本發(fā)明涉及暖通空調(diào)技術(shù)及工業(yè)冷卻領(lǐng)域，適用工業(yè)、商業(yè)和民用建筑中的舒適空調(diào)及工藝空調(diào)系統(tǒng)，也可應(yīng)用于工業(yè)冷卻和其他溫度要求較高的冷卻系統(tǒng)中的冷水制備，特別涉及一種以機(jī)械制冷作為補(bǔ)償冷源的蒸發(fā)式冷水機(jī)組。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)建筑用能已經(jīng)超過全國(guó)能源消費(fèi)總量的1/4，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到1/3以上，而在建筑用能中，暖通空調(diào)的能耗又占到了27.4％左右，因此大力倡導(dǎo)暖通空調(diào)節(jié)能，對(duì)于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的低碳型社會(huì)有著至關(guān)重要的作用。

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)中，機(jī)械壓縮式制冷系統(tǒng)使用電力作為制冷的驅(qū)動(dòng)能源，能耗大，冷媒泄漏破壞環(huán)境。溴化鋰吸收式制冷往往會(huì)使用燃?xì)饣蛘羝鳛橹评涞尿?qū)動(dòng)能源，能耗大，設(shè)備龐大，溴化鋰再生困難，也產(chǎn)生環(huán)境污染。在工業(yè)冷卻和其他溫度要求較高的冷卻系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的冷卻塔降溫的冷卻水，溫度較高，溫度不可控制，水質(zhì)差；使用機(jī)械壓縮冷水機(jī)組降溫的系統(tǒng)購(gòu)置和運(yùn)行成本較高。

干空氣能是一種寶貴的可再生資源，可用來獲得夏季空調(diào)所需的冷量，即當(dāng)有水源存在時(shí)，干燥空氣由于處在不飽和狀態(tài)而存在的對(duì)外做功的能力，稱之為干空氣能。蒸發(fā)制冷技術(shù)就是利用干空氣能來獲得空調(diào)所需制冷量，在各種蒸發(fā)制冷裝置中，利用水和干空氣的熱濕交換獲得低溫的冷風(fēng)或冷水的一種制冷技術(shù)。蒸發(fā)制冷技術(shù)由于其綠色、健康、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在干熱地區(qū)尤其是新疆地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。但在內(nèi)陸中濕度和高濕度地區(qū)以及干熱地區(qū)的高標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境場(chǎng)合，單獨(dú)應(yīng)用蒸發(fā)制冷技術(shù)，無法取得令人滿意的效果，其應(yīng)用也收到限制。

目前空調(diào)市場(chǎng)也出現(xiàn)了蒸發(fā)制冷與機(jī)械制冷結(jié)合的技術(shù)。如CN2672528Y中公開的機(jī)械壓縮和蒸發(fā)冷卻組合的新風(fēng)空調(diào)器，它具有蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和機(jī)械壓縮系統(tǒng)，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)向機(jī)械壓縮系統(tǒng)的冷凝器提供溫度比室外干球溫度低的冷風(fēng)，向機(jī)械壓縮系統(tǒng)的蒸發(fā)器提供0--100％的干冷風(fēng)。又如CN101995067A中公開的間接蒸發(fā)冷水機(jī)組和傳統(tǒng)機(jī)械制冷機(jī)組復(fù)合的空調(diào)系統(tǒng)，在具有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的空氣處理機(jī)的機(jī)殼內(nèi)，從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口依次安裝著表面式換熱器，水環(huán)式壓縮制冷機(jī)組和送風(fēng)機(jī)，間接蒸發(fā)冷水機(jī)的出水管連接著空氣處理機(jī)的表面式換熱器的進(jìn)水口，表面式換熱器的出水管三通接頭的一個(gè)支管通過閥門連接著水環(huán)式壓縮制冷機(jī)組的進(jìn)水口，水環(huán)式壓縮制冷機(jī)組的出水管連接著間接蒸發(fā)冷水機(jī)的進(jìn)水口，三通接頭的另一個(gè)支管通過閥門連接在水環(huán)式壓縮制冷機(jī)組出水管連接間接蒸發(fā)冷水機(jī)進(jìn)水口的管路上，送風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口通過空氣處理機(jī)出風(fēng)口上安裝的送風(fēng)管通向空調(diào)房間。

