CN218955136U - 空调余热回收再利用系统、空调设备及发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空调余热回收再利用系统、空调设备及发电系统，空调余热回收再利用系统，包括制冷回路和热回收回路，制冷回路包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，蒸发器连接在压缩机和节流阀之间，压缩机连接在冷凝器和蒸发器之间，冷凝器连接在压缩机和节流阀之间，热回收回路包括蒸汽发电机、蒸汽闪发器和第一水泵，蒸汽闪发器的第五出口与蒸汽发电机的蒸汽入口连接，蒸汽闪发器的第五入口与蒸汽发电机的蒸汽出口连接，蒸汽闪发器的第六入口与冷凝器的第七出口连接，第一水泵连接在蒸汽闪发器的第六出口和冷凝器的第七入口之间。空调设备及发电系统均设置有上述空调余热回收再利用系统，空调余热回收再利用系统可提高冷凝器余热利用率。

Description

空调余热回收再利用系统、空调设备及发电系统

技术领域

本实用新型涉及空调余热回收再利用技术领域，具体地说，是涉及一种空调余热回收再利用系统，以及设置有该空调余热回收再利用系统的空调设备及发电系统。

背景技术

制冷空调已成为生产生活过程中常用的设备，例如，日常家庭生活中常用中小型空调设备进行制冷或制热，以获取适当的温度环境；又例如，在工业生产过程中，某些特定生产工艺要求在特定的温度、湿度环境下进行，而此类环境要求则通常需要大型空调设备来实现。在空调的制冷过程中，其是通过压缩机压缩冷媒形成高温高压的过热冷媒蒸汽，过热冷媒蒸汽进入冷凝器后形成高压常温冷媒液体，随后进入后续循环过程参与工艺制冷，而在该过程中，冷凝器会与外界环境介质(如水、空气等)接触，从而释放出大量的热，但是，通常该部分热能会被直接释放而没有被回收利用，造成了能源的浪费。

对此，如图1所示，现有的一种空调余热发电装置较好的解决了上述热能浪费问题，具体地：其包括压缩机91、冷凝器92、工质循环泵93、涡轮机94、发电机95、气液换热器96和冷却塔97，该空调余热发电装置工作时，先启动压缩机91使空调设备运行起来，而后打开冷凝器92与涡轮机94之间的阀门，使换热工质与冷凝器92进行换热，此时，换热工质吸收冷凝器92的余热后转变为高压气态工质，高压气态工质在驱动涡轮机94转动，从而带动发电机95发电；随后，经涡轮机94降压后的常压气态工质进入气液换热器96，与冷却塔97冷却循环水换热，换热后的气态工质转换为液态工质，液态工质经工质循环泵93推动再次进入冷凝器2参与发电循环。然而，该空调余热发电装置存在的不足时，当冷凝器92的温度较低时，由于存在一定环境因素影响，使得换热工质与冷凝器92之间存在较大的热交换损失，导致换热工质由液态工质转变成高压气态工质的转变率较低，因此，当冷凝器92处于较低温度时，存在无法对冷凝器92余热进行利用的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种可提高冷凝器余热利用率的空调余热回收再利用系统。

本实用新型的另一目的是提供一种设置有上述空调余热回收再利用系统的空调设备。

本实用新型的另一目的是提供一种包含有上述空调余热回收再利用系统的发电系统。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种空调余热回收再利用系统，包括制冷回路和热回收回路，制冷回路包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，蒸发器的第一出口压缩机的第二入口连接，压缩机的第二出口与冷凝器的第三入口连接，冷凝器的第三出口与节流阀的第四入口连接，节流阀的第四出口与蒸发器的第一入口连接，热回收回路包括蒸汽发电机，其中，热回收回路还包括蒸汽闪发器和第一水泵，蒸汽闪发器的第五出口与蒸汽发电机的蒸汽入口连接，蒸汽闪发器的第五入口与蒸汽发电机的蒸汽出口连接，蒸汽闪发器的第六入口与冷凝器的第七出口连接，第一水泵的第一进水端与蒸汽闪发器的第六出口连接，第一水泵的第一排水端与冷凝器的第七入口连接。

由上可见，通过增设蒸汽闪发器和第一水泵，使得冷凝器产生的冷凝热能够对蒸汽闪发器中的换热工质进行循环加热，从而更好的把蒸汽闪发器中的液态换热工质循环加热为气态换热工质，提高了液态换热工质转变为高压气态换热工质的转变率，并提高了对冷凝器的冷凝热的回收再利用效果。

