CN105042972B - 一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其主要由预热冷量回收机构、蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器构成,而预热冷量回收机构主要由冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀和第四开关阀构成,在封装体内填充有相变蓄冷材料。本发明的预热冷量回收机构通过相变蓄冷材料的液态与固态的转换实现能量的蓄存和释放,从而减少了冷量的浪费,起到节能的作用,提高了效益。

Description

一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统
技术领域
本发明涉及空调制冷技术,具体来说是一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统。
背景技术
空调是现代建筑的必备功能,是为满足人员的舒适性或设备的安全性而提供空气环境恒温恒湿的必要手段。在夏季,空调所消耗的电力给电网供给系统带来了巨大的压力。由于电网的负荷在昼夜之间存在明显的“峰、谷矛盾”,即白天用电负荷高,夜晚用电负荷低。为鼓励夜间用电,全国各地均有不同的峰谷电价政策。对于各类中央空调用户来说,在中央空调系统中增加建设冰蓄冷装置,然后利用夜间低价电制冰蓄冷,白天高价电时段则融冰放冷,这种利用冰蓄冷系统实现以低价电部分或全部代替高价电的中央空调运行手段可以为用户带来明显的电费节省效益,另一方面,冰蓄冷在空调行业的普遍应用又能对解决电网负荷的峰谷矛盾产生显著的积极影响。
过冷水式动态制冰系统是冰蓄冷应用技术中的新兴技术,具有能效高的显著优势,工程应用日益普遍。过冷水式动态制冰技术采用板式换热器制取过冷水(低于0℃的水),然后再异地把过冷水转变为冰浆。这种制冰工艺无论在传热系数、运行能耗、或是制冰速度等方面都明显优于传统的各类静态制冰技术。
过冷水式动态制冰系统中存在一个重要的环节——预热,即从蓄冰槽抽取的0℃冷水在被送入过冷水板式换热器中进行换热之前必须首先被预热到0.5℃。该预热环节的目的是为了把冷水中夹带的微小冰晶融化掉,否则这些微小冰晶一旦进入板式换热器,将会成为其中过冷水的良好促晶核,从而迅速诱发过冷水在板换中结冰,最终导致板换堵塞,制冰进程终止。目前的预 热技术手段普遍利用制冷主机冷却水作为热源,通过换热器把待制冰的冷水温度从0℃预热到0.5℃,0.5℃的冷水再被送入过冷水板式换热器被冷却到-2℃的过冷状态,最后在促晶器中被绝热解除过冷,变成冰浆。在上述预热过程中,制冷主机输出到过冷水中的总冷量有20%被预热损失了((0.5-0)/[0.5-(-2)]),而该部分损失的冷量没有被直接回收利用,仅仅是排放到冷却水中,其因降低了少许冷却水温而被制冷循环系统间接回收的比例极小。因此,采用制冷主机的冷却水预热的方法存在冷量浪费很大的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足,提供了一种管路简单、减少冷量浪费的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统。
为了达到上述目的,本发明采用其中的一种技术方案为:一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构和依次首尾连接的蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。具体的,空调末端主要由风机盘管、风柜、新风机组构成的现有的外设备。此空调末端与第一管道的连接为常规技术。
优选的,所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材料为金 属或塑料。封装体采用的金属可为不锈钢、铝和铜等,而塑料可为PE。制造封装体的材料不仅限于此,其还可为其他的导热性良好的材料。同时,封装体的形状不仅限于上述形状,还可为多面体等其他形状。
优选的,所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。相变蓄冷材料不仅限于上述材料,还可为其他液体石蜡材料。
优选的,当所述相变蓄冷材料为四丁溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
优选的,所述预热板式换热器和过冷水板式换热器之间的管道设有温度传感器。
为了达到上述目的,本发明采用其中的一种技术方案为:一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构和蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器,所述蓄冰槽的出水口与制冰泵的进水口连接,所述制冰泵的出水口通过第一支管与预热板式换热器的冷侧进口连接,所述制冰泵的出水口通过第二支管与过冷水板式换热器的热侧进口连接,所述第一支管设有比例调节阀;所述过冷水板式换热器的热侧出口、促晶器和蓄冰槽的进水口依次连接;所述预热板式换热器的冷侧出口通过旁通回路管与制冰泵的进水口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开 关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。
优选的,所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材料为金属或塑料。
优选的,所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。相变蓄冷材料不仅限于上述材料,还可为其他液体石蜡材料。
优选的,当所述相变蓄冷材料为四丁溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
