CN206338981U - 节能制冷设备及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种节能制冷设备及其系统。该节能制冷设备包括首尾依次连通的一级低温工质存储器、一级增压泵、空气海水换热器、一级低温工质汽轮机、一级低温工质凝汽器和一级凝结泵；空气海水换热器外设置有除冰除霜装置和风扇装置；空气海水换热器设置有入口阀门和出口阀门；一级低温工质存储器与一级凝结泵设置有一级低温存储器入口阀门，一级低温工质存储器与一级增压泵之间设置有一级低温存储器出口阀门；一级低温工质汽轮机连通有第一介质排放阀。该节能制冷系统包括所述节能制冷设备。本实用新型的目的在于提供节能制冷设备及其系统，以有效利用空气或海水中蕴藏的大量热能。

Description

节能制冷设备及其系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种节能制冷设备及其系统。

背景技术

随着时代的发展，制冷与空调行业已经成为衡量一个社会经济实力、科技水平与人民生活质量的重要标志之一，制冷技术在工业、农业、科学技术及国防等领域具有越来越重要的作用。

传统的制冷空调技术，是将室内热能转移到室外，同时额外加消耗的电能，一起被室外机散发到室外，采用的是热能“转移法”，来实现室内温度降低。目前的制冷技术，基本都需要消耗电能，通过消耗电能实现制冷。

夏天室内空气或者室外环境温度，都相对比较高。人们在炎热的夏天感觉非常的不舒服，因此好多人都购买空调等制冷设备进行防暑降温。但是空调设备的消耗电能和耗电量，也是很多人无法接受的，尤其是飞机场、大型会议室，大型礼堂、电影院、酒店宾馆、大型商场商店、图书馆、会堂、医院、展览馆，以及汽车、火车、飞机和轮船中，也都不同程度地安装有空气调节设备，这些大型空调设备的耗电量应该说也是非常惊人的。

炎热的夏天，空气和海水中蕴藏着大量的热能，尤其是非洲等赤道国家；如何将空气或者海水中蕴藏的大量热能有效利用是本申请亟须解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供节能制冷设备及其系统，以有效利用空气或海水中蕴藏的大量热能。

本实用新型提供的节能制冷设备，包括首尾依次连通的一级低温工质存储器、一级增压泵、空气海水换热器、一级低温工质汽轮机、一级低温工质凝汽器和一级凝结泵；

所述一级低温工质存储器内存储的第一介质通过所述一级增压泵输送至所述空气海水换热器，用于冷却流经所述空气海水换热器的海水或者空气，并输送至所述一级低温工质汽轮机，以驱使所述一级低温工质汽轮机转动；

所述一级低温工质凝汽器用于冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第一介质通过所述一级凝结泵输送至所述一级低温工质存储器内；

所述空气海水换热器设置有除冰除霜装置；所述除冰除霜装置能够给所述空气海水换热器的外壳提供热量；

所述空气海水换热器设置有风扇装置；所述风扇装置用于使流经所述空气海水换热器的海水或者空气加速；

所述第一介质为低温介质，且所述第一介质的沸点低于0℃；

所述空气海水换热器与所述一级增压泵之间设置有入口阀门，所述空气海水换热器与所述一级低温工质汽轮机之间设置有出口阀门；

所述空气海水换热器的数量为一个或者多个，一个或者多个所述空气海水换热器分别设置在所述一级增压泵与所述一级低温工质汽轮机之间；所述入口阀门和所述出口阀门的数量分别与所述空气海水换热器的数量一一对应；

所述一级低温工质存储器与所述一级凝结泵设置有一级低温存储器入口阀门，所述一级低温工质存储器与所述一级增压泵之间设置有一级低温存储器出口阀门；

所述一级低温工质汽轮机连通有第一介质排放阀，所述第一介质排放阀用于排放所述第一介质。

进一步地，所述空气海水换热器的数量为两个，分别为第一空气海水换热器和第二空气海水换热器；

所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器分别与所述一级增压泵之间设置有入口阀门，所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器分别与所述一级低温工质汽轮机之间设置有出口阀门；

所述风扇装置固定设置在所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器之间，且所述风扇装置能够给所述第一空气海水换热器和/或所述第二空气海水换热器供风；

所述第一空气海水换热器的外壳远离所述风扇装置的一面设置有除冰除霜装置，所述第二空气海水换热器的外壳远离所述风扇装置的一面设置有除冰除霜装置。

进一步地，所述的节能制冷设备包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机、所述一级低温工质凝汽器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述一级低温工质凝汽器通过来自于所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

进一步地，所述一级低温工质汽轮机驱动连接一级发电机；

所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机驱动连接三级发电机；

所述第一介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第三介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述除冰除霜装置包括电加热丝；

所述空气海水换热器具有多个翅片。

进一步地，所述换热器连接在所述一级凝结泵与所述一级低温存储器入口阀门之间，用于将所述第三介质的热能传递给所述第一介质。

进一步地，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机与所述换热器之间连接有三级低温工质存储器。

进一步地，所述低温工质压缩机驱动连接所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机。

进一步地，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机连通有第三介质排放阀，所述第三介质排放阀用于排放所述第三介质。

进一步地，所述换热器与所述三级低温工质存储器设置有三级低温存储器入口阀门，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机与所述三级低温工质存储器设置有三级低温存储器出口阀门。

