CN1888639A - 热管蓄冷空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热管蓄冷空调装置，室内机组由风机和换热盘管组成；室外机组中热管的上部冷凝段置于蓄冷用蒸发器内，下部蒸发段置于装有蓄冷介质的蓄冷槽内；压缩机的进口分别与空调用蒸发器和蓄冷用蒸发器的出口连接，压缩机的出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口分别通过电磁阀和节流阀与空调用蒸发器和蓄冷用蒸发器的进口连接；室内机组分别通过电磁阀与空调用蒸发器和蓄冷槽的进口连接；空调用蒸发器和蓄冷槽均通过电磁阀与循环泵的进口连接；循环泵的出口与室内机组连接。本发明管路短，克服了制冷剂压力降低及回油难的缺点；热管表面的蓄冰速度均匀，空调的制冷效果好。特别适用于大面积的公共场所使用。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种制冷空调，具体地说是一种热管蓄冷空调装置。
二、背景技术
自改革开放以来，我国的综合国力和人民生活水平都有较大程度的提高。能源工业作为国民经济的基础产业之一，已取得长足发展。但是，能源工业的发展仍然满足不了国民经济的快速发展和人民生活用能急剧增长的需要，全国能源紧缺局面仍然存在。
解决目前能源紧缺问题，可从两方面着手：一是开发可再生能源(如太阳能、生物质能、风能、海洋能等)，二是节约现有使用的能源。我国能源利用效率比国际先进水平低10个百分点。能源利用中间环节(加工、转换和储运)损失量大，浪费严重。我国能源利用效率与国外的差距表明，节能潜力巨大。根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为3亿吨标准煤。
由于能源的供给与需求在数量上和时间上不能很好地匹配和协调，造成大量能源浪费。如低谷电力过剩造成电能白白浪费掉，而高峰期电力又不足。采用蓄冷空调技术可以很好地解决这个问题，使能源得到合理使用。
蓄能空调是在夜间电网低谷时间(同时也是空调负荷很低的时间)，制冷机组开机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来，待白天电网高峰用电时间(同时也是空调负荷高峰时间)，再将冷量释放出来满足高峰空调负荷的需要。这样，制冷系统的大部分耗电发生在夜间用电低谷期，而在白天用电高峰期只有辅助设备在运行，从而实现用电负荷“移峰填谷”。
为鼓励用户移峰填谷，电力部门已经制定了峰谷电价政策，将高峰电价与低谷电价拉开，使低谷电价只相当高峰电价的1/3-1/5，鼓励用户使用低谷电，这项政策已在我国开始实施。
在电力供应紧张的情况下，由于峰谷电价政策的实施，为蓄冷空调技术提供了广阔的发展前景。
目前的蓄冷空调主要采用水蓄冷和冰蓄冷。水蓄冷是利用冷水储存在蓄冷槽内的显热进行蓄冷，即夜间制出4℃-7℃的低温水供白天空调用，该温度适合于大多数常规空调制冷机组直接制取冷水。水蓄冷的容量和效率取决于蓄冷槽的供、回水温差，以及供、回水温度有效的分层间隔。因水的比热远小于冰的融解热，故水蓄冷的蓄冷密度低，需要体积较大的蓄冷槽，且冷量损耗大，保温及防水处理麻烦。
冰蓄冷是利用冰的相变潜热进行冷量储存，具有蓄冷密度大的优点。冰蓄冷系统的蓄冷温度几乎恒定，其蓄冷槽内的水温可降到0℃，因而空调系统送风温度可低达4-7℃，与常规空调系统相比，提供相同的冷量，送风空气量可减少40％左右。但是，普通的冰蓄冷空调在蓄冷盘管内流动的是盐水或乙二醇溶液等低温载冷剂，需要由泵来进行循环，存在由于制冷剂直接蒸发系统管路长而引起的制冷剂压力降低及回油难等缺点；另外，液态低温载冷剂(如盐水或乙二醇溶液等)对系统的管路还存在腐蚀性。
三、发明内容
为了克服现有空调装置的不足，本发明的目的在于提供一种热管蓄冷空调装置。该装置在蓄冷、供冷时，其蓄冷密度比水蓄冷系统高；蓄冷时可省去低温载冷剂循环系统，克服了制冷剂直接蒸发系统管路长而引起的制冷剂压力降低及回油难等缺点；另外，由于热管等温高速转移热量，使热管表面的蓄冰速度均匀，空调的制冷效果好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种热管蓄冷空调装置，包括室内机组和室外机组，室内机组由风机和换热盘管组成；室外机组包括压缩机、冷凝器、空调用节流阀、空调用蒸发器和循环泵，其特征在于：所述室外机组还包括蓄冷用节流阀、蓄冷用蒸发器、热管和蓄冷槽，热管的上部冷凝段置于蓄冷用蒸发器内，下部蒸发段置于装有蓄冷介质的蓄冷槽内；压缩机的进口分别与空调用蒸发器和蓄冷用蒸发器的出口连接，压缩机的出口与冷凝器的进口连接；冷凝器的出口分别通过电磁阀和节流阀与空调用蒸发器和蓄冷用蒸发器的进口连接；室内机组分别通过电磁阀与空调用蒸发器和蓄冷槽的进口连接；空调用蒸发器和蓄冷槽均通过电磁阀与循环泵的进口连接；循环泵的出口与室内机组连接。
