专利名称：单机三级压缩式制取大温差冷冻水的方法及专用冷水机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单机三级压缩式制取大温差冷冻水的方法及专用冷水机组，特别适用于温湿度独立控制空调。属于暖通空调技术领域。
背景技术：
目前，随着国家对建筑节能要求越来越高，建筑能耗中的空调能耗的节能成为了建筑节能中越来越重要的部分。空调系统中的主要耗能设备包括冷水机组及冷冻水泵等， 前者为建筑提供冷量而消耗压缩机电功率，后者为输送一定温差冷冻水至建筑房间消耗输送电功率。为降低冷冻水泵的输送能耗，可以降低水泵流量或者水泵扬程。在现有建筑物空调水系统，一般是通过优化管理设计和增大冷冻水温差来降低水泵能耗。但这二种方法存在如下缺点(1)虽然通过优化的管路设计后，可以降低其阻力损失，从而降低水泵扬程， 但管路设计通常受建筑物结构环境实际情况的约束，而且需要大幅增加成本。(2)而水泵的流量，在满足建筑物冷量要求的前提下，可以通过增大冷冻水温差而降低，从而可以降低水泵能耗。如果温差增大一倍，则流量降低一半，水泵输送能耗降低为原来的1/8。然而制取大温差的冷冻水，会影响到冷水机组压缩机消耗的功率，从而影响制冷机组的制冷效率，使冷水机组能效比降低，提供同样的冷量，需要更多的电量，因此需要研究新的技术，来满足既可以降低水泵输送能耗，又能保证冷水机组效率的空调系统，从而更大限度的实现建筑节能。
发明内容
本发明的第一个目的，是为了克服现有的制冷机组在制取大温差的冷冻水时会使制冷机组的制冷效率降低等问题，提供一种单机双级压缩式制取大温差冷冻水的方法。本发明的第二个目的，是为了提供一种单机双级压缩式制取大温差冷冻水的专用冷水机组。该冷水机组既可以提供大温差冷冻水，同时可以保证冷水机组具有较高的效率。本发明的第一个目的可以通过如下技术方案达到单机三级压缩式制取大温差冷冻水的方法，其特征在于1)在空调系统中设置单机三级压缩双蒸发器冷水机组，在所述的单机三级压缩双蒸发器冷水机组中设置制冷剂环路和冷冻水环路，制冷剂环路由制冷剂在设备及管道中组成，冷冻水环路由冷冻水在设备及管道中组成，2)制冷剂环路，采用单机三级压缩机通过管道与冷凝器连接，单机三级压缩机输出的高温高压制冷剂蒸汽经冷凝器冷凝后分为二路，一路通过旁通节流装置进入中间冷却器；另一路通过制冷剂管道，穿越中间冷却器后分为二个分支，分支之一流经高温环路节流装置后进入高温蒸发器；分支之二流经低温环路节流装置后进入低温蒸发器，该分支的制冷剂在低温蒸发器中吸热气化变为蒸汽后排入单机三级压缩机内的低压级段，经低压级段压缩的排气与来自高温蒸发器的制冷剂混合后进入单机三级压缩机内的中压级段，经中夺级段压缩后其排气与来自中间冷却器的制冷剂蒸汽混合后进入单机三级压缩机内的高压级段，完成高压级段压缩，即完成一个循环；经压缩后的制冷剂蒸汽进入冷凝器，开始下一次循环；3)冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管与低温冷冻水供水管连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路；高温冷冻水供水口输出高温冷冻水，低温冷冻水供水口输出的冷冻水回水再依次经过高温蒸发器和低温蒸发器，被双级冷却，获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水，冷冻水回水依次经过高温蒸发器和低温蒸发器，被双级冷却，获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水。