本实用新型提供的节能制冷系统，包括所述的节能制冷设备。

本实用新型提供的节能制冷设备及其系统，通过第一介质为低温介质，以能够防止第一介质泄漏时对大气、人员的伤害；通过第一介质的沸点低于0℃，以在一定程度上确保空气海水换热器的海水或者空气的热能能够使第一介质吸热后驱使一级低温工质汽轮机有效做功，以能够有效利用空气或海水中蕴藏的大量热能；通过入口阀门和出口阀门以对应调节空气海水换热器，以能够分别调节空气海水换热器流经的第一介质流量以及出口压力，以进一步确保海水或者空气与第一介质换热效率和避免空气海水换热器表面结冰结霜，以确保第一介质吸热后能够有效驱使一级低温工质汽轮机做功，以能够有效转化海水或者空气热能；通过并列设置多个空气海水换热器，一方面可以扩大与海水或者空气的换热面积，另一方面便于进行除霜除冰和在检修其中一个空气海水换热器时，一级低温工质汽轮机仍然可以有效做功；通过设置第一介质排放阀，以及一级低温存储器入口阀门和一级低温存储器出口阀门，便于设备调试和设备的检修；通过控制一级低温存储器入口阀门和一级低温存储器出口阀门，以调节一级低温工质存储器的进口流量和出口流量，同时在一定程度上减少空气海水在空气海水换热器上结冰结霜；由于海水和热空气温度最高只有30-40摄氏度，即使这样也很难掌控空气海水换热器表面不低于零度和结冰，因此可通过风扇装置增加炎热空气或者海水的流动速度，通过除冰除霜装置给空气海水换热器的外壳提供热量，便于快速除冰除霜，以保障空气或者海水的温度能够充分的与第一介质进行热交换，以能够有效转化海水或者空气热能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的节能制冷设备的第一流程示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的节能制冷设备的第二流程示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的节能制冷设备的第三流程示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的节能制冷设备的第四流程示意图。

图标：101-空气海水换热器；1011-第一空气海水换热器；1012-第二空气海水换热器；102-一级低温工质汽轮机；103-一级发电机；104-一级低温工质凝汽器；105-一级凝结泵；106-一级低温工质存储器；1061-一级低温存储器入口阀门；1062-一级低温存储器出口阀门；107-一级增压泵；108-入口阀门；109-出口阀门；110-第一介质排放阀；301-低温工质压缩机；302-换热器；303-三级低温工质汽轮机；3031-三级低温存储器入口阀门；3032-三级低温存储器出口阀门；304-三级发电机；305-三级低温工质存储器；306-第三介质排放阀；401-风扇装置；402-除冰除霜装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1-图4所示，本实施例提供了一种节能制冷设备；图1-图4为本实施例提供的节能制冷设备的第一流程示意图至第四流程示意图；其中，图1-图4所示的箭头为加速热空气和海水的流向。

参见图1-图4所示，本实施例提供的节能制冷设备，适于利用空气或者海水中蕴藏的大量热能，包括首尾依次连通的一级低温工质存储器106、一级增压泵107、空气海水换热器101、一级低温工质汽轮机102、一级低温工质凝汽器104和一级凝结泵105，形成循环回路。

一级低温工质存储器106内存储的第一介质通过一级增压泵107输送至空气海水换热器101，用于冷却流经空气海水换热器101的海水或者空气，并输送至一级低温工质汽轮机102，以驱使一级低温工质汽轮机102转动；优选地，一级低温工质汽轮机102驱动连接一级发电机103，以在一定程度上将空气海水换热器101的海水或者空气的热能转化为一级发电机103的电能，提高发电效率和输出。此外，一级低温工质汽轮机102还可以选择驱动连接的其他旋转器械。

优选地，该节能制冷设备内流通的第一介质为气液变相介质，也即第一介质在该节能制冷设备内进行气相与液相的转化。为使空气海水换热器101的海水或者空气的冷却效果更佳，优选地，一级低温工质存储器106内存储的第一介质全部或者绝大部分呈液态，第一介质流经空气海水换热器101与海水或者空气进行热交换后，第一介质升温呈全部或者绝大部分气态；同时，流经空气海水换热器101的第一介质呈全部或者部分液态吸热转化为呈全部或者部分气态，在特定环境中能够形成高压的第一介质，从而驱使一级低温工质汽轮机102高速旋转和做功；另外还可以同时带动一级发电机103高速旋转和发电输出电能。

一级低温工质凝汽器104用于冷却一级低温工质汽轮机102输出的第一介质，也即一级低温工质凝汽器104用于冷却一级低温工质汽轮机102输出的乏汽冷凝成为液体后，并将第一介质通过一级凝结泵105输送至一级低温工质存储器106内；优选地，第一介质通过一级低温工质凝汽器104冷却后呈全部或者绝大部分液态回流至一级低温工质存储器106内，实现循环。本领域技术人员可以理解的是，一级低温工质凝汽器104冷却第一介质后，一定程度上在一级低温工质汽轮机102的排气口造成真空，以使第一介质所含的热能尽可能多的被一级低温工质汽轮机102做功。

