CN1141526C - 一种集成化冰蓄冷机组 - Google Patents

Abstract

一种集成化冰蓄冷机组，涉及一种冰蓄冷机组的结构设计。本发明的特点是在一个箱体内布置有压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、蓄冰槽体、载冷剂泵、换热器、载冷剂膨胀箱、电动调节阀门、电磁阀、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱，箱体上留有与空调冷冻水系统相连接的管路接口。箱体内布置一个或两个载冷剂泵，换热器也可以采用一个或两个，冰槽与换热器可采用串联布置或并联布置两种方式。本发明的优点是只要将该装置与空调用户冷冻水管对接即可实现蓄冰，冷机供冷，冰槽供冷和冷机与冰槽联合供冷四种运行模式，具有调试方便、快捷，节省安装费用等优点；由于可采用批量生产，可有效保证产品质量，降低成本，缩短施工周期。

Description

一种集成化冰蓄冷机组

技术领域

本发明属于制冷空调与冰蓄冷技术领域，尤其涉及一种冰蓄冷机组的结构设计。

背景技术

冰蓄冷空调系统，是利用电网低负荷期的廉价电力如夜间电力，通过载冷剂(通常为乙二醇水溶液)将制冷系统制取的冷量贮存在水中，把水冻结成冰；而在电价昂贵的电网高负荷期如白天，将冰中的冷量释放出来向空调系统供冷，从而减少电网高负荷期对电力的需求、实现电力系统“移峰填谷”的空调系统。因此该技术得到了电力政策的大力支持，在国内得到迅速发展。

蓄冷系统包括制冷机、蓄冷装置、载冷剂-空调水换热器(以下简称换热器)、载冷剂泵、电动调节阀门和相应的输配管路以及电气自控系统等部分组成。目前，现有的冰蓄冷系统均是由上述各独立部件，通过设计选型、现场安装而成。由于冰蓄冷空调系统设备多，管路复杂，因此与普通空调系统相比，其现场施工、安装和调试工作量大，工作难度高，导致施工周期长，系统性能难于保障，工程造价高；而且因冰蓄冷系统的优化运行与次日的天气、建筑物的负荷特性、系统的蓄冷与取冷特性等因素有着直接关系，故对蓄冷系统与控制系统设计的工程技术人员提出了特殊要求。

发明的内容

本发明的目的和任务是为了提高工程质量，降低系统成本，缩短施工周期，提出一种通过标准化设计，在工厂内批量生产的“集成化冰蓄冷机组”，以改进现有技术的缺陷和不足。

上述目的和任务是通过如下技术方案实现的：一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：在一个箱体内布置有压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、冰槽、载冷剂泵、换热器、载冷剂膨胀箱、电动调节阀门、电磁阀、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱，箱体上留有与空调冷冻水系统相连接的管路接口。

在上述技术方案中，所述箱体内可以布置一个或两个载冷剂泵，其换热器也可以采用一个或两个，当采用一个载冷剂泵和一个换热器时，冰槽与换热器采用串联布置。当采用两个载冷剂泵和一个换热器时，冰槽与换热器可采用串联布置或并联布置两种方式。

本发明的技术方案还在于：当箱体内布置两个载冷剂泵和两个换热器时，所述两个换热器并联布置，且换热器与冰槽采用并联方式。

所述换热器可以采用板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器等形式。

所述冰槽可以采用蛇型盘管式蓄冰槽、圆筒型盘管式蓄冰槽、U型立式盘管式蓄冰槽、冰球式蓄冰槽等形式的内融冰冰槽。

所述冰槽还可以布置在箱体外，通过设置在箱体上的管路接口与箱体内的管路连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)工程质量好：由于批量化生产且有严格的质量检验，可保证产品质量，为工程质量的提高奠定了基础；(2)总体价格低：由于以前很多需要现场施工的内容转移到工厂内定型完成，故降低了施工成本；同时由于集中采购、批量生产，使得生产成本降低；(3)施工周期缩短：现场只需简单的安装和调试，且可以规范操作，易于保证质量、缩短施工周期。只要将此集成化冰蓄冷机组与空调用户冷冻水管对接即可实现蓄冰，冷机供冷，冰槽供冷和冷机与冰槽联合供冷四种运行模式，因而节省安装费用；制冷机控制与蓄冰系统自控于一体，因而调试方便、快捷；主要设备及连接管路为工厂化生产，容易保证产品质量；便于维护管理；节省安装空间与面积，不必采用大面积机房，或将整机安装在室外空地或屋顶即可。

