CN212057611U - 一种集成双冷源冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于制冷设备技术领域，具体为一种集成双冷源冷水机组，包括位于主机箱体内主机段和位于冷却箱体内的冷却段；所述主机段包括：压缩制冷回路、水冷自然冷却回路、冷冻水循环水回路；所述冷却段包括：喷淋水回路，有别于传统空调设备系统的水冷自然冷却系统，其切换依据采用环境湿球温度为切换依据，极大地提高了自然冷源的全年使用时长，同时水冷自然冷却系统的COP是传统风冷自然冷却系统的COP的2～3倍，系统全年运行节能优势明显。

Description

一种集成双冷源冷水机组

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，具体为一种集成双冷源冷水机组。

背景技术

随着我国经济的快速发展，各个行业对于全年制冷的空调系统需求量越来越大，特别是冶金业、发电厂、生物制药、数据中心等行业，现有的全年制冷机组基本上以风冷压缩制、水冷压缩制冷为主，同时引入风冷自然冷或冷却塔作为自然冷辅助冷源，其作为保证全年制冷在安全及满足制冷工艺需求方面确实没问题，但对于采用何种压缩制冷和自然冷却方式进行最优的组合，进一步降低整个空调系统在全年运行中能耗方面及压缩制冷和自然冷却如何集成方面还有很大的优化空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成双冷源冷水机组，以解决上述背景技术中提出的现有的压缩制冷和自然冷却方式，进一步降低整个空调系统在全年运行中能耗方面及压缩制冷和自然冷却如何集成方面还有很大的优化空间的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集成双冷源冷水机组，包括位于主机箱体内主机段和位于冷却箱体内的冷却段；

所述主机段包括：压缩制冷回路、水冷自然冷却回路、冷冻水循环水回路；

所述冷却段包括：喷淋水回路；

该压缩制冷回路包括压缩机，该压缩机的进口连接至蒸发器的制冷剂出气口，该压缩机的排气口连接至蒸发冷凝器的进气进口，该蒸发冷凝器的排液出口连接至节流机构，该节流机构的出口连接至蒸发器的制冷剂回路进口；

该水冷自然冷却回路包括冷却循环水泵，该冷却循环水泵的吸口连接至板式换热器的冷却水回路出口，该冷却循环水泵的出水口连接至自然冷却器进口，所述自然冷却器出口连接至板式换热器的冷却水回路入口；

该冷冻水循环水回路包括蒸发器，所述蒸发器的冷冻水进口连接至空调系统供水管路，所述蒸发器的冷冻水出口连接至电动三通阀的a出水口，所述电动三通阀的进水口a和b又被分为两个分路，一个分路进水口a连接至空调系统回水回路、另一分路进水口b连接至板式换热器的冷冻水进口，该板式换热器的冷冻水出口连接至空调系统回水回路；

该喷淋水回路包括喷淋水泵，该喷淋水泵的吸口连接至循环水箱的出水口，该喷淋水泵出水口连接至喷淋布水装置，该喷淋布水装置位于蒸发冷凝器和自然冷却器的上方，该蒸发冷凝器和该自然冷却器位于循环水箱上方。

优选的，所述冷却段的中间设有排风静压装置，该排风静压装置位于中间位置，上部分设有排热风机，下部分设有循环水箱，该排风静压装置的两侧均设有冷却组合段，该冷却组合段从上至下均包括：喷淋布水装置、蒸发冷凝器、自然冷却器、循环水箱，该冷却组合段从左至右均包括：挡水机芯、蒸发冷凝器和自然冷却器、进风格栅。

优选的，所述冷却组合段中位于喷淋布水装置和循环水箱中间的蒸发冷凝器和自然冷却器数量及上、下关系可调整。

优选的，所述蒸发冷凝器包括管式、板式、板管式蒸发冷凝器及以上方式的组合形式。

优选的，所述自然冷却器包括盘管式、翅片管式换热器、螺旋管式。

优选的，所述主机段内的压缩制冷回路、水冷自然冷却回路均通过一中间隔板与该冷却段分开。

优选的，所述冷却组合段中位于喷淋布水装置和循环水箱中间部分用填料代替部分蒸发冷凝器或自然冷却器的面积。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明有别于传统空调设备系统的水冷自然冷却系统，其切换依据采用环境湿球温度为切换依据，极大地提高了自然冷源的全年使用时长，同时水冷自然冷却系统的COP是传统风冷自然冷却系统的COP的2～3倍，系统全年运行节能优势明显；

2)本发明采用一体化设计的理念将压缩制冷系统与水冷自然冷却系统完美结合，系统可根据需要灵活选择制冷模式，并结合蒸发冷凝/却冷水机组的特点，在充分利用自然冷源的免费制冷特性的同时，最大化的提升压缩制冷系统的能效，具有运行能耗更低、节水、自然冷能效高及利用率高、系统集成度高等特点。另外，由于喷淋段的独特布置形式，使得冷水机组布置也更加紧凑，系统及设备占地面积更少；

