CN204254937U - 冷热源互补空冷式多功能中央空调机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷热源互补空冷式多功能中央空调机，由冷交换器、热交换器(冷水加热器)和冷热源互补器(外置主机)三部分组成。其特征是通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足酒店等公共建筑洗浴等需求。冷热源互补空冷式多功能中央空调机同时具备单独制冷和单独生产热水的功能。考虑制冷端冷凝盘管产热和制热端冷凝盘管吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器壳程设置风扇散冷或者散热，调控制热压缩回路和制冷压缩回路平稳高效运行。

Description

冷热源互补空冷式多功能中央空调机

技术领域

本实用新型涉及一种冷热源互补空冷式多功能中央空调机，由冷交换器、热交换器(冷水加热器)和冷热源互补器(外置主机)三部分组成。其特征是通过冷热源互补器将空调制冷时排出的废热低成本回收，生产出生活热水满足酒店等公共建筑的热水需求。冷热源互补空冷式多功能中央空调机同时具备单独制冷和单独生产热水的功能。属于低碳节能技术。

背景技术

随着科技和经济的发展，空调和热泵应用越来越广，技术越来越成熟，但在市场应用当中，也存在出一些问题，比如：

(1)空调往往只考虑制冷过程，冷凝器产生的热量要设置一套散热系统排热。

(2)热泵往往只考虑制热过程，副产冷量不易收集利用。

(3)现有的单级制冷或制热设备，如要实现深度制冷或制热，其能效比必然降低。

(4)目前市场上已出现将空调废热回收，直接加热冷水的技术，但其回收效率低，未能实现能量充分利用。

根据上述情况，发明人构思如下一个新的系统：

将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管设置在同一壳程内，将制冷压缩回路副产的热量供给制热压缩回路作为热源，实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

本实用新型同时具备制冷端和制热端独立运行功能。

2008年，发明人曾经申请一个发明专利——冷热源互补的同步制冷制热机 组(专利号200810107842.1)，原理与此相同。在该发明专利实施例中，所谓“热流体”、“偏热流体”、“冷流体”、“偏冷流体”等为空气时，同时将管道改为风扇，则变身为本项实用新型。

据申请人所知，目前还没有这样一种的设备在市场上出现。

发明内容

本实用新型将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路蒸发盘管设置在同一壳程内构成冷热源互补器主体。由于制热压缩回路蒸发盘管吸热而制冷压缩回路冷凝盘管放热，所以二者在冷热源互补器内实现冷热源互补，从而达到机组一端制冷，另一端生产热水的目的。

考虑制冷端冷凝盘管产热和制热端冷凝盘管吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器壳程设置风扇散冷或者散热，调控制热压缩回路和制冷压缩回路平稳高效运行。

本实用新型的技术方案如下：

一种冷热源互补空冷式多功能中央空调机，由冷交换器、热交换器(“冷水加热器”)和冷热源互补器(也叫“外置主机”)三部分组成，其特征是：由1-4组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成1-4个制热压缩回路，以此构成机组制热端；由另外1-4组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成1-4个制冷压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器主体；冷热源互补器上设有风扇，风扇开关控制器与总控制器的输出信号线相联；制热压缩回路和制冷压缩回路启动控制器与总控制器的输出信号线相联。

