專利名稱：一種雙溫冷水/冷風機組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于制冷與空調設備技術領域，尤其是用于空調系統(tǒng)的雙溫冷水/冷風機組。
技術背景為提高空調系統(tǒng)的能效和室內環(huán)境的舒適性，目前，"冷輻射吊頂+獨立新風系統(tǒng) (Dedicated Outdoor Air Systems)"的溫濕度獨立控制空調方式越來越受到行業(yè)的關注。該 類系統(tǒng)在冷輻射吊頂內采用18'C左右的中溫冷水帶走室內顯熱負荷，在獨立新風系統(tǒng)中采 用7"C左右的低溫冷水帶走新風的全熱負荷和室內潛熱負荷，不僅可以降低空調系統(tǒng)的能源 消耗，而且可以提供非常舒適、衛(wèi)生的室內環(huán)境。雙溫冷水機組的開發(fā)成功將推進"冷輻 射吊頂"+ "獨立新風系統(tǒng)"空調系統(tǒng)的發(fā)展，以改善人們的生活質量、減少電力與地下 水資源的浪費，降低施工難度，縮短工程周期，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。2004年中國專利200410009292.1 "—種用于空調系統(tǒng)的雙溫冷水/冷風機組"公開了一 種能同時制取中溫冷水和低溫冷水/冷風的用于空調系統(tǒng)的雙溫冷水/冷風機組，如圖1所示。 該雙溫冷水/冷風機組采用了雙級節(jié)流、中間完全冷卻的雙級壓縮制冷循環(huán)，在高壓級節(jié)流 閥后的中溫蒸發(fā)器中制取18"C左右的中溫冷水，在低壓級節(jié)流閥中的低溫蒸發(fā)器中制取低 溫冷水(7'C左右)/冷風，為"冷輻射吊頂+獨立新風系統(tǒng)"的空調系統(tǒng)方便地提供雙溫冷 源，同現(xiàn)有技術相比，該發(fā)明具有能效較高、施工簡便、易于普及和推廣的優(yōu)點。由于地區(qū)不同、建筑功能以及各時刻的顯熱負荷和潛熱負荷不同，需要雙溫冷水/冷風 機組提供不同的中溫和低溫冷量，故要求機組具有適時調節(jié)其中溫冷量和低溫冷量的能力， 而且盡可能在不同運行狀態(tài)下都具有較高的能效比，200410009292.1專利所公開的技術方 案由于采用了壓縮機串聯(lián)連接方式，雖然可以提供雙溫冷水，在一定程度上也具有中溫和 低溫冷量的調節(jié)能力，但還存在三方面的不足(1)對于任意變化的中溫冷量和低溫冷量， 該機組的調節(jié)能力不足，特別是在有些場合只需要中溫冷量，而不需要低溫冷量時，該機 組則難以實現(xiàn)有效的調節(jié)；(2)在低溫冷量所占比例較大甚至全部制取低溫冷量時，該機 組的系統(tǒng)形式?jīng)Q定了其能效比不能進一步提高；(3)該機組尚不具備冬季運行制取熱水的 功能，因此在冬季還需配置其他的熱源系統(tǒng)，增加了空調系統(tǒng)的初投資。因此，迫切需要 提出一種中、低溫冷量能自由調節(jié)，運行能效更高，在冬季能夠同時制取高溫熱水/熱風和 中溫熱水的雙溫冷水機組，使該機組為全年實現(xiàn)溫濕度獨立控制空調方式提供冷熱量。 發(fā)明內容鑒于上述原因，本發(fā)明將提出一種新的雙溫冷水/冷風機組的技術方案，其目的是①使雙溫冷水/冷風機組能夠實現(xiàn)低溫冷量和中溫冷量自由調節(jié)、并可獨立制取中溫冷 量或低溫冷量；②在低溫冷量所占比例較大以及獨立制取低溫冷量時具有更高能效比；③ 可實現(xiàn)制冷和制熱功能的轉換，使機組在冬季制取雙溫熱水/熱風，以降低溫濕度獨立控制 空調系統(tǒng)的投資成本。本發(fā)明將為"輻射換熱"+ "獨立新風"空調系統(tǒng)提供容量調節(jié)方便的雙溫冷源和熱 源，以改善室內環(huán)境質量、提高空調系統(tǒng)的運行效率。 