专利名称：带冷热源互补器的制冷机副产热水系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带冷热源互补器的制冷机副产热水系统，系统由制冷 机组、冷热源互补器、热泵机组和温度补偿子系统四部分构成。具体讲就是 在热泵机组和制冷机组之间串接一个冷热源互补器；冷热源互补器与热泵机组 蒸发器之间设置吸热循环管路，冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴化锂 制冷机组为冷凝器+吸收器)之间设置排热循环管路，以此实现冷热互补；在 冷热源互补器上设置过冷补偿旁路和过热补偿旁路，过冷补偿旁路和过热补偿 旁路通过系统控制器进行调控。
背景技术：
随着科技和经济的发展，空调和热泵应用越来越广，技术越来越成熟，但 在市场应用当中，也存在出一些问题，比如
(1 )空调往往只考虑制冷过程，冷凝器产生的热量要设置一套散热系统排热。 特别是中央空调，往往在室外附设一个巨大的冷却塔与之配套，不仅投入大， 占用额外空间，而且运行费用高，夏季造成热污染，浪费水资源等。
(2) 热泵往往只考虑制热过程，附产冷量不易收集利用。水源热泵受环境条 件限制大，空气源热泵在北方冬季效率低而且易结霜，多数情况下热源造价和 排冷造价较高，既浪费冷量又不利推广。
(3) 现有的单级制冷或制热设备，如要实现深度制冷或制热，其能效比必然 降低。
(4) 目前市场上已出现将空调废热回收，直接加热冷水的技术，但其回收效
率低，未能实现能量充分利用。
根据上述情况，发明人构思如下一个新的系统
在制冷机组和热泵机组之间串接一个冷热源互补器；冷热源互补器与热泵 机组蒸发器之间设置吸热循环管路，冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴 化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)之间设置排热循环管路，将制冷机组附产的 热流体和热泵机组附产的冷流体在冷热源互补器中混合后循环，以此将制冷机 组附产的热量供给热泵机组作为热源，将热泵机组附产的冷量供给制冷机组作
为冷源，从而形成一个热源、冷源互补的串联大系统。系统一端生产高热流体， 另一端生产深冷流体。
根据申请人所知，目前还没有这样一种的设备或系统在市场上出现和应用。 发明内容
本实用新型的目的是在制冷机组与热泵机组之间串接一个冷热源互补器， 冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)之 间设置排热循环管路，冷热源互补器与热泵机组蒸发器之间设置吸热循环管路， 将制冷机组附产的热流体和热泵机组附产的冷流体在冷热源互补器中混合后循 环，达到将制冷机组附产的热量供给热泵机组作为热源，将热泵机组附产的冷 量供给制冷机组作为冷源的目的，从而实现热泵机组深度制热，制冷机组深度 制冷。系统一端生产高热流体，另一端生产深冷流体。
考虑制冷机组产热和热泵机组吸热可能出现不平衡，冷热源互补器上设置 一个温度补偿子系统，保障制冷机组和热泵机组的平稳高效运行。
本实用新型的技术方案如下
一种带冷热源互补器的制冷机副产热水系统，其特征是在制冷机组和热 泵机组之间串接一个冷热源互补器；冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴 化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)之间设置排热循环管路，循环管路上设有循 环泵；冷热源互补器与热泵机组蒸发器之间设置吸热循环管路，循环管路上设 有循环泵；冷热源互补器上带有冷流体导入管和偏热流体导出管，各管路上均 设置电磁控制阀，以此组成过热补偿旁路；冷热源互补器上带有热流体导入管 和偏冷流体导出管，各管路上均设置电磁控制阀，以此组成过冷补偿旁路；各 旁路的电磁阀控制输入端与一个系统控制器输出端相联，以此构成一个温度补 偿子系统。
本实用新型的特征还在于冷热源互补器内部设置盘管换热器，外设盘管 入口旁路和盘管出口旁路，旁路上设置开关切换阀。
本实用新型的特征还在于热泵机组设有分控器，制冷机组也设有分控器， 分控器和循环泵开关控制输入端都与系统控制器输出端相联。
