CN110822591A - 一种具有过冷结构的蓄冷空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种具有过冷结构的蓄冷空调系统,包括：冷水机组，包括围合成闭环回路的压缩机、过冷型冷凝器、节流装置以及蒸发器；与所述过冷型冷凝器连通的冷却水管路和过冷水管路，所述冷却水管路和所述过冷水管路用于分别对所述过冷型冷凝器中的制冷剂进行冷凝和过冷；蓄冷槽，与供水接口和回水接口连通，用于向末端供冷，也与所述过冷型冷凝器连通，储存在所述蓄冷槽中的低品位冷水作为过冷水经所述过冷水管路输送至所述过冷型冷凝器中，以对所述过冷型冷凝器中的、经所述冷却水管路冷却后的制冷剂进行过冷。本发明提供一种占地体积小、能耗小的具有过冷结构的蓄冷空调系统。

Description

一种具有过冷结构的蓄冷空调系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种具有过冷结构的蓄冷空调系统。
背景技术
蓄冷空调是一种能在电力低谷期蓄存冷量，在电力高峰期释放冷量的空调系统，其优势在于：一、有利于降低电力的峰值负荷，减小电网压力，有助于供给侧电力调峰；二、用户侧可利用峰谷电价差异，在低谷期蓄存更多冷量，以减小高峰期的系统能耗，实现系统经济运行，同时可用蓄存的冷量满足峰值冷负荷的需求，因此可降低系统容量，减小初投资。
常见的蓄冷空调形式为冰蓄冷空调与水蓄冷空调，其中，冰蓄冷空调要求低蒸发温度，使得系统在运行时能效较低；水蓄冷空调通常由于蓄水可利用的温差较小(通常5℃～7℃)，需要配套相应较大占地体积的蓄水池，因此建筑占地成本较高。常见的蓄冷空调系统采用常规冷水机组，冷凝器对制冷剂的冷却能力受限于冷却水温，无法实现较大的过冷度以提高能效。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中空调占地体积大、能耗大的缺陷，从而提供一种占地体积小、能耗小的具有过冷结构的蓄冷空调系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有过冷结构的蓄冷空调系统，包括：
冷水机组，包括围合成闭环管路的压缩机、过冷型冷凝器、节流装置以及蒸发器；
与所述过冷型冷凝器连通的冷却水管路和过冷水管路，所述冷却水管路和所述过冷水管路用于分别对所述过冷型冷凝器中的制冷剂进行冷却和过冷；
蓄冷槽，与供水接口和回水接口连通，用于向末端供冷，也与所述过冷型冷凝器连通，储存在所述蓄冷槽中的低品位冷水作为过冷水经所述过冷水管路输送至所述过冷型冷凝器中，对所述过冷型冷凝器中的、经所述冷却水管路冷却后的制冷剂进行过冷。
进一步,所述蓄冷槽还与所述蒸发器连接。
进一步,所述蒸发器还与所述供水接口和回水接口连通，用于向末端供冷。
进一步,所述冷却水管路包括与过冷型冷凝器连接的冷却水出口、以及冷却水入口，所述冷却水出口、冷却水入口和所述过冷型冷凝器形成一个循环系统。
进一步,在所述蓄冷槽为分层水罐。
进一步,所述过冷型冷凝器包括：
第一管体，具有允许所述冷却水管路中的冷却水进入的第一进水口和允许冷却水排出的第一出水口；
第二管体，与所述第一管体并列设置，具有允许所述过冷水管路中的过冷水进入的第二进水口和允许过冷水排出的第二出水口。
进一步,所述第一管体与所述第二管体为一体成型件。
进一步，所述第一管体和所述第二管体内置在一壳体中。
进一步,在所述第一管体或所述第二管体内设有若干个允许冷却水或过冷水流通的管路。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的具有过冷结构的蓄冷空调系统，包括：冷水机组，包括围合成闭环管路的压缩机、过冷型冷凝器、节流装置以及蒸发器；与所述过冷型冷凝器连通的冷却水管路和过冷水管路，所述冷却水管路和所述过冷水管路用于分别对所述过冷型冷凝器中的制冷剂进行冷却和过冷；蓄冷槽，与供水接口和回水接口连通，用于向末端供冷，也与所述过冷型冷凝器连通，储存在所述蓄冷槽中的低品位冷水作为过冷水经所述过冷水管路输送至所述过冷型冷凝器中，以对所述过冷型冷凝器中的、经所述冷却水管路制冷后的制冷剂进行过冷。