可选地，第一介质为低温介质，且第一介质的沸点低于0℃；优选地，第一介质为无机低温介质；优选地，第一介质的沸点低于-20℃；其中，一级低温工质存储器106内存储的第一介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，一级低温工质存储器106内存储的第一介质还可以为其他低温介质。优选地，一级低温工质存储器106内存储的第一介质为液态的二氧化碳或者液氮、液氧。二氧化碳或者液氮液氧的沸点温度适中，海水或者空气发电应用过程中产生的压力适中，技术应用也相对比较成熟，同时二氧化碳、氮、氧无毒，无杂质，无刺激味道，无燃烧爆炸，不助燃。此外，二氧化碳、氮、工业氧成本和价格也比较低，因此成为本节能制冷设备优选低温液体工质。

空气海水换热器101设置有除冰除霜装置402；以使除冰除霜装置402能够给空气海水换热器提供热量，以便空气海水换热器101上存在冰霜时，可以快速去除。例如，空气海水换热器101的外壳设置有除冰除霜装置402，或者，空气海水换热器101的内部设置有除冰除霜装置402，或者，空气海水换热器101的其他部位设置有除冰除霜装置402。优选地，除冰除霜装置402包括电加热丝；优选地，空气海水换热器101具有多个翅片等等结构，以提高空气海水换热器的换热效率。

空气海水换热器101相对固定设置有风扇装置401；风扇装置401能够给空气海水换热器101供风，也即风扇装置401能够迫使空气或海水加速和增量通过空气海水换热器101，以提高空气海水换热器101的换热效率。风扇装置401的数量为一套或者多套。

空气海水换热器101与一级增压泵107之间设置有入口阀门108，空气海水换热器101与一级低温工质汽轮机102之间设置有出口阀门109。

空气海水换热器101的数量为一个或者多个，一个或者多个空气海水换热器101分别设置在一级增压泵107与一级低温工质汽轮机102之间；可以通俗的理解为多个空气海水换热器101并列连接或者并联。入口阀门108和出口阀门109的数量分别与空气海水换热器101的数量一一对应；即空气海水换热器101的数量为两个，入口阀门108的数量也为两个，出口阀门109的数量也为两个，即每个空气海水换热器101均连通一个入口阀门108和一个出口阀门109。通过各个入口阀门108和出口阀门109以分别对应调节各个空气海水换热器101，以使各个空气海水换热器101可以同时工作，也可以分别进行工作。

一级低温工质存储器106与一级凝结泵105设置有一级低温存储器入口阀门1061，一级低温工质存储器106与一级增压泵107之间设置有一级低温存储器出口阀门1062。通过一级低温存储器入口阀门1061和一级低温存储器出口阀门1062，以使一级低温工质存储器106能够构成独立的低温工质储存设备，同时也可以与一级增压泵107、空气海水换热器101、一级低温工质汽轮机102等设备中的低温工质进行流通与分离，以在特定情况下运行保护及控制系统。

一级低温工质汽轮机102连通有第一介质排放阀110，第一介质排放阀110用于排放第一介质，以方便调试和进行检修。第一介质排放阀110的数量可以为一个或者多个。

所述节能制冷设备可以固定安装，也可以安装到移动和运动的设备上。

所述节能制冷设备，不但可以冷却空气、海水，当然也可以冷却河水湖水等等其他介质。

本实施例中所述节能制冷设备，通过一级低温工质存储器106内存储沸点低于0℃的第一介质经过一级增压泵107输送至一个或者多个空气海水换热器101，以冷却流经空气海水换热器101中的海水或者空气，以将海水或者空气中的热能通过空气海水换热器101换至第一介质内；第一介质吸收热能后驱使一级低温工质汽轮机102转动，将第一介质的热能转化为一级低温工质汽轮机102旋转机械能；再通过一级低温工质凝汽器104冷却一级低温工质汽轮机102输出的第一介质，并将第一介质通过一级凝结泵105输送至一级低温工质存储器106内，实现循环。

本实施例中所述节能制冷设备，通过第一介质为低温介质，以能够防止第一介质泄漏时对大气、人员的伤害；通过第一介质的沸点低于0℃，以在一定程度上确保空气海水换热器101的海水或者空气的热能能够使第一介质吸热后驱使一级低温工质汽轮机102有效做功，以能够有效利用空气或海水中蕴藏的大量热能；通过入口阀门108和出口阀门109以对应调节空气海水换热器101，以能够分别调节空气海水换热器101流经的第一介质流量以及出口压力，以进一步确保海水或者空气与第一介质换热效率和避免空气海水换热器表面结冰结霜，以确保第一介质吸热后能够有效驱使一级低温工质汽轮机102做功，以能够有效转化海水或者空气热能；通过并列设置多个空气海水换热器101，一方面可以扩大与海水或者空气的换热面积，另一方面便于进行除霜除冰和在检修其中一个空气海水换热器101时，一级低温工质汽轮机102仍然可以有效做功；通过设置第一介质排放阀110，以及一级低温存储器入口阀门1061和一级低温存储器出口阀门1062，便于设备调试和设备的检修，还可以使该设备在海水或者空气的温度较低时，理论上是指海水或者空气的温度与第一介质交换的热能不足以驱动一级低温工质汽轮机102作功，以将一级低温工质存储器106从该设备上断开，进而便于拆卸一级低温工质存储器106，通过第一介质排放阀110以将该系统管道内的第一介质排放；通过控制一级低温存储器入口阀门1061和一级低温存储器出口阀门1062，以调节一级低温工质存储器106的进口流量和出口流量，以在一定程度上减少海水在空气海水换热器101上结冰；由于海水和热空气温度只有30-40摄氏度，即使这样也很难掌控空气海水换热器表面不低于零度和结冰，因此可通过风扇装置401增加炎热空气或者海水的流动速度，通过除冰除霜装置402给空气海水换热器的外壳提供热量，便于快速除冰除霜，以保障空气或者海水的温度能够与第一介质进行热交换，以能够充分的有效转化海水或者空气热能。

