CN1275016C - 一种多通道闭式外融冰蓄冰槽 - Google Patents

Abstract

一种多通道闭式外融冰蓄冰槽，它包括壳体、冰盘管、载冷剂分液管和载冷剂集液管。其结构特点是，壳体的两端分别与封头封闭连接，冰盘管由弯管和直管形成多管程载冷剂通道，由壳体内两端所设具有水流通道的管板固定在壳体内。冰盘管外表面与壳体内表面空间设有多层隔板形成预设空调水通道。冰盘管集合入口与载冷剂分液管连接，冰盘管集合出口与载冷剂集液管连接。各管路通道分别接出封头。本发明设计合理、结构简单。利用本发明构成的闭式外融冰空调系统，避免了水流倒灌和电磁阀与电动调节阀承受水静压大的缺陷，减少了取冷泵和二次换热环节，提高了系统运行可靠性，为降低系统成本、调节取冷速度、实现低温送风提供了技术保证。

Description

一种多通道闭式外融冰蓄冰槽

技术领域

本发明涉及蓄冰空调技术领域，特别是蓄冰空调中使用的冰蓄冰槽。

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，通过制冷系统将制取的冷量贮存在水中，将水冻结成冰；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需求、实现电力系统“移峰填谷”的空调系统。根据制冰方式的不同，冰蓄冷空调系统主要分为动态制冰和静态制冰两大类。动态制冰系统由于容易出现管路堵塞、系统的稳定性、安全性较差、且结构复杂成本高，因此在实际工程中应用很少。静态制冰是指在冷却管外或盛冰容器内结冰，这一类制冰方式包括冰盘管式、封装容器式等多种具体形式，是目前蓄冷空调的主要应用形式。对于冰盘管蓄冷方式，根据取冷过程的不同又可分为内融冰和外融冰两种方式。在内融冰蓄冷系统中，取冷时，依靠蓄冰盘管内循环流动的载冷剂从冰槽内取冷，再通过板式换热器与空调水进行热交换，将冷量释放给空调水，空调水虽然实现了闭式循环，但由于采用了二次换热方式，其取冷温度上升，工程造价增大。外融冰方式与内融冰等需要二次换热的冰蓄冷形式相比，其取冷效率更高，而且取冷温度更低，并可长时间保持低温取冷，使取冷过程更加平稳，并使大温差低温送风成为可能，因此在现有工程中得到广泛应用。

现有技术中，在外融冰空调系统，所采用的蓄冰槽一般采用上部与大气相通的开放式长方体和/或圆柱体结构，称之为开式蓄冰槽。日本“JETI(Japan Energy & Technology Intelligence)”Vol.49№7(2001)p36-48对包括三洋电机空调(株)、新日本空调(株)、新菱冷热工业(株)、大金工业(株)、东芝开利、东洋热工业(株)、日本BAC(株)、三菱重工(株)等各冰蓄冷设备企业生产的冰蓄冷设备进行了归纳，从各厂家生产的外融冰蓄冰槽的结构形式来看，均为开式蓄冰槽。槽体内的冰盘管内部为载冷剂通道，冰盘管以顺序连接的弯管和直管构成，或以具有相同和/或不同盘绕直径螺旋管构成；冰盘管的进出口设置载冷剂分液管和集液管，分液管与制冷机的载冷剂出口管相连，集液管经过载冷剂泵连接到制冷机的载冷剂出口；冰盘管按一定的几何尺寸合理分布在槽体空间内，其表面为结冰部位；冰盘管外表面与槽体内表面为空调水存贮空间，槽体上设置有空调进水管与出水管，分别连接空调水系统的进、出水管。

上述外融冰蓄冰槽结构决定了冰槽水系统为开式系统，需要独立的取冷泵从冰水混合物中取冷。开式外融冰系统普遍存在取冷泵扬程大，泵停机后不可避免室内末端的水流倒灌、水流换向电磁阀和水量调节电动阀承受水静压大，开启与调节困难等缺陷，故在实际冰蓄冷空调系统中以采取增加冰槽空调水和系统空调水二次换热方式来克服上述缺陷，这样势必增加二次换热环节，造成取水温度升高，难以实现低温送风、减小空调水系统水泵、管径和末端设备规格，降低系统总造价等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多通道闭式外融冰蓄冰槽。它可使外融空调系统避免水流倒灌而产生电磁阀与电动调节阀承受水静压过大的缺陷，减少了二次换热环节，使取冷温度降低，为减小空调水系统水泵、管路和末端设备规格，调节取冷速率，实现低温送风、降低系统总成本提供了技术保障。