3)本发明独有冷却段结构设计及自然冷却器和蒸发冷凝器双冷(换热)设计理念，大幅度提升了各自换热器的换热性能和降低换热材料成本，提高压缩制冷和自然冷却各自的系统能效。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组的主视图及系统原理图；

图2是本发明实施例一的一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组的俯视图；

图3是本发明实施例一的一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组的冷却段右视图；

图4是本发明实施例二的一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组的主视图及系统原理图。

图中：1压缩机、2蒸发冷凝器、3节流机构、4蒸发器、5喷淋水泵、6循环水箱、7喷淋布水装置、8冷却段、9排热风机、10排风静压装置、11冷却循环水泵、12自然冷却器、13板式换热器、14电动三通阀、15空调系统回水回路、16空调系统供水回路、17冷却组合段、18隔板、19进风格栅、20主机箱体、21挡水机芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

本发明一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组，如图1-3所示，本实施例一包括：位于主机箱体20内主机段和位于冷却箱体内的冷却段8。该主机段包括：压缩制冷回路、水冷自然冷却回路、冷冻水循环水回路；该冷却段包括：喷淋水回路。

该压缩制冷回路包括压缩机1，该压缩机1的进口连接至蒸发器4的制冷剂出气口，该压缩机1的排气口连接至蒸发冷凝器2的进气进口，该蒸发冷凝器2的排液出口连接至节流机构3，该节流机构3的出口连接至蒸发器4的制冷剂回路进口。

该自然冷却回路包括冷却循环水泵11，该冷却循环水泵11的吸口连接至一板式换热器13的冷却水(一次侧)回路出口，该冷却循环水泵11的出水口连接至自然冷却器12进口，自然冷却器12出口连接至板式换热器13的冷却水(一次侧)回路入口。

该冷冻水循环水回路包括蒸发器4，该前述蒸发器4的冷冻水进口连接至空调系统供水管路16，该前述蒸发器4的冷冻水出口连接至电动三通阀14的a出水口，该电动三通阀14的进水口a和b又被分为2个分路，一个分路进水口a连接至空调系统回水回路15、另一分路进水口b连接至板式换热器13的冷冻水进口，该板式换热器13的冷冻水出口连接至空调系统回水回路15。

当机组处于压缩制冷模式运行时电动三通阀水路为a-c，当机组处于联合制冷模式或完全自然制冷模式时电动三通阀水路为b-c。

该喷淋水回路包括喷淋水泵5，该喷淋水泵的吸口连接至循环水箱6的出水口，该喷淋水泵5出水口连接至喷淋布水装置7，该喷淋布水装置7位于蒸发冷凝器2和自然冷却器12的上方，该蒸发冷凝器2和该自然冷却器12位于循环水箱6上方。

进一步的，所述冷却段8的中间设有排风静压装置10，该排风静压装置10位于中间位置，上部分设有排热风机9，下部分设有循环水箱6,该排风静压装置10的两侧分别设有冷却组合段17，该冷却组合段17从上至下均包括：前述喷淋布水装置7、前述蒸发冷凝器2、前述自然冷却器12、前述循环水箱6，该冷却组合段17从左至右均包括：挡水机芯21、前述蒸发冷凝器2和前述自然冷却器12、进风格栅19。

当运行时，室外空气在排热风机9的作用下由进风格栅19进风，分别通过蒸发冷凝器2和自然冷却器12、挡水机芯21、排风静压装置10，将冷却组合17产生的热量排出冷却段8外。

进一步的，所述冷却组合段17中位于喷淋布水装置7和循环水箱6中间的蒸发冷凝器2和自然冷却器12可根据系统布置需要调整数量及上、下关系。

进一步的，所述蒸发冷凝器2包括管式、板式、板管式蒸发冷凝器及以上方式的组合形式。

进一步的，所述自然冷却器12包括盘管式、翅片管式换热器、螺旋管式。

进一步的，所述主机段内的压缩制冷回路、水冷自然冷却回路均通过一中间隔板18与该冷却段8分开。

进一步的，所述冷却组合17中位于喷淋布水装置7和循环水箱6中间部分为提高换热效果可增加填料以提高换热性能或用填料代替部分蒸发冷凝器2或自然冷却器12的面积，减少换热器成本。

