专利名称：热源型蒸发式冷凝器及蒸发冷热泵空调机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气调节技术，特别是涉及一种无雾排放的热源型蒸发式冷凝器及蒸发冷热泵空调机组。
背景技术：
在空气调节技术领域中，热泵型空调系统通常采用空气源和地源两种热源作为空调系统中的冷、热源，在夏季制冷过程中，作为冷源吸收热量将压缩机排出的高温高压的制冷剂气体冷凝成高压制冷剂液体，达到连续制冷的目的；在冬季制热过程中，作为热源放出热量使低温低压的制冷剂液体蒸发成气体，从而为系统连续提供充足的热源。空气源是以环境空气作为热泵型空调系统的冷热源，空气源热泵空调系统所采用的换热器即为风冷换热器，所构成的冷暖两用型空调机组称之为风冷热泵空调机组；地源则是利用地温作为热泵型空调的冷、热源，地源又可分为水源和地温两种，水源是指底下打井取水的开式冷却系统，地温是指埋管的闭式冷却系统，地源热泵空调系统所采用的换热器为水冷式换热器，构成的冷暖两用型空调机组称之为地源热泵空调机组。就运行效率和初始投资费用等综合指标评价，在夏季制冷名义工况条件下，地源热泵机组+冷却水系统的性能系数为4.3左右，风冷热泵机组+风冷系统的性能系数为2.7左右；在冬季制热名义工况下，水源热泵机组+热源水系统的性能系数为3.8左右，地温热泵机组+热源水系统与风冷热泵机组+空气热源系统的性能系数均为2.2左右。但是，水源热泵机组由于打井回灌技术存在问题，导致地下水损耗、污染等一些列问题，很多国家和地区已经明令禁止使用，地温热泵机组尽管夏季制冷工况下性能系数较高，但是埋管费用昂贵、施工周期很长，导致初始投资费用太高。由蒸发式冷凝器组成的蒸发冷却式空调机组，在夏季制冷名义工况条件下，其性能系数达到4.5以上，就是说其效率高于地源热泵机组和风冷热泵机组，因此，如果能够解决蒸发式冷凝器在冬季作为蒸发器换热面积不足和制冷与制热工况下运行的转换问题，作为蒸发器使用时的回油问题，以及作为冷凝器使用时的水雾排放问题，就完全可以将蒸发式冷凝器与压缩机等设备组装在一起，使之成为蒸发冷热泵型空调机组，对于节能减排具有非常重要的意义。有鉴于此，本申请的发明人克服蒸发式冷凝器现有技术中存在的上述缺陷，突破了技术瓶颈，提出一种热源型蒸发式冷凝器及蒸发冷热泵空调机组，打破了蒸发式冷凝器在应用上的局限性，解决了热泵型空调机组高投入、高能耗和水雾排放的污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热源型蒸发式冷凝器，该热源型蒸发式冷凝器设置一种热源换热器，通过管路将热源换热器与其它换热器连接起来，并通过电磁阀转换、控制其运行与停止，从根本上解决了蒸发式冷凝器在冬季作为蒸发器使用时换热面积不足、冷热转换无法实现、连续回油困难等技术问题，使之作为蒸发器使用时，能够从环境空气中吸收充足的热量满足采暖的需要；在夏季作为冷凝器使用时，解决了炎热、高湿环境条件下，冷凝压力过高导致系统运行不稳定的问题，通过除雾装置的设置，解决了夏季作为冷凝器运行时的水雾排放导致对环境污染、周围设备、建筑物的侵蚀与腐蚀等一些列问题，通过隔热结构和保温层的设置，解决了外界环境与蒸发式冷凝器的热量传递导致系统运行的不稳定的问题。为了解决上述发明目的，本发明第一方面技术方案提供了一种热源型蒸发式冷凝器，包括:
一分为上下两段箱体，通过框架将上下两段箱体连接形成一个整体，下段箱体的底部为冷却水集水箱、中部设有进风口，进风口的上部为第一换热器，第一换热器的制冷剂进口管路上设有电磁阀，换热器四周设有围壁，顶部通过挡风板与上段箱体相连接，围壁与上箱体之间形成一个空气层，以利于气流组织和防止在夏季作为冷凝器使用时与外界产生热交换，冷却水喷淋装置置于第一换热器的顶部；
一上段箱体的通风截面积大于下段箱体的第一换热器的通风截面积，使箱体上段整体构成一静压箱，静压箱内设有两个热源换热器(即第二换热器和第三换热器)，第二换热器被置于第三换热器的上部，在作为冷凝器使用时，第二换热器作为除雾换热器，第三换热器起到风向导流的作用，与静压箱一起构成一个除雾装置，从而消除了水雾排放，在冬季制热工况作为蒸发器运行时，第二换热器、第三换热器均为热源换热器，用于弥补第一换热器换热面积不足的问题，以保证冬季制热工况下装置具有充足的蒸发面积，使之能够从进入装置内的空气中吸收充分的热量，为系统提供充足的热源。第三换热器的进口管路上设有电磁阀，以利于制冷、制热工况下作为冷凝器、蒸发器之间的转换，且第二换热器的制冷剂出口通过三通一方面与第一换热器的制冷剂入口电磁阀与第一换热器相连接，另一方面与第三换热器的进口电磁阀与第三换热器相连接，风机置于上箱体的顶部；
