WO2014111061A1 - 一种冷热内平衡机组 - Google Patents

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深圳市庄合智能产业科技有限公司
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Abstract

一种冷热内平衡机组,包括压缩机(1)、热源侧换热器(2)、热源侧热平衡器(3)、热力膨胀阀(4)、冷源侧换热器(5)、冷源侧冷平衡器(6)和气液分离器(7)。压缩机(1)用管道依次与热源侧换热器(2)、热源侧热平衡器(3)、热力膨胀阀(4)、冷源侧换热器(5)、冷源侧冷平衡器(6)和气液分离器(7)串联连接。热源侧换热器(2)水侧进口与第一循环水泵(11)串联连接,热源侧换热器(2)与第二电磁阀(9)和第一单向阀(10)串联连接;热源侧热平衡器(3)水侧进口与第二循环水泵(15)串联连接,热源侧热平衡器(3)与第四电磁阀(13)和第二单向阀(14)串联连接;冷源侧换热器(5)水侧进口与第三循环水泵(19)串联连接,冷源侧换热器(5)与第五电磁阀(16)和第三单向阀(18)串联连接,冷源侧冷平衡器(6)水侧进口与第四循环水泵(23)串联连接,冷源侧冷平衡器(6)与第七电磁阀(20)和第四单向阀(22)串联连接,第一电磁阀(8)与热源侧换热器(2)并联连接,第三电磁阀(12)与热源侧热平衡器(3)并联连接,第六电磁阀(17)与冷源侧换热器(5)并联连接,第八电磁阀(21)与冷源侧冷平衡器(6)并联连接。

Description

一种冷热内平衡机组 技术领域
[0001] 本发明属于新能源与节能环保领域, 尤其涉及一种冷热内平衡机组领 域, 更具体地说, 是一种涉及将系统中的冷量和热量分离并平衡循环, 在无 与外界外系统换热的状态下, 通过内平衡器平衡, 同步输出循环平衡的冷量 和热量, 运行中无能量浪费的冷热平衡机组。
[0002] 背景技术
[0003] 《"十二五" 国家战略性新兴产业发展规划》 中指出, 加快发展技术 成熟、 市场竟争力强的核电、 风电、 太阳能光伏和热利用、 页岩石、 生物质 发电、 地热和地温能、 沼气等新能源、 积极推进技术基本成熟、 开发潜力大 的新型太阳能光伏和热发电、 生物质气化、 生物燃料、 海洋能等可再生能源 技术的产业化, 实施新能源集成利用示范重大工程。 到 2015年, 新能源占能 源消费总量的比例提高到 4. 5%, 减少二氧化碳年排放量 4亿吨以上。 到 2015 年, 我国节能潜力超过 4亿吨标准煤, 可带动上万亿元投资, 节能服务业总 产值可突破 3000亿元。但是,新能源应用也面临节约成本和保护环境的问题。 因此, 认清能源的本质是解决如何最有效地用物理或化学的方式供应冷热电 三种基本物质, 已成为新能源和节能环保技术和产业发展的关键。
[0004] 传统热力和空调设备在供热或制冷时, 都只单向制热或制冷。 在制热 时, 置换出的冷量不但未得到有效利用还需要配置多种装置和适宜环境来排 放; 在制冷时, 置换出的冷量不但未得到有效利用还需要配置多种装置和适 宜环境来排放。 这样就出现了在工业、 商业、 国防、 种植养殖业和居民生活 中普遍现象: 一方面在制热热时流失大量的废冷冷需要耗资处置, 另一方面 同时还需要耗费能源制冷热。 如能有效利用流失的冷热能量, 量应用于工业 生产及日常生活, 可以成倍提高能源使用效率, 大大降低能源使用成本和生 态环境损害。
[ 0005]发明内容
[ 0006] 本发明的目的在于提供一种冷热内平衡机组, 在制热时, 冷源侧的冷 量可能通过翅片散热器、 水路循环散热或内冷平衡器等换热装置在空气或水 中或冷媒中传递到用冷的终端得到有效利用; 在制冷时, 热源侧的热量可能 通过翅片散热器、 水路循环散热或内热平衡器等换热装置在空气或水中或冷 媒中传递到用热的终端得到有效利用。 旨在解决: 1、 需要热量亦同时需要冷 量的系统冷热需求; 2、 只需要热冷量的系统, 但相邻其他系统需要冷热量的 需求; 3、 在任意用热冷端回收冷热量至本机组, 实现冷热循环往复利用。 本 发明可以成倍提高机组冷热量使用效率, 实现零排放, 节省投资成本, 可广 泛应用于各行各业, 具有深远广泛社会价值和经济价值
