具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置

摘要

本发明公开了一种具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置，包括独立的制冷系统、热交换系统及蓄冷系统，同时所述制冷系统、热交换系统及蓄冷系统之间可相互组合使用，达成热交换-制冷，热交换-释冷以及蓄冷-制冷及其它多种复合运作功能，可使用于多种冷量需求场合，能够有效调节温度，节能降耗，节约开支。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置。

背景技术

随着社会的发展，许多场合需要一年四季进行供冷，目前单纯的采用压缩制冷方式供冷的空调能耗较大。在春、秋、冬季，通常环境点环境温度会低于用冷点的温度，这种情况下由于具备利用自然环境中的空气、水及土壤进行冷却的条件，往往能够采用热交换方式来取代压缩制冷方式。

而在夏季时，由于昼夜电力负荷差异较大，电力公司通常会采用峰、谷、平分时计费的方式收取电费。如果空调在夜间电费谷时工作，将能量以蓄能材料的低温固态形式储存下来，白天电费处于峰值时，关闭耗电量较大的压缩机，只开启耗电量较小的流体驱动装置和风机，将夜间蓄积的蓄能材料融化，利用蓄能材料由固态变成液态释放潜热及显热来供冷，可起到移峰填谷的作用，节约了电费开支。

目前市场上具有热交换功能的产品通常是用于换气的新风装置，排出的空气在流经换热芯体时与吸入的新鲜空气之间进行显热或全热交换，只能回收排出气体中的能量，并不能对用冷点的温度起调控作用，且具有现场安装工作量较大，无法分体安装缺点。

市场上现有的蓄冷系统主要采用大型的蓄冰桶、槽，由冷冻机及泵、热交换器等部件组成的中央系统，适用冷量需求较大的中央空调，现场需连接管路和安装复杂的自动控制装置，不能够做到即装即用，也无法用于冷量需求较小的场合。

发明内容

本发明目的是：提供一种不仅具备独立制冷，独立热交换、独立蓄冷系统，且各系统之间能够相互协调、组合完成热交换-制冷，热交换-释冷以及蓄冷-制冷及其它多种复合运作功能的制冷装置，以便适用于多种冷量需求的场合，从而有效调节温度，节能降耗，节约开支。

本发明的技术方案是：一种具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置，包括制冷系统、热交换系统和蓄冷系统；其特征在于：所述制冷系统包括依次连接构成回路的压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、第一电磁阀、第一节流装置、第一蒸发器和气液分离器；所述热交换系统包括依次连接构成回路的第一载冷剂箱、第一流体驱动装置、第一冷却器和第二冷却器；所述蓄冷系统包括第一、第二蓄冷回路和释冷回路，所述第一蓄冷回路包括依次相连的压缩机、冷凝器、储液罐、干燥过滤器、第二电磁阀、第二节流装置、第二蒸发器和气液分离器；第二蓄冷回路包括依次相连的第二载冷剂箱、第二流体驱动装置、两位三通阀的第一通路、第二蒸发器和蓄冷桶；而所述释冷回路包括依次相连的第二载冷剂箱、第二流体驱动装置、热交换器、两位三通阀的第二通路、第二蒸发器和蓄冷桶。

本发明中当所述热交换系统与制冷系统复合运行时，第一电磁阀开启而第二电磁阀关闭，且所述第一冷却器与冷凝器相对布置，而第二冷却器与第一蒸发器相对布置，环境点冷却介质先流经第一冷却器再流经冷凝器，而用冷点介质先流经第二冷却器再流经第一蒸发器。具体的运作过程如下：

所述第一流体驱动装置仅在环境点温度低于用冷点温度时才启动，其启动后将第一载冷剂箱中的载冷剂泵入第一冷却器与环境点介质热交换冷却后，进入第二冷却器，并与用冷点的介质进行换热，温度升高后回到第一载冷剂箱，再次被第一流体驱动装置吸入，连续循环实现换热；同时压缩机将冷媒压缩成高温高压气体进入冷凝器与环境点介质换热，冷凝成液体后，进入储液罐，经干燥过滤器过滤后通过打开的第一电磁阀及第一节流装置进入第一蒸发器，液态冷媒在第一蒸发器内蒸发吸热变成气态，再次被压缩机吸入，反复上述过程达到制冷目的；此过程中环境点冷却介质先流经第一冷却器再流经冷凝器，而用冷点介质先流经第二冷却器再流经第一蒸发器，且用冷点介质是被阶梯状冷却的。