附图说明

图1是本发明的串联单泵形式的连接图。

图2是本发明的串联单泵形式的单独蓄冷工况下的流向图。

图3是本发明的串联单泵形式的融冰供冷工况下的流向图。

图4是本发明的串联单泵形式的冷机供冷工况下的流向图。

图5是本发明的串联单泵形式的联合供冷工况下的流向图。

图6是本发明的串联双泵形式的连接图。

图7是本发明的并联单换热器形式的连接图。

图8是本发明的并联单换热器形式的单独蓄冷工况下的流向图。

图9是本发明的并联单换热器形式的融冰供冷工况下的流向图。

图10是本发明的并联单换热器形式的冷机供冷工况下的流向图。

图11是本发明的并联单换热器形式的联合供冷工况下的流向图。

图12是本发明的并联双换热器形式的连接图。

图13是本发明的并联双换热器形式的单独蓄冷工况下的流向图。

图14是本发明的并联双换热器形式的融冰供冷工况下的流向图。

图15是本发明的并联双换热器形式的冷机供冷工况下的流向图。

图16是本发明的并联双换热器形式的联合供冷工况下的流向图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体结构及工作过程：

本发明是在一个箱体14内布置有压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3、冰槽13、载冷剂泵5、换热器9、载冷剂膨胀箱11、电动调节阀门(6、7)、电磁阀(8、10)、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱12，箱体上留有与空调冷冻水系统相连接的管路接口a1和a2。

由压缩机4、冷凝器1、节流装置2和蒸发器3组成的制冷剂循环的运行可分为空调和蓄冰两种工况。当制冷机组分别工作在空调工况和蓄冰工况时，载冷剂通过一台或多台载冷剂泵驱动，通过制冷机组、电动调节阀、开启的电磁阀、换热器和冰槽，将制冷机组制造的冷量释放给空调水或冰槽内水介质中，以实现蓄冰、融冰供冷、冷机单独供冷和冷机与冰槽联合供冷四种运行模式。

根据蓄冰系统的不同形式，冰蓄冷机组可以分为串联单泵、串连双泵、并联单换热器和并联双换热器四类。实施例1：串联单泵形式的集成化冰蓄冷机组：

图1为串联单泵形式集成化冰蓄冷机组的连接图。

在制冷剂回路中，通过制冷剂连接管按压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3的顺序连接成一个封闭系统。

在载冷剂回路中，通过载冷剂连接管将载冷剂泵5、蒸发器3、电动调节阀6和7、电磁阀8和10，换热器9、载冷剂膨胀箱11和冰槽13连接成一个封闭系统。

将制冷剂回路中的压缩机4、冷凝器1的冷却介质驱动设备与载冷剂回路中的载冷剂泵5、电动调节阀6和7、电磁阀8和10以及用于检测制冷剂和载冷剂等状态的传感装置通过电气信号线或导线集中在电控箱12内，实现整个装置的优化运行。

将上述构成制冷剂回路和载冷剂回路的部件以及电控箱集中装在一个箱体14内，壳体外留有连接空调用户的连接口a1、a2，空调冷冻水从a2口流出供应空调用户，从a1口回到机组。

(a)当冰蓄冷系统运行在蓄冰模式时(如图2所示)，制冷剂循环运行于蓄冰工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中的电磁阀10和电动调节阀6关闭，电磁阀8和电动调节阀7打开；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3，吸收冷量后流入冰槽13中制冰，释放冷量后，再经电动调节阀7和电磁阀8返回载冷剂泵5，进入下一循环。

(b)当冰蓄冷系统运行在融冰供冷模式时(如图3所示)，制冷剂循环停止工作。载冷剂回路中的载冷剂泵5运行，电磁阀8关闭，电磁阀10打开，电动调节阀6和7各打开到一定的开度，控制进入换热器9的载冷剂的温度；载冷剂经载冷剂泵5加压后流过蒸发器3后，流入冰槽13融冰取冷后，经电动调节阀7与经过电动调节阀6旁通过来的载冷剂混合后，再经电磁阀10进入换热器9冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵5，进入下一循环。

(c)当冰蓄冷系统运行在冷机单独供冷模式时(如图4所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中载冷剂泵5运行，电动调节阀7与电磁阀8关闭，电动调节阀6与电磁阀10开启；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后，经电动调节阀6和电磁阀10进入换热器9冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵5，进入下一循环。

