專利名稱：中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法及微能耗水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中央空調(diào)的水系統(tǒng)，特別是利用水的相變過程來傳遞熱量包括冷量的 空調(diào)水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的中央空調(diào)的水系統(tǒng)包括冷(熱)媒水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)，其作用是傳遞熱 量，其工作原理是冷媒水和冷卻水在各自的管道中循環(huán)流動，冷媒水在空調(diào)主機(jī)中向蒸發(fā) 器釋放熱量而自身被冷卻降溫(至7°C左右)，低溫水流入空調(diào)負(fù)載端(空調(diào)房)的換熱器 (表冷器)，與被處理的空氣進(jìn)行熱交換，吸收空氣的熱量而升溫(至12°C左右)，然后再流 回到主機(jī)中，如此不斷循環(huán)，把主機(jī)中產(chǎn)生的冷量傳遞到負(fù)載端；相反，冷卻水則是在空調(diào) 主機(jī)中吸收冷凝器釋放出來的熱量而自身被升溫，高溫冷卻水流入室外換熱器(冷卻塔)， 與外界空氣進(jìn)行熱交換而降溫，然后再流回到主機(jī)中，如此不斷循環(huán)，把主機(jī)中產(chǎn)生的熱量 傳遞到室外空氣中去。以上熱量的傳遞是由水的態(tài)變來完成的，即冷媒水在一次循環(huán)中溫 度約變化5K，則每kg水傳遞的熱量為5kcal。傳遞的熱量越多所需的水量就越大。此外， 冷媒水需送到高樓的各樓層，需克服水的自重和管道阻力，水還需要一定的壓力。所以循環(huán) 管路中必需有水泵來提供一定壓頭的循環(huán)水量，一般的中央空調(diào)系統(tǒng)的水泵組的功率達(dá)數(shù) 百千瓦，其消耗的運行電費占到空調(diào)總電費的很大一部分，可高達(dá)20%。一套中央空調(diào)系統(tǒng) 一天用于水泵的運行費用可能高達(dá)千元以上，成為加劇能源危機(jī)的一個重要因素。近來，人 們在中央空調(diào)節(jié)能方面進(jìn)行了大量的研究與實踐，水系統(tǒng)的節(jié)能是其中最重要的部分，其 方法幾乎都是水泵電機(jī)的變頻控制，用于在空調(diào)處于輕負(fù)荷時降低水泵轉(zhuǎn)速以便減少輸水 流量，從而減少電能消耗，有的達(dá)到很好的效果，最多可節(jié)約水泵耗電的40%，即使這樣，水 系統(tǒng)的能耗仍然十分可觀，中央空調(diào)能耗問題仍未根本解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有空調(diào)水系統(tǒng)能耗高的問題而提供一種中央空調(diào)水系 統(tǒng)的新的節(jié)能方法，并按此方法設(shè)計一種新的空調(diào)水系統(tǒng)，以便進(jìn)一步大幅度地降低現(xiàn)有 空調(diào)水系統(tǒng)的耗電量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種中央空調(diào)水系統(tǒng)的新的節(jié)能方法用水在液相 和氣相之間的相變過程向外界介質(zhì)吸取熱量和釋放熱量，完成熱量在空調(diào)主機(jī)和末端設(shè)備 之間的傳遞；具體技術(shù)方案是將空調(diào)水系統(tǒng)做成封閉管路系統(tǒng)，所述封閉管路系統(tǒng)中包 括蒸發(fā)換熱器、冷凝換熱器和將它們串連成封閉回路的管道，將封閉回路內(nèi)的空氣排出，充 入氣-液兩相水在兩換熱器內(nèi)為氣-液兩相水共存，連接它們下端口的管道內(nèi)充滿液相 水，此段管道為水管，連接兩換熱器上端口的管道內(nèi)充滿飽和水蒸汽，此段管道為蒸汽管。系統(tǒng)運行時，二相水在封閉回路中循環(huán)流動并發(fā)生氣-液二相的相互轉(zhuǎn)變在蒸 發(fā)換熱器內(nèi)，液相水吸取外界介質(zhì)的熱量汽化為氣相，氣相水從蒸汽管流到冷凝換熱器內(nèi)， 在其中向外界介質(zhì)釋放出汽化熱而凝結(jié)為液相，液相水從水管進(jìn)入蒸發(fā)換熱器再次汽化，如此不斷循環(huán)，通過相變過程不斷地把熱量從蒸發(fā)換熱器傳遞到冷凝換熱器；在系統(tǒng)運行 的動態(tài)過程中，兩換熱器內(nèi)呈液-氣二相水共存狀態(tài)。