本实施例中所述节能制冷设备，可应用于机场、车站、大型会议室、大型礼堂、电影院、酒店宾馆、大型商场商店、图书馆、会堂、医院、展览馆，以及汽车、火车、飞机和轮船中，及冷藏冷冻及冷藏运输，以及工业、农业、化工、科研等等场所。

空气海水换热器101的数量例如可以为一个、两个、三个、五个等等；本实施例的可选方案中，空气海水换热器101的数量为两个，分别为第一空气海水换热器1011和第二空气海水换热器1012。

第一空气海水换热器1011和第二空气海水换热器1012分别与一级增压泵107之间设置有入口阀门108，第一空气海水换热器1011和第二空气海水换热器1012分别与一级低温工质汽轮机102之间设置有出口阀门109。

风扇装置401固定设置在第一空气海水换热器1011和第二空气海水换热器1012之间，且风扇装置401能够给第一空气海水换热器1011和/或第二空气海水换热器1012供风，也即风扇装置401能够迫使空气或海水加速和增量通过第一空气海水换热器1011和/或第二空气海水换热器1012，以提高第一空气海水换热器1011和/或第二空气海水换热器1012的换热效率；通过将风扇装置401设置在第一空气海水换热器1011和第二空气海水换热器1012之间，以使一套风扇装置即可满足两套空气海水换热器供风需求，简化了节能制冷设备的结构。风扇装置401包括一个或者多个风扇。风扇装置401可以安装在移动设备上，利用设备移动，提供和增加空气海水流量给第一空气海水换热器1011和/或第二空气海水换热器1012。

第一空气海水换热器1011的外壳远离风扇装置401的一面设置有除冰除霜装置402，第二空气海水换热器1012的外壳远离风扇装置401的一面设置有除冰除霜装置402。

本实施例的可选方案中，所述节能制冷设备包括低温工质压缩机301和换热器302，还包括三级低温工质汽轮机303或者膨胀机(图中未显示)。

低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路；即低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303和一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路，或者，低温工质压缩机301、换热器302、膨胀机和一级低温工质凝汽器104首尾依次连通并形成循环回路。可以理解的是，低温工质压缩机301、换热器302、三级低温工质汽轮机303或者膨胀机、一级低温工质凝汽器104组成了一个完整的热泵系统。

低温工质压缩机301用于压缩第三介质，并将第三介质通过换热器302冷却，冷凝后输送至三级低温工质汽轮机303或者膨胀机，以驱使三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动。优选地，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机驱动连接三级发电机304，以将三级低温工质汽轮机303或者膨胀机转动机械能转化为三级发电机304的电能，提高发电效率。此外，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机还可以驱动连接其他旋转器械。

优选地，该节能制冷设备内流通的第三介质为气液变相介质，也即第三介质在该节能制冷设备内进行气相与液相的转化。为使一级低温工质凝汽器104的第一介质的冷却效果更佳，优选地，低温工质压缩机301压缩第三介质并经换热器302冷却后的第三介质全部或者部分呈液态，第三介质流经三级低温工质汽轮机303或者膨胀机做功后释放压力并呈全部或者部分气态。

为了更好地存储经低温工质压缩机301压缩、并经换热器302冷却的全部或者部分呈液态的第三介质，在三级低温工质汽轮机303或者膨胀机与换热器302之间连接有三级低温工质存储器305。

其中，第三介质例如可以为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂等；当然，第三介质还可以为其他低温介质。优选地，第三介质为氮或者沸点低于氮的低温介质。

一级低温工质凝汽器104通过来自于三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的低温低压第三介质冷却一级低温工质凝汽器104输出的第一介质，并将第三介质输送至低温工质压缩机301，实现循环。

换热器302可通过冷却装置将低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量冷却；可选地，换热器302可通过换热方式将低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量冷却；可选地，换热器302连接在一级凝结泵105与一级低温存储器入口阀门1061之间，也即换热器302连接在一级凝结泵105与一级低温工质存储器106之间，用于将第三介质的热能传递给第一介质；即低温工质压缩机301压缩第三介质产生的热量通过一级凝结泵105与一级低温工质存储器106之间的第一介质冷却，一方面简化所述节能制冷设备的结构，另一方面减少热能的损耗。

理论上由于一级凝结泵105的加压作用，通过换热器302得到热能量的第一介质不会逆回馈到一级低温工质凝汽器104。只能够单向的流向一级低温工质存储器106；第一介质再经过一级增压泵107输送给空气海水换热器101的海水或者空气进行再加热，理论上产生的高压第一介质蒸汽推动一级低温工质汽轮机102高速旋转，如此不断的循环。