一集水箱设有自动补水装置，集水箱的外侧设有保温层，以避免集水箱中的冷却水与外界环境产生的热量交换，导致集水箱中冷却水温度无端升高。冷却水泵置于集水箱的一侧，通过水泵吸入管与集水箱相连接，水泵的出水管与喷淋装置的进水口相连接。有利的是，第二换热器、第三换热器采用翅片式换热器时，有利于缩小装置的外形尺寸，降低制造成本，且安装时选择与水平方向成一定角度，或者V字形安装方式，以利于融霜时凝结水的脱落。进一步地，第一换热器采用宽距翅片或者绕片、套片式换热器，不仅可以有效地缩小蒸发式冷凝器热源装置的外形尺寸，降低生产成本，而且有利于换热器融霜过程中，融霜水与霜层的脱落。进一步地，第一换热器优先采用基管为椭圆管翅片式或者绕片、套片式换热器，有利于夏季冷却水水膜的形成、下流和冬季融霜时融霜水的脱落，其次，每排管沿制冷剂的流动方向倾斜安装，有利于制冷剂的流动，以此解决了润滑油的存积问题。本发明又一方面目的在于提供了 一种蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，应用上述热源型蒸发式冷凝器作为热泵空调机组的冷、热源换热设备作为第一模块，将其与压缩机、汽液分离器、过滤干燥器及电气控制箱等设备、部件集成的第二模块安装在共同的底座上，使之在夏季制冷工况下，作为压缩冷凝机组完成低压制冷剂气体的吸入、压缩和高压制冷剂气体冷凝成高压制冷剂液体，为空调系统提供充足的冷源；在冬季制热工况下，作为蒸发压缩机组完成低压制冷剂液体的蒸发和低压制冷剂气体的吸入、压缩，为空调系统提供充足的热源。为了解决上述发明目的，本发明提供了一种蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，主要包括:
一用于实现空调系统制冷过程中高压过热制冷剂气体的冷却、冷凝和制热过程中的低温低压制冷剂液体蒸发的热源型蒸发式冷凝器作为第一模块；
一用于实现低压制冷剂气体的吸入与压缩的压缩机、气液分离器、干燥过滤器和其它制冷设备、部件，以及电气控制系统组成的第二模块，其特征在于:
所述第一模块由至少一台热源型蒸发式冷凝器并联集成，每台所述热源型蒸发式冷凝器构成一个单独的子模块；
所述第二模块由至少一台压缩机、一台高压贮液器、一台过滤干燥器、一台汽液分离器和相关阀件，以及电气控制箱等组成。有利的是，本发明的所提供的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组与空调末端设备的直接蒸发式空调箱或者其它形式的换热设备，通过管路、阀件等连接起来可以组成完整的热泵空调系统，在夏季提供充分的冷量，在冬季提供充足的热量，以满足人们生活和工作的需要。本发明另一目的提供了 一种蒸发冷冷(热)水热泵空调机组，应用上述热源型蒸发式冷凝器作为热泵空调机组的冷、热源换热设备作为第一模块，将其与压缩机、节流阀、换热器及电气控制箱等设备、部件集成的第二模块安装在共同的底座上，使之本身拥有完整的制冷、制热循环系统和控制系统，在夏季能够为空调场合提供充足的冷水，在冬季能够为空调场合提供充足的热水。为了解决上述发明目的，本发明提供了一种蒸发冷冷(热)水热泵空调机组，主要包括:
一用于实现空调系统制冷过程中高压过热制冷剂气体的冷却、冷凝和制热过程中的低温低压制冷剂液体蒸发的热源型蒸发式冷凝器作为第一模块；
一用于实现低压制冷剂气体的吸入、压缩和高压制冷剂液体的节流，以及空调系统制冷过程中通过低温低压制冷剂液体蒸发吸热为系统提供充足的冷水，制热过程中通过高压过热制冷剂气体冷却、冷凝的放热为系统提供充足的热水，与电气控制系统组成的第二模块，其特征在于:
所述第一模块由至少一台热源型蒸发式冷凝器或两台及以上热源型蒸发式冷凝器并联集成，每台所述热源型蒸发式冷凝器构成一个单独的子模块；
所述第二模块由至少一台压缩机、一只节流阀、一台过滤干燥器、一台换热器、一台汽液分离器和相关阀件，以及电气控制箱等组成；
有利的是，本发明所提供的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组和蒸发冷冷(热)水热泵空调机组，在夏季应用本发明所提供的热源型蒸发式冷凝器的蒸发式冷凝器功能作为冷凝器使用时，完全消除了水雾排放以及由于水雾排放所引起的对环境造成的污染和对周围建筑物、设备所造成的腐蚀与侵蚀等问题。进一步地，本发明所提供的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组和蒸发冷冷(热)水热泵空调机组，在夏季应用本发明所提供的热源型蒸发式冷凝器的蒸发式冷凝器功能作为冷凝器使用时，在炎热、高湿的极端气候下运行时，通过启动热源换热器投入工作，可以有效地解决排气压力过高导致能耗过高和系统运行不稳定的问题。进一步地，本发明所提供的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组和蒸发冷冷(热)水热泵空调机组，在夏季应用本发明所提供的热源型蒸发式冷凝器可以有效地解决与外界环境热量交换所引起的机组运行不稳定的问题。