所述中央空調(diào)水系統(tǒng)是制冷循環(huán)中的冷媒水系統(tǒng)或冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)按制熱循 環(huán)工作時則是熱媒水系統(tǒng)或熱源水系統(tǒng)；所述外界介質(zhì)是中央空調(diào)中的制冷劑、作為負(fù)載 的室內(nèi)的待處理空氣和用作冷源或熱源的室外空氣。根據(jù)以上中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法設(shè)計的一種中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，是一個 封閉管路系統(tǒng)，包括蒸發(fā)換熱器20、冷凝換熱器30和將它們串連成封閉回路的管道10，管 道10包括水管11和蒸汽管12，水管11包括總水管111和支水管112，它們的端口與蒸發(fā) 換熱器20的下端口 21、冷凝換熱器30的下端口 31連接，蒸汽管12包括總汽管121和支 汽管122，它們的端口與蒸發(fā)換熱器20的上端口 22、冷凝換熱器30的上端口 32連接；將封 閉回路內(nèi)的空氣排出，在其中充入氣-液二相水在兩換熱器內(nèi)為氣-液兩相水共存，水管 11內(nèi)充滿液相水，蒸汽管12內(nèi)充滿飽和水蒸汽；系統(tǒng)運行時，二相水在封閉回路中循環(huán)流 動并發(fā)生氣_液二相的相互轉(zhuǎn)換。在按制冷工況運行的空調(diào)內(nèi)，所述水系統(tǒng)是冷媒水系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換熱器20是空 調(diào)負(fù)載端的表冷器20a，表冷器是沸騰式換熱器，包括帶翅片的豎管21a、密封地連接豎管 下端口的液相連通管22a、密封地連接豎管上端口的氣相連通管23a、和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī) 24a，管內(nèi)通以冷媒水；表冷器20a也可以是風(fēng)機(jī)盤管或翅管式換熱器；與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的 冷媒水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室內(nèi)的待制冷的空氣；冷媒 水系統(tǒng)的冷凝換熱器30同時又是空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器30a，結(jié)構(gòu)型式為殼管式，包括內(nèi)部充 滿氣相冷媒水的封閉殼體33a和通過殼體中的帶有換熱翅片的盤管34a，盤管內(nèi)部通以空 調(diào)主機(jī)的待蒸發(fā)的制冷劑，在冷凝換熱器30中與氣相冷媒水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì) 是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。為得到盡可能高的換熱效率，所述蒸發(fā)換熱器20中水位應(yīng)設(shè)定在上部或頂部的 氣相連通管23a內(nèi)，水面以上只需留有必要的空間用于匯聚蒸發(fā)出來的水蒸汽即可。為保 持水位的這一設(shè)定高度，需安裝一個水位控制閥50，處于同一樓層、安裝高度相同的多個蒸 發(fā)換熱器共用一個水位控制閥。水位控制閥50包括節(jié)流減壓閥51和安裝于水面處的水位 傳感器52，水位傳感器52發(fā)出的水位信號控制節(jié)流減壓閥51的開度，從而控制水流量，保 持水位一定。所述節(jié)流減壓閥51包括閥芯511和調(diào)節(jié)閥芯開度的電磁調(diào)節(jié)器512，水位傳感器 52包括帶磁鐵的浮子521和接近開關(guān)522，接近開關(guān)根據(jù)浮子的高度發(fā)出調(diào)節(jié)指令控制電 磁調(diào)節(jié)器動作，從而調(diào)節(jié)閥芯511的開度。水位控制閥50也可以用純機(jī)械的浮球式結(jié)構(gòu)。上述系統(tǒng)中若空調(diào)主機(jī)安裝在高樓的下層，則所述蒸發(fā)換熱器20安裝位置高于冷凝換熱器30，在所述水管11中還應(yīng)串接一個用于將水從冷凝換熱器送至蒸發(fā)換熱器的 水泵40，水泵40為柱塞泵，也可以是葉片泵或離心泵。若空調(diào)主機(jī)安裝在樓頂，所述蒸發(fā)換 熱器20安裝位置低于冷凝換熱器30，所述二相水在封閉回路中循環(huán)流動靠兩相水的重量 差來驅(qū)動?？照{(diào)系統(tǒng)尚未運行時，所述封閉管路內(nèi)的溫度等于室溫，則其內(nèi)的水蒸汽的絕對 壓力相當(dāng)于該氣溫下的飽和水蒸汽壓。