CN106766550A - 一种多模式冷冻水供应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多模式冷冻水供应装置，该装置包括冷冻单元、冷却单元、水蓄冷单元、冷冻机及板式热交换器，冷却单元分别与冷冻机低温侧入水管、冷冻机低温侧出水管相连通，冷冻单元及水蓄冷单元均分别与冷冻机高温侧入水管、冷冻机高温侧出水管相连通，冷冻单元分别与板式热交换器高温侧入水管、板式热交换器高温侧出水管相连通，冷却单元及水蓄冷单元均分别与板式热交换器低温侧入水管、板式热交换器低温侧出水管相连通。与现有技术相比，本发明能够通过相应电动控制阀及变频增压泵的控制，根据冷冻单元的不同冷量需求灵活切换装置的工作模式，并减少电价较高的峰时用电量，实现降低能耗与满足实际需求之间的平衡，降低了生产成本。

Description

一种多模式冷冻水供应装置

技术领域

本发明属于车间冷冻水供应技术领域，涉及一种多模式冷冻水供应装置。

背景技术

车间耗能设备在使用过程中，会持续释放出热量，为了保证设备的正常工作并延长设备的使用寿命，需要持续对设备进行散热。常用的设备散热方式为冷冻水散热方式，即不断通过冷冻水带走设备释放出来的热量，吸收热量后的冷冻水在冷冻机中降温后循环供应至车间，为耗能设备提供冷量。由于耗能设备工作状态经常会发生变化，所需的冷冻水流量及温度会产生差异，当不需要很低的冷冻水温度时，若仍采用冷冻机对吸收热量后的冷冻水进行降温，不仅浪费了冷冻机的制冷量，还会增加冷冻机的能耗，使生产成本增加。此外，由于峰时和谷时的电价不同，若能减少电价较高的峰时用电量，将会进一步降低企业的生产成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够根据不同情况灵活切换工作模式的多模式冷冻水供应装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多模式冷冻水供应装置，该装置包括冷冻单元、冷却单元、水蓄冷单元、冷冻机及板式热交换器，所述的冷冻机上分别设有冷冻机低温侧入水管、冷冻机低温侧出水管、冷冻机高温侧入水管及冷冻机高温侧出水管，所述的冷却单元分别与冷冻机低温侧入水管、冷冻机低温侧出水管相连通，所述的冷冻单元及水蓄冷单元均分别与冷冻机高温侧入水管、冷冻机高温侧出水管相连通，所述的板式热交换器上分别设有板式热交换器低温侧入水管、板式热交换器低温侧出水管、板式热交换器高温侧入水管及板式热交换器高温侧出水管，所述的冷冻单元分别与板式热交换器高温侧入水管、板式热交换器高温侧出水管相连通，所述的冷却单元及水蓄冷单元均分别与板式热交换器低温侧入水管、板式热交换器低温侧出水管相连通。冷冻单元用于为车间耗能设备提供冷量；冷却单元能够通过冷冻机为冷冻单元中的冷冻水降温，也可通过板式热交换器为冷冻单元中的冷冻水降温；水蓄冷单元在冷却单元的作用下，通过冷冻机降温，之后通过板式热交换器将冷量传递至冷冻单元中的冷冻水。

其中，冷冻机利用液体汽化吸热的原理进行制冷。具体工作过程为：冷冻机压缩机对气态冷媒(R134a，即1,1,1,2-四氟乙烷)进行压缩，提高气态冷媒压力(即提高了冷媒饱和温度)，高温高压的气态冷媒进入冷冻机冷凝器中被温度相对较低的冷却水冷却，液化为高压低温的液态冷媒；液态冷媒流经冷冻机节流阀后压力降低(即降低了冷媒的饱和温度)，低温低压的液态冷媒进入冷冻机蒸发器中汽化，吸收了温度相对较高的冷冻水或蓄冷水的热量，对冷冻水或蓄冷水进行降温，之后高温低压的气态冷媒再次被冷冻机压缩机吸入形成闭式循环，从而达到为冷冻水或蓄冷水提供冷量的目的。

