CN203163122U

CN203163122U - 一体式水冷中央空调机

Info

Publication number: CN203163122U
Application number: CN 201320081723
Authority: CN
Inventors: 颜怀略; 杨春敏
Original assignee: HUBEI HAOKE ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUBEI HAOKE ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-02-22

Abstract

本实用新型提供的一体式水冷中央空调机，主要由冷却塔部分和设备间部分组成，冷却塔部分位于设备间部分的上部，其中：所述冷却塔部分包括冷却塔、布水管（10）、布水器（11）、水冷散热片组（12）、接水盘（13）和管道；所述设备间部分内设有控制柜（7）、压缩机（1）、冷凝器（2）、节流元件（5）、蒸发器（4）、媒介水泵（8）、冷却水泵（9）和管道。本实用新型省去了空调设备机房，节省了室内空间和冷却水管道购置、安装和日常维护的投入成本。

Description

一体式水冷中央空调机

技术领域

本实用新型涉及暖通空调领域，特别涉及一种一体式水冷中央空调机。

背景技术

目前大部分水冷式空调生产厂商在宣传机组能效比时，只将主机输出的冷量和输入功率之间的比值认定为该机组的能效比，其实这种算法存在误区。目前较为先进的水冷空调机组其输出的冷量和输入的功率比值都能达到5.0以上，但是其综合能效比远没有这么高。因为水冷式中央空调主机运行时冷却水泵、媒介水泵也必须同时运行，那么在计算能效比时必须要将水泵的能耗计算在内。中央空调系统是一个比较复杂的系统，主机只占一小部分，大部分设备要靠建筑设计院的暖通系统设计师设计选型。如水泵选型时他们往往会考虑建筑物的高度及冷却塔的摆放位置等因素，将冷却水泵、媒介水泵输出功率的余量放的很大，导致空调系统的综合能效比大大降低，有的只能达到3.0左右。

例如远安国际大酒店（湖北远安县）一台（共两台1用1备）上海开利空调公司生产的30HXC130水冷式中央空调机组，制冷量464KW的，压缩机输入功率98KW，能效比4.7。暖通系统设计师在安装设计时，选用的冷却水泵是45KW（共3台1用2备），媒介水泵37KW（共3台1用2备），根据计算其综合能效比只有2.6，导致大量的电能消耗在水泵上。类似这样的例子还有很多。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一体式水冷中央空调机，以克服上述技术存在的问题。

本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案：

本实用新型提供的一体式水冷中央空调机，其设有以管道相连的冷却塔、布水管、布水器、水冷散热片组、热交换器。所述冷却塔的一端装有集水槽，其顶部装有风机；在位于冷却塔下面的设备间内设有控制柜，以及压缩机、媒介水泵、冷却水泵、节流元件、多个流量开关、多个温度传感器、多个压力传感器，这些部件通过导线与控制柜相连。

本实用新型提供的空调机设有冷却水循环系统、媒介水循环系统、制冷剂回路，且都安装在冷却塔下部的设备间内。该空调机在制冷过程中利用水冷却制冷剂，利用媒介水循环作为介质向室内空调机输入冷量。

所述冷却水循环系统主要由冷却水泵与冷凝器、冷却塔组成，其中冷却水泵的出水口通过管道与冷凝器的2D端相连，冷凝器的2C端通过管道、布水管与布水器相连，布水器与水冷散热片组、接水盘相连，接水盘与集水槽相连，集水槽的出水口与冷却水泵的进水口相连，组成冷却水循环水系统。

所述媒介水循环系统包括媒介水泵与冷凝器、蒸发器，其中媒介水泵的出口通过管道与蒸发器的4C端相连，蒸发器的4D端通过管道与通往室内空调机的进水管相连，由室内空调机引出的出水管与媒介水泵的进水口相连，组成媒介水循环系统。

所述制冷剂回路主要由压缩机与冷凝器、节流元件、蒸发器、热交换器组成。其中：压缩机的排气口通过管道与冷凝器的2A端相连，冷凝器的2B端通过管道与节流元件相连，节流元件通过管道与蒸发器的4A端相连，蒸发器的4B端通过管道与压缩机的吸气口相连，由此组成一个制冷剂循环回路。

