原案申請?zhí)枴?011100520591”原案申請日“2011年3月4日”

原案發(fā)明名稱“無水介質(zhì)輸能的超高層樓房冷暖空調(diào)系統(tǒng)及其調(diào)控方法”

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于超高層樓房(例如：幾十層甚至上百層)的無需利用水媒體介質(zhì)作為協(xié)助傳輸冷量或熱量的冷暖空調(diào)系統(tǒng)?！@然：本發(fā)明利用了“潛熱”交換量遠(yuǎn)大于“顯熱”交換量的熱工原理。

背景技術(shù)：
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目前的高層建筑工程，特別是超高層建筑工程中的冷暖空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案，采用水作為冷媒介質(zhì)對末端設(shè)備(例：風(fēng)機盤管和水冷暖風(fēng)柜等)傳遞冷熱量是習(xí)以為常的技術(shù)手段。這是因為：

僅僅依靠空調(diào)系統(tǒng)中由壓縮機造成的高低壓差之力度，難以直接驅(qū)動額定的液態(tài)制冷劑流量，經(jīng)過彎彎曲曲的管道，進(jìn)入幾十米、甚至百米以上的超高層建筑中進(jìn)行房間空調(diào)。因此，通過采用與有關(guān)空調(diào)裝置進(jìn)行熱交換過的水及其配套的水泵來完成：將空調(diào)系統(tǒng)制取的冷量或熱量間接地配送到需要空調(diào)的任何高度的樓層房間中去。

這類空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點在于：熱容量較大的液態(tài)水傳遞冷量或熱量的效率較高，并且對于房間所需要的末端冷量或熱量便于現(xiàn)場調(diào)節(jié)。其不足之處在于：對水質(zhì)的要求很高，通常為了減緩在配送冷量或熱量的管網(wǎng)中結(jié)水垢(影響熱傳導(dǎo))，尤其是其中的末端設(shè)備，每間隔一、二年就要用藥劑疏通一次龐大的由水管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的熱交換系統(tǒng)。其次，就是整個的水管網(wǎng)絡(luò)中的漏水與補漏的工作量不會少?？梢韵胂?，由于水在空調(diào)冷熱量配送系統(tǒng)中的全面介入，現(xiàn)有技術(shù)的維護(hù)工作量與維護(hù)成本都是相當(dāng)可觀的。

現(xiàn)有空調(diào)為系統(tǒng)中在的問題是(以制冷為例)：將水這個中間介質(zhì)夾在冷源(制冷蒸發(fā)器)與空調(diào)使用者(有人的房間)之間來協(xié)助冷量的傳遞，該冷量的傳遞過程所形成的中間環(huán)節(jié)，如商業(yè)路線那樣，多一個商業(yè)環(huán)節(jié)將會被“多剝一層皮”，顯然，讓水及其相關(guān)設(shè)施在超高層樓房空調(diào)系統(tǒng)中的介入，是于節(jié)能是不利的。

CN 100473912C(ZL02158216.5)專利技術(shù)中提出了一種利于節(jié)能的在高層樓房中無需水媒體二次傳遞冷、熱量的冷暖空調(diào)系統(tǒng)及其使用方法，即讓冷暖空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑通過在蒸發(fā)器中直接蒸發(fā)來冷卻高層房間中(樓房層次可以不受限制——該樓房層次與制冷劑液泵揚程有關(guān)而與液態(tài)制冷劑的蒸發(fā)壓力無關(guān))空氣的制冷空調(diào)技術(shù)；在需要制熱時，采用的是讓冷暖空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝壓力促使氣態(tài)制冷劑進(jìn)入高層樓房來直接溫暖有限高層房間中空氣的制熱空調(diào)技術(shù)?！绻麅H僅依靠上述冷凝壓力促使氣態(tài)制冷劑來滿足不太高的樓房制熱需求，問題不是很大，然而，在超高層樓房中讓氣態(tài)制冷劑直接對空氣實施制熱空調(diào)，很可能會顯得“力不從心”。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明之目的：是對上述CN 100473912C技術(shù)的一種更趨于完善的改進(jìn)，以解決上述的“力不從心”問題。

本發(fā)明的關(guān)鍵在于：

在樓房的冷暖空調(diào)系統(tǒng)中增加了液態(tài)制冷劑加壓配送裝置與氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置，以取代現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的水介質(zhì)及其配用的相關(guān)設(shè)施。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的特點：