板式热交换器由冲压形成的凹凸不锈钢板组成，两块相邻板片之间的凹凸纹路形成180度相对组合，因此板式热交换器两板片之间的凹凸脊线形成了交错的接触点，形成了板式热交换器的交错流通结构，交错流通结构使得板式热交换器内的冷热流体产生强烈紊流达到高换热效果。

所述的冷冻单元包括与板式热交换器高温侧入水管相连通的第一冷冻水回水管、与冷冻机高温侧入水管相连通的第二冷冻水回水管以及分别与板式热交换器高温侧出水管、冷冻机高温侧出水管相连通的冷冻水供水管。第一冷冻水回水管及第二冷冻水回水管分别与车间耗能设备相连通，并接入由车间耗能设备输送来的高温冷冻水，高温冷冻水在冷冻机或板式热交换器中得到冷量后，经冷冻水供水管输送至车间耗能设备并为车间耗能设备提供冷量。

所述的第一冷冻水回水管、第二冷冻水回水管、冷冻水供水管上分别设有第一冷冻水回水管电动控制阀、第二冷冻水回水管电动控制阀、冷冻水供水管电动控制阀。管道上的电动控制阀能够控制相应管道中水流的通断，以切换工作模式。

所述的冷却单元包括冷却塔、设置在冷却塔底部并与冷冻机低温侧入水管相连通的第一冷却水供水管、设置在冷却塔顶部并与冷冻机低温侧出水管相连通的第一冷却水回水管、设置在冷却塔底部并与板式热交换器低温侧入水管相连通的第二冷却水供水管以及设置在冷却塔顶部并与板式热交换器低温侧出水管相连通的第二冷却水回水管。第一冷却水供水管中的低温冷却水为冷冻机中的冷媒提供冷量后，变为高温冷却水，并经第一冷却水回水管由冷却塔顶部进入冷却塔中散热降温；第二冷却水供水管中的低温冷却水为板式热交换器中的高温冷冻水提供冷量后，变为高温冷却水，并经第二冷却水回水管由冷却塔顶部进入冷却塔中散热降温。

冷却塔内设有填料，在风机的作用下，高温冷却水与大气进行强制对流换热，大气将冷却水中的热量带走，实现对高温冷却水进行散热降温。

所述的第一冷却水供水管、第一冷却水回水管、第二冷却水供水管、第二冷却水回水管上分别设有第一冷却水供水管电动控制阀、第一冷却水回水管电动控制阀、第二冷却水供水管电动控制阀、第二冷却水回水管电动控制阀。管道上的电动控制阀能够控制相应管道中水流的通断，以切换工作模式。

所述的第一冷却水供水管、第二冷却水供水管上分别设有第一冷却水供水管变频增压泵、第二冷却水供水管变频增压泵。变频增压泵能够根据相应管道中水流在不同时间的流量、温度等参数，及时调整运行功率，以提高泵效率，降低能耗。

所述的水蓄冷单元包括水蓄冷罐以及分别设置在水蓄冷罐上的第一蓄冷水供水管、第一蓄冷水回水管、第二蓄冷水供水管、第二蓄冷水回水管，所述的第一蓄冷水供水管与板式热交换器低温侧入水管相连通，所述的第一蓄冷水回水管与板式热交换器低温侧出水管相连通，所述的第二蓄冷水供水管与冷冻机高温侧入水管相连通，所述的第二蓄冷水回水管与冷冻机高温侧出水管相连通。第二蓄冷水供水管中的高温蓄冷水在冷冻机中得到冷量后，由第二蓄冷水回水管输送至水蓄冷罐中，将冷量储存；当需要使用蓄冷水的冷量时，通过第一蓄冷水供水管将低温蓄冷水输送至板式热交换器中，为高温冷冻水提供冷量，之后再经第一蓄冷水回水管返回至水蓄冷罐中。

