CN202770051U - 节能型制冷/制热系统 - Google Patents

Abstract

一种节能型制冷/制热系统，包括制冷/制热主机，其特征是：所述制冷/制热系统还包括蓄能箱和至少一个热交换器；蓄能箱内装有载冷介质，制冷/制热主机的冷量输出部件浸没在蓄能箱内的载冷介质中；蓄能箱上设有载冷介质流出口和载冷介质回流口，热交换器上设有载冷介质入口和载冷介质出口，蓄能箱的载冷介质流出口通过载冷介质输出管与热交换器的载冷介质入口连接，热交换器的载冷介质出口通过载冷介质回流管与蓄能箱的载冷介质回流口连接。本实用新型具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，运行费用低，并且能够在同一设备上实现多功能的综合性应用，能够满足不同末端设备的要求，设备初投资较小，施工周期短、难度小，保养维护简易、费用低。

Description

节能型制冷/制热系统

技术领域

本实用新型涉及制冷/制热设备，具体地说，涉及一种具有蓄能功能的节能型制冷/制热系统。

背景技术

传统的制冷/制热设备功能单一（例如只能用于食品冷冻冷藏，或者只能用于空间环境的温度控制），当需要实现多种功能时，需要配置多套制冷/制热设备；而且，传统的制冷/制热设备不具蓄能功能，直接将冷量输送至末端设备使用，为了确保末端设备（如食品冷冻冷藏柜、冷饮机、空调风机等）的正常使用，需要配备一套大型的制冷/制热设备，并且制冷/制热设备通常需要连续运转。如果采用传统的制冷/制热设备来实现多种功能，通常需要通过多套大型制冷/制热设备的连续运转来实现，因此，设备初投资大，占用空间大，施工周期长、难度大，保养维护难度大、费用高，设备运行噪音大，对周围电网影响较大，运行费用高，能耗高，并且会造成一部分冷量或热量的浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种节能型制冷/制热系统，这种制冷/制热系统具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，节能环保，运行费用低，并且能够在同一设备上实现多功能的综合性应用，设备初投资较小，施工周期短、难度小，保养维护简易、费用低。采用的技术方案如下：

一种节能型制冷/制热系统，包括制冷/制热主机，其特征是：所述制冷/制热系统还包括蓄能箱和至少一个热交换器；蓄能箱内装有载冷介质，制冷/制热主机的冷量输出部件浸没在蓄能箱内的载冷介质中；蓄能箱上设有载冷介质流出口和载冷介质回流口，热交换器上设有载冷介质入口和载冷介质出口，蓄能箱的载冷介质流出口通过载冷介质输出管与热交换器的载冷介质入口连接，热交换器的载冷介质出口通过载冷介质回流管与蓄能箱的载冷介质回流口连接。

上述制冷/制热主机的冷量输出部件将冷量传递给蓄能箱内的载冷介质（即冷量输出部件吸收载冷介质的热量），使载冷介质降温并蓄存冷量；再由蓄能箱通过热交换器将冷量提供给耗冷的末端设备（如食品冷冻冷藏柜、冷饮机、风机盘管等）使用。

上述节能型制冷/制热系统通过设置温度传感器和控制电路（其中温度传感器安装在蓄能箱内，并且温度传感器与控制电路对应的输入端连接，制冷/制热主机与控制电路对应的输出端连接），以控制制冷/制热主机的工作状态：当蓄能箱内的载冷介质降温至某预定温度时，制冷/制热主机暂停运行；而当蓄能箱内的载冷介质升温至某预定温度时，制冷/制热主机再次运行。这样，制冷/制热主机不必连续运行，能耗低，能量利用率高，节能环保。

上述载冷介质通常为液体，可以是水、无机盐水溶液、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液、二氯甲浣、三氯乙烯、氟利昂液体、冷冻液或氨。热交换器可采用液液交换（即受冷流体为液体，例如水）或液气交换（即受冷流体为气体，例如空气）的方式进行换热，载冷介质与受冷流体在热交换器中进行热交换，由载冷介质将冷量传递给受冷流体。

