CN111102670A - 提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置：包括蓄冰槽；所述蓄冰槽中设置有蓄冰盘管、左侧载冷剂联箱、右侧载冷剂联箱、左侧布水管联箱和右侧布水管联箱；所述左侧载冷剂联箱和右侧载冷剂联箱分别位于蓄冰盘管左右两侧并与其连通；所述左侧布水管联箱位于左侧载冷剂联箱的左侧，右侧布水管联箱位于右侧载冷剂联箱的右侧；所述左侧布水管联箱与左侧布水管连接；所述左侧载冷剂联箱与蓄冰盘管的出口相连通，右侧载冷剂联箱与蓄冰盘管的入口相连通；本发明还提供一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，本发明能有效改善结冰过程中形成的圆锥形冰层，使得冰层厚度均匀，从而提高结冰效率。
Description
技术领域
本发明涉及属于暖通空调应用领域，具体涉及一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置及方法。
背景技术
冰蓄冷技术作为一种重要的能源蓄存技术，近年来获得了较大的发展。冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷量的储存，在用电低谷时段用电制冰将冷量蓄存起来，在用电高峰期将蓄存的冷量释放向空调系统供冷，实现电网“移峰填谷”，促进电网安全高效运行。目前冰蓄冷技术中多采用盘管式蓄冰槽，盘管式蓄冰槽的制冰方式为静态制冰，其取冷过程又以外融冰为主。外融冰取冷过程是高温冷冻水直接与冰层相接触，使冰层由外向内逐渐融化。蓄冰槽内结冰时由于蓄冰盘管内载冷剂温度会随着流动路程而有所变化，进口温度低、出口温度高，盘管外会形成圆锥形冰层，即进口处冰层厚、出口处冰层薄,冰层厚度不均匀一致,则融冰时会产生死区，延缓冰的融化。外融冰时，从布水器出流的高温冷冻水沿盘管长度方向在冰层上缓慢流动由外向内不断融化冰层。由于冰层间的冷冻水温度会随冷冻水缓慢流动产生变化，进口温度高、出口温度低，位于进口附近的冰层会率先融完，未融化的冰层近似圆锥状，出口处冰层较厚。冰层融化的不均匀性会导致取冷水流分布不均匀，降低融冰取冷效率。
目前设计的部分蓄冰槽为使槽内的结冰与融冰均匀一致，在蓄冰槽内设计了空气搅拌器，将空气导入蓄冰槽底部，通过浮力使大量气泡升起而扰动水流，促使结冰与融冰均匀一致。但使用空气搅拌器长时间将空气送入水中，必将使水呈现弱酸性，加速对浸没在水中的金属盘管的腐蚀。同时气泡仅能扰动上下位置的水，无法扰动左右位置(冷冻水进出口位置)的水，不能改善结冰融冰的圆锥状冰层。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置：包括蓄冰槽；
所述蓄冰槽中设置有蓄冰盘管、左侧载冷剂联箱、右侧载冷剂联箱、左侧布水管联箱和右侧布水管联箱；
所述左侧载冷剂联箱和右侧载冷剂联箱分别位于蓄冰盘管左右两侧并与其连通；所述左侧布水管联箱位于左侧载冷剂联箱的左侧，右侧布水管联箱位于右侧载冷剂联箱的右侧；所述左侧布水管联箱与左侧布水管连接；
所述左侧载冷剂联箱与蓄冰盘管的出口相连通，右侧载冷剂联箱与蓄冰盘管的入口相连通；
载冷剂管位于蓄冰槽外侧，载冷剂管分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过载冷剂调节阀一与左侧载冷剂联箱连接，另一路经过载冷剂调节阀二与右侧载冷剂联箱连接，
所述左侧载冷剂联箱经过载冷剂调节阀三后与载冷剂出流管连接，右侧载冷剂联箱经过载冷剂调节阀四与载冷剂出流管连接；
空调回水管位于蓄冰槽外侧，空调回水管分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过冷冻水调节阀一与左侧布水管联箱连接，另一路经过冷冻水调节阀二与右侧布水管联箱连接；
所述空调供水管分别与空调用户端和蓄冰槽连接。
作为对本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的改进：
空调供水管进口分为两路，一路上设置有冷冻水调节阀三，且伸入蓄冰盘管左侧正下方的蓄冰槽内相通；另一路上设置有冷冻水调节阀四，且伸入蓄冰盘管右侧正下方的蓄冰槽内相通。
作为对本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的进一步改进：
所述左侧布水管在朝向蓄冰盘管一侧设置有若干喷孔；右侧载冷剂联箱与右侧布水管连接，右侧布水管在朝向蓄冰盘管一侧设置有若干喷孔。
本发明还提供一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，结冰过程包括以下步骤：
