CN1176333C - 一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置 - Google Patents

Abstract

一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，属于制冷空调与冰蓄冷技术领域。本发明是在一个箱体内布置有载冷剂泵、换热器、载冷剂膨胀箱、电动调节阀、电磁阀、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱，箱体上分别设有与制冷机组、蓄冰槽相连接的载冷剂管路接口和与空调冷冻水管路接口；箱体内可布置一个或两个载冷剂泵，换热器也可采用一个或两个，换热器与冰槽管路采用串联或并联。本发明的优点是只要将该装置与制冷机和冰槽的载冷剂接管对接，将用户冷冻水管与机组空调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

一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置

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换热装置的结构设计。

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“冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置”，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：一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，其特征在于：在一个箱体内布置有载冷剂泵、换热器、载冷剂膨胀箱、电动调节阀、电磁阀、连接管路以及装有电控集成系统的电控箱，箱体上分别设有与制冷机组、蓄冰槽相连接的载冷剂管路接口和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，换热器与连接冰槽的管路采用串联布置。当采用两个载冷剂泵和一个换热器时，换热器与连接冰槽的管路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，且换热器与连接冰槽的管路采用并联方式。

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的换热器。

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。只要将此冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置与选用制冷机和冰槽的载冷剂接管对接，将用户冷冻水管与机组空调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立体图。

图2是本发明的串联单泵形式的连接图。

图3是本发明的串联单泵形式的单独蓄冷工况下的流向图。

图4是本发明的串联单泵形式的融冰供冷工况下的流向图。

图5是本发明的串联单泵形式的冷机供冷工况下的流向图。

图6是本发明的串联单泵形式的联合供冷工况下的流向图。

图7是本发明的串联双泵冰形式的连接图。

图8是本发明的并联单换热器形式的连接图。

图9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10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11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12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13是本发明的并联双换热器形式的连接图。

图14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15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16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17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：

与冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置相连接的制冷机组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、换热器和蓄冰槽体，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，冰槽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：串联单泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置

图1为冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置串联单泵形式的立体图，图2为冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置串联单泵形式的连接图。

将载冷剂泵3，换热器1，电动调节阀2和7，电磁阀6和8，载冷剂膨胀箱4，电控集成系统的电控箱5和连接管路集中装在一个的箱体9内，壳体上设有与制冷机组的蒸发器连接的载冷剂管路连接口a1、a2；与冰槽连接的载冷剂管路连接口c1、c2和与空调用户冷冻水系统连接管路连接口b1、b2。装置内的设备与外接制冷机蒸发器和冰槽构成一个载冷剂回路。

(a)当冰蓄冷系统运行在蓄冰模式时(如图3所示)，外接制冷机运行于蓄冰工况；换热装置中的电磁阀6和电动调节阀2关闭，电磁阀8和电动调节阀7打开。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回换热装置，然后从连接口c1流入外接冰槽中制冰，释放冷量后从连接口c2返回换热装置，再经电动调节阀7和电磁阀8返回载冷剂泵3，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4所示)，外接制冷机停止工作。换热装置中的载冷剂泵3运行，电磁阀8关闭，电磁阀6打开，电动调节阀2和7各打开到一定的开度，控制换热器1进口的载冷剂温度。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入制冷机的蒸发器后从连接口a2返回，然后从连接口c1，流入外接冰槽中融冰取冷后从连接口c2返回，再经电动调节阀7与通过电动调节阀2旁通过来的载冷剂混合后经电磁阀6进入换热器1冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵3，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5所示)，外接制冷机运行于空调工况；载冷剂泵3运行，电动调节阀7与电磁阀8关闭，电动调节阀2与电磁阀6开启。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回，然后经电动调节阀2和电磁阀6进入换热器1冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵3，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6所示)，外接制冷机运行于空调工况；换热装置中的载冷剂泵3运行，电磁阀8关闭，电磁阀6打开，电动调节阀2和7各打开到一定的开度，控制换热器1进口的载冷剂温度。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入制冷机的蒸发器取冷后从连接口a2返回，然后从连接口c1，流入外接冰槽中融冰取冷后从连接口c2返回，再经电动调节阀7与通过电动调节阀2旁通过来的载冷剂混合后经电磁阀6进入换热器1冷却空调冷冻水后返回载冷剂泵3，进入下一循环。

