冷熱源互補空冷式多功能中央空調的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，由冷交換器、熱交換器(冷水加熱器)和冷熱源互補器(外置主機)三部分組成。其特征是通過冷熱源互補器將空調制冷時排出的廢熱低成本回收，生產出生活熱水滿足酒店等公共建筑洗浴等需求。冷熱源互補空冷式多功能中央空調機同時具備單獨制冷和單獨生產熱水的功能。考慮制冷端冷凝盤管產熱和制熱端冷凝盤管吸熱可能出現不平衡，在冷熱源互補器殼程設置風扇散冷或者散熱，調控制熱壓縮回路和制冷壓縮回路平穩高效運行。
【專利說明】冷熱源互補空冷式多功能中央空調機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，由冷交換器、熱交換器(冷水加熱器)和冷熱源互補器(外置主機)三部分組成。其特征是通過冷熱源互補器將空調制冷時排出的廢熱低成本回收，生產出生活熱水滿足酒店等公共建筑的熱水需求。冷熱源互補空冷式多功能中央空調機同時具備單獨制冷和單獨生產熱水的功能。屬于低碳節能技術。
【背景技術】
[0002]隨著科技和經濟的發展，空調和熱泵應用越來越廣，技術越來越成熟，但在市場應用當中，也存在出一些問題，比如:
[0003](I)空調往往只考慮制冷過程，冷凝器產生的熱量要設置一套散熱系統排熱。
[0004](2)熱泵往往只考慮制熱過程，副產冷量不易收集利用。
[0005](3)現有的單級制冷或制熱設備，如要實現深度制冷或制熱，其能效比必然降低。
[0006](4)目前市場上已出現將空調廢熱回收，直接加熱冷水的技術，但其回收效率低，未能實現能量充分利用。
[0007]根據上述情況，發明人構思如下一個新的系統:
[0008]將制熱壓縮回路蒸發盤管和制冷壓縮回路冷凝盤管設置在同一殼程內，將制冷壓縮回路副產的熱量供給制熱壓縮回路作為熱源，實現冷熱源互補，從而達到機組一端制冷，另一端生產熱水的目的。
[0009]本實用新型同時具備制冷端和制熱端獨立運行功能。
[0010]2008年，發明人曾經申請一個發明專利——冷熱源互補的同步制冷制熱機組(專利號200810107842.1)，原理與此相同。在該發明專利實施例中，所謂“熱流體”、“偏熱流體”、“冷流體”、“偏冷流體”等為空氣時，同時將管道改為風扇，則變身為本項實用新型。
[0011]據 申請人:所知，目前還沒有這樣一種的設備在市場上出現。
【發明內容】
[0012]本實用新型將制熱壓縮回路蒸發盤管和制冷壓縮回路蒸發盤管設置在同一殼程內構成冷熱源互補器主體。由于制熱壓縮回路蒸發盤管吸熱而制冷壓縮回路冷凝盤管放熱，所以二者在冷熱源互補器內實現冷熱源互補，從而達到機組一端制冷，另一端生產熱水的目的。
[0013]考慮制冷端冷凝盤管產熱和制熱端冷凝盤管吸熱可能出現不平衡，在冷熱源互補器殼程設置風扇散冷或者散熱，調控制熱壓縮回路和制冷壓縮回路平穩高效運行。
[0014]本實用新型的技術方案如下:
[0015]一種冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，由冷交換器、熱交換器(“冷水加熱器”)和冷熱源互補器(也叫“外置主機”)三部分組成，其特征是:由1-4組壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥、蒸發盤管組成1-4個制熱壓縮回路，以此構成機組制熱端；由另外1-4組壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥、蒸發盤管組成1-4個制冷壓縮回路以此構成機組制冷端；制熱端蒸發盤管與制冷端冷凝盤管交錯設置，共用一個開放殼程構成冷熱源互補器主體；冷熱源互補器上設有風扇，風扇開關控制器與總控制器的輸出信號線相聯；制熱壓縮回路和制冷壓縮回路啟動控制器與總控制器的輸出信號線相聯。
[0016]本實用新型的特征還在于:冷交換器選擇設置為容積式、管殼式或者板式換熱器三者之一。
[0017]本實用新型的特征還在于:熱交換器(冷水加熱器)選擇設置為容積式、管殼式、板式換熱器三者之一。
[0018]本實用新型的特征還在于:當熱交換器(冷水加熱器)為容積式換熱器時，冷水加熱器內部設置有溫控電加熱器。
[0019]本實用新型的特征還在于:制熱壓縮回路不限于同制冷壓縮回路等路設置。
[0020]本實用新型的特征還在于:冷熱源互補器(外置主機)內部風扇設置為1-4個。
[0021]本實用新型的特征還在于:溫控電加熱器設置數量為1-4個。
[0022]本實用新型的特征還在于:總控制器的信號線分別與制冷端壓縮回路啟動控制器、制熱端壓縮回路啟動控制器和各風扇啟動控制器以及各溫控電加熱器開關控制器相聯。
[0023]本實用新型的有益效果:
[0024](I)、由于制熱端蒸發盤管吸熱和制冷端冷凝管放熱實現冷熱源互補，所以在節能的前提下，達到了深度制冷和同步深度制熱。熱能和冷能都能得到有效利用。
[0025](2)、壓縮機工作溫度范圍窄，制熱端和制冷端效率提高，制冷、制熱功耗降低。
[0026](3)、與單純熱泵比，不需要依賴環境熱源條件，系統簡化，投資降低，能效比提高。