冷却水管路对冷水机组的过冷型冷凝器中的制冷剂进行初步冷却，过冷水再进入到冷水机组的过冷型冷凝器中对内部的制冷剂进行深度过冷，此时进入到冷水机组中过冷型冷凝器的过冷水的温度高于现有技术中用于向末端供冷的冷冻水的温度，因此，本申请的空调系统相比于现有技术中的空调系统，提高了空调系统的能效，起到了节能的作用。蓄冷槽中的冷水一方面通过向末端提供高品位冷水直接承担了一部分建筑负荷，另一方面通过向过冷型冷凝器提供低品位冷水间接承担了又一部分建筑负荷，这是由于通过过冷增大制冷剂的过冷度后，冷水机组能效提升，其在相同功耗下可制取更多的冷量。过冷间接承担的建筑负荷使得蓄冷槽内蓄水的温差增加，在蓄存相同冷量时，蓄水量相比于现有技术中的水量大幅减小，使得蓄冷槽的占地体积减小。
2.本发明提供的具有过冷结构的蓄冷空调系统，在所述蓄冷槽为分层水罐，使得蓄冷槽中不同温度的水不掺混，在蓄冷槽与冷水机组连接时，冷水机组可以对蓄冷槽中的不同温度的水进行一次或多次梯级冷却。
3.本发明提供的具有过冷结构的蓄冷空调系统，所述第一管体和所述第二管体内置在一壳体中。即在壳体内可以分别完成对制冷剂的冷凝与过冷过程。相比于单独附加过冷器的系统，减小了过冷型冷凝器的占地面积，有利于可实现过冷的冷水机组的一体化设计与标准化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种具有过冷结构的蓄冷空调系统的原理图；
图2为本发明提供的折流管壳式过冷型冷凝器的结构示意图；
图3为本发明提供的逆流管壳式过冷型冷凝器的结构示意图；
图4为本发明提供的套管式过冷型冷凝器的结构示意图；
图5为本发明提供的板式过冷型冷凝器的结构示意图；
附图标记说明：
1-压缩机；2-过冷型冷凝器；201-冷却水入口；202-冷却水出口；3-节流装置；4-蒸发器；501-冷冻水泵；502-第一通断阀；6-蓄冷槽；601-过冷水泵；602-第二通断阀；603-蓄冷水泵；604-第三通断阀；605-第四通断阀；606-第一调节阀；607-第二调节阀；701-供水接口；702-回水接口；8-第一管体；801-第一进水口；802-第一出水口；803-通孔；9-第二管体；901-第二进水口；902-第二出水口；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-5所示,本发明实施例提供的一种具有过冷结构的蓄冷空调系统，包括：冷水机组，包括围合成闭环管路的压缩机1、过冷型冷凝器2、节流装置3以及蒸发器4；与所述过冷型冷凝器2连通的冷却水管路和过冷水管路，所述冷却水管路和所述过冷水管路用于分别对所述过冷型冷凝器2中的制冷剂进行冷却和过冷，共同连接在过冷型冷凝器2的两端；蓄冷槽6，与供水接口701和回水接口702连通，用于向末端供冷，也与所述过冷型冷凝器2连通，储存在所述蓄冷槽6中的低品位冷水作为过冷水经所述过冷水管路输送至所述过冷型冷凝器2中，以对所述过冷型冷凝器2中的、经所述冷却水管路制冷后的制冷剂进行过冷。所述蒸发器4还与所述供水接口701和和回水接口702连通，用于向末端供冷。
系统处于深度过冷运行模式时：关闭蓄冷水泵603、第三通断阀604，关闭第一调节阀606、第四通断阀605。制冷剂在压缩机1中压缩成高温高压气体，进入过冷型冷凝器2中冷凝，然后变成常温高压液体，进入节流装置3中进行降压，变成低温常压气液混合物，然后进入蒸发器4中蒸发吸热变成气态制冷剂，最后回到压缩机1中。冷冻水回水通过回水接口702进入制冷站中，经过第一通断阀502、冷冻水泵501、和第二调节阀607，进入蒸发器4被降温，而后经过管路通向通过供水接口701，回流至末端中，此时，冷水机组向末端供冷。蓄冷槽6中所蓄存的低品位冷水作为过冷水(低品位冷水为温度高于向末端供冷的冷冻水温度，并且低于环境温度的水)，经第二通断阀602、过冷水泵601进入冷水机组中，与过冷型冷凝器2中的制冷剂进行换热，使过冷型冷凝器2中的制冷剂达到深度过冷状态，具有很大过冷度，换热后的过冷水为高温过冷水，通过管路回流至蓄冷槽6中。所述冷却水管路包括与过冷型冷凝器2连接的冷却水出口202、以及冷却水入口201，所述冷却水出口202、冷却水入口201和所述过冷型冷凝器2形成一个循环系统。所述冷却水可以来自冷却塔、水源、地源等。在深度过冷前，冷水机组中过冷型冷凝器2内的制冷剂首先被冷却水管路冷却至冷却水进水温度附近，带有一定的过冷度。
