CN102937315A - 制冷蓄冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制冷蓄冷系统,本发明包括压缩机、冷凝器、过冷器、膨胀阀、蒸发器、空调负荷、蓄冷装置、第一循环泵、第二循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀。本发明的制冷蓄冷系统能够移峰填谷、平衡电力负荷,减少空调机组装机容量、节省空调用户的电力花费;可以使用常规的制冷机组,蓄冷、释冷运行时冷水温度相近,制冷机组在这两种运行工况下均能维持额定容量和效率;该系统的制冷蓄冷效率高于冰蓄冷系统,并可省去冰蓄冷系统的低温载冷剂循环系统。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种同时具备制冷和蓄冷功能的系统,尤其涉及的是一种制冷蓄冷系统。
背景技术
由于能源的供给与需求在数量上和时间上不能很好地匹配和协调,造成大量能源浪费。如低谷电力过剩造成电能白白浪费掉,而高峰期电力又不足。采用蓄冷技术可以很好地解决这个问题,使能源得到合理使用。
蓄冷技术是在夜间电网低谷时间(同时也是空调负荷很低的时间),制冷机组开启制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来,待白天电网高峰用电时间(同时也是空调负荷高峰时间),再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要。这样,制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低谷期,而在白天用电高峰期只有辅助设备(如循环泵和风机)在运行,从而实现用电负荷“移峰填谷”。
蓄冷系统能够转移电力高峰用电量,平衡电网峰谷差,因此可以减少新建电厂投资,提高现有发电设备和输变电设备的使用率,同时,可以减少能源使用(特别是对于火力发电)引起的环境污染,充分利用有限的不可再生资源,有利于生态平衡。由于电能本身不易储存,因此通常从用电需求侧方面考虑办法。从空调用电入手解决电网峰谷差问题无疑是最有效的,而且蓄能空调应用领域十分广泛,主要应用在下列领域:商业建筑、宾馆、饭店、银行、办公大楼的空调系统;家用空调;体育馆、影剧院空调系统等。
目前的蓄冷技术主要采用水蓄冷和冰蓄冷。水蓄冷是利用蓄水温度在4~7℃之间的显热进行蓄冷,它可以使用常规的制冷机组,蓄冷、释冷运行时冷水温度相近,制冷机组在这两种运行工况下均能维持额定容量和效率。但常规水蓄冷系统只有5~7℃的温差可利用,其单位容积蓄冷量较小,存在蓄冷密度低、蓄冷槽体积大的缺点。
冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷量储存,具有蓄冷密度大的优点。但冰蓄冷相变温度低(0℃),且蓄冰时存在较大的过冷度(4~6℃),使得其制冷主机的蒸发温度须低至-8~-10℃,这将使制冷机组的效率降低。另外,在空调工况和蓄冰工况时要配置双工况(制冷、蓄冰工况)制冷主机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种制冷蓄冷系统,不仅具有常规水蓄冷系统的优点,还可以将蓄冷器中水温高于12℃的蓄冷水冷量加以利用,从而提高了水蓄冷系统的蓄冷密度。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括压缩机、冷凝器、过冷器、膨胀阀、蒸发器、空调负荷、蓄冷装置、第一循环泵、第二循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀和第八电磁阀;在制冷剂循环侧,所述压缩机、冷凝器、过冷器的制冷剂进口、过冷器的制冷剂出口、膨胀阀、蒸发器的制冷剂进口、蒸发器的制冷剂出口、压缩机依次相连;在循环水侧,所述第一循环泵的出口和蒸发器的进水口相连,蒸发器的出水口分别与第二电磁阀和第四电磁阀相连,第二电磁阀和第七电磁阀分别与空调负荷的进口相连,空调负荷的出口和第一电磁阀相连,蓄冷装置的进口分别与第四电磁阀和第六电磁阀相连,蓄冷装置的出口分别与第三电磁阀和第五电磁阀相连,第一循环泵的进口分别与第一电磁阀和第三电磁阀相连,第二循环泵的进口和第六电磁阀相连,第二循环泵的出口分别与第八电磁阀和第七电磁阀相连,过冷器的进水口和第八电磁阀相连,过冷器的出水口和第五电磁阀相连。
所述冷凝器为风冷冷凝器或水冷冷凝器。使用场合广泛,不受冷凝水源的限制。
作为本发明的优选方式之一,所述过冷器为板式换热器或套管式换热器。