由于上述“本發(fā)明的關(guān)鍵在于”的內(nèi)容，為：解決水造成的種種麻煩，以及完善整個冷暖空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)無水化的設(shè)計方案均創(chuàng)造了條件。

附圖說明

圖1示意了本發(fā)明一個實施例的工作原理。

X：制冷劑加壓配送裝置；W：低壓儲液桶；B：制冷劑泵；c：液泵；d：第二金屬密封外殼；K：氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置；a：氣泵；b：第一金屬密封外殼；s：在第一金屬密封外殼腔內(nèi)氣泵進(jìn)氣端與腔壁之間管道壁上設(shè)置的洞孔；H：設(shè)置低壓氣體平衡管性質(zhì)的管路范圍(管徑可以取小一些)；Q1：制冷工況時制冷劑的流向(實線箭頭的方向)；Q2：制熱工況時制冷劑的流向(虛線箭頭的方向)；V：制熱調(diào)控閥組；U：氣流調(diào)控閥組；Y：液流調(diào)控閥組；P1：制冷回氣閥；P2：制熱回氣閥；P3：制熱排氣閥；P4：制冷排氣閥；P5：制冷氣壓平衡閥；P6：制冷供液閥；P7：制熱旁路閥；P8：制冷配液閥；P9：冷熱控制閥；P10：制熱配送閥；1：設(shè)置在樓房最高層次的房間換熱器；2：換熱器風(fēng)機；3：壓縮機；4：機組風(fēng)機；5：機組換熱器；6：節(jié)流閥；7：干燥過濾器。

具體實施方式

這里，首先需要說明：現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)在實施制冷工況時，通常采用由水、水泵和中間介質(zhì)熱交換器三者構(gòu)成的介質(zhì)水配送裝置，經(jīng)過二次冷量傳遞后才能將冷氣或熱氣輸送到需要制冷空調(diào)或制熱空調(diào)的高層或超高層設(shè)房間中。

本發(fā)明的冷暖空調(diào)系統(tǒng)中顯然省略了上述的介質(zhì)水配送裝置，由液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X與氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K來共同省略利用水的裝置，讓制冷劑直接在換熱器當(dāng)中來冷卻或加熱房間中的空氣，就如人們使用家用小功率空調(diào)器那樣地直接在自己的房間中制冷與制熱那樣，與水無緣。

為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，擬采用以下的技術(shù)：

本發(fā)明包括：連接在冷暖系統(tǒng)管路上的房間換熱器1、機組換熱器5、壓縮機3、和節(jié)流器7四大常規(guī)制冷基本部件，以及充灌在該冷暖系統(tǒng)中適合于冷暖空調(diào)工況的制冷劑；

其特征在于，該冷暖空調(diào)系統(tǒng)還包括了液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X與氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K：

一.實施制冷空調(diào)時：啟用液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X，關(guān)閉氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K；——此時的房間換熱器1發(fā)揮蒸發(fā)器制冷的功能，此時的機組換熱器5在室外發(fā)揮冷凝器的冷凝散熱功能。

二.實施制熱空調(diào)時：啟用氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K，關(guān)閉液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X?！藭r的房間換熱器1發(fā)揮冷凝器制熱的功能，此時的機組換熱器5在室外發(fā)揮蒸發(fā)器制冷吸熱的功能

本發(fā)明具體調(diào)控冷暖空調(diào)的操作使用方法，其特征在于，即通過閥門控制適合于冷暖二種空調(diào)工況的制冷劑流向的方法如下：

三.制冷劑流向調(diào)控中將涉及到以下的閥：

控制壓縮機3正反向吸排氣工作的氣流調(diào)控閥組U包括：制冷回氣閥P1、制熱回氣閥P2、制熱排氣閥P3以及制冷排氣閥P4；

控制液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X工作與否的制冷調(diào)控閥組包括：由制熱旁路閥P7和制冷配液閥P8構(gòu)成的制冷劑泵B的液流調(diào)控閥組Y，以及由制冷氣壓平衡閥P5和制冷供液閥P6構(gòu)成的低壓儲液桶W的功能調(diào)控閥組二個部分；

控制氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K工作與否的制熱調(diào)控閥組V包括：冷熱控制閥P9和制熱配送閥P10；