蓄能箱向耗冷的末端设备供应冷量的过程是：蓄能箱内的载冷介质经载冷介质流出口、载冷介质输出管、载冷介质入口后流经热交换器；在热交换器中，载冷介质与受冷流体进行热交换，受冷流体降温后供耗冷的末端设备（如食品冷冻冷藏柜、冷饮机、风机盘管等）使用；载冷介质流经热交换器后温度升高，并经载冷介质出口、载冷介质回流管、载冷介质回流口回流到蓄能箱内，可再次接受冷量输出部件传递来的冷量。

根据不同的冷却需要，可设置多个热交换器，蓄能箱上相应的设有多个载冷介质流出口和多个载冷介质回流口，每个热交换器对应一个载冷介质输出管和一个载冷介质回流管，各热交换器可将受冷流体冷却至不同的温度或温度范围，并提供给相应的末端设备使用，以适应不同末端设备的需要。通常，在载冷介质输出管或载冷介质回流管上设置流量调节阀，通过流量调节阀控制流经对应的热交换器的载冷介质的流量，从而调节对应的热交换器传递冷量的能力，使对应的热交换器另一侧受冷流体的温度处于合适数值或合适数值范围内。

上述制冷/制热主机还包括热量输出部件。为了使制冷/制热主机正常运行，应当对热量输出部件及其内部的制冷工作介质（如制冷剂）进行冷却。传统的制冷/制热主机通常采用流动的空气对热量输出部件进行冷却，使热量输出部件内的制冷工作介质冷凝，并且空气受热后形成的热风可提供给需要热风的场合利用。

为了充分利用制冷/制热主机所产生的热量，优选方案中，上述制冷/制热系统还包括水箱，水箱上设有冷水入口和热水出口，制冷/制热主机的热量输出部件处于水箱中。工作时，制冷/制热主机的热量输出部件向水箱中的水放热，同时热量输出部件内的制冷工作介质冷凝。水箱内经加热的水自热水出口流出，供人们直接使用或供应给需用热水的设备，而新的冷水则自冷水入口补充到水箱中。在水箱连续输出热水的情况下，冷水连续进入水箱，与热量输出部件内的制冷工作介质进行热交换，可满足对热量输出部件及其内部的制冷工作介质（如制冷剂）进行冷却的需要。水箱的热水出口处可安装水泵，以加速水的流动。

在另一种情况下，水箱内的水被加热后储存在水箱中，水箱中只是间歇性输出热水，需要时热水自热水出口流出，并自冷水入口补充新的冷水，这样，水箱内的水被加热到一定温度后，不能再吸热而使热量输出部件内的制冷工作介质冷凝。此时，为了使制冷/制热主机正常运行，在上述设置水箱且热量输出部件处于水箱中的方案的基础上，优选上述制冷/制热主机还包括第二热量输出部件和电磁换向阀，第二热量输出部件与上述热量输出部件并联，电磁换向阀安装在热量输出部件和第二热量输出部件的入口处（也就是说，制冷/制热主机包括热量输出部件、第二热量输出部件、以及用于切换热量输出部件和第二热量输出部件的接入状态的电磁换向阀，第二热量输出部件与热量输出部件并联，电磁换向阀安装在热量输出部件和第二热量输出部件的入口处；上述制冷/制热系统还包括水箱，水箱上设有冷水入口和热水出口，热量输出部件处于水箱中）。上述电磁换向阀用于切换热量输出部件和第二热量输出部件的接入状态（通常在水箱内安装有检测水温的温度传感器，检测水温的温度传感器与控制电路对应的输入端连接，电磁换向阀与控制电路对应的输出端连接），通常可采用一个二位三通阀，具体描述如下：在其中一个位置，电磁换向阀将上述热量输出部件接入制冷/制热主机的工作回路中，而第二热量输出部件的入口关闭，这样，制冷工作介质能够流经热量输出部件而没有流经第二热量输出部件，此时热量输出部件工作，热量输出部件向水箱中的水放热，同时热量输出部件内的制冷工作介质冷凝；当水箱内的水被加热到一定温度后，不能再吸热而使热量输出部件内的制冷工作介质冷凝，此时电磁换向阀切换至另一个位置，将热量输出部件的入口关闭，且将上述第二热量输出部件接入制冷/制热主机的工作回路中，这样，制冷工作介质能够流经第二热量输出部件而没有流经热量输出部件，此时依靠另设的冷却装置对第二热量输出部件内的制冷工作介质进行冷凝，使制冷/制热主机保持正常运行；当水箱内的水降温至一定温度时，电磁换向阀切换，将上述热量输出部件接入制冷/制热主机的工作回路中，而第二热量输出部件的入口关闭，此时热量输出部件再次工作，热量输出部件向水箱中的水放热，同时热量输出部件内的制冷工作介质冷凝；如此循环。通常可采用流动的空气对第二热量输出部件进行冷却。另外，也可以采用两个二位二通阀（二位二通阀有开、闭两个位置）切换热量输出部件和第二热量输出部件的接入状态，其中一个二位二通阀安装在热量输出部件的入口处，另一个二位二通阀安装在第二热量输出部件的入口处。

