CN102927638B - 冰蓄冷水蓄热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冰蓄冷水蓄热系统，属于温度控制领域，本发明采用蓄能技术，在夜间电力低谷负荷时，开启蓄能主机蓄能，日间根据负荷情况由蓄能装置供冷供热或者由蓄能装置和蓄能主机联合供冷供热，本发明通过调节阀门控制蓄能，提供了多种蓄能控制方式，可降低热泵主机容量和地下换热系统的装机容量，提高热泵设备的利用率，减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗，同时也平衡电网的昼夜峰谷差；在长期运行中，可大幅节约成本。

Description

冰蓄冷水蓄热系统

技术领域

本发明属于温度控制领域，特别是涉及一种冰蓄冷水蓄热系统。

背景技术

近年来我国电力供应出现的一个明显特点，就是夏季白天的“峰值”负荷与夜晚的“谷期”负荷的峰谷差很大，使电网的负荷率降低。集中空调是重要的用电大户，也是造成电网峰谷负荷的主要原因，而蓄能空调装置则是解决这个问题的一个有效办法。所谓蓄能空调，就是将电网负荷低谷期的电力用于制冷或者制热，通过利用蓄能介质将冷/热量储蓄起来，在电网负荷高峰期，再将冷热量释放出来用于建筑物的空调末端，以承担高峰期空调所需的全部或者部分负荷，通过采用这种蓄能技术能够实现削峰填谷，是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效途径之一，我国政府部门实行了电力供应峰谷不同的电价政策，随着各地峰谷电价实施范围的进一步扩大和峰谷电价比的加大，为蓄能技术的推广应用提供了更为有利的条件，一方面，随着峰谷电价比的加大，用户采用蓄能技术将大大减少其空调的运行费用，降低用电成本，提高企业效益，另一方面，采用蓄能技术能够移峰填谷，有利于提高电网负荷率，有利于电网的安全经济运行。

在蓄能技术中，水蓄热技术由于具有初期投资少、系统简单、维系方便，既适用于新建建筑，也可用于已有系统的扩容或改造等特点，更适宜于采用热泵系统的地区，使其具有一定的经济性和很好的应用前景，为了防止高温水和低温水混合，提高蓄能槽的蓄能效率，目前现有的水蓄能系统中所采用的蓄能方法主要包括自然分层法、多槽式蓄能、迷宫式蓄能和隔膜式蓄能等等，这其中自然分层法蓄能技术主要是利用水密度和温度有关这一物理特性，即温度越低，密度越大，在4摄氏度时水的密度最大，在蓄能槽中设置上下两层布水管，利用水的密度差形成高低温水的分层现象，为了实现自然分层的目的，在蓄热过程中，热水始终从上布水器流入或流出，冷水始终从下布水器流入或流出，尽可能形成分层水的上下平移运动，在蓄热过程中，机组制备的高温水从上部布水器流入，温度较低的水从下部布水器流出，直至高温水蓄满整个蓄能槽，蓄热过程结束，在释热过程中，温度较高的水从上部布水器流出，换热后的低温水再从下部布水器流入，形成一股缓慢移动并沉于底部的温度较低的回水区。在蓄热和释热过程中，依靠不同水温水的密度差形成自然分层，高温水在上，低温水在下，由于冷热水之间的自然导热作用及不可避免的冷热水混合，会形成一个冷热温度过渡层，即是所说的斜温层，斜温层温度梯度变化较大。

由于斜温层的存在，再加上上下布水器位置导致的不可用空间，现有技术下的蓄能槽多数体积较大，蓄热量效率较低，占地面积也大，且运输不方便，不能模块化生产，所以只能现场制作，不但影响施工工期，而且现场制作存在一定的不确定性，质量难以保证，导致风险系数增大。对于一些大面积的公建或小区，热负荷大，需要制作大型蓄能槽，制作周期长、占地面积大等缺点尚不显现。但是对于一些小型的建筑，由于热负荷小，所以蓄能槽也不需要太大，可能一百或两百立方米甚至更小的蓄能槽就能满足设计负荷要求，且小型建筑往往使用空间有限，机房面积更是较小，所以常规蓄能槽制作周期长、占地面积大等技术缺点就会凸显出来。

