CN203823939U - 用于低环境温度的制冷机组 - Google Patents

Abstract

一种用于低环境温度的制冷机组，其压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器形成制冷回路，冷凝器包括壳体和设于壳体中的热交换管，壳体的内腔包括蒸发冷却室和风冷冷却室，热交换管的前半部呈盘管状设于蒸发冷却室中，位于该冷却室中的热交换管上设蒸发式换热器，热交换管的后半部呈盘管状设于风冷冷却室中，位于该冷却室中的热交换管上设翅片式换热器，壳体侧壁上设进风口，壳体顶端设出风口，出风口设出风机，蒸发冷却室通过设置收水器、喷淋式分水器、集水箱、水泵形成蒸发式冷却，风冷冷却室形成风冷式冷却，构成具有蒸发式冷却和风冷式冷却的一体式制冷机组。它实现了高温时喷淋水蒸发制冷，低温时风冷制冷，具有能效比高、节能及防冻的优点。

Description

用于低环境温度的制冷机组

技术领域

本实用新型涉及一种制冷机组，特别涉及一种用于低环境温度的制冷机组。

背景技术

随着经济发展和工业化水平的提高，越来越多的行业需要全年制冷，需要全年保持低温冷冻水的供应（如食品、制药、石化工厂等）。如何随时安全稳定地为用户供冷并且做到高效节能是空调制冷行业的一个课题。在温暖地区（如我国南方）做到这一点问题不大。而对于室外温度可能低于零度的区域（如我国北方寒冷地区），为用户随时供冷，就要面对冬季低环境温度（低环境温度是指室外干球温度低于零度以下）的问题，这就需要采用制冷机组（制冷机组是指能提供恒温、恒流、恒压低温水的制冷设备）来进行供冷。目前用于低环境温度的制冷机组主要有以下两种：

第一种是采用水冷式或蒸发式冷凝器的制冷机组制冷，如采用水冷螺杆机组配套室外冷却塔制冷，或采用蒸发式冷凝螺杆冷水机组制冷等。但这种制冷机组的缺点是，由于采用水冷式或蒸发式冷凝器的制冷机组制冷，需要用到室外水冷却塔或水喷淋蒸发冷凝器，对于室外水冷却塔或水喷淋蒸发冷凝器在夏季可高能效地运行，若在冬季低环境温度下则必须采取一定的防冻措施，如采用水泵及冷却塔一直运行不关机，保持冷却水的流动来防止冻结，再如采用冷却塔或蒸发冷凝器增设电加热以及在冬季往冷却水中加注防冻液等来防止冻结，这样既增加了耗能和使用成本，且容易因操作不当而导致部分设备结冻，造成设备损坏无法制冷，可靠性差。

第二种是采用风冷式冷凝器的制冷机组制冷，如风冷螺杆机、风冷涡旋机等。采用风冷式冷凝器的制冷机组制冷，虽无冬季防冻问题，但其缺陷是，能效比（COP）低, 制冷能耗远高于同冷量水冷机组（参考GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》5.4.5条规定，额定工况和条件下水冷机组COP为3.8～5.1，风冷机组COP仅为2.4～2.8），该制冷机组全年低效运行，节能效果极差。

 因此如何提供一种能够在低环境温度下不会结冻，且全年高能效运行的用于低环境温度的制冷机组，是目前相关领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于低环境温度的制冷机组，它通过在冷凝器中设置蒸发式冷却腔室和风冷式冷却腔室，使本制冷机组实现了高温时喷淋水蒸发制冷，低温时风冷制冷，达到了一机两用的效果，这样既保留了水蒸发制冷机组能效比高，运行节能的优点，又实现了风冷制冷机组不怕结冻的优点，安全可靠，充分利用了室外温差，高效节能。

本实用新型的目的是这样实现的：一种用于低环境温度的制冷机组，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器通过管路依次串联形成制冷回路，所述冷凝器包括壳体和设于壳体中的热交换管，所述冷凝器壳体的内腔包括蒸发冷却室和风冷冷却室，所述热交换管的前半部呈盘管状设于蒸发冷却室中，位于蒸发冷却室中的热交换管上设置有若干蒸发式换热器，所述热交换管的后半部呈盘管状设于风冷冷却室中，位于风冷冷却室中的热交换管上设置有若干翅片式换热器，热交换管的上游端与压缩机连接，热交换管的下游端与膨胀阀连接，所述冷凝器壳体的侧壁上设有进风口，冷凝器壳体顶端上设有出风口，出风口处设有出风机，所述蒸发冷却室中设有收水器、喷淋式分水器、集水箱，所述集水箱位于蒸发式换热器下方，所述喷淋式分水器位于蒸发式换热器上方，所述收水器位于喷淋式分水器与出风机之间，所述蒸发冷却室外设置有水泵，该水泵的进水口与集水箱连通，水泵的出水口与喷淋式分水器连通，使蒸发冷却室形成蒸发式冷却；所述风冷冷却室中的翅片式换热器位于出风机下方，使风冷冷却室形成风冷式冷却，构成具有蒸发式冷却和风冷式冷却的一体式制冷机组。

