CN203561008U - 水能汽化制冰蓄冷空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水能汽化制冰蓄冷空调系统，包括蓄冷空调主机、制冰机组、蓄冰槽、融冰泵、融冰板换、冷冻水泵和空调末端；所述制冰机组为水能汽化制冰机组，包括水能汽化冰晶发生器，水能汽化冰晶发生器包括壳体、蒸汽压缩机和制冰水导管；所述蒸汽压缩机位于壳体内，壳体上设置有蒸汽出口和冰晶出口，所述蒸汽出口与蒸汽压缩机的排气口连通；所述制冰水导管一端穿过所述壳体的侧壁伸入壳体内，位于壳体内的制冰水导管上设置有雾化喷淋头和冰水喷淋头。本实用新型的水能汽化制冰蓄冷空调系统，水能汽化制冰机组不需要换热设备，节约成本和提高换热效率，不存在冰阻和冰堵的情况，节省能源，无需使用乙二醇溶液，对环境无污染。

Description

水能汽化制冰蓄冷空调系统

技术领域

本实用新型涉及蓄冷空调系统领域，尤其涉及一种克服热阻、冰堵现象的水能汽化制冰蓄冷空调系统。 

背景技术

蓄冷空调是我国在九十年代前期引进国外的技术，欧美和日本等发达国家是在80年代初对蓄冷技术的应用进行研究，并开发蓄冰蓄热式空调产品和成套蓄冰设备。世界范围的能源危机促使蓄冰技术迅速发展，首先在美国将蓄冰技术作为电力负荷的调峰手段广泛应用，韩国则以立法的形式来推广应用蓄冰技术。我国大陆在空调工程中应用蓄冰技术起步较晚，专业性的蓄冰装置制造厂家非常少。在空调蓄冷技术的应用开发与世界上经济发达国家差距较大，可以说是处于研发、应用的起步阶段。采用电力需求侧管理(DSM)的水蓄冷、冰蓄冷技术来达到移峰填谷和减少变电设备，是缓解电力建设和新增用电矛盾的有效的解决途径之一。蓄冷使用的领域在民用建筑、公共交通场馆、工厂、食品冷却、工业用冷等设施中具有广泛的发展前景。 

蓄冷空调系统，是利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天电价高峰时段，将所储存冷量释放出来，满足用户空调冷负荷需求。目前主要有两种： 

一种是蓄冰空调系统，蓄冰空调系统又分为两种情况，分别为：①静态蓄冰，即在盘管管外或蓄冰容器内结冰，冰本身始终处于相对静止状态；主要的设备有：双工况空调机组、乙二醇泵、蓄冰槽、板式换热器等。夜间低谷电时段，开启双工况主机通过乙二醇泵将来自蓄冰盘管25％乙二醇载冷剂流经主机，经过主机降温到-6℃，-6℃载冷剂循环回盘管，使蓄冰槽中的水结冰，白天融冰时通过板式换热器释冷，来满足用户冷负荷需求。②动态蓄冰，有片冰滑落式、过冷水、刮削式等，制冰过程处于运动状态。主要设备有：双工况空调机组、乙二醇泵、制冰板式换热器、蓄冰罐、融冰板式换热器等。 夜间低谷电开启空调机组，利用制冷剂或者载冷剂(乙二醇溶液)，将来自蓄冰罐中的水用制冰板式换热器，降温到冰点以下(或-2℃过冷水)结冰，用泵输送到蓄冰罐中储存起来，白天融冰时通过板式换热器释冷，来满足用户冷负荷需求。 

另一种是水蓄冷空调系统，水蓄冷属于显热蓄冷，水蓄冷技术主要是利用水的物理特性，随着水温的降低其密度不断在加大，如果不受外力扰动，一般易形成冷水在下，热水在上的自然分层状态，水在4℃水温时其密度最大，因而水蓄冷可利用的水温下限为4℃，即水蓄冷的蓄冷密度一般为2RT/m³。 

