專利名稱：熱動力渦旋式冷熱水機組的制作方法
技術領域：
本發明屬于制冷和制熱裝置技術，具體的涉及一種應用于電力為能源并通過廢熱利用提高制冷和制熱能效比的熱動力渦旋式冷熱水機組。
背景技術：
現有技術中，制冷系統主要以電力為能源，可以分為渦旋式空調機組，風冷空調機組，活塞式空調機組，螺桿式空調機組等壓縮式空調機組；還有的中央空調以石化燃料為能源，其根據工質類型不同可分為溴化鋰吸收式空調機組，氨一水吸收式空調機組等。以電力為能源的壓縮式制冷機組能效比相對于吸收式空調機組較高，但消耗高品位的電能；吸收式空調機組消耗石化燃料或工業廢熱資源，但能效比低，一般小于I。常規渦旋式冷熱水機組，采用渦旋式壓縮機驅動工質循環運行，不同工況下實現制冷或制熱，渦旋式壓縮機由電動機驅動。目前空調制冷技術的運行過程均為制冷空調機組通過消耗高品位的電能或石化燃料，把建筑物內過多的熱能排到建筑物外，從而達到建筑物內溫度減低的效果。各類建筑使用上述中央空調均會存在如下缺陷，例如夏季供電緊張；城市局部空氣溫度大幅度升高，出現熱島效應；以及過量空調制冷劑含氟化合物排放到大氣中，破壞臭氧層的問題。同時上述制冷空調還消耗大量能源，直接或間接增加了 C02的排放。
發明內容
本發明提供了一種設計合理、能夠有效提高制冷能效比的熱動力渦旋式冷熱水機組。其可以實現電能驅動的制冷機組和利用低品位熱能進行機械能轉化結合，從而降低整個制冷空調系統的電能消耗量，提高制冷空調的能效。本發明所采用的技術方案如下:
一種熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述冷熱水機組包括制冷劑循環系統和渦旋式膨脹機系統，所述渦旋式膨脹機系統的一動力輸出軸與制冷劑循環系統的一渦旋壓縮機驅動連接；所述制冷劑循環系統的冷凝盤管位于所述渦旋式膨脹機系統的發生器內。一實施方式中，所述制冷劑循環系統包括一蒸發器，該蒸發器內設置有與風冷盤管系統相連接的冷卻盤管，該蒸汽器還連接設置低溫制冷劑管路，該低溫制冷劑管路的另一端連通位于所述發生器內的冷凝盤管的出口。一實施方式中，所述低溫制冷劑管路經由所述蒸發器引出后，串聯一二次冷凝器內的盤管的出口，該盤管的入口連接所述發生器內的冷凝盤管的出口 ；該二次冷凝器連接一冷卻系統的冷卻水循環管路。—實施方式中，所述蒸發器還連通設置一渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機通過一高溫制冷劑蒸汽管道連接所述冷凝器盤管的入口。一實施方式中，所述渦旋壓縮機由一變頻電機驅動連接，該驅動電機配備設置變頻控制系統。另一實施方式中，所述渦旋式膨脹機系統包括發生器、雙效熱能轉移器、二次換熱器、渦旋式膨脹機和吸收器，所述發生器、雙效熱能轉移器、二次換熱器和吸收器之間設置有工質輸送管路和循環泵。再一實施方式中，所述發生器上部設置有常溫高濃度工質噴淋裝置，下部設置有中溫工質集液箱，該中溫工質集液箱通過一工質輸送管路連接二次發生器頂部的工質噴淋
裝置 又一實施方式中，所述發生器的頂部通過一工質蒸汽管路連接一位于雙效熱能轉移器內的工質蒸汽噴嘴，該工質噴嘴經由一定壓膨脹器連通渦旋式膨脹機的進氣口，定壓膨脹器連接一中溫介質蒸汽通道，該中溫介質蒸汽通道連接二次發生器的頂部。一實施方式中，所述渦旋式膨脹機的排氣口連接吸收器的頂部，該吸收器的頂部設置一低溫低濃度工質噴淋裝置，該低溫低濃度噴淋裝置通過一低溫工質管路連接一位于二次發生器底部的低濃度工質集液箱。一實施方式中，所述吸收器的底部設置有高濃度工質集液箱，該高濃度工質集液箱連接一高濃度工質輸送管，該高濃度工質輸送管的另一端位于發生器的頂部并連接一常溫高濃度工質噴淋裝置。