所述设备间部分内还可以设有冷凝器、蒸发器、冷却水泵，其中：冷却水泵的出水口通过管道与冷凝器的2D端相连，冷凝器的2C端通过管道、布水管与布水器相连，组成冷却水循环系统；媒介水泵的出水口通过管道与蒸发器的4C端相连，蒸发器的4D端通过管道与通往室内空调机的进水管相连，由室内空调机引出的出水管与媒介水泵的进水口相连，组成媒介水循环系统；压缩机的排气口通过管道与冷凝器的2A端相连，冷凝器的2B端通过管道与节流元件相连，节流元件通过管道与蒸发器的4A端相连，蒸发器的4B端通过管道与压缩机的吸气口相连，组成制冷剂循环回路。

本实用新型与现有技术相比具有以下的主要优点：

（1）一体化设计，与传统的空调机比，综合能效比更高。

本空调机采用一体化设计，媒介水循环泵、冷却水泵都位于本设备内部，其功率都是根据本装置的制冷（热）量设计，无须暖通系统设计师设计选型。例如上述的远安国际大酒店的空调系统，若选本空调机组，其冷却水泵功率只需7.5KW，媒介水泵也只需11KW，那么该空调系统的综合能效比可达4.0以上。且冷却水泵，可根据冷量的变化自动调整频率，压缩机卸载停机时，冷却水泵可停止运行，压缩机再次启动时水泵自动启动，大大降低能耗。

当室外温度35度时，冷却水温度35度时，通过试验测得一台该空调机制冷的参数如下：压缩机输入功率93KW，冷却水流量100m^⒊/h，冷却水泵功率7.5KW，媒介水流量80 m^⒊/h，媒介水泵功率11KW，制冷运行一个小时，产生了479KW的冷量。其公称能效比5.15；其综合能效比4.3，综合能效比则更高。

（2）与传统的空调机比，节省了设备安装空间和冷却水管道，降低了安装成本。

本空调机采用一体化设计，媒介水泵、冷却水泵都位于本设备内，与传统的水冷空调比，省去了空调设备机房，节省了大量的室内空间和冷却水管道购置、安装和日常维护的投入成本。

据测算选用该空调减少了机房后降低了建设成本约10%，节省了冷却水管道的购置和安装，再降低建设成本约20%。减少了大量的冷却水管道，日常维护成本也会大量降低。因此选用该空调可降低总建设成本约30%以上。

附图说明

图1是本实用新型空调机的结构透视示意图。

图2是本实用新型空调机运行时，冷却水、媒介水、制冷剂流向图。

图3是本实用新型空调机的控制系统的原理框图。

图中：1.压缩机；2.冷凝器；3.风机；4.蒸发器；5.节流元件；6. 室内空调机；7.控制柜；8. 媒介水泵；9.冷却水泵；10.布水管；11.布水器；12.水冷散热片组；13.接水盘；14.集水槽；15.第一压力探头；16.第二压力探头；17.第一流量开关；18.第二流量开关；19. 第一温度探头；20.第二温度探头；21.第三温度探头；22.第四温度探头。

具体实施方式

本实用新型提供的节能水冷式空调机，其夏天制冷时利用冷却塔水循环散热，能效比可达5.0以上，媒介水泵、冷却水泵安装在冷却塔的底部，无需考虑冷却塔的摆放位置和建筑物的高度，水泵只需根据机组的冷量选型，所以选型出的水泵功率可以比传统的中央空调选型功率可大大降低，因此综合能效比更高。

下面结合附图对本装置作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本实施例提供的装置比传统的水冷式中央空调机综合能效比更高，可节约设备初期投资约30%以上，且可以节约大量的设备场地。其结构如图1所示，其运行原理如图2所示。

本实施例提供的是冷却塔和制冷主机有效结合，组成的一体式单冷空调机，其结构如图1所示，主要由冷却塔部分和设备间部分组成，设有冷却水循环、媒介水循环、控制、制冷剂回路4大系统。适用于不需要空调制热的场合。设备间部分在冷却塔部分的下部，它们之间由多条管道和导线相连。

所述冷却塔部分设有布水管10、布水器11、水冷散热片组12、接水盘13、集水槽14、风机3等；其中：风机3、布水器11安装冷却塔的顶部，水冷散热片组12、接水盘13、集水槽14安装在冷却塔的内部。

所述设备间部分内设有控制柜7、压缩机1、冷凝器2、节流元件5、蒸发器4、媒介水泵8、冷却水泵9、管道等。其中：媒介水泵8、冷却水泵9安装在靠近冷却塔下部集水槽14的一端；之后是并排安装的冷凝器、蒸发器和安装在它们上面的压缩机1；控制柜7安装在设备间的侧墙板上；节流元件5、多个流量开关、多个压力开关、多个温控器安装在与它们的功能相对应的管道上。