上述的蓄冷空调系统均存在一定的缺点： 

①现有蓄冷技术：因采用低温双工况螺杆机组，机组效率(COP)比采用常规电制冷螺杆机组低30％，而成本高10％以上，在-6℃制冰工况下，制冷主机COP系数约3.2～3.7，常规电制冷机组7℃的COP约4.8～5.2。 

②现有蓄冷系统蓄采用25％乙二醇溶液作为载冷剂，用量大，以蓄冷量1000RTH为例，需要25％乙二醇为3.5立方米，蓄冷量5000RTH则约为17.5立方米(以上数据来源静态盘管蓄冰厂家样本数据)，容易泄漏，对环境造成污染。 

③静态蓄冰，在制冰过程中，当盘管的表面开始结冰，就会出现冰层热阻(或者叫冰阻)结的越厚热阻越大，厚度控制在40mm～60mm之间。否则会导致堵塞，冷冻水无法正常循环，系统被迫停止 

④动态蓄冰，主要的缺点是制冰装置中过冷器(制冰板式换热器)产生冰堵频繁，反复的融冰导致无法连续制冰，主机时停时开，造成能耗大、效率底下，系统不稳定。片冰滑落式的制冰主机为专用主机，无法匹配现有市场上成熟的螺杆空调机组，而且该专用主机的制冷量小，无法满足蓄冷量较大的工程。 

⑤水蓄冷蓄水罐体积是冰蓄冷的6倍。 

为了克服上述蓄冷空调系统存在的缺点，发明一种新的蓄冷空调系统是有必要的。 

实用新型内容

本实用新型主要提供一种克服热阻、冰堵等现象，并且提高蓄冷空调系统中制冰机组的效率的水能汽化制冰蓄冷空调系统。 

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种解决技术方案为：一种水能 汽化制冰蓄冷空调系统，它包括蓄冷空调主机、制冰机组、蓄冰槽、融冰泵、融冰板换和空调末端；所述蓄冷空调主机通过第一出水管和第一回水管与所述空调末端连通，第一出水管和第一回水管上均设置有阀门，第一出水管上设置有第一冷冻水泵；蓄冷空调主机还通过第二出水管和第二回水管与所述制冰机组连通，第二出水管上设置有第二冷冻水泵，第二回水管上设置有阀门；制冰机组通过第三出水管和第三回水管与所述蓄冰槽连通；蓄冰槽通过第四出水管和第四回水管与所述融冰板换的一端连接，第四出水管上设置有融冰泵；融冰板换的另一端通过第五出水管和第五回水管与空调末端连通，第五回水管上设置有阀门；所述制冰机组为水能汽化制冰机组，该水能汽化制冰机组包括水能汽化冰晶发生器，水能汽化冰晶发生器包括壳体、蒸汽压缩机和制冰水导管；所述蒸汽压缩机位于壳体内，壳体上设置有蒸汽出口和冰晶出口，所述蒸汽出口与蒸汽压缩机的排气口连通，冰晶出口与所述第三出水口连接；所述制冰水导管一端穿过所述壳体的侧壁伸入壳体内，位于壳体内的制冰水导管上设置有雾化喷淋头和冰水喷淋头，另一端与所述第二出水管连接。 

