CN202328942U - 用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，该装置包括溶液除湿蒸发冷却循环回路和蒸发冷凝制冷循环回路，溶液除湿蒸发冷却循环回路产生冷水为蒸发冷凝制冷循环中冷凝器后制冷剂提供过冷，以上两循环回路的连接部件为蒸发冷却器（18），溶液除湿蒸发冷却循环包括溶液循环回路和空气循环回路。该方法包括溶液循环、空气循环和蒸气压缩制冷循环三个过程；溶液循环过程采用浓溶液在除湿器（6）中吸收空气中的水蒸气，以维持进入蒸发冷却器（18）的空气的吸湿能力，溶液吸收水分后被稀释浓度降低。本实用新型能够实现稳定可靠、提升制冷系数且易行的目的。

Description

用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种除湿蒸发冷却实现制冷剂过冷装置，是一种基于除湿蒸发冷却过冷方法的高效蒸发冷凝制冷装置，属于溶液除湿、蒸气压缩制冷性能提升的技术领域。

背景技术

随着能源紧张局面的凸现，制冷空调设备的广泛应用导致的空调系统能耗问题引起了当前社会的普遍关注，节能成为制冷领域在新形势下的迫切要求，我国也提出可持续发展的建国战略。

蒸气压缩式制冷作为一种广泛使用的制冷方式，在社会生活中广泛应用，因此提高蒸气压缩制冷效率具有重要的实际意义和应用价值，其中冷凝器后制冷剂过冷具有增大制冷量、提高制冷效率等优势受到重视。传统的制冷剂过冷方法存在着传热温差大、制冷剂过冷度低、消耗高品位能源等不足，溶液除湿蒸发冷却制冷剂过冷方法以其传热温差小、利用低品位热能、节能环保等优势具有可观的应用前景，因此研究开发新型高效的制冷剂过冷的方法具有重要的意义。

发明内容

技术问题：传统蒸气压缩式制冷系统中制冷剂过冷能够有效提升制冷系数和制冷能力，但是目前尚无高效的手段，主要问题比环境温度低的冷却介质无法获取，本实用新型提出一种用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，该装置能够实现稳定可靠、提升制冷系数且易行的目的。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，该装置包括溶液除湿蒸发冷却循环回路和蒸发冷凝制冷循环回路，溶液除湿蒸发冷却循环回路产生冷水为蒸发冷凝制冷循环中冷凝器后制冷剂提供过冷，以上两循环回路的连接部件为蒸发冷却器；

溶液除湿蒸发冷却循环包括溶液循环回路和空气循环回路；其中，

溶液循环回路包括除湿器、稀储液槽、稀溶液泵、液-液热交换器、太阳能集热器、再生器、第二风机、浓储液槽、浓溶液泵、第一溶液节流阀、第二溶液节流阀、辅助加热器、溶液冷却器；

除湿器的下部输出端与稀储液槽输入端连接，稀储液槽的输出端通过稀溶液泵分两路：

一路与液-液热交换器的右侧输入端连接；

另一路通过第一溶液节流阀连接溶液冷却器的输入端;

液-液热交换器的左侧输出端分两路：

一路与太阳能集热器的输入端连接，太阳能集热器的输出端连接进入再生器的上部输入端；

另一路通过第二溶液节流阀与辅助加热器的输入端连接，辅助加热器的输出端连接进入再生器的上部输入端; 第二风机连接再生器的下部；

再生器的下部输出端与浓储液槽的输入端连接，浓储液槽的输出端通过浓溶液泵与液-液热交换器的下侧输入端连接，液-液热交换器的上侧输出端与溶液冷却器的输入端连接，溶液冷却器的输出端连接进入除湿器的上部；  