为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种多通道闭式外融冰蓄冰槽，它包括壳体、冰盘管、载冷剂分液管和载冷剂集液管。壳体的两端分别与封头封闭连接，冰盘管由弯管和直管形成多管程载冷剂通道。冰盘管集合入口与载冷剂分液管连接，冰盘管集合出口与载冷剂集液管连接，载冷剂分液管、载冷剂集液管分别与设在封头上的载冷剂进口和载冷剂出口连接，空调水通道的入口、空调水通道的出口分别与设在封头上的空调入水管和空调出水管连接。其结构特点是，所述冰盘管由壳体内两端所设具有水流通道的管板固定在壳体内，冰盘管外表面与壳体内表面空间设有多层隔板形成预设空调水通道。

按照上述的技术方案，所述多层隔板由水道隔板和水折流板组成，水道隔板沿壳体的轴心轴向设置，多个水折流板沿壳体的径向间断交错设置，将壳体内部空间分隔成数个等横截面积的水流通道。

按照上述的技术方案，所述水道隔板为多个，当水道隔板为两个以上时，其设置方式为相对壳体轴心截面等角布置，所述两封头内分别设有可相应划分空调水通道流向的内衬板和封头隔板。

按照上述技术方案，所述内衬板、封头隔板与水道隔板连接处设有可使水通道划分的圆柱状密封。

按照上述的技术方案，其特征在于，所述壳体的两端分别与封头封闭连接的形式采用壳体的两端分别与左封头和右封头连接，左封头上置有载冷剂进口、载冷剂出口、空调入水管、空调出水管和泄水管，壳体外壁径向底部置有可使支撑平衡的安装支架。

按照上述技术方案，所述壳体的两端分别与封头封闭连接的形式采用壳体的两端分别与上封头和底封头连接，上封头上置有载冷剂进口、载冷剂出口、空调水入水管、空调水出水管，底封头底端设有泄水管，壳体外壁轴向中部置有可使支撑平衡的安装支架。

本发明由于采用了上述的结构，将现有技术的开式蓄冰槽改进为闭式蓄冰槽，因此利用本发明构成的闭式外融冰空调系统与现有技术相比具有如下特点：

(1)与内融冰蓄冰空调系统相比，闭式外融冰空调系统不需经过载冷剂与空调水的二次换热，板式换热器数量减少1/3～1/2，节约总冷源投资的10％以上；直接从冰水混合物中取冷，取冷水温低，能向不同功能用户提供从低到高较大温度范围内的冷水；通过调节进入壳管式蓄冰槽内的水流速度，可很大范围内调节取冷速率；系统中载冷剂泵的扬程大幅度减小，不同工况运行时，载冷剂泵流量波动小、效率高，节能效果良好。

(2)一般(开式)外融冰空调系统相比，闭式外融冰空调系统克服了外融冰空调系统必然是开式系统的缺点，有效地解决了空调水倒灌、泵体阀体承受静水压大或管内出现真空现象，使水系统更加简捷、安全、可靠；壳管式蓄冰槽结构为圆柱形，强度高，不易变形，且安装条件更为简单、节省空间；系统为闭环，不必设置取冷泵，节省了总冷源投资的10％以上；不必单设小循环泵即可实现边蓄冷、边供冷功能；完全保留了一般(开式)外融冰蓄冰槽冰盘管外结冰的特征，使盘管不承受相变时应力的影响，使用寿命延长；直接从冰水混合物中取冷，取冷水温低，可根据房间不同功能要求，在一个系统中能方便实现不同参数供水需求。

(3)与动态冰蓄冷系统相比，闭式外融冰空调系统结构简单、制冰与存冰在同一容器内完成，不必单设存冰池，故系统造价低廉；采用闭式系统形式，输送1～2℃的冷水不会出现管路阻塞隐患，连续运行稳定、安全。

(4)本发明提供的多通道闭式外融冰蓄冰槽可应用与大型蓄冰中央空调和直接蒸发式空调系统中，对降低蓄冷空调系统成本，大力推进电力系统移峰填谷政策实施、推进蓄能空调设备小型化、家庭化进程有着极为重要的意义。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的外形正视图；