本实用新型的特征还在于热泵机组和制冷机组所用制热剂、制冷剂，根 据工况要求，可以是同一种制剂，也可以是不同制剂。
本实用新型的特征还在于所述蒸发盘管、冷凝盘管(吸收盘管)和盘管 换热器为金属盘管，根据传热强化要求，盘管外侧可以穿套金属导热翅片。 本实用新型的有益效果
(1) 、由于热泵机组蒸发器吸热和制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组 为冷凝器+吸收器)放热的冷热互补，所以系统在节能的前提下，实现深度制 冷和同步深度制热。热能和冷能都能得到有效利用。
(2) 、压縮机工作温度范围窄，热泵机组和制冷机组效率提高，制冷、制 热功耗降低。
(3) 、与单纯热泵比，不需要依赖环境热源条件，系统简化，投资降低， 能效比提高。
(4) 、与单纯空调比，可不附带室外冷却设备(冷却塔)，系统小型化，节 约附属设备投资，节省建筑空间。
(5) 、如选择合适的制冷剂(制热剂)，在保证制冷制热功效的前提下能实 现压縮机低压力工作，从而降低能耗。
(6) 、设备工作环境可以全部室内化，操作维修费用降低。设备使用寿命加长。
'"— 图l为本实用新型示意图。 图中
1、热泵机组6、
2、热泵机组蒸发器7、
3、热泵机组冷凝器8、
冷凝器+吸收器)
4、中热流体入口9、
5、高热流体出口10
11、排热循环管12
13、吸热循环管14
15、盘管换热器
16、直通入口阀18
17、盘管入口阀19
20、 冷热源互补器
21、 热流体导入管 23、偏冷流体导出管 25、冷流体导入管
热流体导入控制阀
偏冷流体导出控制阀
冷流体导入控制阀
27、偏热流体导出管 28、偏热流体导出控制阀
30、系统控制器具体实施方式
本实用新型涉及一种带冷热源互补器的制冷机副产热水系统，系统由制冷
机组、冷热源互补器、热泵机组和温度补偿子系统四部分构成。具体讲就是 在热泵机组和制冷机组之间串接一个冷热源互补器；冷热源互补器与热泵机组
蒸发器之间设置吸热循环管路，冷热源互补器与制冷机组冷凝器之间设置排热
循环管路，热流体和冷流体在冷热源互补器中混合后循环，以此实现冷热互补； 在冷热源互补器上设置过冷补偿旁路和过热补偿旁路，过冷补偿旁路和过热补 偿旁路通过系统控制器进行自动调控。 根据公知的原理
制热剂在热泵机组内完成"压縮——冷凝——节流——蒸发——压縮"循 环，在冷凝器放热生产高热流体。
制冷剂在制冷机组完成"压縮——冷凝——节流——蒸发——压縮"循 环，在蒸发器吸热生产深冷流体。(针对溴化锂制冷机组，其完成"发生—— 冷凝——节流——蒸发——吸收——发生"循环，在蒸发器吸热生产深冷流 体。)
制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)产生的热流 体通过排热循环管路进入冷热源互补器，热泵机组蒸发器产生的冷流体通过吸 热循环管路进入冷热源互补器，二者混合换热后返回各自壳程，实现冷热互补。
考虑制冷机组产热和热泵机组吸热可能出现不平衡，在冷热源互补器上设 置过冷补偿旁路和过热补偿旁路，合并称之为温度补偿子系统。温度补偿子系 统通过系统控制器进行调控。
过冷补偿旁路由热流体导入管、热流体导入控制阀、偏冷流体导出管、偏 冷流体导出控制阀组成；过热补偿旁路由冷流体导入管、冷流体导入控制阀、
偏热流体导出管、偏热流体导出控制阀组成。
当制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)产热大于热 泵机组蒸发器吸热时，会导致冷热源互补器温度升高，进而影响制冷机组的制 冷效果和运行工况，此时自动起动过热补偿旁路，导入冷流体导出偏热流体(此 时过冷补偿旁路处于关闭状态)；当制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为 冷凝器+吸收器)产热小于热泵机组蒸发器吸热时，会导致冷热源互补器温度降 低，进而影响热泵机组的制热效果和运行工况，此时自动起动过冷补偿旁路， 导入热流体导出偏冷流体(此时过热补偿旁路处于关闭状态)。
