專利名稱：換熱系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)及其換熱方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及中央空調(diào)領域，具體而言，涉及一種換熱系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)及其換 熱方法。
背景技術(shù)：
隨著時代的進步和社會的發(fā)展，能源供應日益緊張，人們充分認識到環(huán)保節(jié)能的 重要性。在提倡低碳生活的時代，利用各項新技術(shù)的中央空調(diào)應運而生。對于大型商業(yè)用 戶，會設置多臺中央空調(diào)同時運行，耗能巨大，因此如何對多臺中央空調(diào)水系統(tǒng)進行合理優(yōu) 化，改善整體能效就顯得格外重要。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)水系統(tǒng)連接方式，不同機組換熱器采用并聯(lián)水路連 接方式，冷凝器進水與蒸發(fā)器進水在同側(cè)，冷凝器出水與蒸發(fā)器出水在同側(cè)。從冷卻塔流 出的冷卻水溫度為30°C，冷卻水經(jīng)過主管路進入機房，然后分為兩路，經(jīng)過冷凝器吸收熱量 變?yōu)?5°C后，匯總到主管路進入冷卻塔冷卻，完成一次冷卻水循環(huán)；室內(nèi)機組吸收室內(nèi)熱 量后溫度變?yōu)?2°C，冷凍水經(jīng)主管路進入機房，然后分為兩路，經(jīng)蒸發(fā)器放出熱量變?yōu)?°C 后，匯總到主管路進入室內(nèi)機組換熱，完成一次冷凍水循環(huán)。然而，上述傳統(tǒng)水系統(tǒng)連接方式存在以下問題由于通過總管分路分配流量，受管 路接頭、水流流速等因素的影響會造成分配到各個機組的水量存在差異，引起各個系統(tǒng)冷 凝和蒸發(fā)溫度以及壓力的變化，造成換熱系統(tǒng)不穩(wěn)定；并且，在總水流量Q和換熱器流通面 積A—定的情況下，根據(jù)流速公式V = Q/A，采用并聯(lián)方式相當于增加了換熱器的流通面積， 從而降低了流速，不利于水側(cè)換熱器傳熱；并且，按照國標工況的標準，冷卻進水30°C，冷 卻出水35°C，冷凍進水12°C，冷凍出水7°C，換熱系統(tǒng)采用環(huán)保冷媒，考慮水側(cè)和冷媒 側(cè)2V的傳熱溫差，其冷凝溫度為37°C，則對應冷凝壓力為836kpa，蒸發(fā)溫度為5°C，則對應 蒸發(fā)壓力為248kpa，中央空調(diào)壓縮機的工作壓差為588Kpa，該工作壓差值偏大，將增加換 熱系統(tǒng)消耗的功率，降低換熱系統(tǒng)的能效。對于現(xiàn)有技術(shù)中存在的換熱系統(tǒng)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，以及能效較低的問題，目前尚 未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種換熱系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)及其換熱方法，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中換熱系統(tǒng)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，以及換熱系統(tǒng)能效較低的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了 一種換熱系統(tǒng)。本發(fā)明的換熱系統(tǒng)包括兩個以上換熱機組，并且所述兩個以上換熱機組串聯(lián)； 其中首個換熱機組的冷凝器的進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻進水口，末個換熱機組的冷凝 器的出水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻出水口 ；所述首個換熱機組的蒸發(fā)器的冷凍出水口為所 述換熱系統(tǒng)的冷凍出水口，末個換熱機組的蒸發(fā)器的冷凍進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷凍進 水口。
進一步地，所述換熱機組中的壓縮機為磁懸浮離心壓縮機。進一步地，所述換熱系統(tǒng)中各個換熱機組的進水口和出水口的水溫差值相等。進一步地，所述換熱系統(tǒng)中包括兩個或者兩個以上換熱機組。進一步地，每個所述換熱機組有兩個或者兩個以上壓縮機。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種中央空調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明的中央空調(diào)系統(tǒng)包括本發(fā)明的換熱系統(tǒng)。進一步地，所述中央空調(diào)系統(tǒng)中還包括空調(diào)末端裝置；所述空調(diào)末端裝置的進水 口與所述換熱系統(tǒng)的冷凍出水口連接；所述空調(diào)末端裝置的出水口與所述換熱系統(tǒng)的冷凍 進水口連接。進一步地，所述中央空調(diào)系統(tǒng)中還包括冷卻塔；所述冷卻塔的進水口與所述換熱 系統(tǒng)的冷卻出水口連接；所述冷卻塔的出水口與所述換熱系統(tǒng)的冷卻進水口連接。