CN210638221U - 一种带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带回风的间接蒸发冷却‑喷射制冷空调系统，包括通过风管相连的喷射制冷单元和间接蒸发冷却单元，间接蒸发冷却单元包括通过风管相连的间接蒸发冷却器、蒸发器和空调房间，间接蒸发冷却器包括干通道和湿通道，干通道的两侧分别连接第一新风管和送风管，湿通道的两侧分别连接回风管和排风管，送风管通过蒸发器连接至空调房间，空调房间的回风管上依次并列设有第一回风阀、第二回风阀和第三回风阀，回风管分别通过第一回风阀连接至送风管、通过第二回风阀连接至排风管、通过第三回风阀连接至间接蒸发冷却器的湿通道，排风管的末端连接至风冷冷凝器。本实用新型可有效利用回风风量，降低系统能耗，减小制冷量，节约能源。

Description

一种带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统

技术领域

本实用新型属于制冷空调技术领域，具体涉及一种带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统。

背景技术

我国能源消费有两个特点，一是消费量大，二是利用率低。我国能源消费量占世界首位，以制冷空调为例，建筑能耗占我国能源消费总量的20％，而制冷空调行业的能耗占建筑能耗接近60％。我国对于能源的使用效率远低于发达国家，我国能源利用率仅为33％，比发达国家低约10％，在欧洲等发达国家，火力发电能源利用率可以达到45％以上，而我国的火力发电能源利用率仅有33％左右。工业能耗占总能耗70％以上，但至少50％在生产过程中转化为载体不同、温度不同的工业余热，未能得到充分利用。

充分利用废热、余热、太阳能等低品位能源既可缓解当今严峻的能源形势，也可为环境保护做出贡献。目前常用低品位能源驱动的制冷制热技术有吸收式热泵、吸附式热泵、喷射式制冷以及复合式系统等等。喷射式制冷技术是一种热能驱动的制冷技术，仅需60℃以上的低温热源就可以能驱动制冷循环。由于喷射器代替了压缩机，所以只有循环工质泵一个移动部件，跟传统的机械压缩制冷相比，只需要消耗比较小的机械能，具有系统运行安全可靠等优良性能。冷凝温度对喷射制冷系统性能影响很大。由于喷射器特殊的工作机理，当冷凝温度增加，喷射器出口背压增加，喷射系数随之减小，当出口背压高到一定值时，喷射器内部激波位置由等面积混合段开始向喷嘴方向移动，当激波前移到吸入室时，喷射器处于不能工作的状态，喷射系数降为零，喷射器不能正常工作可见，喷射制冷系统在高冷凝温度下性能系数较低。

蒸发冷却技术是一种古老朴素的制冷技术，蒸发冷却空气处理过程不需要人工冷源，无压缩机，无需CFC制冷剂，从而对大气臭氧层无破坏。蒸发冷却空调的能效比是普通机械压缩制冷空调能效比的2.5～5倍，能耗低，是一种节能的空调方式。间接蒸发冷却是蒸发冷却技术的一种，可以采用间接蒸发冷却预冷新风预冷，以减少制冷设备负荷，同时由于间接蒸发冷却的二次排风温度较低，可以采用二次排风降低喷射制冷冷凝温度。

现有专利中，将蒸发冷却与喷射制冷联合使用的方法不多，可查询到的相关专利为申请号CN201720502319.3的专利“一种基于蒸发冷却和喷射制冷的复合空调系统”，该专利提出结合蒸发冷却和单级喷射制冷的优点，将蒸发冷却预冷后的新风送入喷射制冷蒸发器中进一步冷却，以满足空调送风参数需求。该专利空调风系统采用的是全新风直流系统，室内回风作为蒸发冷却器的二次空气。制冷系统所需冷量是室内冷负荷加上新风冷负荷，由于采用的是全新风模式，在室内冷负荷一定的情况下，增大了制冷空调系统的制冷量。

实用新型内容

针对现有系统存在的不足，同时为最大可能地节约能源，提出一种新型的带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，通过回收利用回风风量的冷量，提高系统整体性能，该系统对缓解电网用电高峰压力，提高能源利用率，有着重要的社会和经济效益。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，包括通过风管相连的喷射制冷单元和间接蒸发冷却单元；所述喷射制冷单元包括通过制冷剂管相连的喷射器、风冷冷凝器、水冷冷凝器、储液罐、制冷剂泵、发生器、节流阀和蒸发器；其中，储液罐出口的制冷剂分为两路，一路经制冷剂泵、发生器至喷射器的工作流体入口，另一路经节流阀、蒸发器至喷射器的引射流体入口；所述间接蒸发冷却单元包括通过风管相连的间接蒸发冷却器、蒸发器和空调房间，间接蒸发冷却器包括干通道和湿通道，干通道的两侧分别连接第一新风管和送风管，湿通道的两侧分别连接回风管和排风管，

