CN110542248A - 可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法 - Google Patents

可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法。其中，该冷凝器内部设置有相互独立的冷凝区和过冷区；所述冷凝区，位于所述过冷区的上方，用于将气态冷媒转换为液态冷媒，所述液态冷媒流入所述过冷区；所述过冷区，位于所述冷凝器的底部，用于利用冷冻水与所述液态冷媒进行热交换，以降低所述液态冷媒的温度。本发明通过在冷凝器设置过冷区，在气态冷媒转换为液态冷媒之后，利用冷冻水进水降低液态冷媒的温度，使得冷凝器出口液体的实际温度降低，进而提高机组过冷度，简单有效地提高了机组制冷量及制冷主机的能效。

Description

可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法
技术领域
本发明涉及机组技术领域，具体而言，涉及一种可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法。
背景技术
空调***作为建筑***的重要组成部分，其占整个建筑***能耗电量的比重很大。空调***的节能对降低建筑***耗能，节省用电支出，优化国家电力结构有着极为重要的意义和作用。提高空调能效，尤其是制冷能效，对节能减排有重要意义。
目前，一般是通过提高压缩机能效来提高制冷主机能效，例如，减少压缩机启停次数、改善压缩机回油情况等，但控制方法一般较为复杂。
针对现有技术中如何简单有效地提升制冷主机能效的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供一种可提高过冷度的冷凝器、冷水机组、空调及机组控制方法，以解决现有技术中如何简单有效地提升制冷主机能效的问题，利用冷冻水进水提升机组过冷度，提高制冷主机能效。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种可提高过冷度的冷凝器，所述冷凝器内部设置有相互独立的冷凝区和过冷区；所述冷凝区，位于所述过冷区的上方，用于将气态冷媒转换为液态冷媒，所述液态冷媒流入所述过冷区；所述过冷区，位于所述冷凝器的底部，用于利用冷冻水与所述液态冷媒进行热交换，以降低所述液态冷媒的温度。
可选的，所述冷凝区包括：第一换热管、冷却水进水口和冷却水出水口。
可选的，所述过冷区包括：第二换热管、冷冻水进水口和冷冻水出水口。
可选的，所述冷凝区的上方设置有气态冷媒入口，所述过冷区的下方设置有液态冷媒出口。
本发明实施例还提供了一种可提高过冷度的冷水机组，包括：本发明实施例所述的冷凝器。
可选的，上述冷水机组还包括：蒸发器，连接有冷冻水进水管路和冷冻水出水管路；第一管路，一端连接至所述冷冻水进水管路，另一端连接至所述过冷区的冷冻水进水口，用于向所述过冷区输入冷冻水；第二管路，一端连接至所述过冷区的冷冻水出水口，另一端连接至所述冷冻水出水管路，用于从所述过冷区输出换热后的冷冻水至所述冷冻水出水管路。
可选的，上述冷水机组还包括：三通阀，安装于所述第一管路与所述冷冻水进水管路的连接处。
可选的，所述第一管路与所述冷冻水进水管路的阻力相等或阻力差值处于预设范围内，所述冷冻水进水管路上安装有第一水泵，用于同时为所述第一管路和所述冷冻水进水管路提供动力。
可选的，所述第一管路上安装有第二水泵，用于为所述第一管路提供动力；所述冷冻水进水管路上安装有第三水泵，用于为所述冷冻水进水管路提供动力。
本发明实施例还提供了一种可提高过冷度的空调，包括：上述冷水机组。
本发明实施例还提供了一种可提高过冷度的机组控制方法，基于上述冷水机组实现，所述方法包括：利用冷凝器的冷凝区将气态冷媒转换为液态冷媒，所述液态冷媒流入所述冷凝器的过冷区；控制冷冻水输入至所述过冷区，利用所述冷冻水与所述液态冷媒进行热交换，以降低所述液态冷媒的温度。
可选的，控制冷冻水输入至所述过冷区，包括：从蒸发器的冷冻水进水管路引入所述冷冻水，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区。