本发明中，蓄冷槽内的蓄冷介质可以是水。
所述的冷凝器为风冷冷凝器或水冷冷凝器。
所述的节流阀为热力膨胀阀或电子膨胀阀。
所述的热管由金属材料制成，可以为碳钢、不锈钢或铜。
本发明热管内的工作介质为氨或氟利昂，蓄冷时可省去使用低温载冷剂(如盐水或乙二醇溶液等)而需要的循环系统。
为使热管的工作效果最佳，所述的热管的上部、下部均装有散热翅片，翅片可采用钢片、铝片或铜片，翅片的形状可以是平片、波纹片或条缝片。
所述的蓄冷槽为长方体或圆柱体。
所述的蓄冷槽为钢制、玻璃钢或钢筋混凝土结构。
本发明中室内机组可以根据需要多组并联，本发明应用蓄冷空调技术，可扩大空调区域使用面积，减少空调机组装机容量、节省空调用户的电力花费；同时，可以实现移峰填谷、平衡电力负荷的作用。本发明采用热管替代了普通蓄冷空调中蓄冷槽内的蓄冷盘管，热管内的工作介质为氨或氟利昂，利用热气体上升特性，可以自动实现热交换循环；而普通蓄冷空调中蓄冷槽内的蓄冷盘管内流动的是液态低温载冷剂(如盐水或乙二醇溶液等)，因而，为使低温载冷剂实现热交换循环，必须采用动力泵来完成循环。另外，液态低温载冷剂(如盐水或乙二醇溶液等)对系统的管路还存在腐蚀性。
与现有技术相比，本发明可省去低温载冷剂(如盐水或乙二醇溶液等)循环系统，克服了制冷剂直接蒸发系统管路长而引起的制冷剂压力降低及回油难的缺点，解决了普通冰蓄冷空调系统管路腐蚀性问题；同时，本发明由于热管等温高速转移热量，使热管表面的蓄冰速度均匀，空调的制冷效果好。
四、图面说明
附图是本发明的结构示意图。
五、具体实施方式
一种本发明所述的热管蓄冷空调装置，包括室内机组1、室外机组2、压缩机21、冷凝器22、空调用节流阀231、蓄冷用节流阀232、电磁阀241、242、243、244、245、246、空调用蒸发器25、蓄冷用蒸发器26、热管27、蓄冷槽28、循环泵29。附图中省略了干燥过滤器、气液分离器、电子控制部分。室内机组1可以根据需要多组并联，图中只画出一组室内机组1予以示意。
当执行常规的空调制冷循环时，电磁阀242、244、246关闭，电磁阀241、243、245开启。制冷剂由压缩机21压缩后排出，流至冷凝器22放出热量，冷凝后的制冷剂液体经空调用节流阀231进行节流降压，降压后的制冷剂在空调用蒸发器25内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机21。同时，在室内机组1和空调用蒸发器25之间循环的载冷剂(水)因蒸发器25内的制冷剂吸热而降温，降温后的载冷剂由循环泵29送入室内机组1的换热盘管中，并与室内的空气进行热交换，使室内的空气温度降低。
当执行蓄冷循环时(夜间用电负荷低谷期)，电磁阀241、243、244、245、246关闭，电磁阀242开启。制冷剂由压缩机21压缩后排出，流至冷凝器22放出热量，冷凝后的制冷剂液体经蓄冷用节流阀232进行节流降压，降压后的制冷剂在蓄冷用蒸发器26内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机21。同时，热管27的下部(蒸发段)在蓄冷槽内吸热制冰，热管27的上部(冷凝段)与蓄冷用蒸发器26内的制冷剂进行热交换而放热。热管内的工作介质在蒸发段吸热蒸发，经传输段流向热管冷凝段，冷凝液由吸液芯送回蒸发段再次循环。
当执行制冷和蓄冷循环时，电磁阀244、246关闭，电磁阀241、242、243、245开启。制冷剂由压缩机21压缩后排出，流至冷凝器22放出热量，冷凝后的制冷剂液体分成两路，一路经空调用节流阀231进行节流降压，降压后的制冷剂在空调用蒸发器25内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机21；同时，在室内机组1和空调用蒸发器25之间循环的载冷剂(水)因蒸发器25内的制冷剂吸热而降温，降温后的载冷剂由循环泵29送入室内机组的换热盘管中，并与室内的空气进行热交换，使室内的空气温度降低。另一路经蓄冷用节流阀232进行节流降压，降压后的制冷剂在蓄冷用蒸发器26内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机21；同时，热管27的下部(蒸发段)在蓄冷槽内吸热制冰，热管27的上部(冷凝段)与蓄冷用蒸发器26内的制冷剂进行热交换而放热。