所述的第一蓄冷水供水管、第一蓄冷水回水管、第二蓄冷水供水管、第二蓄冷水回水管上分别设有第一蓄冷水供水管电动控制阀、第一蓄冷水回水管电动控制阀、第二蓄冷水供水管电动控制阀、第二蓄冷水回水管电动控制阀。管道上的电动控制阀能够控制相应管道中水流的通断，以切换工作模式。

所述的第一蓄冷水供水管、第二蓄冷水供水管上分别设有第一蓄冷水供水管变频增压泵、第二蓄冷水供水管变频增压泵。变频增压泵能够根据相应管道中水流在不同时间的流量、温度等参数，及时调整运行功率，以提高泵效率，降低能耗。

所述的水蓄冷罐内设有温度传感器。由于水蓄冷罐内蓄冷水存放时间的增加或经板式热交换器回流的高温蓄冷水的影响，水蓄冷罐内蓄冷水的温度会发生变化，通过在水蓄冷罐内设置温度传感器，实时监测水蓄冷罐内的蓄冷水水温，根据水蓄冷罐内的蓄冷水水温及冷冻水的制冷量需求，调节相应变频增压泵的频率及电动控制阀的开关，既充分利用水蓄冷罐内储存的冷量，而当水蓄冷罐内储存的冷量难以满足冷冻水的需求时，又能及时通过相应电动控制阀的控制，切换为冷却单元供冷模式，实现降低能耗与满足实际需求之间的平衡。

本发明在实际工作时，当车间耗能设备所需的冷量较少时，冷却单元通过板式热交换器为冷冻单元提供冷量；当车间耗能设备所需的冷量较多时，冷却单元通过冷冻机为冷冻单元提供冷量；当处于电价较低的谷时，冷却单元通过冷冻机为蓄冷单元提供冷量，将冷量储存在水蓄冷罐内的蓄冷水中；当处于电价较高的峰时，蓄冷单元通过板式热交换器对冷冻单元中的高温冷冻水进行制冷，满足冷冻单元的冷量需求。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)能够通过相应电动控制阀及变频增压泵的控制，根据冷冻单元的不同冷量需求灵活切换装置的工作模式，实现降低能耗与满足实际需求之间的平衡，降低了生产成本；

2)利用蓄冷单元在电价较低的谷时对冷量进行储存，减少电价较高的峰时用电量，使装置能够在峰时通过蓄冷单元为冷冻单元提供冷量，进一步降低了企业的生产成本；

3)通过水蓄冷罐内的温度传感器实时监测水蓄冷罐内的蓄冷水水温，并自动调节相应变频增压泵的频率及电动控制阀的开关以调整供冷模式，自动化程度高，减少了人力成本，且调节更为精准。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中标记说明：

1—冷冻机、2—板式热交换器、3—冷冻机低温侧入水管、4—冷冻机低温侧出水管、5—冷冻机高温侧入水管、6—冷冻机高温侧出水管、7—板式热交换器低温侧入水管、8—板式热交换器低温侧出水管、9—板式热交换器高温侧入水管、10—板式热交换器高温侧出水管、11—第一冷冻水回水管、12—第二冷冻水回水管、13—冷冻水供水管、14—冷却塔、15—第一冷却水供水管、16—第一冷却水回水管、17—第二冷却水供水管、18—第二冷却水回水管、19—水蓄冷罐、20—第一蓄冷水供水管、21—第一蓄冷水回水管、22—第二蓄冷水供水管、23—第二蓄冷水回水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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。