实施例2：串联双泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置

图7是本发明的串联双泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置的连接图。

相对于如图1和图2所示的串联单泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置而言，串联双泵冰形式的蓄冷用冰槽与换热器集成装置在串联单泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置的基础上在换热器1的进口管道上增设一台载冷剂泵10，其目的是由载冷剂泵3负责克服载冷剂在制冷机蒸发器与冰槽载冷剂通道中的阻力，而由载冷剂泵10负责克服换热器1载冷剂通道中的阻力。这样载冷剂泵3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3与10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：并联单换热器形式冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置

图8为本发明并联单换热器形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置的连接图。

与图1、2所示的串联单泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置和图7所示的串联双泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置相比，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，将原来的换热器与连接冰槽的管路采用串联布置改为并联结构。

(a)当冰蓄冷系统运行在蓄冰模式时(如图9所示)，外接制冷机运行于蓄冰工况；换热装置中电磁阀6和电动调节阀7关闭，电磁阀8和电动调节阀2开启，载冷剂泵3运行，载冷剂泵10关闭。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流到外接制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回，再从连接口c1流到外接冰槽中制冰，释放冷量后从连接口c2返回，再依次通过电动调节阀2和电磁阀8返回载冷剂泵3，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10所示)，外接制冷机停止运行。换热装置中的载冷剂泵3和电磁阀8关闭，载冷剂泵10运行，电磁阀6打开，电动调节阀2和7各打开到一定的开度，控制进入换热器1的载冷剂的温度。从换热器1流出的载冷剂经过电动调节阀2后从连接口c2流到外接冰槽中融冰取冷后从连接口c1返回与通过电动调节阀7旁通过来的载冷剂混合后，再通过电磁阀6和载冷剂泵10，流回换热器1，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11所示)，外接制冷机运行于空调工况；换热装置中的电动调节阀2与7关闭，电磁阀6与8和载冷剂泵3与10开启。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入外接制冷机的蒸发器，吸收冷量后从连接口a2返回，然后通过电磁阀6，经载冷剂泵10加压后进入换热器1与空调水进行换热后，又经电磁阀8返回载冷剂泵3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12所示)，外接制冷机运行于空调工况；换热装置中的电磁阀6和8打开，载冷剂泵3和11均投入运行，电动调节阀2和7都打开到一定开度来控制进入换热器1的载冷剂温度。由换热器1出来的温度较高的载冷剂分成三路：一路经过电磁阀8由载冷剂泵3加压从连接口a1经入制冷机的蒸发器，吸收冷量后从连接口a2返回；另一路通过电动调节阀2从连接口c2，流入外接冰槽融冰取冷后从装置连接口c1返回；第三路直接从电动调节阀7上旁通过来；三路汇合的载冷剂经过电磁阀6由载冷剂泵10加压后送入换热器1进入下一循环。

实施例4：并联双换热器的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置

图13是本发明的并联双换热器冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置的连接图。

与图1、2所示的串联单泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置、图7所示的串联双泵形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置和图8表示并联单换热器形式的冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置相比，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，将两者在公用的换热器分离为两个换热器，构成并联双换热器系统。并联双换热器冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置具有两个并联的载冷剂/空调水换热器1和12，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14所示)，制冷机运行于蓄冰工况；电磁阀8开启，电磁阀6与11和电动调节阀2和7以及空调冷冻水回路中的电磁阀13与14均关闭，载冷剂泵10停止运行，载冷剂泵3运行。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1流入外接制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回，再通过电磁阀8后从连接口c1，经入外接冰槽中制冰，释放冷量后的载冷剂从连接口c2返回，再流到载冷剂泵3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15所示)，外接制冷机停止运行，载冷剂通过换热器1与空调水进行换热。此时，电磁阀8、11、13和载冷剂泵3关闭，电磁阀6与14和载冷剂泵10开启，电动调节阀2与7各打开到一定的开度，控制进入换热器1的载冷剂温度。从换热器1流出的载冷剂经过电动调节阀2后从连接口c1，流入外接冰槽融冰取冷后，从连接口c2返回，与经电动调节阀7旁通过来的载冷剂混合后，经电磁阀6由载冷剂泵10加压后流入换热器1与空调冷冻水进行热交换，释放冷量，进入下一循环。空调冷冻水从连接口b1进入换热装置，通过电磁阀14进入换热器1，取得冷量后从连接口b2流出。