进一步的方案是，热回收回路还包括蒸汽冷却器，蒸汽冷却器的第八入口与蒸汽出口连接，蒸汽冷却器的第八出口与第五入口连接。

由上可见，蒸汽冷却器能够将经过蒸汽发电机降压后的常压气态换热工质转变为液态换热工质，使回流至蒸汽闪发器中的换热工质能够更好的与冷凝器进行热交换。

一个优选的方案是，热回收回路还包括风机，风机设置在蒸汽冷却器处。

由上可见，风机的设置能够提高蒸汽冷却器表面的流速，以提高蒸汽冷却器将气态换热工质转变为液态换热工质的转变率。

另一个优选的方案是，蒸汽冷却器为水冷式蒸汽冷却器，蒸发器为水冷式蒸发器。

由上可见，采用冷却介质对蒸汽冷却器、蒸发器进行降温，能够使得冷却介质与蒸汽冷却器、蒸发器进行更加充分、彻底的接触，进而提高对蒸汽冷却器、蒸发器的冷却效率和冷却速度。

另一个优选的方案是，热回收回路还包括冷凝水储水罐和第二水泵，冷凝水储水罐的第九入口与第八出口连接，第二水泵的第二进水端与冷凝水储水罐的第九出口连接，第二水泵的第二排水端与第五入口连接。

由上可见，冷凝水储水罐用于对蒸汽冷却器转变出的液态换热工质进行回收，以保证蒸汽闪发器中液态换热工质转变成高压气态换热工质的转变率；而第二水泵则用于将冷凝水储水罐中回收的液态换热工质输送回蒸汽闪发器中，以对蒸汽闪发器进行液态换热工质的补充。

更进一步的方案是，热回收回路还包括止逆阀，止逆阀的第十入口与第二排水端连接，止逆阀的第十出口与第五入口连接。

由上可见，止逆阀的设置能够防止蒸汽闪发器中的换热工质回流到第二水泵，进而对第二水泵起到一定的保护作用。

更进一步的方案是，蒸汽闪发器设置有泄压阀。

由上可见，泄压阀的设置使得当蒸汽闪发器中压力过高时，气态换热工质能够通过泄压阀排出蒸汽闪发器外，以保证使用安全。

更进一步的方案是，制冷回路还包括储液器，储液器连接在第三出口和第四入口之间。

由上可见，储液器用于存储来自冷凝器的高压制冷剂，使液体不淹没冷凝器表面，同时还可使冷凝器的传热面积充分发挥作用，为适应工况变动而调节和稳定制冷剂的循环，再者还能够起液封的作用，防止高压制冷剂气体窜到低压系统管路中。

为了实现本实用新型的另一目的，本实用新型提供一种空调设备，其中，空调设备具有上述的空调余热回收再利用系统，空调设备包括机壳，空调余热回收再利用系统设置在机壳内，机壳具有输电接口，输电接口与蒸汽发电机的输电端电连接。

由上可见，设置有上述空调余热回收再利用系统的空调设备能够具备对冷凝器产生的冷凝热进行回收再利用的功能。

为了实现本实用新型的再一目的，本实用新型提供一种发电系统，包括输变电设备，其中，还包括上述的空调余热回收再利用系统，输变电设备与蒸汽发电机的输电端电连接。

由上可见，设置有上述空调余热回收再利用系统的发电系统能够提高对冷凝器的冷凝热的回收再利用效果。

附图说明

图1是现有的一种空调余热发电装置的系统示意图。

图2是本实用新型空调余热回收再利用系统第一实施例的示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

空调余热回收再利用系统第一实施例

参照图2，空调余热回收再利用系统100包括制冷回路1和热回收回路2。

制冷回路1包括蒸发器11、压缩机12、冷凝器13、节流阀14、储液器15和第二风机，其中，蒸发器11的第一出口与压缩机12的第二入口之间通过第一管路进行连接，使得经蒸发器11输出的低压气态制冷剂通过第一管路进入压缩机12，进而使压缩机12将低压气态制冷剂压缩成高压气态制冷剂。压缩机12的第二出口与冷凝器13的第三入口之间通过第二管路进行连接，使得压缩机12压缩生成的高压气态制冷剂能够流向冷凝器13进行换热，进而使得高压气体制冷剂转变成高压液态制冷剂。储液器15的进液口通过第三管路与冷凝器13的第三出口连接，且储液器15的出液口通过第四管路与节流阀14的第四入口连接，使得高压液态的制冷剂先流经储液器15后在从储液器15流向节流阀14，储液器15用于存储来自冷凝器13的高压液态制冷剂，使高压液态制冷剂不淹没冷凝器13表面，同时还可使冷凝器13的传热面积充分发挥作用，为适应工况变动而调节和稳定制冷剂的循环，再者还能够起液封的作用，防止高压气态制冷剂气体窜到低压系统管路中。节流阀14的第四出口通过第五管路与蒸发器11的第一入口连接，节流阀14用于将高压液态制冷剂转变成低温低压的湿蒸汽，然后使得制冷剂在蒸发器11中吸收热量，从而达到制冷效果。第二风机设置在蒸发器11处，第二风机用于加速蒸发器11表面的气体流动速度，从而使得经过热交换后成型的低温气体能够从蒸发器11处吹出，实现制冷。

