CN201069217Y - 一种冰水式高效节能中央空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冰水式高效节能中央空调系统，其包括有主机和室内空调末端两部分，所述主机包括有单元模块、热水箱、冷热水箱、冷却塔及多个水泵；每个单元模块均由一热交换器、一蒸发器、一冷凝器和压缩机组成，其中热交换器、蒸发器和冷凝器里各设置有一盘管和一带进、出口的通道。本实用新型通过主机对工质的二次降温，可使输往室内空调末端的冷水降温为0度冰水，极大地提升了制冷效率，同时也能获得更低的室内温度，此外，对工质第一次降温所散发出来的热量进行了再回收利用，起到了化废为宝的效果。另外，本实用新型通过电磁控制阀对管路的调节，可实现冬天制热过程，实现了一机多用，提高了空调的利用率。

Description

一种冰水式高效节能中央空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种中央空调系统，特别是一种冰水式高效节能中央空调系统。

背景技术

市场中已知的中央空调系统一般都只具有制冷功能，其包括有主机和室内空调末端两部分，最早的主机本身不带热交换系统，其直接抽取地下水或海水由管路送往室内与室内空气进行热交换来降低室内温度，因该设计受地理环境影响很大，同时抽取的水不能直接进行循环利用，会造成大量水资源的浪费，近年来已很少使用。

目前使用最多的主机采用一热交换系统，其包括有压缩机、冷凝器和蒸发器，各部件之间依序用管路连接而形成一个封闭环路，整个封闭环路中充注适量的工质，同时蒸发器上还设置有相互连通的进水管和出水管，两者与室内空调末端连接而形成水循环系统。机组工作时，当工质通过蒸发器时，其最初状态为低温液态，与通过水循环系统流经蒸发器的水存在一定的温差，从而使两者在盘管内外发生热量交换，工质吸收热量由低温液态转换为低压气态，而水则放出热量使其本身温度降低，随后低压气态的工质流往压缩机，由压缩机压缩成为高温高压气态后通往冷凝器后进行降温，使其由高温高压气态再次转换为低温液态重新流回蒸发器，而经过蒸发器降温后的水则由出口输往室内空调末端，用于与室内空气进行热交换，在使室内温度降低的同时使其本身温度重新升高，最后又由蒸发器进口进入再次降温，如此不断的反复循环，最终实现室内温度的降低。

在这里，因通往室内空调末端的冷水只进行一次热交换降温，这在很大程度上限制了其降温的幅度，导致其与室内空间热量交换后的温差不大，根据热对流热量公式：Q＝H×A×ΔT(公式中Q代表热量，也就是热对流单位时间里所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积，ΔT代表固体表面与区域流体之间的温差。)，在H、A不变的情况下，温差ΔT和热量Q成正比，实践中降温后由蒸发器输出的冷水温度大概为7℃，其在与室内空气进行热量交换后的温度为12℃左右，两者的温差ΔT为5℃，降温效果不是很理想，同时从理论来说只能使室内温度降到20℃左右。

此外，现有的冷凝器一般外连一风机并直接面向室外空气，同时工质由高温高压气态转化为低温液态时放出的热量被白白浪费掉，而散发的热量又会导致外机环境进一步恶化，影响人们生活。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种冰水式高效节能中央空调系统，其通过主机对工质的二次降温，可使输往室内空调末端的冷水降温为0度冰水，极大地增加了冷水与室内空气的温差，其一方面提升了制冷效率，同时也能获得更低的室内温度，此外，对工质第一次降温所散发出来的热量进行了再回收利用，达到了化废为宝的效果。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种冰水式高效节能中央空调系统，其包括有主机和室内空调末端两部分，其特征在于：所述主机包括有单元模块、热水箱、冷热水箱、冷却塔及多个水泵；每个单元模块均由一热交换器、一蒸发器、一冷凝器和压缩机组成，其中热交换器、蒸发器和冷凝器里各设置有一盘管和一带进、出口的通道；所述热交换器通道、水泵和热水箱首尾连通形成水循环环路I，所述蒸发器通道、室内空调末端、冷热水箱及水泵首尾连通形成水循环环路II，所述压缩机、热交换器盘管、冷凝器通道、蒸发器盘管依序由管路首尾连通形成工质循环环路，所述冷凝器盘管、冷却塔与水泵首尾连通形成水循环环路III。

