CN109186134A - 一种冷热水机组压缩机热量回收系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷热水机组压缩机热量回收系统及控制方法，系统包括换热装置；换热装置包括第一换热装置，第一换热装置设置于压缩机上，用于和压缩机外壳热交换；第一换热装置通过循环回路与蓄热箱连通或与冷凝器连通；采用上述方案，能够有效回收冷热水机组压缩机运行时产生的热量，避免压缩机外壳散热不良，导致压缩机部件损坏；同时充分利用压缩机余热来对水系统换热部件进行加热保温，防止水系统换热部件冻裂，避免系统热量的耗散与浪费。
Description
技术领域
本发明属于冷热水机组压缩机热量回收技术领域，具体涉及一种冷热水机组压缩机热量回收系统及控制方法。
背景技术
冷热水机组是通过水与空气的热量交换来获取冷量的一种节能高效的冷却方式；在冬季使用时，特别在低温的北方地区，当冷热水机组的水系统部分处于0℃以下的环境温度时，冷热水机组的水系统容易被冻结，因此该冷热水机组系统必须做防冻保护措施；现有的冷热水机压缩机在较低环境温度下高频运行时，机体产热较多，现有技术中，并没有对该部分热量加以利用，造成机组系统热量散失、浪费。
基于上述冷热水机组中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种冷热水机组压缩机热量回收系统及控制方法，旨在解决现有冷热水机组余热浪费的问题。
本发明提供一种冷热水机组压缩机热量回收系统，包括换热装置；换热装置包括第一换热装置，第一换热装置设置于压缩机上，用于和压缩机外壳热交换；第一换热装置通过循环回路与蓄热箱连通或与冷凝器连通。
进一步地，换热装置还包括第二换热装置；第二换热装置设置于冷凝器上，用于和冷凝器热交换；第一换热装置一端通过第一流路与第二换热装置一端连通，第二换热装置另一端通过第二流路与第一换热装置另一端连通，以形成循环回路；换热装置内设有换热介质，并通过循环回路进行热交换。
进一步地，还包括有水泵；水泵设置于循环回路上。
进一步地，还包括蓄热箱和水泵；蓄热箱通过进水流路与第一流路连通；蓄热箱通过第一出水流路与第二流路连通；水泵设置于第一流路上，并位于进水流路和第一换热装置之间。
进一步地，还包括有第三阀门，第三阀门设置于第一流路上，并位于进水流路和第二换热装置之间；蓄热箱还通过第二进水流路与第一流路连通；第二进水流路连通于水泵和第一换热装置之间。
进一步地，进水口流路上设有第一阀门；第二进水流路上设有第二阀门。
进一步地，换热装置为换热管；冷凝器为套管换热器；换热管分别套设于压缩机外壳和套管换热器上。
进一步地，还包括温度传感器，温度传感器设置于压缩机外壳上；和/或，还包括有蓄热保温材料，蓄热保温材料包裹于换热管上。
进一步地，还包括有流量计；流量计设置于套管换热器的出水口处。
进一步地，蓄热箱为蓄热水箱；蓄热水箱内设有电加热装置和温度传感器。
进一步地，第一换热装置一端通过第一流路与蓄热箱的进水流路连通，第一换热装置另一端通过第二流路与蓄热箱的出水流路连通，以形成循环回路；第一流路上设有水泵。
进一步地，第一换热装置为换热管；换热管套设于压缩机外壳上；进水流路上设有第一阀门。
相应地，本发明还提供一种冷热水机组压缩机热量回收控制方法，应用于上述所述的冷热水机组压缩机热量回收系统；换热装置设置于压缩机上，吸收压缩机外壳上的热量；换热装置通过循环回路将热量传输至冷凝器，以对冷凝器进行加热；或，换热装置通过循环回路将热量传输至蓄热箱进行存储。
本发明提供的方案，能够有效回收冷热水机组压缩机运行时产生的热量，避免压缩机外壳散热不良，导致压缩机部件损坏；同时充分利用压缩机余热来对水系统换热部件进行加热保温，防止水温过低，导致水系统换热部件冻裂，避免系统热量的耗散与浪费。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种冷热水机组压缩机热量回收系统结构示意图。
