CN204202063U - 带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，包括热源塔、热泵主机和控制系统，热泵主机包括依次连接并组成回路的压缩机、二次油分离器、冷凝器、干燥过滤器、电子膨胀阀和蒸发器，蒸发器包括制冷换热器和蓄冰换热器，压缩机与二次油分离器之间通过一次回油管路相连接，一次回油管路上设有用于杂质过滤的油过滤器；另设有二次回油管路，二次回油管路上设有喷射泵；控制系统控制热泵主机择一运行工作在制冷工况、蓄冰工况和采暖工况。本实用新型能够使现有热源泵热泵空调机组具备蓄冰功能，从而充分利用夏天城市谷电进行蓄冰，大幅度降低运行费用，且本实用新型实现了从蒸发器到压缩机的回油，达到使整个系统能够稳定、可靠的运行的目的。

Description

带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组

技术领域

本实用新型涉及空调机组技术领域，具体涉及一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组。

背景技术

热源塔热泵空调机组是一种冬季吸收室外空气中的热量为系统提供热量、夏季将系统的热量排出到室外的组合配套设备装置。热源塔热泵空调机组主要由热源塔、热泵（小温差水源热泵）和除霜机组合。热泵主要由蒸发器、压缩机、膨胀阀、二次油分离器和冷凝器组成，工质依次在五个部件中循环流动，不断改变状态，完成吸热与放热。夏季，通过热源塔利用蒸发冷却为热泵机组提供稳定冷源；冬季，热源塔利用低于冰点载体介质，高效提取冰点以下的空气湿球显热能，从而为热泵机组提供可靠的热源。热源塔热泵空调机组不存在风冷热泵严重结霜以及地源热泵适用区域受限的问题，它改变了传统水冷空调只适用单季节使用的历史，取代了环保城市单机制冷+燃油锅炉的制冷供暖方式，是空调领域的一场革命。热源塔热泵空调机组结构简单、操作方便，广泛适用于商场、医院、宾馆、公寓、酒店等场所。

目前，热源塔热泵空调机组的主要功能是夏天制冷、冬天采暖，即热源塔热泵空调机组能在制冷工况和采暖工况下运行。但是，在部分场合，有较大的峰谷电价差，如需要蓄冰，则需要另购蓄冰机组，会增加初投资，并且空调机组的利用效率低，施工周期长，占用有效空间大，影响机房的整体布置。

此外，二次油分离器是制冷机组上的主要设备，它的好坏直接影响制冷机组的综合性能。目前，热源塔热泵空调机组中二次油分离器主要用来分离从压缩机里进入到系统的油。当压缩机运转时，制冷剂和油是热的，受压缩的制冷剂蒸汽和油成混合物离开压缩机，从油分进口进入二次油分离器进行分离，分离后的制冷剂经油分出口进入冷凝器，分离后的冷冻油经回油管路再送回压缩机低压侧。但是，尽管能使用效率为99.9%的二次油分离器，但仍有0.1%的压缩机润滑油从二次油分离器进入下游冷凝器中，进而进入到蒸发器中，蒸发器壳体中流动的是制冷剂和压缩机冷冻油的混合物，在液态的制冷剂蒸发成气体的过程中，只有一小部分冷冻油随气态制冷剂回到压缩机中参与循环，而大部分冷冻油会在蒸发器中积存起来。冷冻油在蒸发器壳体内大量积存，不仅会使压缩机因缺少冷冻油而无法正常工作，而且也会影响蒸发器中制冷剂的蒸发效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，通过改进现有热泵机组的结构，增设具有蓄冰功能的蒸发器以及蓄冰液换热系统，并将现有制冷蒸发器与蓄冰蒸发器结合起来，形成一个具有制冷和蓄冰双重功能的双蒸发器，本实用新型能够使现有热源泵热泵空调机组具备蓄冰功能，从而充分利用夏天城市谷电进行蓄冰，大幅度降低运行费用，此外，本实用新型通过增设二次回油管路，实现了从蒸发器到压缩机的回油，从而达到了使整个系统能够稳定、可靠的运行的目的。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，包括热源塔、热泵主机和控制系统，所述热泵主机包括依次连接并组成回路的压缩机、二次油分离器、冷凝器、干燥过滤器、电子膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器包括制冷换热器和蓄冰换热器，所述制冷换热器通过冷冻水进口和冷冻水出口与所述热源塔的冷冻水管路系统相连接，所述蓄冰换热器通过蓄冰液进口和蓄冰液出口与一蓄冰液换热系统相连接；所述压缩机与所述二次油分离器之间通过一次回油管路相连接，所述一次回油管路上设有用于杂质过滤的油过滤器；另设有二次回油管路，所述二次回油管路上设有喷射泵，所述喷射泵具有高压接入端、吸入端和低压排出端，所述高压接入端接入所述二次油分离器的油分进口，所述吸入端接入所述蒸发器，所述低压排出端接入所述压缩机的吸气口；所述控制系统控制所述热泵主机择一运行工作在制冷工况、蓄冰工况和采暖工况。