优选地，所述位于壳体内的制冰水导管至少有两根，所述雾化喷淋头和冰水喷淋头分别设置于不同的制冰水导管上。 

优选地，所述冰水喷淋头竖直的朝向上方。 

优选地，所述壳体为圆筒状，所述蒸汽压缩机设置于壳体的一端，并在蒸汽压缩机靠近壳体内部的一侧设置有挡水栅。 

优选地，所述挡水栅与蒸汽压缩机之间设置有蒸汽倒流板。 

优选地，所述冰晶出口设置于壳体的与蒸汽压缩机相对应的另一端的断面上。 

优选地，所述蒸汽压缩机包括电机，该电机是防爆电机。 

本实用新型的有益效果为：区别于现有技术的蓄冰空调系统技术，需要用低温双工况螺杆机组，机组效率低，成本高；25％乙二醇溶液作为载冷剂，容易造成环境污染；存在冰层热阻和冰堵等问题；本实用新型的水能汽化制冰蓄冷空调系统，采用水能汽化制冰机组，该水能汽化制冰机组包括水能汽化冰晶发生器，将壳体内抽成真空，利用水的三相特点，直接在壳体内进行热交换制成冰晶，不需要换热设备，节约成本和提高换热效率，壳体内冰晶 冰的质量分数为16％～20％，极易用泵输送，不存在冰阻和冰堵的情况，同时也不需要低温双工况螺杆机组，节省能源，无需使用乙二醇溶液，而是使用水为制冷剂即可，对环境无污染。 

附图说明

图1为本实用新型的水能汽化制冰蓄冷空调系统的连接示意图； 

图2为水能汽化冰晶发生器的结构示意图。 

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

参照图1及图2，在本实施例中的一种水能汽化制冰蓄冷空调系统，它包括蓄冷空调主机1、制冰机组2、蓄冰槽3、融冰泵7、融冰板换4和空调末端5；所述蓄冷空调主机1通过第一出水管和第一回水管与所述空调末端5连通，第一出水管和第一回水管上均设置有阀门V2、V3，第一出水管上设置有第一冷冻水泵6；蓄冷空调主机1还通过第二出水管和第二回水管与所述制冰机组2连通，第二出水管上设置有第二冷冻水泵8，第二回水管上设置有阀门V4；制冰机组2通过第三出水管和第三回水管与所述蓄冰槽3连通；蓄冰槽3通过第四出水管和第四回水管与所述融冰板换4的一端连接，第四出水管上设置有融冰泵7；融冰板换4的另一端通过第五出水管和第五回水管与空调末端5连通，第五回水管上设置有阀门V1；所述制冰机组2为水能汽化制冰机组，该水能汽化制冰机组包括水能汽化冰晶发生器，水能汽化冰晶发生器包括壳体21、蒸汽压缩机22和制冰水导管23；所述蒸汽压缩机22位于壳体21内，壳体21上设置有蒸汽出口25和冰晶出口24，所述蒸汽出口25与蒸汽压缩机22的排气口连通；所述制冰水导管23穿过所述壳体21的侧壁伸入壳体21内，位于壳体21内的制冰水导管23上设置有雾化喷淋头26和冰水喷淋头27。本实用新型的水能汽化 制冰蓄冷空调系统，采用水能汽化制冰机组，该水能汽化制冰机组包括水能汽化冰晶发生器，利用水的三相特点，将壳体内抽成真空，制冰水直接在壳体21内进行热交换制成冰晶，不需要换热设备，节约成本和提高换热效率，壳体21内冰晶冰的质量分数为16％～20％，极易用泵输送，不存在冰阻和冰堵的情况，同时也不需要低温双工况螺杆机组，节省能源，无需使用乙二醇溶液，而是使用水为制冷剂即可，对环境无污染。 

本实施例中，为了节约管材和连接方便，第一出水管和第二出水管一般是连通的，在接近蓄冷空调主机的一端为公用管材，第一回水管和第二回水管也是如此；同理，第五出水管与第一出水管、第五回水管与第一回水管均有公用的邠管材。所述的各个阀门，可以根据使用情况，进行开关管理。 

本实用新型中，蓄冷空调主机1与第二冷冻水泵8和水能汽化制冰机组相连接，为制冰机组提供出水5℃～7℃的冷水，同时连接空调末端5供用户使用。水能汽化制冰机组与蓄冰槽3连接，制冰机组生成的冰晶与水的混合物储存在蓄冰槽3中。蓄冰槽3与融冰泵7和融冰板换4连接，蓄冰槽提供出水2℃/回水10℃的冷水，通过板换与末端12℃回水换热，为用户提供出水7℃的空调用冷冻水。 