所述第一新风管上设有第一新风风阀；所述送风管通过蒸发器连接至空调房间，空调房间的回风管上依次并列设有第一回风阀、第二回风阀和第三回风阀，回风管分别通过第一回风阀连接至送风管、通过第二回风阀连接至排风管、通过第三回风阀连接至间接蒸发冷却器的湿通道，所述排风管的末端连接至风冷冷凝器。

作为本实用新型的优选方案之一，所述间接蒸发冷却单元还设有第二新风管，第二新风管通过第二新风阀连接至间接蒸发冷却器的湿通道。

作为本实用新型的优选方案之一，所述系统可根据室外气候参数实现多种运行模式。

作为本实用新型的优选方案之一，所述送风管设有送风风机，回风管设有回风风机，排风管设有排风风机，送风风机、回风风机和排风风机均为变频风机。

作为本实用新型的优选方案之一，所述第一新风风阀、第二新风风阀和第一回风阀具有风量调节功能。

作为本实用新型的优选方案之一，所述间接蒸发冷却采用管式间接蒸发冷却、板式间接蒸发冷却或露点间接蒸发冷却中的任一种。

作为本实用新型的优选方案之一，所述发生器的热源为太阳能、地热能、废热或余热中的任一种或多种的组合。

作为本实用新型的优选方案之一，所述风冷冷凝器与水冷冷凝器串联，喷射器出口的制冷剂经风冷冷凝器后进入水冷冷凝器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)利用间接蒸发冷却技术给新风预冷后，再与室内回风混合，进入蒸发器冷却，区别于传统意义上的一次回风形式上的室外新风与室内回风的直接混合，可有效利用回风风量，并能根据室外气候条件，切换运行模式，在保证室内空气品质的同时，减小制冷空调的制冷量，系统的能耗降低，节约能源。

(2)通过增设第二新风风管，可实现更为精确的空气参数控制，提高间接蒸发冷却单元的换热效率。

(3)喷射制冷单元采用风冷冷凝器加水冷冷凝器的冷凝方式，风冷冷凝器利用室内回风的冷量来吸收一部分制冷剂等压凝结释放的热量，剩下的冷凝热由水冷冷凝器承担，将喷射器出口的中温中压的过热蒸汽制冷剂定压凝结成饱和液态制冷剂，提高了冷凝效果和喷射制冷效率。

附图说明

图1是本实用新型所述空调系统的流程示意图；

图2是本实用新型所述空调系统的运行模式一流程示意图；

图3是本实用新型所述空调系统的运行模式二流程示意图；

图4是本实用新型所述空调系统的运行模式三流程示意图；

图5是本实用新型所述空调系统的运行模式一实例空气状态变化图；

图6是本实用新型所述空调系统的运行模式二实例空气状态变化图。

图中，1.间接蒸发冷却器，2.蒸发器，3.喷射器，4.风冷冷凝器，5.水冷冷凝器，6.储液罐，7.制冷剂泵，8.发生器，9.节流阀，10.空调房间，11.送风风机，12.回风风机，13.排风风机，14.第一回风阀，15.第一新风风阀，16第二新风风阀，17.第二回风阀，18.第三回风阀；A1-第一新风管，A2-送风管，A3-回风管，A4-排风管，A5-第二新风管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，包括通过风管相连的喷射制冷单元和间接蒸发冷却单元；

所述喷射制冷单元包括通过制冷剂管相连的喷射器3、风冷冷凝器4、水冷冷凝器5、储液罐6、制冷剂泵7、发生器8、节流阀9和蒸发器2；其中，储液罐6出口的制冷剂分为两路，一路经制冷剂泵7、发生器8至喷射器3的工作流体入口，另一路经节流阀9、蒸发器2至喷射器3的引射流体入口；

所述间接蒸发冷却单元包括通过风管相连的间接蒸发冷却器1、蒸发器2和空调房间10，间接蒸发冷却器1包括干通道和湿通道，干通道的两侧分别连接第一新风管A1和送风管A2，湿通道的两侧分别连接回风管A3和排风管A4，

所述第一新风管A1上设有第一新风风阀15；所述送风管A2通过蒸发器2连接至空调房间10，空调房间10的回风管A3上依次并列设有第一回风阀14、第二回风阀17和第三回风阀18，回风管A3分别通过第一回风阀14连接至送风管A2、通过第二回风阀17连接至排风管A4、通过第三回风阀18连接至间接蒸发冷却器1的湿通道，所述排风管A4的末端连接至风冷冷凝器4。所述间接蒸发冷却单元还设有第二新风管A5，第二新风管A5通过第二新风阀16连接至间接蒸发冷却器1的湿通道。在送风管A2、回风管A3和排风管A4上分别设有送风风机11、回风风机12和排风风机13，且均为变频风机，便于调节各个风管上的风量。

