CN201138035Y - 一种实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组 - Google Patents

Abstract

一种实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组，由压缩机、汽液分离器、节能循环器、过冷器、冷凝器、过热器、干燥过滤器、高压贮液器、膨胀阀、视夜镜、蒸发器及其它配件组成。过冷器水路进口端连接低温进水，出口端与冷凝器进口相连，冷凝器出口端与过热器进口相连，过热器出口端送出生活热水。本实用新型根据压缩机排气冷凝热的状态变化过程及其特点，采取逆流交换最大程度的利用不同阶段的温度水平，采取梯级换热方式分段取出相应品位的热量，实现了在大中型中央空调热泵机组中将全部或部分冷凝热用于制取生活热水，并结合节能循环器极大降低压缩机排气压力，冷、热两侧均保持很高的能效比，具有很高的节能及经济效益，工程应用价值极大。

Description

一种实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组

技术领域

本实用新型涉及一种实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组，采用相应结构的换热器分别承担过冷、两相冷凝、过热等分级取热，采用节能循环改进制冷系统，实现了大中型中央空调系统及中小型商用空调系统中制冷和制生活热水双向高效运行，极大地提高了能源综合利用效益，属于空调热泵及供热技术设备领域。

背景技术

现有的大中型中央空调系统及中小型商用空调系统所采用的制冷机，往往主要被用来作为夏季空调供冷，期间大量冷凝热直接地或者通过冷却塔间接的排向室外环境，有一小部分风冷热泵系统被用来在过渡季进行供暖，但通常持续时间很短，因此一年中设备利用率不高，且耗费大量能源。至于水源热泵系统，虽然理论上冬季可实现稳定的供暖，但是综合考虑压缩机、抽水泵、打压水泵等的好能，其供冷、供暖的节能性是值得商榷的，特别是其对地下水的污染和耗费是实际工程中和政策上必须强化研究和监控的。

目前利用热泵运行中回收的冷凝热以制取生活热水这一技术的应用已经得到很多重视，其基本原理是：采用压缩机制冷系统从室外空气中吸收热量，并通过氟水换热器将自来水加热到所需温度以作为生活热水之用，近年来得到快速推广应用，根本原因在于：其耗电仅及电热水器的1/4以下，全年能耗及综合运行费用远低于电热水器，也比燃气热水器、太阳能热水器低得多。但是目前主要应用于不带空调供冷供热功能的小型家用热泵热水器，现在还没有出现空调和生活热水功能集于一体的热水空调器投放于市场。

在大中型工程及商用场合，主要通过在制冷系统中增加一级热回收器来回收冷凝器中高品位的过热区的热量，但其热量值一般占总冷凝热的10％多，生活热水制取量少，节能效果有限。

不论家用空调还是商用及工程用空调中的热泵制取生活热水时，基本上都不采用节能循环器，由于加热生活热水到设计温度(一般取50～60℃左右)需要冷凝温度很高，导致排气压力很高，压缩比过大，特别是在冬季条件下更为严重，这一方面造成能效比EER(制热量/输入功率)大大降低而使耗电增大，经济性恶化，另一方面压缩机等部件的故障率增大，寿命降低。

由于热泵或者空调热水器分段取热至关重要，每一段换热特点各不相同，分别选择适用的换热器结构是保证高性能、高可靠性的关键，但是目前的产品中通常采用同一台换热器提取冷凝热，对过热区及过冷区的换热能力很差，不能很好地实现分级针对性的取热，导致换热面积过大，热工性能较差，基本上无法满足将全部冷凝热都取出来制取生活热水的需要。同时，现有设备也无法做到在制取适当温度的生活热水的同时，制取更高温度水平的热水用于蓄热，以实现系统运行中的调峰需要。

发明内容

本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的种种问题，在大中型中央空调及中小型商用空调的制冷系统中，利用压缩机排气冷凝热的状态变化过程及其特点，采取逆流交换最大程度的利用不同阶段的温度水平，分段取出相应品位的热量，满足回收制冷机组冷凝热以提供中温生活热水(45～60℃)、高温蓄能热水(60～75℃)等多种热水的需要，且节能循环器的采用可极大降低压缩机排气压力，提高制热能效比。从而实现供冷、制取生活热水两个方面的高效节能运行。

为此，本实用新型设计了一种实现冷凝热梯级能量回收的中央空调用及商用制冷机组，由大中型螺杆式及中小型涡旋式压缩机、汽液分离器、节能循环器、过冷器、冷凝器、过热器、高压贮液器、膨胀阀、蒸发器及其它配件组成，其中冷凝换热器组件包括过热器、常规冷凝器、过冷器及节能循环器。压缩机排出的高温高压蒸汽依次通过过热器、常规冷凝器、过冷器及节能循环器，并在节能循环器中与蒸发器出来的低温低压蒸汽进行换热，完成整个冷凝及过冷过程并经节流机构降压后送往蒸发器制冷。在热水环路中，低温进水在过冷器吸收制冷剂的液体热，在常规冷凝器中吸收两相冷凝热和一部分蒸汽过热量及液体热，然后通过过热器吸收过热区的热量，水温达到45～75℃后送出。