优选的,所述第二支管设有温度传感器,即所述温度传感器位于预热板式换热器和过冷水板式换热器之间。
为了达到上述目的,本发明采用其中的一种技术方案为:一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构、预热泵、预热板式换热器和依次首尾连接的蓄冰槽、制冰泵、过冷水板式换热器和促晶器,所述蓄冰槽和制冰泵之间的管道与预热泵的进水口连接,所述预热泵的出水口与预热板式换热器的冷侧进口连接,所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道与预热板式换热器的冷侧出口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开 关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。
优选的,所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材料为金属或塑料。
优选的,所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。相变蓄冷材料不仅限于上述材料,还可为其他液体石蜡材料。
优选的,当所述相变蓄冷材料为四丁溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
优选的,所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道设有温度传感器,所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道与预热板式换热器的冷侧出口的连接处位于温度传感器与制冰泵之间。
本发明相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
1、本发明主要由蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器构成,通过在系统中增加预热冷量回收机构,此预热冷量回收机构的管路简单,且占用空间体积少。
2、本发明采用主要由冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀、第二开关阀和第四开关阀构成的预热冷量回收机构吸收预热板式换热器传递出的冷量,这利用预热冷量回收机构代替传统制冷主机吸收预热板式换热器传递出的冷量,且预热冷量回收机构吸收的冷量还可供于空调末端进行制冷,从而减少了冷量的浪费,起到节能的作用,提高了效益。
3、本发明通过增加预热冷量回收机构吸收冷量后再用于供冷,这提高了节能效益,同时本发明增设预热冷量回收机构时使用的管路简单,控制要求低,符合现代模块化系统设计思路。
4、本发明在过冷水式动态制冰系统中增加了预热冷量回收机构,这预热 冷量回收机构与系统的兼容性好,同时造价成本低,可靠性高。
附图说明
图1为实施例1的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统的结构示意图。
图2为本发明实施例7的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统结构示意图。
图3为本发明实施例13的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统结构示意图。
上述图中的标号和名称如下:
1 蓄冰槽 2 促晶器
3 过冷水板式换热器 4 温度传感器
5 预热板式换热器 6 第二开关阀
7 第四开关阀 8 循环泵
9 第三开关阀 10 冷量回收槽
11 封装体 12 第一开关阀
13 制冰泵13 14 比例调节阀
15 第一支管 16 第二支管
17 旁通回路管 18 预热泵
19 冷侧出口管 20 第一管道
21 第二管道 22 第三管道
23 第四管道 24 内腔
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解,下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:
如图1所示,本实施例中的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构和依次首尾连接的蓄冰槽1、制冰泵13、预热板式换热器5、过冷水板式换热器3和促晶器2;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽10、多个密封的封装体11、循环泵8、第一开关阀12和第二开关阀6,所述冷量回收槽10的进口通过第一管道20与预热板式换热器5的热侧出口连接,所述冷量回收槽10的出口通过第二管道21与预热板式换热器5的热侧进口连接;所述第一开关阀12设置于第一管道20,所述第二开关阀6设置于第二管道21,所述第一开关阀12和冷量回收槽10之间的部分第一管道20连接有与空调末端连接的第三管道22,所述第三管道22设有第三开关阀9;所述循环泵8设置于冷量回收槽10与第二开关阀6之间的第二管道21,而所述循环泵8与第二开关阀6之间的第二管道21连接有与空调末端连接的第四管道23,所述第四管道23设有第四开关阀7;所述冷量回收槽10设有与其进口、出口相通的内腔24,多个所述封装体11填充于内腔24,位于内腔24的相邻的两个封装体11之间具有间隙,所述封装体11内充满相变蓄冷材料。
预热冷量回收机构的工作原理如下所述:
当预热冷量回收机构进行储冷时,关闭第三开关阀9和第四开关阀7,开启第一开关阀12和第二开关阀6。开启循环泵8,则自冷量回收槽10流入第二管道21的水,被循环泵8驱动依次流过预热板式换热器5的热侧通道(即从而预热板式换热器5的热侧进口流至其热侧出口)和第一管道20后回到冷量回收槽10,形成水循环。在此水循环中,当流经预热板式换热器5时,来自蓄冰槽1的冷水从0℃被预热到0.5℃后释放冷量,而来自冷量回收槽10的循环水则吸收冷量,水温降低。降低温度后的循环水通过第一管道20流入冷量回收槽10内,这些循环水在相邻的封装体11之间的间隙流过时,封装体11内的相变蓄冷材料吸收循环水的冷量,则相变蓄冷材料逐渐从液态变为固态,从而使冷量得到储存。而被相变蓄冷材料吸收了冷量的循环水升温后再 次流入第二管道21,然后被循环泵8送入预热板式换热器5对制冰冷水进行预热,如此循环。当所有封装体11内的相变蓄冷材料都变成固体后,冷量回收槽10的蓄冷能力即达到最大饱和状态,此时一般对应制冰周期的结束。
而当预热冷量回收机构进行供冷时,关闭第一开关阀12和第二开关阀6,开启第三开关阀9和第四开关阀7,开启循环泵8。则自冷量回收槽10流入第二管道21的水,被循环泵8驱动依次流至第四管道23、空调末端换热器(图中省略)、第三管道22和第一管道20后回到冷量回收槽10内,从而形成水循环。在此水循环过程中,从空调末端换热器回到冷量回收槽10的水具有较高温度。这些水在冷量回收槽10内流经相邻的封装体11之间的间隙时,水的热量会被封装体11内的相变蓄冷材料吸收,从而使水温降低,而温度已经降低的水自冷量回收槽10流入第二管道21后会被循环泵8驱动至空调末端换热器,从而达到为空调末端换热器供冷的目的。封装体11内的相变蓄冷材料在吸热释放冷量的过程中逐渐由固态变为液态,当所有的封装体11内的相变蓄冷材料都转变为液态后,冷量回收槽10内蓄存的冷量释放完毕。
采用本实施例的预热冷量回收机构,过冷水式动态制冰过程中因预热产生的冷量损失被回收到冷量回收槽10内蓄存起来,并在供冷周期中直接释放冷量供向空调末端,在整个储存和释放过程中,冷量被回收利用,节能效益十分显著。同时,本冷量回收机构的通用性强,结构简单可靠。
所述封装体11呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体11的材料为金属或塑料。本实施例中封装体11采用不锈钢制成具有储存腔的球体,并将相变蓄冷材料置于储存腔内。球状的封装体11填充于冷量回收槽10时,则相邻的封装体11之间的间隙均匀,从而使多个封装体11内的相变蓄冷材料均匀地吸收冷量或热量,提高吸收效果。
所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液,且所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为32%。四丁基溴化铵水溶液具有高于预热温度(0.5℃)低于空调回水温度(12℃)的相变温度点,同时相变潜热较大。 质量浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液,具有确定的共晶相变点9.9℃,相变潜热205kJ/kg,并且其液相和固相密度几乎无差别,比水略大(约为1030kg/m3)。上述浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液正好符合前述对高密度相变蓄冷材料的要求。
所述预热板式换热器5和过冷水板式换热器3之间的管道设有温度传感器4。具体的,根据预热板式换热器5冷侧出口的温度传感器4实时监测的温度值,实时调节循环泵8的电机运转频率(频率的高低对应着的流量的大小)。当实际预热温度高于目标温度(0.5℃)时,减小循环泵8的流量,反之则增大循环泵8的流量。
本实施例中,根据过冷水式动态制冰系统的常规设计参数,即预热温度0.5℃,过冷水温度-2℃,可以简单地计算出在一个完整的制冰周期(比如8小时)内,冷量回收槽10和蓄冰槽1蓄存的冷量之比为1:4。蓄冰槽1的常规蓄冷密度约为1.52×105kJ/m3,冷量回收槽10内的小球几何空间占比为0.7405,根据前述浓度32%的四丁基溴化铵水溶液的物性参数,可计算出冷量回收槽10的蓄冷密度为1.56×105kJ/m3。由此可以算出本发明系统中需要配置的冷量回收槽10的体积与蓄冰槽1体积之比为1:4.1,即冷量回收槽10只需额外配置不到原蓄冰槽1的体积1/4即可把因预热而损失的冷量全部回收蓄存起来。故本实施例中的预热冷量回收机构不会占用较大空间。
实施例2
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例1:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%。
实施例3
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例1:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为40%。
实施例4
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例1:
本实施例具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统中的相变蓄冷材料为十四烷。十四烷具有5.8℃的相变温度和227kJ/kg的相变潜热,密度为767kg/m3;十四烷和十五烷的相变温度均在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热较大。
实施例5
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例1:
所述相变蓄冷材料十五烷。十五烷具有9.6℃的相变温度和168kJ/kg的相变潜热,密度为769kg/m3。十五烷的相变温度在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热均较大。
实施例6
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例1:
所述相变蓄冷材料为十四烷与十五烷构成的混和物。十四烷和十五烷构成的混和物所表现出来的平均相变温度和相变潜热介于其组分所对应的相应参数之间。
实施例7
如图2所示,本实施例中的一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构和蓄冰槽1、制冰泵13、预热板式换热器5、过冷水板式换热器3和促晶器2,所述蓄冰槽1的出水口与制冰泵13的进水口连接,所述制冰泵13的出水口通过第一支管15与预热板式换热器5的冷侧进口连接,所述制冰泵13的出水口通过第二支管16与过冷水板式换热器3的热侧进口连接,所述第一支管15设有比例调节阀14;所述过冷水板式换热 器3的热侧出口、促晶器2和蓄冰槽1的进水口依次连接;所述预热板式换热器5的冷侧出口通过旁通回路管17与制冰泵13的进水口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽10、多个密封的封装体11、循环泵8、第一开关阀12和第二开关阀6,所述冷量回收槽10的进口通过第一管道20与预热板式换热器5的热侧出口连接,所述冷量回收槽10的出口通过第二管道21与预热板式换热器5的热侧进口连接;所述第一开关阀12设置于第一管道20,所述第二开关阀6设置于第二管道21,所述第一开关阀12和冷量回收槽10之间的部分第一管道20连接有与空调末端连接的第三管道22,所述第三管道22设有第三开关阀9;所述循环泵8设置于冷量回收槽10与第二开关阀6之间的第二管道21,而所述循环泵8与第二开关阀6之间的第二管道21连接有与空调末端连接的第四管道23,所述第四管道23设有第四开关阀7;所述冷量回收槽10设有与其进口、出口相通的内腔24,多个所述封装体11填充于内腔24,位于内腔24的相邻的两个封装体11之间具有间隙,所述封装体11内充满相变蓄冷材料。
所述封装体11呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体11的材料为金属或塑料。本实施例中封装体11采用不锈钢制成具有储存腔的球体,并将相变蓄冷材料置于储存腔内。球状的封装体11填充于冷量回收槽10时,则相邻的封装体11之间的间隙均匀,从而使多个封装体11内的相变蓄冷材料均匀地吸收冷量或热量,提高吸收效果。
所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液,且所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为32%。四丁基溴化铵水溶液具有高于预热温度(0.5℃)低于空调回水温度(12℃)的相变温度点,同时相变潜热较大。质量浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液,具有确定的共晶相变点9.9℃,相变潜热205kJ/kg,并且其液相和固相密度几乎无差别,比水略大(约为1030kg/m3)。上述浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液正好符合前述对高密度相变蓄冷材料的要求。
所述第二支管16设有温度传感器4,即所述温度传感器4位于预热板式换热器5和过冷水板式换热器3之间。具体的,根据预热板式换热器5冷侧出口的温度传感器4实时监测的温度值,实时调节循环泵8的电机运转频率(频率的高低对应着的流量的大小)。当实际预热温度高于目标温度(0.5℃)时,减小循环泵8的流量,反之则增大循环泵8的流量。
具体的,本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统与实施例1的区别在于:增加一旁通回路管17和比例调节阀14,即在制冰泵13的出口主管引出第一支管15和第二支管16,令制冰泵13的出水口通过第一支管15与预热板式换热器5的冷侧进口连接,制冰泵13的出水口通过第二支管16与过冷水板式换热器3的热侧进口连接,且第一支管15设有比例调节阀14。而旁通回路管17的一端连接预热板式换热器5的冷侧出口,另一端连接制冰泵13的进口主管,形成预热板式换热器5的冷侧循环回路。则蓄冰槽1经制冰泵13抽出的待制冰冷水不必全部流经预热板式换热器5,而是从制冰泵13的出口分流出一部分冷水送入预热板式换热器5的冷侧通道,被预热后的这部分具有较高温度的冷水(高于0.5℃)通过管道再汇入制冰泵13入口主管中,与主管中的0℃冷水在流动中勾兑到目标预热温度0.5℃。在本方式中,被直接预热的分流冷水依靠制冰泵13的出口和入口压力差驱动实现在预热板式换热器5中的循环换热。显然,本实施方式降低了待制冰冷水在预热板式换热器5中的流动阻力,水力系统更加优化,提高预热效率。
实施例8
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例7:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%。
实施例9
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例7:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为40%。
实施例10
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例7:
本实施例具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统中的相变蓄冷材料为十四烷。十四烷具有5.8℃的相变温度和227kJ/kg的相变潜热,密度为767kg/m3;十四烷和十五烷的相变温度均在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热较大。
实施例11
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例7:
所述相变蓄冷材料十五烷。十五烷具有9.6℃的相变温度和168kJ/kg的相变潜热,密度为769kg/m3。十五烷的相变温度在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热均较大。
实施例12
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例7:
所述相变蓄冷材料为十四烷与十五烷构成的混和物。十四烷和十五烷构成的混和物所表现出来的平均相变温度和相变潜热介于其组分所对应的相应参数之间。
实施例13
如图3所示,本实施例中的一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,包括预热冷量回收机构、预热泵18、预热板式换热器5和依次首尾连接的蓄冰槽1、制冰泵13、过冷水板式换热器3和促晶器2,所述蓄冰槽1和制冰泵13之间的管道与预热泵18的进水口连接,所述预热泵18的出水口与预热板式换热器5的冷侧进口连接,所述制冰泵13与过冷水板式换热器 3之间的管道与预热板式换热器5的冷侧出口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽10、多个密封的封装体11、循环泵8、第一开关阀12和第二开关阀6,所述冷量回收槽10的进口通过第一管道20与预热板式换热器5的热侧出口连接,所述冷量回收槽10的出口通过第二管道21与预热板式换热器5的热侧进口连接;所述第一开关阀12设置于第一管道20,所述第二开关阀6设置于第二管道21,所述第一开关阀12和冷量回收槽10之间的部分第一管道20连接有与空调末端连接的第三管道22,所述第三管道22设有第三开关阀9;所述循环泵8设置于冷量回收槽10与第二开关阀6之间的第二管道21,而所述循环泵8与第二开关阀6之间的第二管道21连接有与空调末端连接的第四管道23,所述第四管道23设有第四开关阀7;所述冷量回收槽10设有与其进口、出口相通的内腔24,多个所述封装体11填充于内腔24,位于内腔24的相邻的封装体11之间具有间隙,所述封装体11内充满相变蓄冷材料。
所述封装体11呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体11的材料为金属或塑料。本实施例中封装体11采用不锈钢制成具有储存腔的球体,并将相变蓄冷材料置于储存腔内。球状的封装体11填充于冷量回收槽10时,则相邻的封装体11之间的间隙均匀,从而使多个封装体11内的相变蓄冷材料均匀地吸收冷量或热量,提高吸收效果。
所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液,且所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为32%。四丁基溴化铵水溶液具有高于预热温度(0.5℃)低于空调回水温度(12℃)的相变温度点,同时相变潜热越大越好。质量浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液,具有确定的共晶相变点9.9℃,相变潜热205kJ/kg,并且其液相和固相密度几乎无差别,比水略大(约为1030kg/m3)。上述浓度为32%的四丁基溴化铵水溶液正好符合前述对高密度相变蓄冷材料的要求。
所述制冰泵13与过冷水板式换热器3之间的管道设有温度传感器4,所 述制冰泵13与过冷水板式换热器3之间的管道与预热板式换热器5的冷侧出口的连接处位于温度传感器4与制冰泵13之间。具体的,根据预热板式换热器5冷侧出口的温度传感器4实时监测的温度值,实时调节预热泵18的电机运转频率(频率的高低对应着的流量的大小)。当实际预热温度高于目标温度(0.5℃)时,减小预热泵18的流量,反之则增大预热泵18的流量。
具体的,本实施例与实施例4的区别在于取消比例调节阀14,再增加预热泵18,同时制冰泵13与过冷水板式换热器3之间的管道与预热板式换热器5的冷侧出口连接。本实施方式中预热板式换热器5的冷侧出口管19的驱动力由预热泵18提供,而不再依靠制冰泵13出口和入口之间的压差驱动。为了便于控制被预热的待制冰冷水目标温度(0.5℃)的精确性,预热泵18可采用变频装置进行流量调节。当实际预热温度高于目标温度(0.5℃)时,减小预热泵18的流量,反之则增大预热泵18的流量。在预热泵18采用变频装置进行流量调节后,循环泵8即使不采用变频调节,系统预热温度也能得到较理想的控制精度。
实施例14
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例13:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%。
实施例15
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例13:
所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为40%。
实施例16
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例13:
本实施例具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统中的相变蓄冷 材料为十四烷。十四烷具有5.8℃的相变温度和227kJ/kg的相变潜热,密度为767kg/m3;十四烷和十五烷的相变温度均在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热较大。
实施例17
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例13:
所述相变蓄冷材料十五烷。十五烷具有9.6℃的相变温度和168kJ/kg的相变潜热,密度为769kg/m3。十五烷的相变温度在预热温度(0.5℃)和空调回水温度(12℃)之间,相变潜热均较大。