上述制冷/制热主机可采用蒸汽压缩制冷机组，蒸汽压缩制冷机组包括压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，制冷工作介质通常称为制冷剂（如氟利昂），其中蒸发器为冷量输出部件，冷凝器为热量输出部件，上述第二热量输出部件为另一个冷凝器；上述制冷/制热主机也可采用溴化锂机组（又称溴化锂吸收式制冷机），溴化锂机组通常包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器和循环泵，其中蒸发器为冷量输出部件，冷凝器为热量输出部件，上述第二热量输出部件为另一个冷凝器。上述制冷/制热主机也可采用其他现有的制冷/制热设备。

上述载冷介质输出管和载冷介质回流管可采用金属管或塑料管，优选采用设有保温层的金属管或塑料管。

上述热交换器通常采用间壁式热交换器，如板式热交换器、套管式热交换器、管壳式热交换器、沉浸式蛇管热交换器等。

本实用新型通过制冷/制热主机进行制冷、制热，制冷/制热主机的冷量输出部件将冷量传递给蓄能箱内的载冷介质，使载冷介质降温并蓄存冷量，再根据实际使用的需要由蓄能箱通过热交换器进行温度调节并将冷量提供给耗冷的末端设备使用，可见，本实用新型具有蓄能功能，能量利用率高，能耗低，节能环保，运行费用低，并且能够在同一设备上实现多功能（食品冷冻冷藏、提供冷饮、空间环境的温度控制等）的综合性应用，能够满足不同末端设备的要求，设备初投资较小，施工周期短、难度小，保养维护简易、费用低。另外，通过设置水箱并使制冷/制热主机的热量输出部件处于水箱中，还可实现生活热水的供给。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，这种节能型制冷/制热系统包括制冷/制热主机、蓄能箱1和两个热交换器（即热交换器A和热交换器B）。

本实施例以制冷/制热主机采用蒸汽压缩制冷机组的情况进行说明，蒸汽压缩制冷机组包括压缩机2、冷凝器3、第二冷凝器4、电磁换向阀5、节流部件（即节流阀6）和蒸发器7，制冷工作介质可采用氟利昂，其中蒸发器7为冷量输出部件，冷凝器3为热量输出部件，第二冷凝器4作为第二热量输出部件；第二冷凝器4与冷凝器3并联，电磁换向阀5安装在冷凝器3和第二冷凝器4的入口处，用于切换冷凝器3和第二冷凝器4的接入关系。

蓄能箱1内装有载冷介质，制冷/制热主机的冷量输出部件（即蒸发器7）浸没在蓄能箱1内的载冷介质中。载冷介质通常为液体，可以是水、无机盐水溶液、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、甲醇水溶液、乙醇水溶液、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液、二氯甲浣、三氯乙烯、氟利昂液体、冷冻液或氨。通过设置温度传感器和控制电路（其中温度传感器安装在蓄能箱1内，并且温度传感器与控制电路的输入端连接，制冷/制热主机与控制电路对应的输出端连接），控制制冷/制热主机的工作状态，由于温度传感器和控制电路属本领域常用技术手段，在此不作详细说明。

蓄能箱1上设有载冷介质流出口8a和载冷介质回流口9a，热交换器A上设有载冷介质入口10a和载冷介质出口11a，蓄能箱1的载冷介质流出口8a通过载冷介质输出管12a与热交换器A的载冷介质入口10a连接，热交换器A的载冷介质出口11a通过载冷介质回流管13a与蓄能箱1的载冷介质回流口9a连接。载冷介质输出管12a上设置有流量调节阀14a。

