、高温气态制冷剂进入冷凝器中。被冷凝成高压液态的制冷剂存储在储液器中，经高压级节流阀节流后进入中间冷却器。实现用高温蒸发器制取中温冷水，用低温蒸发器/蒸发式空气冷却器制取低温冷水或冷风。
按照上述的技术方案，所述高温蒸发器为冷却盘管换热器。
按照上述的技术方案，所述高压级节流阀为置于中间冷却器中的浮球式膨胀阀，以控制中间冷却器中的液位、调节中温冷水的换热量。
按照上述的技术方案，所述低压级压缩机和高压级压缩机均采用离心式制冷压缩机。
按照上述的技术方案，所述低压级压缩机和高压级压缩机组成的双级压缩机为单机双级压缩机。
按照上述的技术方案，所述低压级压缩机和高压级压缩机组成的双级压缩机为带中间补气的离心式、螺杆式、涡旋式的具有连续压缩特征的准双级压缩机。所述蒸发压力调节阀的出气口直接与准双级压缩机的中间补气口连接。
由于采用了上述的结构，本发明的双温冷水机组既能提供7℃左右的低温冷水或冷风、又能提供18℃左右中温冷水。它的产生将会推进“冷辐射吊顶+独立新风系统”空调系统的大力发展，以改善人们的生活质量、减少电力与地下水资源的浪费。同现有技术相比，本发明具有能效比高、施工简便、易于普及和推广的优点，具有明显的经济效益和社会效益。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是现有技术冷水机组的结构原理图；
图2是本发明实施例一的结构原理图；
图3是本发明实施例二的结构原理图；
图4是本发明实施例三的结构原理图；
图5是本发明实施例四的结构原理图。
具体实施方式
实施例一：
如图2所示，采用的是独立设置高、低压级压缩机的双温冷水机组。双温冷水机组是两级节流中间不完全冷却双级压缩制冷循环形式，由低压级压缩机1和高压级压缩机2组成的双级压缩机、冷凝器3、储液器4、高压级节流阀5、中间冷却器6、低压级节流阀7、低温蒸发器8、高温蒸发器9和蒸发压力调节阀11构成。其中高温蒸发器9为冷却盘管换热器，设置在中间冷却器6的内部。机组运行时，高温蒸发器9沉浸在经高压级节流阀5节流后的中温液态制冷剂中，高温蒸发器9内部通过中温冷水。被中温冷水加热而蒸发后的气态制冷剂经所设蒸发压力调节阀11进入低压级压缩机1的排气管，并与低压级压缩机1的排气混合后进入高压级压缩机2。中间冷却器6中未被蒸发的液态制冷剂经低压级节流阀7进入低温蒸发器8，吸取低温蒸发器8另侧低温冷水的热量而蒸发，蒸发后的气态制冷剂进入低压级压缩机1被压缩并排放至其排气管中，与从中间冷却器6返回的气态制冷剂混合进入高压级压缩机2。经高压级压缩机2压缩后的高压、高温气态制冷剂进入冷凝器3中，经冷却水入口12和冷却水出口13形成的冷却回路将气态制冷剂冷凝成高压液态制冷剂后，存储在储液器4中，经高压级节流阀5节流，进入中间冷却器6中。
经过上述循环的冷水机组将由中温冷水入口14进入高温蒸发器9中的水冷却至18℃左右，再由中温冷水出口15送至冷辐射吊顶。而由低温冷水入口16进入低温蒸发器8中制得7℃左右的低温冷水，经低温冷水出口17送至独立新风系统的换热设备中。
为保证高温蒸发器9沉浸在中间冷却器6内液态制冷剂中，高压级节流阀5采用浮球式膨胀阀置于中间冷却器6中，通过浮球阀控制中间冷却器6中的液位，以调节中温冷水的换热量。
为稳定高压级节流阀5节流后中间冷却器6内制冷剂的中间温度和/或中间压力，所设置的蒸发压力调节阀11可以保证工况的稳定。
实施例二：
如图3所示，在上述实施例中，所不同的是所述低压级压缩机1和高压级压缩机2组成的双级压缩机为单机双级压缩机18，可以简化冷水机组的结构。蒸发压力调节阀11的出气管连接至低压级压缩机1的排气管与高压级压缩机2的吸气管之间的连接管路上。其它均与实施例一完全相同。
实施例3：
如图4所示，在上述实施例一中，所不同的是所述低压级压缩机1和高压级压缩机2组成的双级压缩机采用的是带中间补气的离心式、螺杆式、涡旋式具有连续压缩特征的准双级压缩机19，可以进一步简化机组结构，其蒸发压力调节阀11的出气管直接连接至准双级压缩机19的中间补气口。其它均与实施例一完全相同。
实施例四：