上述技術(shù)的不足之處如下：(1)其處理的目標(biāo)是空氣，不是生成冷水。(2)其處理點(diǎn)集中在空調(diào)末端設(shè)備上，不是作為冷源的主機(jī)。(3)其蒸發(fā)制冷與機(jī)械制冷為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，彼此是獨(dú)立的系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是形成以機(jī)械壓縮制冷作為補(bǔ)償冷源的蒸發(fā)式冷水機(jī)組的獨(dú)特技術(shù)方案。本技術(shù)方案拓寬了蒸發(fā)制冷的應(yīng)用范圍，克服了其技術(shù)局限性和應(yīng)用局限性。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種以機(jī)械壓縮制冷作為補(bǔ)償冷源的蒸發(fā)式冷水機(jī)組，包括蒸發(fā)制冷系統(tǒng)和機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)，其中蒸發(fā)制冷系統(tǒng)包括表面換熱器，填料層，布水噴頭，排風(fēng)機(jī)，接水盤，噴淋泵，管道和閥門，其殼體上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口及空調(diào)回水口；機(jī)械制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，其特征在于在蒸發(fā)制冷系統(tǒng)的接水盤中安裝有水水換熱器，在所述蒸發(fā)制冷系統(tǒng)的出水側(cè)和用戶末端之間串聯(lián)有機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)，當(dāng)蒸發(fā)制冷系統(tǒng)出水溫度過高時(shí)可以啟動(dòng)機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)，所述冷媒冷凝器可以安裝在接水盤中，也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)中。按其冷卻方式可分為水冷冷凝器或風(fēng)冷冷凝器。

上述技術(shù)方案中，蒸發(fā)制冷系統(tǒng)與作為補(bǔ)償使用的機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體：所有主要設(shè)備和部件可以裝配在同一機(jī)座和殼體內(nèi)，由一個(gè)中央處理器控制整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行。

本發(fā)明有益效果：

1)充分發(fā)揮了蒸發(fā)式冷水機(jī)組節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)性能。干熱環(huán)境下節(jié)能90％；濕熱環(huán)境中能效比提高30％以上。

2)可應(yīng)用于干熱極端環(huán)境和干熱高標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)要求。

3)可應(yīng)用于濕熱環(huán)境。

4)不破壞末端設(shè)備即可進(jìn)行主機(jī)改造和更換。

5)完全閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)潔凈，減少熱交換損失。維護(hù)強(qiáng)度低。

6)整機(jī)安裝操作。

7)可作為工業(yè)冷卻和其他溫度要求較高的冷卻系統(tǒng)中的冷源。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明使用水冷冷凝器作為獨(dú)立冷媒冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明使用風(fēng)冷冷凝器作為獨(dú)立冷媒冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖3，本發(fā)明包括蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1和機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2，其中蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1包括表面換熱器8，填料層9，布水噴頭11，排風(fēng)機(jī)10，接水盤2，噴淋泵6，管道和閥門，其殼體上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，出風(fēng)口及空調(diào)回水口；機(jī)械制冷系統(tǒng)2包括蒸發(fā)器17和壓縮機(jī)18，其特征在于在所述的蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1的接水盤2中安裝有水水換熱器3，在接水盤或者機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2中安裝有冷媒冷凝器4，在所述蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1的出水側(cè)和用戶末端之間串聯(lián)有機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2，當(dāng)蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1出水溫度高于客戶端要求時(shí)啟動(dòng)機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2。所述冷媒冷凝器4可以為獨(dú)立的風(fēng)冷冷凝器20或獨(dú)立的水冷冷凝器19。

上述技術(shù)方案中，蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1與作為補(bǔ)償使用的機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2是一個(gè)統(tǒng)一的整體：所有主要設(shè)備和部件可以裝配在同一機(jī)座和殼體內(nèi)，由一個(gè)中央處理器21控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。

以下進(jìn)一步說明運(yùn)行原理和方式：

1、干熱工況運(yùn)行：該運(yùn)行狀態(tài)完全以干熱空氣與噴淋水之間的濕熱交換為基礎(chǔ)，利用噴淋水蒸發(fā)所吸收的潛熱獲取冷源。其運(yùn)行流程如圖1所示。該工況下蒸發(fā)制冷系統(tǒng)的制冷能力可以達(dá)到用戶端的使用要求，機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)不啟動(dòng)。機(jī)械制冷系統(tǒng)2中蒸發(fā)器17的進(jìn)水閥14和出水閥16為關(guān)閉狀態(tài)，閥門15為開啟狀態(tài)?？照{(diào)水不經(jīng)過蒸發(fā)器17，直接送往用戶端。

(1)空氣路徑：蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1中的排風(fēng)機(jī)10在布水噴頭11上方排風(fēng)使蒸發(fā)制冷系統(tǒng)腔體中形成負(fù)壓；外界干空氣進(jìn)入，通過有等濕減焓功能的表面換熱器8進(jìn)入蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1腔體；減焓后的干空氣在填料層9中與自然下流的噴淋水逆向上行，使噴淋水蒸發(fā)，釋放熱量減焓降溫；增焓增濕后的空氣在排風(fēng)機(jī)10的作用下排出。

(2)噴淋循環(huán)：噴淋泵6將接水盤2中的水加壓；加壓后的水一路進(jìn)入有等濕減焓功能的表面換熱器8，使進(jìn)入蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1腔體的空氣減焓后進(jìn)入布水噴頭11；加壓后的另一路水與表面換熱器8流出的水混合后進(jìn)入布水噴頭11；布水噴頭11噴出的水均布填料層9，自然下流形成水膜，與逆向上行的空氣充分接觸，部分蒸發(fā)，釋放熱量減焓降溫；降溫后的水落入接水盤2，為其中的水水換熱器3冷卻降溫后流出進(jìn)入噴淋泵6。