當(dāng)空調(diào)主機(jī)開始運行后，所述冷凝換熱器30(也即主機(jī)的蒸發(fā)器)內(nèi)兩相水的溫度開始降低，水蒸汽開始冷凝為水。若設(shè)定冷媒水的額定工作溫度為10°c (實際系統(tǒng)中此設(shè)定溫度可視具體情況在7-12°C范圍內(nèi)選取)，則10°C為冷 凝換熱器的平衡工作點，此時對應(yīng)的封閉管路內(nèi)的絕對壓力為0. 0125ata(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。 10°C的冷媒水進(jìn)入空調(diào)房內(nèi)的蒸發(fā)換熱器，在其中吸收待冷卻的外界熱空氣的熱量而蒸發(fā) 為水蒸汽，再沿蒸汽管進(jìn)入冷凝換熱器，實現(xiàn)冷媒水的工作循環(huán)。若封閉管道保溫良好，整 個循環(huán)中二相水接近等溫相變過程，溫度變化很小。上述空調(diào)如果是熱泵式，則在冬季按制熱工況運行，所述水系統(tǒng)則是熱媒水系統(tǒng)， 空調(diào)負(fù)載端的散熱器30b也就成了冷凝換熱器30，但它的結(jié)構(gòu)可以完全保持與上述系統(tǒng)不 變，包括帶翅片的豎管31b、密封地連接豎管下端口的液相連通管32b、密封地連接豎管上 端口的氣相連通管33b、向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)34b，管內(nèi)通以氣相熱媒水，它在管內(nèi)冷凝成水 后靠自重流入液相連通管32b，然后再流入與冷凝換熱器連接的支水管112中，此時需在支 水管112中串連一個用于防止液相水倒流入的單向閥35b ；散熱器也可以是氣暖式暖氣片。 與冷凝換熱器內(nèi)的氣相熱媒水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室 內(nèi)的待加熱的空氣；熱媒水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器20同時也是空調(diào)主機(jī)的冷凝器20b，結(jié)構(gòu)型 式也可以與上述按制冷工況運行時的空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器30a完全相同，即為殼管式，包括 內(nèi)部充滿熱媒水的封閉殼體21b和通過殼體中的盤管22b，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待冷 凝的制冷劑，在蒸發(fā)換熱器中與水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑，也 需設(shè)置水位控制閥，水位控制閥的水位傳感器設(shè)置在蒸發(fā)器的頂部。在制熱工況時，若設(shè)定熱媒水的工作溫度設(shè)定為40°C，則所述封閉管路中的水蒸 汽的工作壓力為0. 075ata左右。所述水系統(tǒng)也可用于冷卻水系統(tǒng)，在制冷工況時，它的冷凝換熱器30是水冷式空 調(diào)室外端的冷卻塔30c，包括帶翅片的豎管、密封地連接豎管下端口的液相連通管、密封地 連接豎管上端口的氣相連通管和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，管內(nèi)通以氣相冷卻水；散熱器也可以 是氣暖式暖氣片，與冷凝換熱器中的氣相冷卻水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流 動的作為冷源的的室外的空氣；冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器20同時又是空調(diào)主機(jī)的冷凝器 20c，結(jié)構(gòu)型式為殼管式，包括內(nèi)部充滿冷卻水的封閉殼體21c和通過殼體中的盤管22c，盤 管內(nèi)部通以待冷凝的制冷劑，與蒸發(fā)換熱器中的水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī) 內(nèi)的制冷劑。