(d)当冰蓄冷系统运行在冷机与冰槽联合供冷模式时(如图5所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中载冷剂泵5运行，电磁阀8关闭，电磁阀10打开，电动调节阀6和7各打开到一定的开度，控制进入换热器9的载冷剂的温度；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后，再流入冰槽13融冰取冷后，经电动调节阀7与经过电动调节阀6旁通过来的载冷剂混合后，再经电磁阀10进入换热器9冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵5，进入下一循环。实施例2：串联双泵形式的集成化冰蓄冷机组：

图6是本发明的串联双泵形式集成化冰蓄冷机组的连接图。

相对于如图1所示的串联单泵形式集成化冰蓄冷机组而言，串联双泵形式集成化冰蓄冷机组在串联单泵形式集成化冰蓄冷机组的基础上在换热器9的进口管道上增设一台载冷剂泵15，其目的是由载冷剂泵5负责克服载冷剂在蒸发器3与冰槽13载冷剂通道中的阻力，而由载冷剂泵15负责克服换热器9载冷剂通道中的阻力。这样载冷剂泵5工作在不同模式时，其阻力的变化不是很大，不仅有利于载冷剂泵5与15的选型，而且也有利于整个机组的可靠运行。

在各种运行模式下，载冷剂流向同实施例1。实施例3：并联单换热器形式的集成化冰蓄冷机组：

图7是本发明的并联单换热器形式集成化冰蓄冷机组的连接图。

与图1所示的串联单泵形式集成化冰蓄冷机组和图6所示的串联双泵形式集成化冰蓄冷机组相比，为了解决冰槽单独供冷模式下在蒸发器中不必要的阻力损失，并提高冰槽冷机联合供冷模式下冰槽的入口温度，提高冰槽取冷速率，将原来的冰槽与换热器的串连结构改为并联结构。

(a)当冰蓄冷系统运行在蓄冰模式时(如图8所示)，制冷剂循环运行于蓄冰工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中电磁阀10和电动调节阀6关闭，电磁阀8和电动调节阀7开启，载冷剂泵5运行，载冷剂泵15关闭；载冷剂经载冷剂泵5加压后流到蒸发器3吸收冷量后流入冰槽13中制冰，释放冷量后，再依次通过电动调节阀7和电磁阀8返回载冷剂泵5，进入下一循环。

(b)当冰蓄冷系统运行在融冰供冷模式时(如图9所示)，制冷剂循环停止运行。载冷剂回路中的载冷剂泵5和电磁阀8关闭，载冷剂泵15运行，电磁阀10打开，电动调节阀6和7各打开到一定的开度，控制进入换热器9的载冷剂的温度；从换热器9流出的载冷剂经过电动调节阀7后流到冰槽13中融冰取冷后，与经过电动调节阀6旁通过来的载冷剂混合，再依次通过电磁阀10和载冷剂泵15，流回换热器9，进入下一循环。

(c)当冰蓄冷系统运行在冷机单独供冷模式时(如图10所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中电动调节阀6和7关闭，电磁阀8与10和载冷剂泵5与15开启；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后，通过电磁阀10和载冷剂泵15后进入换热器9与空调水进行换热后，经电磁阀8返回载冷剂泵5进入下一循环。

(d)当冰蓄冷系统运行在冷机与冰槽联合供冷模式时(如图11所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中电磁阀8和10打开，载冷剂泵5和15均投入运行，电动调节阀6和7都打开到一定开度来控制进入换热器9的载冷剂温度；由换热器9出来的载冷剂分成三路：一路经过电磁阀8由载冷剂泵5流入蒸发器3吸收冷量；另一路通过电动调节阀7流入冰槽13中融冰取冷；第三路直接从电动调节阀6上旁通过来；三路汇合的载冷剂经过电磁阀10由载冷剂泵15加压后送入换热器9进入下一循环。实施例4：并联双换热器形式的集成化冰蓄冷机组：

图12是本发明的并联双换热器形式集成化冰蓄冷机组的连接图。

与图1所示的串联单泵形式集成化冰蓄冷机组、图6所示的串联双泵形式集成化冰蓄冷机组和图7表示并联单换热器形式集成化冰蓄冷机组相比，为便于载冷剂泵压头能满足各种工况下的选配，提高冰槽与冷机联合供冷模式下取冷的可靠性，将两者公用的换热器分离为两个换热器，构成并联双换热器系统。并联双换热器形式集成化冰蓄冷机组具有两个并联的载冷剂/空调水换热器9和17，使得制冷机供冷和冰槽供冷使用各自独立的换热器。

