CN109780655A - 一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备 - Google Patents

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胡澄
杨雅鑫
毛瑞勇
程丽莉
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Abstract

本发明公开了一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备。包括闭式冷却塔(1)、蓄冷槽(2)、制冷机组(3)、换热器(4)和用户端设备(5)；所述闭式冷却塔(1)、蓄冷槽(2)、制冷机组(3)、换热器(4)和用户端设备(5)之间分别均是由管道(6)连接；所述管道(6)上设有阀门；所述蓄冷槽(2)采用乙二醇溶液(7)做蓄冷介质。本发明具有能够利用自然冷源进行蓄冷，并用此冷量供冷，可有效减少用户制冷所消耗的能耗。

Description

一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备
技术领域
本发明涉及蓄冷技术领域，特别是一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷 设备。
背景技术
近年来，国民对舒适度要求逐渐提高，建筑能耗已然我国能源消耗组成的重要 部分。而其中空调用电占总建筑能耗的50％左右，在整个空调运行系统中，冷热源 机组占其运行能耗的40％-50％左右。
在数据机房中，常年需要为数据机房中降温，而在冬季外界温度是较低 的，由此出发，发明人提出了一种新型的蓄冷设备和蓄冷方式，使用自然冷 源代替空调主机的运行，减少机组的开启和运行时间，从而间接形成“免费 供冷”模式，将在过渡季使一种有效节能的手段。这种方蓄冷技术在保证使 用效果的前提下不仅减少用户侧空调运行的费用，还能移峰填谷，使电网安 全运行，使得资源合理分配利用。且这种方式特别适用于给贵阳等高湿地区 冬季数据机房降温使用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备。其 具有能够利用自然冷源进行蓄冷，并用此冷量供冷，可有效减少用户制冷所 消耗的能耗。
本发明的技术方案：
一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，包括闭式冷却塔、蓄冷槽、 制冷机组、换热器和用户端设备；所述闭式冷却塔、蓄冷槽、制冷机组、换 热器和用户端设备之间分别均是由管道连接；所述管道上设有阀门；所述蓄 冷槽采用乙二醇溶液做蓄冷介质。
前述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备中，所述用户端设备为干式 风机盘管。
前述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备中，所述用户端设备为辐射 板。
前述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备中，所述制冷机组为空前述 的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备中，所述制冷机组为热泵机组。
前述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备中，所述管道上还设有水泵。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将制冷机组，闭式冷却塔，蓄冷装置相结合，提出一种以乙 二醇水溶液为蓄冷介质从而实现贵阳等高湿地区冬季的闭式冷却塔“免费供 冷”的蓄冷空调技术，防止在室外温度低因过低(低于-5℃)导致闭式冷却 塔内部管路冰冻，而造成管路阻塞。最大程度利用自然冷源给用户供冷，通 过多种方式切换使用，满足用户的用能需求。
(2)贵阳等高湿地区的冬季，外界湿球温度不高，关闭制冷机组，而后 夜间利用闭式冷却塔给蓄冷装置蓄冷，日间再利用蓄冷槽释冷给用户。本发 明所提出的蓄冷空调系统可实现由闭式冷却塔+乙二醇水溶液蓄冷空调系统 可实现“闭式冷却塔免费供冷工况”、“闭式冷却塔蓄冷工况”、“蓄冷槽 释冷工况”，在闭式冷却塔供冷不足情况下，制冷机组作为冷源补充，即“制 冷机组+闭式冷却塔并联运行给用户供冷工况”、“制冷机组单独运行+蓄冷 槽蓄冷工况”。
(3)本专利提出以乙二醇水溶液为蓄冷介质，乙二醇水溶液既克服冰蓄 冷过程中COP值较低，能耗较高的情况；从侧面也体现了水蓄冷的优势，并 且其蓄冷槽的体积要小于水蓄冷，从而降低初投资及运行管理费用；与共晶 盐相比，其腐蚀性低，稳定性高，故可应用于蓄冷技术中。
(4)本专利的用户不仅是贵阳等高湿地区冬季的数据机房，还可以应用 于中大型办公写字楼，会议中心等大型需冷型单体构筑物，还适用于过渡季 夏热冬冷地区、温和地区及冬季的夏热冬暖地区的建筑群。
(5)本发明引入“蓄冷”技术，将自然冷源充分利用，为蓄冷槽蓄冷，过渡季 节利用释冷来供给用户能需，最大限度实现电网“削峰填谷”。以乙二醇水溶液为 蓄冷介质从而实现过渡季闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷空调系统，可以发挥其在 过渡季的优势，缓解我国大部分地区的供冷问题，节能环保，经济效益显著，减少 出现城市中的“热岛效应”。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例1的结构示意图；
图3是实施例2的结构示意图。
附图标记：1-闭式冷却塔，2-蓄冷槽，3-制冷机组，4-换热器，5-用户 端设备，51-干式风机盘管，52-辐射板，6-管道，7-乙二醇溶液，8-阀门， 9-减压阀，10-蒸发器，11-压缩机，12-冷凝器，13-节流阀，14-热介质， 15-冷干空气，16-热湿空气，17-水泵。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的 依据，对于未特别注明的结构或工艺，均为本领域的常规现有技术。
