CN1464237A - 一种闭式外融冰空调装置 - Google Patents
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Abstract
一种闭式外融冰空调装置，它是由制冷机(1)、闭式蓄冰槽(2)、换热器(3)、载冷剂泵(4)、电磁阀(5)和(6)、载冷剂定压部件(9)构成的载冷剂回路和由电磁阀(7)、电动调节阀(8)、换热器(3)、集水器(10)、空调水泵(11)、分水器(12)、空调水定压部件(13)以及空调末端(14)构成的空调水回路两部分组成；其结构特点：对于空调水流向，闭式蓄冰槽(2)与换热器(3)以并联和/或串联方式连接；闭式蓄冰槽(2)采用多管程壳管式结构。采用该技术方案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，减少了取冷泵扬程和二次换热环节，提高了系统运行可靠性，为降低系统成本、实现低温送风提供了技术保证。
Description
技术领域
本发明属于空调蓄冷技术领域，特别是外融冰空调系统装置。
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。现有技术中，冰蓄冷空调系统多采用外融冰空调系统。在外融冰空调系统中，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。采用开式蓄冰槽的蓄冰空调系统均为开式系统，在工程中的应用有如附图2所示的“串联开式外融冰空调系统”。该系统中的蓄冰槽为与大气相通的开式设备，并设置在楼宇下层的设备间内。采用此种“串联开式外融冰空调系统”时，可以直接从蓄冰槽内低温水中取冷，但需要取冷泵的扬程大。以此产生停机后不能克服室内末端的水流倒灌问题；由于电磁阀和电动调节阀承受水静压大，而造成开启与调节困难。为克服上述“串联开式外融冰空调系统”存在的缺陷，有些工程将设备间设置在建筑顶层，但又导致了大部分管段出现负压容易诱发水泵气蚀和建筑负荷增加、振动增加以及蓄冰槽的冷桥绝缘不能很好解决的问题。因此，在外融冰空调系统中如附图1所示的“并联开式外融冰空调系统”被广泛采用，它与“串联开式外融冰空调系统”的主要区别是利用板式换热器将蓄冰槽与空调水回路分离，使空调水回路形成一个闭式循环，该系统形式降低了取冷泵的扬程，停机后不会出现室内末端的水流倒灌问题。由于空调水回路形成闭式循环，故电磁阀和电动调节阀承受水静压小，开启与调节灵活，运行可靠。但与“串联形式外融冰空调系统”相比，由于增加了板式换热器，以二次换热方式取冷，难以实现低温水的直接利用，同时增加了板式换热器的成本。为解决水流倒灌问题和电磁阀、电动调节阀承受水静压大的缺陷，美国BAC公司提出如附图3的“肋片盘管取冷外融冰空调系统”形式，将取冷肋片盘管直接放置在蓄冰槽内部上方，此系统实质上与附图1所示的“并联开式外融冰空调系统”形式没有本质区别，只不过是用取冷肋片盘管取代板式换热器、用搅拌器代替取冷泵而已。所以该系统仍为开式系统，并且多用了一台取冷肋片盘管，使蓄冷槽高度加大，增加了系统成本和安装尺寸。再者蓄冰槽下部附加空气搅拌器，会加速取冷肋片盘管的腐蚀，缩短使用寿命。
综上，采用上述开式外融冰蓄冰槽的系统，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。因此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，如果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，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，降低系统总造价目标。
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闭式外融冰空调装置。它可避免水流倒灌问题和电磁阀与电动调节阀承受水静压大的缺陷，并能减少二次换热环节，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，实现低温送风、调节取冷速率，降低系统总成本，增加系统运行可靠性提供了技术保证。
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：一种闭式外融冰空调装置，它是由制冷机、闭式蓄冰槽、换热器、载冷剂泵、两个电磁阀、载冷剂定压部件构成的载冷剂回路和由电磁阀、电动调节阀、换热器、集水器、空调水泵、分水器、空调水定压部件及空调末端构成的空调水回路两部分构成，其结构特点是，所述闭式蓄冰槽内的水路与换热器的空调水路连通并形成一个闭环回路。