上述空調(diào)如果是熱泵式，則在制熱工況時，所述水系統(tǒng)是熱源水系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換 熱器20是空調(diào)室外端的換熱器20d，可以與以上制冷工況的冷凝換熱器30完全相同，包括 帶翅片的豎管、密封地連接豎管下端口的液相連通管、密封地連接豎管上端口的氣相連通 管和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，管內(nèi)通以熱源水；蒸發(fā)換熱器也可以是風(fēng)機(jī)盤管或翅管式換熱器； 與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的熱源水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是在管外流動的作為熱源的室外空 氣；熱源水系統(tǒng)的冷凝換熱器30同時又是空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器30d，結(jié)構(gòu)型式也與上述制冷 工況運行的蒸發(fā)換熱器完全相同，為殼管式，包括內(nèi)部充滿氣相熱源水的封閉殼體和通過 殼體中的帶有換熱翅片的盤管，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待蒸發(fā)的制冷劑，與冷凝換熱器 中的氣相熱源水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的10°C的冷媒水在一次循環(huán)中，發(fā)生一次液-氣相變，傳遞同樣的熱量所需水量只有傳統(tǒng)空調(diào)的1/118，同壓力的輸水量與水泵功率理論上成正比例關(guān)系，所以本專 利水系統(tǒng)消耗的功率不到現(xiàn)有技術(shù)的1/100，整個空調(diào)系統(tǒng)中水系統(tǒng)的能耗幾乎可以略去 不計，一套中央空調(diào)平均每天可節(jié)約水泵電費近千元，且尺寸大大減小，一次性設(shè)備投資也 大大減少。此外，由于空調(diào)蒸發(fā)器中的工作溫度由7°C提高到10°C，其效率可顯著提高。所 以，本發(fā)明可為中央空調(diào)技術(shù)帶來重大變革。


圖1是本發(fā)明實施例1在制冷工況的系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明實施例1的蒸發(fā)換熱器的原理圖。圖3是本發(fā)明實施例1的冷凝換熱器示意圖。圖4是本發(fā)明實施例1的水位控制閥的原理圖。圖5是本發(fā)明實施例1在制熱工況的系統(tǒng)原理圖。圖6是本發(fā)明實施例2在制冷工況的系統(tǒng)原理圖。圖7是本發(fā)明實施例2在制熱工況的系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式實施例1一種中央空調(diào)微能耗冷(熱)媒水系統(tǒng)，如圖1、2、3、4、5所示。它是一個封閉管 路系統(tǒng)，包括蒸發(fā)換熱器20、冷凝換熱器30和將它們串連成封閉回路的管道10，管道10包 括水管11和蒸汽管12，水管11包括總水管111和支水管112，它們的端口與蒸發(fā)換熱器20 的下端口 21、冷凝換熱器30的下端口 31連接，蒸汽管12包括總汽管121和支汽管122，它 們的端口與蒸發(fā)換熱器20的上端口 22、冷凝換熱器30的上端口 32連接；封閉回路內(nèi)的空 氣全部排出，在其中充滿氣-液二相水，在蒸發(fā)換熱器和水管內(nèi)充滿液相水，在冷凝換熱器 和蒸汽管內(nèi)充滿氣相水即飽和水蒸汽；系統(tǒng)運行時，二相水在封閉回路中循環(huán)流動并發(fā)生 氣-液二相的相互轉(zhuǎn)換。圖1是冷媒水系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換熱器20是空調(diào)負(fù)載端的表冷器20a，表冷器是沸騰 式換熱器，如圖2所示，包括帶翅片的豎管21a、密封地連接豎管下端口的液相連通管22a、 密封地連接豎管上端口的氣相連通管23a、和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)24a，管內(nèi)通以冷媒水；表 冷器20a也可以是風(fēng)機(jī)盤管或翅管式換熱器；與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的冷媒水換熱而使之蒸發(fā)的 外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室內(nèi)的待制冷的空氣；冷媒水系統(tǒng)的冷凝換熱器30同時又是空調(diào)主機(jī)60的蒸發(fā)器30a，結(jié)構(gòu)型式為殼管 式，如圖3所示，包括內(nèi)部充滿氣相冷媒水的封閉殼體33a和通過殼體中的帶有換熱翅片的 盤管34a，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待蒸發(fā)的制冷劑，在冷凝換熱器30中與氣相冷媒水換 熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。