本发明的第一个目的还可以通过如下技术方案达到进一步改进的技术方案是第2、步的制冷剂环路，单机三级压缩机输出的高温高压制冷剂蒸汽从压缩机排出后进入冷凝器，经过冷凝器冷凝后变成高压饱和制冷剂液体， 所述饱和制冷剂液体从冷凝器排出后分为两路，一路经过旁通节流装置，被节流后变为饱和制冷剂液体进入中间冷却器；另一路通过制冷剂管道，穿越中间冷却器内液体部分后被冷却，该部分制冷剂液体再分为二个分支，分支之一的制冷剂流经高温环路节流装置进入高温蒸发器；分支之二的制冷剂流经低温环路节流装置后进入低温蒸发器，该制冷剂在低温蒸发器中吸热气化后变为蒸汽，排入单机三级压缩机内的低压级段，经低压级段压缩后的排气与来自高温蒸发器的制冷剂混合，一起进入单机三级压缩机内的中压级段，在完成中级段压缩后其排气与来自中间冷却器的制冷剂蒸汽混合，一起进入单机三级压缩机内的高压级段，完成高压级段压缩，即完成一个循环；经压缩后的制冷剂蒸汽进入冷凝器，开始下一次循环。本发明的第二个目的可以通过如下技术方案达到单机三级压缩式制取大温差冷冻水的专用冷水机组，其特征在于1)它包括单机三级压缩机、冷凝器、中间冷却器、旁通节流装置、高温环路节流装置、低温环路节流装置、高温蒸发器、低温蒸发器、高温冷冻水回水管、高温冷冻水供水管、 低温冷冻水回水管、低温冷冻水供水管；2)所述三级压缩机包括低压级段、中压级段和高压级段；低压级段的输出端通过管道与中压级段的输入端连接，所述中压级段的输出端通过管道高压级段的输入端连接； 所述三级压缩机的高压级段的输出端与冷凝器的输入端连接，冷凝器的输出端之一通过旁通节流装置与中间冷却器的输入端之一连接，冷凝器的输出端之二直接与中间冷却器的输入端之二连接；中间冷却器的输出端之一与三级压缩机的中压级段和高压级段之间的管道连接，中间冷却器的输出端之二通过高温环路节流装置与高温蒸发器的输入端之一连接， 中间冷却器的输出端之三通过低温环路节流装置与低温蒸发器的输入端之一连接；高温蒸发器的输出端之一与三级压缩机的低压级段和中压级段之间的管道连接；低温蒸发器的输出端之一与三级压缩机的低压级段的输入端连接；从而构成制冷剂环路；3)冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管与低温冷冻水供水管连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路。本发明的有益效果是1、本发明由于设置采用单机三级压缩机和双蒸发器结合，单机三级压缩机具有高、中、低三个级段的压缩机构，压缩机低压级段排汽通过与高温蒸发器排汽混合，被冷却后进入压缩机中压段，经中压压缩后，排气与来自中间冷却器制冷剂蒸汽混合，被冷却后再进入压缩机高压段，因而可实现高效大压缩比制冷循环，减少压缩机耗功。2、本发明由于设置冷水依次经过高、低蒸发温度两个蒸发器的连接机构，因此可以制取大温差冷冻水，并且由于高温蒸发器蒸发温度比常规机组高，冷水机组能效可大大提高。可以既实现大温差冷冻水的制取，降低空调水系统的输送能耗，又可以保证冷水机组制冷效率。
图1是本发明的原理框图。
具体实施例方式具体实施例参照图1，本实施例包括单机三级压缩机1、冷凝器2、中间冷却器4、旁通节流装置 3、高温环路节流装置5和低温环路节流装置6、高温蒸发器7、低温蒸发器8、大温差冷冻水回水管9和大温差冷冻水供水管10 ；所述三级压缩机1包括低压级段1-1、中压级段1-2和高压级段1-3 ；低压级段1-1的输出端通过管道与中压级段1-2的输入端连接，所述中压级段1-2的输出端通过管道高压级段1-3的输入端连接；所述三级压缩机1的高压级段1-3的输出端与冷凝器2的输入端连接，所述冷凝器2的输出端之一通过旁通节流装置3与中间冷却器4的输入端之一连接，冷凝器2的输出端之二直接与中间冷却器4的输入端之二连接；中间冷却器4的输出端之一与三级压缩机1的中压级段1-2和高压级段1-3之间的管道连接，中间冷却器4的输出端之二通过高温环路节流装置5与高温蒸发器7的输入端之一连接，中间冷却器4的输出端之三通过低温环路节流装置6与低温蒸发器8的输入端之一连接；高温蒸发器7的输出端之一与三级压缩机1的低压级段1-1和中压级段1-2之间的管道连接；低温蒸发器8的输出端之一与三级压缩机1的低压级段1-1的输入端连接；从而构成制冷剂环路；冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器5中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器6中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管7与低温冷冻水供水管8连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路。