本发明中当所述蓄冷系统与制冷系统复合运行时，第一电磁阀和第二电磁阀均开启，且两位三通阀的第一通路接通，部分液态冷媒进入第二蒸发器与载冷剂换热，而其余液态冷媒则进入第一蒸发器，蒸发气化以冷却用冷点介质。具体的运作过程如下：

所述压缩机将冷媒压缩成高温高压气体，进入冷凝器与环境点换热介质完成换热冷凝成液体后，进入储液罐，并经干燥过滤器过滤后，部分液态冷媒通过打开的第二电磁阀和第二节流装置进入第二蒸发器与载冷剂换热，在第二蒸发器内蒸发汽化并被压缩机吸入进入下个循环；而其余液态冷媒则通过打开的第一电磁阀和第一节流装置进入第一蒸发器，蒸发气化以冷却用冷点介质；同时第二蒸发器内的载冷剂在第二流体驱动装置的驱动下流入蓄冷桶，与蓄冷桶内的蓄能材料换热，将蓄能材料温度降低或冻结成固态完成蓄冷；在两位三通阀的第一通路接通的情况下，所述载冷剂在蓄冷桶及第二蒸发器之间循环而不流经热交换器。

本发明中当所述热交换系统与蓄冷系统复合运行时，所述第二电磁阀开启而第一电磁阀关闭，同时两位三通阀的第二通路接通，且所述热交换器与第二冷却器相对布置，蓄冷系统进行释冷运行，用冷点介质经第二冷却器冷却降温后再流进热交换器与载冷剂换热降温。具体的运作过程如下：

所述第一流体驱动装置仅在环境点温度低于用冷点温度时才启动，其启动后将第一载冷剂箱中的载冷剂泵入第一冷却器与环境点介质热交换冷却后，进入第二冷却器，并与用冷点的介质进行换热，温度升高后回到第一载冷剂箱，并再次被第一流体驱动装置吸入，连续循环实现换热；当热交换满足不了冷却要求时，第二流体驱动装置启动，且在两位三通阀的第二通路接通的情况下，载冷剂从蓄冷桶内流过与已蓄积的蓄能材料换热，被冷却后的载冷剂进入热交换器，与用冷点介质换热，完成释冷，温升后的载冷剂再流经蓄冷桶与蓄能材料再次换热并反复循环，此过程中用冷点介质经第二冷却器冷却降温后再流进热交换器与载冷剂换热降温，用冷点介质是阶梯状被冷却的。

本发明所述的这种具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置，同现有技术一样，还包括控制系统和测温系统，所述控制系统主要采用单片机来控制所述制冷系统、热交换系统和蓄冷系统内部各组件的启、闭及相互之间的协调运作。而所述测温系统则主要通过分别设置在用冷点和环境点的测温传感器来实时检测温度，并将温度数据传输给控制系统，再由控制系统根据测得的温度来判定采用热交换一制冷，热交换一释冷和蓄冷一制冷及其它多种复合运作模式中的哪一种来运作，以便能够更好的调节温度并节能降耗。当然控制系统和测温系统均为本领域技术人员所熟知的技术，故不再详述。

本发明优点是：

本发明所述的这种具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置，不仅具备独立制冷，独立热交换、独立蓄冷系统，且各系统之间能够相互协调、组合完成热交换-制冷，热交换-释冷以及蓄冷-制冷及其它多种复合运作功能，因此适用于多种冷量需求的场合，相比现有的制冷设备有着更广的适用范围，且能够更为有效的调节温度，进一步地节能降耗，节约开支。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种具体实施例的结构示意图。