作为本实用新型的进一步改进，所述蒸发器包括一壳体，所述壳体内具有容置所述制冷换热器的换热管的第一容置空间和容置所述蓄冰换热器的换热管的第二容置空间，所述冷冻水进口和所述冷冻水出口设于所述壳体一端，所述冷冻水进口连通所述制冷换热器的换热管的入端口，所述冷冻水出口连通所述制冷换热器的换热管的出端口；所述蓄冰液进口和所述蓄冰液出口设于所述壳体另一端，所述蓄冰液进口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口，所述蓄冰液出口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口。

作为本实用新型的进一步改进，所述一次回油管路上还设有回油电磁阀、第一视镜和第一单向阀，所述一次回油管路的管线自所述二次油分离器的回油口引出，依次经过所述油过滤器、所述回油电磁阀、所述第一视镜、所述第一单向阀后与自所述压缩机的储油罐引出的管线相连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述二次回油管路上还设有第三单向阀、第二视镜和球阀，所述二次回油管路的管线自所述蒸发器引出，依次经过所述第三单向阀、所述喷射泵的吸入端、所述喷射泵的低压排出端、所述第二视镜和所述球阀后与自所述压缩机的吸气口引出的管线相连接，且所述喷射泵的高压接入端与自所述二次油分离器的油分进口引出的管线相连接。 

作为本实用新型的进一步改进，所述蓄冰液换热系统包括载冷剂泵和蓄冰装置，所述载冷剂泵一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液出口相连，另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰装置一端相连，所述蓄冰装置另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液进口相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，通过改进现有热泵机组的结构，增设具有蓄冰功能的蒸发器以及蓄冰液换热系统，利用现有的蒸发器的高防腐设计与低出液温度控制，通过增设换热管，形成独立的水室，并将现有制冷蒸发器与蓄冰蒸发器结合起来形成双蒸发器，从而充分利用夏天城市谷电进行蓄冰，大幅度降低运行费用，即本实用新型带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组是一种能够在制冷工况、采暖工况和制冰工况下运行、并在这三种工况下都能达到高能效比的制冷机组。目前，在城市中央空调系统的改造过程中，采用热源塔热泵去改造冷水机组加燃气锅炉，本实用新型通常能够节能达到20%以上，如果增加蓄冰功能，利用城市峰谷电价差，经过测算，可以节能30%以上，并且减少冰蓄冰的初投资，降低系统综合能耗与运行费用，产生很好的经济效益和社会效益。此外，本实用新型通过在增设的二次回油管路上引入喷射泵，利用二次油分离器的油分进口与压缩机的吸气口之间的高低压差所产生的压力，将二次油分离器中的高压气体以一定流速传输到压缩机吸气口，并在射流紊动扩散作用下，将低压排出端的蒸发器壳体中的冷冻油与制冷剂的混合物，引射到压缩机的吸气口，使压缩机中冷冻油的量控制在能够保证压缩机正常、稳定运行的范围内，从而进一步解决从蒸发器到压缩机回油困难的问题，达到了使整个系统能够稳定、可靠的运行的目的。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1——压缩机                11——吸气口