為得到盡可能高的換熱效率，所述蒸發(fā)換熱器20中水位應(yīng)設(shè)定在頂部的氣相連 通管23a內(nèi)，水面以上只需留有必要的空間用于匯聚蒸發(fā)出來的水蒸汽即可。為保持水位 的這一設(shè)定高度，需安裝一個水位控制閥50，如圖4所示。處于同一樓層、安裝高度相同的 多個蒸發(fā)換熱器共用一個水位控制閥。水位控制閥50包括節(jié)流減壓閥51和水位傳感器 52，水位傳感器52發(fā)出的水位信號控制節(jié)流減壓閥51的開度，從而控制水流量，保持水位一定；水位控制閥50也可以用純機(jī)械的浮球式結(jié)構(gòu)。
所述節(jié)流減壓閥51包括閥芯511和調(diào)節(jié)閥芯開度的電磁調(diào)節(jié)器512，水位傳感器 52包括帶磁鐵的浮子521和接近開關(guān)522，接近開關(guān)根據(jù)浮子的高度發(fā)出調(diào)節(jié)指令控制電 磁調(diào)節(jié)器動作，從而調(diào)節(jié)閥芯511的開度。上述系統(tǒng)中若空調(diào)主機(jī)安裝在高樓的下層，則所述蒸發(fā)換熱器20安裝位置高于 冷凝換熱器30，如圖1所示，在所述水管11中還應(yīng)串接一個用于將水從冷凝換熱器送至蒸 發(fā)換熱器的水泵40，用于將低處的液相冷媒水提升到高處的蒸發(fā)換熱器中去。冷媒水額 定工作溫度若設(shè)定為10°C，其相變潛熱為591.8kcal/kg，而現(xiàn)有空調(diào)冷媒水在一次循環(huán)中 溫度約變化5K左右，每kg水傳遞的熱量約為5kcal，所以，本發(fā)明的冷媒水在一次循環(huán)中， 發(fā)生一次液_氣相變，每kg傳遞的熱量約為傳統(tǒng)空調(diào)的的118倍，即傳遞同樣的熱量所需 水量只有1/118，幾乎可略去不計，只需一個微型水泵，可用柱塞泵，也可以用葉片泵或離心 泵。若空調(diào)主機(jī)安裝在樓頂，所述蒸發(fā)換熱器20安裝位置低于冷凝換熱器30，所述二 相水在封閉回路中循環(huán)流動靠兩相水的重量差來驅(qū)動，此時系統(tǒng)中不需水泵。本例可用于熱泵式空調(diào)，圖5是圖1所示系統(tǒng)在制熱工況的示意圖。所示的水系 統(tǒng)是熱媒水系統(tǒng)，其熱媒水及蒸汽的流向與圖1相反。空調(diào)負(fù)載端的散熱器30b此時是冷 凝換熱器30，但它的結(jié)構(gòu)可以完全保持與上述系統(tǒng)不變，包括帶翅片的豎管31b、密封地連 接豎管下端口的液相連通管32b、密封地連接豎管上端口的氣相連通管33b、向翅片送風(fēng)的 風(fēng)機(jī)，管內(nèi)通以氣相熱媒水，它在管內(nèi)冷凝成水后靠自重流入液相連通管32b，然后再流入 與冷凝換熱器連接的支水管112中，最后通過水管11流入冷凝器20b，此時需在支水管112 中串連一個用于防止液相水倒流入的單向閥35b ；散熱器也可以是氣暖式暖氣片。與冷凝 換熱器內(nèi)的氣相熱媒水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室內(nèi)的待 加熱的空氣；熱媒水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器20同時也是空調(diào)主機(jī)的冷凝器20b，結(jié)構(gòu)型式也可 以與上述按制冷工況運行時的空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器30a完全相同，即為殼管式，包括內(nèi)部充 滿熱媒水的封閉殼體和通過殼體中的盤管，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待冷凝的制冷劑，在 蒸發(fā)換熱器中與水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑，此工況下蒸發(fā)器內(nèi) 的水位和相應(yīng)的水位控制閥50的水位傳感器52應(yīng)設(shè)置在頂部，保證水與盤管有較大的接 觸換熱面積。此工況下蒸發(fā)換熱器20內(nèi)的工作溫度宜設(shè)置在40°C以上，視系統(tǒng)的具體條件 而定。實施例2—種中央空調(diào)微能耗冷卻水系統(tǒng)，如圖6、7所示，包括蒸發(fā)換熱器20、冷凝換熱器 30和將它們串連成封閉回路的管道10，管道10包括水管11和蒸汽管12。