上述单元模块可以为一个、两个或多个，各单元模块的热交换器和蒸发器中的通道分别各自串联连接，而冷凝器中盘管则并联设置。

上述热水箱和水泵之间设置有一电磁控制阀。

上述冷热水箱和水泵之间设置有一电磁控制阀。

上述和冷热水箱连通的水泵和蒸发器通道进口之间设置有一电磁控制阀，同时该水泵通过一电磁控制阀和冷凝器盘管的进口连通；所述蒸发器通道出口和室内空调末端之间设置有一电磁控制阀，同时该出口通过一电磁控制阀与冷却塔进口连通；所述冷却塔出口上的水泵和冷凝器盘管进口之间设置有一电磁控制阀，同时该水泵通过一电磁控制阀与蒸发器通道进口连通；所述冷凝器盘管出口和冷却塔进口之间设置一电磁控制阀，同时该出口通过一电磁控制阀和室内空调末端连通。

在夏天制冷过程中，通过对电磁控制阀调节，由热交换器通道、水泵和热水箱首尾连通形成水循环环路I，由蒸发器通道、室内空调末端、冷热水箱及水泵(B2)首尾连通形成水循环环路II，由压缩机、热交换器盘管、冷凝器通道、蒸发器盘管依序由管路首尾连通形成工质循环环路，由冷凝器盘管、冷却塔与水泵首尾连通形成水循环环路III。

压缩机工作时，把蒸发器盘管送过来的低压气态压缩成高温高压气态并送往热交换器盘管，此时因盘管内工质温度高于通道内水的温度，两者发生热量交换，工质由高温高压气态转化为半液半气状态后被送往冷凝器通道，实现其第一次降温，而其放出的热量被水吸收，并通过水循环环路I使热水箱中的水被加热作为生活用水使用，起到了化费为宝的作用。接着被送到冷凝器通道中的半液半气状态工质温度还高于冷凝器盘管中的水的温度，两者再次发生热量交换，此时，工质完全转化为低温液态并被送往蒸发器盘管，实现其第二次降温，而其放出的热量被水吸收，升温后的水通过水循环环路III流往冷却塔，为加快冷却塔的热量交换速度，在塔上设置有散热风扇，冷却后的水重新流回冷凝器盘管。随后被送到蒸发器盘管的低温液态工质再次和蒸发器通道中的水进行热量交换，因此时工质经过两次降温，其温度远低于水温，工质快速吸收热量由液态转化为气态并被重新送回压缩机，而蒸发器通道中的水放出热量被降温到0℃左右，其通过水循环环路II被送到室内空调末端，与室内空气进行热量交换后被送回冷热水箱，经实验表明，此次交换后出来的水温为7℃左右，即前后温差达到7℃，与现有空调的前后温差5℃相比，有了40％的提高，极大的提高了空调的降温效率，同时因与室内空气热量交换后的水温为7℃左右，这可以使室内温度降到更低，从理论上来说最低可以达到13--15℃。

在冬天制热过程中，通过对电磁控制阀的调节，由热交换器通道、水泵和热水箱首尾连通形成水循环环路I，由冷凝器盘管、室内空调末端、冷热水箱及水泵首尾连通形成水循环环路IV，由压缩机、热交换器盘管、冷凝器通道、蒸发器盘管依序由管路首尾连通形成工质循环环路，由蒸发器通道、冷却塔与水泵首尾连通形成水循环环路V。