可选地，低温工质压缩机301驱动连接三级低温工质汽轮机303或者膨胀机，通过将低温工质压缩机301与三级低温工质汽轮机303，或者低温工质压缩机301与膨胀机同轴设置，以使三级低温工质汽轮机303或者膨胀机产生的机械能，直接驱动低温工质压缩机301，简化设备，节约低温工质压缩机301消耗的电能。低温工质压缩机301是消耗电能的，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机是输出机械能的。三级低温工质汽轮机303或者膨胀机的作用，是释放掉低温工质压缩机301产生的压力能，相当于低温工质压缩机301的一个压力回收系统；以使在特定环境下让压力能变成三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的机械能，达到一种节能效果和目的，同时得到三级低温工质汽轮机303或者膨胀机产生的半真空低压，有利于降低三级低温工质汽轮机303或者膨胀机输出的第三介质的温度，有利于一级低温工质凝汽器104冷却和实现深冷。

可选地，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机连通有第三介质排放阀306，第三介质排放阀306用于排放第三介质，以方便调试和进行检修。第三介质排放阀306的数量可以为一个或者多个。该设备在海水或者空气的温度较低时，理论上是指海水或者空气的温度与第一介质交换的热能不足以驱动一级低温工质汽轮机102作功，以将三级低温工质汽轮机303或者膨胀机管道内的第三介质排放。

可选地，换热器302与三级低温工质存储器305设置有三级低温存储器入口阀门3031，三级低温工质汽轮机303或者膨胀机与三级低温工质存储器305设置有三级低温存储器出口阀门3032；以使该设备在海水或者空气的温度较低时，理论上是指海水或者空气的温度与第一介质交换的热能不足以驱动一级低温工质汽轮机102作功，以将三级低温工质存储器305从该设备上拆卸。通过三级低温存储器入口阀门3031和三级低温存储器出口阀门3032，以使三级低温工质存储器305能够构成独立的低温工质储存设备，同时也可以与低温工质压缩机301、换热器302等设备中的低温工质进行流通与分离，以在特定情况下运行保护及控制系统。

另外，同时关闭一级低温存储器入口阀门1061和一级低温存储器出口阀门1062，以及同时关闭三级低温存储器入口阀门3031和三级低温存储器出口阀门3032，就能够切断一级低温工质存储器106、三级低温工质存储器305与节能制冷设备所有流通与连接，再打开第一介质排放阀110和第三介质排放阀306，可以对该节能制冷设备进行调试和/或设备检修。

为了便于理解本实施例，下面提供一些物理参数和参考数据：

1、二氧化碳物理性质：沸点-56.55℃，临界温度31℃，临界压力7.39MPa，汽化潜热347kj/kg；

二氧化碳温度15℃，压力达到5.085Mpa；温度25℃，压力6.432Mpa；温度31℃，压力达到7.376Mpa；

2、氨的物理性质：沸点-33.5℃，临界压力11.2MPa，临界温度132.3℃，汽化热1336.97kj/kg。

现有技术中，制冷系统由4个基本部分组成，即压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器组成。由铜管将四大件按一定顺序连接成一个封闭系统，系统内充注一定量的制冷剂。一般的空调用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，有些空调的氟里昂已经采用新型的环保型制冷剂R407。以上是蒸汽压缩制冷系统。以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体，压缩成高温高压的氟里昂气体，经过冷凝器散热和冷凝成为液体，然后流经热力膨胀阀(毛细管)，节流成低温低压的氟里昂汽液两相，然后低温低压的氟里昂在蒸发器中吸收来自室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸入。室内空气经过蒸发器后，释放了热量，空气温度下降。如此压缩--冷凝--节流--蒸发反复循环，制冷剂不断带走室内空气的热量，从而降低了房间的温度。

制热时，通过四通阀的切换，改变了制冷剂的流动方向，使室外热交换器成为蒸发器，吸收了室外空气的热量，而室内的蒸发却成为冷凝器，将热量散发在室内，达到制热的目的。

单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀、和蒸发器四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。制冷剂现在一般采用的是水，氨，CO2，R12，R22，R134a，R404，R407C，R410和R600a等制冷剂，2009年后格力使用R290，佳冰，中纬制冷公司推出R433,福瑞至制冷公司推出ER445系列制冷，都是更节能、环保、高效的制冷剂，俗称碳氢制冷剂，无毒，不会对臭氧层产生任何破坏。一般制冷机的制冷原理，压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力和温度升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力和温度升高后送入冷凝器，在冷凝器中释放热能后冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流后，成为压力较低的液体和气体，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发，再送入压缩机，从而完成制冷循环。

在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。

另外还有半导体制冷：工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关。半导体制冷器的尺寸小，可以制成体积不到1cm小的制冷器；重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，能够正常地工作；通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率。

在人民生活中，家用冰箱、空调器的应用日益增多，有些发达国家的家用冰箱普及率已达到99％以上。在我国城镇，冰箱和空调器已广泛地进入家庭，近年来增长速度很快，发展前景很乐观。制冷技术在商业上的应用主要是对易腐食品(如鱼、肉、蛋、蔬菜、水果等)进行冷加工、冷藏及冷藏运输。现代化的食品工业，对于易腐食品，从生产到销售已形成一条完整的冷链，所采用的制冷装置有冻结设备、冷库、冷藏列车、冷藏船、冷藏汽车及冷藏集装箱等。降温和空气调节在工矿企业、住宅和公共场所的应用也愈来愈广。空气调节对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高有着重要的作用。工业生产中的精密机械和仪器制造业及精密计量室要求高精度的恒温恒湿；电子工业要求高洁净度的空调；纺织业则要求保证湿度的空调。同时，在民用及公共建筑中，随着改革开放，旅游业的蓬勃发展，装有空调机的宾馆、酒店、商店、图书馆、会堂、医院、展览馆、游乐场所日益增多。此外，在运输工具如汽车、火车、飞机和轮船中，也不同程度地安装有空气调节设备。

