专利名称：分时变温循环制冷(热)水装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分时变温循环制冷(热)水装置。
背景技术：
现有的空调用压縮式冷(热)水机组，如图1，由于受早期设计理念的限制，都设计成单蒸发器单压蒸发系统以简化其结构及降低成本。其工作过程主要为制冷剂在蒸发器内蒸发成蒸汽，蒸发时吸收汽化潜热而将盘管外的冷水温度降低产生低温冷水。为了使蒸发器中的蒸发过程能持续不断进行下去，需不断补充制冷剂液体并排走蒸发器内所产生的蒸汽。压縮机从蒸发器中吸走制
冷剂蒸汽并将其压縮而变成了高温高压的制冷剂蒸汽；高温高压的制冷剂蒸汽
从压縮机的排汽口排出沿制冷剂管流向冷凝器。在冷凝器中，制冷剂蒸汽在高压下被冷却放出热量，又变成了制冷剂液体以供蒸发器蒸发制冷用。由于蒸发温度与蒸发压力成正比，为了得到冷水所需的低蒸发温度，需用节流装置对制
冷剂液体节流降压以产生低压；降压后的制冷剂液体又重新流入蒸发器中蒸发
制冷，如此就实现了一个制冷循环。只要压縮机不停止工作，这种制冷循环就会一直进行下去。
这种冷(热)水机组的缺点在于(1)虽然在冷(热)水流过蒸发器的过程中水温是逐步下降(上升)的，但由于蒸发压力只能由温度最低(高)的蒸发器出口水温决定，制冷循环中无法利用冷水降温过程中前端的相对高温，根据制冷原理，蒸发温度(压力)越低，制冷效率就越低；(2)由于单蒸发器冷(热)水机组蒸发压力下降时效率降低很快，限制了低温冷水和大温差技术的利用，提高供回水温差对提高空调系统能量利用效率有很大的潜力，降低冷水温出水度对空调系统除湿性能有很大的影响，而除湿效率的提高也可显著提高空调系统空气处理过程中的能量利用效率；(3)制冷过程中，单蒸发器冷水进出口温差大，出口水温在冰点附近时，蒸发器内易产生因换热死角而导致局部过冷结冰,损坏机组。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种结构简单、节能降耗的分时变温循环制冷
3(热)水装置。
本发明的技术构成是这样的，其特征在于包括二个或二个以上的周转储水罐，在二个或二个以上的周转储水罐上设有两组将周转储水罐相互并联连接的管道，每组并联连接的管道均设有进水端和出水端，在每组并联连接的管道的进水端或出水端的交汇处各设有一个换向阀。
较之己有技术而言，本发明具有下列优点(1)由于蒸发器的工作温度与装置出水温度分离，制冷剂在不同的压力(温度)下周期性地变温蒸发，因而提高了装置的平均蒸发温度，提高了装置的能效比。其等制冷循环可视为劳伦兹循环。在假定冷凝温度都为40°C，蒸发器最终出水温度都为7°C，冷水装置
进出口水温差都为5'C时，本发明在理论上比现有的冷水机组一般可提高制冷
效率10%左右，而且装置进出口水温差越大节能效果越好；(2)可更安全更高
效地产生更低温度的冷水，减缓了装置冷水出口温度下降而引起的效率降低，提高装置的综合能效比。更低温的冷水冷源在空调系统的空气处理过程中有更
高的除为效率及更大的节能潜力。(3)蒸发器制冷过程与冷水机级组供回水过程分离，在蒸发器内水流量稳定不变的前提下，可方便地实现变流量供水。'(4)
可更高效地实现大温差供回水，而大温差冷源有利于中央空调系统高效地实现空调负荷的"分质"处理，这是以前的空调系统中是难以实现的。
图l为现有技术的结构示意图；图2为现有技术能耗(温熵)示意图3为本发明的结构示意图；图4为本发明能耗(温熵)示意图5为本发明蒸发器及系统进出口水温度变化随时间的曲线图6为本发明中单向阀的结构图；其中(a)为主视图、(b)为俯视辱。图7为图6中A-A面的剖视图8为本发明中浮力缓冲圈的结构图；其中(a)为主视图、(b)为俯视图。标号说明l制冷(热)系统、l-l蒸发器、2管道、3用户端、4蒸发器冷水进水管、5蒸发器冷水出水管、6装置进水管、7装置出水管、8周转储水罐、9循环水泵、IO换向阀、ll柔性隔膜、12浮力缓冲圈、13单向阀、131阀体、132阀芯、133柔性阀片、134泄压孔、135弹性垫圈、136通水孔。图5中A代表蒸发器出水温度变化曲线、B代表装置进水度曲线、C代表装置出水温度曲线。