其中：1、压缩机；2、冷凝器；3、储液罐；4、干燥过滤器；5、第一电磁阀；6、第一节流装置；7、第一蒸发器8、气液分离器；9、第一载冷剂箱；10、第一流体驱动装置11、第一冷却器；12、第二冷却器13、第二电磁阀；14、第二节流装置；15、第二蒸发器16、第二载冷剂箱；17、第二流体驱动装置；18、两位三通阀；19、蓄冷桶；20、热交换器。

具体实施方式

实施例：结合图1所示为本发明具有制冷、热交换、蓄冷复合功能的制冷装置的一种具体实施方式，它由制冷系统、热交换系统、蓄冷系统和控制系统及测温系统一同组成；其中所述制冷系统包括依次连接构成回路的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、干燥过滤器4、第一电磁阀5、第一节流装置6、第一蒸发器7和气液分离器8；所述热交换系统包括依次连接构成回路的第一载冷剂箱9、第一流体驱动装置10、第一冷却器11和第二冷却器12；其中第一冷却器11与前述冷凝器2相对布置，而第二冷却器12与第一蒸发器7相对布置；所述蓄冷系统包括第一、第二蓄冷回路和释冷回路，所述第一蓄冷回路包括依次相连的压缩机1、冷凝器2、储液罐3、干燥过滤器4、第二电磁阀13、第二节流装置14、第二蒸发器15和气液分离器8；第二蓄冷回路包括依次相连的第二载冷剂箱16、第二流体驱动装置17、两位三通阀18的第一通路、第二蒸发器15和蓄冷桶19；而所述释冷回路包括依次相连的第二载冷剂箱16、第二流体驱动装置17、热交换器20、两位三通阀18的第二通路、第二蒸发器15和蓄冷桶19，所述热交换器20布置在第二冷却器12与第一蒸发器7之间，且与第二冷却器12相对。所述控制系统采用单片机来控制所述制冷系统、热交换系统和蓄冷系统内部各组件的启、闭及相互之间的协调运作。而所述测温系统则主要通过分别设置在用冷点和环境点的测温传感器来实时检测温度，并将温度数据传输给控制系统，再由控制系统根据测得的温度来判定采用热交换-制冷，热交换-释冷和蓄冷-制冷及其它多种复合运作模式中的哪一种来运作，以更好的调节温度并节能降耗。

本实施例中所述制冷系统独立工作过程如下：压缩机1将冷媒压缩成高温高压气体进入冷凝器2与环境点介质换热，冷凝成液体后，进入储液罐3，经干燥过滤器4过滤后通过打开的第一电磁阀5及第一节流装置6进入第一蒸发器7，液态冷媒在第一蒸发器7内蒸发吸热变成气态，再次被压缩机1吸入，反复上述过程达到制冷目的。制冷系统独立工作时，第二电磁阀13关闭将液态冷媒截止。

本实施例中所述蓄冷系统独立工作过程如下：压缩机1将冷媒压缩成高温高压气体，进入冷凝器2与环境点换热介质完成换热，冷凝成液体后进入储液罐3，并经干燥过滤器4过滤后，通过打开的第二电磁阀13和第二节流装置14进入第二蒸发器15与载冷剂换热，在第二蒸发器15内蒸发汽化并被压缩机1吸入进入下个循环，第二蒸发器15内的载冷剂在第二流体驱动装置17的驱动下流入蓄冷桶19，通过与蓄冷桶19内的蓄能材料换热，将蓄能材料温度降低或冻结成固态。在此时两位三通阀18打开，使载冷剂在蓄冷桶19及第二蒸发器15之间循环，不流经热交换器20。蓄冷系统独立工作时，第一电磁阀5关闭将液态冷媒截止。

本实施例中所述热交换系统独立工作过程如下：当置于用冷点和环境点的传感器测量值比较出用冷点的温度高于环境点一定的数值后(例如：用冷点35℃，环境30℃)，第一流体驱动装置10启动，将第一载冷剂箱9中的载冷剂泵入第一冷却器11与环境点介质热交换冷却后，进入第二冷却器12，并与用冷点的介质进行换热，温度升高后回到第一载冷剂箱9，再次被第一流体驱动装置10吸入，连续循环实现换热，并且保证换热的两端介质不直接接触。