按照上述的技术方案，所述电磁阀、电动调节阀的入口与空调水泵的出口相接，电磁阀的出口接闭式蓄冰槽的空调水入口，电动调节阀的出口接换热器的空调水入口，闭式蓄冰槽的空调水出口与换热器的空调水出口相接，使两路空调水混合一同进入分水器。
按照上述的技术方案，所述电磁阀、电动调节阀的入口与换热器的空调水出口相接，闭式蓄冰槽的空调水出口与电动调节阀的出口相接，使两路空调水混合一同进入分水器。
按照上述的技术方案，所述闭式蓄冰槽，它包括壳体、冰盘管、载冷剂分液管和载冷剂集液管，所述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通孔的管板固定在壳体内，冰盘管外表面与壳体内表面空间形成空调水通道，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，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。
本发明由于采用闭式蓄冰槽并上述的部件连接形式，因此本发明——闭式外融冰空调装置可取得良好的应用效果，能有效地降低蓄冰空调系统的总体价格和装机配电容量，为低温送风提供了坚实的技术基础，具有很好的经济和社会效益。与现有技术相比，本发明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。另外闭式蓄冰槽，强度高，不易变形，安装条件简单、节省空间。本发明系统为闭环，也不必设置取冷泵，可节省总冷源投资的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。
附图说明
图1是现有技术“并联开式外融冰空调系统”的结构图；
图2是现有技术“串联开式外融冰空调系统”的结构图；
图3是现有技术“肋片盘管取冷外融冰空调系统”的结构图；
图4是本发明一种实施方式的结构图；
图5是本发明另一种实施方式的结构图。
下面结合附图及具体的实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
附图4是本发明的一种实施方案，称之并联闭式外融冰空调装置。它是由制冷机1、闭式蓄冰槽2、换热器3、载冷剂泵4、电磁阀5与6、载冷剂定压部件9构成的载冷剂回路和由电磁阀7、电动调节阀8、换热器3、集水器10、空调水泵11、分水器12、空调水定压部件13以及空调末端14构成的空调水回路两部分组成。其特点是相对于空调水流向而言，闭式蓄冰槽2与换热器3以并联方式连接。在载冷剂回路中，载冷剂经载冷剂泵4、制冷机1的载冷剂通道后分为两路，一路经电磁阀6流入闭式蓄冰槽2的载冷剂通道；另一路经电磁阀5、换热器3的载冷剂通道后与从闭式蓄冰槽2的载冷剂通道流出的载冷剂汇合，一同返回载冷剂泵4入口，完成载冷剂循环。在空调水回路中，空调水从空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压后分别经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2空调水通道和经电动调节阀8进入换热器3空调水通道，两路空调水汇合后一同进入集水器12，再进入空调末端14，完成空调水循环。空调系统根据电磁阀5、6、7和电动调节阀8的不同开闭状态具有蓄冰、冰槽融冰供冷、冷机单独供冷和冷机与冰槽联合供冷四种运行模式。
(a)、当系统运行在蓄冰模式时，在载冷剂回路中，制冷机1和载冷剂泵4运行，电磁阀5关闭，电磁阀6打开；空调水回路停止工作，即空调水泵11停止运行，电磁阀7和电动调节阀8均关闭。在载冷剂回路中，载冷剂经载冷剂泵4加压后进入制冷机1的载冷剂通道吸收制冷剂的冷量，使其温度降低，然后经电磁阀6进入闭式蓄冰槽2的载冷剂盘管内，将冷量释放给盘管外侧的空调水，使空调水在载冷剂盘管外结冰，释放冷量后的载冷剂，经连接管返回载冷剂泵4，进入下一循环。
(b)、当系统运行在冰槽融冰供冷模式时，载冷剂回路停止工作，即制冷机1和载冷剂泵4均停止运行，电磁阀5、6关闭；空调水回路中的空调水泵11运行，电磁阀7打开，电动调节阀8开启一定开度，调节空调水出水温度。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压，一部分经电动调节阀8进入换热器3的空调水通道，另一部分经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2空调水腔体取冷，两路空调水汇合后经分水器12流向空调末端14，进入下一循环。