本实用新型的特征还在于：冷交换器选择设置为容积式、管壳式或者板式换热器三者之一。

本实用新型的特征还在于：热交换器(冷水加热器)选择设置为容积式、管壳式、板式换热器三者之一。

本实用新型的特征还在于：当热交换器(冷水加热器)为容积式换热器时，冷水加热器内部设置有温控电加热器。

本实用新型的特征还在于：制热压缩回路不限于同制冷压缩回路等路设置。

本实用新型的特征还在于：冷热源互补器(外置主机)内部风扇设置为1-4个。

本实用新型的特征还在于：温控电加热器设置数量为1-4个。

本实用新型的特征还在于：总控制器的信号线分别与制冷端压缩回路启动控制器、制热端压缩回路启动控制器和各风扇启动控制器以及各温控电加热器开关控制器相联。

本实用新型的有益效果：

(1)、由于制热端蒸发盘管吸热和制冷端冷凝管放热实现冷热源互补，所以在节能的前提下，达到了深度制冷和同步深度制热。热能和冷能都能得到有效利用。

(2)、压缩机工作温度范围窄，制热端和制冷端效率提高，制冷、制热功耗降低。

(3)、与单纯热泵比，不需要依赖环境热源条件，系统简化，投资降低，能效比提高。

(4)、如选择合适的制冷剂(制热剂)，在保证制冷制热功效的前提下能实现压缩机低压力工作，从而降低能耗。

附图说明

图1是冷热源互补空冷式多功能单效中央空调机原理流程图

图2是冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机原理流程图

图3是热交换器、冷交换器均为板换的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机原理流程图

图4是制冷循环、制热循环均为两路并联的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机原理流程图

所谓“单效”，指制冷端制冷循环不带四通转换阀，蒸发器、冷凝器功能不可互换。

所谓“双效”，特指制冷端制冷循环带四通转换阀，蒸发器、冷凝器可实现功能互换。

图中：

1、制热端压缩机                     11、制冷端压缩机

2、热交换器                         12、冷交换器

3、制热端冷凝盘管(冷凝腔)           13、制冷端冷凝盘管

4、高温水出口                       14、深冷流体出口

5、中温水入口                       15、中冷流体入口

6、制热剂储罐                       16、制冷剂储罐

7、制热端膨胀阀                     17、制冷端膨胀阀

8、制热端蒸发盘管                   18、制冷端蒸发盘管(蒸发腔)

9、外置主机风扇                     19、四通转换阀

10、冷热源互补器(外置主机)          21、温控电加热器

20、总控制器 

图中，虚线表示总控制器对所联接设备的控制关系。

具体实施方式

本实用新型涉及一种冷热源互补空冷式多功能中央空调机，将制热压缩回路蒸发盘管和制冷压缩回路冷凝盘管设置在同一壳程内，构成冷热源互补器主体(也叫“外置主机”)，以此将制冷端副产的热量供给制热端作为热源，实现冷热源互补，从而达到利用空调制冷排出的废热低成本生产热水的目的。

考虑制冷端产热和制热端吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器(也叫“外置主机”)内设置一个或多个风扇。风扇的作用一方面是排冷，保证富余冷量不影响制热端制热循环正常运行；另一方面是排热，保证富余热量不影响制冷端制冷循环正常运行。以此保证整个系统的平稳高效运行。

总控制器一方面可以控制整个机组平稳运行，另一方面可以控制制冷端独立运行和制热端以及温控电加热器独立运行。

根据公知的原理，制热端独自完成“压缩——冷凝——节流——蒸发——压缩”循环，在冷凝器放热加热水；制冷端独自完成“压缩——冷凝——节流——蒸发——压缩”循环，在蒸发器吸热排出冷量。

当不需要生产热水时，制冷端单独运行实现空调功能；当制冷端停运的情况下，制热端可独立运行生产热水；当制热端制热循环不启动时，可启动温控电加热器生产热水。

制热循环停止运行不影响制冷循环的正常运行；制冷循环停止运行也不影响制热循环的正常运行。

制冷端和制热端的压缩回路运行以及风扇的运转全部由总控制器自动控制或选择控制。

一般情况下，外置主机安装在室外，热交换器和冷交换器安装在室内。

下面结合具体实施例，对本实用新型的具体实施方式进行说明：

实施例1：冷热源互补空冷式单效多功能中央空调机。见图1。

在冷热源互补空冷式单效多功能中央空调机中，制热端由一个压缩回路构成，制冷端由一个压缩回路构成。

制热端和制冷端通过总控制器20同步启动或单独启动。

制冷端的工作原理是：

制冷端压缩机11将气态的制冷剂加压并送入制冷端冷凝盘管13。制冷剂在制冷端冷凝盘管13内变成液态并放热。冷凝后的制冷剂经制冷剂储罐16、制冷端膨胀阀17进入制冷端蒸发盘管18，并在制冷端蒸发盘管18内蒸发汽化，汽化的同时要吸收大量的热量，使冷交换器12降温。中冷流体经中冷流体入口15进入冷交换器12壳程，吸收冷量后变为深冷流体，通过深冷流体出口14导出。汽化后的制热剂被吸入制冷端压缩机11进行下一个制冷循环。