[ 0007] 本发明是这样实现的。
[ 0008] 一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 压缩机 1用管道依次与热源侧换 热器 2、 热源侧热平衡器 3、 热力膨胀阀 4、 冷源侧换热器 5、 冷源侧冷平衡 器 6、 气液分离器 7串联连接, 所述热源侧换热器 2水侧进口与第一循环水泵 11串联连接,所述热源侧换热器 2与第二电磁阀 9、第一单向阀 10串联连接, 所述热源侧热平衡器 3水侧进口与第二循环水泵 15串联连接, 所述热源侧热 平衡器 3与第四电磁阀 1 3、 第二单向阀 14串联连接, 所述冷源侧换热器 5水 侧进口与第三循环水泵 19串联连接, 所述冷源侧换热器 5与第五电磁阀 16、 第三单向阀 18串联连接,所述冷源侧冷平衡器 6水侧进口与第四循环水泵 23 串联连接,所述冷源侧冷平衡器 6与第七电磁阀 20、第四单向阀 22串联连接, 所述第一电磁阀 8与热源侧换热器 2并联连接, 所述第三电磁阀 12与热源侧 热平衡器 3并联连接, 所述第六电磁阀 1 7与冷源侧换热器 5并联连接, 所述 第八电磁阀 21与冷源侧冷平衡器 6并联连接。
[ 0009] 上述热源侧换热器 2采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳 管式换热器
[ 0010] 上述热源侧热平衡器 3 采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器
[ 0011] 上述冷源侧换热器 5采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳 管式换热器。
[ 0012] 上述冷源侧冷平衡器 6 采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器。
[ 0013] 上述热源侧换热器 2连接热源侧供水管、 热源侧第一循环水泵 1 1、 热 源侧回水干管和相应热源侧应用热平衡设备。
[ 0014] 上述热源侧热平衡器 3连接热源侧热平衡器供水管、 热源侧热平衡器 衡设备。
[ 0015] 上述冷源侧换热器 5连接冷源侧供水管、冷源侧第三循环水泵 19、冷 源侧回水干管和相应冷源侧应用热平衡设备。
[ 0016] 上述冷源侧冷平衡器 6连接冷源侧冷平衡器供水管、 冷源侧冷平衡器 衡设备。
[ 0017] 上述热源侧换热器 2使用的循环水源包含共用管路中的水、 从水井、 湖泊或河流中抽取的水或地下盘管中循环流动的水, 也可以是其他合适的制 热制冷工质。 湖泊或河流中抽取的水或地下盘管中循环流动的水, 也可以是其他合适的制 热制冷工质。
[ 0019] 采用上述技术方案,本发明将冷源侧和热源侧换热器置于同一个系统 中, 热源侧换热器和热源侧热平衡器串联连接, 冷源侧换热器和冷源侧冷平 衡器串联连接, 冷源侧和热源侧换热器及平衡器需与连接相应使用热量或冷 量的末端设备, 用于制冷时, 冷源侧用于制冷末端如房间制冷, 同时热源侧 的热量可通过储水箱或蒸汽发生器等设备用于制热末端如生活热水等, 用于 制热时, 热源侧用于制热末端以达到升高温度的目的, 同时冷源侧的热量可 通过冰蓄冷或冷库等加以应用, 上述制冷或制热时, 当冷量负荷不够或多余 或者热量负荷不够或多余时, 开启氟侧冷源侧冷平衡器或热源侧热平衡器, 使系统制冷制热更加匹配, 冷量和热量都得到充分利用, 冷热平衡无浪费, 可达到机组利用的最佳状态, 最大程度的提高能效比, 降低初期投资成本, 高效环保。
[ 0020] 附图说明
[ 0021] 图 1是本发明实施例提供的系统原理图。
[ 0022] 具体实施方式
[ 0023] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下结合附图 及实施例, 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解, 此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本发明, 并不用于限定本发明。