作为本发明的优选方式之一,所述膨胀阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
作为本发明的优选方式之一,所述蒸发器为板式蒸发器或壳管式蒸发器。
所述蓄冷器为钢材、玻璃钢或钢筋混凝土制成的保温筒体。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明的制冷蓄冷系统能够移峰填谷、平衡电力负荷,减少空调机组装机容量、节省空调用户的电力花费;可以使用常规的制冷机组,蓄冷、释冷运行时冷水温度相近,制冷机组在这两种运行工况下均能维持额定容量和效率;该系统的制冷蓄冷效率高于冰蓄冷系统,并可省去冰蓄冷系统的低温载冷剂(如乙二醇溶液等)循环系统;该系统不仅具有常规水蓄冷系统的优点,还将蓄冷槽中水温高于12℃的蓄冷水冷量加以利用,从而提高了水蓄冷系统的蓄冷密度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,本实施例包括压缩机1、冷凝器2、过冷器3、膨胀阀4、蒸发器5、空调负荷6、蓄冷装置7、第一循环泵8、第二循环泵9、第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第六电磁阀15、第七电磁阀16和第八电磁阀17。
在制冷剂循环侧,所述压缩机1的出口和冷凝器2的进口相连,冷凝器2的出口和过冷器3的制冷剂进口相连,过冷器3的制冷剂出口和膨胀阀4的进口相连,膨胀阀4的出口和蒸发器5的制冷剂进口相连,蒸发器5的制冷剂出口和压缩机1的进口相连;
在循环水侧,所述第一循环泵8的出口和蒸发器5的进水口相连,蒸发器5的出水口分别与第二电磁阀11和第四电磁阀13相连,第二电磁阀11和第七电磁阀16分别与空调负荷6的进口相连,空调负荷6的出口和第一电磁阀10相连,蓄冷装置7的进口分别与第四电磁阀13和第六电磁阀15相连,蓄冷装置7的出口分别与第三电磁阀12和第五电磁阀14相连,第一循环泵8的进口分别与第一电磁阀10和第三电磁阀12相连,第二循环泵9的进口和第六电磁阀15相连,第二循环泵9的出口分别与第八电磁阀17和第七电磁阀16相连,过冷器3的进水口和第八电磁阀17相连,过冷器3的出水口和第五电磁阀14相连。
本实施例的冷凝器2为水冷冷凝器;过冷器3为板式换热器;膨胀阀4为热力膨胀阀;蒸发器5为板式蒸发器。
本实施例的蓄冷器为钢材制成的保温筒体,保温筒体为方形。
本实施例工作时:
当执行常规的制冷空调循环时,第一电磁阀10、第二电磁阀11开启,第三电磁阀12、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第六电磁阀15、第七电磁阀16、第八电磁阀17关闭,第一循环泵8开启、第二循环泵9关闭。制冷剂由压缩机1压缩后排出,流至冷凝器2放出热量,冷凝后的制冷剂液体流经过冷器3后经膨胀阀4进行节流降压,降压后的制冷剂在蒸发器5内蒸发吸热而产生制冷效应,蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机1。同时,在蒸发器5的水循环侧的水因蒸发器5内的制冷剂吸热而降温,降温后的水由第一循环泵8送入空调负荷6,并与室内的空气进行热交换,使室内的空气温度降低。
当执行蓄冷循环时(夜间用电负荷低谷期),第三电磁阀12、第四电磁阀13开启,第一电磁阀10、第二电磁阀11、第五电磁阀14、第六电磁阀15、第七电磁阀16、第八电磁阀17关闭,第一循环泵8开启、第二循环泵9关闭。制冷剂由压缩机1压缩后排出,流至冷凝器2放出热量,冷凝后的制冷剂液体流经过冷器3后经膨胀阀4进行节流降压,降压后的制冷剂在蒸发器5内蒸发吸热而产生制冷效应,蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机1。同时,在蒸发器5的水侧循环的水因蒸发器5内的制冷剂吸热而降温,降温后的水由第一循环泵8送入蓄冷装置7内,将冷量以水的显热形式储存在蓄冷装置7内。
当执行制冷和蓄冷循环时,第一电磁阀10、第二电磁阀11、第三电磁阀12、第四电磁阀13开启,第五电磁阀14、第六电磁阀15、第七电磁阀16、第八电磁阀17关闭,第一循环泵8开启、第二循环泵9关闭。制冷剂由压缩机1压缩后排出,流至冷凝器2放出热量,冷凝后的制冷剂液体流经过冷器3后经膨胀阀4进行节流降压,降压后的制冷剂在蒸发器5内蒸发吸热而产生制冷效应,蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机1。同时,在蒸发器5的水循环侧的水因蒸发器55内的制冷剂吸热而降温,降温后的水由第一循环泵8分别经第二电磁阀11和第四电磁阀13送入空调负荷6和蓄冷装置7内。送入空调负荷6的冷水与室内的空气进行热交换,使室内的空气温度降低;送入蓄冷装置7内的冷水,将冷量以水的显热形式储存在蓄冷装置77内。