在工业生产过程中，制冷应用也很广。如机械制造中，对钢的低温处理，使金相组织内部的奥氏体转变为马氏体，改善钢的性能。在钢铁和铸造工业中，采用冷冻除湿送风技术，利用制冷机先将空气除湿，然后再送入高炉或冲天炉，保证冶炼及铸件质量。化学工业中，气体的液化，棍合气分离，盐类结晶，润滑油脱脂，某些化学反应过程的冷却、吸收反应热和控制反应速度等过程中，都需要应用制冷技术。此外，石油裂解、合成橡胶、合成树脂、化肥、天然气液化、贮运也需要制冷。工业生产用制冷机的特点是容量比较大，蒸发温度范围广，一个工厂往往需要几千至几万千瓦的制冷量，所需的蒸发温度范围亦大。

制冷机械与空调设备在国民经济发展，人民生活提高及国防装备保障中有着十分重要的作用，在压缩式制冷循环占主导地位的今天，制冷压缩机就成为倍受关注的对象。上世纪下半叶，伴随着材料、机械加工、电机、信息与控制、测试等工业的技术进步，制冷与空调压缩机技术也得到了快速发展，制冷系统的整机能效比有了很大提高。但由于能源供应的日益趋紧和环境保护的双重压力，迫使我们必须总结历史、放眼未来，探索新世纪制冷与空调行业的技术发展，以适应中国“节能优先”的能源战略的发展要求和“资源持续利用、环境不断改善”的社会发展目标。

与其他的技术型产业一样，环境保护、经济发展与技术进步的要求也是制冷空调产业发展的推动力。目前制冷空调业所面临的最重要的问题，也可以说最大的挑战与机遇就是如何实现环保与节能的产品发展目标。在环境保护方面，全球普遍关注的问题是，由臭氧层破坏和温室效应引起的日趋恶化的地球环境。蒙特利尔协议书的签署及其后相继通过的修订条例，都表明了世界各国对环境问题的普遍认知和国际上政府间的共识。这些协议的直接效果就是停止以及限制CFCs和HCFCs的使用，从而可以降低非环保型制冷剂的排放对大气的影响。在能源方面，自上世纪70年代的石油危机开始，全球的能源供求矛盾不但没有减轻，而且日趋突出。储量有限却不可再生的化石能源依然控制着世界经济发展的命脉，原油价格的飚升，战争的频繁出现，无不与能源的供求有关。在加大可再生能源的研究、开发与规模化利用的力度的同时，各种节能技术的推广应用就显得尤为重要，而制冷与空调行业又是关注的重点之一。以家用空调为例，在中国一些大城市中，空调的用电量已占居民用电量的40％－50％，刚刚过去的夏季电慌，再次敲响了节能的警钟。在国外，美日等工业发达国家的中央空调系统的全年能耗已占整个建筑物总能耗的40％至60％，中国空气调节的耗电总量及其所占比重正处于增长期，节能任务任重道远。因此，探索、研究、开发、实践制冷与空调行业的新技术，以适应我国“节能优先”的能源战略的发展要求以及“资源持续利用、环境不断改善”的社会发展目标，是制冷行业义不容辞的责任。

本实施例提供的节能制冷设备，与上述制冷技术和其他相关制冷技术，具有完全不一样的特性。该专利实用新型制冷技术，是依靠直接输出机械能量，发电输出电能来实现制冷的。这种新构思和实用新型专利，绝对的具有新颖性、实用性和创造性。对于现在能源紧张的年代，这种新专利技术的开发迫在眉睫，这种能够输出机械能，输出高品位电能，来实现制冷的最新实用新型专利技术，理论上所有人都愿意去接受。

夏天是用电高峰期，火力发电厂由于环境温度的升高，汽轮机排出的约30摄氏度乏汽进入冷却塔和空冷岛冷却，由于环境温度有时都能够超过30摄氏度，电厂冷凝器的冷凝效果明显变差，汽轮机不能够完全的进行工作和满负荷发电。同时夏天越是炎热，人们使用空调的时间和概率就越高，火力发电厂的机组发电效率降低，大型小型空调设备的耗电量明显增加，将导致电力系统无法承受，导致一些地区在炎热夏天拉闸限制用电，同时炎热夏天掉闸现象也是频频发生。

