專利名稱：分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的空調(diào)用壓縮式冷(熱)水機(jī)組，如圖1，由于受早期設(shè)計(jì)理念的限制，都設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行下去，需不斷補(bǔ)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(jī)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(jī)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)流裝置對(duì)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(shí)現(xiàn)了一個(gè)制冷循環(huán)。只要壓縮機(jī)不停止工作，這種制冷循環(huán)就會(huì)一直進(jìn)行下去。
這種冷(熱)水機(jī)組的缺點(diǎn)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(duì)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(jī)組蒸發(fā)壓力下降時(shí)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(duì)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(duì)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(jìn)出口溫差大，出口水溫在冰點(diǎn)附近時(shí)，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(jī)組。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能降耗的分時(shí)變溫循環(huán)制冷
3(熱)水裝置。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)成是這樣的，其特征在于包括二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐，在二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(jìn)水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進(jìn)水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個(gè)換向閥。
較之己有技術(shù)而言，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)由于蒸發(fā)器的工作溫度與裝置出水溫度分離，制冷劑在不同的壓力(溫度)下周期性地變溫蒸發(fā)，因而提高了裝置的平均蒸發(fā)溫度，提高了裝置的能效比。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，冷水裝置
進(jìn)出口水溫差都為5'C時(shí)，本發(fā)明在理論上比現(xiàn)有的冷水機(jī)組一般可提高制冷
效率10%左右，而且裝置進(jìn)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，減緩了裝置冷水出口溫度下降而引起的效率降低，提高裝置的綜合能效比。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(jī)級(jí)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(shí)現(xiàn)變流量供水。'(4)
可更高效地實(shí)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(shí)現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷的"分質(zhì)"處理，這是以前的空調(diào)系統(tǒng)中是難以實(shí)現(xiàn)的。


圖l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3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明能耗(溫熵)示意圖5為本發(fā)明蒸發(fā)器及系統(tǒng)進(jìn)出口水溫度變化隨時(shí)間的曲線圖6為本發(fā)明中單向閥的結(jié)構(gòu)圖；其中(a)為主視圖、(b)為俯視辱。圖7為圖6中A-A面的剖視圖8為本發(fā)明中浮力緩沖圈的結(jié)構(gòu)圖；其中(a)為主視圖、(b)為俯視圖。標(biāo)號(hào)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(jìn)水管、5蒸發(fā)器冷水出水管、6裝置進(jìn)水管、7裝置出水管、8周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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、132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代表裝置進(jìn)水度曲線、C代表裝置出水溫度曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明
如圖3所示本發(fā)明包括二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐8，在二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐8上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(jìn)水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進(jìn)水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個(gè)換向閥10。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(jìn)出水端口對(duì)應(yīng)連接，另一組管道也通過
循環(huán)水泵與用戶端3的進(jìn)出水端對(duì)應(yīng)連接。
如圖3所示，在每個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)壁上連接有將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)腔體分割成兩個(gè)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(chǔ)水罐內(nèi)增設(shè)柔性隔膜和單向閥，其作用在于當(dāng)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐與蒸發(fā)器進(jìn)出水管聯(lián)通時(shí)將裝置進(jìn)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(shí)能導(dǎo)通冷水循環(huán)通路。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐的數(shù)量為二個(gè)即可滿足要求，周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐數(shù)量增加有利于提高制冷效果，但兩個(gè)以上周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐數(shù)量的增加，對(duì)制冷效果的改善呈下降趨勢，且若周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐數(shù)量過多，容易使本發(fā)明結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，同時(shí)造成資源浪費(fèi)，因此一般以兩個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐為最佳實(shí)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)壁上沿略高于泄莊孔。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(dòng)，而如果單向閥上方的壓力過大，周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐與裝置進(jìn)出水聯(lián)通工作時(shí)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(huì)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(shí)緩沖"水擊"沖力。所述的換向閥可以為三通換向閥或兩個(gè)并聯(lián)的二通閥。以下為本發(fā)明的制冷過程的具體實(shí)施例