实施例1。一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，如图1所示，包 括闭式冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和用户端设备5；所述闭 式冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和用户端设备5之间分别均是 由管道6连接；所述管道6上设有阀门；所述蓄冷槽2采用乙二醇溶液7做 蓄冷介质。所述管道6上还设有水泵。
实施例2。一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，如图2所示，包 括闭式冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和干式风机盘管51；所 述闭式冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和干式风机盘管51之间 分别均是由管道6连接；所述管道6上设有阀门；所述蓄冷槽2采用乙二醇 溶液7做蓄冷介质。所述制冷机组3为空调机组。所述管道6上还设有水泵。
实施例3。一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，如图3所示，包 括闭式冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和辐射板52；所述闭式 冷却塔1、蓄冷槽2、制冷机组3、换热器4和辐射板52之间分别均是由管 道6连接；所述管道6上设有阀门；所述蓄冷槽2采用乙二醇溶液7做蓄冷 介质。所述制冷机组3为空调机组。所述管道6上还设有水泵。
本发明具有以下特点：
(1)冬季，室外温度低于零度，而水的冰点为0℃，冬季不采用适当的 保温措施，容易引起冰冻，导致管道阻塞。此时将闭式冷却塔中的水换成浓 度为30％乙二醇水溶液，其冰点降为-16℃，当室外温度在-5℃时，定压比热 容为3.574kJ/kg.K，具有良好的流动性，可在贵阳等高湿地区的数据机房使 用。
(2)过渡季节，室外湿球温度降低，用户侧冷冻水温要求不高，尤其 在夜间，考虑应用闭式冷却塔通过乙二醇水溶液蓄冷槽蓄冷，当室外湿球温 度达不到蓄冷要求时，开启制冷机组辅助供冷。日间应用蓄冷的冷量向用户 供冷，最大程度上实现“免费供冷”，从而达到节能的目的。
(3)本专利的用户不仅使用于数据机房，还可以应用于中大型办公写 字楼，会议中心等大型需冷型单体构筑物，还适用于过渡季夏热冬冷地区、 温和地区及冬季的夏热冬暖地区的建筑群。
(4)本专利提出以乙二醇水溶液为蓄冷介质，乙二醇水溶液既克服冰 蓄冷过程中COP值较低，能耗较高的情况，从侧面体现了水蓄冷的优势；并 且其蓄冷槽的体积要小于水蓄冷，从而降低初投资及运行管理费用；因其腐 蚀性比乙二醇水溶液要弱，稳定性强，故可在蓄冷系统中广泛应用。
(5)本发明所提出的一种以乙二醇水溶液为蓄冷介质从而实现过渡季 闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷空调系统可实现“闭式冷却塔免费供冷工况”、 “闭式冷却塔蓄冷工况”、“蓄冷槽释冷工况”，当闭式冷却塔供冷不足时， 制冷机组作为冷源补充，即“制冷机组+闭式冷却塔并联运行给用户供冷工 况”、“制冷机组运行+蓄冷槽蓄冷工况”。由于本专利主要应用于过渡季、 贵阳等高湿地区的冬季，应避免开启制冷机组，故而制冷机组参与系统运行， 仅作为辅助补充冷源。
本发明的各种工况，均是通过控制阀门实现，共5个工况，具体如下：
(1)闭式冷却塔“免费”供冷工况
当闭式冷却塔冷量足以提供用户需要，直接开启闭式冷却塔给用户供 冷。用户的高温回水经过水泵，进入闭式冷却塔进行降温处理，而后返回用 户，完成循环。
(2)闭式冷却塔蓄冷工况
该工况应用于过渡季夜间闭式冷却塔给蓄冷槽蓄冷。此时，用户侧不参 与使用负荷。经闭式冷却塔处理过的低温水经水泵作用，进入以乙二醇水溶 液为蓄冷介质的蓄冷槽，完成蓄冷过程。
(3)蓄冷槽释冷工况
该工况用于贵阳等高湿地区的冬季日间，关闭制冷机组，将夜间闭式冷 却塔给蓄冷槽所蓄冷量释放给用户，以达到最大限度应用免费冷源制冷。蓄 冷槽内的低温水经水泵作用给用户供冷，温度升高后再经水泵作用回到蓄冷 槽内进行换热，从而完成整个释冷过程。
(4)制冷机组+闭式冷却塔并联运行给用户供冷工况
该工况适用于蓄冷槽检修情况，在贵阳等高湿地区的冬季日间湿球温度 依然很高，达不到制冷需求温度时，需制冷机组补充少部分冷量，与闭式冷 却塔共同作为冷源，给用户供冷。优先选用闭式冷却塔给用户供冷，不足部 分用制冷机组作为补充。该工况已开启低温冷源，制冷能耗较高，无须再利 用蓄冷装置，故不对蓄冷槽蓄冷。
(5)制冷机组单独运行+蓄冷槽蓄冷工况
当过渡季节，外界湿球温度不能满足闭式冷却塔降低水温需要，此时需 要制冷机组给用户供冷，而多余的冷量单独给蓄冷槽蓄冷。用户侧高温水与 制冷机组进行换热循环，其余冷量进入蓄冷槽蓄冷。

Claims (6)

1.一种闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：包括闭式冷却塔(1)、蓄冷槽(2)、制冷机组(3)、换热器(4)和用户端设备(5)；所述闭式冷却塔(1)、蓄冷槽(2)、制冷机组(3)、换热器(4)和用户端设备(5)之间分别均是由管道(6)连接；所述管道(6)上设有阀门；所述蓄冷槽(2)采用乙二醇溶液(7)做蓄冷介质。
2.根据权利要求1所述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：所述用户端设备(5)为干式风机盘管(51)。
3.根据权利要求1所述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：所述用户端设备(5)为辐射板(52)。
4.根据权利要求1所述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：所述制冷机组(3)为空调机组。
5.根据权利要求1所述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：所述制冷机组(3)为热泵机组。
6.根据权利要求1所述的闭式冷却塔“免费供冷”的蓄冷设备，其特征在于：所述管道(6)上还设有水泵。
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