本实施例中单机三级压缩机1、冷凝器2、中间冷却器4、旁通节流装置3、高温环路节流装置5和低温环路节流装置6、高温蒸发器7和低温蒸发器8，可以采用常规技术的单机三级压缩机、冷凝器、中间冷却器、旁通节流装置、高温环路节流装置和低温环路节流装置、高温蒸发器和低温蒸发器。本发明的工作原理
制冷剂经过所述压缩机1三级压缩后，进入所述冷凝器2，制冷剂经过冷凝后，分为两部分，一部分经过旁通节流装置4，被节流后变为饱和制冷剂液体，进入中间冷却器3 ； 另一部分通过制冷剂管道，穿越中间冷却器3内液体部分，被冷却后，该部分制冷剂液体再分为两部分。其中一部分制冷剂流经高温环路节流装置5后，进入高温蒸发器7，另一部分流经低温环路节流装置6后，进入低温蒸发器8。大温差冷冻水回水管9与高温蒸发器7相连，冷冻水回水与高温蒸发器7换热，被冷却后再进入低温蒸发器8，与之换热，被进一步冷却，完成大温差冷冻水制取。制冷剂在低温蒸发器8中吸热气化后变为蒸汽，被吸入单机三级压缩机内的低压级段1-1，经压缩后其排气与来自高温蒸发器7的制冷剂混合，一起进入单机三级压缩机内的中压级段1-2，完成中级压缩后其排气与来自中间冷却器3的制冷剂蒸汽混合，一起进入单机三级压缩机1内的高压级段1-3，完成高压级段压缩。经压缩后的制冷剂蒸汽进入冷凝器，开始下一次循环。冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管与低温冷冻水供水管连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路；高温冷冻水供水口输出高温冷冻水，低温冷冻水供水口输出的冷冻水回水再依次经过高温蒸发器5和低温蒸发器6，被双级冷却，获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水，冷冻水回水依次经过高温蒸发器和低温蒸发器，被双级冷却，获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.单机三级压缩式制取大温差冷冻水的方法，其特征在于1)在空调系统中设置单机三级压缩双蒸发器冷水机组，在所述的单机三级压缩双蒸发器冷水机组中设置制冷剂环路和冷冻水环路，制冷剂环路由制冷剂在设备及管道中组成， 冷冻水环路由冷冻水在设备及管道中组成，2)制冷剂环路，采用单机三级压缩机通过管道与冷凝器连接，单机三级压缩机输出的高温高压制冷剂蒸汽经冷凝器冷凝后分为二路，一路通过旁通节流装置进入中间冷却器； 另一路通过制冷剂管道，穿越中间冷却器后分为二个分支，分支之一流经高温环路节流装置后进入高温蒸发器；分支之二流经低温环路节流装置后进入低温蒸发器，该分支的制冷剂在低温蒸发器中吸热气化变为蒸汽后排入单机三级压缩机内的低压级段，经低压级段压缩的排气与来自高温蒸发器的制冷剂混合后进入单机三级压缩机内的中压级段，经中夺级段压缩后其排气与来自中间冷却器的制冷剂蒸汽混合后进入单机三级压缩机内的高压级段，完成高压级段压缩，即完成一个循环；经压缩后的制冷剂蒸汽进入冷凝器，开始下一次循环；3)冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管与低温冷冻水供水管连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路；高温冷冻水供水口输出高温冷冻水，低温冷冻水供水口输出的冷冻水回水再依次经过高温蒸发器( 和低温蒸发器(6)，被双级冷却，获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水，冷冻水回水依次经过高温蒸发器和低温蒸发器，被双级冷却， 获得更低温度出水，即低温冷冻水供水口输出大温差冷冻水。
