[发明专利]热动力涡旋式冷热水机组

说明书

技术领域

本发明属于制冷和制热装置技术，具体的涉及一种应用于电力为能源并通过废热利用提高制冷和制热能效比的热动力涡旋式冷热水机组。

背景技术

现有技术中，制冷系统主要以电力为能源，可以分为涡旋式空调机组，风冷空调机组，活塞式空调机组，螺杆式空调机组等压缩式空调机组；还有的中央空调以石化燃料为能源，其根据工质类型不同可分为溴化锂吸收式空调机组，氨—水吸收式空调机组等。以电力为能源的压缩式制冷机组能效比相对于吸收式空调机组较高，但消耗高品位的电能；吸收式空调机组消耗石化燃料或工业废热资源，但能效比低，一般小于1。常规涡旋式冷热水机组，采用涡旋式压缩机驱动工质循环运行，不同工况下实现制冷或制热，涡旋式压缩机由电动机驱动。目前空调制冷技术的运行过程均为制冷空调机组通过消耗高品位的电能或石化燃料，把建筑物内过多的热能排到建筑物外，从而达到建筑物内温度减低的效果。各类建筑使用上述中央空调均会存在如下缺陷，例如夏季供电紧张；城市局部空气温度大幅度升高，出现热岛效应；以及过量空调制冷剂含氟化合物排放到大气中，破坏臭氧层的问题。同时上述制冷空调还消耗大量能源，直接或间接增加了CO2的排放。

发明内容

本发明提供了一种设计合理、能够有效提高制冷能效比的热动力涡旋式冷热水机组。其可以实现电能驱动的制冷机组和利用低品位热能进行机械能转化结合，从而降低整个制冷空调系统的电能消耗量，提高制冷空调的能效。

本发明所采用的技术方案如下：

一种热动力涡旋式冷热水机组，其特征在于所述冷热水机组包括制冷剂循环系统和涡旋式膨胀机系统，所述涡旋式膨胀机系统的一动力输出轴与制冷剂循环系统的一涡旋压缩机驱动连接；所述制冷剂循环系统的冷凝盘管位于所述涡旋式膨胀机系统的发生器内。

一实施方式中，所述制冷剂循环系统包括一蒸发器，该蒸发器内设置有与风冷盘管系统相连接的冷却盘管，该蒸汽器还连接设置低温制冷剂管路，该低温制冷剂管路的另一端连通位于所述发生器内的冷凝盘管的出口。

一实施方式中，所述低温制冷剂管路经由所述蒸发器引出后，串联一二次冷凝器内的盘管的出口，该盘管的入口连接所述发生器内的冷凝盘管的出口；该二次冷凝器连接一冷却系统的冷却水循环管路。

一实施方式中，所述蒸发器还连通设置一涡旋压缩机，该涡旋压缩机通过一高温制冷剂蒸汽管道连接所述冷凝器盘管的入口。

一实施方式中，所述涡旋压缩机由一变频电机驱动连接，该驱动电机配备设置变频控制系统。

另一实施方式中，所述涡旋式膨胀机系统包括发生器、双效热能转移器、二次换热器、涡旋式膨胀机和吸收器，所述发生器、双效热能转移器、二次换热器和吸收器之间设置有工质输送管路和循环泵。

再一实施方式中，所述发生器上部设置有常温高浓度工质喷淋装置，下部设置有中温工质集液箱，该中温工质集液箱通过一工质输送管路连接二次发生器顶部的工质喷淋装置。

又一实施方式中，所述发生器的顶部通过一工质蒸汽管路连接一位于双效热能转移器内的工质蒸汽喷嘴，该工质喷嘴经由一定压膨胀器连通涡旋式膨胀机的进气口，定压膨胀器连接一中温介质蒸汽通道，该中温介质蒸汽通道连接二次发生器的顶部。

一实施方式中，所述涡旋式膨胀机的排气口连接吸收器的顶部，该吸收器的顶部设置一低温低浓度工质喷淋装置，该低温低浓度喷淋装置通过一低温工质管路连接一位于二次发生器底部的低浓度工质集液箱。

一实施方式中，所述吸收器的底部设置有高浓度工质集液箱，该高浓度工质集液箱连接一高浓度工质输送管，该高浓度工质输送管的另一端位于发生器的顶部并连接一常温高浓度工质喷淋装置。

该热动力涡旋式冷热水机组采用涡旋式膨胀机系统作为辅助动力源，通过涡旋式膨胀机系统利用从建筑物内向外排放的低品位热能或者其他低品位热能转化为机械能，该机械能作为制冷剂循环系统的涡旋压缩机组辅助驱动能源，使整个制冷剂循环系统具有更高的能效比，减少了制冷剂循环系统的能源消耗，并减少废热资源排入建筑外的环境中，有效降低了室外环境温度；同时该涡旋式膨胀机系统还能够降低制冷剂循环系统的使用成本，缓解用电压力，并减少二氧化碳的排放。

在制冷工况下，涡旋压缩机采用变频电机和涡旋式膨胀机共同驱动；机组启动时，涡旋压缩机由变频电机单独驱动，待涡旋式膨胀机把空调废热转化为轴功输出时，共同驱动；在涡旋式膨胀机上安装输出功率检测装置，涡旋式膨胀机输出功率和变频电机的输出功率由变频控制系统匹配；在空调不同的冷负荷下，变频电机输出相应的功率。