[ 0024] 请参照图 1 , 其压缩机 1用管道依次与热源侧换热器 2、 热源侧热平 衡器 3、 热力膨胀阀 4、 冷源侧换热器 5、 冷源侧冷平衡器 6、 气液分离器 7 串联连接, 所述热源侧换热器 2水侧进口与第一循环水泵 11串联连接, 所述 热源侧换热器 2与第二电磁阀 9、 第一单向阀 10串联连接, 所述热源侧热平 衡器 3水侧进口与第二循环水泵 15串联连接, 所述热源侧热平衡器 3与第四 电磁阀 1 3、 第二单向阀 14串联连接, 所述冷源侧换热器 5水侧进口与第三循 环水泵 19 串联连接, 所述冷源侧换热器 5与第五电磁阀 16、 第三单向阀 18 串联连接, 所述冷源侧热平衡器 6水侧进口与第四循环水泵 23串联连接, 所 述冷源侧冷平衡器 6与第七电磁阀 20、 第四单向阀 22串联连接, 所述第一电 磁阀 8与热源侧换热器 2并联连接, 所述第三电磁阀 12与热源侧热平衡器 3 并联连接, 所述第六电磁阀 17与冷源侧换热器 5并联连接, 所述第八电磁阀 21与冷源侧冷平衡器 6并联连接, 整个系统可完成制冷制热并且冷热量都可 通过末端设备平衡使用的机组。
[ 0025] 请参阅图 1 , 所述热源侧换热器 2采用冷水换热的板式换热器、 套管 式换热器、 壳管式换热器。 所述热源侧换热器 2 , 其与热源侧供水管、 热源侧 第一循环水泵 11、 热源侧回水干管和相应热源侧应用热平衡设备连接到末端 系统中组成水路系统进行热量交换。
[ 0026] 请参阅图 1 , 所述热源侧热平衡器 3采用冷水换热的板式换热器、 套 管式换热器、 壳管式换热器。 所述热源侧热平衡器 3 , 其与热源侧热平衡器供 水管、 热源侧热平衡器第二循环水泵 15、 热源侧热平衡器回水干管和相应热 源侧热平衡器应用热平衡设备连接到末端系统中组成水路系统进行热量交换。
[ 0027] 请参阅图 1 , 所述冷源侧换热器 5采用冷水换热的板式换热器、 套管 式换热器、 壳管式换热器。 所述冷源侧换热器 5 , 其与冷源侧供水管、 冷源侧 系统中组成水路系统进行热量交换。
[ 0028] 请参阅图 1 , 所述冷源侧冷平衡器 6采用冷水换热的板式换热器、 套 管式换热器、 壳管式换热器。 所述冷源侧冷平衡器 6 , 其与冷源侧冷平衡器供 水管、 冷源侧冷平衡器第四循环水泵 23、 冷源侧冷平衡器回水干管和相应冷 源侧冷平衡器应用热平衡设备连接到末端系统中组成水路系统进行热量交换。
[ 0029] 请参阅图 1 , 所述热源侧换热器 2使用的循环水源包含共用管路中的 水、 从水井、 湖泊或河流中抽取的水或地下盘管中循环流动的水, 也可以是 其他合适的制热制冷工质。
[ 0030] 请参阅图 1 , 所述热源侧热平衡器 3使用的循环水源包含共用管路中 的水、 从水井、 湖泊或河流中抽取的水或地下盘管中循环流动的水, 也可以 是其他合适的制热制冷工质。
[ 0031] 本实施例具有以下四种工况, 在这四种工作状态中, 所述热源侧换热 器 2为板式换热器, 所述热源侧热平衡器 3为板式换热器, 所述冷源侧换热 器 5为板式换热器。 所述冷源侧冷平衡器 6为板式换热器。
[ 0032]
1内热平衡器未开启工况:
请参阅图 1 , 压缩机 1压缩冷媒进入到热源侧换热器 2中, 此时, 第二电磁阀 9、 第一循环水泵 11开启, 冷媒进入到热源侧换热器 2 中与循环水进行热交 换, 冷却水温度上升, 冷媒温度冷凝降低, 冷媒通过第一单向阀 1 0后, 第三 电磁阀 12开启, 冷媒进入热力膨胀阀 4中节流, 节流后, 第五电磁阀 16、 第 三循环水泵 19开启, 冷媒进入到冷源侧换热器 5中与冷冻水热交换, 冷媒蒸 发吸热温度上升, 冷冻水放热温度降低, 蒸发后, 冷媒通过第三单向阀 18后 第八电磁阀 21开启, 冷媒通过第八电磁阀 21进入气液分离器 7中, 通过气 液分离器 7后冷媒回到压缩机 1中, 系统进入到下一个循环。
[ 0033] 所述工况中, 第二电磁阀 9、 第三电磁阀 12、 第五电磁阀 16、 第八 电磁阀 21开启, 第一电磁阀 8、 第四电磁阀 1 3、 第六电磁阀 17、 第七电磁阀 20关闭。
[ 0034] 所述工况中, 第一循环水泵 11、 第三循环水泵 19开启, 第二循环水 泵 15、 第四循环水泵 23关闭。
[ 0035]
2热源侧内热平衡器开启工况:
请参阅图 1 , 压缩机 1压缩冷媒进入到热源侧换热器 2中, 此时, 第一电磁阀 8、 第二电磁阀 9、 第一循环水泵 11开启, 冷媒进入到热源侧换热器 2中与循 环水进行热交换, 冷却水温度上升, 冷媒温度冷凝降低, 冷媒通过第一单向 阀 10后, 第三电磁阀 12关闭、 第四电磁阀 1 3开启, 冷媒进入到热源侧热平 衡器 3中, 第二循环水泵 15开启, 冷媒与循环水进行热交换, 冷却水温度上 升, 冷媒温度再次冷凝降低, 冷媒通过第二单向阀 14后, 进入热力膨胀阀 4 中节流, 节流后, 第五电磁阀 16、 第三循环水泵 19开启, 冷媒进入到冷源侧 换热器 5中与冷冻水热交换,冷媒蒸发吸热温度上升,冷冻水放热温度降低, 蒸发后, 冷媒通过第三单向阀 18后第八电磁阀 21开启, 冷媒通过第八电磁 阀 21进入气液分离器 7中, 通过气液分离器 7后冷媒回到压缩机 1中, 系统 进入到下一个循环。
[ 0036] 所述工况中, 第二电磁阀 9、 第四电磁阀 1 3、 第五电磁阀 16、 第八 电磁阀 21开启, 第一电磁阀 8、 第三电磁阀 12、 第六电磁阀 17、 第七电磁阀 20关闭。
[ 0037] 所述工况中, 第一循环水泵 11、 第二循环水泵 15、 第三循环水泵 19 开启, 第四循环水泵 23关闭。
[ 0038] 3冷源侧内冷平衡器开启工况:
请参阅图 1 , 压缩机 1压缩冷媒进入到热源侧换热器 2中, 此时, 第二电磁阀 9、 第一循环水泵 11开启, 冷媒进入到热源侧换热器 2 中与循环水进行热交 换, 冷却水温度上升, 冷媒温度冷凝降低, 冷媒通过第一单向阀 1 0后, 第三 电磁阀 12开启, 冷媒进入热力膨胀阀 4中节流, 节流后, 第五电磁阀 16、 第 三循环水泵 19开启, 冷媒进入到冷源侧换热器 5中与冷冻水热交换, 冷媒蒸 发吸热温度上升, 冷冻水放热温度降低, 蒸发后, 冷媒通过第三单向阀 18后 第七电磁阀 20开启、 第八电磁阀 21关闭、 第四循环水泵 23开启, 冷媒进入 冷源侧冷平衡器 6中继续蒸发, 蒸发完后冷媒通过第四单向阀 22后进入气液 分离器 7中, 通过气液分离器 7后冷媒回到压缩机 1 中, 系统进入到下一个 循环。
[ 0039] 所述工况中, 第二电磁阀 9、 第三电磁阀 12、 第五电磁阀 16、 第七电 磁阀 20开启, 第一电磁阀 8、 第四电磁阀 1 3、 第六电磁阀 17、 第八电磁阀 21关闭。
[ 0040] 所述工况中, 第一循环水泵 11、 第三循环水泵 19、 第四循环水泵 23 开启, 第二循环水泵 15关闭。
[ 0041]
4热源侧内热平衡器及冷源侧内冷平衡器开启工况:
请参阅图 1 , 压缩机 1压缩冷媒进入到热源侧换热器 2中, 此时, 第二电磁阀 9、 第一循环水泵 11开启, 冷媒进入到热源侧换热器 2 中与循环水进行热交 换, 冷却水温度上升, 冷媒温度冷凝降低, 冷媒通过第一单向阀 1 0后, 第三 电磁阀 12关闭、 第四电磁阀 1 3开启, 冷媒进入到热源侧热平衡器 3中, 第 二循环水泵 15开启, 冷媒与循环水进行热交换, 冷却水温度上升, 冷媒温度 再次冷凝降低, 冷媒通过第二单向阀 14后, 进入热力膨胀阀 4中节流, 节流 后, 第五电磁阀 16、 第三循环水泵 19开启, 冷媒进入到冷源侧换热器 5中与 冷冻水热交换, 冷媒蒸发吸热温度上升, 冷冻水放热温度降低, 蒸发后, 冷 媒通过第三单向阀 18后第七电磁阀 20开启、 第八电磁阀 21关闭, 第四循环 水泵 23开启, 冷媒进入冷源侧冷平衡器 6中继续蒸发, 蒸发完后冷媒通过第 四单向阀 22后进入气液分离器 7中, 通过气液分离器 7后冷媒回到压缩机 1 中, 系统进入到下一个循环。
[ 0042] 所述工况中, 第二电磁阀 9、 第四电磁阀 1 3、 第五电磁阀 16、 第七电 磁阀 20开启, 第一电磁阀 8、 第三电磁阀 12、 第六电磁阀 17、 第八电磁阀 21关闭。
[ 0043] 所述工况中,第一循环水泵 11、第二循环水泵 15、第三循环水泵 19、 第四循环水泵 23开启。
[ 0044]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等, 均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书