本發(fā)明的技術方案是一種雙溫冷水/冷風機組，由低溫級壓縮機和中溫級壓縮機、冷凝器、高溫級節(jié)流閥、 中溫蒸發(fā)器、低溫級節(jié)流閥和低溫蒸發(fā)器構成，其特征在于低溫級壓縮機和中溫級壓縮 機并聯(lián)設置，低溫級壓縮機和中溫級壓縮機的排氣混合經(jīng)壓縮機排氣管、冷凝器進氣管進 入冷凝器冷凝成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)高溫級節(jié)流闊節(jié)流，進入中溫蒸發(fā)器中，中溫蒸發(fā) 器的水通道內通過中溫冷水，被中溫冷水加熱而蒸發(fā)后的氣態(tài)制冷劑經(jīng)中溫氣態(tài)制冷劑管 進入中溫級壓縮機被壓縮，并排放至中溫級壓縮機的排氣管中；中溫蒸發(fā)器中未被蒸發(fā)的液 態(tài)制冷劑，經(jīng)低溫級節(jié)流閥進入低溫蒸發(fā)器，吸取低溫蒸發(fā)器另側低溫冷水/冷風的熱量而 蒸發(fā)，經(jīng)低溫蒸發(fā)器回氣管、低溫級壓縮機吸氣管進入低溫級壓縮機被壓縮，并排放至低 溫級壓縮機的排氣管中；經(jīng)過上述循環(huán)，在中溫蒸發(fā)器中制取中溫冷水，在低溫蒸發(fā)器中 制取低溫冷水/冷風。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于在系統(tǒng)中接入制冷劑四通換向閥，四通換向閥 的四個接口分別與壓縮機排氣管、冷凝器進氣管、低溫級壓縮機吸氣管和低溫蒸發(fā)器回氣 管相連接；制冷運行時，在中溫蒸發(fā)器中制取中溫冷水，在低溫蒸發(fā)器中制取低溫冷水/冷 風；制熱運行時，在中溫蒸發(fā)器中制取中溫熱水，在低溫蒸發(fā)器中制取高溫熱水/熱風。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述冷凝器為制冷劑一水換熱器或制冷劑一空 氣換熱器。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述低溫蒸發(fā)器為制冷劑一水換熱器或制冷劑 一空氣換熱器。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述中溫蒸發(fā)器為滿液式殼管式換熱器，換熱 盤管內為水通道，殼體內部和盤管外側為制冷劑通道。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于高溫級節(jié)流閥采用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥， 低溫級節(jié)流閥采用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱力膨脹閥。上述雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述低溫級壓縮機和中溫級壓縮機為容量可調 節(jié)型壓縮機。采用本發(fā)明提出的所述雙溫冷水/冷風機組的技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu) 點及突出性效果(1)該雙溫冷水/冷風機組分別對中溫級和低溫級壓縮機進行容量調節(jié)，可自由地調節(jié) 中溫冷量和低溫冷量的大小。當關閉低溫級節(jié)流閥并停止低溫級壓縮機時，可單獨制取中 溫冷水；低溫級壓縮機單獨運行或低溫級壓縮機和中溫級壓縮機同時運行都可單獨制取低 溫冷水或低溫冷風；(2)在低溫冷量所占比例較大以及獨立制取低溫冷量時具有更高能效 比。本發(fā)明采用中溫級壓縮機和低溫級壓縮機并聯(lián)技術方案，在制取低溫冷量的比例偏大 以及單獨制取低溫冷量時，利用中溫級壓縮機抽氣壓縮，比200410009292.1專利公開的雙 級壓縮技術方案具有更高的能效比；(3)在機組制冷循環(huán)中加入制冷劑四通換向閥，可實 現(xiàn)夏季制取雙溫冷水/風，冬季制取雙溫熱水/風，特別是在冷凝器側采用風冷換熱器時，具 有明顯優(yōu)勢，將溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)的雙溫冷源和熱源設備合二為一，節(jié)省空調系統(tǒng) 的投資。