图2是图1的左侧视图；

图3是图1的剖面视图；

图4是图3的A-A向剖面视图；

图5是图1的左封头局部剖面图；

图6是图5的右视图；

图7是图1的右封头局部剖面图；

图8是图7的左视图；

图9是图3的B-B向局部剖面图；

图10是图3的C部局部放大图；

图11是本发明另一种实施方式的外形正视图；

图12是图11的俯视图；

图13是图11的剖面视图；

图14是图11的上封头局部剖面图；

图15是图14的仰视图；

图16是图11的底封头局部剖面图；

图17是图16的俯视图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述：

具体实施方式

附图中各部件编号的名称如下：

1壳体；2左封头；3右封头；4载冷剂进口；5载冷剂出口；6空调入水管；7空调出水管；8安装支架；9载冷剂分液管；10载冷剂集液管；11冰盘管；12水道隔板；13水折流板；14管板15圆柱状密封；16内衬板；17封头隔板；18水流通道；19上封头；20底封头；21泄水管。

实施例1：

附图1至附图10是本发明的一种实施方式，称之卧式多通道闭式外融冰蓄冰槽的结构图。它是由壳体1、左封头2、右封头3、载冷剂进口4和载冷剂出口5、空调入水管6和空调出水管7、载冷剂分液管9和载冷剂集液管10、冰盘管11、水道隔板12、水折流板13、管板14、圆柱状密封15、泄水管21和安装支架8构成。

附图3和附图4给出了卧式多通道闭式外融冰蓄冰槽的结构示意图。它为壳管式结构，冰盘管11内部为载冷剂通道，是由弯管和直管形成多管程载冷剂通道，其外表面与壳体1内表面之间的空间为空调水通道。当温度低于0℃时，冰盘管11外表面的水冻结成冰，冰盘管11是结冰层的载体。

附图3和附图5至附图8给出了卧式多通道闭式外融冰蓄冰槽的壳体1和左封头2、右封头3的结构图。它的壳体1和左封头2、右封头3内水流通道上具有水道隔板12、内衬板16、封头隔板17，将水流通道分隔成多个流程，以提高融冰时壳体1内的水流速度，强化取冷速率，避免水体内的温度分层现象，以降低出水温度；同时在取冷过程中，可通过调节水流速度，控制取冷速率。壳体1内的水道隔板12将壳体1空间分隔成多个等横截面积的水流通道，在各水流通道中，有多个交错设置的水折流板13，一方面支撑冰盘管11，另一方面又进一步强化水流速度；水道隔板12固定连接在壳体1内表面上，既分隔了水流，又增强了壳体1的强度。左封头2和右封头3内的内衬板16和封头隔板17起到折流作用。在左封头2上，设置有载冷剂进口4、载冷剂出口5和空调入水管6、空调出水管7以及泄水管21。载冷剂由蓄冰槽的进口4进入载冷剂分液管9，将载冷剂平均分配到各冰盘管11的内部通道内，载冷剂与冰盘管11外侧的空调水进行热交换，将空调水冻结成冰并附着在冰盘管11外部，释放冷量后的载冷剂返回载冷剂集液管10，再由载冷剂出口5流入制冷机的载冷剂通道，吸收制冷剂的冷量；空调水由空调入水管6进入左封头2进水腔，经具有水流通道18的管板14，参见附图9，进入由水道隔板12和壳体1构成的空调水通道内，空调水经水折流板13增大其流速，进入右封头3，由封头隔板17改变水流方向；空调水经多次折流后返回左封头2出水腔的空调出水管7，由空调出水管7流向空调末端设备。

在制作中，冰盘管11通过胀管和/或焊接等方式固定在壳体1内两端的管板14上，管板14上设有穿透与固定冰盘管11的通孔，同时开设有供空调水流通的水流通道18，空调水从一个管程经水流通道18流入左封头2和/或右封头3内的折流空间，经内衬板16和/或封头隔板17折流流向下一管程。左封头2、右封头3与壳体1之间需采用焊接和/或法兰等刚性连接方式将三者连接成一个整体。由于加工过程中难以实现水路的有效分隔，本发明在各封头的内衬板16、封头隔板17与壳体1水道隔板12之间采用圆柱状密封15进行柔性密封，实现了水路的有效分隔，附图17给出了柔性密封的结构图。