热回收回路2包括蒸汽发电机21、蒸汽闪发器22、第一水泵23、蒸汽冷却器24、风机25、冷凝水储水罐26、第二水泵27和止逆阀28。其中，蒸汽发电机21包括涡轮机211和发电机212，涡轮机211具有气腔，气腔具有蒸汽入口和蒸汽出口，涡轮机211的蜗轮设置于气腔内，使得当有气流从蒸汽入口流向蒸汽出口时，涡轮被驱动转动。涡轮的转轴与发电机212的输入轴连接，以使得当涡轮转动时，涡轮能够带动发电机212的输入轴转动，进而使得发电机212产生电流。

蒸汽闪发器22的第六入口与冷凝器13的第七出口之间通过第六管路进行连接，第一水泵23的第一进水端与蒸汽闪发器22的第六出口之间通过第七管路连接，第一水泵23的第一排水端与冷凝器13的第七入口之间通过第八管路连接，使得蒸汽闪发器22内的换热工质能够在第一水泵23的作用下被冷凝器13产生的冷凝热进行循环加热，以弥补换热工质与冷凝器13热交换时存在的瞬时热交换损失，并使蒸汽闪发器22中的换热工质的稳定温度能够更加趋近于冷凝器13产生的冷凝热，从而将至少一部分液态换热工质转变为高压气态换热工质，提高了液态换热工质转变为高压气态换热工质的转变率，进而使得当冷凝器13处于较低温度时，仍能够对冷凝器13的冷凝热进行回收利用以驱动蒸汽发电机21进行发电作业，提高了对冷凝器13的冷凝热的回收再利用效果。

蒸汽闪发器22的第五出口与蒸汽发电机21的涡轮机211的蒸汽入口之间通过第九管路进行连接，使得蒸汽闪发器22输出的高压气态换热工质能够进入涡轮机211的气腔内并驱动涡轮机211的蜗轮转动，从而使得发电机212产生电流。蒸汽发电机21的涡轮机211的蒸汽出口通过第十管路与蒸汽冷却器24的第八入口连接，使得经由涡轮机211降压后行形成的常压气态换热工质能够通过蒸汽冷却器24转变成液态换热工质。

蒸汽冷却器24的第八出口通过第十一管路与冷凝水储水罐26的第九入口连接，冷凝水储水罐26用于对蒸汽冷却器24转变出的液态换热工质进行回收，以保证蒸汽闪发器22中液态换热工质转变成高压气态换热工质的转变率。冷凝水储水罐26的第九出口通过第十二管路与第二水泵27的第二进水端连接，第二水泵27的第二排水端通过第十三管路与蒸汽闪发器22的第五入口连接，第二水泵27则用于将冷凝水储水罐26中回收的液态换热工质输送回蒸汽闪发器22中，以对蒸汽闪发器22进行液态换热工质的补充。

止逆阀28设置在第十三管路上，使得止逆阀28的第十入口与第二排水端连接，止逆阀28的第十出口与蒸汽闪发器22的第五入口连接。止逆阀28用于限制液态换热工质仅能够进行单向流通，以防止蒸汽闪发器22中的换热工质回流到第二水泵27，进而对第二水泵27起到一定的保护作用。风机25设置在蒸汽冷却器24处，用于加速蒸汽冷却器24表面的气体流动速度，以使常压气态换热工质能够通过蒸汽冷却器24更好的转变为液态换热工质，从而提高蒸汽冷却器24将气态换热工质转变为液态热工质的转变率。

优选地，可在蒸汽闪发器22上设置泄压阀，使得当蒸汽闪发器22中压力过高时，气态换热工质能够通过泄压阀排出蒸汽闪发器22外，以保证使用安全。

空调余热回收再利用系统100工作过程如下：当制冷回路1运行使得冷凝器13产生冷凝热时，启动热回收回路2，此时，第一水泵23会将蒸汽闪发器22中的液态换热工质抽取至冷凝器13处，使液态换热工质与冷凝器13的冷凝热进行热交换，同时在第一水泵23的作用下使得冷凝器13能够将液态换热工质循环加热，从而使得液态换热工质的温度趋近于冷凝器13的冷凝热，并使至少一部分液态换热工质转变成高压气态换热工质；接着，高压气态换热工质通过第九管路进入蒸汽发电机21的涡轮机211中以驱动涡轮机的涡轮转动，从而使得涡轮带动蒸汽发电机21的发电机212的输入轴转动，以产生电流，而发电机212与外部设置的输变电设备3进行电连接，从而将产生的电流输送至输变电设备3，实现对冷凝器13的冷凝热的回收再利用；当高压气态换热工质经过涡轮机211后会转变成常压气态换热工质，随后通过第十管路进入蒸汽冷却器24转变成液态换热工质，最后在第二水泵27的作用下被重新输送至蒸汽闪发器22中进行下一换热循环。其中，以一台60千瓦中央空调工作为例，工作1小时约需消耗电20千瓦时。采用该本空调余热回收再利用系统后，60千瓦的中央空调制冷工作1小时，产生蒸汽形式冷凝热80千瓦时，约可发电5千瓦时，可见其节能减排效果明显，经济效益和社会效益非常重大。