2.根据权利要求1所述的单机双级压缩式制取大温差冷冻水的方法，其特征在于第 2)步的制冷剂环路，单机三级压缩机输出的高温高压制冷剂蒸汽从压缩机排出后进入冷凝器，经过冷凝器冷凝后变成高压饱和制冷剂液体，所述饱和制冷剂液体从冷凝器排出后分为两路，一路经过旁通节流装置，被节流后变为饱和制冷剂液体进入中间冷却器；另一路通过制冷剂管道，穿越中间冷却器内液体部分后被冷却，该部分制冷剂液体再分为二个分支， 分支之一的制冷剂流经高温环路节流装置进入高温蒸发器；分支之二的制冷剂流经低温环路节流装置后进入低温蒸发器，该制冷剂在低温蒸发器中吸热气化后变为蒸汽，排入单机三级压缩机内的低压级段，经低压级段压缩后的排气与来自高温蒸发器的制冷剂混合，一起进入单机三级压缩机内的中压级段，在完成中级段压缩后其排气与来自中间冷却器的制冷剂蒸汽混合，一起进入单机三级压缩机内的高压级段，完成高压级段压缩，即完成一个循环；经压缩后的制冷剂蒸汽进入冷凝器，开始下一次循环。
3.单机三级压缩式制取大温差冷冻水的专用冷水机组，其特征在于1)它包括单机三级压缩机⑴、冷凝器O)、中间冷却器⑷、旁通节流装置⑶、高温环路节流装置( 、低温环路节流装置(6)、高温蒸发器(7)、低温蒸发器(8)、高温冷冻水回水管(9)、高温冷冻水供水管(10)、低温冷冻水回水管(11)、低温冷冻水供水管(12)；2)所述三级压缩机⑴包括低压级段(1-1)、中压级段(1-2)和高压级段(1-3)；低压级段(1-1)的输出端通过管道与中压级段(1-2)的输入端连接，所述中压级段(1-2)的输出端通过管道高压级段(1-3)的输入端连接；所述三级压缩机(1)的高压级段(1-3)的输出端与冷凝器O)的输入端连接，冷凝器O)的输出端之一通过旁通节流装置C3)与中间冷却器⑷的输入端之一连接，冷凝器⑵的输出端之二直接与中间冷却器⑷的输入端之二连接；中间冷却器的输出端之一与三级压缩机(1)的中压级段(1- 和高压级段 (1-3)之间的管道连接，中间冷却器⑷的输出端之二通过高温环路节流装置(5)与高温蒸发器(7)的输入端之一连接，中间冷却器(4)的输出端之三通过低温环路节流装置(6)与低温蒸发器(8)的输入端之一连接；高温蒸发器(7)的输出端之一与三级压缩机(1)的低压级段(1-1)和中压级段(1- 之间的管道连接；低温蒸发器(8)的输出端之一与三级压缩机(1)的低压级段(1-1)的输入端连接；从而构成制冷剂环路；3)冷冻水环路包括高温冷冻水环路和低温冷冻水环路；高温蒸发器( 中设有高温冷冻水回水口和高温冷冻水出水口，低温蒸发器(6)中设有低温冷冻水回水口和低温冷冻水供水口，由高温冷冻水回水口通过高温冷冻水回水管(7)与低温冷冻水供水管(8)连通， 构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口通过低温冷冻水回水管与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路。
全文摘要
本发明涉及单机三级压缩式制取大温差冷冻水的方法及专用冷水机组，其特征是在空调系统的中设置制冷剂环路和冷冻水环路，制冷剂环路采用单机三级压缩机通过管道与冷凝器连接，经冷凝器冷凝后分为二路，一路通过高温环路节流装置、高温蒸发器后返回压缩机内高压级段的吸入口，另一路通过低温环路节流装置、低温蒸发器返回压缩机内低压级段的吸入口；由高温冷冻水回水口与低温冷冻水供水管(8)连通，构成高温冷冻水环路，由低温冷冻水回水口与高温冷冻水出水口连通，构成低温冷冻水环路。本发明实现高效大压缩比制冷循环，减少压缩机耗功，同时制取高低温冷冻水，具有一机两用、效率高、降低投资、减少机房占地面积等特点。
文档编号F25B5/00GK102506511SQ201110364829
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者屈国伦, 谭海阳 申请人:广州市设计院