如图5所示，采用的是独立设置高、低压级压缩机的中温冷水+低温冷风机组。所不同的是该机组在实施例一中的低温蒸发器8为直接蒸发式空气冷却器，即利用高温蒸发器9制取中温冷水，同时利用蒸发式空气冷却器8制取低温冷风，将制取的低温冷风送至独立新风系统的换热设备中。其它均与实施例一完全相同。
Claims (6)
1、一种用于空调系统的双温冷水机组，它是由低压级压缩机(1)和高压级压缩机(2)组成的双级压缩机、冷凝器(3)、储液器(4)、高压级节流阀(5)、中间冷却器(6)、低压级节流阀(7)、低温蒸发器/蒸发式空气冷却器(8)和高温蒸发器(9)构成，其特征在于，所述中间冷却器(6)中设置高温蒸发器(9)，高温蒸发器(9)沉浸在经高压级节流阀(5)节流后的中温液态制冷剂中，高温蒸发器(9)内部通过中温冷水，被中温冷水加热而蒸发的气态制冷剂经所设蒸发压力调节阀(11)进入低压级压缩机(1)的排气管并与低压级压缩机(1)的排气混合后进入高压级压缩机(2)，中间冷却器(6)中未被蒸发的液态制冷剂经低压级节流阀(7)进入低温蒸发器/蒸发式空气冷却器(8)，低温蒸发器/蒸发式空气冷却器(8)内部通过低温冷水或冷风，被低温冷水或冷风加热而蒸发的气态制冷剂进入低压级压缩机(1)的吸气管，经高压级压缩机(2)压缩后的高压、高温气态制冷剂进入冷凝器(3)中，被冷凝成高压液态的制冷剂存储在储液器(4)中，经高压级节流阀(5)节流后进入中间冷却器(6)；实现用高温蒸发器(9)制取中温冷水，用低温蒸发器/蒸发式空气冷却器(8)制取低温冷水或冷风。
2、按照权利要求1所述的双温冷水机组，其特征在于，所述高温蒸发器(9)为冷却盘管换热器。
3、按照权利要求1或2所述的双温冷水机组，其特征在于，所述高压级节流阀(5)为置于中间冷却器(6)中的浮球式膨胀阀，以控制中间冷却器(6)中的液位、调节中温冷水的换热量。
4、按照权利要求3所述的双温冷水机组，其特征在于，所述低压级压缩机(1)和高压级压缩机(2)均采用离心式制冷压缩机。
5、按照权利要求3所述的双温冷水机组，其特征在于，所述低压级压缩机(1)和高压级压缩机(2)组成的双级压缩机为单机双级压缩机(18)。
6、按照权利要求3所述的双温冷水机组，其特征在于，所述低压级压缩机(1)和高压级压缩机(2)组成的双级压缩机为带中间补气的离心式、螺杆式、涡旋式的具有连续压缩特征的准双级压缩机(19)，所述蒸发压力调节阀(11)的出气口直接与准双级压缩机(19)的中间补气口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Valeen Leading Green-Building Tech Co., Ltd. Assignor: Tsinghua University Contract fulfillment period: 2009.3.3 to 2014.3.3 contract change Contract record no.: 2009990000446 Denomination of invention: Double temperature cold water unit for air conditioning system Granted publication date: 20070207 License type: Exclusive license Record date: 2009.5.7 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.3.3 TO 2014.3.3; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: BEIJING WEILV BUILDING ENERGY-EFFICIENT SCIENCE + Effective date: 20090507 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070207 Termination date: 20100701 |