一种以机械制冷作为补偿冷源的蒸发式冷水机组的制作方法

本发明涉及暖通空调技术及工业冷却领域，适用工业、商业和民用建筑中的舒适空调及工艺空调系统，也可应用于工业冷却和其他温度要求较高的冷却系统中的冷水制备，特别涉及一种以机械制冷作为补偿冷源的蒸发式冷水机组。

背景技术：

目前我国建筑用能已经超过全国能源消费总量的1/4，并将随着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，暖通空调的能耗又占到了27.4％左右，因此大力倡导暖通空调节能，对于建设资源节约型、环境友好型的低碳型社会有着至关重要的作用。

传统的空调系统中，机械压缩式制冷系统使用电力作为制冷的驱动能源，能耗大，冷媒泄漏破坏环境。溴化锂吸收式制冷往往会使用燃气或蒸汽作为制冷的驱动能源，能耗大，设备庞大，溴化锂再生困难，也产生环境污染。在工业冷却和其他温度要求较高的冷却系统中，传统的冷却塔降温的冷却水，温度较高，温度不可控制，水质差；使用机械压缩冷水机组降温的系统购置和运行成本较高。

干空气能是一种宝贵的可再生资源，可用来获得夏季空调所需的冷量，即当有水源存在时，干燥空气由于处在不饱和状态而存在的对外做功的能力，称之为干空气能。蒸发制冷技术就是利用干空气能来获得空调所需制冷量，在各种蒸发制冷装置中，利用水和干空气的热湿交换获得低温的冷风或冷水的一种制冷技术。蒸发制冷技术由于其绿色、健康、节能、环保、经济等独特的优点，在干热地区尤其是新疆地区得到了广泛的应用，取得了良好的应用效果。但在内陆中湿度和高湿度地区以及干热地区的高标准环境场合，单独应用蒸发制冷技术，无法取得令人满意的效果，其应用也收到限制。

目前空调市场也出现了蒸发制冷与机械制冷结合的技术。如CN2672528Y中公开的机械压缩和蒸发冷却组合的新风空调器，它具有蒸发冷却系统和机械压缩系统，蒸发冷却系统向机械压缩系统的冷凝器提供温度比室外干球温度低的冷风，向机械压缩系统的蒸发器提供0--100％的干冷风。又如CN101995067A中公开的间接蒸发冷水机组和传统机械制冷机组复合的空调系统，在具有进风口和出风口的空气处理机的机壳内，从进风口到出风口依次安装着表面式换热器，水环式压缩制冷机组和送风机，间接蒸发冷水机的出水管连接着空气处理机的表面式换热器的进水口，表面式换热器的出水管三通接头的一个支管通过阀门连接着水环式压缩制冷机组的进水口，水环式压缩制冷机组的出水管连接着间接蒸发冷水机的进水口，三通接头的另一个支管通过阀门连接在水环式压缩制冷机组出水管连接间接蒸发冷水机进水口的管路上，送风机的出风口通过空气处理机出风口上安装的送风管通向空调房间。

上述技术的不足之处如下：(1)其处理的目标是空气，不是生成冷水。(2)其处理点集中在空调末端设备上，不是作为冷源的主机。(3)其蒸发制冷与机械制冷为并联结构，彼此是独立的系统。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是形成以机械压缩制冷作为补偿冷源的蒸发式冷水机组的独特技术方案。本技术方案拓宽了蒸发制冷的应用范围，克服了其技术局限性和应用局限性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种以机械压缩制冷作为补偿冷源的蒸发式冷水机组，包括蒸发制冷系统和机械压缩制冷系统，其中蒸发制冷系统包括表面换热器，填料层，布水喷头，排风机，接水盘，喷淋泵，管道和阀门，其壳体上设有进风口，出风口及空调回水口；机械制冷系统包括蒸发器和压缩机，其特征在于在蒸发制冷系统的接水盘中安装有水水换热器，在所述蒸发制冷系统的出水侧和用户末端之间串联有机械压缩制冷系统，当蒸发制冷系统出水温度过高时可以启动机械压缩制冷系统，所述冷媒冷凝器可以安装在接水盘中，也可以作为独立部件安装在机械压缩制冷系统中。按其冷却方式可分为水冷冷凝器或风冷冷凝器。

上述技术方案中，蒸发制冷系统与作为补偿使用的机械压缩制冷系统是一个统一的整体：所有主要设备和部件可以装配在同一机座和壳体内，由一个中央处理器控制整个机组的运行。

本发明有益效果：

1)充分发挥了蒸发式冷水机组节能、环保的技术性能。干热环境下节能90％；湿热环境中能效比提高30％以上。

2)可应用于干热极端环境和干热高标准空调要求。

3)可应用于湿热环境。

4)不破坏末端设备即可进行主机改造和更换。

5)完全闭式系统，系统洁净，减少热交换损失。维护强度低。

6)整机安装操作。

7)可作为工业冷却和其他温度要求较高的冷却系统中的冷源。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明使用水冷冷凝器作为独立冷媒冷凝器的结构示意图。

图3是本发明使用风冷冷凝器作为独立冷媒冷凝器的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，本发明包括蒸发制冷系统1和机械压缩制冷系统2，其中蒸发制冷系统1包括表面换热器8，填料层9，布水喷头11，排风机10，接水盘2，喷淋泵6，管道和阀门，其壳体上设有进风口，出风口及空调回水口；机械制冷系统2包括蒸发器17和压缩机18，其特征在于在所述的蒸发制冷系统1的接水盘2中安装有水水换热器3，在接水盘或者机械压缩制冷系统2中安装有冷媒冷凝器4，在所述蒸发制冷系统1的出水侧和用户末端之间串联有机械压缩制冷系统2，当蒸发制冷系统1出水温度高于客户端要求时启动机械压缩制冷系统2。所述冷媒冷凝器4可以为独立的风冷冷凝器20或独立的水冷冷凝器19。