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種中央空調(diào)系統(tǒng)的換熱方法。本發(fā)明的中央空調(diào)系統(tǒng)的換熱方法包括冷卻塔輸出的冷卻水以第一順序先后流 經(jīng)多個換熱機組，最后返回該冷卻塔；空調(diào)末端裝置輸出的冷凍水以所述第一順序的逆序 先后流經(jīng)多個換熱機組，最后返回該空調(diào)末端裝置。進一步地，所述換熱機組中的壓縮機為磁懸浮離心壓縮機。進一步地，所述換熱系統(tǒng)中各臺換熱器的進水口和出水口的水溫差值相等。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于不對冷卻水和冷凍水進行分流，可以保證換熱系統(tǒng) 工作狀態(tài)穩(wěn)定；并且，因為采用串聯(lián)的方式連接換熱器，減小了流通面積，從而增加了流速， 進而強化了水側(cè)傳熱，增加制冷能力；此外，采用串聯(lián)方式連接換熱器，并且使冷卻水和冷 凍水的流向相反后，工作壓差較傳統(tǒng)的并聯(lián)連接方式有所降低，有助于降低換熱系統(tǒng)功率， 提高能效。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的并聯(lián)水路連接方式以及冷卻水和冷凍水流向的示意圖；圖2為本發(fā)明換熱系統(tǒng)的串聯(lián)連接方式以及冷卻水和冷凍水流向的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。如圖2所示，本發(fā)明的換熱系統(tǒng)可以包括兩組換熱器，第一組換熱器3主要包括 第一冷凝器31，第一蒸發(fā)器32和壓縮機33 ；第二組換熱器4包括第二冷凝器41，第二蒸 發(fā)器42和壓縮機43，冷卻水從冷卻塔1流出，通過第一冷凝器31的進水口流入第一組換熱 器3，從第一冷凝器31的出水口流出后通過第二冷凝器41的進水口流入第二組換熱器4， 從第二冷凝器41的出水口流出后流回冷卻塔1，完成一次冷卻水的循環(huán)；從室內(nèi)機組2流 出的冷凍水通過第二蒸發(fā)器42的進水口流入第二組換熱器4，從第二蒸發(fā)器42流出后通過 流入第一蒸發(fā)器32的進水口流入第一組換熱器3，從第一蒸發(fā)器42的出水口流出后流回室內(nèi)機組2，完成一次冷凍水的循環(huán)。由于兩組換熱器之間采用了串聯(lián)的連接方式，不需要對冷卻水和冷凍水進行分 流，可以保證換熱系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定，同時相比并聯(lián)的連接方式減小了流通面積，根據(jù)流速公 式流速=流量/流通面積，在流量不變的情況下使流速增加，強化水側(cè)傳熱，增加制冷能 力；此外，采用串聯(lián)方式連接換熱器，并且使冷卻水和冷凍水的流向相反后，可以使換熱 機組進水口和出水口的水溫差值相等。例如第一組換熱器3冷卻進水為30°C，冷卻出水 為32.5°C，冷凍進水為9.5°C，冷凍出水為7°C，考慮相同的傳熱溫差2°C，其冷凝溫度為 34. 5°C，則對應冷凝壓力為798kpa，其蒸發(fā)溫度為5°C，則對應蒸發(fā)壓力為248kpa，則壓縮 機的工作壓差為550kpa，第二組換熱器冷卻進水為32. 5°C，冷卻出水為35°C，冷凍進水為 12°C，冷凍出水為9. 5°C，可以得到壓縮機工作冷凝溫度為37°C，冷凝壓力為836kpa，蒸發(fā) 溫度為7. 5°C，蒸發(fā)壓力280kpa，其工作壓差為836-280 = 556kpa，根據(jù)壓縮機的性質(zhì)可 知，當工作情況穩(wěn)定時可以得出系統(tǒng)冷媒循環(huán)量Q —定，根據(jù)h oc ν2壓差h增大必然導致壓 縮機葉輪轉(zhuǎn)速ν增加，又根據(jù)P - ν3葉輪轉(zhuǎn)速增加將使壓縮機功率ρ急劇增加，串聯(lián)連接換 熱器后，壓差較傳統(tǒng)的并聯(lián)連接方式有所降低，可以有效地降低換熱系統(tǒng)功率，提高能效。本發(fā)明的換熱系統(tǒng)還可以采用多組換熱器，冷卻水從冷卻塔流出后流入第一組換 熱器的冷凝器，從該冷凝器流出后流入下一組換熱器的冷凝器，最后從最后一組換熱器的 冷凝器流出后流回冷卻塔，完成一次冷卻水的循環(huán)；冷凍水從室內(nèi)機組流出后流入最后一 組換熱器的蒸發(fā)器，從該蒸發(fā)器流出后流入下一組換熱器的蒸發(fā)器，最后從第一組換熱器 的蒸發(fā)器流出后流回室內(nèi)機組，完成一次冷凍水的循環(huán)。采用多組換熱器的換熱系統(tǒng)同樣 能夠保證換熱系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，強化水側(cè)傳熱，增強制冷能力，降低換熱系統(tǒng)功率，提高 能效。本發(fā)明實施例還提供了一種中央空調(diào)系統(tǒng)，其主要部分如圖2所示，包括冷卻塔 1，室內(nèi)機組2，以及第一組換熱器3和第二組換熱器4 ；其中第一組換熱器3包括第一冷凝 器31，第一蒸發(fā)器32和第一壓縮機33，第二組換熱器4包括第二冷凝器41，第二蒸發(fā)器 42和第二壓縮機43。另外，本發(fā)明實施例還提供了一種中央空調(diào)系統(tǒng)的換熱方法，具體步驟為冷卻塔 輸出的冷卻水以第一順序先后流經(jīng)多個換熱機組，最后返回該冷卻塔；空調(diào)末端裝置輸出 的冷凍水以所述第一順序的逆序先后流經(jīng)多個換熱機組，最后返回該空調(diào)末端裝置。