該熱動力渦旋式冷熱水機組采用渦旋式膨脹機系統作為輔助動力源，通過渦旋式膨脹機系統利用從建筑物內向外排放的低品位熱能或者其他低品位熱能轉化為機械能，該機械能作為制冷劑循環系統的渦旋壓縮機組輔助驅動能源，使整個制冷劑循環系統具有更高的能效比，減少了制冷劑循環系統的能源消耗，并減少廢熱資源排入建筑外的環境中，有效降低了室外環境溫度；同時該渦旋式膨脹機系統還能夠降低制冷劑循環系統的使用成本，緩解用電壓力，并減少二氧化碳的排放。在制冷工況下，渦旋壓縮機采用變頻電機和渦旋式膨脹機共同驅動；機組啟動時，渦旋壓縮機由變頻電機單獨驅動，待渦旋式膨脹機把空調廢熱轉化為軸功輸出時，共同驅動；在渦旋式膨脹機上安裝輸出功率檢測裝置，渦旋式膨脹機輸出功率和變頻電機的輸出功率由變頻控制系統匹配；在空調不同的冷負荷下，變頻電機輸出相應的功率。本發明的有益效果在于，該熱動力渦旋式冷熱水機組設計合理、能夠有效提高制冷能效比，其可以實現電能驅動的制冷機組和利用低品位熱能進行機械能轉化結合，從而降低整個制冷空調系統的電能消耗量，提高制冷空調的能效。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的闡述。
圖1是本發明具體實施方式
的結構示意圖。
具體實施例方式該熱動力渦旋式冷熱水機組為應用于暖通空調領域的新型制冷劑循環系統，
其在采用電能作為驅動能源內的同時，利用從建筑物內向外排放的低品位熱能，使其轉化成機械能。機械能再驅動渦旋壓縮機組制冷，從而降低整個制冷劑循環系統的電能輸入，提高制冷劑循環系統的能效比。
如圖1所示，該熱動力渦旋式冷熱水機組主要包括制冷劑循環系統、室外換熱系統和渦旋式膨脹機系統。渦旋式膨脹機系統的一動力輸出軸131與制冷劑循環系統的一渦旋壓縮機220驅動連接；制冷劑循環系統的制冷劑的冷凝盤管112位于渦旋式膨脹機系統的發生器110內。該冷凝盤管作為發生器內的熱源換熱器，實現余熱的利用并由渦旋式膨脹機系統轉換為機械能。制冷劑循環系統具有一蒸發器210，該蒸發器內設置有與風冷盤管系統相連接的冷卻盤管211，為用戶提供冷源，風冷盤管系統形成一個封閉的冷源循環，蒸發器連通設置一低溫制冷劑管路212，該低溫制冷劑管路的另一端連通位于發生器內的冷凝盤管112的出口，在發生器110內經過換熱后的冷凝盤管內的制冷劑經過冷卻后可以作為蒸發器210的蒸發吸熱介質，為了進一步提高該制冷劑在蒸發器內的制冷效果，該低溫制冷劑管路212經由蒸發器引出后，還串聯一二次冷凝器240內的盤管241的出口，該盤管的入口連接發生器內的冷凝盤管的出口 ；該二次冷凝器240連接一冷卻系統242的冷卻水循環管路。通過該二次冷凝器240可以進一步降低制冷劑的溫度，實現更好的蒸發器內蒸發吸熱的效果。蒸發器210的另一端連通設置渦旋壓縮機220，該渦旋壓縮機通過一高溫制冷劑蒸汽管道221連接冷凝器盤管112的入口。由此組成一個制冷劑的循環。渦旋壓縮機220由一變頻電機222驅動連接，該驅動電機配備設置變頻控制系統223。渦旋式膨脹機系統包括發生器110、雙效熱能轉移器120、二次換熱器124、渦旋式膨脹機130和吸收器140，發生器110、雙效熱能轉移器120、二次換熱器124和吸收器140之間設置有工質輸送管路和循環泵，實現工質的循環輸送。發生器110上部設置有常溫高濃度工質噴淋裝置，下部設置有中溫工質集液箱113，中部為冷凝盤管112，該中溫工質集液箱113通過一工質輸送管路114連接二次發生器124頂部的工質噴淋裝置。發生器110的頂部通過一工質蒸汽管路連接一位于雙效熱能轉移器內的工質蒸汽噴嘴111，該工質噴嘴經由一定壓膨脹器122連通渦旋式膨脹機的進氣口 121，定壓膨脹器122連接一中溫介質蒸汽通道123，該中溫介質蒸汽通道123連接二次發生器124的頂部。渦旋式膨脹機的排氣口連接吸收器140的頂部，該吸收器的頂部設置一低溫低濃度工質噴淋裝置，該低溫低濃度噴淋裝置通過一低溫工質管路126連接位于二次發生器底部的低濃度工質集液箱125。吸收器的底部設置有高濃度工質集液箱141，該高濃度工質集液箱141連接一高濃度工質輸送管142，該高濃度工質輸送管
的另一端位于發生器110的頂部并連接常溫高濃度工質噴淋裝置。
權利要求
