CN111336624B - 一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，包括分流阀、控制系统、若干个蒸发器和蓄冰桶；所述蒸发器位于浸满水的所述蓄冰桶内；所述分流阀与每个所述蒸发器之间均通过流道连接，并且所述分流阀与每个所述蒸发器之间均设置有电磁阀，每个所述电磁阀与所述控制系统均通过控制线电连接。本发明实现了对冷量传导介质进行分流优化控制，从源头上减少了冷量浪费，同时实现了高效制冷。
Description
技术领域
本发明涉及能源利用技术领域，更具体的说是涉及一种用于分布式光伏直驱静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统。
背景技术
静态冰蓄冷空调系统是一种采用蒸发器浸入水槽中制冰蓄冷，具有“移峰填谷”错峰供能功能的空调系统。将静态冰蓄冷空调系统应用于分布式光伏能源系统后，冰蓄冷替代蓄电池储能的理念，降低了分布式光伏能源系统储能部件的成本；而光伏直驱技术的采用，能有效缓解太阳辐照度的波动性与间歇性对制冷系统的影响。
众所周知，静态制冰系统中的过冷度和冰层厚度严重制约着系统的制冷效率，为有效缓解冰层厚度对制冷性能的影响，现有技术中存在众多制冰模式：过冷水制取动态冰模式、流动冰模式、冰浆模式、片冰模式等等；也有研究从浸入式蒸发器结构着手，优化蒸发器的各种参数：如管径、管长、间距、翅片模式等等；还有研究采用不同种类的蒸发器，如带内外翅片的盘管式蒸发器、管翅式蒸发器和管翅式微管蒸发器等等，以期增加换热效率。
随着冰层厚度的增加，蒸发器内的制冷剂吸热能力会逐步减弱，液态制冷剂吸热气化时间逐渐增加，随着时间的增加，最后完全有可能不汽化直接液态流出蒸发器，流入压缩机内部发生液击，损坏压缩机。为避免液击事故，如今普遍采用电子膨胀阀或热力膨胀阀控制液体流入蒸发器内的流量，同时还在压缩机吸气口安装低压停机采取终端保护措施，但是采用的电子膨胀阀或者热力膨胀阀会限制流入蒸发器内的制冷剂流量，降低制冷效率。
因此，如何提供一种从源头上减少制冷剂浪费，并且提高制冷效率的用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，本发明采用分流阀实现对冷量传到介质进行分流优化控制，从源头上减少了冷量浪费，提高了制冷效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，包括分流阀、控制系统、若干个蒸发器和蓄冰桶；
所述蒸发器位于浸满水的所述蓄冰桶内；所述分流阀与每个所述蒸发器之间均通过流道连接，并且所述分流阀与每个所述蒸发器之间均设置有电磁阀，每个所述电磁阀与所述控制系统均通过控制线电连接。
优选的，在上述一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统中，每个所述蒸发器均连接有冰层厚度监测仪，并且所述冰层厚度监测仪通过信号线与所述电磁阀连接。
优选的，在上述一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统中，所述蒸发器表面的最佳结冰厚度为5-6.5cm。
本发明还公开了上述用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统的应用，所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统先制冰蓄冷后融冰供冷的工况，或者所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统边制冷边供冷的工况。
当所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统先制冰蓄冷后融冰供冷的工况时，步骤如下：
(1)从膨胀阀流出的液态制冷剂流入分流阀内，控制系统通过控制线传达控制信号至电磁阀；
(2)制冷剂通过流道流入蒸发器内，制冷剂通过蒸发器管壁从水中吸热蒸发排出，然后被吸入压缩机内；
