專利名稱：等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組。
技術(shù)背景
現(xiàn)有的空調(diào)用壓縮式冷(熱)水機組，如圖1，由于受早期設(shè)計理念的限 制，都設(shè)計成單蒸發(fā)器單壓蒸發(fā)系統(tǒng)以簡化其結(jié)構(gòu)及降低成本。其工作過程主 要為制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)成蒸汽，蒸發(fā)時吸收汽化潛熱而將盤管外的冷水 溫度降低產(chǎn)生低溫冷水。為了使蒸發(fā)器中的蒸發(fā)過程能持續(xù)不斷進行下去，需 不斷補充制冷劑液體并排走蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的蒸汽。壓縮機從蒸發(fā)器中吸走制
冷劑蒸汽并將其壓縮而變成了高溫高壓的制冷劑蒸汽；高溫高壓的制冷劑蒸汽
從壓縮機的排汽口排出沿制冷劑管流向冷凝器。在冷凝器中，制冷劑蒸汽在高 壓下被冷卻放出熱量，又變成了制冷劑液體以供蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷用。由于蒸發(fā) 溫度與蒸發(fā)壓力成正比，為了得到冷水所需的低蒸發(fā)溫度，需用節(jié)流機組對制
冷劑液體節(jié)流降壓以產(chǎn)生低壓；降壓后的制冷劑液體又重新流入蒸發(fā)器中蒸發(fā) 制冷，如此就實現(xiàn)了一個制冷循環(huán)。只要壓縮機不停止工作，這種制冷循環(huán)就 會一直進行下去。
這種冷(熱)水機組的缺點在于(1)雖然在冷(熱)水流過蒸發(fā)器的過
程中水溫是逐步下降(上升)的，但由于蒸發(fā)壓力只能由溫度最低(高)的蒸發(fā) 器出口水溫決定，制冷循環(huán)中無法利用冷水降溫過程中前端的相對高溫,根據(jù)制
冷原理，蒸發(fā)溫度(壓力)越低，制冷效率就越低；(2)由于單蒸發(fā)器冷(熱) 水機組蒸發(fā)壓力下降時效率降低很快，限制了低溫冷水和大溫差技術(shù)的利用， 提高供回水溫差對提高空調(diào)系統(tǒng)能量利用效率有很大的潛力，降低冷水溫出水 度對空調(diào)系統(tǒng)除濕性能有很大的影響，而除濕效率的提高也可顯著提高空調(diào)系 統(tǒng)空氣處理過程中的能量利用效率；(3)制冷過程中，單蒸發(fā)器冷水進出口溫 差大，出口水溫在冰點附近時，蒸發(fā)器內(nèi)易產(chǎn)生因換熱死角而導(dǎo)致局部過冷結(jié)冰， 損壞機組。 實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能降耗的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)成是這樣的，其特征在于包括二個或二個以上的周 轉(zhuǎn)儲水罐，在二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲水罐相互并聯(lián) 連接的管道，每組并聯(lián)連接的管道均設(shè)有進水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的 管道的進水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個換向閥。
較之已有技術(shù)而言，本實用新型具有下列優(yōu)點(1)由于蒸發(fā)器的工作溫 度與機組出水溫度分離，制冷劑在不同的壓力(溫度)下周期性地變溫蒸發(fā)， 因而提高了機組的平均蒸發(fā)溫度，提高了機組的能效比。其等制冷循環(huán)可視為 勞倫茲循環(huán)。在假定冷凝溫度都為40°C，蒸發(fā)器最終出水溫度都為7'C，冷水
機組進出口水溫差都為5-C時，本實用新型在理論上比現(xiàn)有的冷水機組一般可
提高制冷效率10%左右，而且機組進出口水溫差越大節(jié)能效果越好；(2)可更
安全更高效地產(chǎn)生更低溫度的冷水，減緩了機組冷水出口溫度下降而引起的效 率降低，提高機組的綜合能效比。更低溫的冷水冷源在空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過
程中有更高的除為效率及更大的節(jié)能潛力。(3)蒸發(fā)器制冷過程與冷水機級組
供回水過程分離，在蒸發(fā)器內(nèi)水流量穩(wěn)定不變的前提下，可方便地實現(xiàn)變流量
供水。(4)可更高效地實現(xiàn)大溫差供回水，而大溫差冷源有利于中央空調(diào)系統(tǒng)
高效地實現(xiàn)空調(diào)負荷的"分質(zhì)"處理，這是以前的空調(diào)系統(tǒng)中是難以實現(xiàn)的。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)能耗(溫熵)示意圖； 圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型能耗(溫熵)示意圖5為本實用新型蒸發(fā)器及系統(tǒng)進出口水溫度變化隨時間的曲線圖6為本實用新型中單向閥的結(jié)構(gòu)圖；其中(a)為主視圖、(b)為俯視圖。 圖7為圖6中A-A面的剖視圖8為本實用新型中浮力緩沖圈的結(jié)構(gòu)圖；其中(a)為主視圖、(b)為俯視圖。
標號說明l制冷(熱)系統(tǒng)、l-l蒸發(fā)器、2管道、3用戶端、4蒸發(fā)器冷 水進水管、5蒸發(fā)器冷水出水管、6機組進水管、7機組出水管、8周轉(zhuǎn)儲水罐、 9循環(huán)水泵、IO換向閥、ll柔性隔膜、12浮力緩沖圈、13單向閥、131閥體、
4132閥芯、133柔性閥片、134泄壓孔、135彈性墊圈、136通水孔。
圖5中A代表蒸發(fā)器出水溫度變化曲線、B代表機組進水度曲線、C代 表機組出水溫度曲線。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖，對本實用新型進行說明
如圖3所示本實用新型包括二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐8，在二個或 二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐8上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲水罐相互并聯(lián)連接的管道2;每 組并聯(lián)連接的管道均設(shè)有進水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進水端或 出水端的交匯處各設(shè)有一個換向閥IO。兩組管道中，其中一組管道通過循環(huán)水 泵9與制冷(熱)系統(tǒng)1中的蒸發(fā)器1-1進出水端口對應(yīng)連接，另一組管道也 通過循環(huán)水泵與用戶端3的進出水端對應(yīng)連接。
如圖3所示，在每個周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)壁上連接有將周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)腔體分割成 兩個空間的柔性隔膜ll，在柔性隔膜上設(shè)有單向閥13，單向閥的開口方向與蒸
發(fā)器的水流循環(huán)方向一致。為了確保循環(huán)效果更好，故在周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)增設(shè)柔 性隔膜和單向閥，其作用在于當周轉(zhuǎn)儲水罐與蒸發(fā)器進出水管聯(lián)通時將機組進 水管回來的"高溫"冷水與罐中原來的"低溫"冷水分隔開，而在與蒸發(fā)器聯(lián) 通時能導(dǎo)通冷水循環(huán)通路。
根據(jù)實驗得出，周轉(zhuǎn)儲水罐的數(shù)量為二個即可滿足要求，周轉(zhuǎn)儲水罐數(shù)量 增加有利于提高制冷效果，但兩個以上周轉(zhuǎn)儲水罐數(shù)量的增加，對制冷效果的 改善呈下降趨勢，且若周轉(zhuǎn)儲水罐數(shù)量過多，容易使本實用新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜化， 同時造成資源浪費，因此一般以兩個周轉(zhuǎn)儲水罐為最佳實施方案。
如圖6、圖7所示，單向閥包括閥體131、閥芯132、柔性閥片133、泄壓 孔134、彈性墊圈135;閥體為凹槽型結(jié)構(gòu)，底部開口，且底部設(shè)有收沿，閥體 的側(cè)壁上設(shè)有泄壓孔，在底部的收沿上設(shè)有彈性墊圈，彈性墊圈上方、閥體的 凹槽內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯為凹槽型結(jié)構(gòu)，閥芯的底部設(shè)有通水孔136，通水孔上 方設(shè)有柔性閥片，閥芯的側(cè)壁與閥體的內(nèi)側(cè)壁相接觸，且閥芯的側(cè)壁上沿略高 于泄壓孔。閥芯下方設(shè)有的通水孔和通水孔上方設(shè)有柔性閥片確保了水流的單 向流動，而如果單向閥上方的壓力過大，周轉(zhuǎn)儲水罐與機組進出水聯(lián)通工作時 若罐內(nèi)供水側(cè)與回水側(cè)(隔膜兩側(cè))壓差太大，則彈性墊圈變形，泄壓孔泄壓，以保證不會因壓差太大而導(dǎo)致隔膜損壞。
如圖8所示，所述的單向閥的上表面還設(shè)有浮力緩沖圈12。它一方面可平 衡單向閥的重力，另一方面它又可在三通閥切換聯(lián)通方向時緩沖"水擊"沖力。 所述的換向閥可以為三通換向閥或兩個并聯(lián)的二通閥。 以下為本實用新型的制冷過程的具體實施例-
如圖3所示本實用新型中的一組管道通過循環(huán)水泵與制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā) 器的進出水端口對應(yīng)連接，其中所述的蒸發(fā)器為大流量小溫差蒸發(fā)器；另一組 管道也通過循環(huán)水泵與用戶端的進出水端對應(yīng)連接；
其中，二個周轉(zhuǎn)儲水罐底部的兩個管道分別與蒸發(fā)器冷水出水管5和機組 出水管7連接，二個周轉(zhuǎn)儲水罐頂部的兩個管道分別與蒸發(fā)器冷水進水管4和
機組進水管6連接，在蒸發(fā)器冷水進水管與管道的連接處設(shè)有換向閥，在冷水
機組出水管與管道的連接處也設(shè)有換向閥。工作時，未完成冷水降溫過程的周 轉(zhuǎn)儲水罐，將水通過蒸發(fā)器冷水進水管導(dǎo)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器冷卻的水通過蒸發(fā) 器冷水出水管流回周轉(zhuǎn)儲水罐，以此循環(huán)，直至周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)的水溫降到設(shè)計
機組出口水溫度；此時，通過換向閥關(guān)閉該周轉(zhuǎn)儲水罐與蒸發(fā)器的聯(lián)通，同時 打開蒸發(fā)器與另一個周轉(zhuǎn)儲水罐的聯(lián)通，同時該已完成冷水降溫的周轉(zhuǎn)儲水罐 通過換向閥與用戶端的接通，而另一個周轉(zhuǎn)儲水罐與用戶端斷開。通過二個周 轉(zhuǎn)儲水罐的輪流進出水，實現(xiàn)了制冷循環(huán)。
本實用新型通過制冷系統(tǒng)將本實用新型的周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)的冷水進行降溫， 將傳統(tǒng)冷水機組蒸發(fā)器出水直接作為機組供水變成由周轉(zhuǎn)儲水罐向機組出口供 水，實現(xiàn)了蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度與機組出水水溫的"隔離"，制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度只 與連通周轉(zhuǎn)儲水罐中的水溫相關(guān)。通過換向閥轉(zhuǎn)換通路，使蒸發(fā)器與兩個周轉(zhuǎn) 儲水罐輪流聯(lián)通，通過這樣周期性地切換就實現(xiàn)了冷水機組供回水溫度不變而 蒸發(fā)器出水溫度則周期性地上升下降變溫制冷的過程。根據(jù)制冷原理，蒸發(fā)溫 度越高，制冷效率就越高，故該設(shè)計方案提高了制冷效率。本實用新型的蒸發(fā) 器可以選用大(水)流量小溫差蒸發(fā)器，進出水溫差宜盡可能小。蒸發(fā)器循環(huán) 水泵為超低壓力水泵，以使制冷循環(huán)過程中水泵耗電量盡可能小且蒸發(fā)器出水 溫度變溫差盡可能大。
以下為本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)在能耗方面的對比，本實用新型的制冷循環(huán) 可等效視為勞倫茲循環(huán)。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的能耗圖，其中，TK冷凝器中制冷
6劑蒸汽的冷凝溫度；TO蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度；W制冷所消耗的壓縮功， 等效卡諾循環(huán)所圍面積可正比其相對大小。
圖4為本實用新型的能耗圖，其中,TK冷凝器中制冷劑蒸汽的冷凝溫度;TO蒸 發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度；Wl為制冷所消耗的壓縮功，圖中陰影部分為與現(xiàn)有 技術(shù)相比所節(jié)約的功，根據(jù)實驗得出，本實用新型在理論上比現(xiàn)有的冷水機組 一般可提高制冷效率8%左右。
權(quán)利要求1、一種等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于它包括二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐，在二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲水罐相互并聯(lián)連接的管道，每組并聯(lián)連接的管道均設(shè)有進水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個換向閥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于 所述的兩組管道中，其中一組管道通過循環(huán)水泵與制冷(熱)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器 的進出水端口對應(yīng)連接，另一組管道也通過循環(huán)水泵與用戶端的進出水端對應(yīng) 連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于-在每個周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)壁上連接有將周轉(zhuǎn)儲水罐內(nèi)腔體分割成兩個空間的柔性隔 膜，在柔性隔膜上設(shè)有單向閥，單向閥的開口方向與蒸發(fā)器的水流循環(huán)方向一 致。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于 所述的周轉(zhuǎn)儲水罐的數(shù)量為二個。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于 所述的單向閥包括閥體、閥芯、柔性閥片、泄壓孔、彈性墊圈；閥體為凹槽型 結(jié)構(gòu)，底部開口，且底部設(shè)有收沿，閥體的側(cè)壁上設(shè)有泄壓孔，在底部的收沿 上設(shè)有彈性墊圈，彈性墊圈上方、閥體的凹槽內(nèi)設(shè)有閥芯，閥芯為凹槽型結(jié)構(gòu)， 閥芯的底部設(shè)有通水孔，通水孔上方設(shè)有柔性閥片，閥芯的側(cè)壁與閥體的內(nèi)側(cè) 壁相接觸，且閥芯的側(cè)壁上沿略高于泄壓孔。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在在于 所述的單向閥的上表面還設(shè)有浮力緩沖圈。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在在于 所述的換向閥為三通換向閥或四個二通閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，其特征在于 所述的蒸發(fā)器為大流量小溫差蒸發(fā)器。
專利摘要本實用新型涉及一種等效勞倫茲循環(huán)冷(熱)水機組，它包括二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐，在二個或二個以上的周轉(zhuǎn)儲水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲水罐相互并聯(lián)連接的管道，每組并聯(lián)連接的管道均設(shè)有進水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個換向閥。本實用新型具有節(jié)能降耗，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。
文檔編號F16K15/14GK201396987SQ200920137838
公開日2010年2月3日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者吳金毅, 施孝增, 李曹縣, 鄢慶春 申請人:福建工程學(xué)院