蓄能箱1上还设有载冷介质流出口8b和载冷介质回流口9b，热交换器B上设有载冷介质入口10b和载冷介质出口11b，蓄能箱1的载冷介质流出口8b通过载冷介质输出管12b与热交换器B的载冷介质入口10b连接，热交换器B的载冷介质出口11b通过载冷介质回流管13b与蓄能箱1的载冷介质回流口9b连接。载冷介质输出管12b上设置有流量调节阀14b。

热交换器（包括热交换器A和热交换器B）采用间壁式热交换器，如板式热交换器、套管式热交换器、管壳式热交换器或沉浸式蛇管热交换器。热交换器（包括热交换器A和热交换器B）可采用液液交换（即受冷流体为液体，例如水）或液气交换（即受冷流体为气体，例如空气）的方式进行换热，载冷介质与受冷流体在热交换器（包括热交换器A和热交换器B）中进行热交换，由载冷介质将冷量传递给受冷流体。

载冷介质输出管12a、12b和载冷介质回流管13a、13b采用设有保温层的金属管或塑料管。

本制冷/制热系统还包括水箱15，水箱15上设有冷水入口16和热水出口17，冷凝器3处于水箱15中。

下面简述一下本节能型制冷/制热系统的工作原理：

制冷/制热主机的蒸发器7将冷量传递给蓄能箱1内的载冷介质（即蒸发器7吸收载冷介质的热量），使载冷介质降温并蓄存冷量。当蓄能箱1内的载冷介质降温至某预定温度时，制冷/制热主机暂停运行；而当蓄能箱1内的载冷介质升温至某预定温度时，制冷/制热主机再次运行。

蓄能箱1通过热交换器A将冷量提供给耗冷的末端设备（如食品冷冻冷藏柜18、冷饮机19等）使用，通过热交换器B将冷量提供给耗冷的末端设备（如风机盘管20等）使用。蓄能箱1向耗冷的末端设备食品冷冻冷藏柜18、冷饮机19供应冷量的过程是：先通过流量调节阀14a控制流经热交换器A的载冷介质的流量，从而调节热交换器A传递冷量的能力；蓄能箱1内的载冷介质经载冷介质流出口8a、载冷介质输出管12a、载冷介质入口10a后流经热交换器A；在热交换器A中，载冷介质与受冷流体进行热交换，受冷流体降温后供耗冷的末端设备食品冷冻冷藏柜18、冷饮机19使用；载冷介质流经热交换器A后温度升高，并经载冷介质出口11a、载冷介质回流管13a、载冷介质回流口9a回流到蓄能箱1内，可再次接受蒸发器7传递来的冷量。蓄能箱1向耗冷的末端设备风机盘管20供应冷量的过程为：先通过流量调节阀14b控制流经热交换器B的载冷介质的流量，从而调节热交换器B传递冷量的能力；蓄能箱1内的载冷介质经载冷介质流出口8b、载冷介质输出管12b、载冷介质入口10b后流经热交换器B；在热交换器B中，载冷介质与受冷流体进行热交换，受冷流体降温后供耗冷的末端设备风机盘管20使用；载冷介质流经热交换器B后温度升高，并经载冷介质出口11b、载冷介质回流管13b、载冷介质回流口9b回流到蓄能箱1内，可再次接受蒸发器7传递来的冷量。

制冷/制热主机的冷凝器3向水箱15中的水放热，同时冷凝器3内的制冷工作介质冷凝；水箱15内的水被加热后储存在水箱15中，需要时热水自热水出口17流出，并自冷水入口16补充新的冷水。

电磁换向阀5用于切换冷凝器3和第二冷凝器4的接入状态，具体描述如下：在其中一个位置，电磁换向阀5将冷凝器3接入制冷/制热主机的工作回路中，而第二冷凝器4的入口关闭，这样，制冷工作介质能够流经冷凝器3而没有流经第二冷凝器4，此时冷凝器3工作，冷凝器3向水箱15中的水放热，同时冷凝器3内的制冷工作介质冷凝；当水箱15内的水被加热到一定温度后，不能再吸热而使冷凝器3内的制冷工作介质冷凝，此时电磁换向阀5切换至另一个位置，将冷凝器3的入口关闭，且将第二冷凝器4接入制冷/制热主机的工作回路中，这样，制冷工作介质能够流经第二冷凝器4而没有流经冷凝器3，此时依靠另设的冷却装置（如风机）对第二冷凝器4内的制冷工作介质进行冷凝，使制冷/制热主机保持正常运行；当水箱15内的水降温至一定温度时，电磁换向阀5切换，将冷凝器3接入制冷/制热主机的工作回路中，而第二冷凝器4的入口关闭，此时冷凝器3再次工作，冷凝器3向水箱15中的水放热，同时冷凝器3内的制冷工作介质冷凝；如此循环。