(c)、当系统运行在冷机单独供冷模式时，在载冷剂回路中，制冷机1和载冷剂泵4运行，电磁阀5打开，电磁阀6关闭；在空调水回路中，空调水泵11运行；电动调节阀8全开，电磁阀7关闭。载冷剂经载冷剂泵4加压，在制冷机1的载冷剂通道内吸取制冷剂的冷量而降温，再流经电磁阀5进入换热器3载冷剂通道内，与空调水进行热交换，将冷量传递给空调水后，返回载冷剂泵4，进入下一循环。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压，经电动调节阀8进入换热器3的空调水通道，经换热器3载冷剂通道内低温载冷剂冷却后，进入分水器12，再流向空调末端14，进入下一循环。
(d)、当系统运行在冷机与冰槽联合供冷模式时，在载冷剂回路中，制冷机1和载冷剂泵4运行，电磁阀5打开，电磁阀6关闭；在空调水回路中，空调水泵11运行；电磁阀7打开，电动调节阀8开启一定开度，调节空调水出水温度。载冷剂经载冷剂泵4加压，在制冷机1的载冷剂通道内吸取制冷剂的冷量而降温，再流经电磁阀5进入换热器3载冷剂通道内，与空调水进行热交换，将冷量传递给空调水后，返回载冷剂泵4，进入下一循环。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压，一部分经电动调节阀8进入换热器3的空调水通道，另一部分经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2空调水腔体取冷，两路空调水汇合后经分水器12流向空调末端14，进入下一循环。
实施例2
附图5是本发明的另一种实施方式，称之串联闭式外融冰空调装置。它的构成部件以及载冷剂回路的连接方式与上述实施例“并联闭式外融冰空调装置”完全相同。但空调水回路不同，二者的区别是：闭式蓄冰槽2与换热器3以串联方式连接，即空调水经空调水泵11加压进入换热器3的空调水通道，然后其出水分两路，一路经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2的空调水腔体，另一路经电动调节阀8后与由闭式蓄冰槽2的空调水腔体流出的空调水混同流向集水器12，再进入空调末端14。空调系统根据电磁阀5、6、7和电动调节阀8的不同开闭状态具有蓄冰、冰槽融冰供冷、冷机单独供冷和冷机与冰槽联合供冷四种运行模式。
(a)、当系统运行在蓄冰模式时，载冷剂回路中载冷剂的流向与上述“并联闭式外融冰空调装置”蓄冰模式完全相同。
(b)、当系统运行在冰槽融冰供冷模式时，载冷剂回路停止工作，即制冷机1和载冷剂泵4均停止运行，电磁阀5、6关闭。空调水回路中的空调水泵11运行，电磁阀7打开，电动调节阀8开启一定开度，调节空调水出水温度。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压进入换热器3的空调水通道，由换热器3流出的空调水分为两路，一路经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2空调水腔体取冷，另一路流经电动调节阀8，与闭式蓄冰槽2空调水腔体流出的低温空调水汇合后经分水器12流向空调末端14，进入下一循环。
(c)、当系统运行在冷机单独供冷模式时，在载冷剂回路中，制冷机1和载冷剂泵4运行，电磁阀5打开，电磁阀6关闭。在空调水回路中，空调水泵11运行；电动调节阀8全开，电磁阀7关闭。载冷剂经载冷剂泵4加压，在制冷机1的载冷剂通道内吸取制冷剂的冷量而降温，再流经电磁阀5进入换热器3载冷剂通道内，与空调水进行热交换，将冷量传递给空调水后返回载冷剂泵4，进入下一循环。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压进入换热器3的空调水通道，经换热器3载冷剂通道内低温载冷剂冷却后，流经电动调节阀8进入分水器12，再流向空调末端14，进入下一循环。
(d)、当系统运行在冷机与冰槽联合供冷模式时，在载冷剂回路中，制冷机1和载冷剂泵4运行，电磁阀5打开，电磁阀6关闭。在空调水回路中，空调水泵11运行；电磁阀7打开，电动调节阀8开启一定开度，调节空调水出水温度。载冷剂经载冷剂泵4加压，在制冷机1的载冷剂通道内吸取制冷剂的冷量而降温，再流经电磁阀5进入换热器3载冷剂通道内，与空调水进行热交换，将冷量传递给空调水后，返回载冷剂泵4，进入下一循环。空调水由空调末端14返回集水器10，经空调水泵11加压进入换热器3的空调水通道，在此与载冷剂进行换热，从换热器3流出的空调水分为两路，一路经电磁阀7进入闭式蓄冰槽2空调水腔体取冷，另一路流经电动调节阀8，与闭式蓄冰槽2空调水腔体流出的低温空调水汇合后经分水器12流向空调末端14，进入下一循环。