本发明一种集成双冷(蒸发冷凝/自然冷)冷水机组具有不同运行模式，具体实施方式如下：

1)、压缩制冷模式：此模式下，循环水系统的冷冻水由空调系统回水回路15进入机组，之后冷冻水由电动三通阀14的a进入，再由c口出去进入蒸发器4降温，被降温的冷冻水，再进入空调系统供水管路16，为空调系统末端设备提供冷源，冷冻水吸收室内热量后再次通过空调系统回水回路15进入主机段，如此反复循环。而蒸发器4的制冷剂侧则采用压缩制冷系统工作，蒸发器4中的制冷剂吸收循环水系统中冷冻水的热量，汽化成低温低压的蒸汽，压缩机1吸入制冷剂蒸汽，经过压缩后，制冷剂蒸汽变为高温高压的蒸汽。高温高压的制冷剂蒸汽进入蒸发冷凝器2。喷淋水泵5将循环水箱6中的水吸入到喷淋布水装置7中，喷淋布水装置7喷出喷淋水。进入蒸发冷凝器2的制冷剂蒸汽放出热量，喷淋布水装置7喷出的喷淋水带走热量，将制冷剂蒸汽冷凝为高压低温的液体。经过冷凝后的高压低温的制冷剂液体经过节流机构3节流后变为低压低温的液体，低温低压的制冷剂液体进入蒸发器4，再次进行吸热汽化，如此循环，实现对蒸发器4中的冷冻水的降温过程。另外，在循环过程中喷淋布水装置7喷出的喷淋水，在经过蒸发冷凝器2后，再经过自然冷却器12冷却后，流经下层蒸发冷凝器2和自然冷却器12，落入循环水箱6，以循环使用。自然冷却器12可以将挟带废热的喷淋水与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。另外，此时自然冷却回路处于关闭状态。该压缩制冷系统由于换热更直接，所以冷凝温度会更低，压缩制冷的能效更高。

2)、联合制冷模式：此模式下，循环水系统的冷冻水由空调系统回水回路15进入机组，之后冷冻水先经过板式换热器13进行预冷，之后由b口进入电动三通阀14，由c口出去进入蒸发器4再次降温，被降温的冷冻水，再进入空调系统供水管路16，为空调系统末端设备提供冷源，冷冻水吸收室内热量后再次通过空调系统回水回路15进入主机段，如此反复循环。而蒸发器4的制冷剂侧则采用压缩制冷系统工作，蒸发器4中的制冷剂吸收循环水系统中冷冻水的热量，汽化成低温低压的蒸汽，压缩机1吸入制冷剂蒸汽，经过压缩后，制冷剂蒸汽变为高温高压的蒸汽。高温高压的制冷剂蒸汽进入蒸发冷凝器2。喷淋水泵5将循环水箱6中的水吸入到喷淋布水装置7中，喷淋布水装置7喷出喷淋水。进入蒸发冷凝器2的制冷剂蒸汽放出热量，喷淋布水装置7喷出的喷淋水带走热量，将制冷剂蒸汽冷凝为高压低温的液体。经过冷凝后的高压低温的制冷剂液体经过节流机构3节流后变为低压低温的液体，低温低压的制冷剂液体进入蒸发器4，再次进行吸热汽化，如此循环，实现对蒸发器4中的冷冻水的降温过程。另外，在循环过程中喷淋布水装置7喷出的喷淋水，在经过蒸发冷凝器2后，再经过自然冷却器12冷却后，流经下层蒸发冷凝器2和自然冷却器12，落入循环水箱6，以循环使用。另外，此时自然冷却回路也处于工作状态，板式换热器13中的冷却水吸收冷冻水中的热量，被冷却循环水泵11吸入，冷却水在冷却循环水泵11的协助下进入自然冷却器12。喷淋水泵5将循环水箱6中的水吸入到喷淋布水装置7中，喷淋布水装置7喷出喷淋水。进入自然冷却器12的冷却水放出热量，喷淋布水装置7喷出的喷淋水带走热量，将冷却水降温。经过降温后冷却水，再进入板式换热器13吸收冷冻水循环水回路中的热量，如此循环。实现对板式换热器13中的冷冻水的降温过程。由于在此模式下大量热量被自然冷却回路系统承担，所以机组在此模式下的功耗大幅度降低。

3)、完全自然冷模式：此模式下，循环水系统的冷冻水由空调系统回水回路15进入机组，之后冷冻水先经过板式换热器13进行降温，之后依次经过电动三通阀14的b、c口、蒸发器4，被降温的冷却水，通过空调系统供水管路16，为空调系统末端设备提供冷源，冷冻水吸收室内热量后再次通过空调系统回水回路15进入主机段，如此反复循环。此时，压缩制冷系统停止工作，自然冷却回路处于工作状态。板式换热器13中的冷却水吸收冷冻水中的热量，被冷却循环水泵11吸入，冷却水在冷却循环水泵11的协助下进入自然冷却器12。喷淋水泵5将循环水箱6中的水吸入到喷淋布水装置7中，喷淋布水装置7喷出喷淋水。进入自然冷却器12的冷却水放出热量，喷淋布水装置7喷出的喷淋水带走热量，将冷却水降温。经过降温后冷却水，再进入板式换热器13吸收冷冻水循环水回路中的热量，如此循环。实现对板式换热器13中的冷冻水的降温过程。另外，在循环过程中喷淋布水装置2喷出的喷淋水，在经过蒸发冷凝器2冷却后，再经过自然冷却器12，流经下层蒸发冷凝器2和自然冷却器12，落入循环水箱6，以循环使用。蒸发冷凝器2可以将挟带废热的喷淋水与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。由于在此模式下整个热量完全被自然冷却回路系统承担，所以整个系统的功耗更低，机组能效更高。

