CN102937315A

CN102937315A - 制冷蓄冷系统

Info

Publication number: CN102937315A
Application number: CN2012104896283A
Authority: CN
Inventors: 方贵银; 曹磊; 单锋; 李辉
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-02-20

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

制冷畜冷系统技术领域[0001] 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[0002] 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。[0003] 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”。[0004] 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。[0005]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4〜7V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°C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。[0006] 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°C)，且蓄冰时存在较大的过冷度（4〜6°C)，使得其制冷主机的蒸发温度须低至-8〜-10°C，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[0007] 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°C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。[0008] 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。[0009] 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。[0010] 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。[0011] 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。[0012] 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。[0013] 所述蓄冷器为钢材、玻璃钢或钢筋混凝土制成的保温筒体。[0014] 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°C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[0015] 图I是本发明的结构示意图。具体实施方式[0016] 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。[0017] 如图I所示，本实施例包括压缩机I、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。[0018] 在制冷剂循环侧，所述压缩机I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I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。[0019] 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。[0020] 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。[0021] 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I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I。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。[0022] 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I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I。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。[0023] 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I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I。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。[0024] 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°C时，由蓄冷装置7单独供冷过程即可结束。[0025] 在常规水蓄冷系统中，水温高于12 °C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°C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I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3θ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I。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°C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°C，这样就将水蓄冷的温度范围由常规的7〜12°C拓宽到7〜35°C，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°C时，该工作过程即可结束。

Claims

1. 一种制冷蓄冷系统，其特征在于，包括压缩机（I)、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（I)、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（I)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I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I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I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I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I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。