空气循环回路包括空气预冷器、回热器、第一风机、蒸发冷却器、排风阀、送风阀、给水阀、冷剂水泵、补水装置、空气节流阀；

除湿器的上部输出端接空气预冷器的输入端，空气预冷器的输出端接回热器的上侧输入端，回热器的下侧输出端通过第一风机连接蒸发冷却器的下侧输入端，蒸发冷却器的上侧输出端接回热器的右侧输入端，回热器的左侧输出端分两路：

一路通过空气节流阀与除湿器的下部输入端连接；

另一路通过排风阀与环境相通；送风阀连接除湿器的下部；补水装置的输出端通过给水阀与蒸发冷却器的下部输出端连接，蒸发冷却器的下部输出端通过冷剂水泵与蒸发冷却器的上部连接；

蒸气压缩制冷循环回路包括蒸发器、压缩机、冷凝器、蒸发冷却器中制冷剂过冷段、节流阀；

蒸发器的输出端与压缩机的输入端连接，压缩机的输出端接冷凝器的输入端，冷凝器的输出端与制冷剂过冷段的输入端连接，制冷剂过冷段的输出端通过节流阀接蒸发器的输入端；冷凝器的排风接再生器的下部。

优选的，在蒸发冷却器中，蒸发冷却器下部的冷剂水区通过冷剂水泵连接位于蒸发冷却器上部的喷淋器，在喷淋器下部设有制冷剂过冷段。

本实用新型还提供了一种用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷方法，该方法包括溶液循环、空气循环和蒸气压缩制冷循环三个过程；

溶液循环过程采用浓溶液在除湿器中吸收空气中的水蒸气，以维持进入蒸发冷却器的空气的吸湿能力，溶液吸收水分后被稀释浓度降低，稀溶液通过稀溶液泵进入再生器中被加热再生，浓度得到提高，重新恢复吸收水蒸气的能力；

空气循环过程是除湿后的空气中水蒸气分压力低，在蒸发冷却器内不断吸收喷淋水蒸发出的水蒸气，水蒸发汽化吸收空气和水的热量，蒸气压缩制冷循环过程中，制冷剂经过节流阀、蒸发器、压缩机、冷凝器进入蒸发冷却器内制冷剂过冷段，在蒸发冷却器内低温的水和空气不断的蒸发吸收制冷剂的热量，使制冷剂被冷却直至过冷。

优选的，空气循环过程中，加湿后的空气采用两种空气循环模式：夏季湿热气候外界空气湿度大，采用封闭空气循环模式，蒸发冷却器中加湿后的空气通过，液-液热交换器送至除湿器，除湿后的空气经过空气预冷器、回热器、第一风机进入蒸发冷却器；

过渡季节外界空气含湿量低，采用新风循环模式，新风通过送风阀进入除湿器，除湿后空气经过空气预冷器、回热器、第一风机进入蒸发冷却器，通过回热器释放冷量后由排风阀排出；随着蒸发冷却器中循环水的不断减少，通过在蒸发冷却器下部加设补水装置。

有益效果：

1、本装置可以利用冷凝器的冷凝热、工业余热、太阳能等热源作为溶液再生器的驱动能源，实现了废热或者可再生能源有效利用。

2、本装置可以由溶液除湿蒸发冷却系统和蒸气压缩制冷系统组合改造而成，制冷系统过冷度较大，高效节能，运行稳定可靠。

3、本装置为蒸气压缩制冷循环的制冷剂过冷提供了一种可行的方法与方案，只需要将技术已经很成熟的蒸气压缩制冷装置和溶液除湿蒸发冷却装置加以改造和升级即可实现。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中有：蒸发器1，压缩机2，冷凝器3，制冷剂过冷段4，节流阀5，除湿器6，稀储液槽7，稀溶液泵8，液-液热交换器9，太阳能集热器10，再生器11，浓储液槽12、浓溶液泵13，溶液冷却器14，空气预冷器15，回热器16、第一风机17、蒸发冷却器18，排风阀19，送风阀20，给水阀21，冷剂水泵22，第二风机 23，补水装置24，第一溶液节流阀 25，第二溶液节流阀26，辅助加热器27，空气节流阀28。