具体实施例方式
下面结合说明书附图，对本发明进行说明
如图3所示本发明包括二个或二个以上的周转储水罐8，在二个或二个以上的周转储水罐8上设有两组将周转储水罐相互并联连接的管道2;每组并联连接的管道均设有进水端和出水端，在每组并联连接的管道的进水端或出水端的交汇处各设有一个换向阀10。两组管道中，其中一组管道通过循环水泵9与制冷(热)系统1中的蒸发器1-1进出水端口对应连接，另一组管道也通过
循环水泵与用户端3的进出水端对应连接。
如图3所示，在每个周转储水罐内壁上连接有将周转储水罐内腔体分割成两个空间的柔性隔膜ll，在柔性隔膜上设有单向阀13，单向阀的开口方向与蒸
发器的水流循环方向一致。为了确保循环效果更好，故在周转储水罐内增设柔性隔膜和单向阀，其作用在于当周转储水罐与蒸发器进出水管联通时将装置进水管回来的"高温"冷水与罐中原来的"低温"冷水分隔开，而在与蒸发器联通时能导通冷水循环通路。
根据实验得出，周转储水罐的数量为二个即可满足要求，周转储水罐数量增加有利于提高制冷效果，但两个以上周转储水罐数量的增加，对制冷效果的改善呈下降趋势，且若周转储水罐数量过多，容易使本发明结构复杂化，同时造成资源浪费，因此一般以两个周转储水罐为最佳实施方案。
如图6、图7所示，单向阀包括阀体131、阀芯132、柔性阀片133、泄压孔134、弹性垫圈135;阀体为凹槽型结构，底部开口，且底部设有收沿，阀体的侧壁上设有泄压孔，在底部的收沿上设有弹性垫圈，弹性垫圈上方、阀体的凹槽内设有阀芯，阀芯为凹槽型结构，阀芯的底部设有通水孔136，通水孔上方设有柔性阀片，阀芯的侧壁与阀体的内侧壁相接触，且阀芯的侧壁上沿略高于泄庄孔。阀芯下方设有的通水孔和通水孔上方设有柔性阀片确保了水流的单向流动，而如果单向阀上方的压力过大，周转储水罐与装置进出水联通工作时若罐内供水侧与回水侧(隔膜两侧)压差太大，则弹性垫圈变形，泄压孔泄压，以保证不会因压差太大而导致隔膜损坏。如图8所示，所述的单向阀的上表面还设有浮力缓冲圈12。它一方面可平衡单向阀的重力，另一方面它又可在三通阀切换联通方向时缓冲"水击"冲力。所述的换向阀可以为三通换向阀或两个并联的二通阀。以下为本发明的制冷过程的具体实施例
如图3所示本发明中的一组管道通过循环水泵与制冷系统中的蒸发器的进出水端口对应连接，其中所述的蒸发器为大流量小温差蒸发器；另一组管道
也通过循环水泵与用户端的进出水端对应连接 ，
其中，二个周转储水罐底部的两个管道分别与蒸发器冷水出水管5和装置出水管7连接，二个周转储水罐顶部的两个管道分别与蒸发器冷水进水管4和装置进水管6连接，在蒸发器冷水进水管与管道的连接处设有换向阀，在冷水装置出水管与管道的连接处也设有换向阀。工作时，未完成冷水降温过程的周转储水罐，将水通过蒸发器冷水进水管导入蒸发器，蒸发器冷却的水通过蒸发器冷水出水管流回周转储水罐，以此循环，直至周转储水罐内的水温降到设计装置出口水温度；此时，通过换向阀关闭该周转储水罐与蒸发器的联通，同时打开蒸发器与另一个周转储水罐的联通，同时该己完成冷水降温的周转储水罐通过换向阀与用户端的接通，而另一个周转储水罐与用户端断开。通过二个周转储水罐的轮流进出水，实现了制冷循环。
本发明通过制冷系统将本发明的周转储水罐内的冷水进行降温，将传统冷水机组蒸发器出水直接作为机组供水变成由周转储水罐向装置出口供水，实现了蒸发器蒸发温度与装置出水水温的"隔离"，制冷循环的蒸发温度只与连通周转储水罐中的水温相关。通过换向阀转换通路，使蒸发器与两个周转储水罐轮流联通，通过这样周期性地切换就实现了冷水装置供回水温度不变而蒸发器出水温度则周期性地上升下降变温制冷的过程。根据制冷原理，蒸发温度越高，制冷效率就越高，故该设计方案提高了制冷效率。本发明的蒸发器可以选用大(水)流量小温差蒸发器，进出水温差宜尽可能小。蒸发器循环水泵为超低压力水泵，以使制冷循环过程中水泵耗电量尽可能小且蒸发器出水温度变温差尽可能大。