本实施例中所述热交换系统与制冷系统复合运行，工作过程如下：当置于用冷点和环境点的传感器测量值比较出用冷点的温度高于环境点一定的数值后(例如：用冷点35℃，环境30℃)，第一流体驱动装置10启动，将第一载冷剂箱9中的载冷剂泵入第一冷却器11与环境点介质热交换冷却后，进入第二冷却器12，并与用冷点的介质进行换热，温度升高后回到第一载冷剂箱9，再次被第一流体驱动装置10吸入，连续循环实现换热，并且保证换热的两端介质不直接接触。同时压缩机1将冷媒压缩成高温高压气体进入冷凝器2与环境介质换热，冷凝成液体后，进入储液罐3，经干燥过滤器4过滤后通过打开的第一电磁阀5及第一节流装置6进入第一蒸发器7，液态冷媒在第一蒸发器7内蒸发吸热变成气态，再次被压缩机1吸入，反复上述过程达到制冷目的。此过程中液态冷媒的另一回路被第二电磁阀13及第二节流装置14截止。所述第一冷却器11与冷凝器2相对布置，环境点的冷却介质先流经第一冷却器11再流过冷凝器2，由于自然因素决定冷却介质的温度低于冷凝器2内冷媒的温度，所以冷却过程也是阶梯状态的；同时所述第二冷却器12与第一蒸发器7也相对布置，用冷点的介质先流经第二冷却器12再流过第一蒸发器7，当介质经过第二冷却器12时，温降较小，高于第一蒸发器7表面温度，经过第一蒸发器7时被进一步冷却至所需温度。控制系统保证只有环境温度低于用冷点温度时才启动第一流体驱动装置10，防止环境温度高于用冷点温度时将环境热量带至用冷点。

本实施例中所述蓄冷系统与制冷系统复合运行时，工作过程如下：压缩机1将冷媒压缩成高温高压气体，进入冷凝器2与环境换热介质完成换热冷凝成液体后，进入储液罐3，并经干燥过滤器4过滤后，部分液态冷媒通过打开的第二电磁阀13和第二节流装置14进入第二蒸发器15与载冷剂换热，在第二蒸发器15内蒸发汽化并被压缩机1吸入进入下个循环；与此同时第一电磁阀5及第一节流装置6调节到所需开度，其余液态冷媒进入第一蒸发器7，蒸发气化冷却用冷点介质，满足蓄冷及制冷同时运行的要求。而第二蒸发器15内的载冷剂在第二流体驱动装置17的驱动下流入蓄冷桶19，与蓄冷桶19内的蓄能材料换热，将蓄能材料温度降低或冻结成固态完成蓄冷，此过程中两位三通阀18的第一通路接通，使载冷剂在蓄冷桶19及第二蒸发器15之间循环，而不流经热交换器20。

本实施例中所述热交换系统与蓄冷系统复合运行时，工作过程如下：当置于用冷点和环境点的传感器测量值比较出用冷点的温度高于环境点一定的数值后(例如：用冷点35℃，环境30℃)，第一流体驱动装置10启动，将第一载冷剂箱9中的载冷剂泵入第一冷却器11与环境点介质热交换冷却后，进入第二冷却器12，并与用冷点的介质进行换热，温度升高后回到第一载冷剂箱9，并再次被第一流体驱动装置10吸入，连续循环实现换热，并且保证换热的两端介质不直接接触。当热交换满足不了冷却要求时，第二流体驱动装置17启动，且两位三通阀18的第二通路接通，载冷剂从蓄冷桶19内流过与已蓄积的蓄能材料换热，被冷却后的载冷剂进入热交换器20，与用冷点介质换热，完成释冷，温升后的载冷剂再流经蓄冷桶19与蓄能材料再次换热并反复循环。所述第二冷却器12与热交换器20相对布置，用冷点介质经第二冷却器12冷却降温后再流进热交换器20与载冷剂换热降温，用冷点介质是阶梯状被冷却的。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。