CN1288397C - 压缩空气蓄能制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩空气蓄能制冷装置。其压气机出口依次与第一冷却器、干燥过滤器、第一截止阀、高压容器,第二截止阀、调温阀、热交换器以及膨胀机相连,自动排水器进口与冷却器另一高压气体出口相连,热交换器、膨胀机以及风机置于第一回风管中,第一回风管出口以及膨胀机出口与第一出风管进口相连,膨胀机通过机械传动机构与压缩式制冷装置的制冷压缩机相连,压缩式制冷装置的蒸发器的空气进出口分别与第二回风管出口以及第二出风管进口相连,第一第二出风管出口与总出风管进口相连,控制调节设备的信号输入端与总出风管的测温元件相连,其信号输出端分别与调温阀以及风机相连。本发明结构简单,效率高,运行可靠,能将电力资源移峰填谷。

Description

压缩空气蓄能制冷装置
技术领域
本发明涉及一种制冷装置,特别是一种压缩空气蓄能制冷装置。
背景技术
在现有制冷装置中,以传统闭式氟利昂蒸汽压缩制冷系统发展得最为完善,使用得最为普遍。但此类制冷装置能耗较高,且一般都应用于用电比较集中的用电高峰期时段,从而容易引起了一段时间内用电紧张的问题,进而加剧了供电峰谷的矛盾。一方面随着人民生活水平的不断提高,家用空调冰箱等制冷装置已经开始越来越普遍的进入千家万户,另一方面,工业以及其他行业水平的不断发展也对制冷行业提出越来越多的要求。该问题和矛盾日益彰显突出,亟需解决。
为了解决以上问题,各国学者纷纷展开研究,已经找到了一些解决措施,如采用冰蓄冷、水蓄冷、共晶盐蓄冷等蓄冷技术将电力资源合理移峰填谷,在一定程度上缓解了用电矛盾,降低了电网压力。
上述这些解决措施在一定程度上弥补了传统氟利昂蒸汽压缩制冷系统的不足,但仍然存在不少问题。以冰蓄冷为代表的蓄能技术效率低下,且系统庞大复杂,初投资较大,也增加了管理难度,限制了其大范围内推广。
发明内容
本发明的目的在于避免上述技术的不足之处,而提供一种压缩空气蓄能制冷装置。
空气压气机出口依次与第一冷却器、干燥过滤器、第一截止阀、高压容器,第二截止阀、调温阀、热交换器以及膨胀机相连,自动排水器进口与冷却器另一高压气体出口相连,热交换器、膨胀机以及风机置于第一回风管中,第一回风管出口以及膨胀机出口与第一出风管进口相连,膨胀机通过机械传动机构与压缩式制冷装置的制冷压缩机相连,压缩式制冷装置的蒸发器的空气进出口分别与第二回风管出口以及第二出风管进口相连,第一第二出风管出口与总出风管进口相连,控制调节设备的信号输入端与总出风管的测温元件相连,其信号输出端分别与调温阀以及风机相连。
本发明的蓄能和制冷可以自成体系,独立运行,实现跨时间,跨空间蓄能。即既可以在同一地方用电低谷期蓄能,用电高峰期制冷,实现时段上的移峰填谷的作用;也可以在不同地方分别实现蓄能和制冷的功能,从而实现能量的空间转移。若通过利用风力、水力或核动力等其他能源驱动压气机压缩空气,利用膨胀功同时驱动制冷压缩机和风机等耗功元件可分别实现零耗电蓄能、制冷,可在停电时段或无电地区使用。第一冷却器采用水冷时,可以产生温度较高的生活用水,从而实现冷热联产。
本发明采用压缩式制冷装置来回收膨胀机所作的功用于获得更多制冷量,该方法简单可靠,效率较高。在膨胀机前设置了热交换器,并将它连同膨胀机一起置于回风管路中,通过回风与它们进行换热,一方面直接增加了制冷量,另一方面也提高了膨胀机的输出功。空气侧的经过净化处理的洁净空气最终直接进入用冷处,不仅换热效果显著,能量损失小,而且可以有效改善用冷处的空气品质。
本发明结构简单灵活,控制方便,通过适当调节可达到20℃~-80℃温区的制冷温度,通过设置多个总出风口也可以满足多用户要求,而且分户控制简单易行。根据实际情况可选择将高压容器置于地下,即增大了安全系数,又减少了其所占空间。
附图说明
图1是压缩空气蓄能制冷装置结构示意图,图中包括:压气机1、第一冷却器2、自动排水器3、干燥过滤器4、第一第二截止阀5和7、高压容器6、调温阀8、热交换器9、膨胀机10、压缩式制冷装置11、第一回风管12、风机13、第一出风管14、第二回风管15、第二出风管16、总出风管17、控制调节设备18。