炎热的夏天和非洲等赤道国家，空气和海水中蕴藏着大量的热能，如果我们的新专利实用新型制冷设备和先进的制冷技术，能够将炎热夏天空气和海水中蕴藏的热能量，转变为电能输出，自用或者回馈给电网，将极大的缓解我们夏天用电紧张的问题。这种最新的制冷专利实用新型技术，也将深受到我们国家和广大人民的热烈期待和欢迎。原来夏天供电紧张，环境空气温度越是炎热，发电厂的发电效率就越低，同时制冷和空调设备的耗电量越大，恶性循环，电网不堪重负，掉闸现象频发，为了保护我们整个电网不崩溃，所以要对一些地区和行业采取拉闸限电，这也是现在应用技术没有办法的事情。高温就是能量，现在的制冷技术，采用的都是消耗能量的“转移法”，将室内的热能通过压缩机转移到室外，同时加上消耗的电能一起被室外机散发到空气中，炎热夏天制冷设备需要消耗大量的宝贵电能，转移室内热能和消耗的电能到室外，加剧了室外环境温度和空气热能量的增加，形成了恶性循环。

在炎热夏天和炎热的赤道国家，空气和海水蕴藏的热能就是能量，我们完全可以将这部分炎热高温能量转变为电能输出，炎热空气和海水蕴藏的高温热能转变成为电能输出，空气和海水的温度也自然会降低。同时，炎热环境空气海水的温度越高，流量越大，本实施例提供的节能制冷设备输出来的电能就会越多，该制冷系统回馈给电网的电能输出也就越多。采用所述节能制冷设备不但不消耗电能，同时还能够吸收环境热能量和输出电能回馈给电网，弥补发电厂在炎热夏季电网电力不足的严重问题。可以说所述节能制冷设备的大量应用，理论上将扭转炎热夏季的现状和局面，环境温度越高，制冷面积越大，回馈电网的电能就会越多，所述节能制冷设备还可以安装到移动的汽车、火车、飞机和轮船中，节约宝贵燃油能量。

本实施例提供的节能制冷设备，应用的是沸点温度极其低的液体工质，吸取室内热能实现低温热机发电和制冷，该制冷技术采用沸点温度非常低的液体工质，通过低温液体工质(例如液氮、液氧)去吸热室内空气的热能，低温液体工质吸收空气热能，形成高压蒸汽输送给汽轮机进行热机发电(二氧化碳：温度31℃，压力约7.18Mpa；氧气：温度-118.95℃，压力约5.08MPa；氩气：温度-122.4℃，压力约4.87MPa；氮气：温度-146.9℃，压力约3.3978MPa)。

例如，所述节能制冷设备采用极其低温的液氮(或者液氧、液氩、二氧化碳等等)作为本实施例的发电工质，对夏季炎热空气(和海水)中蕴藏的热能进行吸热，当液氮与热空气、热海水进行热交换接触后，液氮会吸收炎热空气的热能，然后迅速气化膨胀形成高压蒸汽，这种超高压力的氮气，完全可以推动低温汽轮机高速旋转，并且带动发电机进行发电和输出电能。从低温汽轮机排出的低温乏汽，通过低温的凝汽器进行冷凝，氮乏汽被冷凝还原成为液体以后，再进行循环吸热和使用，如此该制冷系统便可以不断的循环制冷和发电输出，同时该制冷系统，可以不断的实现炎热空气和海水的制冷，输出电能同时降低整个地区的环境温度。

本实施例提供的节能制冷设备，非常的适合炎热夏天工作，或者是在非洲等赤道国家附近使用，不但可以降低当地空气海水温度，实现炎热空气温度调节，同时还能够为当地提供生产生活的电能，一举多得。由于炎热空气和海水蕴藏的热能量不是很多，所以这种制冷技术输出的电力不是很大，要想让该制冷设备多发电，就必须要增加空气海水换热器的换热面积，以及空气海水流量，只有这样才能够获得更多的空气海水热能量，同时这样做也能够让当地获得更多的冷空气。

炎热高温热空气和热海水能量严重影响广大人民的生活及品质，也是一个严重的环境问题。所述节能制冷设备对于高温地域的国家来说，可以说是一个比较理想的制冷技术。

本实施例提供的节能制冷设备，还可以安装到汽车、火车、和舰船上。由于汽车、火车和舰船高速行驶，与空气和海水产生相对运动，因此该制冷系统就能够更多的获得空气和海水的热能以及产生更多电能。该制冷设备白天和黑夜可以不断的进行发电，积少成多，可以通过蓄电池储能，这样做无形之中能够为汽车火车和舰船节约出不少的电能，同时该制冷系统还能够使汽车、火车和舰船在行驶运行过程中，得到很好的设备冷却效果。对汽车火车和舰船上的人员，更具有防高温和保护作用。所述节能制冷设备如果被市场接受，获得推广，具有防暑降温、节能低碳、利国家又利民。

本实施例还提供了一种节能制冷工艺，适用于所述的节能制冷设备，包括如下步骤：

沸点温度低于0℃的呈液态的第一介质从一级低温工质存储器内输送至空气海水换热器；以使第一介质在空气海水换热器内升温升压。

在空气海水换热器内，温度为20℃-50℃的空气海水换热器的海水或者空气与第一介质热交换后温度下降到5℃-10℃，同时第一介质吸热汽化后温度升至1℃-5℃、压力升至2.5MPa以上并输送至一级低温工质汽轮机。

第一介质驱使一级低温工质汽轮机转动做功后，温度降至约-35℃以下、压力降至约0.5MPa以下并输送至一级低温工质凝汽器；；也即第一介质经过一级低温工质汽轮机后降温降压。