可选的，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区，包括：在水泵提供的动力下，控制所述冷冻水通过所述第一管路输入至所述过冷区；其中，所述水泵安装在所述冷冻水进水管路上或者安装在所述第一管路上。
可选的，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区，包括：打开三通阀，控制所述冷冻水同时进入所述冷冻水进水管路和所述第一管路。
可选的，在利用所述冷冻水与所述液态冷媒进行热交换之后，还包括：控制换热后的冷冻水通过第二管路传输至蒸发器的冷冻水出水管路。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所述的方法。
应用本发明的技术方案，通过在冷凝器设置过冷区，在气态冷媒转换为液态冷媒之后，利用冷冻水进水降低液态冷媒的温度，使得冷凝器出口液体的实际温度降低，进而提高机组过冷度，简单有效地提高了机组制冷量及制冷主机的能效。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可提高过冷度的冷凝器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的可提高过冷度的冷水机组的结构示意图一；
图3是本发明实施例提供的可提高过冷度的冷水机组的结构示意图二；
图4是本发明实施例提供的可提高过冷度的冷水机组的结构示意图三；
图5是本发明实施例提供的过冷度与机组能效的关系示意图；
图6是本发明实施例提供的可提高过冷度的机组控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
名词解释：过冷度是指冷凝压力对应的饱和液体温度与冷凝器出口液体实际温度的差值。该液体是指液态冷媒。
图1是本发明实施例提供的可提高过冷度的冷凝器的结构示意图，如图1所示，冷凝器10内部设置有相互独立的冷凝区11和过冷区12(参见图1中两个用黑框圈起来的区域)，冷凝区11和过冷区12上下设置。冷凝区11的上方设置有气态冷媒入口13，用于向冷凝器10输入气态冷媒。过冷区12的下方设置有液态冷媒出口14，用于从冷凝器10输出液态冷媒。
冷凝区11位于过冷区12的上方，用于将气态冷媒转换为液态冷媒，由于冷凝区与过冷区的相对位置，液态冷媒流入过冷区12。
过冷区12位于冷凝器10的底部，用于利用冷冻水与液态冷媒进行热交换，即对液态冷媒进行过冷冷却，以降低液态冷媒的温度。
气态冷媒从气态冷媒入口13进入冷凝器10后，经过冷凝区11换热后降温液化，冷凝后的液态冷媒在过冷区12进一步降温，然后从液态冷媒出口14流出。具体的，在冷凝区11利用冷却水实现气态冷媒的液化，在过冷区12利用冷冻水实现液态冷媒的降温。
冷凝区11包括：第一换热管111、冷却水进水口和冷却水出水口(图中未示出)。冷却水通过冷却水进水口进入到第一换热管111中，冷却水在第一换热管111内流动，与第一换热管111外部的气态冷媒进行换热，气态冷媒冷凝液化，液态冷媒流入下方的过冷区12。换热后的冷却水通过冷却水出水口流出。
过冷区12包括：第二换热管121、冷冻水进水口和冷冻水出水口(图中未示出)。冷冻水通过冷冻水进水口进入到第二换热管121中，冷冻水在第二换热管121内流动，与第二换热管121外部的液态冷媒进行换热，由于冷冻水的温度较低，从而能够进一步降低液态冷媒的温度。换热后的冷冻水通过冷冻水出水口流出。
冷凝区11的换热管与过冷区12的换热管的数量可以根据实际需求设置，例如，参考机组制冷量和冷凝器结构进行铺管。
本实施例中，冷冻水是蒸发器所利用的媒质，针对蒸发器而言，冷冻水进水温度一般为12℃，冷冻水出水温度为7℃，供给末端，实现制冷目的。常规的冷凝器所使用的冷却水进水温度一般较高，例如，32℃，由此，经过过冷区的冷冻水对液态冷媒进一步降温，使得过冷度可大幅提升，机组能效也可有效提升。
本实施例通过在冷凝器设置过冷区，在气态冷媒转换为液态冷媒之后，利用冷冻水进水降低液态冷媒的温度，使得冷凝器出口液体的实际温度降低，进而提高机组过冷度，简单有效地提高了机组制冷量及制冷主机的能效。