图1为描述根据本发明的具体实施例的热源型蒸发式冷凝器的结构原理示意图。图2为描述根据本发明的具体实施例的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组的基本原理结构示意图。图3为描述根据本发明的具体实施例的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组外观立体示意图。图4为图3所示的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组去掉一侧箱体壁以展示压缩机侧的内部结构示意图。图5为图3所示的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组去掉相邻一侧箱体壁以展示压缩机与热源型蒸发式冷凝器组合内部结构示意图。图6为描述根据本发明的具体实施例的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组的基本原理结构示意图。图7为描述根据本发明的具体实施例的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组外观立体示意图。图8为图7所示的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组去掉一侧箱体壁以展示压缩机侧的内部结构示意图。图9为图7所示的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组去掉相邻一侧箱体壁以展示压缩机与热源型蒸发式冷凝器组合内部结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图，以举例说明而非对于发明思想所要求的保护范围进行限制的方式,详细地描述本发明的较佳实施方式及其有所改变的实例。图1是作为根据本发明原理第一方面所提供的热源型蒸发式冷凝器具体实施例的结构原理示意图。主要包括分为上下两段箱体10，通过框架12将上下两段箱体连接在一起形成一个整体，第一换热器20设置在箱体10下段的上部，第一换热器20的四周设有围壁24，围壁的上部通过挡风板13与箱体10相连接，箱体10下段的底部为集水箱50，集水箱50的外部与箱体10下段之间设有保温层55，集水箱50与第一换热器20之间设有进风格栅11，箱体10上段的内部分别设有第二换热器60、第三换热器40，风机80置于箱体10上段的顶部，冷却水泵30置于集水箱50的一侧，通过冷却水泵吸入管31与集水箱50相连接，冷却水泵30的出口通过排水管32与设置在第一换热器20的顶部冷却水喷淋装置33相连接，第二换热器60的制冷剂出口通过三通分别与第一换热器20的制冷剂入口管路21和第三换热器40的制冷剂入口管路42相连接，第三换热器40的制冷剂出口通过管路43与第一换热器20的制冷剂入口相连接，此外，第二换热器60与第一换热器20的连接管路21上设有电磁阀22，第二换热器60与第三换热器40的连接管路42上设有电磁阀41，电磁阀22、41的设置主要作用是实现蒸发式冷凝器及其热源装置在冷、热两个工况条件下运行时的转换，第一换热器20的出口设有制冷剂出口管路23与系统相连接，制冷剂入口管路与管路61相连接进入蒸发式冷凝器及其热源装置，集水箱50的内部设有浮球阀补水装置54，通过补水口 53自动补水，集水箱的底部设有放污阀52通过排污管51予以排放。下面参照图1，具体说明本发明原理第一方面目的所提供的具体实施例的热源型蒸发式冷凝器在夏季制冷作为冷凝器的转换方式和工作原理。在夏季作为冷凝器使用时，装置以蒸发式冷凝器的工作原理进行工作，分为如下两种情况:
1.在外界环境条件为设计工况下运行时，第三换热器40的制冷剂进气电磁阀41处于关闭状态，第一换热器的制冷剂入口电磁阀22处于开启状态。压缩机排出的高压过热制冷剂气体经过管路61进入第二换热器60，高压过热的制冷剂气体通过第二换热器60的换热表面，将热量传递给由风机80带上来的将其夹带的水滴分离后的水蒸气后，冷却成饱和制冷剂气体，通过第一换热器20的进口管路21和电磁阀22进入第一换热器20，由于第一换热器20的换热表面布满了由冷却水泵30通过其吸入管31从集水箱50吸入，并通过冷却水泵30的排水管32至冷却水喷淋装置33均匀地喷洒而形成的水膜,这时一部分冷却水通过第一换热器20的换热表面吸收制冷剂的热量蒸发成为水蒸气，从而使高压过热的制冷剂气体冷却、冷凝成高压制冷剂液体，并通过第一换热器20的高压液体管路出口 23进入空调制冷系统，冷却水在第一换热器20蒸发换热过程中所产生的水蒸气，被风机80从进风格栅11吸入蒸发式冷凝器箱体10内的空气以及高速掠过第一换热器20的换热表面后，将水蒸气并夹带一部分未蒸发的冷却水带至第一换热器40的上部除雾装置的静压箱内，夹带水滴的高速水蒸气进入静压箱后，由于通风面积的突然扩大，再加上第三换热器40的换热管上的翅片与上升的水蒸气的流动方向成一定角度，使之进入除雾装置的静压箱中的夹带水滴的高速水蒸气速度突然降低、方向改变，将其动压转换成静压，从而使水蒸气中夹带的水滴在自身重力的作用下得到有效地分离，不含有水滴的饱和水蒸汽在风机的带动下则继续上行，以较低的速度掠过第二换热器60的换热表面，如此，给了饱和水蒸汽经过第二换热器60的换热表面以充分的换热时间，从而使饱和水蒸汽在经过第二换热器60的换热表面的过程中，与第二换热器60内的高压过热制冷剂气体发生充分的热量交换，交换的最终结果是饱和水蒸汽蒸发成相对湿度相当于环境大气相对湿度的不饱和水蒸气被风机80排向环境大气，从而实现了无雾排放的目的，未被蒸发的冷却水和被挡水板分离下来的冷却水在自身重力的作用下在第一换热器20换热表面形成水膜，沿换热表面下流，经过集水箱50的顶部与第一换热器20的下部形成的空气与冷却水的热交换空间，风机80从进风格栅11吸入的空气进行热质交换，使之得到冷却后，洒落在集水箱50内，如此不断循环，从而起到了冷凝器的作用，连续不断地将高压过热的制冷剂气体冷凝成高压制冷剂液体。