(c)当冰蓄冷系统运行在冷机单独供冷模式时(如图16所示)，外接制冷机运行于空调工况，载冷剂通过换热器12与空调水进行换热。此时，电磁阀11和13开启，电磁阀6、8、14以及电动调节阀2、7均关闭；载冷剂泵10关闭，载冷剂泵3运行。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1，流入外接制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回，再经电磁阀11进入换热器12与空调冷冻水进行换热，将冷量释放给空调水后返回载冷剂泵3进入下一循环。空调冷冻水从连接口b1进入换热装置，通过电磁阀13进入换热器12，取得冷量后从连接口b2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17所示)，外接制冷机运行于空调工况，载冷剂分别由两个循环回路，通过换热器1和12与空调水进行换热。此时，电磁阀8关闭，电磁阀6、11、13、14以及电动调节阀2、7均开启；载冷剂泵3和10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。载冷剂经载冷剂泵3加压后从连接口a1，流入外接制冷机的蒸发器吸收冷量后从连接口a2返回，再经电磁阀11进入换热器12与空调冷冻水进行换热，将冷量释放给空调水后返回载冷剂泵3进入下一循环。从换热器1流出的载冷剂经过电动调节阀2后从连接口c1，流入外接冰槽融冰取冷后，从连接口c2返回，与经电动调节阀7旁通过来的载冷剂混合后，经电磁阀6由载冷剂泵10加压后流入换热器1与空调冷冻水进行热交换，释放冷量，进入下一循环。空调冷冻水由连接口b1进入换热装置后分两个支路，一个支路通过电磁阀14进入换热器1，另一个支路通过电磁阀13进入换热器12，取得冷量后汇合从连接口b2出。

Claims (6)

1.一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，其特征在于：在一个箱体内布置有载冷剂泵(3)，换热器(1)，载冷剂膨胀箱(4)，装有电控集成系统的电控箱(5)，以及相应的电动调节阀、电磁阀和连接管路，在所述的箱体上分别设有与制冷机组相连接的载冷剂管路接口(a1、a2)、与蓄冰槽相连接的载冷剂管路接口(c1、c2)和与空调冷冻水系统相连接的管路接口(b1、b2)；换热器水侧入口和出口分别通过连接管路与管路接口(b1)和(b2)相连；换热器载冷剂侧进口通过电磁阀(6)和电动调节阀(7)与冰槽连接口(c2)相连；换热器载冷剂侧出口通过载冷剂泵(3)与制冷机组接口(a1)相连；制冷机组接口(a2)通过箱体内的管道直接与冰槽接口(c1)相连；在换热器载冷剂侧出口和电磁阀(6)之间并联有电磁阀(8)，在冰槽连接口(c1)与电磁阀(8)之间并联有电动调节阀(2)。

2.按照权利要求1所述的一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，其特征在于：所述箱体内设有一个载冷剂泵和一个换热器，换热器与连接冰槽的管路采用串联布置。

3.按照权利要求1所述的一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，其特征在于：所述箱体内布置两个载冷剂泵和一个换热器，换热器与连接冰槽的管路采用串联布置。

4.按照权利要求3所述的一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，其特征在于：换热器与连接冰槽的管路采用并联布置。

5.按照权利要求1所述的一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，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，换热器与与连接冰槽的管路采用并联布置。

6.按照权利要求1-5中任一权利要求所述的一种冰蓄冷用冰槽与换热器集成装置，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。

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