所述冷却水循环系统设有冷却水泵9与冷凝器2、布水管10、布水器11、水冷散热片组12、接水盘13、集水槽14等；

所述媒介水循环系统设有媒介水泵8、蒸发器4、延伸至室内的管道、室内空调机6等；

所述制冷剂循环回路设有压缩机1、冷凝器2、节流元件5、蒸发器4等；

所述控制系统即控制柜7为本装置的控制中心，它通过导线与压缩机1、媒介水泵8、冷却水泵9、风机3、节流元件5、多个流量开关、多个温度传感器、多个压力传感器相连，控制这些部件的开、关或启动、停止。

所述冷却水循环系统中，冷却水泵9的出水口通过管道与冷凝器2的2D端相连，2C端通过管道、布水管10与布水器11相连，布水器11与水冷散热片组12、接水盘13相连，接水盘13与集水槽14相连，集水槽14的出水口（图1中的A点）与冷却水泵9的进水口相连，由此组成冷却水循环系统。

所述媒介水循环系统中，媒介水泵8的出水口通过管道与蒸发器4的4C端相连，蒸发器4的4D端通过管道与室内空调机6相连，室内空调机6通过管道与媒介水泵8的进水口相连，由此组成媒介水循环系统；

所述制冷剂循环回路中，压缩机1的排气口通过管道与冷凝器2的2A端相连，冷凝器2的2B端通过管道与节流元件5相连，节流元件5通过管道与蒸发器4的4A端相连，蒸发器4的4B端通过管道与压缩机1的吸气口相连，由此组成制冷剂循环回路。

参见图1、图2、图3，图2中的C、D点分别与图1中对应的C、D点相连。本空调机的工作过程如下：

（1）该空调机运行时制冷剂回路流程：

如图2所示，当该空调机启动运行时，控制柜7启动媒介水泵8、冷却水泵9，当检测到第一流量开关17、第二流量开关18反馈的水流量正常的信号后，启动压缩机1，压缩机1排出的高温高压气体通过管道、冷凝器2的2A端进入冷凝器2，与冷凝器内的冷却水进行热交换后，冷凝形成高温高压的液态制冷剂，再经冷凝器2的2B端通过管道进入节流元件5，节流后形成低温低压的液态制冷剂通过管道、蒸发器4的4A端进入蒸发器4与蒸发器4内的媒介水进行热交换，液态制冷剂蒸发形成低温低压的气态制冷剂，再通过蒸发器4的4B端通过管道进入压缩机1的吸气口，由此形成一个制冷模式运行制冷剂循环回路。

（2）该空调机运行时冷却水循环系统流程：

冷却水泵9启动后，冷却水通过管道进入冷凝器2的2D端进入冷凝器2，经冷凝器2的2C端通过管道、布水管10进入布水器11，通过布水器11上的很多小孔流出，均匀的散在水冷散热片组12上，形成一层水膜再落在接水盘13上，最后回到集水槽14，再通过管道进入冷却水泵9的进水口。控制柜7则根据冷却水的温度变化自动启停风机3，空气经散热片缝隙进入冷却塔加快散热片上的水蒸发，降低冷却水水温，形成一个冷却水循环系统。

（3）该空调机运行时媒介水循环系统流程：

媒介水泵8启动后，水流通过管道经蒸发器4的4C端进入蒸发器4，再经蒸发器4的4D端通过管道流入室内空调机6，再通过管道回流到媒介水泵8的进水口，形成媒介水循环系统。

（4）如图3所示该空调的控制系统中，控制柜7为本装置的控制中心，它通过导线与冷却水系统中的冷却水泵9、风机3、第一流量开关17、第一温度探头19、第二温度探头20相连；还与媒介水系统中的媒介水泵8、第二流量开关18、第三温度探头21、第四温度探头22、制冷剂回路中的压缩机1、节流元件5、第一压力探头15、第二压力探头16相连，根据多个压力探头、温度探头、流量开关的反馈信息，实时的调整冷却水泵9的频率以及风机3的开、关以及调整压缩机1的启动、停止和负载增减。

（5）日常运行过程：

当用户启动本装置运行时，控制柜7启动冷却水泵9、媒介水泵8，检测到第一流量开关17、第二流量开关18反馈的水流量正常信号后启动压缩机1，压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器2与冷却水进行热交换，通过冷却水泵9不停的运转，将产生的热量通过冷却塔部分的布水器11、水冷散热片组12、风机3的作用排出。高温高压的制冷剂蒸气在冷凝器2内冷凝形成高温高压液态制冷剂，通过节流元件5节流进入蒸发器4与媒介水循环进行热交换，通过媒介水泵8不停的运转，将蒸发器4蒸发所产生的冷量输送至室内空调机6，并通过风机的作用与室内空气进行热交换。低温低压的气态制冷剂进入压缩机1的吸气口，从而形成制冷剂制冷循环系统。通过压缩机1、冷却水泵9、风机3、媒介水泵8、室内空调机6不停的运转，达到调节室内环境温度的目的。