2.在炎热、高湿极端气候工况下运行时，第三换热器40的制冷剂进气电磁阀41处于开启状态，第一换热器20进气管路上的电磁阀22处于关闭状态，第三换热器40投入工作，弥补换热面积的不足，此时，压缩机排出的高压过热制冷剂气体经过第二换热器60冷却成饱和制冷剂气体后，通过管路42和电磁阀41进入第三换热器40，制冷剂气体在第三换热器40内部通过第三换热器40的换热表面吸收被风机80带上来的夹带水滴的水蒸气的蒸发潜热，使之进一步冷却成饱和的制冷剂气液两相体，通过第三换热器40的排出管43进入第一换热器20，进一步冷凝成高压制冷剂液体后，通过出口 23进入空调制冷系统。在该冷却、冷凝过程中，冷却水的循环、风的循环和除雾装置的除雾原理与前述一样，为了节约篇幅，此不赘述。避免外界环境传热的影响。蒸发式冷凝器之所以节能是因为其极高的传热效率和较低的冷凝温度，在夏季环境温度为35 V的情况下，安装蒸发式冷凝器的屋顶温度通常在50°C以上，太阳照射面的蒸发式冷凝器箱体的表面温度则能够达到60°C以上，由于蒸发式冷凝器的设计冷凝温度为35°C，如此之大温差导热、辐射换热，必将引起蒸发式冷凝器集水箱50冷却水温度升高、第一换热器20冷却水蒸发过程中受外界环境温度因素的影响较大，最终导致蒸发式冷凝器运行过程中冷凝压力偏高，本发明第三种具体实施例中在集水箱50的外部设有保温层，在第一换热器20设有围壁，并与箱体10形成一个空气层，有效地解决了蒸发式冷凝器运行过程中受外界环境温度的影响，而导致冷凝压力过高、系统运行不稳定的问题。下面参照图1，具体说明本发明原理第一方面所提供的具体实施例的热源型蒸发式冷凝器在冬季制热作为蒸发器的转换方式和工作原理。在冬季热源型蒸发式冷凝器作为蒸发器使用，通过低温低压的制冷剂液体在热源型蒸发器内通过换热器表面吸收环境空气的热量蒸发成制冷剂气体，从而为空调采暖系统提供充足的热源，因此，热源型蒸发式冷凝器在冬季作为蒸发器运行时，是以冷风机的干式运行方式工作，集水箱中的水将被放掉，冷却水泵不工作，因此，装置在冬季制热工况下运行时，第一换热器20、第二换热器60、第三换热器40均投入工作，此时，第一换热器20进口管路上的电磁阀22处于关闭状态，第三换热器40的进口电磁阀41处于开启状态。其工作原理是:节流阀出来的低温低压的制冷剂液体通过制冷剂进口管路61进入第二换热器60，并通过管路42、电磁阀41进入第三换热器40后，再经过管路43进入第一换热器20，这时低温低压的制冷剂液体通过第二换热器60、第三换热器40、第一换热器20的换热表面，吸收由风机80从进风格栅11带至箱体10内，并掠过换热器20、60、40换热表面空气的热量,蒸发变成低温低压的制冷剂气体,被压缩机从出口管路23吸走，进入箱体10的空气热量被低温制冷剂液体通过三个换热器吸走后，冷却成为温度较低的空气被风机80排至环境大气，由于第三换热器40的换热面积是按照冬季作为蒸发器干式设计工况运行时弥补第一换热器20、第二换热器60干式运行时换热面积的不足，因此，按照上述工作不断循环，达到了装置在冬季作为蒸发器从环境空气中连续吸热，为系统提供充足的热源的目的。由此可见，根据本发明的热源型蒸发式冷凝器，通过热源换热器和切换电磁阀的设置，突破了蒸发式冷凝器在冬季不能作为蒸发器使用的所有技术瓶颈，将无雾型蒸发式冷凝器这一节能、环保产品的应用领域拓展到覆盖整个空调领域，使之应用于热泵型空调系统在冬季制热条件下作为蒸发器使用时，能够从环境大气中采集充足的热量，而且在夏季作为冷凝器使用时，使用条件更加宽广，确保由其组成的系统运行更加稳定、更加节能。图2 - 5分别描述了根据本发明原理又一方面所提供的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组具体实施例的结构及原理示意图，该机组将第一种实施例的热源型蒸发式冷凝器与压缩机、高压贮液器、汽液分离器、过滤干燥器及电控箱等设备、阀件构成一个完整的热泵型空调系统所使用的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组。
下面参照2 - 5所示的具体实施例，根据本发明的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组由热源型蒸发式冷凝器作为第一模块10’，压缩机、电气控制箱等设备、阀件组成的第二模块20’构成。其中该第一模块10’包含一台热源型蒸发式冷凝器，用于实现空调系统制冷过程中高压过热制冷剂气体的冷却、冷凝放热和制热过程中的低温低压制冷剂液体蒸发吸热的热源型蒸发式冷凝器；第二模块20’包含置于同一个箱体内的压缩机210’、汽液分离器260’、高压贮液器270’、过滤干燥器250’、电气控制箱280’，以及用于制冷、制热工况下压缩机排气转换的电磁阀(212’、213’)、压缩机吸气转换的电磁阀(214’、215’)，以及用于高压供液管路的高压液体转换的单向阀251’和用于制冷剂供液与停止的电磁阀253’等设备、部件构成，并通过管路将设备、阀件按照制冷、制热原理连接在一起，用于实现对制冷剂的吸入、压缩、贮存、干燥。