压缩机工作时，把蒸发器盘管送过来的低压气态压缩成高温高压气态并送往热交换器盘管，此时因盘管内工质温度高于通道内水的温度，两者发生热量交换，工质由高温高压气态转化为半液半气状态后被送往冷凝器通道，实现其第一次降温，而其放出的热量被水吸收，并通过水循环环路I使热水箱中的水被加热作为生活用水使用，起到了化费为宝的作用。接着被送到冷凝器通道中的半液半气状态工质温度还高于冷凝器盘管中的水的温度，两者再次发生热量交换，此时，工质完全转化为低温液态并被送往蒸发器盘管，实现其第二次降温，而其放出的热量被水吸收，升温后的水通过水循环环路IV被送到室内空调末端，与室内空气进行热量交换使室内温度升高，热量交换后的水被送回冷热水箱。而被送到蒸发器盘管的低温液态工质再次和蒸发器通道中的水进行热量交换，因此时工质经过两次降温，其温度远低于水温，工质快速吸收热量由液态转化为气态并被从新送回压缩机，而蒸发器通道中的水放出热量被降温到0℃左右，其通过水循环环路V被送到冷却塔，与室外空气进行热量交换后被送回蒸发器通道，在这里，因被送到冷却塔的水温在0℃左右，使空调仅适合安装在南方室外温度高于0℃的地区，对于北方室外温度-5℃的用户来说，可以采用风冷装置代替。

本实用新型通过主机对工质的二次降温，可使输往室内空调末端的冷水降温为0度冰水，极大地增加了冷水与室内空气的温差，其一方面提升了制冷效率，同时也能获得更低的室内温度，此外，对工质第一次降温所散发出来的热量进行了再回收利用，起到了化废为宝的效果。

此外，本实用新型通过电磁控制阀对管路的调节，可实现冬天制热过程，实现了一机多用，提高了空调的利用率。

附图说明

图1、本实用新型平面布局结构示意图及制冷过程各循环流向；

图2、本实用新型平面布局结构示意图及制热过程各循环流向；

图3、本实用新型两单元模块的平面布局结构示意图；

图4、本实用新型多单元模块的平面布局结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种冰水式高效节能中央空调系统，其包括有主机和室内空调末端5两部分，所述主机包括有一单元模块1、热水箱2、冷热水箱3、冷却塔4及多个水泵B1、B2、B3。

单元模块1由一热交换器11、一蒸发器12、一冷凝器13和一压缩机14组成，其中热交换器11里设置有一盘管111和一带进、出口的通道112、蒸发器12里设置有一盘管121和一带进、出口的通道122，冷凝器13里设置有一盘管131和一带进、出口的通道132。在这里，由热交换器通道112、水泵B1和热水箱2首尾连通形成水循环环路I，由蒸发器通道122、室内空调末端5、冷热水箱3及水泵B2首尾连通形成水循环环路II，由压缩机14、热交换器盘管111、冷凝器通道132、蒸发器盘管121依序由管路首尾连通形成工质循环环路，由冷凝器盘管131、冷却塔4与水泵B3首尾连通形成水循环环路III。

上述热水箱2和水泵B1之间设置有一电磁控制阀K1，用于控制所在水循环的开合控制。

上述冷热水箱3和水泵B2之间设置有一电磁控制阀K2，用于控制所在水循环的开合控制。

为实现制冷和制热双用的目的，提高空调的利用率，本实用新型通过电磁控制阀对管路进行调节。在水泵B2和蒸发器通道122进口之间设置有一电磁控制阀K5，同时该水泵B2通过一电磁控制阀K4和冷凝器盘管131的进口连通；所述蒸发器通道122出口和室内空调末端5之间设置有一电磁控制阀K7，同时该出口通过一电磁控制阀K8与冷却塔4进口连通；所述冷却塔4出口上的水泵B3和冷凝器盘管131进口之间设置有一电磁控制阀K9，同时该水泵B3通过一电磁控制阀K6与蒸发器通道122进口连通；所述冷凝器盘管131出口和冷却塔4进口之间设置一电磁控制阀K10，同时该出口通过一电磁控制阀K3和室内空调末端5连通。