所述热交换管的下游端与膨胀阀之间连接有干燥过滤器。

所述蒸发冷却室和风冷冷却室之间设有安装支架，所述收水器的一端固定在蒸发冷却室的一侧壁上，另一端固定在安装支架上。

所述蒸发冷却室和风冷冷却室之间设有隔断板，该隔断板上设有供热交换管穿过的孔。

所述收水器的一端固定在蒸发冷却室的一侧壁上，另一端固定在隔断板上。

所述压缩机为螺杆式压缩机或活塞式压缩机或涡旋式压缩机。

所述蒸发器为壳管式蒸发器或套管式蒸发器或板式蒸发器。

所述蒸发冷却室中的热交换管上设置的若干蒸发式换热器为板管式换热器或盘管式换热器。

采用上述技术方案：由于本实用新型的冷凝器包括壳体和设于壳体中的热交换管，所述冷凝器壳体的内腔包括蒸发冷却室和风冷冷却室，所述热交换管的前半部呈盘管状设于蒸发冷却室中，位于蒸发冷却室中的热交换管上设置有若干蒸发式换热器，所述热交换管的后半部呈盘管状设于风冷冷却室中，位于风冷冷却室中的热交换管上设置有若干翅片式换热器，热交换管的上游端与压缩机连接，热交换管的下游端与膨胀阀连接，所述冷凝器壳体的侧壁上设有进风口，冷凝器壳体顶端上设有出风口，出风口处设有出风机，所述蒸发冷却室中设有收水器、喷淋式分水器、集水箱，所述集水箱位于蒸发式换热器下方，所述喷淋式分水器位于蒸发式换热器上方，所述收水器位于喷淋式分水器与出风机之间，所述蒸发冷却室外设置有水泵，该水泵的进水口与集水箱连通，水泵的出水口与喷淋式分水器连通，使蒸发冷却室形成蒸发式冷却；所述风冷冷却室中的翅片式换热器位于出风机下方，使风冷冷却室形成风冷式冷却，构成具有蒸发式冷却和风冷式冷却的一体式制冷机组，这样当室外环境温度高于0℃时，冷凝器主要靠蒸发冷却室喷淋水蒸发制冷，并通过风冷冷却室作为补充或余量，即冷凝热主要由喷淋的水蒸发带走热量而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组处于高效能状态，实现了节能目的，适合于夏季使用；当室外环境温度低于0℃时，蒸发冷却室停止喷淋水，冷凝器靠分别位于蒸发冷却室和风冷冷却室中的出风机同时风冷制冷，即冷凝热主要由空气显热带走热量（其换热温差大，换热效果好）而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组的冷凝器在低环境温度时处于干式、风冷的状态，从根本上彻底解决了制冷机组室外机结冻的问题，从而使本制冷机组实现了高温时喷淋水蒸发制冷，低温时风冷制冷，达到了一机两用的效果，这样既保留了水蒸发制冷机组能效比高，运行节能的优点，又实现了风冷制冷机组不怕结冻的优点，安全可靠，充分利用了室外温差，高效节能。

由于位于蒸发冷却室中的热交换管上设置有若干蒸发式换热器，位于风冷冷却室中的热交换管上设置有若干翅片式换热器，这样当室外环境温度高于0℃，冷凝器主要靠蒸发冷却室淋水蒸发制冷时，由于蒸发式冷却传热系数高，因此设有蒸发式换热器的热交换管的前半部为主体冷凝段，而设有翅片式换热器的热交换管的后半部起预冷凝作用；当室外环境温度低于0℃时，随着蒸发冷却室放空集水停止喷淋，蒸发冷却室传热骤减，此时，设有翅片式换热器的热交换管的后半部转为主体冷凝段，从而使冷凝器实现了冬、夏季的模式切换，解决了在低环境温度下（如我国北方冬季）制冷机组运行间隙其室外机结冻的问题，并能保证制冷机组全年均高效能运行。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的冷凝器的结构示意图。

附图中，1为压缩机，2为冷凝器，21为蒸发冷却室，22为风冷冷却室，23为进风口，24为出风口，3为干燥过滤器，4为膨胀阀，5为蒸发器，6为热交换管，61为蒸发式换热器，62为翅片式换热器，7为安装支架，8为出风机，9为收水器，10为喷淋式分水器，11为集水箱，12为水泵。