1.一種熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述冷熱水機組包括制冷劑循環系統和渦旋式膨脹機系統，所述渦旋式膨脹機系統的一動力輸出軸與制冷劑循環系統的一渦旋壓縮機驅動連接；所述制冷劑循環系統的冷凝盤管位于所述渦旋式膨脹機系統的發生器內。
2.根據權利要求1所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述制冷劑循環系統包括一蒸發器，該蒸發器內設置有與風冷盤管系統相連接的冷卻盤管，該蒸汽器還連接設置低溫制冷劑管路，該低溫制冷劑管路的另一端連通位于所述發生器內的冷凝盤管的出□。
3.根據權利要求2所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述低溫制冷劑管路經由所述蒸發器引出后，串聯一二次冷凝器內的盤管的出口，該盤管的入口連接所述發生器內的冷凝盤管的出口 ；該二次冷凝器連接一冷卻系統的冷卻水循環管路。
4.根據權利要求2所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述蒸發器還連通設置一渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機通過一高溫制冷劑蒸汽管道連接所述冷凝器盤管的入口。
5.根據權利要求1所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述渦旋壓縮機由一變頻電機驅動連接，該驅動電機配備設置變頻控制系統。
6.根據權利要求1所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述渦旋式膨脹機系統包括發生器、雙效熱能轉移器、二次換熱器、渦旋式膨脹機和吸收器，所述發生器、雙效熱能轉移器、二次換熱器和吸收器之間設置有工質輸送管路和循環泵。
7.根據權利要求6所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述發生器上部設置有常溫高濃度工質噴淋裝置，下部設置有中溫工質集液箱，該中溫工質集液箱通過一工質輸送管路連接二次發生器頂部的工質噴淋裝置。
8.根據權利要求7所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述發生器的頂部通過一工質蒸汽管路連接一位于雙效熱能轉移器內的工質蒸汽噴嘴，該工質噴嘴經由一定壓膨脹器連通渦旋式膨脹機的進氣口，定壓膨脹器連接一中溫介質蒸汽通道，該中溫介質蒸汽通道連接二次發生器的頂部。
9.根據權利要求6所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述渦旋式膨脹機的排氣口連接吸收器的頂部，該吸收器的頂部設置一低溫低濃度工質噴淋裝置，該低溫低濃度噴淋裝置通過一低溫工質管路連接一位于二次發生器底部的低濃度工質集液箱。
10.根據權利要求6所述的熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述吸收器的底部設置有高濃度工質集液箱，該高濃度工質集液箱連接一高濃度工質輸送管，該高濃度工質輸送管的另一端位于發生器的頂部并連接一常溫高濃度工質噴淋裝置。
全文摘要
本發明一種熱動力渦旋式冷熱水機組，其特征在于所述冷熱水機組包括制冷劑循環系統和渦旋式膨脹機系統，所述渦旋式膨脹機系統的一螺桿轉子與制冷劑循環系統的一渦旋壓縮機驅動連接；所述制冷劑循環系統的冷凝盤管位于所述渦旋式膨脹機系統的發生器內。該熱動力渦旋式冷熱水機組設計合理、能夠有效提高制冷能效比，其可以實現電能驅動的制冷機組和利用低品位熱能進行機械能轉化結合，從而降低整個制冷空調系統的電能消耗量，提高制冷空調的能效。
文檔編號F25B29/00GK103175340SQ201110435038
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者謝學軍, 王彬 申請人:江蘇合正能源科技有限公司