本发明实施例还提供一种可提高过冷度的冷水机组，包括上述实施例所述的冷凝器10。参考图2，除了冷凝器10，冷水机组还包括：蒸发器20、压缩机30和节流阀40。A表示冷却水进水，B表示冷却水出水，虚线表示冷媒的循环回路。
本实施例的冷水机组，通过在冷凝器设置过冷区，在气态冷媒转换为液态冷媒之后，利用冷冻水进水降低液态冷媒的温度，使得冷凝器出口液体的实际温度降低，进而提高机组过冷度，简单有效地提高了机组制冷量及制冷主机的能效。
如图2所示，蒸发器20连接有冷冻水进水管路21和冷冻水出水管路22。
冷水机组还包括：
第一管路50，一端连接至冷冻水进水管路21，另一端连接至过冷区12的冷冻水进水口，用于向过冷区12输入冷冻水(此处冷冻水温度为12℃)；
第二管路60，一端连接至过冷区12的冷冻水出水口，另一端连接至冷冻水出水管路22，用于从过冷区12输出换热后的冷冻水至冷冻水出水管路22。
通过第一管路和第二管路实现了将蒸发器侧的冷冻水进水传输至冷凝器的过冷区，以利用该冷冻水进水提高过冷度，之后将换热后的冷冻水输出。
上述冷水机组还包括：三通阀70，安装于第一管路50与冷冻水进水管路21的连接处。当三通阀70打开时，冷冻水通过两条路线分别进入蒸发器20和冷凝器10的过冷区12，具体的，通过冷冻水主干路(即冷冻水进水管路21)进入蒸发器20，通过冷冻水支路(即第一管路50)进入过冷区12。由此利用三通阀从蒸发器的冷冻水进水管路分出一支水流，进入冷凝器的过冷区，再回到冷冻水出水管路，实现了将冷冻水传输至冷凝器的过冷区，进而达到提高过冷度的目的。
为了保证冷冻水的传输与流动，在一个实施方式中，如图3所示，第一管路50与冷冻水进水管路21的阻力相等或相近(即阻力差值处于可以接受的预设范围内)。具体的，管路阻力包括沿程阻力和各部件(如三通阀、弯头等)的局部阻力，沿程阻力与管路长度相关，局部阻力可通过计算得到。通过计算以及合理设计，使得第一管路50与冷冻水进水管路21的阻力相等或相近，避免出现水力不平衡的现象。基于此，第一管路50和冷冻水进水管路21可共用一台水泵，使得结构简单且节能。具体的，冷冻水进水管路21上安装有第一水泵23，用于同时为第一管路50和冷冻水进水管路21提供动力。
在另一个实施方式中，如图4所示，分别使用两台水泵来提供两条管路的动力。具体的，第一管路50上安装有第二水泵51，用于为第一管路提供动力；冷冻水进水管路21上安装有第三水泵24，用于为冷冻水进水管路21提供动力。本实施方式中不设计第一管路50与冷冻水进水管路21的阻力，实现简单。
以R134a制冷剂，5℃蒸发温度，36℃冷凝温度为例，过冷度与机组能效的关系如图5所示，过冷度每增加一度，机组能效提升约1％。
本发明实施例还提供一种可提高过冷度的空调，包括：上述实施例所述的冷水机组。
基于上述各实施例，本发明实施例还提供了一种可提高过冷度的机组控制方法，图6是本发明实施例提供的可提高过冷度的机组控制方法的流程图，如图6所示，包括：
S601，利用冷凝器的冷凝区将气态冷媒转换为液态冷媒，液态冷媒流入冷凝器的过冷区。
S602，控制冷冻水输入至过冷区，利用冷冻水与液态冷媒进行热交换，以降低液态冷媒的温度。
本实施例的技术方案，通过在冷凝器设置过冷区，在气态冷媒转换为液态冷媒之后，利用冷冻水进水降低液态冷媒的温度，使得冷凝器出口液体的实际温度降低，进而提高机组过冷度，简单有效地提高了机组制冷量及制冷主机的能效。
可选的，S602中控制冷冻水输入至过冷区，包括：从蒸发器的冷冻水进水管路引入冷冻水，通过第一管路将冷冻水输入至过冷区。由此通过第一管路实现了将蒸发器侧的冷冻水进水传输至冷凝器的过冷区，以利用该冷冻水进水提高过冷度。
可选的，通过第一管路将冷冻水输入至过冷区，包括：在水泵提供的动力下，控制冷冻水通过第一管路输入至过冷区；其中，水泵安装在冷冻水进水管路上或者安装在第一管路上。利用水泵提供动力，使得冷冻水进水顺利通过第一管路进入过冷区。
可选的，通过第一管路将冷冻水输入至过冷区，包括：打开三通阀，控制冷冻水同时进入冷冻水进水管路和第一管路。利用三通阀从蒸发器的冷冻水进水管路分出一支水流，进入冷凝器的过冷区，再回到冷冻水出水管路，实现了将冷冻水传输至冷凝器的过冷区，进而达到提高过冷度的目的。