具体实施方式

参见图1至图2，一种用于低环境温度的制冷机组，该制冷机组包括压缩机1、冷凝器2、膨胀阀4、蒸发器5，所述压缩机1、冷凝器2、膨胀阀4、蒸发器5通过管路依次串联形成制冷回路，压缩机1、膨胀阀4、蒸发器5均为市场购买，其中压缩机1可为螺杆式压缩机，也可为活塞式压缩机，还可为涡旋式压缩机，本实施例的压缩机1采用螺杆式压缩机，该螺杆式压缩机的制冷量可达到515kW以上，螺杆式压缩机的设计出水温度–10℃，初步设计蒸发温度为–13℃，常规情况下，选定冷凝温度为38℃，考虑到压缩机运行的压比较大，增加经济模式，根据压缩机的选项软件计算，选用RC2–930B压缩机，软件计算制冷量为582.5kW，冷量安全系数为582.52∕515＝113﹪，符合常规安全系数要求；蒸发器5可为壳管式蒸发器，也可为套管式蒸发器，还可为板式蒸发器，本实施例的蒸发器5为壳管式蒸发器，使其能够满足制冷机组在低环境温度下的防冻要求，当然蒸发器5也可采用其它符合使用要求的蒸发器。所述冷凝器2包括壳体和设于壳体中的热交换管6，所述冷凝器壳体的内腔包括蒸发冷却室21和风冷冷却室22，所述热交换管6的前半部呈盘管状设于蒸发冷却室21中，位于蒸发冷却室21中的热交换管6上设置有若干蒸发式换热器61，蒸发式换热器61利用平面液膜蒸发式冷凝技术，摒弃传统蒸发式冷凝器的盘管换热思路，采用平行不锈钢板片作为基本蒸发换热单元，具备空气阻力小，布水均匀，换热效率高，易于维修保养等优势，本实施例的蒸发式换热器61为板管式换热器或盘管式换热器，所述热交换管6的后半部呈盘管状设于风冷冷却室22中，位于风冷冷却室22中的热交换管上设置有若干翅片式换热器62，这样当室外环境温度高于0℃时，设有蒸发式换热器61的热交换管的前半部为主体冷凝段，设有翅片式换热器62的热交换管的后半部起预冷凝作用；当室外环境温度低于0℃时，设有翅片式换热器62的热交换管的后半部转为主体冷凝段，从而使冷凝器实现了冬、夏季的模式切换，解决了在低环境温度下（如我国北方冬季）制冷机组运行间隙其室外机结冻的问题，并能保证制冷机组全年均高效能运行。所述热交换管6的上游端与压缩机1连接，热交换管6的下游端与膨胀阀4连接，所述热交换管6的下游端与膨胀阀4之间连接有干燥过滤器3。所述冷凝器2壳体的侧壁上设有进风口23，冷凝器2壳体顶端上设有出风口24，出风口24处设有出风机8，所述蒸发冷却室21中设有收水器9、喷淋式分水器10、集水箱11，所述集水箱11位于蒸发式换热器61下方，所述喷淋式分水器10位于蒸发式换热器61上方，所述收水器9位于喷淋式分水器10与出风机8之间，所述蒸发冷却室21外设置有水泵12，该水泵12的进水口与集水箱11连通，水泵12的出水口与喷淋式分水器10连通，使蒸发冷却室21形成蒸发式冷却，这样当室外环境温度高于0℃时，冷凝器2主要靠蒸发冷却室21喷淋水蒸发制冷，即冷凝热主要由喷淋的水蒸发带走热量而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组处于高效能状态，实现了节能目的，适合于夏季使用；所述风冷冷却室22中的翅片式换热器62位于出风机8下方，使风冷冷却室22形成风冷式冷却，这样当室外环境温度低于0℃时，蒸发冷却室21停止喷淋水，冷凝器2靠分别位于蒸发冷却室21和风冷冷却室22中的出风机8同时风冷制冷，即冷凝热主要由空气显热带走热量（其换热温差大，换热效果好）而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组的冷凝器在低环境温度时处于干式、风冷的状态，从根本上彻底解决了制冷机组室外机结冻的问题。本实用新型的压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器3、膨胀阀4、蒸发器5构成具有蒸发式冷却和风冷式冷却的一体式制冷机组，使本制冷机组实现了高温时喷淋水蒸发制冷，低温时风冷制冷，达到了一机两用的效果，这样既保留了水蒸发制冷机组能效比高，运行节能的优点，又实现了风冷制冷机组不怕结冻的优点，安全可靠，充分利用了室外温差，高效节能。

本实用新型并不仅仅局限于上述实施例，所述蒸发冷却室21和风冷冷却室22之间可设置一安装支架7，所述收水器9的一端固定在蒸发冷却室21的一侧壁上，另一端固定在安装支架7上。

本实用新型并不仅仅局限于上述实施例，所述蒸发冷却室21和风冷冷却室22之间也可设置一隔断板，该隔断板上设有供热交换管6穿过的孔，所述收水器的一端固定在蒸发冷却室21的一侧壁上，另一端固定在隔断板上。