具体实施方式

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

参见图1，本实用新型提出的用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，该装置包括溶液除湿蒸发冷却循环回路和蒸发冷凝制冷循环回路，溶液除湿蒸发冷却循环回路产生冷水为蒸发冷凝制冷循环中冷凝器后制冷剂提供过冷，以上两循环回路的连接部件为蒸发冷却器18。

溶液除湿蒸发冷却循环包括溶液循环回路和空气循环回路；其中，

溶液循环回路包括除湿器6、稀储液槽7、稀溶液泵8、液-液热交换器9、太阳能集热器10、再生器11、第二风机23、浓储液槽12、浓溶液泵13、第一溶液节流阀25、第二溶液节流阀26、辅助加热器27、溶液冷却器14。

除湿器6的下部输出端与稀储液槽7输入端连接，稀储液槽7的输出端通过稀溶液泵8分两路：

一路与液-液热交换器9的右侧输入端连接；

另一路通过第一溶液节流阀25连接溶液冷却器14的输入端;

液-液热交换器9的左侧输出端分两路：

一路与太阳能集热器10的输入端连接，太阳能集热器10的输出端连接进入再生器11的上部输入端。

另一路通过第二溶液节流阀26与辅助加热器27的输入端连接，辅助加热器27的输出端连接进入再生器11的上部输入端; 第二风机23连接再生器11的下部。

再生器11的下部输出端与浓储液槽12的输入端连接，浓储液槽12的输出端通过浓溶液泵13与液-液热交换器9的下侧输入端连接，液-液热交换器9的上侧输出端与溶液冷却器14的输入端连接，溶液冷却器14的输出端连接进入除湿器6的上部。  

空气循环回路包括空气预冷器15、回热器16、第一风机17、蒸发冷却器18、排风阀19、送风阀20、给水阀21、冷剂水泵22、补水装置24、空气节流阀28。

除湿器6的上部输出端接空气预冷器15的输入端，空气预冷器15的输出端接回热器16的上侧输入端，回热器16的下侧输出端通过第一风机17连接蒸发冷却器18的下侧输入端，蒸发冷却器18的上侧输出端接回热器16的右侧输入端，回热器16的左侧输出端分两路：

一路通过空气节流阀28与除湿器6的下部输入端连接；

另一路通过排风阀19与环境相通。

送风阀20连接除湿器6的下部；补水装置24的输出端通过给水阀21与蒸发冷却器18的下部输出端连接，蒸发冷却器18的下部输出端通过冷剂水泵22与蒸发冷却器18的上部连接。

蒸气压缩制冷循环回路包括蒸发器1、压缩机2、冷凝器3、蒸发冷却器18中制冷剂过冷段4、节流阀5。

蒸发器1的输出端与压缩机2的输入端连接，压缩机2的输出端接冷凝器3的输入端，冷凝器3的输出端与制冷剂过冷段4的输入端连接，制冷剂过冷段4的输出端通过节流阀5接蒸发器1的输入端；冷凝器3的排风接再生器11的下部。

在蒸发冷却器18中，蒸发冷却器18下部的冷剂水区通过冷剂水泵22连接位于蒸发冷却器18上部的喷淋器，在喷淋器下部设有制冷剂过冷段4。

采用两种空气循环模式：用于夏季湿热气候的封闭空气循环模式和用于过渡季节的新风循环模式：

封闭空气循环模式为：关闭排风阀19、送风阀20，打开空气节流阀28。内部空气经过空气节流阀28进入除湿器6除湿，通过空气预冷却器15、回热器16在第一风机17的作用下进入蒸发冷却器18蒸发冷却，然后经过回热器16再次进入除湿器6。