1)、载冷剂调节阀四、载冷剂调节阀一开启，载冷剂调节阀三、载冷剂调节阀二关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一、冷冻水调节阀二和在空调供水管上的冷冻水调节阀三、冷冻水调节阀四均处于关闭状态；
2)、由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管进入蓄冰槽中，经左侧载冷剂联箱流入蓄冰盘管中；低温载冷剂在蓄冰盘管中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，形成冰层；高温载冷剂经过蓄冰盘管，从右侧载冷剂联箱流出，经载冷剂出流管流回制冷机组中，形成载冷剂回路；
3)、载冷剂调节阀三、载冷剂调节阀二开启，载冷剂调节阀四、载冷剂调节阀一关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一、冷冻水调节阀二和在空调供水管上的冷冻水调节阀三、冷冻水调节阀四仍处于关闭状态；
4)、由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管进入蓄冰槽中，经右侧载冷剂联箱流入蓄冰盘管中；载冷剂在蓄冰盘管中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，在蓄冰盘管外表面形成冰层；高温载冷剂经过蓄冰盘管，从左侧载冷剂联箱流出，经载冷剂出流管流回制冷机组中。
本发明还提供一种提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，外融冰过程包括以下步骤：
1)、冷冻水调节阀一、冷冻水调节阀四开启，冷冻水调节阀二、冷冻水调节阀三关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三、载冷剂调节阀四和在载冷剂管上的载冷剂调节阀一、载冷剂调节阀二均处于关闭状态；
2)、通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管进入蓄冰槽中，经左侧布水管联箱流入左侧布水管中，左侧布水管在朝向蓄冰盘管一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管的管外冰层上；高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水；低温冷冻水从空调供水管流出蓄冰槽，经空调供水管流入空调用户端，形成冷冻水回路；
3)、冷冻水调节阀二、冷冻水调节阀三开启，冷冻水调节阀一、冷冻水调节阀四关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三、载冷剂调节阀四和在载冷剂管上的载冷剂调节阀一、载冷剂调节阀二均处于关闭状态；
4)、通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管进入蓄冰槽中，经右侧布水管联箱流入右侧布水管中，右侧布水管在朝向蓄冰盘管一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管的管外冰层上；高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水；低温冷冻水从空调供水管流出蓄冰槽，经空调供水管流入空调用户端，形成冷冻水回路。
作为对本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法的改进：
结冰过程载冷剂流向切换的时间可以是结冰过程进行到一半时进行，也可以在结冰过程中多次重复切换。
作为对本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法的进一步改进：
融冰过程冷冻水流向的切换时间可以是融冰过程进行到一半时进行，也可以在融冰过程中多次重复进行。
本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置及方法的技术优势为：
1、装置构成简单，操作灵活方便。
2、能有效改善结冰过程中形成的圆锥形冰层，使得冰层厚度均匀，从而提高结冰效率。
3、无论是结冰过程还是融冰过程，都可以多次重复切换流向，切换次数越多，效果越好。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的结构示意图；
图2为图1中提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的A-A方向剖视图。