圖6所示為本例 在制冷工況時的系統(tǒng)原理圖，它的冷凝換熱器30相當(dāng)于空調(diào)室外換熱器30c，其結(jié)構(gòu)原理 與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同，也可采用現(xiàn)有風(fēng)冷空調(diào)系統(tǒng)的室外散熱器結(jié)構(gòu)。與冷凝換熱器中 的冷卻水蒸汽換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流動的作為冷源的的室外的空氣。冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器20同時又是空調(diào)主機(jī)60的冷凝器20c，結(jié)構(gòu)型式為殼管 式，包括內(nèi)部充滿冷卻水的封閉殼體21c和通過殼體中的盤管22c，盤管內(nèi)部通以待冷凝的 制冷劑，與蒸發(fā)換熱器中的水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑，液態(tài)冷 卻水在封閉殼體21c內(nèi)吸收制冷劑的熱量氣化為水蒸汽，然后經(jīng)蒸汽管12進(jìn)入冷凝換熱器被室外空氣冷卻為液態(tài)，再經(jīng)水管11回到蒸發(fā)換熱器20c。 本系統(tǒng)也可用于熱泵式空調(diào)，圖7所示為本例在制熱工況時的系統(tǒng)原理圖，在制熱工況時，所述水系統(tǒng)是熱源水系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換熱器20是空調(diào)60室外端的換熱器20d， 可以與以上制冷工況的冷凝換熱器30完全相同；與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的熱源水換熱而使之蒸 發(fā)的外界介質(zhì)是在管外流動的作為熱源的室外空氣；熱源水系統(tǒng)的冷凝換熱器30同時又 是空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器30d，結(jié)構(gòu)型式也與上述制冷工況運行的蒸發(fā)換熱器完全相同，為殼管 式，不過，盤管外壁應(yīng)有翅片221c，以增大與蒸汽的接觸面積，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待 蒸發(fā)的制冷劑，與冷凝換熱器中的氣相熱源水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的 制冷劑，制冷劑在蒸發(fā)器30d吸收氣相熱媒水的熱量氣化為蒸汽后回到主機(jī)中去，同時氣 相熱媒水釋熱凝結(jié)為液相經(jīng)水管進(jìn)入蒸發(fā)換熱器，吸收外界空氣的熱量氣化為水蒸汽再經(jīng) 蒸汽管回到蒸發(fā)器30d。
權(quán)利要求
一種中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于用水在液相和氣相之間的相變過程向外界介質(zhì)吸取熱量和釋放熱量，完成熱量在空調(diào)主機(jī)和末端設(shè)備之間的傳遞；具體技術(shù)方案是將空調(diào)水系統(tǒng)做成封閉管路系統(tǒng)，所述封閉管路系統(tǒng)中包括蒸發(fā)換熱器、冷凝換熱器和將它們串連成封閉回路的管道，將封閉回路內(nèi)的空氣排出，充入氣-液兩相水在兩換熱器內(nèi)為氣-液兩相水共存，連接它們下端口的管道內(nèi)充滿液相水，此段管道為水管，連接兩換熱器上端口的管道內(nèi)充滿飽和水蒸汽，此段管道為蒸汽管；系統(tǒng)運行時，二相水在封閉回路中循環(huán)流動并發(fā)生氣-液二相的相互轉(zhuǎn)換在蒸發(fā)換熱器內(nèi)，液相水吸取外界介質(zhì)的熱量汽化為氣相，氣相水從蒸汽管流到冷凝換熱器內(nèi)，在其中向外界介質(zhì)釋放出汽化熱而凝結(jié)為液相，液相水從水管進(jìn)入蒸發(fā)換熱器再次汽化，如此不斷循環(huán)，把熱量從蒸發(fā)換熱器傳遞到冷凝換熱器；在系統(tǒng)運行的動態(tài)過程中，兩換熱器內(nèi)呈氣-液二相水共存狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法，其特征在于所述中央空調(diào)水 系統(tǒng)是制冷循環(huán)中的冷媒水系統(tǒng)或冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)按制熱循環(huán)工作時則是熱媒水系統(tǒng) 或熱源水系統(tǒng)；所述外界介質(zhì)是中央空調(diào)中的制冷劑、作為負(fù)載的室內(nèi)的待處理空氣和用 作冷源或熱源的室外空氣。