新风循环模式为：打开排风阀19、送风阀20，关闭空气节流阀28；外界空气经过送风阀20进入除湿器6除湿，通过空气预冷却器15、回热器16在第一风机17的作用下进入蒸发冷却器18蒸发冷却，经过回热器16由排风阀19排出。

用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷方法包括溶液循环、空气循环和蒸气压缩制冷循环三个过程；

溶液循环过程采用浓溶液在除湿器6中吸收空气中的水蒸气，以维持进入蒸发冷却器18的空气的吸湿能力，溶液吸收水分后被稀释浓度降低，稀溶液通过稀溶液泵进入再生器11中被加热再生，浓度得到提高，重新恢复吸收水蒸气的能力；

空气循环过程是除湿后的空气中水蒸气分压力低，在蒸发冷却器18内不断吸收喷淋水蒸发出的水蒸气，水蒸发汽化吸收空气和水的热量，

蒸气压缩制冷循环过程中，制冷剂经过节流阀5、蒸发器1、压缩机2、冷凝器3进入蒸发冷却器18内制冷剂过冷段，在蒸发冷却器18内低温的水和空气不断的蒸发吸收制冷剂的热量，使制冷剂被冷却直至过冷。

空气循环过程中，加湿后的空气采用两种空气循环模式：夏季湿热气候外界空气湿度大，采用封闭空气循环模式，蒸发冷却器18中加湿后的空气通过，液-液热交换器9送至除湿器6，除湿后的空气经过空气预冷器15、回热器16、第一风机17进入蒸发冷却器18；

过渡季节外界空气含湿量低，采用新风循环模式，新风通过送风阀20进入除湿器，除湿后空气经过空气预冷器15、回热器16、第一风机17进入蒸发冷却器18，通过回热器16释放冷量后由排风阀19排出；随着蒸发冷却器中循环水的不断减少，通过在蒸发冷却器18下部加设补水装置24。

本实用新型是利用溶液除湿蒸发冷却产生的冷却水用于蒸气压缩式制冷循环中,使得离开冷凝器的制冷剂过冷，从而增加蒸气压缩式制冷机组的制冷量，提高系统制冷系数。本实用新型由溶液除湿蒸发冷却循环和蒸气压缩式制冷制冷循环构成,两个循环的结合点在于蒸气压缩式制冷循环冷凝器之后的过冷器,制冷剂经过蒸气压缩式制冷系统冷凝器之后，进入设置在溶液除湿蒸发冷却循环中的过冷器，再经过节流阀进入蒸发器气化制冷，如常规蒸气压缩式制冷制冷循环。蒸气压缩式制冷制冷循环系统采用风冷式冷凝器，经过冷凝器被加热的空气直接送入溶液除湿蒸发冷却循环中的再生器，为溶液循环再生过程提供部分热量。

本实用新型利用太阳能及其他低品位热源、冷凝器冷凝热驱动再生器再生出水蒸气，水蒸气被空气带走排出，再生后的溶液浓度得到提升，经过液-液热交换器、溶液冷却器后喷洒到除湿器中，吸收来自蒸发冷却器及外界空气中的水蒸气，吸收过程水蒸气变成液体释放的热量被冷却水带走，除湿终了的溶液浓度降低，通过稀溶液泵、液-液热交换器、太阳能集热器、辅助加热器进入到再生器中完成再生过程。来自除湿器中除湿后的空气经过空气预冷器、回热器、风机进入到蒸发冷却器，在其中吸收喷淋水蒸发出的水蒸气，加速喷淋水的蒸发，水蒸发吸收空气和水的热量，加湿后的空气采用两种空气循环模式：夏季湿热气候外界空气湿度大，采用封闭空气循环模式，蒸发冷却器中加湿后的空气通过换热器送至除湿器。过渡季节外界空气含湿量低，采用新风循环模式，蒸发冷却器中加湿后的空气经过回热器后由排风阀排出。蒸气压缩循环过程是制冷剂经过节流阀节流降压进入蒸发器，然后通过压缩机、冷凝器进入蒸发冷却器中制冷剂过冷段，喷淋水在蒸发冷却器内不断蒸发吸收制冷剂的热量，使制冷剂过冷，为了防止该系统中水分不断地蒸发之后，循环中的水分减少，在适当的时候通过补水装置向蒸发冷却器中补充水以保持系统循环中的水量，制冷剂在蒸发冷却器中过冷后，进入节流阀组成蒸气压缩循环，冷凝器的冷凝热通过风机由空气带入到再生器。