当执行由蓄冷槽28单独供冷时(白天用电负荷高峰期)，电磁阀241、242、243、245关闭，电磁阀244、246开启。在室内机组和蓄冷槽28之间循环的载冷剂(水)因蓄冷槽28内的冰融化吸热而降温，降温后的载冷剂由循环泵29送入室内机组1的换热盘管中，并与室内的空气进行热交换，使室内的空气温度降低。
当执行由空调制冷机组和蓄冷槽联合供冷时，电磁阀242关闭，电磁阀241、243、245、244、246开启。制冷剂由压缩机21压缩后排出，流至冷凝器22放出热量，冷凝后的制冷剂液体经空调用节流阀231进行节流降压，降压后的制冷剂在空调用蒸发器25内蒸发吸热而产生制冷效应，蒸发气化后的制冷剂被吸入压缩机21；同时，在室内机组和空调用蒸发器25之间循环的载冷剂(水)因蒸发器25内的制冷剂吸热而降温，降温后的载冷剂由循环泵29送入室内机组1的换热盘管中，并与室内的空气进行热交换，使室内的空气温度降低。另外，在室内机组和蓄冷槽28之间循环的载冷剂(水)也因蓄冷槽28内的冰融化吸热而降温，降温后的载冷剂由循环泵29送入室内机组1的换热盘管中，并与室内的空气进行热交换，使室内的空气温度降低。
Claims (10)
1、一种热管蓄冷空调装置，包括室内机组(1)和室外机组(2)，室内机组(1)由风机和换热盘管组成；室外机组(2)包括压缩机(21)、冷凝器(22)、空调用节流阀(231)、空调用蒸发器(25)和循环泵(29)，其特征在于：所述室外机组(2)还包括蓄冷用节流阀(232)、蓄冷用蒸发器(26)、热管(27)和蓄冷槽(28)，热管(27)的上部冷凝段置于蓄冷用蒸发器(26)内，下部蒸发段置于装有蓄冷介质的蓄冷槽(28)内；压缩机(21)的进口分别与空调用蒸发器(25)和蓄冷用蒸发器(26)的出口连接，压缩机(21)的出口与冷凝器(22)的进口连接；冷凝器(22)的出口分别通过电磁阀(241、242)和节流阀(231、232)与空调用蒸发器(25)和蓄冷用蒸发器(26)的进口连接；室内机组(1)分别通过电磁阀(243、244)与空调用蒸发器(25)和蓄冷槽(28)的进口连接；空调用蒸发器(25)和蓄冷槽(28)均通过电磁阀(245、246)与循环泵(29)的进口连接；循环泵(29)的出口与室内机组(1)连接。
2、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述冷凝器(22)是风冷冷凝器或水冷冷凝器中的任意一种。
3、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述空调用节流阀(231)和蓄冷用节流阀(232)是热力膨胀阀或电子膨胀阀中的任意一种。
4、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述热管(27)由碳钢、不锈钢或铜制成。
5、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述热管(27)内的工作介质是氨或氟利昂中的任意一种。
6、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述热管(27)的上部、下部均装有散热翅片。
7、根据权利要求6所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述热管(27)的散热翅片是由钢片、铝片或铜片中的任意一种制成。
8、根据权利要求6所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述热管(27)的散热翅片是由平片、波纹片或条缝片中的任意一种制成。
9、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述蓄冷槽(28)是长方体或圆柱体中的任意一种。
10、根据权利要求1所述的热管蓄冷空调装置，其特征在于：所述蓄冷槽(28)是钢制、玻璃钢或钢筋混凝土结构中的任意一种。
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