本申请所述空调系统利用间接蒸发冷却技术给新风预冷后，再与室内回风混合，进入蒸发器冷却，同时回风还可用于间接蒸发冷却的冷却，第二新风管还有助于调节各种空气参数，因此，本申请所述空调系统可有效利用回风风量，并能根据室外气候条件，切换运行模式，在保证室内空气品质的同时，减小制冷空调的制冷量，系统的能耗降低，节约能源。

本申请所述间接蒸发冷却采用管式间接蒸发冷却、板式间接蒸发冷却或露点间接蒸发冷却中的任一种，根据具体工况而定。

本申请所述喷射制冷单元的流程原理如下：

制冷剂在发生器内加热气化，变成高温高压的工作蒸汽，制冷剂在蒸发器2内等压蒸发吸热获得制冷量，变成低温低压的蒸汽，工作蒸汽在喷射器3的喷管中膨胀增速，在喷管出口的混合室内形成低压，将蒸发器2内的制冷饱和蒸汽不断吸入混合室，在混合室内工作流体与引射流体进行混合，进行能量动量交换后，再经过扩压室减速增压至冷凝温度对应的冷凝压力，喷射器3出口的制冷剂通过制冷剂管路连接到风冷冷凝器4，风冷冷凝器4与水冷冷凝器5串联连接，制冷剂分别依次在风冷冷凝器和水冷冷凝器定压放热而凝结。在风冷冷凝器中制冷剂将热量放给二次空气排风；在水冷冷凝器中制冷剂将热量放给冷却水，水冷冷凝后的制冷剂分成两支路，一路经过节流阀9节流等焓降压至蒸发温度对应的蒸发压力进入蒸发器2中，对蒸发器2中部分回风+新风混合后的送风进行冷却降温，送风温度降低后，送至房间10内，满足热湿负荷需求，另一路由工质泵7升温升压到发生器9中，并形成闭合制冷循环管路。

本申请所述空调系统可以实现以下三种运行模式：

如图2所示，当系统检测到室外空气焓值大于室内空气焓值时，开启喷射制冷单元，间接蒸发冷却单元中，关闭第二回风阀17，打开第三回风阀18，根据风量需求，调节回第一回风阀14、第一新风风阀15和第二新风风阀16的风量，所述室外新风首先经间接蒸发冷却器1预冷，再与室内部分回风混合，经过所述喷射制冷子系统的蒸发器2进一步冷却后送入空调房间，剩余回风作为间接蒸发冷却器2的二次空气，二次空气排风进入所述喷射制冷的风冷冷凝器4带走部分冷凝热。

如图3所示，当系统检测到室外空气焓值低于室内空气焓值时，开启喷射制冷单元，间接蒸发冷却单元中，打开第二回风阀17，关闭第三回风阀18，根据风量需求，调节第一回风阀14、第一新风风阀15和第二新风风阀16的风量，所述室外新风首先经间接蒸发冷却器1预冷，再与室内部分回风混合，经过所述喷射制冷子系统的蒸发器2进一步冷却后送入空调房间，剩余回风与间接蒸发冷却器2的二次空气排风一同进入所述喷射制冷的风冷冷凝器4带走部分冷凝热。

如图4所示，当系统检测到室外空气参数满足送风需求时，开启通风运行模式：关闭喷射制冷单元，间接蒸发冷却器不工作，打开第二回风阀17，关闭第三回风阀18、第一回风阀14和第二新风风阀16，根据风量需求，调节第一新风风阀15风量。

以图2所示运行模式为例，选取宁波地区某处一办公室作为应用场所，对本申请所述空调系统的空气处理过程进行理论分析：

当室外空气焓值大于室内空气焓值时，当地大气压力:100590Pa，夏季空气调节室外计算干球温度为35.1℃，夏季空气调节室外计算湿球温度为28℃，夏季空气调节室内计算干球温度为26℃，夏季空气调节室内计算相对湿度为60％，假设室内冷负荷为4kW，室内湿负荷为0.367g/s，总送风风量为1100m³/h。

如图5所示，对应的空气处理过程是：室外空气W先经过间接蒸发冷却器1等湿冷却到W1，再和室内空气N混合到C点后，经过蒸发器2冷却到送风状态点O，送入室内。该系统采用回风+新风的送风方式，假设新风风量220m³/h，回风风量880m³/h，此时，喷射子系统所需制冷量为5.62kW。