在夏天制冷过程中，电磁控制阀K1、K2、K5、K7、K9和K10处于开启状态，而电磁控制阀K3、K4、K6和K8处于关闭状态，此时由热交换器通道112、水泵B2和热水箱2首尾连通形成水循环环路I，由蒸发器通道122、室内空调末端5、冷热水箱3及水泵B2首尾连通形成水循环环路II，由压缩机14、热交换器盘管111、冷凝器通道132、蒸发器盘管121依序由管路首尾连通形成工质循环环路，由冷凝器盘管131、冷却塔4与水泵B3首尾连通形成水循环环路III，如图1所示。

压缩机14工作时，把蒸发器盘管121送过来的低压气态压缩成高温高压气态，温度大概在130℃，并送往热交换器盘管111，此时因盘管111内工质温度高于通道112内水的温度，两者发生热量交换，工质由高温高压气态转化为半液半气状态后被送往冷凝器通道132，实现其第一次降温，而其放出的热量被水吸收，并通过水循环环路I使热水箱2中的水被加热作为生活用水使用，起到了化费为宝的作用，并最终可获得80℃左右的热水。接着被送到冷凝器通道132中的半液半气状态工质温度大概在90℃，还高于冷凝器盘管131中的水的温度，两者再次发生热量交换，此时，工质完全转化为低温液态并被送往蒸发器盘管121，实现其第二次降温，而其放出的热量被水吸收，升温后的水通过水循环环路III流往冷却塔4，为加快冷却塔4的热量交换速度，在塔上设置有散热风扇41，冷却后的水重新流回冷凝器盘管131。而被送到蒸发器盘管121的低温液态工质再次和蒸发器通道122中的水进行热量交换，因此时工质经过两次降温，其温度远低于水温，工质快速吸收热量由液态转化为气态并被重新送回压缩机14，而蒸发器通道122中的水放出热量被降温到0℃左右，其通过水循环环路II被送到室内空调末端5，与室内空气进行热量交换后被送回冷热水箱3，经实验表明，此次交换后出来的水温为7℃左右，即前后温差达到7℃，与现有空调的前后温差5℃相比，有了40％的提高，极大的提高了空调的降温效率，同时因与室内空气热量交换后的水温为7℃左右，这可以使室内温度降到更低，从理论上来说最低可以达到13--15℃。

在冬天制热过程中，电磁控制阀K1、K2、K3、K4、K6和K8处于开启状态，而电磁控制阀K5、K7、K9和K10处于关闭状态，此时由热交换器通道112、水泵B2和热水箱2首尾连通形成水循环环路I，由冷凝器盘管131、室内空调末端5、冷热水箱3及水泵B2首尾连通形成水循环环路IV，由压缩机14、热交换器盘管111、冷凝器通道132、蒸发器盘管121依序由管路首尾连通形成工质循环环路，由蒸发器通道122、冷却塔4与水泵B3首尾连通形成水循环环路V，如图2所示。

压缩机14工作时，把蒸发器盘管121送过来的低压气态压缩成高温高压气态并送往热交换器盘管111，此时因盘管111内工质温度高于通道112内水的温度，两者发生热量交换，工质由高温高压气态转化为半液半气状态后被送往冷凝器通道132，实现其第一次降温，而其放出的热量被水吸收，并通过水循环环路I使热水箱2中的水被加热作为生活用水使用，起到了化费为宝的作用。接着被送到冷凝器通道132中的半液半气状态工质温度还高于冷凝器盘管131中水的温度，两者再次发生热量交换，此时，工质完全转化为低温液态并被送往蒸发器盘管121，实现其第二次降温，而其放出的热量被水吸收，升温后的水通过水循环环路IV被送到室内空调末端5，与室内空气进行热量交换使室内温度升高，热量交换后的水被送回冷热水箱3。而被送到蒸发器盘管121的低温液态工质再次和蒸发器通道122中的水进行热量交换，因此时工质经过两次降温，其温度远低于水温，工质快速吸收热量由液态转化为气态并被从新送回压缩机14，而蒸发器通道122中的水放出热量被降温到0℃左右，其通过水循环环路V被送到冷却塔4，与室外空气进行热量交换后被送回蒸发器通道122，在这里，因被送到冷却塔4的水温在0℃左右，使空调仅适合安装在南方室外温度高于0℃的地区，对于北方室外温度-5℃的用户来说，可以采用风冷装置代替。