蓄冷槽6供冷、冷水机组不过冷的运行模式：开启冷冻水泵501，开启第一通断阀502、第四通断阀605，开启第一调节阀606、第二调节阀607，此时，蓄冷槽6中蓄存的为可向直接末端供冷的高品位冷水(高品位冷水为向末端供冷的冷冻水)，冷水机组与蓄冷槽6均与供水接口701、回水接口702连通，同时向末端供冷。同时关闭过冷水泵601，关闭第二通断阀602。关闭蓄冷水泵603，关闭第三通断阀604。制冷剂完成自压缩机1，经过冷型冷凝器2、节流装置3、蒸发器4，回到压缩机1的循环过程。由于没有打开过冷水泵601和第二通断阀602，因此，此模式只制冷，不进行过冷。
蓄冷运行模式：关闭冷冻水泵501，关闭第一通断阀502、第一调节阀606、第二调节阀607，冷水机组不与供水接口701、回水接口702连通，不向末端供冷。同时关闭过冷水泵601，关闭第二通断阀602，过冷水循环停止。开启蓄冷水泵603，开启第三通断阀604、第四通断阀605，,蓄冷槽6中的高温过冷水经蓄冷水泵603、第三通断阀604流入蒸发器4中被冷却，降温至可向冷水机组提供过冷水的低品位冷水温度、或可直接向末端直接供冷的高品位冷水温度，经第四通断阀605流回蓄冷槽6中。此模式可为深度过冷运行模式提供作为过冷水的低品位冷水，或者为蓄冷槽6供冷、冷水机组不过冷的运行模式和释冷运行模式提供可直接向末端供冷的高品位冷水。
释冷运行模式：开启冷冻水泵501，开启第一通断阀502、第四通断阀605、第一调节阀606，关闭第二调节阀607，同时关闭蓄冷水泵603，关闭第三通断阀604，关闭过冷水泵601，关闭第二通断阀602，冷水机组不与供水接口701、回水接口702连通，停止工作。此时，蓄冷槽6中蓄存可直接向末端供冷的高品位冷水，蓄冷槽6与供水接口701、回水接口702连通，向末端供冷。高品位冷水从蓄冷槽6中流出，经第四通断阀605流向供水接口701，向末端供冷。在末端换热后变为低品位冷水，经回水接口702流回冷站，而后经第一通断阀502、冷冻水泵501、第一调节阀606流回蓄冷槽6中。此模式可为深度过冷运行模式提供作为过冷水的低品位冷水。
在本实施例中，若是待改造的空调系统中没有蓄冷槽6，可以加装一个蓄冷槽6，以实现空调系统的各种功能。
在本实施例中，所述蓄冷槽6中的高温过冷水在冷水机组不向末端供冷的时间内被冷水机组一次冷却或分多次梯级冷却。蓄冷槽6为分层水罐，分层水罐为自然分层水罐，蓄存于蓄冷槽6中的温度不同的水，由于密度不同而自然地分成不同的层次，且每一层次之间互不相融。
作为变形，还可以采用内设有用于隔开不同温度的水的若干隔板的水罐，使不同温度的水分开放置以免掺混。当然，还可以在空调系统中设置多个蓄冷槽6，用于存放不同温度的水。
如图2-5所示，所述过冷型冷凝器2包括：第一管体8，具有允许所述冷却水管路中的冷却水进入的第一进水口801和允许冷却水排出的第一出水口802；第二管体9，与所述第一管体8并列设置，具有允许所述过冷水管路中的过冷水进入的第二进水口901和允许过冷水排出的第二出水口902。
冷却水出口202中的冷却水通过第一进水口801进入到过冷型冷凝器2中，再由第一出水口802排出，过冷水通过第二进水口901进入到过冷型冷凝器2中，再由第二出水口902排出。
如图2-5所示，在第一管体8和第二管体9上分别设有通孔803，制冷剂可以通过通孔803进出。