当室内温度降低，媒介水温度降至设定温度时，第三温度传感器32、第四温度传感器33将进、出蒸发器4的媒介水温度信号反馈给控制柜7，控制柜7控制压缩机1逐步减载，压缩机1减载后，制冷剂的排气压力和排气量都有所降低，控制柜7可以根据第一压力探头15、第二压力探头16、第一温度探头19、第二温度探头20等反馈的温度、压力信息调整冷却水泵9的频率。

当媒介水水温降至设定值以下时，控制柜7停止压缩机1的运行，压缩机1排气口压力降至制冷剂的常压时，控制柜7随即停止冷却水泵9和风机3的运行，达到节能的目的。

当第四温度探头22检测到媒介水水温升高超过设定值后，控制柜7再次启动冷却水泵9和风机3运行，第一流量开关17将水流量正常的信号反馈给控制柜7后，控制柜7启动压缩机1运行，如此周而复始确保媒介水水温始终处在设定范围内。

Claims

1.一种一体式水冷中央空调机，其特征是主要由冷却塔部分和设备间部分组成，冷却塔部分位于设备间部分的上部，所述冷却塔部分包括冷却塔、布水管（10）、布水器（11）、水冷散热片组（12）、接水盘（13）和管道；所述设备间部分内设有控制柜（7）、压缩机（1）、冷凝器（2）、节流元件（5）、蒸发器（4）、媒介水泵（8）、冷却水泵（9）和管道。

2.根据权利要求1所述的一体式水冷中央空调机，其特征是该空调机设有冷却循环水系统、媒介循环水系统、制冷剂回路，且都安装在冷却塔下部的设备间内。

3.根据权利要求2所述的一体式水冷中央空调机，其特征是所述冷却循环水系统主要由冷却水泵（9）与冷凝器（2）、冷却塔组成，其中冷却水泵（9）的出水口通过管道与冷凝器（2）的（2D）端相连，冷凝器（2）的（2C）端通过管道、布水管（10）与布水器（11）相连，布水器（11）与水冷散热片组（12）、接水盘（13）相连，接水盘（13）与集水槽（14）相连，集水槽（14）的出水口与冷却水泵（9）的进水口相连。

4.根据权利要求2所述的一体式水冷中央空调机，其特征是所述媒介循环水系统包括媒介水泵（8）与蒸发器（4），其中媒介水泵（8）的出口通过管道与蒸发器（4）的（4C）端相连，蒸发器（4）的（4D）端通过管道与通往室内空调机的进水管相连，由室内空调机引出的出水管与媒介水泵（8）的进水口相连，组成制冷模式时的媒介循环水系统。

5.根据权利要求2所述的一体式水冷中央空调机，其特征是所述制冷剂回路主要由压缩机（1）与冷凝器（2）、节流元件（5）、蒸发器（4）组成，其中压缩机（1）的排气口通过管道与冷凝器（2）的（2A）端相连，冷凝器（2）的（2B）端通过管道与节流元件（5）相连, 节流元件（5）通过管道与蒸发器（4）的（4A）端相连，蒸发器（4）的（4B）端通过管道与压缩机（1）的吸气口相连，由此组成一个制冷模式的制冷剂循环回路。

6.根据权利要求1所述的一体式水冷中央空调机，其特征是位于冷却塔下面的设备间内还设有冷凝器（2）、蒸发器（4）、冷却水泵（9），其中冷却水泵（9）的出水口通过管道与冷凝器（2）的（2D）端相连，冷凝器（2）的（2C）端通过管道、布水管（10）与布水器（11）相连；媒介水泵（8）的出水口通过管道与蒸发器（4）的（4C）端相连，蒸发器（4）的（4D）端通过管道与通往室内空调机的进水管相连，由室内空调机引出的出水管与媒介水泵（8）的进水口相连，组成媒介循环水系统；压缩机（1）的排气口通过管道与冷凝器（2）的（2A）端相连，冷凝器（2）的（2B）端通过管道与节流元件（5）相连, 节流元件（5）通过管道与蒸发器（4）的（4A）端相连，蒸发器（4）的（4B）端通过管道与压缩机（1）的吸气口相连，组成制冷剂循环回路。