(3)空調(diào)水路徑：由空調(diào)用戶末端設(shè)備回流的空調(diào)回水經(jīng)空調(diào)泵1加壓進(jìn)入接水盤2中水水換熱器3，釋放熱量成為低溫水；低溫水經(jīng)閥門15進(jìn)入空調(diào)供水系統(tǒng)供用戶使用。

2、濕熱工況運(yùn)行：當(dāng)出現(xiàn)濕熱天氣，或者用戶要求較低供水溫度時(shí)，中央處理器21感知出水溫度不能達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2，系統(tǒng)進(jìn)入補(bǔ)償運(yùn)行模式。機(jī)械制冷系統(tǒng)2中蒸發(fā)器17的進(jìn)水閥14和出水閥16為開啟狀態(tài)，閥門15為關(guān)閉狀態(tài)。空調(diào)水流出蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1后經(jīng)過蒸發(fā)器17降溫后，送往用戶端。

(1)機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2運(yùn)轉(zhuǎn)：壓縮機(jī)18啟動(dòng)產(chǎn)生高溫、高壓冷媒蒸汽，蒸汽進(jìn)入冷媒冷凝器4(見圖1)，或者獨(dú)立的水冷冷凝器19(見圖2)，或者獨(dú)立的風(fēng)冷冷凝器20(見圖3)冷凝降溫成液體冷媒。液體冷媒在蒸發(fā)器17中蒸發(fā)吸熱，成為氣體被吸入壓縮機(jī)18。由此完成機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2循環(huán)。

(2)蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1運(yùn)轉(zhuǎn)：蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。中央處理器21得到空調(diào)回水水溫低于接水盤2中水溫的反饋時(shí)，發(fā)出指令關(guān)閉水水換熱器3的進(jìn)出口閥門，打開閥門5使空調(diào)回水直接進(jìn)入機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2的蒸發(fā)器17中；當(dāng)中央處理器21得到空調(diào)回水水溫低于接水盤2中水溫的反饋時(shí)，發(fā)出指令打開水水換熱器3的進(jìn)出口閥門，關(guān)閉閥門5使空調(diào)回水在接水盤2中降溫后再進(jìn)入機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2的蒸發(fā)器17中繼續(xù)冷卻降溫。

(3)空調(diào)水路徑：空調(diào)回水經(jīng)過或者旁出蒸發(fā)制冷系統(tǒng)1后進(jìn)入蒸發(fā)器17，在蒸發(fā)器17中冷卻降溫，送往空調(diào)供水系統(tǒng)，供用戶使用。

參照?qǐng)D1、圖2和圖3，機(jī)械壓縮制冷系統(tǒng)2的高溫、高壓氣態(tài)冷媒冷卻有三種方式：第一種，如圖1所示，在接水盤2中的冷媒冷凝器4中冷卻；第二種，如圖2所示，在獨(dú)立的水冷冷凝器19中冷凝；第三種，如圖3所示，在獨(dú)立的風(fēng)冷冷凝器20中冷凝。

本發(fā)明在通常氣候環(huán)境下用蒸發(fā)式制冷為所服務(wù)的空調(diào)系統(tǒng)提供冷水。當(dāng)出現(xiàn)高溫、高濕等氣候環(huán)境時(shí)，在蒸發(fā)式制冷部分1的空調(diào)出水側(cè)串接機(jī)械壓縮制冷部分2。使蒸發(fā)式制冷部分1輸出的，未能達(dá)到溫度要求的空調(diào)在機(jī)械壓縮制冷部分2的蒸發(fā)器17中冷卻至規(guī)定溫度。對(duì)于水冷式機(jī)械壓縮制冷部分2可使用蒸發(fā)式制冷部分1的噴淋水對(duì)其冷卻。

本發(fā)明在進(jìn)風(fēng)側(cè)布有等濕減焓表面式換熱器8的蒸發(fā)式制冷部分1的接水盤2中安裝水水換熱器3，使該蒸發(fā)式冷水機(jī)組成為閉式系統(tǒng)。

本發(fā)明拓展了蒸發(fā)制冷機(jī)組的適用范圍。不僅保證了干熱地區(qū)全天候、苛刻工況的使用要求，而且可以在濕熱地區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明所涉及的冷水機(jī)組可用于精密工業(yè)冷卻和其他溫度要求較高的冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明以機(jī)械制冷作為補(bǔ)償冷源完善蒸發(fā)式冷水機(jī)組的技術(shù)性能。充分利用干空氣能的制冷能力，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，在有效降低蒸發(fā)制冷空調(diào)的設(shè)備裝機(jī)容量的同時(shí)拓展系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高系統(tǒng)運(yùn)行水平，充分克服蒸發(fā)制冷冷水機(jī)組的應(yīng)用局限。

本發(fā)明所述系統(tǒng)優(yōu)先運(yùn)行干熱工況模式，干熱工況模式運(yùn)行不能達(dá)到使用要求時(shí)啟動(dòng)濕熱工況模式。從而即發(fā)揮出蒸發(fā)制冷的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，又拓展了其應(yīng)用范圍。