3.根據(jù)以上中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法設(shè)計的一種中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在 于它是一個封閉管路系統(tǒng)，包括蒸發(fā)換熱器(20)、冷凝換熱器(30)和將它們串連成封閉 回路的管道(10)，管道(10)包括水管(11)和蒸汽管(12)，水管(11)包括總水管(111)和 支水管(112)，它們的端口與蒸發(fā)換熱器(20)的下端口(21)、冷凝換熱器(30)的下端口 (31)連接，蒸汽管(12)包括總汽管(121)和支汽管(122)，它們的端口與蒸發(fā)換熱器(20) 的上端口(22)、冷凝換熱器(30)的上端口(32)連接；將封閉回路內(nèi)的空氣排出，在其中充 入氣-液二相水在兩換熱器內(nèi)為氣-液兩相水共存，水管(U)內(nèi)充滿液相水，蒸汽管(12) 內(nèi)充滿飽和水蒸汽；系統(tǒng)運行時，二相水在封閉回路中循環(huán)流動并發(fā)生氣_液二相的相互 轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述水系統(tǒng)是冷媒水 系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換熱器(20)是空調(diào)負(fù)載端的表冷器(20a)，表冷器是沸騰式換熱器，包括帶 翅片的豎管(21a)、密封地連接豎管下端口的液相連通管(22a)、密封地連接豎管上端口的 氣相連通管(23a)、和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)(24a)；與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的冷媒水換熱而使之蒸發(fā) 的外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室內(nèi)的待制冷的空氣；表冷器(20a)也可以是風(fēng)機(jī) 盤管或翅管式換熱器；冷媒水系統(tǒng)的冷凝換熱器(30)同時又是空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器(30a)，結(jié)構(gòu)型式為殼 管式，包括內(nèi)部充滿氣相冷媒水的封閉殼體(31a)和通過殼體中的帶有換熱翅片的盤管 (32a)，盤管內(nèi)部通以空調(diào)主機(jī)的待蒸發(fā)的制冷劑，在冷凝換熱器(30)中與氣相冷媒水換 熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述水系統(tǒng)是熱媒水 系統(tǒng)，它的冷凝換熱器(30)是空調(diào)負(fù)載端的冷卻塔(30b)，包括帶翅片的豎管(31b)、密封 地連接豎管下端口的液相連通管(32b)、密封地連接豎管上端口的氣相連通管(33b)、向翅 片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)(34b)和串連在支水管(112)中用于防止液相水倒流入的單向閥(35b)；與 冷凝換熱器內(nèi)的氣相熱媒水換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流動的作為負(fù)載的室內(nèi)的待加熱的空氣；冷卻塔也可以是氣暖式暖氣片；熱媒水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器(20)同時也是空調(diào)主機(jī)的冷凝器(20b)，結(jié)構(gòu)型式為殼管 式，包括內(nèi)部充滿熱媒水的封閉殼體(21b)和通過殼體中的盤管(22b)，盤管內(nèi)部通以空調(diào) 主機(jī)的待冷凝的制冷劑，在蒸發(fā)換熱器中與水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的 制冷劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述水系統(tǒng)是冷卻水 系統(tǒng)，它的冷凝換熱器(30)是空調(diào)室外端的室外換熱器(30c)，包括帶翅片的豎管、密封 地連接豎管下端口的液相連通管、密封地連接豎管上端口的氣相連通管和向翅片送風(fēng)的風(fēng) 機(jī)；與冷凝換熱器中的冷卻水蒸汽換熱而使之冷凝的外界介質(zhì)是在管外流動的作為冷源的 