当执行由蓄冷装置7单独供冷时(白天用电负荷高峰期),第一电磁阀10电磁阀、第三电磁阀12、第六电磁阀15和第七电磁阀16开启,第二电磁阀11、第四电磁阀13、第五电磁阀14、第八电磁阀17关闭,第一循环泵8关闭、第二循环泵9开启。蓄冷装置7内的冷水经第六电磁阀15由第二循环泵9经第七电磁阀16送入空调负荷6,并与室内的空气进行热交换,使室内的空气温度降低。吸热升温的冷水经第一电磁阀10和第三电磁阀12返回到蓄冷装置7内,直至蓄冷装置7内的水温达到12℃时,由蓄冷装置7单独供冷过程即可结束。
在常规水蓄冷系统中,水温高于12℃的蓄冷水冷量是无法加以直接利用的,而高效制冷蓄冷系统是可以满足这个要求的,具体工作过程为:当蓄冷装置7内的水温高于12℃时,第一电磁阀10、第二电磁阀11、第五电磁阀14、第六电磁阀15和第八电磁阀17开启,第三电磁阀12、第四电磁阀13、第七电磁阀16关闭,第一循环泵8、第二循环泵9开启。制冷剂由压缩机1压缩后排出,流至冷凝器2放出热量,冷凝后的制冷剂液体流经过冷器3过冷后经膨胀阀4进行节流降压,降压后的制冷剂在蒸发器5内蒸发吸热而产生制冷效应,蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机1。同时,在蒸发器5的水循环侧的水因蒸发器5内的制冷剂吸热而降温,降温后的冷水由第一循环泵8送入空调负荷6,并与室内的空气进行热交换,使室内的空气温度降低。使制冷剂在过冷器3获得过冷的冷量来自蓄冷装置7内高于12℃的蓄冷水冷量,尽管这部分蓄冷量不能直接利用,但可以通过过冷器3使进入膨胀阀4的制冷剂过冷度增大,从而增加蒸发器5的制冷量来获得。蓄冷装置7内的水温一直可以使用到35℃,这样就将水蓄冷的温度范围由常规的7~12℃拓宽到7~35℃,提高了水蓄冷系统的蓄冷密度。当执行过冷循环时,蓄冷装置7内的冷水经第六电磁阀15由第二循环泵9经第八电磁阀17送入过冷器3的进水口,与过冷器3的制冷侧的高温制冷剂进行逆流换热,吸收高温制冷剂的热量使高温制冷剂获得过冷,吸热升温后的冷水由过冷器3的出水口经第五电磁阀14返回到蓄冷装置7内,直至蓄冷装置7内的水温达到35℃时,该工作过程即可结束。
Claims (6)
1.一种制冷蓄冷系统,其特征在于,包括压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)、膨胀阀(4)、蒸发器(5)、空调负荷(6)、蓄冷装置(7)、第一循环泵(8)、第二循环泵(9)、第一电磁阀(10)、第二电磁阀(11)、第三电磁阀(12)、第四电磁阀(13)、第五电磁阀(14)、第六电磁阀(15)、第七电磁阀(16)和第八电磁阀(17);
在制冷剂循环侧,所述压缩机(1)、冷凝器(2)、过冷器(3)的制冷剂进口、过冷器(3)的制冷剂出口、膨胀阀(4)、蒸发器(5)的制冷剂进口、蒸发器(5)的制冷剂出口、压缩机(1)依次相连;
在循环水侧,所述第一循环泵(8)的出口和蒸发器(5)的进水口相连,蒸发器(5)的出水口分别与第二电磁阀(11)和第四电磁阀(13)相连,第二电磁阀(11)和第七电磁阀(16)分别与空调负荷(6)的进口相连,空调负荷(6)的出口和第一电磁阀(10)相连,蓄冷装置(7)的进口分别与第四电磁阀(13)和第六电磁阀(15)相连,蓄冷装置(7)的出口分别与第三电磁阀(12)和第五电磁阀(14)相连,第一循环泵(8)的进口分别与第一电磁阀(10)和第三电磁阀(12)相连,第二循环泵(9)的进口和第六电磁阀(15)相连,第二循环泵(9)的出口分别与第八电磁阀(17)和第七电磁阀(16)相连,过冷器(3)的进水口和第八电磁阀(17)相连,过冷器(3)的出水口和第五电磁阀(14)相连。
2.根据权利要求1所述的制冷蓄冷系统,其特征在于:所述冷凝器(2)为风冷冷凝器或水冷冷凝器。
3.根据权利要求1所述的制冷蓄冷系统,其特征在于:所述过冷器(3)为板式换热器或套管式换热器。
4.根据权利要求1所述的制冷蓄冷系统,其特征在于:所述膨胀阀(4)为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的制冷蓄冷系统,其特征在于:所述蒸发器(5)为板式蒸发器或壳管式蒸发器。
6.根据权利要求1所述的制冷蓄冷系统,其特征在于:所述蓄冷器为钢材、玻璃钢或钢筋混凝土制成的保温筒体。
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