以下为本发明与现有技术在能耗方面的对比，本发明的制冷循环可等效视为劳伦兹循环。图2为现有技术的能耗图，其中，TK冷凝器中制冷剂蒸汽的冷凝温度；TO蒸发器中制冷剂的蒸发温度；W制冷所消耗的压縮功，等效卡诺循环所围面积可正比其相对大小。
图4为本发明的能耗图，其中，TK冷凝器中制冷剂蒸汽的冷凝温度；TO蒸发器中制冷剂的蒸发温度；Wl为制冷所消耗的压縮功，图中阴影部分为与现有技术相比所节约的功，根据实验得出，本发明在理论上比现有的冷水装置一般可提高制冷效率8%左右。
权利要求
1、一种分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于它包括二个或二个以上的周转储水罐，在二个或二个以上的周转储水罐上设有两组将周转储水罐相互并联连接的管道，每组并联连接的管道均设有进水端和出水端，在每组并联连接的管道的进水端或出水端的交汇处各设有一个换向阀。
2、 根据权利要求1所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于 所述的两组管道中，其中一组管道通过循环水泵与制冷(热)系统中的蒸发器 的进出水端口对应连接，另一组管道也通过循环水泵与用户端的进出水端对应 连接。
3、 根据权利要求2所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于 在每个周转储水罐内壁上连接有将周转储水罐内腔体分割成两个空间的柔性隔 膜，在柔性隔膜上设有单向阀，单向阀的开口方向与蒸发器的水流循环方向一 致。
4、 根据权利要求3所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于 所述的周转储水罐的数量为二个。
5、 根据权利要求3所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于 所述的单向阀包括阀体、阔芯、柔性阀片、泄压孔、弹性垫圈；阀体为凹槽型 结构，底部开口，且底部设有收沿，阀体的侧壁上设有泄压孔，在底部的收沿 上设有弹性垫圈，弹性垫圈上方、阀体的凹槽内设有阀芯，阀芯为凹槽型结构， 阀芯的底部设有通水孔，通水孔上方设有柔性阀片，阀芯的侧壁与阀体的内侧 壁相接触，且阀芯的侧壁上沿略高于泄压孔。
6、 根据权利要求5所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在在于 所述的单向阀的上表面还设有浮力缓冲圈。
7、 根据权利要求1所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在在于 所述的换向阀为三通换向阀或四个二通阀。
8、 根据权利要求2所述的分时变温循环制冷(热)水装置，其特征在于 所述的蒸发器为大流量小温差蒸发器。
9、 根据权利要求1-9中任意一项所述的分时变温循环制冷(热)水装置的应用，其特征在于将该装置应用于大流量小温差蒸发器的制冷(热)系统中。
全文摘要
本发明涉及一种分时变温循环制冷(热)水装置及其应用，它包括二个或二个以上的周转储水罐，在二个或二个以上的周转储水罐上设有两组将周转储水罐相互并联连接的管道，每组并联连接的管道均设有进水端和出水端，在每组并联连接的管道的进水端或出水端的交汇处各设有一个换向阀。本发明具有节能降耗，结构简单等优点。
文档编号F25B29/00GK101539352SQ20091011154
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者吴金毅, 施孝增, 李曹县, 鄢庆春 申请人:福州市仓山区宇泓空调节能技术有限公司