本实用新型的技术方案是将传统的蒸气压缩制冷循环与溶液除湿蒸发冷却循环相结合，加以改造并辅以辅助功能部件即可实现。

本实用新型基于除湿蒸发冷却过冷方法的高效蒸发冷凝制冷装置由溶液循环回路、空气循环回路和蒸气压缩制冷循环组成；溶液循环回路包括除湿器、稀储液槽、稀溶液泵、溶液节流阀、液-液热交换器、太阳能集热器、辅助加热器、再生器、风机、浓储液槽、浓溶液泵、溶液冷却器；其中，除湿器下部的稀溶液一部分通过稀储液槽、稀溶液泵、液-液热交换器、太阳能集热器、辅助加热器接再生器上部的喷淋器，另一部分通过节流阀接液-液热交换器后的浓溶液管路，风机a接再生器的下部。

空气循环回路包括空气预冷器、回热器、第一风机、蒸发冷却器、空气节流阀、排风阀、送风阀、给水阀，冷剂水泵，补水装置；其中，蒸发冷却器内加湿的空气通过换热器接除湿器的下部，除湿器内除湿后的空气通过空气预冷器、回热器、第一风机接蒸发冷却器下部，送风阀接除湿器下部，排风阀接回热器与空气节流阀之间的管路上，补水器通过给水阀接蒸发冷却器底部，蒸发冷却器底部水通过水泵接蒸发冷却器上部的喷淋器。

蒸气压缩制冷循环包括蒸发器、压缩机、冷凝器、蒸发冷却器中制冷剂过冷段、节流阀。其中，通过冷凝器被加热的空气接再生器的下部，冷凝器后的制冷剂通过过冷段进入蒸发冷却器内。

本实用新型的基于除湿蒸发冷却过冷方法的高效蒸发冷凝制冷装置的制冷剂过冷的方法为，除湿器中的稀溶液通过泵经过液-液热交换器和太阳能集热器送至再生器中，再生器中再生终了的浓溶液通过泵、液-液热交换器、溶液冷却器进入除湿器，组成溶液循环回路；空气循环回路采用两种空气循环模式：夏季湿热气候外界空气湿度大，采用封闭空气循环模式，关闭送风阀、排风阀，打开空气节流阀，蒸发冷却器中加湿后的空气通过换热器送至除湿器，除湿后的空气经过空气预冷器、回热器、第一风机进入蒸发冷却器。过渡季节外界空气含湿量低，采用新风循环模式，新风通过送风阀进入除湿器，除湿后空气经过空气预冷器、回热器、第一风机进入蒸发冷却器，通过回热器释放冷量后由排风阀排出；补水装置向蒸发冷却器补水，水经过喷淋器进入蒸发冷却器内蒸发，制冷剂经过节流阀、蒸发器、压缩机、冷凝器进入蒸发冷却器内的过冷段完成制冷剂过冷流程。

该方法利用经过除湿后的空气中水蒸气分压力低，使蒸发冷却器中水蒸发汽化，吸收空气和水的热量，致使空气和水的温度降低，冷却来自冷凝器的制冷剂，使制冷剂在蒸发冷却器中的过冷段过冷。