图中：1、压缩机；2、蓄热水箱；3、套管换热器；4、水泵；5、电加热部件；6、温度传感器；7、第二阀门；8、第一阀门；9、第三阀门；10、换热管；11、第二流路；12、第一流路；13、温度传感器；14、保温材料；15、温度传感器；16、气液分离器；17、四通阀；18、翅片换热器；19、流量计。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供一种冷热水机组压缩机热量回收系统，包括换热装置；换热装置包括第一换热装置，第一换热装置设置于压缩机上，用于和压缩机外壳热交换；第一换热装置通过循环回路与蓄热箱连通或与冷凝器连通；具体地，第一换热装置内设有换热介质；第一换热装置通过换热介质与压缩机外壳热交换，从而吸收压缩机外壳上的热量，并通过循环回路输送至蓄热箱内的换热介质进行热交换，从而进一步存储于蓄热箱内；或第一换热装置通过换热介质与压缩机外壳热交换，从而吸收压缩机外壳上的热量，并通过循环回路输送至冷热水机组的冷凝器，并和冷凝器热交换，以对冷凝器热进行加热；采用上述方案，能够合理利用压缩机外壳上的热量，同时可以有效给压缩机进行散热，提高压缩机工作稳定性。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，换热装置还包括有第二换热装置；本实施中换热装置为换热管；第一换热管设置于压缩机1的外壳上，用于和压缩机1外壳热交换，具体为通过热传递吸收压缩机外壳上的热量；第二换热管套设于冷凝器上，用于和冷凝器热交换，具体为通过热传递对冷凝器进行加热；具体地，第一换热管一端通过第一流路12与第二换热管一端连通，第二换热管另一端通过第二流路11与第一换热管另一端连通，以形成循环回路，换热管内设有换热介质；采用上述方案，当压缩机外壳温度过高时，通过第一换热管内设有换热介质吸收热量后，经过第一流路进入第二换热管进行热交换，从而对冷凝器进行加热；这样可以充分利用压缩机的余热，避免热量浪费，同时能够给压缩机进行散热，避免压缩机工作温度超高，进一步提高压缩机的寿命。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，冷热水机组压缩机热量回收系统还包括有水泵4；水泵4设置于循环回路上，用于给换热装置输送换热介质提供动力源；进一步地，水泵4设置于第一流路12上；具体地，压缩机工作时，由于内部部件产热，其外壳温度会逐渐升高，达到一定温度值时，则需要良好散热，以保证内部部件正常运行，以及润滑油良好润滑作用，当冷热水机组处于制冷工况时，压缩机1外壳温度T1高于预设温度TS，且压缩机1外壳温度T1高于冷凝器外壳温度T2时，水泵4启动，以使第一换热装置内的换热介质通过循环回路对冷凝器进行热交换，换热介质优选为水；具体地，该预设温度TS可设定为45℃至50℃；本实施例中，冬季低温环境下，冷热水机组用于制热，压缩机运行时，通过温度传感器监测压缩机外壳温度T1高于预设温度TS时，需要对压缩机外壳冷却降温；当压缩机外壳温度T1≥冷凝器外壳温度T2，热量回收利用循环按照上述循环回路进行，对压缩机冷却降温的同时，对冷凝器进行加热保温，上述循环回路为第一循环模式；本实施例以水泵4为动力输出，通过第一换热管内的水吸收压缩机外壳的热量后，直接进入到第二换热管内，由于第二换热管直接对冷凝器外壳加热，这样可以充分利用压缩机余热对冷凝器进行加热保温，提高冷热水机组制热工况效率。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，还包括蓄热箱；蓄热箱为蓄热水箱2和水泵4；蓄热水箱2内设有电加热装置5和温度传感器6；蓄热水箱2通过进水流路与第一流路12连通；蓄热水箱2通过第一出水流路与第二流路11连通；水泵4设置于第一流路上，并位于进水流路和第一换热管之间，这样，当压缩机外壳温度T1高于预设温度TS时，水泵启动，以使第一换热管内的水经过第一流路12和进水流路进入蓄热水箱2内的水进行热交换，以将热量存储于蓄热水箱2内水内；通过经过换热的水通过第二流路11可直接回到压缩机外壳上的第一换热管内对压缩机进行降温，上述循环回路为第二循环模式。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，冷热水机组压缩机热量回收系统还包括有第三阀门9，第三阀门9设置于第一流路12上，并位于进水流路和第二换热管之间；蓄热水箱2还通过第二进水流路与第一流路12连通；第二进水流路连通于水泵4和第一换热管之间，这样，当蓄热水箱2内水温度T3高于冷凝器外壳温度T2时，水泵4启动，第三阀门9打开，以使蓄热水箱2内的高温水经过第一流路12进入第二换热管以对冷凝器进行加热，从而提高冷热水机组制热工况，上述循环回路为第三循环模式。