本实施例中，所述位于壳体21内的制冰水导管23至少有两根，所述雾化喷淋头26和冰水喷淋头27分别设置于不同的制冰水导管23上，如图2所示，壳体21内设置有两根制冰水导管23，其中冰水喷淋头27竖直的朝向上方，采用从下往上喷淋有效提高了换热的时间，使得冰水充分放热冻结形成冰晶。 

本实施例中，所述壳体21为圆筒状，所述蒸汽压缩机22设置于壳体21的一端，并在蒸汽压缩机22靠近壳体21内部的一侧设置有挡水栅29，挡水栅29用于将水珠隔离，防止蒸汽压缩机22将水珠抽出。 

本实施例中，所述挡水栅29与蒸汽压缩机22之间设置有蒸汽倒流板28，蒸汽倒流板28用于将水蒸汽进行倒流，且起到将产生水蒸汽的空间与蒸汽出口隔离，本实施例中，蒸汽倒流板28的截面是一个“八”状，方便蒸汽的倒流。 

本实施例中，所述冰晶出口24设置于壳体21上与蒸汽压缩机22相对应的另一端的断面上，当圆筒状的壳体1竖直放置时，蒸汽压缩机2位于顶端，冰晶出口24位于底端，方便冰晶的导出，当然，也可以设置于侧壁上，主要 看实际的使用环境和要求。 

本实施例中，所述蒸汽压缩机22包括电机，该电机是防爆电机210，有效防止了电机与蒸汽压缩机2之间轴连接的泄漏，提高系统的安全性和稳定性。 

在上述实施例中，壳体21一般都是2mm～10mm的不锈钢或者钢制结构组成的，圆筒状的壳体21的两端是加盖封头的，在使用的过程中，可以采用立式或者卧式实施；各管道的连通可以是焊接也可以是通过法兰连接，或者不同的结合处采用不同的连接方式。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (7)

1.一种水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，它包括蓄冷空调主机、制冰机组、蓄冰槽、融冰泵、融冰板换、冷冻水泵和空调末端； 

所述蓄冷空调主机通过第一出水管和第一回水管与所述空调末端连通，第一出水管和第一回水管上均设置有阀门，第一出水管上设置有第一冷冻水泵；蓄冷空调主机还通过第二出水管和第二回水管与所述制冰机组连通，第二出水管上设置有第二冷冻水泵，第二回水管上设置有阀门；制冰机组通过第三出水管和第三回水管与所述蓄冰槽连通；蓄冰槽通过第四出水管和第四回水管与所述融冰板换的一端连接，第四出水管上设置有融冰泵；融冰板换的另一端通过第五出水管和第五回水管与空调末端连通，第五回水管上设置有阀门； 

所述制冰机组为水能汽化制冰机组，该水能汽化制冰机组包括水能汽化冰晶发生器，水能汽化冰晶发生器包括壳体、蒸汽压缩机和制冰水导管；所述蒸汽压缩机位于壳体内，壳体上设置有蒸汽出口和冰晶出口，所述蒸汽出口与蒸汽压缩机的排气口连通，冰晶出口与所述第三出水口连接；所述制冰水导管一端穿过所述壳体的侧壁伸入壳体内，位于壳体内的制冰水导管上设置有雾化喷淋头和冰水喷淋头，另一端与所述第二出水管连接。 

2.根据权利要求1所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述位于壳体内的制冰水导管至少有两根，所述雾化喷淋头和冰水喷淋头分别设置于不同的制冰水导管上。 

3.根据权利要求1所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述冰水喷淋头竖直的朝向上方。 

4.根据权利要求1所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述壳体为圆筒状，所述蒸汽压缩机设置于壳体的一端，并在蒸汽压缩机靠近壳体内部的一侧设置有挡水栅。 

5.根据权利要求4所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述挡水栅与蒸汽压缩机之间设置有蒸汽倒流板。 

6.根据权利要求4所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述冰晶出口设置于壳体的与蒸汽压缩机相对应的另一端的断面上。 

7.根据权利要求1-6任一项所述的水能汽化制冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述蒸汽压缩机包括电机，该电机是防爆电机。 

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