附图中，当各种载热流体为同一种物质时，所述冷流体导入旁路、偏热流 体导出旁路与冷热源互补器直通，冷流体与冷热源互补器内流体混合取热后导 出；所述热流体导入旁路、偏冷流体导出旁路与冷热源互补器直通，热流体与 冷热源互补器内流体混合放热后导出。当各种载热流体不是同一种物质时，则 不能直通混合换热。此时过冷补偿旁路和过热补偿旁路要通过盘管换热器换热。
附图中，所述制冷机组蒸发器输入"中冷流体"可以是常温新流体，也可 以是部分深冷流体换热升温后的循环流体；热泵机组冷凝器输入"中热流体" 可以是常温新流体，也可以是高热流体换热降温后的循环流体。根据工况要求， 冷流体导入旁路的"冷流体"可以是常温新流体，也可以是部分深冷流体换热 升温后的循环流体或偏热流体换热降温后的循环流体；热流体导入旁路的"热 流体"可以是新流体，也可以是部分高热流体换热降温后的循环流体或偏冷流 体换热升温后的循环流体。
附图中，所述冷流体、中冷流体、偏冷流体、深冷流体、热流体、中热流 体、偏热流体、高热流体等根据工艺要求，可以是水、空气、或者其它汽、液 态物质。
下面结合具体实施例，对本实用新型的具体实施方式
进行说明
实施例1:由常规制冷剂压縮循环制冷的制冷机组构成的带冷热源互补器的 制冷机副产热水系统。见附图。
制冷机组1、热泵机组5和排热循环泵12、吸热循环泵14通过系统控制器 30同步启动。
根据公知的原理-
制冷机组压縮机将气态的制冷剂加压并送入制冷机组冷凝器3。制冷剂在制 冷机组冷凝盘管内变成液态并放热。冷凝降温后的制冷剂经制冷剂储罐、机组 膨胀阀进入制冷机组蒸发器2，并在蒸发盘管内蒸发汽化，汽化的同时要吸收大 量的热量。中冷流体从中冷流体入口 4进入蒸发器壳程，被吸收大量热量后冷 却制成深冷流体并从深冷流体出口 5输出。汽化后的制冷剂被吸入制冷机组压 縮机进行下一个制冷循环。
热泵机组压縮机将气态的制热剂加压并送入热泵机组冷凝器8。制热剂在热 泵机组冷凝盘管内变成液态并放出热量。中热流体从中热流体入口 9进入热泵 机组冷凝器8壳程，被制热剂放出热量加热制成高热流体并从高热流体出口 10 输出。冷凝降温后的制热剂经膨胀阀进入热泵机组蒸发器7，并在热泵机组蒸发 盘管内蒸发汽化，吸热后变成气态。汽化后的制热剂被吸入热泵机组压縮机进 行下一个制热循环。
热泵机组6和制冷机组1各自在不同的温度范围内工作。热泵机组和制冷 机组所用制热剂、制冷剂，根据工况要求，可以是同一种制剂，也可以是不同 制剂
本实用新型中，从制冷机组冷凝器3到冷热源互补器20之间设置排热循环 管11、排热循环泵12,从热泵机组蒸发器7到冷热源互补器20之间设置吸热 循环管13、吸热循环泵14，以此构成一个冷热流体混合循环系统。热泵机组蒸 发器7壳程产生的冷流体进入冷热源互补器20，制冷机组冷凝器3壳程产生的 热流体进入冷热源互补器20，两者混合后分别由排热循环泵12、吸热循环泵14 送回各自壳程。
考虑系统运行时，热泵机组蒸发器7产生的冷量与制冷机组冷凝器3产生 的热量往往会失衡，本实用新型在冷热源互补器上设置温度补偿子系统，艮P:
在冷热源互补器20上设置过热补偿旁路(包括冷流体导入管25和偏热 流体导出管27，冷流体导入控制阀26和偏热流体导出控制阀28)，通过系统控 制器调控该旁路的开闭及开通情况下偏热流体导出量；在冷热源互补器上设置 过冷补偿旁路(包括热流体导入管21和偏冷流体导出管23，热流体导入控制阀 22和偏冷流体导出控制阀24)，通过系统控制器调控该旁路的开闭及开通情况 下偏冷流体导出量。
图1中，热流体导入管21和冷流体导入管25在冷热源互补器20上使用同 一个入口 (称之为直通入口)， 二者依靠热流体导入控制阀22和冷流体导入控 制阀26切换使用；偏冷流体导出管23和偏热流体导出管27在冷热源互补器20 上使用同一个出口 (称之为直通出口)， 二者依靠偏冷流体导出控制阀24和偏 热流体导出控制阀28切换使用。所述冷流体、热流体、循环流体为同一种物质 时，使用直通入口和直通出口。
直通入口旁设有盘管入口，直通出口旁设有盘管出口。盘管入口和盘管出 口与盘管换热器15相连。盘管换热器15设置在冷热源互补器20内部靠下位置。 当所述冷流体、热流体、循环流体为两种或两种以上物质时使用盘管入口和盘 管出口 ，这种情况下过热补偿旁路或过冷补偿旁路与循环流体的换热依靠盘管 换热器15。
使用直通入口和直通出口时，直通入口阀16和直通出口阀18开，盘管入 口阀17和盘管出口阀19关。