图2是压缩式制冷装置11的实施例1结构示意图;图3是压缩式制冷装置11的实施例2结构示意图;图4是压缩式制冷装置11的实施例3结构示意图;图5是压缩式制冷装置11的实施例4结构示意图;图6是压缩式制冷装置11的实施例5结构示意图;图中包括:制冷压缩机19,第二冷却器20、第三冷却器20’,节流元件21、21’,蒸发器22、回热器23,气液分离器24,冷凝蒸发器25,蓄冷器26,排出器27,脉管28,小孔29,气库30。
具体实施方式
如图1所示,压气机1出口依次与第一冷却器2、干燥过滤器4、第一截止阀5、高压容器6、第二截止阀7、调温阀8、热交换器9以及膨胀机10相连,自动排水器3进口与第一冷却器2另一高压气体出口相连,热交换9、膨胀机10以及风机13置于第一回风管12中,第一回风管12出口以及膨胀机10出口与第一出风管14进口相连,膨胀机10通过机械传动机构与压缩式制冷装置11的制冷压缩机相连,压缩式制冷装置11的蒸发器(22)的空气进出口分别与第二回风管15出口以及第二出风管16进口相连,第一出风管14、第二出风管16出口与总出风管17进口相连,控制调节设备18的信号输入端与总出风管17的测温元件相连,其信号输出端分别与调温阀8以及风机13相连。第一回风管12、第一出风管14、第二出风管16以及总出风管17的外壁设有保温层。
在用电比较空闲的低谷时段或富电地区进行蓄能。具体流程为:打开第一截止阀5,关闭第二截止阀7,开启压气机1,从外界环境吸进空气。吸入的空气经过压气机后被压缩成为高温高压的空气。然后再通过第一冷却器2冷却至环境温度,第一冷却器2中设有自动排水器3,用于排除从高压空气中析出的水分。从第一冷却器2出来的高压空气经过干燥过滤器4进一步除去杂质和水分,最后经过第一截至阀5储存至高压容器6中。当压缩至额定压力时关闭第一截止阀5,并同时关闭压气机1。在需要实现制冷的用电高峰时段或贫电地区进行制冷。具体流程为:打开第二截止阀7,保持第一截止阀5截止状态,高压空气先经过调温阀8调节流量,接着通过热交换器9与回风空气充分换热,被加热后进入膨胀机10,从高压膨胀至常压,产生低温常压的空气。出口的低温空气连同经过第一回风管12被冷却的回风空气一起进入第一进风管14中。另外,为了较好地回收膨胀机的膨胀功,通过机械传动机构利用膨胀机10直接带动压缩式制冷装置11中的制冷压缩机进行制冷。另一路回风空气通过第二回风管15进入压缩式制冷装置11中的蒸发器的空气侧,被冷却后引出到第二出风管16。第一出风管14和第二出风管16中的冷空气汇合进入总出风管17后最终引出并进入用冷单元。为了灵活调节制冷温度,以总出风管17中的空气温度作为反馈信号通过控制调节设备18来调节调温阀8的开度以及风机13的转速。
上述所说的第一冷却器2为一换热器,其作用在于空气在其中放出热量,吸热介质可以是常温水或空气或其他介质。
调温阀8为一流量调节装置,其作用在于调节高压空气的流量。
如图2所示,在该实施例中,制冷压缩机19依次与第二冷却器20、节流元件21、蒸发器22首尾相连,构成一个普通蒸气压缩制冷装置。
如图3所示,在该实施例中,制冷压缩机19出口依次与第二冷却器20、回热器23的高压管、节流元件21以及蒸发器22制冷剂进口相连,制冷压缩机19进口依次与回热器23的低压管以及蒸发器22制冷剂出口相连,以上构成一个带回热器的蒸气压缩制冷装置。
如图4所示,在该实施例中,气液分离器24入口依次与第二冷却器20、制冷压缩机19出口相连,气液分离器24顶部出口依次与冷凝蒸发器25的高压管、回热器23的高压管、节流元件21、蒸发器22以及回热器23的低压管进口相连,气液分离器24的底部出口依次与另一节流元件21’以及冷凝蒸发器25的低压管进口相连,回热器23的低压管出口以及冷凝蒸发器25的低压管出口与制冷压缩机19进口相连,以上构成一个自复叠制冷装置。
如图5所示,在该实施例中,制冷压缩机19与第二冷却器20进口相连,第二冷却器20出口分别与蓄冷器26进口和排出器27进口相连,蓄冷器26出口与蒸发器22制冷剂进口相连,排出器27出口与蒸发器22制冷剂出口相连,以上构成一个斯特林制冷装置。
如图6所示,在该实施例中,制冷压缩机19依次与第二冷却器20、蓄冷器26、蒸发器22、脉管28、第三冷却器20’、小孔29、气库30相连,构成一个脉管制冷装置。蒸发器22另设有空气进口15、空气出口16。