制热端的工作原理是：

制热端压缩机1将气态的制热剂加压并送入制热端冷凝盘管3。制热剂在制热端冷凝盘管3内变成液态并放出热量，使热交换器2中的水逐渐加热。冷凝后的制热剂经制热剂储罐6、制热端膨胀阀7进入制热端蒸发盘管8，并在制热端蒸发盘管8内蒸发汽化，汽化时吸热排冷，排出冷量进入冷热源互补器(外置主机)10壳程。汽化后的制热剂被吸入制热端压缩机1进行下一个制热循环。中温水经中温水入口5进入热交换器2壳程，吸收热量后变为高温水，通过高温水出口4导出。

制热循环和制冷循环同时运行的情况下，制冷端冷凝盘管13放出的热量与制热端蒸发盘管8吸收的热量在冷热源互补器(外置主机)10内互相补偿，不能达到热平衡时由外置主机风扇9将富余的热量或冷量排至空气当中，保证冷热源互补器(外置主机)10内部温度在正常范围之内。

当天气不热的情况下，制冷端循环不启动，此时制热端循环可单独启动生 产热水；冬季严寒天气制热端循环不启动的情况下，可以单独启动热交换器2上的温控电加热器21生产热水。此时热交换器2变身为电热水器。

温控电加热器21可以由总控制器20控制启动，也可以手动开关。

实施例2：冷热源互补空冷式单效多功能中央空调机。见图2。

图2是冷热源互补空冷式双效多功能中央空调机原理流程图，其制冷端室内制冷工况以及制热端工作原理、温度补偿控制原理与实施例1完全相同，这里就不赘述。所不同的是：冷热源互补多功能双效空调热水器制冷端压缩回路增加了四通转换阀19，具备逆循环功能，即夏季之后原来的制冷端工况变化，功能变为冷交换器产热，外置主机侧排冷。这种工况下不能实现冷热源互补。双效空调通过四通转换阀切换成冷交换器产热的工况，可以独立运行；制热端独立循环生产热水也可以独立运行。温控电加热器亦可以独立运行生产热水。

实施例3：热交换器、冷交换器均为板换的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机。见图3。

图3是热交换器、冷交换器均为板换的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机原理流程图，其制冷端制冷工况以及制热端工作原理、温度补偿控制原理与实施例2完全相同，这里就不赘述。所不同的是：这一系统中热交换器2和冷交换器12结构均为板式换热器。这里，制热端冷凝盘管3变身为冷凝腔3；制冷端蒸发盘管18变身为蒸发腔18。

实施例4：制冷循环、制热循环均为两路并联的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机。见图4。

图4是制冷循环、制热循环均为两路并联的冷热源互补空冷式多功能双效中央空调机原理流程图，在这一系统中，其制冷端有两个制冷压缩回路并联，与单压缩回路比，具有更大的功率和更强的制冷能力；制热端有两个制热压缩 回路并联，与单压缩回路比，具有更大的功率和更强的制热能力。其制冷端制冷工况以及制热端工作原理、温度补偿控制原理与实施例2相同，这里就不赘述。

三压缩回路和四压缩回路以此类推。

在多压缩回路装置中，制冷压缩回路与制热压缩回路数目可以相同，也可以不同。

Claims (8)

1.一种冷热源互补空冷式多功能中央空调机，由冷交换器、热交换器和冷热源互补器三部分组成，其特征是：由1-4组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成1-4个制热压缩回路，以此构成机组制热端；由另外1-4组压缩机、冷凝盘管、膨胀阀、蒸发盘管组成1-4个制冷压缩回路以此构成机组制冷端；制热端蒸发盘管与制冷端冷凝盘管交错设置，共用一个开放壳程构成冷热源互补器主体；冷热源互补器上设有风扇，风扇开关控制器与总控制器的输出信号线相联；制热压缩回路和制冷压缩回路启动控制器与总控制器的输出信号线相联。

2.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：冷交换器选择设置为容积式、管壳式或者板式换热器三者之一。

3.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：热交换器选择设置为容积式、管壳式、板式换热器三者之一。

4.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：当热交换器为容积式换热器时，冷水加热器内部设置有温控电加热器。

5.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：制热压缩回路不限于同制冷压缩回路等路设置。

6.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：冷热源互补器内部风扇设置为1-4个。

7.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：温控电加热器设置数量为1-4个。

8.根据权利要求1所述的冷热源互补空冷式多功能中央空调机，其特征是：总控制器的信号线分别与制冷端压缩回路启动控制器、制热端压缩回路启动控制器和各风扇启动控制器以及各温控电加热器开关控制器相联。