使用盘管入口和盘管出口时，直通入口阀16和直通出口阀18关，盘管入 口阀17和盘管出口阀19开。
图中，虚线表示系统控制器对联接设备的控制关系。
温度补偿子系统的工作状态分为下列三种情况
(1) 、热泵机组蒸发器7产生的冷量与制冷机组冷凝器3产生的热量刚好相 等。此时，冷流体导入控制阀26、偏热流体导出控制阀28、热流体导入控制阀 22、偏冷流体导出控制阀24全部关闭，热泵机组6和制冷机组1平稳运行。
(2) 、热泵机组蒸发器7产生的冷量小于制冷机组冷凝器3产生的热量。此 时，冷流体导入控制阀26、偏热流体导出控制阀28打开，热流体导入控制阀 22、偏冷流体导出控制阀24关闭，冷流体导入，偏热流体导出。通过调节冷流 体导入控制阀26、偏热流体导出控制阀28开度控制偏热流体导出流量(或热量 导出量)，从而保障热泵机组6和制冷机组1平稳运行。
(3) 、热泵机组蒸发器7产生的冷量大于制冷机组冷凝器3产生的热量。此 时，冷流体导入控制阀26、偏热流体导出控制阀28关闭，热流体导入控制阀 22、偏冷流体导出控制阀24打开，热流体导入，偏冷流体导出。通过调节热流 体导入控制阀22、偏冷流体导出控制阀24开度控制偏冷流体导出流量(或冷量导出量)，从而保障热泵机组6和制冷机组1平稳运行。 统。
其制热工作原理、控制原理与实施例1相同，所不同的是制冷机组产热原 理有差别。溴化锂制冷机组排出的热流体是由压縮冷凝器和吸收器共同发生。
在整个系统当中，制冷机组(冷凝器+吸收器)产生的热流体通过排热循环 管路进入冷热源互补器，热泵机组蒸发器7壳程产生的冷流体通过吸热循环管 路进入冷热源互补器ll， 二者混合换热后返回各自壳程，实现冷热互补。
冷热源互补器的工作过程和温度补偿子系统工作过程与实施例1完全相同。
权利要求1、一种带冷热源互补器的制冷机副产热水系统，其特征是在制冷机组和热泵机组之间串接一个冷热源互补器；冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)之间设置排热循环管路，循环管路上设有循环泵；冷热源互补器与热泵机组蒸发器之间设置吸热循环管路，循环管路上设有循环泵；冷热源互补器上带有冷流体导入管和偏热流体导出管，各管路上均设置电磁控制阀，以此组成过热补偿旁路；冷热源互补器上带有热流体导入管和偏冷流体导出管，各管路上均设置电磁控制阀，以此组成过冷补偿旁路；各旁路的电磁阀控制输入端与一个系统控制器输出端相联，以此构成一个温度补偿子系统。
2、 根据权利要求1所述的带冷热源互补器的制冷机副产热水系统其特征是冷热 源互补器内部设置盘管换热器，外设盘管入口旁路和盘管出口旁路，旁路上设 置开关切换阀。
3、 根据权利要求1所述的带冷热源互补器的制冷机副产热水系统其特征是热泵 机组设有分控器，制冷机组也设有分控器，分控器和循环泵开关控制输入端都 与系统控制器输出端相联。
4、 根据权利要求1所述的带冷热源互补器的制冷机副产热水系统其特征是热泵 机组和制冷机组所用制热剂、制冷剂，根据工况要求，可以是同一种制剂，也 可以是不同制剂。
5、 根据权利要求1所述的带冷热源互补器的制冷机副产热水系统其特征是所述 蒸发盘管、冷凝盘管(吸收盘管)和盘管换热器为金属盘管，根据传热强化要 求，盘管外侧可以穿套金属导热翅片。
专利摘要一种带冷热源互补器的制冷机副产热水系统，在制冷机组与热泵机组之间串接一个冷热源互补器，冷热源互补器与制冷机组冷凝器(针对溴化锂制冷机组为冷凝器+吸收器)之间设置排热循环管路，冷热源互补器与热泵机组蒸发器之间设置吸热循环管路，将制冷机组附产的热流体和热泵机组附产的冷流体在冷热源互补器中混合后循环，达到将制冷机组附产的热量供给热泵机组作为热源，将热泵机组附产的冷量供给制冷机组作为冷源的目的。系统一端生产高热流体，另一端生产深冷流体。考虑制冷机组产热和热泵机组吸热可能出现不平衡，冷热源互补器上设置一个温度补偿子系统，保障制冷机组和热泵机组的平稳高效运行。
文档编号F25B15/06GK201212754SQ20082000977
公开日2009年3月25日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者吕瑞强 申请人:吕瑞强