相比于背景技术记载的现有专利所述系统而言，本专利所述空调系统由于采用了部分回风，在设计工况下，喷射制冷子系统的制冷量可减小6.38kW。

再以图3所示运行模式为例，选取乌鲁木齐地区某处一办公室作为应用场所，对本申请所述空调系统的空气处理过程进行理论分析：

当室外空气焓值小于室内空气焓值时，当地大气压力:91120Pa，夏季空气调节室外计算干球温度为33.5℃，夏季空气调节室外计算湿球温度为18.2℃，夏季空气调节室内计算干球温度为26℃，夏季空气调节室内计算相对湿度为60％。假设室内冷负荷为4kW，室内湿负荷为0.432g/s，总送风风量为1081m³/h。

如图6所示，对应的空气处理过程是，室外空气W先经过间接蒸发冷却器1等湿冷却到W1，再和室内空气N混合到C点后，经过蒸发器2冷却到送风状态点O，送入室内。该系统采用回风+新风的送风方式，假设新风风量为216m³/h，回风风量为865m³/h，新风与回风混合到C点，再经蒸发器冷却降温至送风状态点。

相比于背景技术记载的现有专利系统而言，本申请不需要补充加湿设备将空气加湿到送风状态点，采用新风与回风混合，就可以根据送风状态点要求，调节新风回风比例，达到送风状态要求。

因此，本申请所述空调系统可有效利用蒸发冷却子系统二次排风的冷量，降低喷射制冷冷凝温度，提高喷射制冷效率。同时有效利用回风冷量，可根据室外气候条件，切换运行模式，在保证室内空气品质的同时，减小制冷空调的制冷量，系统的能耗降低，节约能源。

在本实施例中，所述发生器的热源为太阳能、地热能、废热或余热中的任一种或多种的组合；制冷剂选用R245fa，但本实用新型中的制冷剂不仅限于R245fa，可以是各种常用的自然制冷剂或合成制冷剂，如，氢氟烃类制冷剂HFCs、氢氯氟烃类制冷剂HCFCs、碳氢化合物HC、氢氟烯烃类制冷剂HFO等。

以上所述并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于，包括通过风管相连的喷射制冷单元和间接蒸发冷却单元；

所述喷射制冷单元包括通过制冷剂管相连的喷射器(3)、风冷冷凝器(4)、水冷冷凝器(5)、储液罐(6)、制冷剂泵(7)、发生器(8)、节流阀(9)和蒸发器(2)；其中，储液罐(6)出口的制冷剂分为两路，一路经制冷剂泵(7)、发生器(8)至喷射器(3)的工作流体入口，另一路经节流阀(9)、蒸发器(2)至喷射器(3)的引射流体入口；

所述间接蒸发冷却单元包括通过风管相连的间接蒸发冷却器(1)、蒸发器(2)和空调房间(10)，间接蒸发冷却器(1)包括干通道和湿通道，干通道的两侧分别连接第一新风管和送风管，湿通道的两侧分别连接回风管和排风管，

所述第一新风管上设有第一新风风阀(15)；所述送风管通过蒸发器连接至空调房间，空调房间的回风管上依次并列设有第一回风阀(14)、第二回风阀(17)和第三回风阀(18)，回风管分别通过第一回风阀(14)连接至送风管、通过第二回风阀(17)连接至排风管、通过第三回风阀(18)连接至间接蒸发冷却器的湿通道，所述排风管的末端连接至风冷冷凝器(4)。

2.根据权利要求1所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述间接蒸发冷却单元还设有第二新风管，第二新风管通过第二新风风阀(16)连接至间接蒸发冷却器(1)的湿通道。

3.根据权利要求2所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述系统可根据室外气候参数实现多种运行模式。

4.根据权利要求1所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述送风管设有送风风机(11)，回风管设有回风风机(12)，排风管设有排风风机(13)，送风风机(11)、回风风机(12)和排风风机(13)均为变频风机。

5.根据权利要求2所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述第一新风风阀(15)、第二新风风阀(16)和第一回风阀(14)具有风量调节功能。

6.根据权利要求1所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述间接蒸发冷却采用管式间接蒸发冷却、板式间接蒸发冷却或露点间接蒸发冷却中的任一种。

7.根据权利要求1所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述发生器的热源为太阳能、地热能、废热或余热中的任一种或多种的组合。

8.根据权利要求1所述带回风的间接蒸发冷却-喷射制冷空调系统，其特征在于：所述风冷冷凝器(4)与水冷冷凝器(5)串联，喷射器(3)出口的制冷剂经风冷冷凝器(4)后进入水冷冷凝器(5)。

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