[0027](4)、如選擇合適的制冷劑(制熱劑)，在保證制冷制熱功效的前提下能實現壓縮機低壓力工作，從而降低能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是冷熱源互補空冷式多功能單效中央空調機原理流程圖
[0029]圖2是冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機原理流程圖
[0030]圖3是熱交換器、冷交換器均為板換的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機原理流程圖
[0031]圖4是制冷循環、制熱循環均為兩路并聯的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機原理流程圖
[0032]所謂“單效”，指制冷端制冷循環不帶四通轉換閥，蒸發器、冷凝器功能不可互換。
[0033]所謂“雙效”，特指制冷端制冷循環帶四通轉換閥，蒸發器、冷凝器可實現功能互換。
[0034]圖中:
[0035]1、制熱端壓縮機11、制冷端壓縮機
[0036]2、熱交換器12、冷交換器
[0037]3、制熱端冷凝盤管(冷凝腔)13、制冷端冷凝盤管
[0038]4、高溫水出口14、深冷流體出口
[0039]5、中溫水入口15、中冷流體入口
[0040]6、制熱劑儲罐16、制冷劑儲罐
[0041]7、制熱端膨脹閥17、制冷端膨脹閥
[0042]8、制熱端蒸發盤管18、制冷端蒸發盤管(蒸發腔)
[0043]9、外置主機風扇19、四通轉換閥
[0044]10、冷熱源互補器(外置主機)21、溫控電加熱器
[0045]20、總控制器
[0046]圖中，虛線表示總控制器對所聯接設備的控制關系。
【具體實施方式】
[0047]本實用新型涉及一種冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，將制熱壓縮回路蒸發盤管和制冷壓縮回路冷凝盤管設置在同一殼程內，構成冷熱源互補器主體(也叫“外置主機”)，以此將制冷端副產的熱量供給制熱端作為熱源，實現冷熱源互補，從而達到利用空調制冷排出的廢熱低成本生產熱水的目的。
[0048]考慮制冷端產熱和制熱端吸熱可能出現不平衡，在冷熱源互補器(也叫“外置主機”)內設置一個或多個風扇。風扇的作用一方面是排冷，保證富余冷量不影響制熱端制熱循環正常運行；另一方面是排熱，保證富余熱量不影響制冷端制冷循環正常運行。以此保證整個系統的平穩高效運行。
[0049]總控制器一方面可以控制整個機組平穩運行，另一方面可以控制制冷端獨立運行和制熱端以及溫控電加熱器獨立運行。
[0050]根據公知的原理，制熱端獨自完成“壓縮一一冷凝一一節流一一蒸發一一壓縮”循環，在冷凝器放熱加熱水；制冷端獨自完成“壓縮--冷凝--節流--蒸發--壓縮”循環，在蒸發器吸熱排出冷量。
[0051]當不需要生產熱水時，制冷端單獨運行實現空調功能；當制冷端停運的情況下，制熱端可獨立運行生產熱水；當制熱端制熱循環不啟動時，可啟動溫控電加熱器生產熱水。
[0052]制熱循環停止運行不影響制冷循環的正常運行；制冷循環停止運行也不影響制熱循環的正常運行。
[0053]制冷端和制熱端的壓縮回路運行以及風扇的運轉全部由總控制器自動控制或選擇控制。
[0054]一般情況下，外置主機安裝在室外，熱交換器和冷交換器安裝在室內。
[0055]下面結合具體實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進行說明:
[0056]實施例1:冷熱源互補空冷式單效多功能中央空調機。見圖1。
[0057]在冷熱源互補空冷式單效多功能中央空調機中，制熱端由一個壓縮回路構成，制冷端由一個壓縮回路構成。
[0058]制熱端和制冷端通過總控制器20同步啟動或單獨啟動。
[0059]制冷端的工作原理是:
[0060]制冷端壓縮機11將氣態的制冷劑加壓并送入制冷端冷凝盤管13。制冷劑在制冷端冷凝盤管13內變成液態并放熱。冷凝后的制冷劑經制冷劑儲罐16、制冷端膨脹閥17進入制冷端蒸發盤管18，并在制冷端蒸發盤管18內蒸發汽化，汽化的同時要吸收大量的熱量，使冷交換器12降溫。中冷流體經中冷流體入口 15進入冷交換器12殼程，吸收冷量后變為深冷流體，通過深冷流體出口 14導出。汽化后的制熱劑被吸入制冷端壓縮機11進行下一個制冷循環。
[0061]制熱端的工作原理是:
[0062]制熱端壓縮機I將氣態的制熱劑加壓并送入制熱端冷凝盤管3。制熱劑在制熱端冷凝盤管3內變成液態并放出熱量，使熱交換器2中的水逐漸加熱。冷凝后的制熱劑經制熱劑儲罐6、制熱端膨脹閥7進入制熱端蒸發盤管8，并在制熱端蒸發盤管8內蒸發汽化，汽化時吸熱排冷，排出冷量進入冷熱源互補器(外置主機)10殼程。汽化后的制熱劑被吸入制熱端壓縮機I進行下一個制熱循環。中溫水經中溫水入口 5進入熱交換器2殼程，吸收熱量后變為高溫水，通過高溫水出口 4導出。