12——排气口               2——二次油分离器

21——油分进口             22——回油口

23——油分出口             3——冷凝器  

4——干燥过滤器            5——电子膨胀阀

6——蒸发器                61——冷冻水进口  

62——冷冻水出口           63——蓄冰液进口   

64——蓄冰液出口           7——一次回油管路

71——油过滤器             72——回油电磁阀

73——第一视镜             74——第一单向阀

8——二次回油管路          81——喷射泵

82——第三单向阀           83——第二视镜

84——球阀                 9——蓄冰液换热系统

91——载冷剂泵             92——蓄冰装置  

具体实施方式

如图1所示，一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，包括热源塔、热泵主机和控制系统，所述热泵主机包括依次连接并组成回路的压缩机1、二次油分离器2、冷凝器3、干燥过滤器4、电子膨胀阀5和蒸发器6，所述蒸发器包括制冷换热器和蓄冰换热器，所述制冷换热器通过冷冻水进口61和冷冻水出口62与所述热源塔的冷冻水管路系统相连接，所述蓄冰换热器通过蓄冰液进口63和蓄冰液出口64与一蓄冰液换热系统9相连接；所述压缩机与所述二次油分离器之间通过一次回油管路7相连接，所述一次回油管路上设有用于杂质过滤的油过滤器71；另设有二次回油管路8，所述二次回油管路上设有喷射泵81，所述喷射泵具有高压接入端811、吸入端812和低压排出端813，所述高压接入端接入所述二次油分离器的油分进口21，所述吸入端接入所述蒸发器，所述低压排出端接入所述压缩机的吸气口11；所述控制系统控制所述热泵主机择一运行工作在制冷工况、蓄冰工况和采暖工况。

优选的，所述蒸发器包括一壳体，所述壳体内具有容置所述制冷换热器的换热管的第一容置空间和容置所述蓄冰换热器的换热管的第二容置空间，所述冷冻水进口和所述冷冻水出口设于所述壳体一端，所述冷冻水进口连通所述制冷换热器的换热管的入端口，所述冷冻水出口连通所述制冷换热器的换热管的出端口；所述蓄冰液进口和所述蓄冰液出口设于所述壳体另一端，所述蓄冰液进口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口，所述蓄冰液出口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口。

优选的，所述一次回油管路上还设有回油电磁阀72、第一视镜73和第一单向阀74，所述一次回油管路的管线自所述二次油分离器的回油口22引出，依次经过所述油过滤器、所述回油电磁阀、所述第一视镜、所述第一单向阀后与自所述压缩机的储油罐引出的管线相连接。

优选的，所述二次回油管路上还设有第三单向阀82、第二视镜83和球阀84，所述二次回油管路的管线自所述蒸发器引出，依次经过所述第三单向阀、所述喷射泵的吸入端、所述喷射泵的低压排出端、所述第二视镜和所述球阀后与自所述压缩机的吸气口引出的管线相连接，且所述喷射泵的高压接入端与自所述二次油分离器的油分进口引出的管线相连接。 

优选的，所述蓄冰液换热系统包括载冷剂泵91和蓄冰装置92，所述载冷剂泵一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液出口相连，另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰装置一端相连，所述蓄冰装置另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液进口相连。

为了更方便理解本实用新型实施例的方案，基于上述对热源塔热泵空调机组的结构描述，以下对该热源塔热泵空调机组的运行进行详细说明：

本实用新型的蒸发器分为两个换热器，分别为制冷换热器和蓄冰换热器，制冷换热器与热源塔的冷冻水管路系统相连接，即与常规的空调水系统进行换热，蓄冰换热器与蓄冰液换热系统进行换热，具体实施时蓄冰液换热系统包括通过管路连接的蓄冰装置和载冷剂泵。本实用新型热源塔热泵空调机组的运行可以通过控制系统，选择制冷工况或采暖工况或蓄冰工况。

在制冷工况时，通过热泵把室内的多余热量转移至热源塔并排放出去，达到制冷的目的，具体过程如下：在控制系统的自动控制下，从压缩机1的排气口12压缩出来的高温高压制冷剂气体和润滑油的混合气体经油分离器2的油分进口进入油分离器进行分离，分离后的冷冻油经一次回油管路再送回压缩机低压侧的储油罐中，分离后的制冷剂气体（含少量个润滑油）经油分离器的油分出口23进入冷凝器3中，通过与流经冷凝器的换热管内的冷却水换热，一方面冷却水吸收制冷剂冷凝热而温度上升，另一方面，高温高压的气态制冷剂冷凝成低温高压的液态制冷剂（含少量个润滑油），液态制冷剂流出冷凝器后，经过干燥过滤器4杂质过滤、电子膨胀阀5节流控制后，进入到蒸发器6的制冷换热器内，通过与流经制冷换热器内的冷冻水换热，一方面制冷剂蒸发而吸收冷冻水的热量，而降低冷冻水水温，提供用户使用，降低使用环境温度，另外一方面压缩机吸入流自蒸发器的低温低压制冷剂蒸气，对制冷剂蒸气进行做功压缩后变成高温高压的制冷剂气体，如此循环压缩，达到制冷目的。