(3)蓄冰桶内的水由蒸发器管壁释放热量后，温度逐步降低至在蒸发器管壁外凝结成冰块蓄存冷量；
(4)通过冰层厚度监测仪监测蒸发器表面冰层厚度，当冰层厚度达到5-6.5cm后，冰层厚度监测仪通过信号线传递信号至步骤(1)中的电磁阀和控制系统，控制系统控制步骤(1)中的电磁阀关闭，打开其他未结冰的蒸发器所对应的电磁阀；
(5)分流阀的制冷剂流入打开的电磁阀流道中，重复步骤(1)-(4)，让制冷剂流入其他蒸发器内重新开始结冰过程。
当所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统边制冷边供冷的工况时，步骤如下：
(1)从膨胀阀流出的液态制冷剂流入分流阀内，控制系统通过控制线传输控制信号至所有电磁阀，控制制冷剂流入所有的蒸发器内制冷，直至冰层厚度监测仪监测到有冰层凝结；
(2)控制系统自动转为蓄冰工况，此后控制流程同先制冰蓄冷后融冰供冷工况的步骤(1)-(5)。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，对冷量传导介质进行了分流优化控制，从源头上减少了冷量浪费；并且在膨胀阀全开的同时，保证节流后的制冷剂全部参与制冷，实现了高效制冷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的整体结构示意图；
图2为蒸发器管外结冰厚度与时间的关系图。
在图中：
1为膨胀阀、2为分流阀、3为控制系统、41为控制线一、42为控制线二、43为控制线三、51为电磁阀一、52为电磁阀二、53为电磁阀三、61为流道一、62为流道二、63为流道三、71为蒸发器一、72为蒸发器二、73为蒸发器三、8为蓄冰桶、91为冰层厚度监测仪一、92为冰层厚度监测仪二、93为冰层厚度监测仪三、101为信号线一、102为信号线二、103为信号线三。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种用于分布式光伏直驱静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，改变传统的蒸发器和制冰模式旨在优化蒸发器与静态水之间传统效率和传热速率的模式，本发明采用分流阀对冷量传到介质进行分流优化控制，从源头上减少了冷量浪费；
另外传统方式中为保障静态制冰机安全稳定运行，采用的电子膨胀阀或热力膨胀阀会限值流入蒸发器内的制冷剂流量，降低制冷效率，而本发明在静态制冰系统中安装了智能分流阀，可以时刻保证膨胀阀全开，节流后的全部制冷剂全部参与制冷，实现了高效制冷。
本发明提供了一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，包括分流阀、控制系统、若干个蒸发器和蓄冰桶；
所述蒸发器位于浸满水的所述蓄冰桶内；所述分流阀与每个所述蒸发器之间均通过流道连接，并且所述分流阀与每个所述蒸发器之间均设置有电磁阀，每个所述电磁阀与所述控制系统均通过控制线电连接。
为了进一步优化上述技术方案，每个所述蒸发器均连接有冰层厚度监测仪，并且所述冰层厚度监测仪通过信号线与所述电磁阀连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述蒸发器表面的最佳结冰厚度为4cm。
下面，为了更清楚的对用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统进行说明，以具体实施例的方式对智能控制的工作原理进行说明如下：
实施例1
当分布式光伏直驱静态冰蓄冷空调系统工作于先制冰蓄冷后融冰供冷工况时：
从膨胀阀1流出的液态制冷剂流入分流阀2内，此时控制系统3传达控制信号通过控制线一41、控制线二42和控制线三43分别控制电磁阀一51关闭、电磁阀二52打开和电磁阀三53关闭。
制冷剂通过制冷剂流道二62流入蒸发器二72内，由于蒸发器二72浸入在盛满水的蓄冰桶8内，此时制冷剂在蒸发器二72内通过管壁从水中吸热蒸发排出，然后被吸入压缩机内。
蓄冰桶8内的水由蒸发器二72管壁释放热量后，温度会逐步降低，当降低到一定程度后开始在蒸发器二72管壁凝结成冰块蓄存冷量，随着制冷过程的进行，蒸发器二72表面凝结的冰块的厚度逐步增加，蓄存的冷量也会逐步增加。