综上可见，通过对空调余热回收再利用系统的设计，使得蒸汽闪发器内的换热工质能够在第一水泵的作用下被冷凝器产生的冷凝热进行循环加热，并使至少一部分液态换热工质转变成高压气态换热工质，提高了液态换热工质转变为高压气态换热工质的转变率，并提高了对冷凝器的冷凝热的回收再利用效果。

空调余热回收再利用系统第二实施例

本实施例与上述空调余热回收再利用系统第一实施例的不同之处在于，在本实施例中：取消风机和第二风机的设置，并将空调余热回收再利用系统第一实施例中的风冷式蒸发器更换成水冷式蒸发器，将空调余热回收再利用系统第一实施例中的风冷式蒸汽冷却器更换成水冷式蒸汽冷却器。

空调设备实施例

空调设备具有上述的空调余热回收再利用系统第一实施例或第二实施例中所述的空调余热回收再利用系统，且空调设备包括机壳，空调余热回收再利用系统设置在机壳内，机壳具有输电接口，输电接口与蒸汽发电机的输电端电连接。可见，设置有上述空调余热回收再利用系统的空调设备能够具备对冷凝器产生的冷凝热进行回收再利用的功能，提高了对冷凝器的冷凝热的回收再利用效果。

发电系统实施例

发电系统包括输变电设备和上述的空调余热回收再利用系统第一实施例或第二实施例中所述的空调余热回收再利用系统，其中，输变电设备与蒸汽发电机的输电端电连接，设置有上述空调余热回收再利用系统的发电系统能够提高对冷凝器的冷凝热的回收再利用效果。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.空调余热回收再利用系统，包括：

制冷回路，所述制冷回路包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，所述蒸发器的第一出口所述压缩机的第二入口连接，压缩机的第二出口与所述冷凝器的第三入口连接，所述冷凝器的第三出口与所述节流阀的第四入口连接，所述节流阀的第四出口与所述蒸发器的第一入口连接；

热回收回路，所述热回收回路包括蒸汽发电机；

其特征在于，所述热回收回路还包括：

蒸汽闪发器，所述蒸汽闪发器的第五出口与所述蒸汽发电机的蒸汽入口连接，所述蒸汽闪发器的第五入口与所述蒸汽发电机的蒸汽出口连接，所述蒸汽闪发器的第六入口与所述冷凝器的第七出口连接；

第一水泵，所述第一水泵的第一进水端与所述蒸汽闪发器的第六出口连接，所述第一水泵的第一排水端与所述冷凝器的第七入口连接。

2.根据权利要求1所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述热回收回路还包括蒸汽冷却器，所述蒸汽冷却器的第八入口与所述蒸汽出口连接，所述蒸汽冷却器的第八出口与所述第五入口连接。

3.根据权利要求2所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述热回收回路还包括风机，所述风机设置在所述蒸汽冷却器处。

4.根据权利要求2所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述蒸汽冷却器为水冷式蒸汽冷却器；

所述蒸发器为水冷式蒸发器。

5.根据权利要求2所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述热回收回路还包括：

冷凝水储水罐，所述冷凝水储水罐的第九入口与所述第八出口连接；

第二水泵，所述第二水泵的第二进水端与所述冷凝水储水罐的第九出口连接，所述第二水泵的第二排水端与所述第五入口连接。

6.根据权利要求5所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述热回收回路还包括止逆阀，所述止逆阀的第十入口与所述第二排水端连接，所述止逆阀的第十出口与所述第五入口连接。

7.根据权利要求6所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述蒸汽闪发器设置有泄压阀。

8.根据权利要求1至7任一项所述的空调余热回收再利用系统，其特征在于：

所述制冷回路还包括储液器，所述储液器连接在所述第三出口和所述第四入口之间。

9.空调设备，其特征在于：

所述空调设备具有上述权利要求1至8任一项所述的空调余热回收再利用系统，所述空调设备包括机壳，所述空调余热回收再利用系统设置在所述机壳内，所述机壳具有输电接口，所述输电接口与所述蒸汽发电机的输电端电连接。

10.发电系统，包括输变电设备，其特征在于，还包括上述权利要求1至8任一项所述的空调余热回收再利用系统，所述输变电设备与所述蒸汽发电机的输电端电连接。

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