实施例：

如图1所示的一种多模式冷冻水供应装置，该装置包括冷冻单元、冷却单元、水蓄冷单元、冷冻机1及板式热交换器2，冷冻机1上分别设有冷冻机低温侧入水管3、冷冻机低温侧出水管4、冷冻机高温侧入水管5及冷冻机高温侧出水管6，冷却单元分别与冷冻机低温侧入水管3、冷冻机低温侧出水管4相连通，冷冻单元及水蓄冷单元均分别与冷冻机高温侧入水管5、冷冻机高温侧出水管6相连通，板式热交换器2上分别设有板式热交换器低温侧入水管7、板式热交换器低温侧出水管8、板式热交换器高温侧入水管9及板式热交换器高温侧出水管10，冷冻单元分别与板式热交换器高温侧入水管9、板式热交换器高温侧出水管10相连通，冷却单元及水蓄冷单元均分别与板式热交换器低温侧入水管7、板式热交换器低温侧出水管8相连通。

其中，冷冻单元包括与板式热交换器高温侧入水管9相连通的第一冷冻水回水管11、与冷冻机高温侧入水管5相连通的第二冷冻水回水管12以及分别与板式热交换器高温侧出水管10、冷冻机高温侧出水管6相连通的冷冻水供水管13。第一冷冻水回水管11、第二冷冻水回水管12、冷冻水供水管13上分别设有第一冷冻水回水管电动控制阀、第二冷冻水回水管电动控制阀、冷冻水供水管电动控制阀。

冷却单元包括冷却塔14、设置在冷却塔14底部并与冷冻机低温侧入水管3相连通的第一冷却水供水管15、设置在冷却塔14顶部并与冷冻机低温侧出水管4相连通的第一冷却水回水管16、设置在冷却塔14底部并与板式热交换器低温侧入水管7相连通的第二冷却水供水管17以及设置在冷却塔14顶部并与板式热交换器低温侧出水管8相连通的第二冷却水回水管18。第一冷却水供水管15、第一冷却水回水管16、第二冷却水供水管17、第二冷却水回水管18上分别设有第一冷却水供水管电动控制阀、第一冷却水回水管电动控制阀、第二冷却水供水管电动控制阀、第二冷却水回水管电动控制阀。第一冷却水供水管15、第二冷却水供水管17上分别设有第一冷却水供水管变频增压泵、第二冷却水供水管变频增压泵。

水蓄冷单元包括水蓄冷罐19以及分别设置在水蓄冷罐19上的第一蓄冷水供水管20、第一蓄冷水回水管21、第二蓄冷水供水管22、第二蓄冷水回水管23，第一蓄冷水供水管20与板式热交换器低温侧入水管7相连通，第一蓄冷水回水管21与板式热交换器低温侧出水管8相连通，第二蓄冷水供水管22与冷冻机高温侧入水管5相连通，第二蓄冷水回水管23与冷冻机高温侧出水管6相连通。第一蓄冷水供水管20、第一蓄冷水回水管21、第二蓄冷水供水管22、第二蓄冷水回水管23上分别设有第一蓄冷水供水管电动控制阀、第一蓄冷水回水管电动控制阀、第二蓄冷水供水管电动控制阀、第二蓄冷水回水管电动控制阀。第一蓄冷水供水管20、第二蓄冷水供水管22上分别设有第一蓄冷水供水管变频增压泵、第二蓄冷水供水管变频增压泵。水蓄冷罐19内设有温度传感器。