分別在制冷空調(diào)時與制熱空調(diào)時實施微調(diào)的節(jié)流閥6；

四.實施制冷空調(diào)時：

開啟：制冷回氣閥P1、制冷排氣閥P4、制冷氣壓平衡閥P5、制冷供液閥P6、制冷配液閥P8以及冷熱控制閥P9；

關(guān)閉：制熱回氣閥P2、制熱排氣閥P3、制熱旁路閥P7以及制熱配送閥p10；

啟動：制冷劑泵B；

微調(diào)：節(jié)流閥6(擴展閥的口徑)，讓作為冷凝器使用的機組換熱器5的冷凝溫度與作為蒸發(fā)器使用的房間換熱器1的蒸發(fā)溫度二者符合制冷工況的標(biāo)準(zhǔn)要求；

五.實施制熱空調(diào)時：

開啟：制熱回氣閥P2、制熱排氣閥P3、制熱旁路閥P7以及制熱配送閥P10；

關(guān)閉：制冷回氣閥P1、制冷排氣閥P4、制冷氣壓平衡閥P5、制冷供液閥P6、制冷配液閥P8以及冷熱控制閥P9；

停止啟動：制冷劑泵B。

微調(diào)：節(jié)流閥6(縮小閥的口徑)，壓低作為蒸發(fā)器使用的機組換熱器5的蒸發(fā)溫度，讓它符合制熱工況的標(biāo)準(zhǔn)要求?！绻鳛槔淠魇褂玫姆块g換熱器1內(nèi)的冷凝壓力有所提高，則屬于正常情況。

——氣流調(diào)控閥組U所屬的制冷回氣閥P1、制熱回氣閥P2、制熱排氣閥P3以及制冷排氣閥P4由一只二位四通電磁閥來取代。

——液流調(diào)控閥組Y所屬的制熱旁路閥P7和制冷配液閥P8由一只二位三通電磁閥來取代。

——制熱調(diào)控閥組V所屬的冷熱控制閥P9和制熱配送閥P10由一只二位三通電磁閥來取代。

關(guān)于本發(fā)明中的液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X的設(shè)置問題：

在實施制冷空調(diào)時就啟用液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X，此時，房間換熱器1作為室內(nèi)蒸發(fā)器使用，而機組換熱器5作為室外冷凝器使用。

該液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X由制冷劑泵B與設(shè)置在前者下部的低壓儲液桶W二者組成：制冷劑泵B在冷暖系統(tǒng)內(nèi)部的實際有效揚程，決定了作為蒸發(fā)器使用的房間換熱器1的最大實際設(shè)置高度，即在樓房中的最大實際層次。

所述的制冷劑泵B包括：液泵c(包括它的拖動電機)與以立體形式包圍該液泵c的全密封型第二金屬密封外殼d，在該金屬密封外殼d上設(shè)置了直接連通該液泵c的進(jìn)液管接口與排液管接口，并且，還在該金屬密封外殼d的上部設(shè)置了與其內(nèi)腔連通的低壓氣體平衡管H的接口；

所述的低壓儲液桶W上設(shè)置了；底部出液管接口、中部供液管接口與包括能夠間接連接低壓氣體平衡管H在內(nèi)的頂部低壓氣管接口；

所述的液態(tài)制冷劑加壓配送裝置所涉及的接縫處與連管處均采用不可拆卸的焊接工藝實施結(jié)合。此外，啟用該裝置時，不會引起制冷工況中相關(guān)數(shù)據(jù)的改變。

由于液泵c的液體泄漏問題是難以解決的，因此，在其整機制冷劑泵B的結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)該既允許液態(tài)制冷劑的泄漏，但又不允許該泄漏的制冷劑進(jìn)入到大氣空間當(dāng)中(被浪費掉)，為此，結(jié)構(gòu)上必須讓液泵c位于第二金屬密封外殼d當(dāng)中，并再通過在該外殼d的腔內(nèi)連接出來一根氣壓平衡管H：目的是讓從液泵c內(nèi)泄漏出來的制冷劑泵保存在該外殼d的腔內(nèi)，由于該氣壓平衡管H最終是與處于制冷工況的壓縮機3的吸氣端(整個系統(tǒng)的壓力最低處)相連接的，因此，該暫時存放的液態(tài)制冷劑會很快地汽化并被壓縮機3吸走之后再重新使用?！鲜龅倪^程機理實現(xiàn)了：既允許泄漏液態(tài)制冷劑但又不允許該泄漏的液態(tài)制冷劑進(jìn)入大氣空間的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念。