有利的是，将第二模块20’的所有设备、部件组装在同一个防腐的箱体内，可以有效地解决室外安装的机组防止雨雪的侵蚀与腐蚀，并将该第二模块20’的箱体与第一模块10’安装在同一个公用底座上，按照制冷、制热的工作原理将第一模块10’与第二模块20’的设备连接起来，可以有效地缩短现场施工周期。本发明的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组的第一模块10’与本发明第一种具体实施例的热源型蒸发式冷凝器的结构、工作原理、除雾原理、防止外界环境热量交换的原理完全一致，为了节约篇幅，此不赘述。图2中的双点画线部分为热泵型空调的末端设备，仅用于说明本发明的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组的具体实施方式
和所形成的热泵型空调系统的工作原理，不包含在本发明的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组之内，不做详细介绍。以下参照图2 - 5分别具体说明本发明第二种具体实施例的蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组在夏季制冷、冬季制热两种工况条件下的切换方式和工作原理。在夏季制冷工况下本发明蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组第二模块20’的电磁阀213’、电磁阀215’关闭，电磁阀212’、电磁阀214’、电磁阀253’打开，第一模块10’内部的电磁阀141’关闭，电磁阀122’打开，冷却水泵130’及喷淋装置133’投入工作。其制冷循环工作原理是:压缩机210’从汽液分离器260’吸入低温低压的制冷剂气体通过消耗电能将其压缩成高温高压的制冷剂气体，经过压缩机210’排气管路上的电磁阀212’进入第一模块10’的第二换热器160’将热量传递给饱和水蒸气后冷却成高压饱和制冷剂气体，经过第一换热器120’的进口电磁阀122’进入第一换热器120’，并将热量传递给喷洒在其换热表面的冷却水进一步冷却、冷凝成高压制冷剂液体，经过第一换热器120’的高压制冷剂液体出口 123’进入第二模块20’的高压液体管路内，通过单向阀251’进入高压贮液器270’，从高压贮液器270’出来的高压制冷剂液体经过截止阀252’进入过滤干燥器250’将制冷剂中的水分、杂质清洁干净后，经过电磁阀253’通过第二模块20’的高压液体出口 254’与连接在254’的末端设备的高压制冷剂管路进入节流阀230’节流降温降压后，经过单向阀231’进入空调末端设备220’的换热器内，低温低压的制冷剂液体在空调末端设备220’内通过其换热设备吸收空调环境的热量蒸发成低温低压的制冷剂气体经过其回气管路与第二模块的低压制冷剂入口 222’进入第二模块20’的汽液分离器260’的低压气体管路，并通过电磁阀214’进入汽液分离器260’将从末端设备220’回气带进来的液体分离后，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入，从而使空调环境的温度得到降低，如此不断循环，从而达到连续不断制冷的目的。有利的是，当外界环境处于炎热、高湿条件下，第一模块中的第三换热器140’的制冷剂进气电磁阀141’将被打开，此时第一换热器120’的进气电磁阀122’将被关闭，在这种条件下，进入第二换热器160’的高压过热制冷剂气体冷却成饱和制冷剂气体后，经过电磁阀141’进入第三换热器140’，将其进一步冷却成高压饱和的制冷剂气液两相体，经过第三换热器140’的制冷剂出口管路143’进入第一换热器120’进一步冷却、冷凝成高压制冷剂液体，通过其高压液体出口 123’进入系统，这样一来，有效地解决了蒸发式冷凝器在夏季炎热、高湿条件下工作时换热面积不足的问题，以及由此导致的排气压力升高、能耗增加的问题，从而确保了系统工作的稳定性。在冬季制热工况下本发明蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组第二模块20’的电磁阀212’、电磁阀214’关闭，电磁阀213’、电磁阀215’、电磁阀253’打开，第一模块10’内部的电磁阀122’关闭，电磁阀141’打开，冷却水泵130’及喷淋装置133’不工作，集水箱150’内部的冷却水被放掉，即第一模块处于干式运行。