[0063]制熱循環和制冷循環同時運行的情況下，制冷端冷凝盤管13放出的熱量與制熱端蒸發盤管8吸收的熱量在冷熱源互補器(外置主機)10內互相補償，不能達到熱平衡時由外置主機風扇9將富余的熱量或冷量排至空氣當中，保證冷熱源互補器(外置主機)10內部溫度在正常范圍之內。
[0064]當天氣不熱的情況下，制冷端循環不啟動，此時制熱端循環可單獨啟動生產熱水；冬季嚴寒天氣制熱端循環不啟動的情況下，可以單獨啟動熱交換器2上的溫控電加熱器21生產熱水。此時熱交換器2變身為電熱水器。
[0065]溫控電加熱器21可以由總控制器20控制啟動，也可以手動開關。
[0066]實施例2:冷熱源互補空冷式單效多功能中央空調機。見圖2。
[0067]圖2是冷熱源互補空冷式雙效多功能中央空調機原理流程圖，其制冷端室內制冷工況以及制熱端工作原理、溫度補償控制原理與實施例1完全相同，這里就不贅述。所不同的是:冷熱源互補多功能雙效空調熱水器制冷端壓縮回路增加了四通轉換閥19，具備逆循環功能，即夏季之后原來的制冷端工況變化，功能變為冷交換器產熱，外置主機側排冷。這種工況下不能實現冷熱源互補。雙效空調通過四通轉換閥切換成冷交換器產熱的工況，可以獨立運行；制熱端獨立循環生產熱水也可以獨立運行。溫控電加熱器亦可以獨立運行生產熱水。
[0068]實施例3:熱交換器、冷交換器均為板換的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機。見圖3。
[0069]圖3是熱交換器、冷交換器均為板換的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機原理流程圖，其制冷端制冷工況以及制熱端工作原理、溫度補償控制原理與實施例2完全相同，這里就不贅述。所不同的是:這一系統中熱交換器2和冷交換器12結構均為板式換熱器。這里，制熱端冷凝盤管3變身為冷凝腔3 ;制冷端蒸發盤管18變身為蒸發腔18。
[0070]實施例4:制冷循環、制熱循環均為兩路并聯的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機。見圖4。
[0071]圖4是制冷循環、制熱循環均為兩路并聯的冷熱源互補空冷式多功能雙效中央空調機原理流程圖，在這一系統中，其制冷端有兩個制冷壓縮回路并聯，與單壓縮回路比，具有更大的功率和更強的制冷能力；制熱端有兩個制熱壓縮回路并聯，與單壓縮回路比，具有更大的功率和更強的制熱能力。其制冷端制冷工況以及制熱端工作原理、溫度補償控制原理與實施例2相同，這里就不贅述。
[0072]三壓縮回路和四壓縮回路以此類推。
[0073]在多壓縮回路裝置中，制冷壓縮回路與制熱壓縮回路數目可以相同，也可以不同。
【權利要求】
1.一種冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，由冷交換器、熱交換器和冷熱源互補器三部分組成，其特征是:由1-4組壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥、蒸發盤管組成1-4個制熱壓縮回路，以此構成機組制熱端；由另外1-4組壓縮機、冷凝盤管、膨脹閥、蒸發盤管組成1-4個制冷壓縮回路以此構成機組制冷端；制熱端蒸發盤管與制冷端冷凝盤管交錯設置，共用一個開放殼程構成冷熱源互補器主體；冷熱源互補器上設有風扇，風扇開關控制器與總控制器的輸出信號線相聯；制熱壓縮回路和制冷壓縮回路啟動控制器與總控制器的輸出信號線相聯。
2.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:冷交換器選擇設置為容積式、管殼式或者板式換熱器三者之一。
3.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:熱交換器選擇設置為容積式、管殼式、板式換熱器三者之一。
4.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:當熱交換器為容積式換熱器時，冷水加熱器內部設置有溫控電加熱器。
5.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:制熱壓縮回路不限于同制冷壓縮回路等路設置。
6.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:冷熱源互補器內部風扇設置為1-4個。
7.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:溫控電加熱器設置數量為1-4個。
8.根據權利要求1所述的冷熱源互補空冷式多功能中央空調機，其特征是:總控制器的信號線分別與制冷端壓縮回路啟動控制器、制熱端壓縮回路啟動控制器和各風扇啟動控制器以及各溫控電加熱器開關控制器相聯。
【文檔編號】F25B49/02GK204254937SQ201420501121
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年8月23日 優先權日:2014年8月23日
【發明者】呂瑞強 申請人:呂瑞強