冰蓄冷技术作为新世纪的重要节能手段发展方向之一，是造福人类并具有广阔的发展前景的新技术，有着良好的社会效应和经济效益，在世界能源和环保日益重要的今天，冰蓄冷将作为我国电力移峰填谷，提高电网用电负荷率，改善电力投资综合效益和减少二氧化碳、硫化物排放量来保护环境的重要手段。 

冰蓄冷技术是利用夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时溶水，与冷冻机组共同供冷，而在白天空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的成套技术 ，从能源的合理分配角的来说，节约了能源，因为发电站是根据用电的多少来决定开启多少负荷的发电机组的，大型的机组的频繁开启、关闭是对机组有巨大损害的，而且十分麻烦。

因此本领域技术人员致力于开发一种既能冰蓄冷又能水蓄热的蓄能系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既能冰蓄冷又能水蓄热的蓄能系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种冰蓄冷水蓄热系统，包括蒸发器、冷凝器、蓄能槽和乙二醇泵；所述蒸发器与所述冷凝器连接；所述冷凝器的供回水管连接地源侧管路；所述蓄能槽依次通过管路连接蒸发器、乙二醇泵连接第一开关阀；所述第一开关阀通过第一调节阀连接所述蒸发器；所述蒸发器、蓄能槽、乙二醇泵、第一开关阀和第一调节阀形成串联回路；所述第一调节阀与所述乙二醇泵之间还通过管道并联有第一换热器和第二开关阀；所述蓄能槽通过管道串联有第二换热器；所述蓄能槽的下部布水管依次通过第三开关阀和释能泵连接第二换热器；所述第二换热器依次通过第一手动阀和第二调节阀连接所述蓄能槽的上部布水管；所述蓄能槽的下部布水管与第二开关阀之间连接第三调节阀的一端，所述第二调节阀与第一手动阀之间连接所述第三调节阀的另一端；所述蓄能槽的上部布水管依次通过第二调节阀、第二手动阀、冷凝器和第三手动阀、第二换热器、释能泵和第二开关阀连接所述蓄能槽的下部布水管形成串联回路；所述释能泵通过第四开关阀连接所述蓄能槽的上部布水管；所述第二开关阀和所述第一调节阀之间连接第四调节阀的一端；所述第四调节阀的另一端连接所述蓄能槽的上部布水管。

较佳的，所述第一换热器和所述第二换热器均为板式换热器。

较佳的，所述第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀和第四调节阀均为电动调节阀。

本发明的有益效果是：本发明通过调节阀门控制蓄能，提供了多种蓄能控制方式，可降低热泵主机容量和地下换热系统的装机容量，提高热泵设备的利用率，减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗，同时也平衡电网的昼夜峰谷差；在长期运行中，可大幅节约成本。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种冰蓄冷水蓄热系统，包括蒸发器1、冷凝器2、蓄能槽3和乙二醇泵4，所述蒸发器1与所述冷凝器2连接，所述冷凝器2的供回水管连接地源侧管路，所述蓄能槽3依次通过管路连接蒸发器1、乙二醇泵4连接第一开关阀5，所述第一开关阀5通过第一调节阀6连接所述蒸发器1，所述蒸发器1、蓄能槽3、乙二醇泵4、第一开关阀5和第一调节阀6形成串联回路，所述第一调节阀6与所述乙二醇泵4之间还通过管道并联有第一换热器7和第二开关阀8，所述蓄能槽3通过管道串联有第二换热器10，所述蓄能槽3的下部布水管依次通过第三开关阀8和释能泵11连接第二换热器10，所述第二换热器10依次通过第一手动阀12和第二调节阀13连接所述蓄能槽3的上部布水管，所述蓄能槽3的下部布水管与第二开关阀8之间连接第三调节阀14的一端，所述第二调节阀13与第一手动阀12之间连接所述第三调节阀14的另一端，所述蓄能槽3的上部布水管依次通过第二调节阀13、第二手动阀15、冷凝器2和第三手动阀16、第二换热器10、释能泵11和第二开关阀8连接所述蓄能槽3的下部布水管形成串联回路，所述释能泵11通过第四开关阀17连接所述蓄能槽3的上部布水管，所述第二开关阀8和所述第一调节阀6之间连接第四调节阀18的一端，所述第四调节阀18的另一端连接所述蓄能槽3的上部布水管。