实现闭式外融冰空调装置的核心部件是闭式蓄冰槽2，该技术为现有技术，该闭式蓄冰槽包括壳体、冰盘管、载冷剂分液管和载冷剂集液管，其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通孔并可形成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形成空调水通道，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，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。此技术方案就是将现有技术的开式蓄冰槽通过上述的结构连接关系改进成为闭式蓄冰槽。于此不多赘述。
Claims (4)
1.一种闭式外融冰空调装置，它是由制冷机(1)、闭式蓄冰槽(2)、换热器(3)、载冷剂泵(4)、电磁阀(5)、电磁阀(6)、载冷剂定压部件(9)构成的载冷剂回路和由电磁阀(7)、电动调节部件(8)、换热器(3)、集水器(10)、空调水泵(11)、分水器(12)、空调水定压阀(13)及空调末端(14)构成的空调水回路两部分组成，其特征在于：所述闭式蓄冰槽(2)内的水路与换热器(3)的空调水路连通并形成一个闭环回路。
2.按照权利要求1所述的闭式外融冰空调装置，其特征在于：所述电磁阀(7)、电动调节阀(8)的入口与空调水泵(11)的出口相接，电磁阀(7)的出口接闭式蓄冰槽(2)的空调水入口，电动调节阀(8)的出口接换热器(3)的空调水入口，闭式蓄冰槽(2)的空调水出口与换热器(3)的空调水出口相接，使两路空调水混合一同进入分水器(12)。
3.按照权利要求1所述的闭式外融冰空调装置，其特征在于：所述电磁阀(7)、电动调节阀(8)的入口与换热器(3)的空调水出口相接，闭式蓄冰槽(2)的空调水出口与电动调节阀(8)的出口相接，使两路空调水混合一同进入分水器(12)。
4.按照权利要求1、2或3所述的闭式外融冰空调装置，其特征在于：所述闭式蓄冰槽(2)，它包括壳体、冰盘管、载冷剂分液管和载冷剂集液管，所述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通孔的管板固定在壳体内，冰盘管外表面与壳体内表面空间形成空调水通道，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，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。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: TONGFANG CO., LTD.; QINGHUA UNIVERSITY Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: TSINGHUA TONGFANG CO., LTD.; QINGHUA UNIVERSITY |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100083 A, block 2907, Tongfang science and Technology Plaza, Beijing Co-patentee after: Tsinghua University Patentee after: Tongfang Co., Ltd. Address before: 100083 A, block 2907, Tongfang science and Technology Plaza, Beijing Co-patentee before: Tsinghua University Patentee before: Qinghua Tongfang Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20050209 Termination date: 20170628 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |