專利名稱：一種中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及中央空調系統，具體涉及對中央空調系統中的冷凝器進行冷卻的裝置。
背景技術：
空調系統中的制冷機組包括蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流裝置，其內有在壓縮機的驅動下循環“搬運熱量”的制冷劑。其中，冷凝器是用來冷卻(進入冷凝器時為高溫高壓狀態的)制冷劑的熱交換裝置——具體是用冷卻介質來冷卻冷凝器以使制冷劑與冷卻介質進行熱交換，最終起到冷卻制冷劑的作用。對于在大型建筑中使用的中央空調系統而言，用來冷卻冷凝器的冷卻介質均是水，故習稱“水冷”。水冷的系統包括促使冷卻水循環的冷卻水泵和安裝有冷卻風扇的冷卻塔一冷卻水泵將吸收了冷凝器內制冷劑熱量后而發生溫度升高的冷卻水輸送到冷卻塔，讓其在冷卻塔中通過蒸發而釋放出熱量(同時補充一些冷卻水)，然后，降溫了的冷卻水又流到冷凝器外去吸收制冷劑的熱量一如此不斷循環。然而，由于冷卻水主要是以水的顯熱形式來吸收制冷劑的熱量，故冷卻水的冷卻能力要受到室外環境溫度和本身的特性限制，其冷卻能力小，為保證有可靠的冷卻效果，就只能加大冷卻水的流量和流速，這不但需要配備功率相當大的冷卻水泵和較大管徑的水管，而且冷卻塔內的冷卻風扇的功率也將隨之增大，更為重要的是由于冷卻水的進水溫度相對較高，使空調系統中制冷機組的冷凝溫度也相對較高，制冷機組的COP值降低，空調系統的運行能耗增大。也就是說，現有的中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，不僅存在能耗較大，運行成本較高等不足外；還有冷卻效果差，使制冷機組的COP值較小，增大了空調系統的運行能耗。
發明內容
本發明的目的是，針對現有技術的不足，提供一種具有能耗低、冷卻效果好的中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置。實現所述目的之技術方案是這樣一種中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，該裝置包括相變發生器、一端連接在該相變發生器頂部的氣管、與該氣管另一端連接的熱回收器、一端連接在該熱回收器的底部而另一端連接在相變發生器下部的液管；其中，所述氣管與熱回收器連接的一端連接在該熱回收器上部，在該熱回收器內安裝有換熱盤管，該換熱盤管的一端與冷水進水管路連接，另一端與熱水出水管連接；中央空調系統中的冷凝器安裝在相變發生器內的下部，在該相變發生器內有呈液態時淹沒過冷凝器的氣液相變材料，該氣液相變材料在標準大氣壓下的相變溫度為25 35°C。本發明通過冷卻冷凝器來冷卻制冷劑的過程如下
中央空調系統運行時，在相變發生器內的冷凝器就對淹沒過它的尚處于液體狀態的氣液相變材料進行加熱(即用尚處于液體狀態的氣液相變材料來冷卻冷凝器)。由于冷凝器內的制冷劑溫度較高，與液態的相變材料進行熱交換后使液態的相變材料的溫度升高且遠高于氣液相變材料的相變溫度(即沸點)，于是，液態的氣液相變材料就逐漸轉變成為氣態，因氣態的氣液相變材料密度小而上升，故從相變發生器的頂部自動地流進氣管，又通過氣管自動地流進熱回收器。在熱回收器中，氣態的氣液相變材料又通過安裝在熱回收器內的換熱盤管，來與通過冷水進水管流進換熱盤管的冷水進行熱交換。此后，氣液相變材料的溫度又逐步地降低到其相變溫度以下，而又轉變為液態。接著，密度較大的液態的氣液相變材料就又自動地沉到了熱回收器的底部，進而通過液管又自動地流回到相變發生器中來對冷凝器進行冷卻一如此循環下去。在上述過程中，冷水通過換熱盤管與氣態的相變材料進行熱交換并吸收了其熱量后變為熱水，再通過熱水出水管將其引入熱水貯水箱內供人們使用。
在通過冷卻冷凝器來冷卻制冷劑的過程中，由于本裝置中所選用的氣液相變材料在標準大氣壓下的相變溫度為25 35°C，所以對冷凝器內的高溫高壓制冷劑進行冷卻時可以使制冷劑的冷凝溫度也保持在這個范圍內，與傳統的冷卻水冷卻制冷劑所能達到的冷凝溫度相比，本裝置可以降低制冷劑的冷凝溫度，從而提高了制冷機組的COP值；再者由于相變材料的恒溫相變特性(即相變材料在發生相變時溫度保持不變)，可以使冷凝器內制冷劑的冷凝溫度保持不變，從而提高了制冷機組的制冷能力的穩定性，使空調系統始終保持在穩定的工作狀態，提高了整個空調系統的工作效率。從方案和本發明冷卻冷凝器的過程中可以看出，本發明省去了現有技術中的冷卻水泵和冷卻塔，更不需要額外的動力。這不但部分地降低了裝置成本，降低了冷卻冷凝器過程中的運行成本，而且通過降低制冷劑的冷凝溫度提高了制冷機組的COP值和整個空調系統的工作效率。在熱回收器中通過對熱量的回收利用，可以使被加熱后的熱水供人們使用。簡言之，本發明是一種具有能耗低、冷卻效果好的中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置。下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖I——本發明的結構示意 圖2——本發明另一結構的示意圖。
具體實施例方式一種中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置(參考圖1)，該裝置包括相變發生器3、一端連接在該相變發生器3頂部的氣管6、與該氣管6另一端連接的熱回收器4、一端連接在該熱回收器4的底部而另一端連接在相變發生器3下部的液管7 ;其中，所述氣管6與熱回收器4連接的一端連接在該熱回收器4上部，在該熱回收器4內安裝有換熱盤管9，該換熱盤管9的一端與冷水進水管路12連接，另一端與熱水出水管13連接；中央空調系統中的冷凝器2安裝在相變發生器3內的下部，在該相變發生器3內有呈液態時淹沒過冷凝器2的氣液相變材料5，該氣液相變材料5在標準大氣壓下的相變溫度為25 35°C。中央空調系統運行時，在相變發生器3內的冷凝器2就對淹沒過它的尚處于液體狀態的氣液相變材料5進行加熱(即用尚處于液體狀態的氣液相變材料5來冷卻冷凝器2)。由于冷凝器2內的制冷劑溫度較高，與液態的相變材料5進行熱交換后使液態的相變材料5的溫度升高且遠高于氣液相變材料5的相變溫度(即沸點)，于是，液態的氣液相變材料5就逐漸轉變成為氣態，因氣態的氣液相變材料5密度小而上升(見圖1、2中虛線箭頭所示)，故從相變發生器3的頂部自動地流進氣管6，又通過氣管6自動地流進熱回收器4。在熱回收器4中，氣態的氣液相變材料5又通過安裝在熱回收器4內的換熱盤管9，來與通過冷水進水管12流進換熱盤管9的冷水進行熱交換。此后，氣液相變材料5的溫度又逐步地降低到其相變溫度以下，而又轉變為液態。接著，密度較大的液態的氣液相變材料5就又自動地沉到了熱回收器4的底部，進而通過液管7又自動地流回到相變發生器3中(見圖1、2中實線箭頭所示)來對冷凝器2進行冷卻——如此循環下去。在上述過程中，冷水通過換熱盤管9與氣態的相變材料5進行熱交換并吸收了其熱量后變為熱水，再通過熱水出水管13將其引入熱水貯水箱內供人們使用。在通過冷卻冷凝器2來冷卻制冷劑的過程中，由于本裝置中所選用的氣液相變材料5在標準大氣壓下的相變溫度為25 35°C，所以對冷凝器內的高溫高壓制冷劑進行冷卻時可以使制冷劑的冷凝溫度也保持在這個范圍內，與傳統的冷卻水冷卻制冷劑所能達到的冷凝溫度相比，本裝置可以降低制冷劑的冷凝溫度，從而提高了制冷機組的COP值；再者由于相變材料的恒溫相變特性(即相變材料在發生相變時溫度保持不變)，可以使冷凝器2內制冷劑的冷凝溫度保持不變，從而提高了制冷機組的制冷能力的穩定性，使空調系統始終保持在穩定的工作狀態，提高了整個空調系統的工作效率。在本具體實施方式
中，所述氣液相變材料5為氯七氟環丁烷(標準大氣壓下的沸點為26°C)或三氟二氯乙烷(標準大氣壓下的沸點為27. 80C );由于氣態的氣液相變材料5的熱量是由冷水進水管12流進的冷水帶走，為了保證氣態的氣液相變材料5能完全變成液態，因此冷水的進水溫度必須低于氣液相變材料5的相變溫度。本領域的技術人員從冷卻冷凝器的過程介紹中可以看出，本發明能夠實現的關鍵是氣液相變材料能夠循環地進行“相變”，重點又是不能讓氣液相變材料始終為氣態。因此，如果在實際安裝本發明裝置的環境中，不能保證相變發生器3和液管7外部的環境溫度低于所選材料的標準大氣壓的沸點的話，則應當在相變發生器3和液管7外包裹上保溫材料，以確保氣液相變材料在沒有被冷凝器加熱的情況下始終處于液體狀態。本領域的技術人員清楚，在實際運用本發明的實施過程中，相變發生器3和熱回收器4的容積、氣管6和液管7的管徑和它們的承壓能力大小等相關參數的選取，應當盡量匹配(因僅通過有限的常規試驗即可確定，故不詳述)；由于所選的氣液相變材料對與它所接觸的設備有腐蝕性，所以相變發生器3、熱回收器4、氣管6和液管7均應用鋼材料制成，換熱盤管9采用熱交換能力較強的銅材料制成，且它們之間的連接處應進行嚴格的密封處理，以防氣態的氣液相變材料5泄漏。當然，也可采用如下輔助手段，來保證進一步提高本發明的可靠性(參考圖2)。具體為
在氣管6上安裝僅允許氣態的氣液相變材料5朝熱回收器4中的方向流動的止回閥11。在液管7上安裝一個助推泵15。本領域的技術人員清楚，如果實施中設計的熱回收器4容積足夠大，且氣管6與熱回收器4的連接口處足夠高(甚至連接在熱回收器4的頂部)，則不必再加裝止回閥11。反之，就應當止回閥11，以防止液態的氣液相變材料5漫過兩者的連接口處進入氣管6中造成氣管路堵塞。同理，如果實施中設計的熱回收器4的底部，相對于相變發生器3內液態的氣液相變材料5的液面始終能保持足夠的高度差；且液管7的管徑足夠大，則不必再加裝助推泵15來輔助液態的氣液相變材料5流回進相變發生器3。反之，就應當加裝助推泵15——當然，與本發明省去的現有技術中的冷卻水泵和冷卻塔中的風扇消耗的能耗以及通過提高制冷機組的COP值并使之制冷能力穩定而節省的運行能耗相比較，必要時才加裝的這個助推泵15的能耗必然小得多，所消耗的電力與本發明所能節省電功率能耗相比幾乎可以忽略，因此并不影響本裝置所能達到的節能目的。 另外，由于本發明冷卻的是空調工況(而并非低溫制冷工況)下的冷凝器，所以，從熱水出水管13引出的熱水的溫度，不一定能夠滿足人們對溫度的要求。因此，如果需要，可以另外再對該熱水進行再加熱處理。十分明顯的是，經過與氣液相變材料進行熱交換后的熱水再來對它進行加熱處理以滿足人們對溫度的要求，就肯定比直接加熱冷水要少消耗一些燃料或電力。
權利要求
1.一種中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，其特征在于，該裝置包括相變發生器(3)、一端連接在該相變發生器(3)頂部的氣管(6)、與該氣管(6)另一端連接的熱回收器(4)、一端連接在該熱回收器(4)的底部而另一端連接在所述相變發生器(3)下部的液管(7);其中，所述氣管(6)與熱回收器(4)連接的一端連接在該熱回收器(4)上部，在該熱回收器(4)內安裝有換熱盤管(9)，該換熱盤管(9)的一端與冷水進水管路(12)連接，另一端與熱水出水管(13)連接；中央空調系統中的冷凝器(2)安裝在所述相變發生器(3)內的下部，在該相變發生器(3)內有呈液態時淹沒過所述冷凝器(2)的氣液相變材料(5);所述氣液相變材料在標準大氣壓下的相變溫度為25 35°C。
2.根據權利要求I所述中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，其特征在于所述氣液相變材料(5)為氯七氟環丁烷或三氟二氯乙烷。
3.根據權利要求I或2所述中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，其特征在于所述氣管(6 )上安裝有僅允許氣態的氣液相變材料(5 )朝所述熱回收器(4)中流動的止回閥(11)。
4.根據權利要求I或2所述中央空調系統冷凝器的冷卻裝置，其特征在于所述液管(7)上安裝有助推泵(15)。
5.根據權利要求3所述中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，其特征在于所述液管(7)上安裝有助推泵(15)。
全文摘要
一種中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置，它包括相變發生器、一端連接在該相變發生器頂部的氣管、與該氣管另一端連接的熱回收器、一端連接在該熱回收器的底部而另一端連接在相變發生器下部的液管；其中，氣管與熱回收器連接的一端連接在該熱回收器上部，在該熱回收器內安裝有換熱盤管，該換熱盤管的一端與冷水進水管路連接，另一端與熱水出水管連接；中央空調系統中的冷凝器安裝在相變發生器內的下部，在該相變發生器內有呈液態時淹沒過冷凝器的氣液相變材料，該氣液相變材料在標準大氣壓下的相變溫度為25～35℃。本發明是一種能耗低、冷卻效果好的中央空調系統中冷凝器的冷卻裝置。
文檔編號F28D15/02GK102620407SQ201210108640
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月15日 優先權日2012年4月15日
發明者串禾, 劉正清, 周杰, 王小艷, 蒲清平, 詹武剛, 鄭潔, 黃育華 申請人:重慶大學