实施例2：

附图11至附图17是本发明的另一种实施方式，称之立式多通道闭式外融冰蓄冰槽的结构图。除安装支架8、泄水管21和空调出水管7、空调入水管6接口位置以及底封头20底结构与上述实施例有所不同外，其余结构完全相同。在立式多通道闭式外融冰蓄冰槽中，安装支架8均布在壳体1的中部重心稳定的位置，空调出水管7、空调入水管6接口位置位于上封头19上部，泄水管21设置在底封头20下部。

另外说明的是，如果在上述卧式与立式多通道闭式外融冰蓄冰槽的载冷剂通道内直接引入制冷剂介质，则转化为直接膨胀多通道闭式外融冰蓄冰槽。此时，空调水通道仍然为空调水通道，载冷剂通道变为制冷剂通道，载冷剂进口4变为制冷剂进口，载冷剂出口5变为制冷剂出口，载冷剂分液管9变为制冷剂分液管，载冷剂集液管10变为制冷剂集气管，冰盘管11变为直接蒸发式冰盘管。该直接膨胀多通道闭式外融冰蓄冰槽可方便地应用于直接蒸发式热泵空调系统中，对大力推进电力系统移峰填谷政策实施、推进蓄能空调设备小型化、家庭化进程有着极为重要的意义。

另外提出的是，按照上述的实施方式，所述水道隔板12是沿壳体1的轴心轴向设置，水折流板13是沿壳体1的径向间断交错设置。水道隔板12可以设置多个，当水道隔板12为两个以上时，其设置方式为相对壳体1轴心截面等角布置，壳体1的两封头内的内衬板16和封头隔板17应按所设水道隔板12的个数划分出空调水道的流向。诸如此种方式的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多通道闭式外融冰蓄冰槽，它包括壳体(1)、冰盘管(11)、载冷剂分液管(9)和载冷剂集液管(10)，壳体(1)的两端分别与封头封闭连接，冰盘管(11)由弯管和直管形成多管程载冷剂通道，冰盘管(11)集合入口与载冷剂分液管(9)连接，冰盘管(11)集合出口与载冷剂集液管(10)连接，载冷剂分液管(9)、载冷剂集液管(10)分别与设在封头上的载冷剂进口(4)和载冷剂出口(5)连接，空调水通道的入口、空调水通道的出口分别与设在封头上的空调入水管(6)和空调出水管(7)连接，其特征在于，所述冰盘管(11)由壳体(1)内两端所设具有水流通道(18)的管板(14)固定在壳体(1)内，冰盘管(11)外表面与壳体(1)内表面空间设有多层隔板形成预设空调水通道。

2.按照权利要求1所述的闭式外融冰蓄冰槽，其特征在于，所述多层隔板由水道隔板(12)和水折流板(13)组成，水道隔板(12)沿壳体(1)的轴心轴向设置，多个水折流板(13)沿壳体(1)的径向间断交错设置，将壳体(1)内部空间分隔成数个等横截面积的水流通道。

3.按照权利要求2所述的闭式外融冰蓄冰槽，其特征在于，所述水道隔板(12)为多个，当水道隔板(12)为两个以上时，其设置方式为相对壳体(1)轴心截面等角布置，所述两封头内分别设有可相应划分空调水通道流向的内衬板(16)和封头隔板(17)。

4.按照权利要求3所述的闭式外融冰蓄冰槽，其特征在于，所述内衬板(16)、封头隔板(17)与水道隔板(12)连接处设有可使水通道划分的圆柱状密封(15)。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的闭式外融冰蓄冰槽，其特征在于，所述壳体(1)的两端分别与封头封闭连接的形式采用壳体(1)的两端分别与左封头(2)和右封头(3)连接，左封头(2)上置有载冷剂进口(4)、载冷剂出口(5)、空调入水管(6)、空调出水管(7)和泄水管(21)，壳体(1)外壁径向底部置有可使支撑平衡的安装支架(8)。

6.按照权利要求1、2、3或4所述的闭式外融冰蓄冰槽，其特征在于，所述壳体(1)的两端分别与封头封闭连接的形式采用壳体(1)的两端分别与上封头(19)和底封头(20)连接，上封头(19)上置有载冷剂进口(4)、载冷剂出口(5)、空调水入水管(6)、空调水出水管(7)，底封头(20)底端设有泄水管(21)，壳体(1)外壁轴向中部置有可使支撑平衡的安装支架(8)。

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