CN106196531A - 一种水冷式空调制冷主机*** - Google Patents

一种水冷式空调制冷主机*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水冷式空调制冷主机***，包括主压缩机、主蒸发器、主冷凝器、热回收换热器、空调用户端、热水用户端、冷却塔和辅助热泵装置，主压缩机、主蒸发器的冷侧通道和主冷凝器的热侧通道依次首尾连接；主蒸发器的热侧通道与空调用户端连接，主冷凝器的冷侧通道与冷却塔连接；热回收换热器的冷侧通道与热水用户端的入口连接，辅助热泵装置的两端分别与主蒸发器的热侧通道的出口和热回收换热器的冷侧通道的出口连接。这提高热回收换热器回收热量的温度品位，还增加了供给热水用户端的总热量，满足热水用户的热量需求，还使主冷凝器的冷却水的温度降得更低，提高了整个水冷式空调制冷主机***的制冷能效比，减少了能源损耗。

Description

一种水冷式空调制冷主机***
技术领域
本发明涉及制冷技术设备，具体来说是一种水冷式空调制冷主机***。
背景技术
在宾馆、酒店、医院、学校等场所，既需要制冷空调，又需要热水供应。传统的解决方法是冷、热两套方案各自解决。一方面要消耗煤、燃气或电力等能源生产热水，另一方面要用冷却塔(或地下水、空气冷却等形式)把空调***在制冷过程中产生的冷凝热散失到大气中，这部分热量没有被有效利用，对于同时存在冷和热需求的场合，造成了明显的能源浪费。
空调***的基本运行原理是逆卡诺制冷循环，通过向压缩机输入一定的电力等能源，***通过蒸发器向低温环境吸收热量(制冷)，通过冷凝器向高温环境排出热量(制热)。理论上，空调***向高温环境排出的热量等于其从低温环境吸收的热量与压缩机消耗能源之和，以目前应用普遍的空调制冷主机来说，冷凝器排热量大约相当于蒸发侧吸热量的115％。目前，在大多数的水冷式中央空调***设计中，这部分冷凝排热并没有被利用起来，还要通过冷却塔***向环境大气中排放，不但造成污染，还浪费了能源。因此，对水冷式中央空调主机的冷凝热进行回收利用，冷热兼收，变废为宝，将产生显著的节能效益。
空调主机热回收的方法是在制冷主机的压缩机出口和冷凝器入口之间串联一个热回收换热器，通过制取热水的方式把压缩机排气冷媒中的高温热量回收利用。由于回收热量的品位(温度)要求尽可能高以满足各种用热需求，因此一般情况下都优先回收压缩机出口冷媒的高温显热段热量。随着冷媒温度的降低并进入汽、液冷凝相变阶段后，由于热源温度的降低回收热量的可利用性越来越低，因此大部分的冷凝热仍通过冷却塔排向环境。对于同一个主机***，回收热量的多少受其回收热水温度的影响巨大。以R22冷媒为例，如果制取60℃热水，则回收热量最大10％；制取55℃热水，回收量最大15％；制取50℃热水，回收量最大30％；制取45℃热水，回收量最大50％。即回收热的品位越高，则回收比例越低。在实际应用中，热回收的比例对项目的技术经济指标影响明显，比例太低则投资回收期太长，从而可能使得项目不具有可实施性，但是回收热水的温度品位太低，又可能难以满足用热端的需求。因此，在中央空调主机热回收技术应用中，迫切需要一种既能提升回收热量品味，又能增加回收热量数量的技术，以解决上述矛盾。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、可提升热回收品位和数量的水冷式空调制冷主机***
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水冷式空调制冷主机***，包括主压缩机、主蒸发器、主冷凝器、热回收换热器、空调用户端、热水用户端、冷却塔、辅助热泵装置和主节流阀，所述主压缩机的入口与主蒸发器的冷侧通道的出口连接，所述主蒸发器的冷侧通道的入口通过第一管道与主冷凝器的热侧通道的出口连接，所述主节流阀安装于第一管道；所述主冷凝器的热侧通道的入口与热回收换热器的热侧通道的出口连接，所述热回收换热器的热侧通道的入口与主压缩机的出口连接；所述主蒸发器的热侧通道与空调用户端连接；
所述主冷凝器的冷侧通道的出口与冷却塔的入口连接，所述主冷凝器的冷侧通道的入口通过第二管道与冷却塔的出口连接；所述热回收换热器的冷侧通道的出口通过第三管道与热水用户端的入口连接，所述热回收换热器的冷侧通道的入口通过第四管道与热水用户端的出口连接；
所述辅助热泵装置的热端与第三管道连接，所述辅助热泵装置的冷端与第二管道连接。
优选的，所述辅助热泵装置包括辅助压缩机、辅助蒸发器、辅助冷凝器和辅助节流阀，所述辅助压缩机、辅助冷凝器的热侧通道、辅助节流阀和辅助蒸发器的冷侧通道依次首尾连接；所述辅助蒸发器的热侧通道与第二管道连接，所述辅助冷凝器的冷侧通道与第三管道连接。
优选的，所述第二管道设有第一水泵，此第一水泵位于冷却塔的出口与辅助蒸发器的热侧通道之间。
优选的，所述第四管道设有第二水泵。
优选的，所述主蒸发器的热侧通道的入口与空调用户端的出口之间的连接管道设有第三水泵。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本水冷式空调制冷主机***通过增设辅助热泵装置，从而提高热回收换热器回收热量的温度品位，还增加了供给热水用户端的总热量，满足热水用户的热量需求。