將本發(fā)明實施例的技術(shù)方案應用在磁懸浮中央空調(diào)中，有助于改善換熱器流程固 有的大壓差對于磁懸浮離心壓縮機能耗的影響，改善換熱器傳熱。因為采用串聯(lián)的方式連 接換熱器，不再對冷卻水和冷凍水進行分流，可以保證換熱系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定；并且，減小 了流通面積，從而增加了流速，進而強化了水側(cè)傳熱，增加制冷能力；此外，冷卻水與冷凍水 的流向相反后，工作壓差較傳統(tǒng)的并聯(lián)連接方式有所降低，有助于降低換熱系統(tǒng)功率，提高 能效。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種換熱系統(tǒng)，其特征在于，包括兩個以上換熱機組，并且 所述兩個以上換熱機組串聯(lián)；其中首個換熱機組的冷凝器的進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻進水口，末個換熱機組的 冷凝器的出水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻出水口；所述首個換熱機組的蒸發(fā)器的冷凍出水口為所述換熱系統(tǒng)的冷凍出水口，末個換熱機 組的蒸發(fā)器的冷凍進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷凍進水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱機組中的壓縮機為磁懸浮 離心壓縮機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱系統(tǒng)中各個換熱機組的進 水口和出水口的水溫差值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱系統(tǒng)中包括兩個或者兩個 以上換熱機組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱系統(tǒng)，其特征在于，每個所述換熱機組有兩個或者兩個 以上壓縮機。
6.一種中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任一項所述的換熱系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述中央空調(diào)系統(tǒng)中還包括空調(diào)末端裝置；所述空調(diào)末端裝置的進水口與所述換熱系統(tǒng)的冷凍出水口連接； 所述空調(diào)末端裝置的出水口與所述換熱系統(tǒng)的冷凍進水口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于， 所述中央空調(diào)系統(tǒng)中還包括冷卻塔；所述冷卻塔的進水口與所述換熱系統(tǒng)的冷卻出水口連接； 所述冷卻塔的出水口與所述換熱系統(tǒng)的冷卻進水口連接。
9.一種中央空調(diào)系統(tǒng)的換熱方法，其特征在于，包括冷卻塔輸出的冷卻水以第一順序先后流經(jīng)多個換熱機組，最后返回該冷卻塔； 空調(diào)末端裝置輸出的冷凍水以所述第一順序的逆序先后流經(jīng)多個換熱機組，最后返回 該空調(diào)末端裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述換熱機組中的壓縮機為磁懸浮離心 壓縮機。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述換熱系統(tǒng)中各臺換熱器的進水 口和出水口的水溫差值相等。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種換熱系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)及其換熱方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中換熱系統(tǒng)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，以及能效較低的問題。該換熱系統(tǒng)兩個以上換熱機組，并且所述兩個以上換熱機組串聯(lián)；其中首個換熱機組的冷凝器的進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻進水口，末個換熱機組的冷凝器的出水口為所述換熱系統(tǒng)的冷卻出水口；所述首個換熱機組的蒸發(fā)器的冷凍出水口為所述換熱系統(tǒng)的冷凍出水口，末個換熱機組的蒸發(fā)器的冷凍進水口為所述換熱系統(tǒng)的冷凍進水口。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，有助于降低換熱系統(tǒng)功率，提高能效。
文檔編號F24F3/00GK102080856SQ201010579348
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者尹葉俐, 徐峰, 朱連富, 毛守博, 王繼鴻, 趙雷 申請人:海爾集團公司, 青島海爾空調(diào)電子有限公司