上述所说的节流元件21、21’为减压装置,其作用是使高压制冷工质减压。它可以是毛细管,也可以是自动或手动的阀门,或其他减压装置。
上述所说的蒸发器22为换热器,其作用在于制冷剂在其中吸收热量,放热介质是空气。
第二冷却器20、第三冷却器20’为换热器,其作用在于制冷剂在其中放出热量,吸热介质可以是常温水或空气或其他介质。
回热器23和冷凝蒸发器25为换热器,其一侧为低温低压制冷剂吸热,其另一侧为高压制冷剂过冷放热。
气液分离器24为气液分离装置,其作用在于将不同沸点的制冷剂以及可能存在的润滑油分离。
蓄冷器26为蓄冷蓄热装置,其内置可蓄冷蓄热的填料,作用在于在制冷剂在其中流动时从中吸取或放出热量。
排出器27为与压缩机关联的活塞装置,其作用在于改变气缸中热腔和冷腔的容积分配及气量分配。
脉管28为一个或多个铜管或不锈钢管,其作用在于利用高低压气体制冷剂对其空腔进行充放气,从而获得制冷效果。

Claims (7)

1.一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于:压气机(1)出口依次与第一冷却器(2)、干燥过滤器(4)、第一截止阀(5)、高压容器(6)、第二截止阀(7)、调温阀(8)、热交换器(9)以及膨胀机(10)相连,自动排水器(3)进口与第一冷却器(2)另一高压气体出口相连,热交换器(9)、膨胀机(10)以及风机(13)置于第一回风管(12)中,第一回风管(12)出口以及膨胀机(10)出口与第一出风管(14)进口相连,膨胀机(10)通过机械传动机构与压缩式制冷装置(11)的制冷压缩机相连,压缩式制冷装置(11)的蒸发器(22)的空气进出口分别与第二回风管(15)出口以及第二出风管(16)进口相连,第一出风管(14)、第二出风管(16)出口与总出风管(17)进口相连,控制调节设备(18)的信号输入端与总出风管(17)的测温元件相连,其信号输出端分别与调温阀(8)以及风机(13)相连。
2.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的第一回风管(12)、第一出风管(14)、第二出风管(16)以及总出风管(17)的外壁设有保温层。
3.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的压缩式制冷装置(11)为:制冷压缩机(19)依次与第二冷却器(20)、节流元件(21)、蒸发器(22)首尾相连。
4.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的压缩式制冷装置(11)为:制冷压缩机(19)出口依次与第二冷却器(20)、回热器(23)的高压管、节流元件(21)以及蒸发器(22)制冷剂进口相连,制冷压缩机(19)进口依次与回热器(23)的低压管以及蒸发器(22)制冷剂出口相连。
5.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的压缩式制冷装置(11)为:气液分离器(24)入口依次与第二冷却器(20)、制冷压缩机(19)出口相连,气液分离器(24)顶部出口依次与冷凝蒸发器(25)的高压管、回热器(23)的高压管、节流元件(21)、蒸发器(22)以及回热器(23)的低压管进口相连,气液分离器(24)的底部出口依次与另一节流元件(21’)以及冷凝蒸发器(25)的低压管进口相连,回热器(23)的低压管出口以及冷凝蒸发器(25)的低压管出口与制冷压缩机(19)进口相连。
6.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的压缩式制冷装置(11)为:制冷压缩机(19)与第二冷却器(20)进口相连,第二冷却器(20)出口分别与蓄冷器(26)进口和排出器(27)进口相连,蓄冷器(26)出口与蒸发器(22)制冷剂进口相连,排出器(27)出口与蒸发器(22)制冷剂出口相连。
7.根据权利要求1所述的一种压缩空气蓄能制冷装置,其特征在于所说的压缩式制冷装置(11)为:制冷压缩机(19)依次与第二冷却器(20)、蓄冷器(26)、蒸发器(22)、脉管(28)、第三冷却器(20’)、小孔(29)、气库(30)相连。
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