其制热循环工作原理是:压缩机210’从汽液分离器260’吸入低温低压的制冷剂气体通过消耗电能压缩成高压过热的制冷剂气体，通过压缩机210’的排气管路上的电磁阀213’经过第二模块上的接口 222’进入空调末端设备220’，高压过热的制冷剂气体在末端设备220’内通过其换热器将热量传递给空调场所，从而使空调场所的温度得到提高，而高压过热的制冷剂气体的被冷却冷凝成高压的制冷剂液体，通过单向阀221’与第二模块的高压液体管路接管255’进入高压贮液器270’，从高压贮液器270’出来的高压制冷剂液体经过截止阀252’进入过滤干燥器250’将制冷剂中的水分、杂质清洁干净后，再经过电磁阀253’和第二模块20’的高压液体接口254’进入末端设备220’的换热器前端的节流阀230’节流降温降压后变成低温低压的制冷剂液体，经过单向阀232’进入第一模块10’的第二换热器160’，而后经过第三换热器140’的制冷剂入口电磁阀141’进入第三换热器，经过第三换热器制冷剂出口管路143’进入第一换热器120’，低温低压的制冷剂液体在第一模块10’内通过两个热源换热器(160’、140’)和第一换热器120’吸收被风机180’带入第一模块10’内的空气的热量蒸发成低温低压的制冷剂气体，而掠过第一模块10’内的三个换热器(160’、140’、120’)的空气温度被降低后，被风机180’排向环境大气，低温低压的制冷剂气体则通过第一换热器120’的出口123’经过电磁阀215’进入汽液分离器260’将回汽中夹带的液体分离后，被压缩机210’吸入，如此不断循环，从而达到连续制热的目的。图6 - 9分别描述了根据本发明原理另一发面所提供的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组具体实施例的结构及原理示意图，该机组将第一种实施例的热源型蒸发式冷凝器与压缩机、制冷剂-水换热器、节流阀、汽液分离器、过滤干燥器及电控箱等设备、阀件构成一个完整的热泵型空调系统所使用的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组。下面参照6 - 9所示的具体实施例，根据本发明的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组由热源型蒸发式冷凝器作为第一模块10’’，压缩机、电气控制箱等设备、阀件组成的第二模块20’’构成。其中该第一模块10’’包含一台热源型蒸发式冷凝器，用于实现空调系统制冷过程中高压过热制冷剂气体的冷却、冷凝放热和制热过程中的低温低压制冷剂液体蒸发吸热；第二模块20’ ’包含置于同一个箱体内的压缩机210’ ’、制冷剂-水换热器220’ ’、节流阀230’ ’、汽液分离器260’ ’、过滤干燥器250’ ’、电气控制箱280’ ’，以及用于制冷、制热工况下压缩机排气转换的电磁阀(212’ ’，213’ ’)、压缩机吸气转换的电磁阀(214’ ’、215’ ’)，以及用于高压供液管路的高压液体转换的单向阀(251’、231’ ’、221’ ’)和用于制冷剂供液与停止的电磁阀253’’等设备、部件构成，并通过管路将设备、阀件按照制冷、制热原理连接在一起，用于实现对制冷剂的吸入、压缩、贮存、干燥。有利的是，将第二模块20’ ’的所有设备、部件组装在同一个防腐的箱体内，可以有效地防止室外安装的机组受雨雪的侵蚀与腐蚀，并将该第二模块20’’的箱体与第一模块10’’安装在同一个公用底座上，按照制冷、制热的工作原理将第一模块10’’与第二模块20’’的设备连接起来，构成一个拥有完整的冷、热双工况运行的蒸发冷冷(热)水空调机组。本发明的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组的第一模块10’ ’与本发明第一种具体实施例的热源型蒸发式冷凝器的结构、工作原理、除雾原理、防止外界环境热量交换的原理完全一致，为了节约篇幅，此不赘述。以下参照图6 - 9分别具体说明本发明的具体实施例的蒸发冷冷(热)水热泵空调机组在夏季制冷、冬季制热两种工况条件下的切换方式和工作原理。在夏季制冷工况下本发明蒸发冷冷(热)水热泵空调机组第二模块20’ ’的电磁阀213’ ’、电磁阀215’ ’关闭，电磁阀212’ ’、电磁阀214’ ’、电磁阀253’ ’打开,第一模块10’ ’内部的电磁阀141’’关闭，电磁阀122’’打开，冷却水泵130’’及喷淋装置133’’投入工作。其制冷循环工作原理是:压缩机210’’从汽液分离器260’’吸入低温低压的制冷剂气体通过消耗电能将其压缩成高温高压的制冷剂气体，经过压缩机210’ ’排气管路上的电磁阀212’’进入第一模块10’’的第二换热器160’’将热量传递给饱和水蒸气后冷却成高压饱和制冷剂气体，经过第一换热器120’’的进口电磁阀122’’进入第一换热器120’’，并将热量传递给喷洒在其换热表面的冷却水进一步冷却、冷凝成高压制冷剂液体，经过第一换热器120’’的高压制冷剂液体出口 123’’进入第二模块20’’的高压液体管路内，通过单向阀251’ ’、截止阀252’ ’进入过滤干燥器250’ ’将制冷剂中的水分、杂质清洁干净后，再经过电磁阀253’’进入节流阀230’’节流降温降压后，经过单向阀231’进入制冷剂-水换热器220’ ’，低温低压的制冷剂液体在制冷剂-水换热器220’ ’内，吸收来自于制冷剂-水换热器220’’的冷媒水进水口 223’’的冷媒水的热量蒸发成低温低压的制冷剂气体，而冷媒水的温度得到降低从制冷剂-水换热器220’’的冷媒水出口 224’’进入空调场所，低温低压的制冷剂气体经过电磁阀214’’进入汽液分离器260’’将低压气体中夹带的液体分离后，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入，如此不断循环，从而达到连续不断制冷的目的。