在蓄冰工况时，利用电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用蓄冰换热器制冷，使蓄冷介质结成冰，利用蓄冷介质的显热及潜热特性，将冷量储存起来；具体过程如下：在控制系统的自动控制下，从压缩机1的排气口压缩出来的高温高压制冷剂气体和润滑油的混合气体经油分离器2的油分进口进入油分离器进行分离，分离后的冷冻油经回油管路再送回压缩机低压侧的储油罐中，分离后的制冷剂气体（含少量个润滑油）经油分出口进入冷凝器3，通过与流经冷凝器的换热管内的冷却水换热，一方面冷却水吸收制冷剂冷凝热而温度上升，另一方面，高温高压的气态制冷剂冷凝成低温高压的液态制冷剂，流出冷凝器后，经过干燥过滤器4杂质过滤、电子膨胀阀5节流控制后，进入到蒸发器6内的蓄冰换热器内，与流经蓄冰换热器内的蓄冰液进行换热，一方面制冷剂蒸发而吸收蓄冰液的热量，而降低蓄冰液的温度，使蓄冰液结成冰，利用蓄冷介质（蓄冰液）的显热及潜热特性，将冷量储存起来，达到冰蓄冷的目的，另一方面压缩机吸入流自蒸发器的低温低压制冷剂蒸气，对制冷剂蒸气进行做功压缩后变成高温高压的制冷剂气体，如此循环压缩，达到制冷目的。

在采暖工况下，热源塔直接采集室外低品位能设备。热源塔利用低焓值盐类循环溶液在换热层表面形成液膜直接与焓值较高的湿冷空气充分接触，把冷量传给空气。接触传热的循环液体温度趋近于室外空气的湿球温度，为水循环热泵空调提供了稳定的热源来源。具体过程为现有技术，在此不再赘述。

一次回油管路上的回油原理是利用二次油分离器的回油口将经二次油分离器分离后的冷冻油经一次回油管路再送回压缩机低压侧的储油罐内，在一次回油管路上设置油过滤器，对回油进行杂质过滤，保证进入到压缩机内的回油质量。在一次回油管路上设置视镜，可随时观察一次回油管路中冷冻油的流动情况，起到监视生产、避免生产过程中事故发生的作用。

二次回油管路上的回油原理是利用二次油分离器的油分进口与压缩机的吸气口之间的高低压差所产生的压力，将二次油分离器中的高压气体以一定流速传输到压缩机吸气口，并在射流紊动扩散作用下，将低压排出端的蒸发器壳体中的冷冻油与制冷剂的混合物，引射到压缩机的吸气口，使压缩机中冷冻油的量控制在能够保证压缩机正常、稳定运行的范围内，从而进一步解决从蒸发器到压缩机回油困难的问题，达到了使整个系统能够稳定、可靠的运行的目的。

本实用新型带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，它与常规的热源塔热泵空调机组的区别在于：通过改进现有热泵机组的结构，增设具有蓄冰功能的蒸发器以及蓄冰液换热系统，利用现有的蒸发器的高防腐设计与低出液温度控制，通过增设换热管，形成独立的水室，并将现有制冷蒸发器与蓄冰蒸发器结合起来形成双蒸发器，从而充分利用夏天城市谷电进行蓄冰，大幅度降低运行费用，即本实用新型带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组是一种能够在制冷工况、采暖工况和制冰工况下运行、并在这三种工况下都能达到高能效比的制冷机组。目前，在城市中央空调系统的改造过程中，采用热源塔热泵去改造冷水机组加燃气锅炉，本实用新型通常能够节能达到20%以上，如果增加蓄冰功能，利用城市峰谷电价差，经过测算，可以节能30%以上，并且减少冰蓄冰的初投资，降低系统综合能耗与运行费用，产生很好的经济效益和社会效益。此外，本实用新型通过在增设的二次回油管路上引入喷射泵，利用二次油分离器的油分进口与压缩机的吸气口之间的高低压差所产生的压力，将低压排出端的蒸发器壳体中的冷冻油与制冷剂的混合物，引射到压缩机的吸气口，使压缩机中冷冻油的量控制在能够保证压缩机正常、稳定运行的范围内，从而进一步解决从蒸发器到压缩机回油困难的问题，达到了使整个系统能够稳定、可靠的运行的目的。