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，进水口流路上设有第一阀门8；第二进水流路上设有第二阀门7；当第一换热管内的水经过第一流路12和进水流路进入蓄热水箱2内进行热交换时，第一阀门8打开；当蓄热水箱2内的水经过第一流路12进入冷凝器进行热交换时，第二阀门7打开；采用上述方案，可有效实现冷热水机组压缩机热量回收系统各个回路的控制，从而实现冷热水机组压缩机热量回收系统各个模式的能量回收。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，还包括温度传感器；换热装置为换热管；冷凝器为套管换热器3；换热管分别套设于压缩机1外壳和套管换热器3的外壳上，并与压缩机1外壳和套管换热器3的外壳进行热交换；进一步地，还包括有蓄热保温材料，第一换热管套设于压缩机外壳上，蓄热保温材料包裹于换热管上，这样便于保温和吸收热量，温度传感器13设置于压缩机1外壳上，用于检测压缩机的工作温度，压缩机工作时，由于内部部件产热，其外壳温度会逐渐升高，达到一定温度值时，则需要良好散热，以保证内部部件正常运行，此温度值(可理解为预设温度TS)一般可设定为45～50℃；第二换热管套设于套管换热器3，其外套设有蓄热保温材料14，这样便于保温和吸收热量，温度传感器15设置于套管换热器3外壳上，用于检测套管换热器3的外壳温度T2。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，第一换热装置设置于压缩机1外壳上，用于和压缩机1外壳热交换；第一换热装置一端通过第一流路12与蓄热水箱2的进水流路连通，第一换热装置另一端通过第二流路11与蓄热水箱2的出水流路连通，以形成循环回路；循环回路上设有水泵4；采用上述方案，夏季高温环境下，冷热水机组制冷运行，压缩机工作，其外壳会发热温度升高，温度传感器监测压缩机外壳温度T1，当其温度T1值高于设定值TS时，第一换热装置吸收压缩机外壳的热量并通过第一流路12进入蓄热水箱2存储，并通过第二流路11进行水系统循环进入第一换热装置内再次对压缩机外壳进行冷却，带走压缩机外壳散发的热量蓄存于蓄热水箱中，对压缩机起冷却降温作用，防止其散热不良，导致压缩机部件损坏。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，水泵4设置于第一流路12上；当压缩机1外壳温度T1高于预设温度TS时，水泵4启动，以使第一换热管内的水经过第一流路12进入蓄热水箱2内进行热交换，并通过第二流路11对压缩机1外壳进行热交换。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，换热装置为换热管；换热管套设于压缩机1外壳上；进水流路上设有第一阀门8；当换热管内的换热介质经过第一流路12进入蓄热水箱2内进行热交换时，第一阀门8打开；进一步地，还包括温度传感器13；换热管外设有蓄热保温材料；温度传感器13设置于压缩机1外壳上，用于实时检测压缩机外壳的问题，以便启动水泵通过循环回路对压缩机进行散热及热量回收。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，还包括有流量计；流量计设置于套管换热器的出水口处；当机组故障停机，或用户强制长时间关机时，此时通过流量计19监测套管换热器3出口处水流量，如果水流量正常，则说明用户未对套管换热器3进行放水处理，套管换热器3存在冻坏的危险，此时热回收利用水系统循环按照上述第三循环模式进行；当蓄热水箱2内温度传感器6检测到水温低于T0(T0为冬季低温环境，一定条件下，需要利用蓄热水箱中热水实现对套管换热器防冻保护，考虑传热温差，该循环水温不能过低，为保证上述效果，此温度值可设定为15～20℃)时，此循环水温过低，为保证对套管换热器3的防冻效果，蓄热水箱2的电加热部件5开启，对蓄热水箱2中的水进行加热处理，以避免循环水温过低，这样通过电加热部件5提高蓄热水箱2内水温，以便对套管换热器进行加热保护；如果流量计监测套管出口处水流量小于设定值Qs(Qs为套管换热器正常运行所允许最小水流量值)则说明用户对套管换热器3进行了放水处理，不会对套管换热器造成冻坏的影响，热回收利用水系统循环可停止工作。