(a)当冰蓄冷系统运行在蓄冰模式时(如图13所示)，制冷剂循环运行于蓄冰工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中电磁阀8开启，电磁阀10与16和电动调节阀6与7以及空调冷冻水回路中的电磁阀18与19均关闭，载冷剂泵15停止运行，载冷剂泵5运行；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后通过电磁阀8后经入冰槽13中制冰，释放冷量后的载冷剂再流到载冷剂泵5进入下一循环。

(b)当冰蓄冷系统运行在融冰供冷模式时(如图14所示)，制冷剂循环停止运行。载冷剂通过换热器9与空调水进行换热。此时，电磁阀8、16与18和载冷剂泵5关闭，电磁阀10与19和载冷剂泵15开启，电动调节阀6和7各打开到一定的开度，控制进入换热器9的载冷剂温度；从换热器9流出的载冷剂经过电动调节阀7流入冰槽13融冰取冷后，与经过电动调节阀6旁通过来的载冷剂混合，再经电磁阀10由载冷剂泵15加压后流入换热器9与空调冷冻水进行热交换，进入下一循环。空调冷冻水从连接口a1进入机组，通过电磁阀19进入换热器9，取得冷量后从连接口a2流出。

(c)当冰蓄冷系统运行在冷机单独供冷模式时(如图15所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中载冷剂通过换热器17与空调水进行换热，电磁阀16和18开启，电磁阀8、10、19以及电动调节阀6与7均关闭，载冷剂泵15关闭，载冷剂泵5运行；载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后，再经电磁阀16进入换热器17与空调冷冻水进行换热后返回载冷剂泵5进入下一循环。空调冷冻水从连接口a1进入机组，通过电磁阀18进入换热器17，取得冷量后从连接口a2流出。

(d)当冰蓄冷系统运行在冷机与冰槽联合供冷模式时(如图16所示)，制冷剂循环运行于空调工况，制冷剂沿压缩机4、冷凝器1、节流装置2、蒸发器3方向流动，返回压缩机4。载冷剂回路中载冷剂分别由两个循环回路，通过换热器9和17与空调水进行换热，电磁阀8关闭，电磁阀10、16、18、19以及电动调节阀6、7均开启，载冷剂泵5和15均投入运行；载冷剂系统存在冷机供冷和冰槽供冷两个循环：冷机供冷循环中载冷剂经载冷剂泵5加压后流入蒸发器3吸收冷量后，再经电磁阀16进入换热器17与空调冷冻水进行换热后返回载冷剂泵5进入下一循环；冰槽供冷循环中从换热器9流出的载冷剂经过电动调节阀7流入冰槽13融冰取冷后，与经过电动调节阀6旁通过来的载冷剂混合，再经电磁阀10由载冷剂泵15加压后流入换热器9与空调冷冻水进行热交换，进入下一循环。空调冷冻水由连接口b1进入机组后分两个支路，一个支路通过电磁阀18进入换热器17，另一个支路通过电磁阀19进入换热器9，取得冷量后汇合从连接口b2出。

Claims (7)

1、一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：在一个箱体内布置有压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、冰槽、载冷剂泵、换热器、载冷剂膨胀箱、电动调节阀门、电磁阀、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱，箱体上留有与空调冷冻水系统相连接的管路接口。

2、按照权利要求1所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述箱体内布置一个载冷剂泵和一个换热器，冰槽和换热器采用串联布置。

3、按照权利要求1所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述箱体内布置两个载冷剂泵和一个换热器，所述冰槽和换热器采用串联布置。

4、按照权利要求3所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述冰槽和换热器采用并联布置。

5、按照权利要求1所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述箱体内布置两个载冷剂泵和两个换热器，所述两个换热器采用并联，换热器与冰槽并联布置。

6、按照权利要求1-5中任一权利要求所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述换热器采用板式换热器、套管式换热器或壳管式换热器中的任一种。

7、按照权利要求1-5中任一权利要求所述的一种集成化冰蓄冷机组，其特征在于：所述的冰槽可以式采用蛇型盘管式蓄冰槽、圆筒型盘管式蓄冰槽、U型立式盘管式蓄冰槽或冰球式蓄冰槽中的任一种内融冰冰槽。

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