所述第一换热器7和所述第二换热器10均为板式换热器，所述第一调节阀6、第二调节阀13、第三调节阀14和第四调节阀18均为电动调节阀。

蓄热时，使蒸发器1、第一换热器7及乙二醇泵4相连来与地源侧水换热；使冷凝器2、蓄能槽3、释能11泵和第二换热器10串联，以达到蓄热的目的。低温水经热泵机组制热升温后制成高温水，自蓄能槽3的上部布水管均匀缓慢流入蓄能槽3中，在不同水温导致的密度差的作用下，高温水自然浮升，蓄能槽3中原低温水自然下沉于底部，经蓄能槽3的下部布水管流出，经过多级布水器共同作用，使密度差导致的自然分层现象更加均匀，减少水平传热和垂直方向的紊流作用，直至整个蓄能槽3充满高温水为止，蓄热过程结束。 

释热时，蒸发器1、第一换热器7及乙二醇泵4相连来和地源侧水换热；使冷凝器2、蓄能槽3、释能泵11和第二换热器10串联，为负荷端供热。蓄能槽3中的高温水经蓄能槽3的上部布水管流入第二换热器10，与用户系统换热后温度较低的回水自蓄能槽3的下部布水管均匀缓慢流入蓄能槽3内，由于温度不同导致的密度差，高温水自然浮升，低温水自然下沉于蓄能罐底部，直至蓄能罐中高温水不符合用户需求为止，释热过程结束。本过程经过多级布水器作用，减少水平传热和垂直方向的紊流作用，减少高温水和低温水的掺混，有效减小斜温层厚度，提高了蓄能罐的实际蓄热量。

蓄冷时，冷凝器2的供回水管接地源侧管路，蒸发器1、蓄能槽3及乙二醇泵4连通，经制冷机组冷却的低温乙二醇溶液进入蓄能槽3内，将蓄能槽3内静止的水冷却并冻结成冰。

释冷时，使冷凝器2的供回管接地源侧管路，将蒸发器1、第一换热器7和乙二醇泵4串联，为负荷端提供冷量；将蓄能槽3、释能泵11和第二换热器10串联，为负荷端提供冷量。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种冰蓄冷水蓄热系统，其特征在于：包括蒸发器（1）、冷凝器（2）、蓄能槽（3）和乙二醇泵（4）；所述蒸发器和所述冷凝器为一体的主机；所述冷凝器（2）的供回水管连接地源侧管路；所述蓄能槽（3）依次通过管路连接蒸发器（1）、乙二醇泵（4）连接第一开关阀（5）；所述第一开关阀（5）通过第一调节阀（6）连接所述蒸发器（1）；所述蒸发器（1）、蓄能槽（3）、乙二醇泵（4）、第一开关阀（5）和第一调节阀（6）形成串联回路；所述第一调节阀（6）与所述乙二醇泵（4）之间还通过管道并联有第一换热器（7）和第二开关阀（8）；所述蓄能槽（3）通过管道串联有第二换热器（10）；所述蓄能槽（3）的下部布水管依次通过第三开关阀（9）和释能泵（11）连接第二换热器（10）；所述第二换热器（10）依次通过第一手动阀（12）和第二调节阀（13）连接所述蓄能槽（3）的上部布水管；所述蓄能槽（3）的下部布水管与第三调节阀（14）的一端连接，所述第二调节阀（13）与第一手动阀（12）之间连接所述第三调节阀（14）的另一端；所述蓄能槽（3）的上部布水管依次通过第二调节阀（13）、第二手动阀（15）、冷凝器（2）和第三手动阀（16）、第二换热器（10）、释能泵（11）和第三开关阀（9）连接所述蓄能槽（3）的下部布水管形成串联回路；所述释能泵（11）通过第四开关阀（17）连接所述蓄能槽（3）的上部布水管；所述第二开关阀（8）和所述第一调节阀（6）之间连接第四调节阀（18）的一端；所述第四调节阀（18）的另一端连接所述蓄能槽（3）的上部布水管。

2.根据权利要求1所述的冰蓄冷水蓄热系统，其特征在于：所述第一换热器（7）和所述第二换热器（10）均为板式换热器。

3.根据权利要求1所述的冰蓄冷水蓄热系统，其特征在于：所述第一调节阀（6）、第二调节阀（13）、第三调节阀（14）和第四调节阀（18）均为电动调节阀。