图中：1—载冷剂管、2—空调回水管、3—载冷剂出流管、4—空调供水管、5-6—冷冻水调节阀、7-10—载冷剂调节阀、11—左侧布水管联箱、12—右侧布水管联箱、13—左侧载冷剂联箱、14—右侧载冷剂联箱、15—左侧布水管、16—右侧布水管、17—蓄冰盘管、18-19—冷冻水调节阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置，如图1-2所示，包括蓄冰槽。
蓄冰槽中设置有蓄冰盘管17、左侧载冷剂联箱13、右侧载冷剂联箱14、左侧布水管联箱11和右侧布水管联箱12。左侧载冷剂联箱13和右侧载冷剂联箱14分别位于蓄冰盘管17左右两侧并与其连通。左侧布水管联箱11位于左侧载冷剂联箱13的左侧，右侧布水管联箱12位于右侧载冷剂联箱14的右侧。左侧布水管联箱11与左侧布水管15连接，左侧布水管15在朝向蓄冰盘管17一侧设置有若干喷孔；右侧载冷剂联箱14与右侧布水管16连接，右侧布水管16在朝向蓄冰盘管17一侧设置有若干喷孔。
左侧载冷剂联箱13与蓄冰盘管17的出口相连通，右侧载冷剂联箱14与蓄冰盘管17的入口相连通。
载冷剂管1位于蓄冰槽外侧，载冷剂管1分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过载冷剂调节阀一9与左侧载冷剂联箱13连接，另一路经过载冷剂调节阀二10与右侧载冷剂联箱14连接，
左侧载冷剂联箱13经过载冷剂调节阀三7后与载冷剂出流管3连接，右侧载冷剂联箱14经过载冷剂调节阀四8与载冷剂出流管3连接。
空调回水管2位于蓄冰槽外侧，空调回水管2分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过冷冻水调节阀一5与左侧布水管联箱11连接，另一路经过冷冻水调节阀二6与右侧布水管联箱12连接。
空调供水管4分为两路，一路上设置有冷冻水调节阀三18，且伸入蓄冰盘管17左侧正下方的蓄冰槽内相通；另一路上设置有冷冻水调节阀四19，且伸入蓄冰盘管17右侧正下方的蓄冰槽内相通。
低温冷冻水从空调供水管4流出蓄冰槽，经空调供水管4流入空调用户端。
提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法：
结冰过程：载冷剂调节阀四8、载冷剂调节阀一9开启，载冷剂调节阀三7、载冷剂调节阀二10关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一5、冷冻水调节阀二6和在空调供水管上的冷冻水调节阀三18、冷冻水调节阀四19均处于关闭状态。由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管1进入蓄冰槽中，经左侧载冷剂联箱13流入蓄冰盘管17中。低温载冷剂在蓄冰盘管17中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，形成冰层。高温载冷剂经过蓄冰盘管17，从右侧载冷剂联箱14流出，经载冷剂出流管3流回制冷机组中，形成载冷剂回路。需切换载冷剂左右进出方向时，载冷剂调节阀三7、载冷剂调节阀二10开启，载冷剂调节阀四8、载冷剂调节阀一9关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一5、冷冻水调节阀二6和在空调供水管上的冷冻水调节阀三18、冷冻水调节阀四19仍处于关闭状态。由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管1进入蓄冰槽中，经右侧载冷剂联箱14流入蓄冰盘管17中。载冷剂在蓄冰盘管17中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，在蓄冰盘管17外表面形成冰层。高温载冷剂经过蓄冰盘管17，从左侧载冷剂联箱13流出，经载冷剂出流管3流回制冷机组中。
外融冰过程：冷冻水调节阀一5、冷冻水调节阀四19开启，冷冻水调节阀二6、冷冻水调节阀三18关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三7、载冷剂调节阀四8和在载冷剂管1上的载冷剂调节阀一9、载冷剂调节阀二10均处于关闭状态。通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管2进入蓄冰槽中，经左侧布水管联箱11流入左侧布水管15中，左侧布水管15在朝向蓄冰盘管17一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管17的管外冰层上。高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水。低温冷冻水从空调供水管4流出蓄冰槽，经空调供水管4流入空调用户端，形成冷冻水回路。