1. 一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 压缩机( 1 )用管道依次与热源侧换 热器(2)、 热源侧热平衡器(3)、 热力膨胀阀 (4)、 冷源侧换热器(5)、 冷 源侧冷平衡器(6)、 气液分离器(7 ) 串联连接, 所述热源侧换热器(2 ) 水 侧进口与第一循环水泵(11 ) 串联连接, 所述热源侧换热器(2)与第二电磁 阀 (9)、 第一单向阀 (10) 串联连接, 所述热源侧热平衡器(3)水侧进口与 第二循环水泵( 15 )串联连接,所述热源侧热平衡器( 3 )与第四电磁阀( 13 )、 第二单向阀 (14) 串联连接, 所述冷源侧换热器(5 )水侧进口与第三循环水 泵(19 ) 串联连接, 所述冷源侧换热器(5 ) 与第五电磁阀 (16)、 第三单向 阀( 18 )串联连接, 所述冷源侧冷平衡器( 6 )水侧进口与第四循环水泵( 23 ) 串联连接, 所述冷源侧冷平衡器(6)与第七电磁阀(20)、 第四单向阀(22) 串联连接, 所述第一电磁阀 (8 ) 与热源侧换热器(2 ) 并联连接, 所述第三 电磁阀 (U)与热源侧热平衡器(3)并联连接, 所述第六电磁阀 (17)与冷 源侧换热器(5 ) 并联连接, 所述第八电磁阀 (21 ) 与冷源侧冷平衡器(6 ) 并联连接。
2. 如权利要求 1所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧换热 器采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器。
3. 如权利要求 1所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧热平 衡器采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器。
4. 如权利要求 1所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述冷源侧换热 器采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器。
5. 如权利要求 1所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述冷源侧冷平 衡器采用冷水换热的板式换热器、 套管式换热器、 壳管式换热器。
6. 如权利要求 2所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧换热 器连接热源侧供水管、 热源侧第一循环水泵、 热源侧回水干管和相应热源侧 应用热平衡设备。
7.如权利要求 3所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧热平 衡器连接热源侧热平衡器供水管、 热源侧热平衡器第二循环水泵、 热源侧热 平衡器回水千管和相 L热源 热平衡器 用热平 4
8. 如权利要求 4所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述冷源侧换热 器连接冷源侧供水管、 冷源侧第三循环水泵、 冷源侧回水干管和相应冷源侧 应用热平衡设备。
9. 如权利要求 5所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述冷源侧冷平 衡器连接冷源侧冷平衡器供水管、 冷源侧冷平衡器第四循环水泵、 冷源侧冷
10. 如权利要求 2 所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧换 热器使用的循环水源包含共用管路中的水、 从水井、 湖泊或河流中抽取的水 或地下盘管中循环流动的水; 也可以是其他制冷制热工质。
11. 如权利要求 3 所述的一种冷热内平衡机组, 其特征在于: 所述热源侧热 平衡器使用的循环水源包含共用管路中的水、 从水井、 湖泊或河流中抽取的 水或地下盘管中循环流动的水; 也可以是其他制冷制热工质。
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