上述实施方式只采用一个单元模块，本实用新型可根据实际要求增加单元模块数，可以为两个，如图3所示，也可以为多个，如图4所示，结构中各单元模块热交换器和蒸发器中的通道112、122分别各自串联连接，而冷凝器中盘管131则并联设置。

本实用新型通过主机对工质的二次降温，在制冷过程中可使输往室内空调末端5的冷水降温为0度冰水，极大地增加了冷水与室内空气的温差，其一方面提升了制冷效率，同时也能获得更低的室内温度，此外，对工质第一次降温所散发出来的热量进行了再回收利用，起到了化废为宝的效果。

此外，本实用新型通过电磁控制阀对管路的调节，可实现冬天制热过程，实现了一机多用，提高了空调的利用率。

Claims (6)

1.一种冰水式高效节能中央空调系统，其包括有主机和室内空调末端两部分，其特征在于：所述主机包括有单元模块、热水箱、冷热水箱、冷却塔及多个水泵；每个单元模块均由一热交换器、一蒸发器、一冷凝器和压缩机组成，其中热交换器、蒸发器和冷凝器里各设置有一盘管和一带进、出口的通道；所述热交换器通道、水泵(B1)和热水箱首尾连通形成水循环环路I，所述蒸发器通道、室内空调末端、冷热水箱及水泵(B2)首尾连通形成水循环环路II，所述压缩机、热交换器盘管、冷凝器通道、蒸发器盘管依序由管路首尾连通形成工质循环环路，所述冷凝器盘管、冷却塔与水泵(B3)首尾连通形成水循环环路III。

2.如权利要求1所述的述的一种冰水式高效节能中央空调系统，其特征在于：所述单元模块可以为一个、两个或多个，各单元模块的热交换器和蒸发器中的通道分别各自串联连接，而冷凝器中盘管则并联设置。

3.如权利要求1所述的述的一种冰水式高效节能中央空调系统，其特征在于：所述热水箱和水泵(B1)之间设置有一电磁控制阀(K1)。

4.如权利要求1所述的述的一种冰水式高效节能中央空调系统，其特征在于：所述冷热水箱和水泵(B2)之间设置有一电磁控制阀(K2)。

5.如权利要求1所述的述的一种冰水式高效节能中央空调系统，其特征在于：所述冷却塔上设置有风扇。

6.如权利要求1所述的述的一种冰水式高效节能中央空调系统，其特征在于：所述和冷热水箱连通的水泵(B2)和蒸发器通道进口之间设置有一电磁控制阀(K5)，同时该水泵(B2)通过一电磁控制阀(K4)和冷凝器盘管的进口连通；所述蒸发器通道出口和室内空调末端之间设置有一电磁控制阀(K7)，同时该出口通过一电磁控制阀(K8)与冷却塔进口连通；所述冷却塔出口上的水泵(B3)和冷凝器盘管进口之间设置有一电磁控制阀(K9)，同时该水泵(B3)通过一电磁控制阀(K6)与蒸发器通道进口连通；所述冷凝器盘管出口和冷却塔进口之间设置一电磁控制阀(K10)，同时该出口通过一电磁控制阀(K3)和室内空调末端连通。

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