[发明专利]双任务压缩机器

说明书

相关申请的交叉引用

参考以下专利申请且本申请要求以下专利申请的优先权和权益：在2009年4月9日提交名称为“DUAL DUTY COMPRESSION MACHINE”的美国临时申请No.61/167,978，该申请以其全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本发明大体而言涉及用于建筑物冷却和加热应用或冰蓄热应用的压缩机器，且更特定而言涉及具有双压缩机的压缩机器，一个压缩机专用于水冷冻且另一压缩机专用于水加热或冰蓄热。

背景技术

压缩机器熟知用于提供冷冻水用于建筑物，特别是大型商业建筑物的空调系统。常用类型的压缩冷冻机包括充当制冷剂蒸气冷凝器的壳管式热交换器，充当制冷剂液体蒸发器的壳管式热交换器和离心压缩机，离心压缩机具有与蒸发器成制冷剂流动连通的入口和与冷凝器成制冷剂流动连通的出口。在冷凝器中，水通过热交换管传递，与热制冷剂蒸气成热交换关系，热制冷剂蒸气从压缩机排放到冷凝器的壳内且在热交换器管上流过。这样一来，制冷剂蒸气被冷凝且加热通过热交换器管流动的水。冷凝的液体制冷剂通过膨胀装置传递从而膨胀以形成较低压力、较低温度的制冷剂液体/蒸气混合物。制冷剂液体/蒸气混合物递送到蒸发器的壳内且分散以在其中的热交换管上流过。在蒸发器中，冷却通过热交换器管传递的水且加热制冷剂液体/蒸气混合物，并蒸发液体制冷剂。制冷剂蒸气离开蒸发器的壳且回到压缩机的入口，从而完成制冷剂流动回路。

除了在夏天冷却水用于建筑物空调目的之外，这种类型的压缩机器也可在冬天用于加热水以用于建筑物空间加热目的。但是，设计用于两种目的(即夏天水冷却和冬天水加热)的压缩机器较为复杂，这归因于供应给压缩机器的水的相当不同的温度和需要供应给建筑物用于冷却/加热所需的不同温度。在冬天水加热所需的提升可为夏天水冷却所需提升的将近两倍。因此，在被设计具有单个压缩机的压缩机器中，必须选择压缩机提供充分的容量来满足冬天加热提升要求，且然后在夏天冷却季节以显著减小的容量操作以匹配减小的夏天冷却提升要求。令人遗憾的是，在显著减小容量操作的压缩机，特别是在显著减小容量下操作的离心压缩机，遭受显著的能量效率降低，导致能量浪费和增加的功率消耗成本。

尽管这种类型的压缩机器通常采用单个压缩机，但还已知采用两个压缩机的压缩机器。举例而言，在美国专利No.5,875,637中公开了采用串联排列的两个独立离心压缩机的压缩冷冻机。如该专利中所公开的，第一压缩机通过其入口从蒸发器接收低压制冷剂蒸气且将中压制冷剂蒸气排放到第二压缩机的入口。制冷剂蒸气在第二压缩机中进一步压缩且以相对较高的排放压力排放到冷凝器。

在美国专利No.3,859,820中公开了具有两个离心压缩机的压缩机器的另一实例。如该专利中所公开的，压缩机器包括蒸发器，分成两个单独腔室的冷凝器且两个单独离心压缩机是并联的。每个压缩机从蒸发器接收制冷剂蒸汽作为其输入。但是，每个压缩机将被压缩制冷剂蒸气排放到冷凝器的腔室中相应单独一个内。

在这种两个压缩机的压缩机器中，相对于单个压缩机的压缩机器可实现增加的容量，因为两个压缩机无论是安置成串联排列还是并联排列，同时操作。在两个离心压缩机的串联排列中，可实现增加的容量，因为增添了在单独压缩机中发展的制冷剂压力的独立升高。在两个离心压缩机的并联排列中，可实现增加的容量，因为所有制冷剂通量为通过两个离心压缩机的制冷剂流量之和。但增加的容量是付出代价的，因为每个压缩机必须具有其自己的驱动马达、起动器和控制装置。此外，需要总系统控制装置更复杂。

发明内容

在本发明的一方面，提供一种压缩机器，其用于以第一任务模式和第二任务模式之一选择性操作。该压缩机器包括以串联制冷剂流动关系安置的制冷剂冷凝器、膨胀装置、制冷剂蒸发器和压缩装置。该压缩装置包括第一压缩机和第二压缩机，其中的每一个被布置成独立于另一压缩机从蒸发器接收较低压力的制冷剂蒸气和递送较高压力蒸气给冷凝器。选择第一压缩机用于压缩机器以第一任务模式最佳操作和选择第二压缩机用于压缩机器以第二任务模式最佳操作。在一实施例中，第一任务模式具有第一提升要求且第二任务模式具有第二提升要求，第二提升要求大于第一提升要求。在一实施例中，第一任务模式可为水冷却模式且第二任务模式可为水加热模式或盐水冷却模式之一。