上述技术方案中，蒸发制冷系统1与作为补偿使用的机械压缩制冷系统2是一个统一的整体：所有主要设备和部件可以装配在同一机座和壳体内，由一个中央处理器21控制整个系统运行。

以下进一步说明运行原理和方式：

1、干热工况运行：该运行状态完全以干热空气与喷淋水之间的湿热交换为基础，利用喷淋水蒸发所吸收的潜热获取冷源。其运行流程如图1所示。该工况下蒸发制冷系统的制冷能力可以达到用户端的使用要求，机械压缩制冷系统不启动。机械制冷系统2中蒸发器17的进水阀14和出水阀16为关闭状态，阀门15为开启状态。空调水不经过蒸发器17，直接送往用户端。

(1)空气路径：蒸发制冷系统1中的排风机10在布水喷头11上方排风使蒸发制冷系统腔体中形成负压；外界干空气进入，通过有等湿减焓功能的表面换热器8进入蒸发制冷系统1腔体；减焓后的干空气在填料层9中与自然下流的喷淋水逆向上行，使喷淋水蒸发，释放热量减焓降温；增焓增湿后的空气在排风机10的作用下排出。

(2)喷淋循环：喷淋泵6将接水盘2中的水加压；加压后的水一路进入有等湿减焓功能的表面换热器8，使进入蒸发制冷系统1腔体的空气减焓后进入布水喷头11；加压后的另一路水与表面换热器8流出的水混合后进入布水喷头11；布水喷头11喷出的水均布填料层9，自然下流形成水膜，与逆向上行的空气充分接触，部分蒸发，释放热量减焓降温；降温后的水落入接水盘2，为其中的水水换热器3冷却降温后流出进入喷淋泵6。

(3)空调水路径：由空调用户末端设备回流的空调回水经空调泵1加压进入接水盘2中水水换热器3，释放热量成为低温水；低温水经阀门15进入空调供水系统供用户使用。

2、湿热工况运行：当出现湿热天气，或者用户要求较低供水温度时，中央处理器21感知出水温度不能达到设定值时自动启动机械压缩制冷系统2，系统进入补偿运行模式。机械制冷系统2中蒸发器17的进水阀14和出水阀16为开启状态，阀门15为关闭状态。空调水流出蒸发制冷系统1后经过蒸发器17降温后，送往用户端。

(1)机械压缩制冷系统2运转：压缩机18启动产生高温、高压冷媒蒸汽，蒸汽进入冷媒冷凝器4(见图1)，或者独立的水冷冷凝器19(见图2)，或者独立的风冷冷凝器20(见图3)冷凝降温成液体冷媒。液体冷媒在蒸发器17中蒸发吸热，成为气体被吸入压缩机18。由此完成机械压缩制冷系统2循环。

(2)蒸发制冷系统1运转：蒸发制冷系统1持续运转。中央处理器21得到空调回水水温低于接水盘2中水温的反馈时，发出指令关闭水水换热器3的进出口阀门，打开阀门5使空调回水直接进入机械压缩制冷系统2的蒸发器17中；当中央处理器21得到空调回水水温低于接水盘2中水温的反馈时，发出指令打开水水换热器3的进出口阀门，关闭阀门5使空调回水在接水盘2中降温后再进入机械压缩制冷系统2的蒸发器17中继续冷却降温。

(3)空调水路径：空调回水经过或者旁出蒸发制冷系统1后进入蒸发器17，在蒸发器17中冷却降温，送往空调供水系统，供用户使用。

参照图1、图2和图3，机械压缩制冷系统2的高温、高压气态冷媒冷却有三种方式：第一种，如图1所示，在接水盘2中的冷媒冷凝器4中冷却；第二种，如图2所示，在独立的水冷冷凝器19中冷凝；第三种，如图3所示，在独立的风冷冷凝器20中冷凝。

本发明在通常气候环境下用蒸发式制冷为所服务的空调系统提供冷水。当出现高温、高湿等气候环境时，在蒸发式制冷部分1的空调出水侧串接机械压缩制冷部分2。使蒸发式制冷部分1输出的，未能达到温度要求的空调在机械压缩制冷部分2的蒸发器17中冷却至规定温度。对于水冷式机械压缩制冷部分2可使用蒸发式制冷部分1的喷淋水对其冷却。

本发明在进风侧布有等湿减焓表面式换热器8的蒸发式制冷部分1的接水盘2中安装水水换热器3，使该蒸发式冷水机组成为闭式系统。

本发明拓展了蒸发制冷机组的适用范围。不仅保证了干热地区全天候、苛刻工况的使用要求，而且可以在湿热地区稳定运行。

本发明所涉及的冷水机组可用于精密工业冷却和其他温度要求较高的冷却系统。

本发明以机械制冷作为补偿冷源完善蒸发式冷水机组的技术性能。充分利用干空气能的制冷能力，实现能量的梯级利用，在有效降低蒸发制冷空调的设备装机容量的同时拓展系统的应用范围，提高系统运行水平，充分克服蒸发制冷冷水机组的应用局限。

本发明所述系统优先运行干热工况模式，干热工况模式运行不能达到使用要求时启动湿热工况模式。从而即发挥出蒸发制冷的节能优势，又拓展了其应用范围。