圖1為現(xiàn)有技術中提供的"一種用于空調系統(tǒng)的雙溫冷水/冷風機組"的結構及制冷循 環(huán)原理圖。圖2是本發(fā)明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的結構及制冷循環(huán)原理圖。 圖3是本發(fā)明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的結構及制冷循環(huán)原理圖。 圖4是本發(fā)明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的制熱循環(huán)原理圖。 圖2至圖4中各部件的標號和名稱如下-l一低溫級壓縮機；2—中溫級壓縮機；3 —冷凝器；4一高溫級節(jié)流閥；5 —中溫蒸發(fā)器； 6 —低溫級節(jié)流閥；7 —低溫蒸發(fā)器；8 —低溫冷水/冷風入口； 9一低溫冷水/冷風出口； 10 — 中溫冷水入口； ll一中溫冷水出口； 12 —冷卻水/空氣入口； 13 —冷卻水/空氣出口； 14一中 溫氣態(tài)制冷劑管；15 —低溫蒸發(fā)器回氣管；16 —低溫級壓縮機吸氣管；17 —壓縮機排氣管； 18 —冷凝器進氣管；19一制冷劑四通換向闊。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。 實施例1:圖2是本發(fā)明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的結構及制冷循環(huán)原理圖。圖2示出了包含兩臺并聯(lián)的中、低溫級壓縮機的制取中溫和低溫冷水的雙溫冷水機組的制冷循環(huán)原理圖。該雙溫冷水機組由低溫級壓縮機1、中溫級壓縮機2、冷凝器3、高溫級節(jié)流閥4、中溫蒸 發(fā)器5、低溫級節(jié)流閥6、低溫蒸發(fā)器7構成；中溫冷水從中溫冷水入口 IO進入中溫蒸發(fā)器5的水通道內，被中溫制冷劑冷卻后，從中溫冷水出口 ll流向溫濕度獨立控制空調系統(tǒng) 的中溫熱交換器內，除去室內的空氣顯熱；被中溫冷水加熱而蒸發(fā)后的氣態(tài)制冷劑經(jīng)中溫 氣態(tài)制冷劑管14進入中溫級壓縮機2，被壓縮并排放至其排氣管17中；中溫蒸發(fā)器5中未 被蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑經(jīng)低溫級節(jié)流閥6進入低溫蒸發(fā)器7;低溫冷水從低溫冷水入口 8進入 低溫蒸發(fā)器7的水通道內，被低溫制冷劑冷卻后，從低溫冷水出口 9流向溫濕度獨立控制 空調系統(tǒng)的低溫熱交換器內，處理新風并吸收室內空氣的潛熱；低溫制冷劑吸取低溫蒸發(fā) 器7另側低溫冷水的熱量而蒸發(fā)，經(jīng)低溫蒸發(fā)器回氣管15、低溫級壓縮機吸氣管16進入低 溫級壓縮機l，被壓縮后的高壓氣態(tài)制冷劑排放至其排氣管中；中溫級壓縮機2和低溫級壓 縮機1的排氣混合經(jīng)壓縮機排氣管17、冷凝器進氣管18進入冷凝器3，冷卻水來自冷卻塔 并從冷卻水入口 12進入冷凝器3吸收高溫制冷劑的熱量后，從冷卻水出口 13流回冷卻塔； 在冷凝器3中被冷凝成高壓液態(tài)制冷劑后，經(jīng)高溫級節(jié)流閥4節(jié)流，進入中溫蒸發(fā)器5中。 經(jīng)過上述循環(huán)在中溫蒸發(fā)器5中制取中溫冷水，在低溫蒸發(fā)器7中制取低溫冷水。經(jīng)過上述循環(huán)的冷水/冷風機組，中溫冷水將由入口 10進入中溫蒸發(fā)器5中冷卻至18°C 左右，再由中溫冷水出口 11送出；而低溫冷水/冷風將由入口 8進入低溫蒸發(fā)器7中制得7'C 左右的低溫冷水/冷風，經(jīng)出口 9送出。本機組特別適用于溫濕度獨立控制的系統(tǒng)，將為"冷 輻射吊頂+獨立新風系統(tǒng)"空調系統(tǒng)方便地提供雙溫冷源，出口 11送出的中溫冷水送入冷 輻射吊頂，而出口 9送出的低溫冷水/冷風直接送入新風系統(tǒng)。在上述雙溫冷水/冷風機組中，冷凝器可以采用制冷劑一水換熱器或制冷劑一空氣換熱 器，本實施例中采用的是制冷劑一水殼管式換熱器；低溫蒸發(fā)器7可以采用制冷劑一水換 熱器或制冷劑一空氣換熱器，本實施例中低溫蒸發(fā)器7和中溫蒸發(fā)器5均為制冷劑一水滿 液式蒸發(fā)器；低溫級節(jié)流閥6采用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱力膨脹閥，高溫級節(jié)流 闊4采用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥，通過浮球闊和域電子膨脹閥控制中溫蒸發(fā)器中的液 位。上述雙溫冷水/冷風機組，低溫級壓縮機1和中溫級壓縮機2采用容量可調節(jié)型壓縮機， 如采用變轉速、卸載等調節(jié)方式的活塞式、渦旋式、螺桿式、離心式壓縮機等。實施例2:圖3是本發(fā)明提供的一種雙溫冷水/冷風機組的第二種實施例的結構及制冷循環(huán)原理圖。 圖3示出了該實施例的制冷循環(huán)原理圖，圖4示出了該實施例的制熱循環(huán)原理圖。本實施 例為上述實施例1的熱泵形式，該熱泵型雙溫冷/熱水/風機組，由低溫級壓縮機l、中溫級 壓縮機2、冷凝器3、高溫級節(jié)流閥4、中溫蒸發(fā)器5、低溫級節(jié)流閥6、低溫蒸發(fā)器7和制 冷劑四通換向閥19構成。其結構原理與實施例l完全相同，所不同的是-(1) 實施例1中的冷凝器3為水冷式冷凝器，而本實施例中的冷凝器3為風冷式冷凝 器；實施例1中的低溫蒸發(fā)器7為被冷卻介質為水的滿液式蒸發(fā)器，而本實施例中的低溫蒸發(fā)器7為被冷卻介質為空氣的干式蒸發(fā)器；(2) 在實施例1所示制冷劑連接管路的基礎上，在系統(tǒng)中接入制冷劑四通換向閥，四 通換向閥的四個接口分別與壓縮機排氣管17、冷凝器進氣管18、低溫級壓縮機吸氣管16 和低溫蒸發(fā)器回氣管15相連接；制冷運行時，在中溫蒸發(fā)器5中制取中溫冷水，在低溫蒸 發(fā)器7中制取低溫冷風；制熱運行時，在中溫蒸發(fā)器5中制取中溫熱水，在低溫蒸發(fā)器7 中制取高溫熱風。采用熱泵型雙溫冷/熱水/風機組，可使溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)夏季和冬季共用同 一 臺 設備提供雙溫冷、熱源，從而降低了空調系統(tǒng)的投資，簡化系統(tǒng)，降低施工難度。制冷時 與實施例1完全相同，制熱時中溫熱水將由入口 10進入中溫蒸發(fā)器5中加熱至30'C左右， 再由出口 11送出；而高溫熱水/熱風將由入口 8進入低溫蒸發(fā)器7中制得4(TC左右的高溫 熱水/熱風，經(jīng)出口9送出。值得注意的是，中溫級壓縮機、低溫級壓縮機的數(shù)量可以分別為一臺或多臺構成的中 溫級壓縮機組和低溫級壓縮機組；冷凝器側的冷卻介質為空氣或水、低溫蒸發(fā)器的被冷卻 介質為空氣或水、中溫蒸發(fā)器的被冷卻介質為水或其他液態(tài)物質，以及這些冷卻介質和被 冷卻介質的各種組合均屬于本專利的保護范圍。
權利要求
1.一種雙溫冷水/冷風機組，由低溫級壓縮機(1)、中溫級壓縮機(2)、冷凝器(3)、高溫級節(jié)流閥(4)、中溫蒸發(fā)器(5)、低溫級節(jié)流閥(6)和低溫蒸發(fā)器(7)構成，其特征在于低溫級壓縮機(1)和中溫級壓縮機(2)并聯(lián)設置，低溫級壓縮機(1)和中溫級壓縮機(2)的排氣混合經(jīng)壓縮機排氣管(17)、冷凝器進氣管(18)進入冷凝器(3)冷凝成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)高溫級節(jié)流閥(4)節(jié)流，進入中溫蒸發(fā)器(5)中，中溫蒸發(fā)器(5)的水通道內通過中溫冷水，被中溫冷水加熱而蒸發(fā)后的氣態(tài)制冷劑經(jīng)中溫氣態(tài)制冷劑管(14)進入中溫級壓縮機(2)被壓縮，并排放至中溫級壓縮機的排氣管中；中溫蒸發(fā)器(5)中未被蒸發(fā)的液態(tài)制冷劑，經(jīng)低溫級節(jié)流閥(6)進入低溫蒸發(fā)器(7)，吸取低溫蒸發(fā)器(7)另側低溫冷水/冷風的熱量而蒸發(fā)，經(jīng)低溫蒸發(fā)器回氣管(15)、低溫級壓縮機吸氣管(16)進入低溫級壓縮機(1)被壓縮，并排放至低溫級壓縮機的排氣管中；經(jīng)過上述循環(huán)，在中溫蒸發(fā)器(5)中制取中溫冷水，在低溫蒸發(fā)器(7)中制取低溫冷水/冷風。
2. 按照權利要求1所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于在系統(tǒng)中接入制冷劑 四通換向閥(19),四通換向閥的四個接口分別與壓縮機排氣管(17)、冷凝器進氣管(18)、 低溫級壓縮機吸氣管(16)和低溫蒸發(fā)器回氣管(15)相連接；制冷運行時，在中溫蒸發(fā) 器(5)中制取中溫冷水，在低溫蒸發(fā)器(7)中制取低溫冷水/冷風；制熱運行時，在中溫 蒸發(fā)器(5)中制取中溫熱水，在低溫蒸發(fā)器(7)中制取高溫熱水/熱風。
3. 按照權利要求l或2所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述冷凝器(3) 為制冷劑一水換熱器或制冷劑一空氣換熱器。
4. 按照權利要求3所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述低溫蒸發(fā)器(7) 為制冷劑一水換熱器或制冷劑一空氣換熱器。
5. 按照權利要求4所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述中溫蒸發(fā)器(5) 為滿液式殼管式換熱器，換熱盤管內為水通道，殼體內部和盤管外側為制冷劑通道。
6. 按照權利要求5所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于高溫級節(jié)流閥(4) 采用浮球式膨脹閥或電子膨脹閥，低溫級節(jié)流閥(6)采用浮球式膨脹閥、電子膨脹閥或熱 力膨脹閥。
7. 按照權利要求5所述的一種雙溫冷水/冷風機組，其特征在于所述低溫級壓縮機(l) 和中溫級壓縮機(2)為容量可調節(jié)型壓縮機。
全文摘要
一種雙溫冷水/冷風機組，屬于制冷空調技術領域，包括低溫級壓縮機、中溫級壓縮機、冷凝器、高溫級節(jié)流閥、中溫蒸發(fā)器、低溫級節(jié)流閥、低溫蒸發(fā)器，其特征在于所述中、低溫級壓縮機并聯(lián)設置，分別從中溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器中吸氣并壓縮至排氣壓力；夏季運行時，在低溫蒸發(fā)器內制取低溫冷水/冷風，同時在中溫蒸發(fā)器內制取中溫冷水；在機組中設置四通換向閥，冬季運行時，可用于制取雙溫熱水/熱風。特別適用于采用“輻射換熱”+“獨立新風”方式的溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)，其中，中溫蒸發(fā)器制取的冷/熱水用于“輻射換熱”，低溫蒸發(fā)器制取的冷/熱水/風用于處理“獨立新風”，具有系統(tǒng)簡單，能效比高，高、低溫冷/熱量可自由調節(jié)的優(yōu)點。
文檔編號F25B13/00GK101216225SQ20081005600
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權日2008年1月11日
發(fā)明者李先庭, 嘉 王, 王寶龍, 石文星, 偉 趙, 韓林俊, 顏承初 申請人:清華大學