本实用新型根据压缩机排气冷凝热的状态变化过程及其特点，在节能循环器、过冷器、过热器中采取逆流交换最大程度的利用不同阶段的温度水平，采取梯级换热方式分段取出相应品位的热量。如用户需要取出不同温度水平的水，例如中温水用于直接供应，高温水用于蓄存调峰，则可先在常规冷凝器中分出一路中温水，再在过热器后送出高温水；若无需实现高温蓄热，可直接从过热器中将热水送出。

采用节能循环器可在保持冷凝温度为较低温度水平(40～54.4℃)时，即排气压力处于较低水平时，有效提升排气温度以保持乃至大大提高出水温度水平(热水出水温度范围35～100℃)，同时系统能效比保持在很高水平，这是一般风冷热泵及空气源热泵热水器难以达到的，且排气压力的降低可有效减少压缩机等各部件出现故障的可能性，并延长使用寿命。

本实用新型解决了在大中型中央空调热泵机组中将全部或部分冷凝热取出并用于制取生活热水的问题，并结合节能循环器的采用可极大降低压缩机排气压力，从而对制冷、制热两侧均保持很高的能效比，具有很高的节能及经济效益，整机结构紧凑、装配方便、成本低，有效的降低了故障率，延长使用寿命，安装、运行、维修方便，地域及气候适应性广，工程应用价值极大。

附图说明

图1分别是本实用新型整机结构原理图。

图1中各部件编号与名称如下：

压缩机1、汽液分离器2、节能循环器3、过冷器4、常规冷凝器5、过热器6、干燥过滤器7、高压贮液器8、膨胀阀9、视夜镜10、蒸发器11、高压表12、低压表13、低温进水A、高温出水B、冷冻水进口C、冷冻水出口D。

具体实施方式

图1分别是本实用新型整机结构原理图。

图1分别是本实用新型全部、部分换热器为套管的整机结构示意图。

本实用新型由压缩机1、汽液分离器2、节能循环器3、过冷器4、冷凝器5、过热器6、干燥过滤器7、高压贮液器8、膨胀阀9、视夜镜10、蒸发器11、高压表12、低压表13及其它配件组成。过热器氟路进口端与制冷压缩机排气管相连，出口端与常规冷凝器进口相连，常规冷凝器出口端与过冷器进口相连，过冷器出口端与节能循环器液侧进口相连，节能循环器液侧出口与节流机构进口相连，蒸发器进口端经视液镜与膨胀阀出口相连，出口端与节能循环器汽侧进口相连，节能循环器汽侧出口端与压缩机吸气口相连。过冷器水路进口端连接低温进水A，出口端与冷凝器进口相连，冷凝器出口端与过热器进口相连，过热器出口端送出生活热水B。过热器、过冷器及节能循环器均采取逆流交换以最大程度的利用不同阶段的温度水平，采取梯级换热方式分段取出相应品位的热量。蒸发器水路进口端C连接冷冻水回水，出口端D送出冷冻水。

Claims (2)

1、一种实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组，由压缩机(1)、汽液分离器(2)、节能循环器(3)、过冷器(4)、冷凝器(5)、过热器(6)、干燥过滤器(7)、高压贮液器(8)、膨胀阀(9)、视夜镜(10)、蒸发器(11)、高压表(12)、低压表(13)及其它配件组成，过热器(6)氟路进口端与制冷压缩机(1)排气管相连，出口端与常规冷凝器(5)进口相连，常规冷凝器(5)出口端与过冷器(4)进口相连，过冷器(4)出口端与节能循环器(3)液侧进口相连，节能循环器(3)液侧出口与膨胀阀(9)进口相连，蒸发器(11)进口端经视液镜(10)与膨胀阀(9)出口相连，出口端与节能循环器(3)汽侧进口相连，节能循环器(3)汽侧出口端与压缩机(1)吸气口相连，过冷器(4)水路进口端连接低温进水，出口端与冷凝器(5)进口相连，冷凝器(5)出口端与过热器(6)进口相连，过热器(6)出口端送出生活热水。

2、如权利要求1所述的实现能量梯级利用制热水的大中型热水空调机组，其特征在于所述的压缩机为大中型螺杆式或者中小型涡旋式压缩机，过冷器(4)和过热器(6)采用套管式或者板式等结构的换热器，节能循环器(3)采用盘管式、套管式或者板式等结构的换热器，常规冷凝器(5)采用壳管式、板式或者套管式等结构的换热器。

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