通过冰层厚度监测仪二92监测浸入水中的蒸发器二72表面冰层的厚度，当冰层厚度达到4cm后，通过信号线二102传递信号给电磁阀二52和控制系统3，此时控制系统3控制发出信号将电磁阀一51和电磁阀三53打开，电磁阀二52关闭，分流阀2的制冷剂同时均匀流入制冷剂流道一61和制冷剂流道三63内，此时蒸发器一71和蒸发器三73同时制冰蓄冷，由于蒸发器一71和蒸发器三73此时是初始制冰阶段，制冰效率较高。
当蒸发器一71和蒸发器三73结冰厚度达到5-6.5cm后，控制系统3会关闭电磁阀一51和电磁阀三53，打开其他未结冰的蒸发器所对应的电磁阀，让制冷剂流入其他蒸发器内重新开始制冰过程。
本发明实施例1的这种智能分流系统分时控制多联蒸发器错时分段制冰，不仅可以较大程度的提高整个分布式光伏直驱静态冰蓄冷空调系统制冷效率，还得到了数量可观的蓄冰量。
需要解释的是：制冰量与制冷效率成反比例关系，不可同时兼得，但是蓄冰量和制冷效率均是用户需要得到的，因此为了兼顾制冷效率与制冰量，通过实验测试与理论计算分析，蒸发器表面的最佳结冰厚度为5-6.5cm，分析结果如图2所示。
实施例2
当分布式光伏直驱静态冰蓄冷空调系统工作于边制冷边供冷工况时：
边制冷边供冷工况运行时，由于起始阶段供冷量较大，为确保蓄冰桶8内的冷量均匀分布，此时控制系统3打开所有的电磁阀，让制冷剂流入所有的蒸发器内制冷，由于蒸发器分散分布在蓄冰桶各处，蒸发器分散制冷减少了蓄冰桶8内水之间的冷量传递过程，提高了制冷速率，达到即开即用的效果。
当用户冷负荷达到平衡后，此时制冷系统制取的冷量已大于用户的需求，此时制冷系统蒸发器周围开始凝结冰层，当冰层厚度监测仪监测到有冰层凝结后，控制系统3自动转为蓄冰工况，此后的控制流程与实施例1相同。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，其特征在于，包括分流阀、控制系统、若干个蒸发器和蓄冰桶；所述蒸发器位于浸满水的所述蓄冰桶内；所述分流阀与每个所述蒸发器之间均通过流道连接，并且所述分流阀与每个所述蒸发器之间均设置有电磁阀，每个所述电磁阀与所述控制系统均通过控制线电连接；每个所述蒸发器均连接有冰层厚度监测仪；
当所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统先制冰蓄冷后融冰供冷的工况时，步骤如下：
(1)从膨胀阀流出的液态制冷剂流入分流阀内，控制系统通过控制线传达控制信号至电磁阀；
(2)制冷剂通过流道流入蒸发器内，制冷剂通过蒸发器管壁从水中吸热蒸发排出，然后被吸入压缩机内；
(3)蓄冰桶内的水由蒸发器管壁释放热量后，温度逐步降低至在蒸发器管壁外凝结成冰块蓄存冷量；
(4)通过冰层厚度监测仪监测蒸发器表面冰层厚度，当冰层厚度达到4cm后，冰层厚度监测仪通过信号线传递信号至步骤(1)中的电磁阀和控制系统，控制系统控制步骤(1)中的电磁阀关闭，打开其他未结冰的蒸发器所对应的电磁阀；
(5)分流阀的制冷剂流入打开的电磁阀流道中，重复步骤(1)-(4)，让制冷剂流入其他蒸发器内重新开始结冰过程；
当所述智能分流系统用于静态冰蓄冷空调系统边制冷边供冷的工况时，步骤如下：
(1)从膨胀阀流出的液态制冷剂流入分流阀内，控制系统通过控制线传输控制信号至所有电磁阀，控制制冷剂流入所有的蒸发器内制冷，直至冰层厚度监测仪监测到有冰层凝结；
(2)控制系统自动转为蓄冰工况，此后控制流程同先制冰蓄冷后融冰供冷的工况时的步骤(1)-(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，其特征在于，所述冰层厚度监测仪通过信号线与所述电磁阀连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于静态冰蓄冷空调系统的智能分流系统，其特征在于，所述蒸发器表面的最佳结冰厚度为5-6.5cm。
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