2、本水冷式空调制冷主机***通过增设辅助热泵装置可使主冷凝器的冷却水的温度降得更低，提高了整个水冷式空调制冷主机***的制冷能效比，减少了能源损耗。
3、本水冷式空调制冷主机***中辅助热泵装置主要由辅助压缩机、辅助蒸发器、辅助冷凝器和辅助节流阀构成，这结构简单，方便制造安装且制造成本低。
附图说明
图1是本发明水冷式空调制冷主机***的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本水冷式空调制冷主机***，包括主压缩机1、主蒸发器2、主冷凝器3、热回收换热器4、空调用户端5、热水用户端6、冷却塔7、辅助热泵装置8和主节流阀10，所述主压缩机1的入口与主蒸发器2的冷侧通道的出口连接，所述主蒸发器2的冷侧通道的入口通过第一管道9与主冷凝器3的热侧通道的出口连接，所述主节流阀10安装于第一管道9；所述主冷凝器3的热侧通道的入口与热回收换热器4的热侧通道的出口连接，所述热回收换热器4的热侧通道的入口与主压缩机1的出口连接；所述主蒸发器2的热侧通道与空调用户端5连接；所述主冷凝器3的冷侧通道的出口与冷却塔7的入口连接，所述主冷凝器3的冷侧通道的入口通过第二管道11与冷却塔7的出口连接；所述热回收换热器4的冷侧通道的出口通过第三管道12与热水用户端6的入口连接，所述热回收换热器4的冷侧通道的入口通过第四管道13与热水用户端6的出口连接；所述辅助热泵装置8的热端与第三管道12连接，所述辅助热泵装置8的冷端与第二管道11连接。而所述辅助热泵装置8包括辅助压缩机81、辅助蒸发器82、辅助冷凝器83和辅助节流阀84，所述辅助压缩机81、辅助冷凝器83的热侧通道、辅助节流阀84和辅助蒸发器82的冷侧通道依次首尾连接，即辅助压缩机81的出口、辅助冷凝器83的热侧通道的入口、辅助冷凝器83的热侧通道的出口、辅助节流阀84的入口、辅助节流阀84的出口、辅助蒸发器82的冷侧通道的入口和辅助蒸发器82的冷侧通道的出口依次连接。；所述辅助蒸发器82的热侧通道(即辅助热泵装置的冷端)与第二管道11连接，所述辅助冷凝器83的冷侧通道(即辅助热泵装置的热端)与第三管道12连接。
具体的，主压缩机1、主蒸发器2、主冷凝器3、热回收换热器4、空调用户端5、热水用户端6和冷却塔7形成主***。在此主***中进行热交换，即主蒸发器2为空调用户端5提供冷量，而热回收换热器4为热水用户端6提供热量。为提高热回收换热器4提供热量的品位与总数量，在此主***基础上增设辅助热泵装置8。则从热回收换热器4出来的热水经辅助冷凝器83进一步被加热，热水的温度品位获得提升，向热水用户端6所输送的热量总量也得到增加。另一方面，从冷却塔7回来的冷却水经辅助蒸发器82进一步被冷却后，再进入主冷凝器3，使得主冷凝器3冷却的水温度降低，故主***运行能效比得到显著提升。这通过付出少量驱动辅助热泵装置运行的能耗，即可获得主***提升回收热品位和总量，还提高主***运行能效比的双重收益，故主***的运行能效比得到显著提升。同时，在其他工况不变的情况下，主***的输入能源将有所降低，这在一定程度上弥补了辅助热泵装置额外消耗的能源。
所述第二管道11设有第一水泵14，此第一水泵14位于冷却塔7的出口与辅助蒸发器82的热侧通道之间。所述第四管道13设有第二水泵15。所述主蒸发器2的热侧通道的入口与空调用户端5的出口之间的连接管道设有第三水泵16。各个水泵的设置保证了水流的流动性，保证整个***运行的可行性。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水冷式空调制冷主机***，其特征在于：包括主压缩机、主蒸发器、主冷凝器、热回收换热器、空调用户端、热水用户端、冷却塔、辅助热泵装置和主节流阀，所述主压缩机的入口与主蒸发器的冷侧通道的出口连接，所述主蒸发器的冷侧通道的入口通过第一管道与主冷凝器的热侧通道的出口连接，所述主节流阀安装于第一管道；所述主冷凝器的热侧通道的入口与热回收换热器的热侧通道的出口连接，所述热回收换热器的热侧通道的入口与主压缩机的出口连接；所述主蒸发器的热侧通道与空调用户端连接；
所述主冷凝器的冷侧通道的出口与冷却塔的入口连接，所述主冷凝器的冷侧通道的入口通过第二管道与冷却塔的出口连接；所述热回收换热器的冷侧通道的出口通过第三管道与热水用户端的入口连接，所述热回收换热器的冷侧通道的入口通过第四管道与热水用户端的出口连接；
所述辅助热泵装置的热端与第三管道连接，所述辅助热泵装置的冷端与第二管道连接。
2.根据权利要求1所述的水冷式空调制冷主机***，其特征在于：所述辅助热泵装置包括辅助压缩机、辅助蒸发器、辅助冷凝器和辅助节流阀，所述辅助压缩机、辅助冷凝器的热侧通道、辅助节流阀和辅助蒸发器的冷侧通道依次首尾连接；所述辅助蒸发器的热侧通道与第二管道连接，所述辅助冷凝器的冷侧通道与第三管道连接。
3.根据权利要求2所述的水冷式空调制冷主机***，其特征在于：所述第二管道设有第一水泵，此第一水泵位于冷却塔的出口与辅助蒸发器的热侧通道之间。
4.根据权利要求1所述的水冷式空调制冷主机***，其特征在于：所述第四管道设有第二水泵。
5.根据权利要求1所述的水冷式空调制冷主机***，其特征在于：所述主蒸发器的热侧通道的入口与空调用户端的出口之间的连接管道设有第三水泵。
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