该方法的制冷剂过冷过程是在蒸发冷却器内完成的，制冷剂通过节流阀、蒸发器、压缩机、冷凝器，然后进入蒸发冷却器过冷，过冷后的制冷剂再次通过节流阀组成蒸气压缩制冷循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，其特征在于：该装置包括溶液除湿蒸发冷却循环回路和蒸发冷凝制冷循环回路，溶液除湿蒸发冷却循环回路产生冷水为蒸发冷凝制冷循环中冷凝器后制冷剂提供过冷，以上两循环回路的连接部件为蒸发冷却器（18）；

溶液除湿蒸发冷却循环包括溶液循环回路和空气循环回路；其中，

溶液循环回路包括除湿器（6）、稀储液槽（7）、稀溶液泵（8）、液-液热交换器（9）、太阳能集热器（10）、再生器（11）、第二风机（23）、浓储液槽（12）、浓溶液泵（13）、第一溶液节流阀（25）、第二溶液节流阀（26）、辅助加热器（27）、溶液冷却器（14）；

除湿器（6）的下部输出端与稀储液槽（7）输入端连接，稀储液槽（7）的输出端通过稀溶液泵（8）分两路：

一路与液-液热交换器（9）的右侧输入端连接；

另一路通过第一溶液节流阀（25）连接溶液冷却器（14）的输入端；

液-液热交换器（9）的左侧输出端分两路：

一路与太阳能集热器（10）的输入端连接，太阳能集热器（10）的输出端连接进入再生器（11）的上部输入端；

另一路通过第二溶液节流阀（26）与辅助加热器（27）的输入端连接，辅助加热器（27）的输出端连接进入再生器（11）的上部输入端; 第二风机（23）连接再生器（11）的下部；

再生器（11）的下部输出端与浓储液槽（12）的输入端连接，浓储液槽（12）的输出端通过浓溶液泵（13）与液-液热交换器（9）的下侧输入端连接，液-液热交换器（9）的上侧输出端与溶液冷却器（14）的输入端连接，溶液冷却器（14）的输出端连接进入除湿器（6）的上部；  

空气循环回路包括空气预冷器（15）、回热器（16）、第一风机（17）、蒸发冷却器（18）、排风阀（19）、送风阀（20）、给水阀（21）、冷剂水泵（22）、补水装置（24）、空气节流阀（28）；

除湿器（6）的上部输出端接空气预冷器（15）的输入端，空气预冷器（15）的输出端接回热器（16）的上侧输入端，回热器（16）的下侧输出端通过第一风机（17）连接蒸发冷却器（18）的下侧输入端，蒸发冷却器（18）的上侧输出端接回热器（16）的右侧输入端，回热器（16）的左侧输出端分两路：

一路通过空气节流阀（28）与除湿器（6）的下部输入端连接；

另一路通过排风阀（19）与环境相通；送风阀（20）连接除湿器（6）的下部；补水装置（24）的输出端通过给水阀（21）与蒸发冷却器（18）的下部输出端连接，蒸发冷却器（18）的下部输出端通过冷剂水泵（22）与蒸发冷却器（18）的上部连接；

蒸气压缩制冷循环回路包括蒸发器（1）、压缩机（2）、冷凝器（3）、蒸发冷却器（18）中制冷剂过冷段（4）、节流阀（5）；

蒸发器（1）的输出端与压缩机（2）的输入端连接，压缩机（2）的输出端接冷凝器（3）的输入端，冷凝器（3）的输出端与制冷剂过冷段（4）的输入端连接，制冷剂过冷段（4）的输出端通过节流阀（5）接蒸发器（1）的输入端；冷凝器（3）的排风接再生器（11）的下部。

2.根据权利要求1所述的用于蒸发冷凝式制冷系统的过冷装置，其特征在于：在蒸发冷却器（18）中，蒸发冷却器（18）下部的冷剂水区通过冷剂水泵（22）连接位于蒸发冷却器（18）上部的喷淋器，在喷淋器下部设有制冷剂过冷段（4）。

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