室外的空氣；冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)換熱器(20)同時又是空調(diào)主機(jī)的冷凝器(20c)，結(jié)構(gòu)型式為殼管 式，包括內(nèi)部充滿冷卻水的封閉殼體(21c)和通過殼體中的盤管(22c)，盤管內(nèi)部通以待冷 凝的制冷劑，與蒸發(fā)換熱器中的水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述水系統(tǒng)是熱源水 系統(tǒng)，它的蒸發(fā)換熱器(20)是空調(diào)室外端的換熱器(20d)，包括帶翅片的豎管、密封地連接 豎管下端口的液相連通管、密封地連接豎管上端口的氣相連通管和向翅片送風(fēng)的風(fēng)機(jī)，管 內(nèi)通以熱源水；與蒸發(fā)換熱器內(nèi)的熱源水換熱而使之蒸發(fā)的外界介質(zhì)是在管外流動的作為 熱源的室外空氣；熱源水系統(tǒng)的冷凝換熱器(30)同時又是空調(diào)主機(jī)的蒸發(fā)器(30d)，結(jié)構(gòu)型式為殼管 式，包括內(nèi)部充滿氣相熱源水的封閉殼體和通過殼體中的帶有換熱翅片的盤管，盤管內(nèi)部 通以空調(diào)主機(jī)的待蒸發(fā)的制冷劑，與冷凝換熱器中的氣相熱源水換熱而使之冷凝的外界介 質(zhì)是空調(diào)主機(jī)內(nèi)的制冷劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任意一項所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述 蒸發(fā)換熱器(20)安裝位置高于冷凝換熱器(30)的系統(tǒng)中，在所述水管(11)中還串接一個 用于將水從冷凝換熱器送至蒸發(fā)換熱器的水泵(40)，水泵(40)為柱塞泵，也可以是葉片泵 或離心泵；所述蒸發(fā)換熱器(20)安裝位置低于冷凝換熱器(30)的系統(tǒng)中，所述二相水在封 閉回路中循環(huán)流動靠兩相水的重量差來驅(qū)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任意一項所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于還包 括水位控制閥(50)，它用于將所述蒸發(fā)換熱器(20)中水位保持設(shè)在上部的設(shè)定高度，安裝 高度相同的多個蒸發(fā)換熱器共用一個水位控制閥；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，其特征在于所述水位控制閥(50) 包括節(jié)流減壓閥(51)和水位傳感器(52)，水位傳感器(52)發(fā)出的水位信號控制節(jié)流減壓 閥(51)的開度，從而控制水流量，保持水位一定；水位控制閥(50)也可以用純機(jī)械的浮球 式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法，用水在液相和氣相之間的相變過程向空調(diào)中的制冷劑、作為負(fù)載的室內(nèi)的空氣和用作冷源或熱源的室外空氣吸取熱量和釋放熱量，完成熱量在空調(diào)主機(jī)和末端設(shè)備之間的傳遞將空調(diào)水系統(tǒng)做成封閉管路系統(tǒng)，將封閉回路內(nèi)的空氣排出，充入氣-液兩相水。根據(jù)以上中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方法設(shè)計的一種中央空調(diào)微能耗水系統(tǒng)，包括蒸發(fā)換熱器(20)、冷凝換熱器(30)和將它們串連成封閉回路的管道(10)，這種封閉回路可以做為冷(熱)媒水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)、熱源水系統(tǒng)。本發(fā)明的冷媒水在循環(huán)中發(fā)生液-氣相的相變，傳遞同樣的熱量所需水量和水泵功率不到現(xiàn)有技術(shù)的1/100，整個空調(diào)系統(tǒng)中水系統(tǒng)的能耗幾乎可以略去不計，一套中央空調(diào)平均每天可節(jié)約水泵電費近千元，且尺寸大大減小，一次性設(shè)備投資也大大減少、效率可顯著提高。所以，本發(fā)明可為中央空調(diào)技術(shù)帶來重大變革。
文檔編號F24F11/02GK101813347SQ20091010553
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者胡光南 申請人:胡光南