有利的是，当外界环境处于炎热、高湿条件下，第一模块10’’中的第三换热器140’’的制冷剂进气电磁阀141’ ’将被打开，此时第一换热器120’ ’的进气电磁阀122’ ’将被关闭，在这种条件下，进入第二换热器160’’的高压过热制冷剂气体冷却成饱和制冷剂气体后，经过电磁阀141’’进入第三换热器140’’，将其进一步冷却成高压饱和的制冷剂气液两相体，经过第三换热器140’’的制冷剂出口管路143’’进入第一换热器120’’进一步冷却、冷凝成高压制冷剂液体，通过其高压液体出口 123’’进入系统，这样一来，有效地解决了蒸发式冷凝器在夏季炎热、高湿条件下工作时换热面积不足的问题，以及由此导致的排气压力升高、能耗增加的问题，从而确保了系统工作的稳定性。在冬季制热工况下本发明蒸发冷冷(热)水热泵空调机组第二模块20’ ’的电磁阀212’ ’、电磁阀214’ ’关闭，电磁阀213’ ’、电磁阀215’ ’、电磁阀253’ ’打开,第一模块10’ ’内部的电磁阀122’’关闭，电磁阀141’’打开，冷却水泵130’’及喷淋装置133’’不工作，集水箱150’’内部的冷却水被放掉，即第一模块10’’处于干式蒸发器运行模式。其制热循环工作原理是:压缩机210’’从汽液分离器260’’吸入低温低压的制冷剂气体通过消耗电能压缩成高压过热的制冷剂气体，通过压缩机210’’的排气管路上的电磁阀213’’进入制冷剂-水换热器220’’将热量传递给来自于制冷剂-水换热器220’’的冷媒水进水口223’’的空调场所的冷水后冷却、冷凝成高压制冷剂液体，而冷媒水则吸收压缩机210’’排出的高压过热制冷剂气体的热量温度升高后，通过制冷剂-水换热器220’ ’的冷媒水出水口 224’ ’进入空调场所，高压过热制冷剂气体被冷却成高压制冷液体后经过单向阀221’ ’、截止阀252’’进入过滤干燥器250’’将制冷剂中的水分、杂质清洁干净后，再经过电磁阀253’’进入节流阀230’’节流降温降压后变成低温低压的制冷剂液体，经过单向阀232’’进入第一模块10’’的第二换热器160’’，而后经过第三换热器140’’的制冷剂入口电磁阀141’’进入第三换热器，经过第三换热器制冷剂出口管路143’’进入第一换热器120’’，低温低压的制冷剂液体在第一模块10’ ’内通过两个热源换热器，即第二换热器160’ ’、第三换热器140’’和第一换热器120’’吸收被风机180’’带入第一模块10’’内的空气的热量蒸发成低温低压的制冷剂气体，而掠过第一模块10’ ’内的三个换热器(160’ ’、140’ ’、120’ ’ )的空气的温度则被降低后，被风机180’’排向环境大气，低温低压的制冷剂气体则通过第一换热器120’’的出口 123’’经过电磁阀215’’进入汽液分离器260’’将回汽中夹带的液体分离后，被压缩机210’’吸入，如此不断循环，从而达到连续制取热水的目的。综上所述，根据本发明的蒸发冷热泵空调机组从根本上解决了现有风冷热泵机组的高能耗问题，以及地源热泵型空调机组的打井、埋管费用和机房建设费用、安装周期长等原因所导致的昂贵的初始投资费用问题，是一款具有高性价比的热泵型空调机组，具有如下显著优势:
I)节能、环保。冷凝换热器的空气层、集水箱保温层和除雾装置的设置，使机组运行过程中完全不受外界环境热量传递的影响，且利用冷却水蒸发冷凝高压制冷剂气体过程中所产生的水蒸气冷却高压过热制冷剂气体，不仅大幅度减少了机组冷却水的损耗量，从根本上解决了水雾排放对环境的污染问题。2)安装方便、初始投资费用低。机组本身拥有完整制冷、制热系统和防雨雪侵蚀、腐蚀的箱体，因此，不需要建设机房，不需要额外安装复杂的冷却水系统。3)调节灵活、运行平稳。随着气候的日趋变暖，在夏季炎热、高湿环境条件下，通过热源换热器投入工作，增加其换热面积，有效地解决了由此造成的机组冷凝压力波动过大，导致系统运行不稳、能耗增加的问题。蒸发冷热泵空调机组是一个系统装置，使用工况、制冷剂、应用场合、使用要求和电制等各种条件的变化，都可能导致机组系统组成设备、部件发生相应的改变，因此，尽管上面通过举例说明，已经描述了本发明较佳的具体实施方式
，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征来定义。本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓前提下，任何修改和变化可能仍落在本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种热源型蒸发式冷凝器，其特征在于包括: 一箱体，箱体的下部为集水箱，于集水箱上方箱体的侧壁设有进风口，箱体的顶部设有风机； 一第一换热器，设置在集水箱上方下箱体内部，其特征在于该换热器至少设有一个制冷剂入口，一个制冷剂出口 ； 一第二换热器(热源换热器)，置于第一换热器上部，风机的下方上箱体内部，其特征在于第二换热器的通风截面积及设置第二换热器箱体内部通风截面积大于第一换热器通风截面积，使设置第二换热器的空间形成一个静压箱，令所述冷却水在第一换热器表面蒸发产生的水蒸汽，顺着气流夹带的水滴进入静压箱后通过速度的突然降低而得到分离，而水蒸气通过第二换热器的换热表面得到加热蒸发变成不饱和水蒸气，第二换热器至少设有一个制冷剂进口、一个制冷剂出口 ； 一喷淋装置，设置于所述第一换热器上方，第二换热器的下方； 一水泵，用于将冷却水从所述集水箱吸入由水泵泵至所述喷淋装置。