第一介质在一级低温工质凝汽器内被冷却，温度降至约-50℃以下，形成冷凝液体后，并输送至一级低温工质存储器内，形成循环。

可选地，低温工质压缩机压缩第三介质，经换热器冷却后的第三介质全部或者部分呈液态且温度降至约-20℃以下、压力约为1Mpa左右，并输送至三级低温工质存储器内；

温度低于约-20℃全部或者部分呈液态的第三介质从三级低温工质存储器内输送至三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

第三介质驱使三级低温工质汽轮机或者膨胀机转动做功后，温度下降至约-50℃以下、压力降至0.1MPa以下并输送至一级低温工质凝汽器；

在一级低温工质凝汽器内，温度为-20℃以下的一级低温工质汽轮机的输出的第一介质与第三介质热交换后温度下降至-30℃以下，同时第三介质吸热后全部或者部分汽化温度上升约5℃-10℃、压力升至约0.2MPa并输送至低温工质压缩机，形成循环。

实施例二

实施例二提供了一种节能制冷系统，该实施例包括实施例一所述的节能制冷设备，实施例一所公开的节能制冷设备的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的节能制冷设备的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的节能制冷系统，包括所述的节能制冷设备。所述节能制冷系统例如可以包括多个节能制冷设备。

本实施例中所述节能制冷系统具有实施例一所述节能制冷设备的优点，实施例一所公开的所述节能制冷设备的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种节能制冷设备，其特征在于，包括首尾依次连通的一级低温工质存储器、一级增压泵、空气海水换热器、一级低温工质汽轮机、一级低温工质凝汽器和一级凝结泵；

所述一级低温工质存储器内存储的第一介质通过所述一级增压泵输送至所述空气海水换热器，用于冷却流经所述空气海水换热器的海水或者空气，并输送至所述一级低温工质汽轮机，以驱使所述一级低温工质汽轮机转动；

所述一级低温工质凝汽器用于冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第一介质通过所述一级凝结泵输送至所述一级低温工质存储器内；

所述空气海水换热器设置有除冰除霜装置；所述除冰除霜装置能够给所述空气海水换热器的外壳提供热量；

所述空气海水换热器设置有风扇装置；所述风扇装置用于使流经所述空气海水换热器的海水或者空气加速；

所述第一介质为低温介质，且所述第一介质的沸点低于0℃；

所述空气海水换热器与所述一级增压泵之间设置有入口阀门，所述空气海水换热器与所述一级低温工质汽轮机之间设置有出口阀门；

所述空气海水换热器的数量为一个或者多个，一个或者多个所述空气海水换热器分别设置在所述一级增压泵与所述一级低温工质汽轮机之间；所述入口阀门和所述出口阀门的数量分别与所述空气海水换热器的数量一一对应；

所述一级低温工质存储器与所述一级凝结泵设置有一级低温存储器入口阀门，所述一级低温工质存储器与所述一级增压泵之间设置有一级低温存储器出口阀门；

所述一级低温工质汽轮机连通有第一介质排放阀，所述第一介质排放阀用于排放所述第一介质。

2.根据权利要求1所述的节能制冷设备，其特征在于，所述空气海水换热器的数量为两个，分别为第一空气海水换热器和第二空气海水换热器；

所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器分别与所述一级增压泵之间设置有入口阀门，所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器分别与所述一级低温工质汽轮机之间设置有出口阀门；

所述风扇装置固定设置在所述第一空气海水换热器和所述第二空气海水换热器之间，且所述风扇装置能够给所述第一空气海水换热器和/或所述第二空气海水换热器供风；

所述第一空气海水换热器的外壳远离所述风扇装置的一面设置有除冰除霜装置，所述第二空气海水换热器的外壳远离所述风扇装置的一面设置有除冰除霜装置。

3.根据权利要求1或2所述的节能制冷设备，其特征在于，包括低温工质压缩机和换热器，还包括三级低温工质汽轮机或者膨胀机；

所述低温工质压缩机、所述换热器、所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机、所述一级低温工质凝汽器首尾依次连通并形成循环回路；

所述低温工质压缩机用于压缩第三介质，并将所述第三介质通过所述换热器冷却，输送至所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机，以驱使所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机转动；

所述一级低温工质凝汽器通过来自于所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机输出的所述第三介质冷却所述一级低温工质汽轮机输出的所述第一介质，并将所述第三介质输送至所述低温工质压缩机。

4.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述一级低温工质汽轮机驱动连接一级发电机；

所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机驱动连接三级发电机；

所述第一介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述第三介质为二氧化碳、氨、氦、氢、氧、氩、氮或者氟利昂；

所述除冰除霜装置包括电加热丝；

所述空气海水换热器具有多个翅片。

5.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述换热器连接在所述一级凝结泵与所述一级低温存储器入口阀门之间，用于将所述第三介质的热能传递给所述第一介质。

6.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机与所述换热器之间连接有三级低温工质存储器。

7.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述低温工质压缩机驱动连接所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机。

8.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机连通有第三介质排放阀，所述第三介质排放阀用于排放所述第三介质。

9.根据权利要求3所述的节能制冷设备，其特征在于，所述换热器与所述三级低温工质存储器设置有三级低温存储器入口阀门，所述三级低温工质汽轮机或者所述膨胀机与所述三级低温工质存储器设置有三级低温存储器出口阀门。

10.一种节能制冷系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的节能制冷设备。