本实用新型是这样工作的：

这样当室外环境温度高于0℃时，冷凝器主要靠蒸发冷却室喷淋水蒸发制冷，并通过风冷冷却室作为补充或余量，即冷凝热主要由喷淋的水蒸发带走热量而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组处于高效能状态，实现了节能目的，适合于夏季使用；当室外环境温度低于0℃时，蒸发冷却室停止喷淋水，冷凝器靠分别位于蒸发冷却室和风冷冷却室中的出风机同时风冷制冷，即冷凝热主要由空气显热带走热量（其换热温差大，换热效果好）而形成制冷循环，为用户提供冷水，使制冷机组的冷凝器在低环境温度时处于干式、风冷的状态，从根本上彻底解决了制冷机组室外机结冻的问题，从而使本制冷机组实现了高温时喷淋水蒸发制冷，低温时风冷制冷，达到了一机两用的效果，这样既保留了水蒸发制冷机组能效比高，运行节能的优点，又实现了风冷制冷机组不怕结冻的优点，安全可靠，充分利用了室外温差，高效节能。

本实用新型用于低环境温度的制冷机组与现有技术相比具有以下优点：

（1）安全、可靠性

由于本实用新型的冷凝器设置了冬、夏季切换模式，该制冷机组冬季低环温时室外机处于干工况、风冷模式，完全排除了制冷机组冻结的可能性，杜绝了人工防冻出纰漏的可能，安全稳定地保证了低环温时各种工艺所需的制冷供应。

（2）节能、高效

本制冷机组中，在制冷工况：冷冻水进／出水温度：-5℃／-10℃，环境干／湿球温度：35℃／26℃，冷却水补水温度：30℃时，本制冷机组能效比（COP）值为2.72，折算为标准额定制冷工况：冷冻水进/出水温度：7℃/12℃，环境干/湿球温度：35℃/26℃，冷却水补水温度：30℃时，能效比（COP）值高于4.27，满足GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》5.4.5条规定：<528kW时水冷螺杆制冷机组COP不低于为4.1的要求，远高于同冷量风冷螺杆制冷机组COP不低于2.8的要求，具有节能、高效性。

因此，本实用新型实现了制冷机组防冻节能的初始设计要求，并可根据需求负荷实际情况进行机组换热性能匹配，换热器性能设计，以获得使用最优化结构及性能参数，填补了国内外该领域内的技术空白。

Claims (8)

1.一种用于低环境温度的制冷机组，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器通过管路依次串联形成制冷回路，其特征在于：所述冷凝器包括壳体和设于壳体中的热交换管，所述冷凝器壳体的内腔包括蒸发冷却室和风冷冷却室，所述热交换管的前半部呈盘管状设于蒸发冷却室中，位于蒸发冷却室中的热交换管上设置有若干蒸发式换热器，所述热交换管的后半部呈盘管状设于风冷冷却室中，位于风冷冷却室中的热交换管上设置有若干翅片式换热器，热交换管的上游端与压缩机连接，热交换管的下游端与膨胀阀连接，所述冷凝器壳体的侧壁上设有进风口，冷凝器壳体顶端上设有出风口，出风口处设有出风机，所述蒸发冷却室中设有收水器、喷淋式分水器、集水箱，所述集水箱位于蒸发式换热器下方，所述喷淋式分水器位于蒸发式换热器上方，所述收水器位于喷淋式分水器与出风机之间，所述蒸发冷却室外设置有水泵，该水泵的进水口与集水箱连通，水泵的出水口与喷淋式分水器连通，使蒸发冷却室形成蒸发式冷却；所述风冷冷却室中的翅片式换热器位于出风机下方，使风冷冷却室形成风冷式冷却，构成具有蒸发式冷却和风冷式冷却的一体式制冷机组。

2.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述热交换管的下游端与膨胀阀之间连接有干燥过滤器。

3.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述蒸发冷却室和风冷冷却室之间设有安装支架，所述收水器的一端固定在蒸发冷却室的一侧壁上，另一端固定在安装支架上。

4.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述蒸发冷却室和风冷冷却室之间设有隔断板，该隔断板上设有供热交换管穿过的孔。

5.根据权利要求1或4所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述收水器的一端固定在蒸发冷却室的一侧壁上，另一端固定在隔断板上。

6.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述压缩机为螺杆式压缩机或活塞式压缩机或涡旋式压缩机。

7.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述蒸发器为壳管式蒸发器或套管式蒸发器或板式蒸发器。

8.根据权利要求1所述的用于低环境温度的制冷机组，其特征在于：所述蒸发冷却室中的热交换管上设置的若干蒸发式换热器为板管式换热器或盘管式换热器。