需切换高温冷冻水左右出流方向时，冷冻水调节阀二6、冷冻水调节阀三18开启，冷冻水调节阀一5、冷冻水调节阀四19关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三7、载冷剂调节阀四8和在载冷剂管1上的载冷剂调节阀一9、载冷剂调节阀二10均处于关闭状态。通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管2进入蓄冰槽中，经右侧布水管联箱12流入右侧布水管16中，右侧布水管16在朝向蓄冰盘管17一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管17的管外冰层上。高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水。低温冷冻水从空调供水管4流出蓄冰槽，经空调供水管4流入空调用户端，形成冷冻水回路。
结冰过程载冷剂流向切换的时间可以是结冰过程进行到一半时进行，也可以在结冰过程中多次重复切换；融冰过程冷冻水流向的切换时间可以是融冰过程进行到一半时进行，也可以在融冰过程中多次重复进行。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置，其特征在于：包括蓄冰槽；
所述蓄冰槽中设置有蓄冰盘管(17)、左侧载冷剂联箱(13)、右侧载冷剂联箱(14)、左侧布水管联箱(11)和右侧布水管联箱(12)；
所述左侧载冷剂联箱(13)和右侧载冷剂联箱(14)分别位于蓄冰盘管(17)左右两侧并与其连通；所述左侧布水管联箱(11)位于左侧载冷剂联箱(13)的左侧，右侧布水管联箱(12)位于右侧载冷剂联箱(14)的右侧；所述左侧布水管联箱(11)与左侧布水管(15)连接；
所述左侧载冷剂联箱(13)与蓄冰盘管(17)的出口相连通，右侧载冷剂联箱(14)与蓄冰盘管(17)的入口相连通；
载冷剂管(1)位于蓄冰槽外侧，载冷剂管(1)分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过载冷剂调节阀一(9)与左侧载冷剂联箱(13)连接，另一路经过载冷剂调节阀二(10)与右侧载冷剂联箱(14)连接，
所述左侧载冷剂联箱(13)经过载冷剂调节阀三(7)后与载冷剂出流管(3)连接，右侧载冷剂联箱(14)经过载冷剂调节阀四(8)与载冷剂出流管(3)连接；
空调回水管(2)位于蓄冰槽外侧，空调回水管(2)分为两路从蓄冰槽外侧伸入蓄冰槽中，一路经过冷冻水调节阀一(5)与左侧布水管联箱(11)连接，另一路经过冷冻水调节阀二(6)与右侧布水管联箱(12)连接；
所述空调供水管(4)分别与空调用户端和蓄冰槽连接。
2.根据权利要求1所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置，其特征在于：
空调供水管(4)进口分为两路，一路上设置有冷冻水调节阀三(18)，且伸入蓄冰盘管(17)左侧正下方的蓄冰槽内相通；另一路上设置有冷冻水调节阀四(19)，且伸入蓄冰盘管(17)右侧正下方的蓄冰槽内相通。
3.根据权利要求2所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置，其特征在于：
所述左侧布水管(15)在朝向蓄冰盘管(17)一侧设置有若干喷孔；右侧载冷剂联箱(14)与右侧布水管(16)连接，右侧布水管(16)在朝向蓄冰盘管(17)一侧设置有若干喷孔。
4.利用如权利要求1-3任一所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，其特征在于：结冰过程包括以下步骤：
1)、载冷剂调节阀四(8)、载冷剂调节阀一(9)开启，载冷剂调节阀三(7)、载冷剂调节阀二(10)关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一(5)、冷冻水调节阀二(6)和在空调供水管上的冷冻水调节阀三(18)、冷冻水调节阀四(19)均处于关闭状态；
2)、由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管(1)进入蓄冰槽中，经左侧载冷剂联箱(13)流入蓄冰盘管(17)中；低温载冷剂在蓄冰盘管(17)中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，形成冰层；高温载冷剂经过蓄冰盘管(17)，从右侧载冷剂联箱(14)流出，经载冷剂出流管(3)流回制冷机组中，形成载冷剂回路；
3)、载冷剂调节阀三(7)、载冷剂调节阀二(10)开启，载冷剂调节阀四(8)、载冷剂调节阀一(9)关闭，位于空调回水管上的冷冻水调节阀一(5)、冷冻水调节阀二(6)和在空调供水管上的冷冻水调节阀三(18)、冷冻水调节阀四(19)仍处于关闭状态；