如图2-5所示，在第一管体8内设置有隔板，制冷剂在第一出水口802和第二出水口902处具有一定的过冷度，使得制冷剂的温度接近冷却水的进水温度。第一管体8的第一进水口801和第一出水口802与第二管体9的第二进水口901和第二出水口902设置在同一侧。图2中的过冷型冷凝器为折流管壳式过冷型冷凝器2；图3中的过冷型冷凝器为逆流管壳式过冷型冷凝器2；图4中的过冷型冷凝器为套管式过冷型冷凝器2。
如图5所示，为板式过冷型冷凝器2，第一管体8的第一进水口801和第一出水口802与第二管体9的第二进水口901和第二出水口902设置在不同侧，并且第二进水口901和第二出水口902交叉设置。
所述第一管体8、所述第二管体9与所述过冷型冷凝器2为一体成型件，即在壳体内完成对制冷剂的冷凝与过冷过程。相比于单独附加过冷器的系统，减小了设备占地面积，有利于可实现过冷的冷水机组的一体化设计与标准化生产，同时，只需将常规冷水机组中的冷凝器替换为所述过冷型冷凝器，即成为可实现过冷的冷水机组，便于对常规机组进行改造。
如图4-5所示，所述第一管体8和所述第二管体9内置在一壳体中(图中未示出)。在所述第一管体8或所述第二管体9内设有若干个允许冷却水或过冷水流通的管路。
在本实施例中，第一管体8和第二管体设置在壳体中，制冷剂通过通孔803进入到壳体中，冷却水通过第一管体8中的若干管路与制冷剂换热，从而完成冷却；过冷水通过第二管体9中的若干管路充分的与制冷剂换热，从而完成过冷。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，包括：
冷水机组，包括围合成闭环管路的压缩机(1)、过冷型冷凝器(2)、节流装置(3)以及蒸发器(4)；
与所述过冷型冷凝器(2)连通的冷却水管路和过冷水管路，所述冷却水管路和所述过冷水管路用于分别对所述过冷型冷凝器(2)中的制冷剂进行冷却和过冷；
蓄冷槽(6)，与供水接口(701)和回水接口(702)连通，用于向末端供冷，也与所述过冷型冷凝器(2)连通，储存在所述蓄冷槽(6)中的低品位冷水作为过冷水经所述过冷水管路输送至所述过冷型冷凝器(2)中，以对所述过冷型冷凝器(2)中的、经所述冷却水管路冷却后的制冷剂进行过冷。
2.根据权利要求1所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，所述蓄冷槽(6)还与所述蒸发器(4)连接。
3.根据权利要求2所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，所述蒸发器(4)还与所述供水接口(701)和回水接口(702)连通，用于向末端供冷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，所述冷却水管路包括与过冷型冷凝器(2)连接的冷却水出口(202)、以及冷却水入口(201)，所述冷却水出口(202)、冷却水入口(201)和所述过冷型冷凝器(2)形成一个循环系统。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，在所述蓄冷槽(6)为分层水罐。
6.根据权利要求1-5任一项所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，所述过冷型冷凝器(2)包括：
第一管体(8)，具有允许所述冷却水管路中的冷却水进入的第一进水口(801)和允许冷却水排出的第一出水口(802)；
第二管体(9)，与所述第一管体(8)并列设置，具有允许所述过冷水管路中的过冷水进入的第二进水口(901)和允许过冷水排出的第二出水口(902)。
7.根据权利要求6所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，所述第一管体(8)和所述第二管体(9)内置在一壳体中。
8.根据权利要求6所述的具有过冷结构的蓄冷空调系统，其特征在于，在所述第一管体(8)或所述第二管体(9)内设有若干个允许冷却水或过冷水流通的管路。
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