实施例18
本实施例的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统除以下技术特征外同实施例13:
所述相变蓄冷材料为十四烷与十五烷构成的混和物。十四烷和十五烷构成的混和物所表现出来的平均相变温度和相变潜热介于其组分所对应的相应参数之间。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例,并不能对本发明进行限定,其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:包括预热冷量回收机构和依次首尾连接的蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。
2.根据权利要求1所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材料为金属或塑料。
3.根据权利要求1所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。
4.根据权利要求3所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:当所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
5.根据权利要求1所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系 统,其特征在于:所述预热板式换热器和过冷水板式换热器之间的管道设有温度传感器。
6.一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:包括预热冷量回收机构和蓄冰槽、制冰泵、预热板式换热器、过冷水板式换热器和促晶器,所述蓄冰槽的出水口与制冰泵的进水口连接,所述制冰泵的出水口通过第一支管与预热板式换热器的冷侧进口连接,所述制冰泵的出水口通过第二支管与过冷水板式换热器的热侧进口连接,所述第一支管设有比例调节阀;所述过冷水板式换热器的热侧出口、促晶器和蓄冰槽的进水口依次连接;所述预热板式换热器的冷侧出口通过旁通回路管与制冰泵的进水口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。
7.根据权利要求6所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材料为金属或塑料。
8.根据权利要求6所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五 烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。
9.根据权利要求8所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:当所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
10.根据权利要求6所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述第二支管设有温度传感器,即所述温度传感器位于预热板式换热器和过冷水板式换热器之间。
11.一种具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:包括预热冷量回收机构、预热泵、预热板式换热器和依次首尾连接的蓄冰槽、制冰泵、过冷水板式换热器和促晶器,所述蓄冰槽和制冰泵之间的管道与预热泵的进水口连接,所述预热泵的出水口与预热板式换热器的冷侧进口连接,所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道与预热板式换热器的冷侧出口连接;
所述预热冷量回收机构包括冷量回收槽、多个密封的封装体、循环泵、第一开关阀和第二开关阀,所述冷量回收槽的进口通过第一管道与预热板式换热器的热侧出口连接,所述冷量回收槽的出口通过第二管道与预热板式换热器的热侧进口连接;所述第一开关阀设置于第一管道,所述第二开关阀设置于第二管道,所述第一开关阀和冷量回收槽之间的部分第一管道连接有与空调末端连接的第三管道,所述第三管道设有第三开关阀;所述循环泵设置于冷量回收槽与第二开关阀之间的第二管道,而所述循环泵与第二开关阀之间的第二管道连接有与空调末端连接的第四管道,所述第四管道设有第四开关阀;所述冷量回收槽设有与其进口、出口相通的内腔,多个所述封装体填充于内腔,位于内腔的相邻的两个封装体之间具有间隙,所述封装体内充满相变蓄冷材料。
12.根据权利要求11所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述封装体呈球状、椭圆状或圆柱状;所述封装体的材 料为金属或塑料。
13.根据权利要求11所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液、十四烷、十五烷中的任意一种或由十四烷和十五烷组成的混和物。
14.根据权利要求11所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:当所述相变蓄冷材料为四丁基溴化铵水溶液时,所述四丁基溴化铵水溶液中的四丁基溴化铵的质量浓度为25%~40%。
15.根据权利要求11所述的具有预热冷量回收机构的过冷水式动态制冰系统,其特征在于:所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道设有温度传感器,所述制冰泵与过冷水板式换热器之间的管道与预热板式换热器的冷侧出口的连接处位于温度传感器与制冰泵之间。
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