结合上述方案，如图1所示，冷热水机组包括有压缩机1、套管换热器3、四通阀17、气液分离器16以及翅片换热器18；压缩机1与四通阀17连通，气液分离器16分别与四通阀17和压缩机的进气口连通，翅片换热器18分别与四通阀17和套管换热器3连通，套管换热器3分别与四通阀17和翅片换热器18连通，从而实现制冷或制热循环回路；具体包括以下工作模式：
第一模式、在夏季高温环境下，机组制冷运行，压缩机工作，压缩机外壳会发热温度升高，温度传感器监测压缩机外壳温度，当其温度值高于设定值TS时，水泵工作，换热装置吸收压缩机外壳的热量并通过第一流路12进入蓄热水箱2存储，并通过第二流路11进行水系统循环进入换热装置内再次对压缩机外壳进行冷却，带走压缩机外壳散发的热量蓄存于蓄热水箱中，对压缩机起冷却降温作用，防止其散热不良，导致压缩机部件损坏；
第二模式、在冬季低温环境下，机组用于制热，压缩机运行时，通过温度传感器13监测压缩机1外壳温度T1高于设定值TS时，需要对压缩机1外壳冷却降温；如果压缩机1外壳温度T1＜套管换热器外壳温度T2，热量回收利用循环按照上述第一模式进行，这样对压缩机1冷却降温的同时，进行热量蓄存；如果压缩机1外壳温度T≥套管换热器外壳温度T2，水泵工作，换热装置吸收压缩机1外壳的热量并通过第一流路12进入第二换热管以对套管换热器3进行加热保温，这样对压缩机1冷却降温的同时，对套管换热器3进行加热保温；
第三模式、在冬季低温环境下，机组用于制热，当机组带电待机运行时，即机组压缩机1停止运行，但用户使用侧的水循环正常，套管换热器3内的水循环流动，热量散失较快，造成水温下降，同时影响用户使用热水的舒适性；此时，蓄热水箱2中蓄存的热水经过第二阀门7、在水泵4抽吸作用下、经第一阀门8与套管换热器3进行热量交换，再循环至蓄热水箱4，实现对套管换热器3加热保温。
相应地，结合上述方案，如图1所示，本发明还提供一种冷热水机组压缩机热量回收控制方法，应用于上述所述的冷热水机组压缩机热量回收系统；包括有第一换热装置、蓄热水箱2以及水泵4；第一换热装置套设于压缩机1外壳上，用于吸收压缩机外壳的热量；无论冷热水机组处于制热或制冷工况时，压缩机1外壳温度T1高于预设温度TS时，水泵4启动，以使第一换热装置内的换热介质经过第一流路12进入蓄热水箱2内进行存储，这样可以充分利用压缩机的余热，避免浪费，同时能够给压缩机散热，提高压缩机寿命。
优选地，结合上述方案，如图1所示，本实施例中，还包括有冷凝器和第二换热装置；第二换热装置套设于冷凝器上；当冷热水机组处于制热工况时、压缩机1外壳温度T1高于预设温度TS、压缩机1外壳温度T1高于冷凝器外壳温度时；水泵4启动，以使第一换热装置内的水吸收压缩机外壳的热量后经过第一流路12直接进入第二换热装置内以对冷凝器进行热交换；进一步地，当机组故障停机，或用户强制长时间关机时，冷凝器处于需要加热状态，且蓄热水箱2内水的温度高于冷凝器外壳温度时，水泵启动，蓄热箱内的水经过第一流路12直接进入第二换热装置内以对冷凝器进行热交换，以对冷凝器进行加热；具体地，该预设温度TS可设定为45℃至50℃，这样使得压缩机具有良好散热，以保证内部部件正常运行，以及润滑油具有良好的润滑作用。
采用上述方案，能够充分收集利用冷热水机组压缩机外壳散发的热量，对压缩机起到降温冷却作用，同时高效利用上述热量来加热热水换热部件，有效减少系统热能的耗散与浪费。
本发明提供的方案，能够有效回收冷热水机组压缩机运行时产生的热量，避免压缩机外壳散热不良，导致压缩机部件损坏；同时充分利用压缩机余热来对水系统换热部件进行加热保温，防止水温过低，导致水系统换热部件冻裂，避免系统热量的耗散与浪费。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (15)
1.一种冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，包括换热装置；所述换热装置包括第一换热装置，所述第一换热装置设置于压缩机上，用于和所述压缩机外壳热交换；所述第一换热装置通过循环回路与蓄热箱连通或与冷凝器连通。
2.根据权利要求1所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述换热装置还包括第二换热装置；所述第二换热装置设置于冷凝器上，用于和所述冷凝器热交换；所述第一换热装置一端通过第一流路与所述第二换热装置一端连通，所述第二换热装置另一端通过第二流路与所述第一换热装置另一端连通，以形成所述循环回路；所述换热装置内设有换热介质，并通过所述循环回路进行热交换。