在其他实施方案中，根据不同的冷却需要，可设置更多个热交换器，蓄能箱上相应的设有多个载冷介质流出口和多个载冷介质回流口，每个热交换器对应一个载冷介质输出管和一个载冷介质回流管，各热交换器可将受冷流体冷却至不同的温度或温度范围，并提供给相应的末端设备使用，以适应不同末端设备的需要。

在其他实施方案中，制冷/制热主机也可采用溴化锂机组（又称溴化锂吸收式制冷机），溴化锂机组通常包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器和循环泵，其中蒸发器为冷量输出部件，冷凝器为热量输出部件，上述第二热量输出部件为另一个冷凝器。上述制冷/制热主机也可采用其他现有的制冷/制热设备。

在其他实施方案中，也可在载冷介质回流管上设置流量调节阀。

在其他实施方案中，                                                

也可采用流动的空气对热量输出部件进行冷却，使热量输出部件内的制冷工作介质冷凝，并且空气受热后形成的热风可提供给需要热风的场合利用。此时不需设置第二热量输出部件。

在其他实施方案中，制冷/制热系统包括水箱，水箱上设有冷水入口和热水出口，制冷/制热主机的热量输出部件处于水箱中，水箱连续输出热水，冷水连续进入水箱，与热量输出部件内的制冷工作介质进行热交换，可满足对热量输出部件及其内部的制冷工作介质（如制冷剂）进行冷却的需要。此时不需设置第二热量输出部件。

在其他实施方案中，

因场地关系及实际施工要求，可将蓄能箱分成两个功能相同的蓄能箱单元，此时两个蓄能箱单元通过平衡管连通，保持两个蓄能箱单元内的载冷介质液位相同，不会出现高低情况的发生，以保证整个系统的正常运行。

在其他实施方案中，在末端设备未使用前，制冷/制热主机运行，蒸发器制冷并将冷量存在蓄能箱中；在末端设备使用时，蒸发器直接输送载冷介质（如水）到末端设备（如风机盘管等），而蓄能箱存储从末端设备出来升温的载冷介质，以达到为末端设备提供更低温度的载冷介质的目的，达到某些环境的使用要求。

在其他实施方案中，可同时使用多套此节能型制冷/制热系统组成大系统来完成一个大项目，以达到客户的要求。

Claims (4)

1.一种节能型制冷/制热系统，包括制冷/制热主机，其特征是：所述制冷/制热系统还包括蓄能箱和至少一个热交换器；蓄能箱内装有载冷介质，制冷/制热主机的冷量输出部件浸没在蓄能箱内的载冷介质中；蓄能箱上设有载冷介质流出口和载冷介质回流口，热交换器上设有载冷介质入口和载冷介质出口，蓄能箱的载冷介质流出口通过载冷介质输出管与热交换器的载冷介质入口连接，热交换器的载冷介质出口通过载冷介质回流管与蓄能箱的载冷介质回流口连接。

2.根据权利要求1所述的节能型制冷/制热系统，其特征是：所述载冷介质输出管或载冷介质回流管上设置流量调节阀。

3.根据权利要求1或2所述的节能型制冷/制热系统，其特征是：所述制冷/制热系统还包括水箱，水箱上设有冷水入口和热水出口，制冷/制热主机的热量输出部件处于水箱中。

4.根据权利要求3所述的节能型制冷/制热系统，其特征是：所述制冷/制热主机还包括第二热量输出部件、以及用于切换热量输出部件和第二热量输出部件的接入状态的电磁换向阀，第二热量输出部件与所述热量输出部件并联，电磁换向阀安装在热量输出部件和第二热量输出部件的入口处。

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