另外，在三种工作模式工作过程中，排热风机9会加速空气流动，通过空气也可快速分别带走制冷剂、冷却水和喷淋水中的热量，提高散热效率。

图4为本发明一种基于间接蒸发冷技术的双冷源冷水机组的实施例二的示意图。在该实施例二中，前述板式换热器13、前述冷却循环水泵11被取消。前述电动三通阀14、前述空调系统回水回路15、前述自然冷却器12之间形成冷却水回路。具体的，实施例三与实施例一的区别在于：该前述前述空调系统回水回路15出水口连接至一前述自然冷却器12，该前述自然冷却器1连接至一前述电动三通阀14。

本发明有别实例一的优势：由于减少了自然冷却回路和冷冻水循环水回路中间的换热环节，使得系统换热更加直接，联合制冷模式和完全自然冷模式的全年运行时间及能效都得到大幅度的提升。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种集成双冷源冷水机组，包括位于主机箱体(20)内主机段和位于冷却箱体内的冷却段(8)，其特征在于：

所述主机段包括：压缩制冷回路、水冷自然冷却回路、冷冻水循环水回路；

所述冷却段包括：喷淋水回路；

该压缩制冷回路包括压缩机(1)，该压缩机(1)的进口连接至蒸发器(4)的制冷剂出气口，该压缩机(1)的排气口连接至蒸发冷凝器(2)的进气进口，该蒸发冷凝器(2)的排液出口连接至节流机构(3)，该节流机构(3)的出口连接至蒸发器(4)的制冷剂回路进口；

该水冷自然冷却回路包括冷却循环水泵(11)，该冷却循环水泵(11)的吸口连接至板式换热器(13)的冷却水回路出口，该冷却循环水泵(11)的出水口连接至自然冷却器(12)进口，所述自然冷却器(12)出口连接至板式换热器(13)的冷却水回路入口；

该冷冻水循环水回路包括蒸发器(4)，所述蒸发器(4)的冷冻水进口连接至空调系统供水管路(16)，所述蒸发器(4)的冷冻水出口连接至电动三通阀(14)的a出水口，所述电动三通阀(14)的进水口a和b又被分为两个分路，一个分路进水口a连接至空调系统回水回路(15)、另一分路进水口b连接至板式换热器(13)的冷冻水进口，该板式换热器(13)的冷冻水出口连接至空调系统回水回路(15)；

该喷淋水回路包括喷淋水泵(5)，该喷淋水泵(5)的吸口连接至循环水箱(6)的出水口，该喷淋水泵(5)出水口连接至喷淋布水装置(7)，该喷淋布水装置(7)位于蒸发冷凝器(2)和自然冷却器(12)的上方，该蒸发冷凝器(2)和该自然冷却器(12)位于循环水箱(6)上方。

2.根据权利要求1所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述冷却段(8)的中间设有排风静压装置(10)，该排风静压装置(10)位于中间位置，上部分设有排热风机(9)，下部分设有循环水箱(6)，该排风静压装置(10)的两侧均设有冷却组合段(17)，该冷却组合段(17)从上至下均包括：喷淋布水装置(7)、蒸发冷凝器(2)、自然冷却器(12)、循环水箱(6)，该冷却组合段(17)从左至右均包括：挡水机芯(21)、蒸发冷凝器(2)和自然冷却器(12)、进风格栅(19)。

3.根据权利要求2所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述冷却组合段(17)中位于喷淋布水装置(7)和循环水箱(6)中间的蒸发冷凝器(2)和自然冷却器(12)数量及上、下关系可调整。

4.根据权利要求1所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述蒸发冷凝器(2)包括管式、板式、板管式蒸发冷凝器及以上方式的组合形式。

5.根据权利要求1所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述自然冷却器(12)包括盘管式、翅片管式换热器、螺旋管式。

6.根据权利要求1所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述主机段内的压缩制冷回路、水冷自然冷却回路均通过一中间隔板(18)与该冷却段(8)分开。

7.根据权利要求2所述的一种集成双冷源冷水机组，其特征在于：所述冷却组合段(17)中位于喷淋布水装置(7)和循环水箱(6)中间部分用填料代替部分蒸发冷凝器(2)或自然冷却器(12)的面积。

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