如圖3所示本發(fā)明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(jìn)出水端口對(duì)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(jìn)出水端對(duì)應(yīng)連接 ，
其中，二個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐底部的兩個(gè)管道分別與蒸發(fā)器冷水出水管5和裝置出水管7連接，二個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐頂部的兩個(gè)管道分別與蒸發(fā)器冷水進(jìn)水管4和裝置進(jìn)水管6連接，在蒸發(fā)器冷水進(jìn)水管與管道的連接處設(shè)有換向閥，在冷水裝置出水管與管道的連接處也設(shè)有換向閥。工作時(shí)，未完成冷水降溫過程的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐，將水通過蒸發(fā)器冷水進(jìn)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(chǔ)水罐，以此循環(huán)，直至周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)的水溫降到設(shè)計(jì)裝置出口水溫度；此時(shí)，通過換向閥關(guān)閉該周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐與蒸發(fā)器的聯(lián)通，同時(shí)打開蒸發(fā)器與另一個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐的聯(lián)通，同時(shí)該己完成冷水降溫的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐通過換向閥與用戶端的接通，而另一個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐與用戶端斷開。通過二個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐的輪流進(jìn)出水，實(shí)現(xiàn)了制冷循環(huán)。
本發(fā)明通過制冷系統(tǒng)將本發(fā)明的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)的冷水進(jìn)行降溫，將傳統(tǒng)冷水機(jī)組蒸發(fā)器出水直接作為機(jī)組供水變成由周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐向裝置出口供水，實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度與裝置出水水溫的"隔離"，制冷循環(huán)的蒸發(fā)溫度只與連通周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐輪流聯(lián)通，通過這樣周期性地切換就實(shí)現(xiàn)了冷水裝置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(jì)方案提高了制冷效率。本發(fā)明的蒸發(fā)器可以選用大(水)流量小溫差蒸發(fā)器，進(jìn)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。
以下為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)在能耗方面的對(duì)比，本發(fā)明的制冷循環(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(duì)大小。
圖4為本發(fā)明的能耗圖，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(shí)驗(yàn)得出，本發(fā)明在理論上比現(xiàn)有的冷水裝置一般可提高制冷效率8%左右。
權(quán)利要求
1、一種分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在于它包括二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐，在二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(jìn)水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進(jìn)水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個(gè)換向閥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，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(jìn)出水端口對(duì)應(yīng)連接，另一組管道也通過循環(huán)水泵與用戶端的進(jìn)出水端對(duì)應(yīng) 連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在于 在每個(gè)周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)壁上連接有將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐內(nèi)腔體分割成兩個(gè)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所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在于 所述的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐的數(shù)量為二個(gè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在于 所述的單向閥包括閥體、闊芯、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所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，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所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在在于 所述的換向閥為三通換向閥或四個(gè)二通閥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置，其特征在于 所述的蒸發(fā)器為大流量小溫差蒸發(fā)器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置的應(yīng)用，其特征在于將該裝置應(yīng)用于大流量小溫差蒸發(fā)器的制冷(熱)系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分時(shí)變溫循環(huán)制冷(熱)水裝置及其應(yīng)用，它包括二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐，在二個(gè)或二個(gè)以上的周轉(zhuǎn)儲(chǔ)水罐上設(shè)有兩組將周轉(zhuǎn)儲(chǔ)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(jìn)水端和出水端，在每組并聯(lián)連接的管道的進(jìn)水端或出水端的交匯處各設(shè)有一個(gè)換向閥。本發(fā)明具有節(jié)能降耗，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F25B29/00GK101539352SQ20091011154
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者吳金毅, 施孝增, 李曹縣, 鄢慶春 申請(qǐng)人:福州市倉山區(qū)宇泓空調(diào)節(jié)能技術(shù)有限公司