3.根据权利要求1所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，还包括有水泵；所述水泵设置于所述循环回路上。
4.根据权利要求2所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，还包括蓄热箱和水泵；所述蓄热箱通过进水流路与所述第一流路连通；所述蓄热箱通过第一出水流路与所述第二流路连通；所述水泵设置于所述第一流路上，并位于进水流路和所述第一换热装置之间。
5.根据权利要求4所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，还包括有第三阀门，所述第三阀门设置于所述第一流路上，并位于所述进水流路和所述第二换热装置之间；所述蓄热箱还通过第二进水流路与所述第一流路连通；所述第二进水流路连通于所述水泵和所述第一换热装置之间。
6.根据权利要求5所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述进水口流路上设有第一阀门；所述第二进水流路上设有第二阀门。
7.根据权利要求2至6任一项所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述换热装置为换热管；所述冷凝器为套管换热器；所述换热管分别套设于所述压缩机外壳和所述套管换热器上。
8.根据权利要求7所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述压缩机外壳上；和/或，还包括有蓄热保温材料，所述蓄热保温材料包裹于所述换热管上。
9.根据权利要求4所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，还包括有流量计；所述流量计设置于所述套管换热器的出水口处。
10.根据权利要求9所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述蓄热箱为蓄热水箱；所述蓄热水箱内设有电加热装置和温度传感器。
11.根据权利要求1所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述第一换热装置一端通过第一流路与所述蓄热水箱的进水流路连通，所述第一换热装置另一端通过第二流路与所述蓄热箱的出水流路连通，以形成所述循环回路；所述第一流路上设有水泵。
12.根据权利要求11所述的冷热水机组压缩机热量回收系统，其特征在于，所述第一换热装置为换热管；所述换热管套设于所述压缩机外壳上；所述进水流路上设有第一阀门。
13.一种冷热水机组压缩机热量回收控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的冷热水机组压缩机热量回收系统；所述换热装置设置于压缩机上，吸收所述压缩机外壳上的热量；所述换热装置通过所述循环回路将所述热量传输至冷凝器，以对所述冷凝器进行加热；或，所述换热装置通过所述循环回路将所述热量传输至蓄热箱进行存储。
14.根据权利要求13所述的冷热水机组压缩机热量回收控制方法，其特征在于，还包括有水泵；所述蓄热箱为蓄热水箱；所述换热装置套设于压缩机外壳上；所述水泵设置于所述循环回路上；当冷热水机组处于制热或制冷工况时，且所述压缩机外壳温度T1高于预设温度TS，所述水泵启动，以使所述换热装置内的换热介质经过第一流路进入所述蓄热水箱内进行热交换。
15.根据权利要求13所述的冷热水机组压缩机热量回收控制方法，其特征在于，所述换热装置为第一换热装置；还包括有冷凝器、第二换热装置以及水泵；所述第二换热装置套设于冷凝器上；所述水泵设置于所述循环回路上；
当冷热水机组处于制热工况时，且所述压缩机外壳温度T1高于预设温度TS、所述压缩机外壳温度T1高于冷凝器外壳温度时，所述水泵启动，以使所述第一换热装置内的换热介质经过第一流路直接进入所述第二换热装置内以对所述冷凝器进行热交换；和/或，
当所述蓄热箱内的换热介质温度高于冷凝器外壳温度时，所述水泵启动，所述蓄热箱内的换热介质经过第一流路直接进入所述第二换热装置内以对所述冷凝器进行热交换。
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