4)、由制冷机组制取得到的低温载冷剂从载冷剂管(1)进入蓄冰槽中，经右侧载冷剂联箱(14)流入蓄冰盘管(17)中；载冷剂在蓄冰盘管(17)中与管外水进行换热温度升高形成高温载冷剂，管外水由于被冷却而逐渐结冰，在蓄冰盘管(17)外表面形成冰层；高温载冷剂经过蓄冰盘管(17)，从左侧载冷剂联箱(13)流出，经载冷剂出流管(3)流回制冷机组中。
5.利用如权利要求1-3任一所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，其特征在于：外融冰过程包括以下步骤：
1)、冷冻水调节阀一(5)、冷冻水调节阀四(19)开启，冷冻水调节阀二(6)、冷冻水调节阀三(18)关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三(7)、载冷剂调节阀四(8)和在载冷剂管(1)上的载冷剂调节阀一(9)、载冷剂调节阀二(10)均处于关闭状态；
2)、通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管(2)进入蓄冰槽中，经左侧布水管联箱(11)流入左侧布水管(15)中，左侧布水管(15)在朝向蓄冰盘管(17)一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管(17)的管外冰层上；高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水；低温冷冻水从空调供水管(4)流出蓄冰槽，经空调供水管(4)流入空调用户端，形成冷冻水回路；
3)、冷冻水调节阀二(6)、冷冻水调节阀三(18)开启，冷冻水调节阀一(5)、冷冻水调节阀四(19)关闭，位于载冷剂出流管上的载冷剂调节阀三(7)、载冷剂调节阀四(8)和在载冷剂管(1)上的载冷剂调节阀一(9)、载冷剂调节阀二(10)均处于关闭状态；
4)、通过空调用户端升温后的高温冷冻水从空调回水管(2)进入蓄冰槽中，经右侧布水管联箱(12)流入右侧布水管(16)中，右侧布水管(16)在朝向蓄冰盘管(17)一侧设置有若干喷孔，高温冷冻水由喷孔喷流到蓄冰盘管(17)的管外冰层上；高温冷冻水沿盘管长度方向在管外冰层上缓慢流动，高温冷冻水与冰层进行换热形成低温冷冻水；低温冷冻水从空调供水管(4)流出蓄冰槽，经空调供水管(4)流入空调用户端，形成冷冻水回路。
6.根据权利要求4所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，其特征在于：
结冰过程载冷剂流向切换的时间可以是结冰过程进行到一半时进行，也可以在结冰过程中多次重复切换。
7.根据权利要求5所述的提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的方法，其特征在于：
融冰过程冷冻水流向的切换时间可以是融冰过程进行到一半时进行，也可以在融冰过程中多次重复进行。
Priority Applications (1)
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| CN202010034775.6A CN111102670A (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 提高盘管式冰蓄冷结冰融冰效率的装置及方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113175710A (zh) * | 2021-03-10 | 2021-07-27 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 一种可自动调节鼓气量的外融冰冰蓄冷装置 |
| CN115790030A (zh) * | 2023-02-13 | 2023-03-14 | 深圳市前海能源科技发展有限公司 | 蓄冷设备及电力调峰系统 |
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2020
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| CN113175710B (zh) * | 2021-03-10 | 2022-07-05 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 一种可自动调节鼓气量的外融冰冰蓄冷装置 |
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