低壓儲液桶W的主要作用是：暫時儲存經(jīng)過作為冷凝器使用的機組換熱器5已經(jīng)冷凝液化之后的并通過管路輸送過來的液態(tài)制冷劑，隨時提供給上述的制冷劑泵B使用：將該低壓液態(tài)制冷劑泵向高處的作為蒸發(fā)器使用的房間換熱器1?！獮榱俗屩评鋭┍肂正常地工作，還必須在該低壓儲液桶W的頂部(桶內(nèi)液面以上)設(shè)置能夠直接或間接接通處于制冷工況壓縮機3吸氣端的低壓氣體平衡管H。

有關(guān)液態(tài)制冷劑加壓配送裝置X的設(shè)置問題已經(jīng)在CN 100473912C技術(shù)中揭示過，這里僅對它尚未涉及到的“制冷劑泵B”的防泄漏結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行了重點說明。

關(guān)于本發(fā)明中的氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K的設(shè)置問題：

冷暖空調(diào)系統(tǒng)中的冷凝壓力雖然比蒸發(fā)壓力高一些，依靠自己的力量將高溫氣態(tài)制冷劑送到好幾層樓的高度，途中還要克服管道的重重阻力，會感到“力不從心”，如果能夠借助于恰到好處的額外的外力(氣泵a)協(xié)助向上輸送氣態(tài)制冷劑，就會感到得心應(yīng)手了。

在實施制熱空調(diào)時就啟用氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K，此時，房間換熱器1作為室內(nèi)冷凝器使用，而機組換熱器5作為室外蒸發(fā)器使用。

由于本發(fā)明通過氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K額外地接力或加力舉措，實現(xiàn)助力氣態(tài)制冷劑將自己推向更高的樓層實現(xiàn)正常的由冷凝器中的氣態(tài)制冷劑直接對房間空氣實施制熱空調(diào)創(chuàng)造了條件。這樣勢必會有可能隨之提高該制熱空調(diào)系統(tǒng)中室外作為蒸發(fā)器使用的機組換熱器5中制冷劑的蒸發(fā)壓力，即提高室外機組換熱器5的制冷溫度，則對于在室外低溫環(huán)境條件下的通過蒸發(fā)吸熱來吸取該低溫環(huán)境條件下的室外熱量是不利的。

為了壓低該制熱空調(diào)系統(tǒng)中作為蒸發(fā)器使用的室外機組換熱器5中的蒸發(fā)壓力，即蒸發(fā)溫度，應(yīng)該配合對節(jié)流器6的微調(diào)(口徑調(diào)小)，適當(dāng)減小液態(tài)制冷劑的流量，使得蒸發(fā)溫度降低到原來的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(適合不低于環(huán)境溫度7℃時的室內(nèi)制熱水平)或認(rèn)為更合適的程度即可?！舭l(fā)溫度越低，越容易吸收低溫環(huán)境條件下的室外空氣熱量，然而，吸收的該低溫?zé)崃繉p少。此外，如果室外環(huán)境溫度偏低，那么，也可以通過調(diào)小節(jié)流器2的口徑使得上述的蒸發(fā)溫度也適當(dāng)?shù)卣{(diào)得偏低一些。然而過低的蒸發(fā)溫度容易引起作為蒸發(fā)器使用的室外機組換熱器5結(jié)霜，于維持正常的室內(nèi)制熱工況是不利的。

顯然，由于在系統(tǒng)中增加了氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K，在變換制冷工況與制熱工況時，再配合節(jié)流閥6的微調(diào)是需要的，否則，制熱工況(非標(biāo)準(zhǔn)工況)難以達(dá)到理想的工作狀態(tài)。由于在制熱空調(diào)時需要節(jié)流閥6的微調(diào)，那么，再重新變換到制冷空調(diào)(盡管是標(biāo)準(zhǔn)工況)時，就難免也得微調(diào)一下節(jié)流閥6了，即由制熱時的非標(biāo)準(zhǔn)工況變回到制冷時的標(biāo)準(zhǔn)工況。

氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理念也是：既允許氣態(tài)制冷劑的泄漏但又不允許該泄漏的制冷劑進(jìn)入到大氣空間當(dāng)中(被浪費掉)。

包括本發(fā)明在內(nèi)的中央冷暖空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，目前要做到其中的制冷劑絕對不泄漏是不可能的，然而，應(yīng)該向著上述“制冷劑絕對不泄漏”的方向努力，能夠做到一點就算一點，積少就能成多，本發(fā)明的設(shè)計就是本著這個原則行事的：例如，本發(fā)明中的關(guān)鍵部件“制冷劑泵B”與“氣態(tài)制冷劑加壓配送裝置K”就屬于在正常運行過程當(dāng)中絕對不會向大氣空間泄漏制冷劑分子的二個全密封型部件。