2.根据权利I要求所述的热源型蒸发式冷凝器，其特征在于第一换热器至少由一台换热器组成。
3.根据权利I要求所述的热源型蒸发式冷凝器，其特征在于第二换热器至少由一台换热器组成，第二换热器安装时应与水平方向呈一定角度，与第一换热器的制冷剂入口相连接。
4.根据权利I要求所述的蒸发式冷凝器及其热源装置，其特征在于箱体与集水箱、第一换热器、第二换热器、冷却水泵、喷淋装置、风机等设备应于箱体连接形成一个整体。
5.一种蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，其主要包括:一在夏季制冷工况条件下运行时，用于实现压缩机排出的高压过热制冷剂的冷却冷凝，在冬季制热工况条件下运行时，用于低温低压的制冷剂液体蒸发的第一模块；一用于实现制冷剂的吸入、压缩的第二模块。
6.其主要特征在于: 所述第一模块由至少一台权利要求1所述热源型蒸发式冷凝器组成； 所述第二模块包括至少一台压缩机和用于制冷、制热两种工况下运行转换的电磁阀、单向阀等组成。
7.根据权利要求5所述蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，其特征在于由所述热源型蒸发式冷凝器组成的第一模块与所述由压缩机和用于制冷、制热两种工况下运行转换的电磁阀、单向阀等设备、部件组成的第二模块组合安装在同一个公用底座上。
8.根据权利要求5所述蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，其特征在于第一模块的热源型蒸发式冷凝器与第二模块的压缩机和用于制冷、制热两种工况下运行转换的电磁阀、单向阀等设备按照制冷、制热工况条件下的运行要求，通过管路将其连接在一起。
9.根据权利要求5所述蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组，其特征在于由压缩机和用于制冷、制热两种工况下运行转换的电磁阀、单向阀等设备、部件组成的第二模块外部设有一个防雨雪侵蚀箱体，且该箱体与第一模块的热源型蒸发式冷凝器的箱体通过螺栓等方式紧固在一起，形成一个整体。
10.一种蒸发冷冷(热)水热泵型空调机组，其主要包括:一在夏季制冷工况条件下运行时，用于实现压缩机排出的高压过热制冷剂的冷却冷凝，在冬季制热工况条件下运行时，用于低温低压的制冷剂液体蒸发的第一模块；一用于实现制冷剂的吸入、压缩和制冷工况条件下运行时用于制冷剂蒸发，制热工况条件下用于制冷剂气体的冷却与冷凝的制冷剂-水换热器，以及节流阀等组成的第二模块。
11.其主要特征在于: 所述第一模块由至少一台权利要求1所述热源型蒸发式冷凝器组成； 所述第二模块包括至少一台压缩机、一台制冷剂-水换热器、一台过滤干燥器、一个节流阀，和用于制冷、制热两种工况下运行转换的电磁阀、单向阀，以及用于机组控制的电气控制箱和电器元件等组成。
12.根据权利要求9所述蒸发冷冷(热)水热泵型空调机组，其特征在于由所述热源型蒸发式冷凝器组成的第一模块与所述由压缩机、制冷剂-水换热器、节流阀、过滤干燥器等设备组成的第二模块组合安装在同一个公用底座上。
13.根据权利要求9所述蒸发冷冷(热)水热泵型空调机组，其特征在于第一模块的热源型蒸发式冷凝器与第二模块的压缩机、制冷剂-水换热器、节流阀、过滤干燥器等设备按照制冷、制热工况条件下的运行要求，通过管路将其连接在一起，且压缩机的排气管路、吸气管路、供液管路上分别设有用于制冷、制热转换的电磁阀、单向阀等。
14.根据权利要求9所述蒸发冷冷(热)水热泵型空调机组，其特征在于由压缩 机、制冷剂-水换热器、节流阀、过滤干燥器、电控箱等设备、部件组成的第二模块外部设有一个防雨雪侵蚀箱体，且该箱体与第一模块的热源型蒸发式冷凝器的箱体通过螺栓等方式紧固在一起，形成一个整 体。
全文摘要
本发明涉及一种热源型蒸发式冷凝器，上箱体静压箱内设有热源型换热器与下箱体内的冷却水蒸发换热器串联，既可以在夏季作为冷凝器冷却制冷剂气体，又可以在冬季作为蒸发器使用从环境空气中吸收充足的热量。本发明还涉及一种蒸发冷热泵压缩冷凝(蒸发)空调机组和一种蒸发冷冷(热)水热泵型空调机组，由热源型蒸发式冷凝器组成的第一模块和由压缩机、电控箱等组成的第二模块构成，且第二模块外部均设有防雨雪侵蚀的箱体，并与其第一模块组装在同一个公用底座上，具有节能、环保、初始投资费用低、安装方便等诸多显著优点。
文档编号F25B39/04GK103175349SQ201310051538
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月17日 优先权日2013年2月17日
发明者刘玉岭, 黄文斐, 刘方然 申请人:刘玉岭