装置在实际工作时，当车间耗能设备所需的冷量较少时，冷却单元通过板式热交换器2为冷冻单元提供冷量；当车间耗能设备所需的冷量较多时，冷却单元通过冷冻机1为冷冻单元提供冷量；当处于电价较低的谷时，冷却单元通过冷冻机1为蓄冷单元提供冷量，将冷量储存在水蓄冷罐19内的蓄冷水中；当处于电价较高的峰时，蓄冷单元通过板式热交换器2对冷冻单元中的高温冷冻水进行制冷，满足冷冻单元的冷量需求。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，该装置包括冷冻单元、冷却单元、水蓄冷单元、冷冻机(1)及板式热交换器(2)，所述的冷冻机(1)上分别设有冷冻机低温侧入水管(3)、冷冻机低温侧出水管(4)、冷冻机高温侧入水管(5)及冷冻机高温侧出水管(6)，所述的冷却单元分别与冷冻机低温侧入水管(3)、冷冻机低温侧出水管(4)相连通，所述的冷冻单元及水蓄冷单元均分别与冷冻机高温侧入水管(5)、冷冻机高温侧出水管(6)相连通，所述的板式热交换器(2)上分别设有板式热交换器低温侧入水管(7)、板式热交换器低温侧出水管(8)、板式热交换器高温侧入水管(9)及板式热交换器高温侧出水管(10)，所述的冷冻单元分别与板式热交换器高温侧入水管(9)、板式热交换器高温侧出水管(10)相连通，所述的冷却单元及水蓄冷单元均分别与板式热交换器低温侧入水管(7)、板式热交换器低温侧出水管(8)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的冷冻单元包括与板式热交换器高温侧入水管(9)相连通的第一冷冻水回水管(11)、与冷冻机高温侧入水管(5)相连通的第二冷冻水回水管(12)以及分别与板式热交换器高温侧出水管(10)、冷冻机高温侧出水管(6)相连通的冷冻水供水管(13)。

3.根据权利要求2所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的第一冷冻水回水管(11)、第二冷冻水回水管(12)、冷冻水供水管(13)上分别设有第一冷冻水回水管电动控制阀、第二冷冻水回水管电动控制阀、冷冻水供水管电动控制阀。

4.根据权利要求1所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的冷却单元包括冷却塔(14)、设置在冷却塔(14)底部并与冷冻机低温侧入水管(3)相连通的第一冷却水供水管(15)、设置在冷却塔(14)顶部并与冷冻机低温侧出水管(4)相连通的第一冷却水回水管(16)、设置在冷却塔(14)底部并与板式热交换器低温侧入水管(7)相连通的第二冷却水供水管(17)以及设置在冷却塔(14)顶部并与板式热交换器低温侧出水管(8)相连通的第二冷却水回水管(18)。

5.根据权利要求4所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的第一冷却水供水管(15)、第一冷却水回水管(16)、第二冷却水供水管(17)、第二冷却水回水管(18)上分别设有第一冷却水供水管电动控制阀、第一冷却水回水管电动控制阀、第二冷却水供水管电动控制阀、第二冷却水回水管电动控制阀。

6.根据权利要求4所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的第一冷却水供水管(15)、第二冷却水供水管(17)上分别设有第一冷却水供水管变频增压泵、第二冷却水供水管变频增压泵。

7.根据权利要求1所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的水蓄冷单元包括水蓄冷罐(19)以及分别设置在水蓄冷罐(19)上的第一蓄冷水供水管(20)、第一蓄冷水回水管(21)、第二蓄冷水供水管(22)、第二蓄冷水回水管(23)，所述的第一蓄冷水供水管(20)与板式热交换器低温侧入水管(7)相连通，所述的第一蓄冷水回水管(21)与板式热交换器低温侧出水管(8)相连通，所述的第二蓄冷水供水管(22)与冷冻机高温侧入水管(5)相连通，所述的第二蓄冷水回水管(23)与冷冻机高温侧出水管(6)相连通。

8.根据权利要求7所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的第一蓄冷水供水管(20)、第一蓄冷水回水管(21)、第二蓄冷水供水管(22)、第二蓄冷水回水管(23)上分别设有第一蓄冷水供水管电动控制阀、第一蓄冷水回水管电动控制阀、第二蓄冷水供水管电动控制阀、第二蓄冷水回水管电动控制阀。

9.根据权利要求7所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的第一蓄冷水供水管(20)、第二蓄冷水供水管(22)上分别设有第一蓄冷水供水管变频增压泵、第二蓄冷水供水管变频增压泵。

10.根据权利要求7所述的一种多模式冷冻水供应装置，其特征在于，所述的水蓄冷罐(19)内设有温度传感器。