可选的，在利用冷冻水与液态冷媒进行热交换之后，还可以包括：控制换热后的冷冻水通过第二管路传输至蒸发器的冷冻水出水管路。由此将过冷区的冷冻水排出。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的可提高过冷度的机组控制方法。
综上所述，本发明实施例利用冷冻水进水提高机组过冷度，从***优化设计的角度对整机能效进行了提升。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (16)

1.一种冷凝器，其特征在于，所述冷凝器内部设置有相互独立的冷凝区和过冷区；
所述冷凝区，位于所述过冷区的上方，用于将气态冷媒转换为液态冷媒，所述液态冷媒流入所述过冷区；
所述过冷区，位于所述冷凝器的底部，用于利用冷冻水与所述液态冷媒进行热交换，以降低所述液态冷媒的温度。
2.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝区包括：第一换热管、冷却水进水口和冷却水出水口。
3.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述过冷区包括：第二换热管、冷冻水进水口和冷冻水出水口。
4.根据权利要求1所述的冷凝器，其特征在于，所述冷凝区的上方设置有气态冷媒入口，所述过冷区的下方设置有液态冷媒出口。
5.一种冷水机组，其特征在于，包括：权利要求1至4中任一项所述的冷凝器。
6.根据权利要求5所述的冷水机组，其特征在于，还包括：
蒸发器，连接有冷冻水进水管路和冷冻水出水管路；
第一管路，一端连接至所述冷冻水进水管路，另一端连接至所述过冷区的冷冻水进水口，用于向所述过冷区输入冷冻水；
第二管路，一端连接至所述过冷区的冷冻水出水口，另一端连接至所述冷冻水出水管路，用于从所述过冷区输出换热后的冷冻水至所述冷冻水出水管路。
7.根据权利要求6所述的冷水机组，其特征在于，还包括：三通阀，安装于所述第一管路与所述冷冻水进水管路的连接处。
8.根据权利要求6所述的冷水机组，其特征在于，所述第一管路与所述冷冻水进水管路的阻力相等或阻力差值处于预设范围内，所述冷冻水进水管路上安装有第一水泵，用于同时为所述第一管路和所述冷冻水进水管路提供动力。
9.根据权利要求6所述的冷水机组，其特征在于，
所述第一管路上安装有第二水泵，用于为所述第一管路提供动力；
所述冷冻水进水管路上安装有第三水泵，用于为所述冷冻水进水管路提供动力。
10.一种空调，其特征在于，包括：权利要求5至9中任一项所述的冷水机组。
11.一种机组控制方法，基于权利要求5至9中任一项所述的冷水机组实现，其特征在于，所述方法包括：
利用冷凝器的冷凝区将气态冷媒转换为液态冷媒，所述液态冷媒流入所述冷凝器的过冷区；
控制冷冻水输入至所述过冷区，利用所述冷冻水与所述液态冷媒进行热交换，以降低所述液态冷媒的温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制冷冻水输入至所述过冷区，包括：
从蒸发器的冷冻水进水管路引入所述冷冻水，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区，包括：
在水泵提供的动力下，控制所述冷冻水通过所述第一管路输入至所述过冷区；
其中，所述水泵安装在所述冷冻水进水管路上或者安装在所述第一管路上。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过第一管路将所述冷冻水输入至所述过冷区，包括：
打开三通阀，控制所述冷冻水同时进入所述冷冻水进水管路和所述第一管路。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在利用所述冷冻水与所述液态冷媒进行热交换之后，还包括：控制换热后的冷冻水通过第二管路传输至蒸发器的冷冻水出水管路。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求11至15中任一项所述的方法。
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