本实用新型带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组在控制系统的控制下能在制冷工况、采暖工况和制冰工况下运行、并在这两种工况下都能达到高能效比的制冷机组。夏季工况时，利用类似于冷却塔的热源塔，向空气中释放冷凝热，冬季工况时，利于热源塔与载冷剂从空气中吸收热量。本实用新型中蒸发器在空调侧（制冷换热器）的载冷剂为水，蓄冰侧（蓄冰换热器）的载冷剂为加有缓蚀剂和泡沫剂的、质量比为25%～30%的乙烯乙二醇水溶液（简称：乙二醇），还可以为配制的带缓蚀剂的无机盐抗冻溶液。在制冷工况下运行时，热源塔的冷冻水出水温度为7℃；在制冰工况下运行时，蓄冰液换热系统的载冷剂出口温度为-5℃～-15℃，在采暖工况下，热源塔的空调热水出水温度为45℃。

以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明，本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情况下，都落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，其特征在于：包括热源塔、热泵主机和控制系统，所述热泵主机包括依次连接并组成回路的压缩机（1）、二次油分离器（2）、冷凝器（3）、干燥过滤器（4）、电子膨胀阀（5）和蒸发器（6），所述蒸发器包括制冷换热器和蓄冰换热器，所述制冷换热器通过冷冻水进口（61）和冷冻水出口（62）与所述热源塔的冷冻水管路系统相连接，所述蓄冰换热器通过蓄冰液进口（63）和蓄冰液出口（64）与一蓄冰液换热系统（9）相连接；所述压缩机与所述二次油分离器之间通过一次回油管路（7）相连接，所述一次回油管路上设有用于杂质过滤的油过滤器（71）；另设有二次回油管路（8），所述二次回油管路上设有喷射泵（81），所述喷射泵具有高压接入端、吸入端和低压排出端，所述高压接入端接入所述二次油分离器的油分进口（21），所述吸入端接入所述蒸发器，所述低压排出端接入所述压缩机的吸气口（11）；所述控制系统控制所述热泵主机择一运行工作在制冷工况、蓄冰工况和采暖工况。

2.根据权利要求1所述的带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，其特征在于：所述蒸发器包括一壳体，所述壳体内具有容置所述制冷换热器的换热管的第一容置空间和容置所述蓄冰换热器的换热管的第二容置空间，所述冷冻水进口和所述冷冻水出口设于所述壳体一端，所述冷冻水进口连通所述制冷换热器的换热管的入端口，所述冷冻水出口连通所述制冷换热器的换热管的出端口；所述蓄冰液进口和所述蓄冰液出口设于所述壳体另一端，所述蓄冰液进口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口，所述蓄冰液出口连通所述蓄冰换热器的换热管的入端口。

3.根据权利要求1所述的带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，其特征在于：所述一次回油管路上还设有回油电磁阀（72）、第一视镜（73）和第一单向阀（74），所述一次回油管路的管线自所述二次油分离器的回油口（22）引出，依次经过所述油过滤器、所述回油电磁阀、所述第一视镜、所述第一单向阀后与自所述压缩机的储油罐引出的管线相连接。

4.根据权利要求1所述的带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，其特征在于：所述二次回油管路上还设有第三单向阀（82）、第二视镜（83）和球阀（84），所述二次回油管路的管线自所述蒸发器引出，依次经过所述第三单向阀、所述喷射泵的吸入端、所述喷射泵的低压排出端、所述第二视镜和所述球阀后与自所述压缩机的吸气口引出的管线相连接，且所述喷射泵的高压接入端与自所述二次油分离器的油分进口引出的管线相连接。

5.根据权利要求2所述的带蓄冰功能的热源塔热泵空调机组，其特征在于：所述蓄冰液换热系统包括载冷剂泵（91）和蓄冰装置（92），所述载冷剂泵一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液出口相连，另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰装置一端相连，所述蓄冰装置另一端通过蓄冰液管与所述蓄冰液进口相连。