CN204574654U - 一种双工况丁烷制冰装置 - Google Patents

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董凯军
罗良宜
胡涛
陈照杰
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Dongguan Netbike Energy Saving Technology Co ltd
Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
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Abstract

本实用新型公开了一种双工况丁烷制冰装置，包括丁烷冰浆制冰循环系统以及冷冻水制冷循环系统；其中；丁烷冰浆制冰循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽、风泵、第一换热器、丁烷储槽、第一水泵、蓄冰槽；风泵与第二水泵相互并联连接蓄冰槽；冷冻水制冷循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽、第二水泵、第二换热器、第一换热器、蓄冰槽第一换热器出口连通蓄冰槽以及丁烷储槽的管路分别设有第一阀门以及第二阀门。本实用新型的有益效果：供冷时段能同时运行制冷工况且系统装机容量小，换热效率高，融冰过程负荷跟随性好,成本低投资小，能实现超大规模低成本高效蓄冰。

Description

一种双工况丁烷制冰装置
技术领域
本实用新型涉及制冰技术领域，尤其是一种双工况丁烷制冰装置。
背景技术
采用热泵制冰的方式可以分为两类。第一类是水与冷媒直接热交换方式，它换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，但由于生成腐蚀性气体等，影响冷媒纯度，影响制冷机运行，已基本上被淘汰。第二类是水与冷媒间接热交换方式，它又包括静态制冰、非相变动态制冰、接触式载冷剂相变动态制冰三种：
1.静态制冰装置，即在冷却管外或盛冰容器内结冰，冰本身处于相对静止状态，在静态制冰过程中，随着制冰量的增加，水与冷源之间的热阻逐渐增大，制冰率因而减小，能量损失增加。尽管静态制冰系统简单，运行稳定，易于实现，目前已成为冰蓄冷系统应用中的主流，但是它存在冰的静态形成过程换热效率低，融冰过程负荷跟随性差,系统复杂，成本高投资大，尤其不能实现超大规模低成本高效蓄冰。
2.非相变动态制冰装置，该制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且冰晶、冰浆处于运动状态，非相变动态制冰使用的载冷剂包括过冷水、导热液体和水溶液等，冰层不在换热表面生长，因而水与冷源之间热阻并不随制冰过程的进行而改变，制冰过程中一直保持较高的热交换效率，制冷机可以在较佳工况下运行；生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而系统复杂，稳定性差，载冷剂在换热过程中靠液体流动传热，换热效率依然不太高，传热能力依然相对较小。
3.接触式载冷剂相变动态制冰，中国专利申请号为ZL201320180232.0、申请号为ZL201220237000.X、申请号为ZL201420181239.9以及专利申请号为ZL201420181193.0均提供了一种基本类似的接触式载冷剂相变动态制冰装置，都采用载冷剂，热冷传递过程中载冷剂发生气液相变，液态载冷剂通过蒸发，与水直接热交换生成冰激凌式冰，气态载冷剂通过冷凝直接放热给冷源，换热效率高，传热能力大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而，都只能运行制冰工况。该制冰装置在用于供冷时，在需要即时供冷时段不能运行制冷工况来减少制冷系统装机容量以节省初投资，如果用制冰工况代替制冷工况，会增加制冰环节能耗，增加运行成本。如果该制冰装置在用于供冷时，全部采用闲时制冰蓄冰，则制冷系统装机容量会明显增加，初投资也会明显增加。另外，常规制冷工况冷冻水直接进板式换热器不能实现低温送风来节省末端系统投资成本。
故现有技术有待改进和发展。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种供冷时段能同时运行制冷工况，换热效率高，融冰过程负荷跟随性好,成本低投资小，能实现超大规模低成本高效蓄冰的双工况丁烷制冰装置。
本实用新型的技术解决方案是：
一种双工况丁烷制冰装置，包括丁烷冰浆制冰循环系统以及冷冻水制冷循环系统；其中；丁烷冰浆制冰循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽、风泵、第一换热器、丁烷储槽、第一水泵、蓄冰槽；
冷冻水制冷循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽、第二水泵、第二换热器、第一换热器、蓄冰槽
风泵与第二水泵分别连接蓄冰槽；
第一换热器出口连通蓄冰槽以及丁烷储槽的管路分别设有第一阀门以及第二阀门；
第二换热器出口与风泵出口间管路设有第三阀门。
打开第二阀门关闭第一阀门与第三阀门则该装置为丁烷冰浆制冰循环系统；打开第一阀门与第三阀门，关闭第二阀门，则该装置为冷冻水制冷循环系统，实现了丁烷冰浆制冰循环系统以及冷冻水制冷循环系统共存，按需切换，共用一个蓄冰槽以及第一换热器，减少系统装机容量，实现低温送风，提高整个装置的换热效率。
所述第二换热器与空调末端连接。第二换热器与空调末端连接，第二换热器的回水带走从空调末端来的热量，空调末端获得冷量。
在所述第二换热器出口设有与所述蓄冰槽连通的第一支路，在该第一支路上设有第四阀门。打开第四阀门，空调系统采用融冰独立供冷时，第二换热器回水直接回蓄冰槽，使得水可以循环使用。
所述第一换热器采用气水两用满液式冷凝蒸发器，热泵系统的冷媒在管外，载冷剂在管内，具有往液体出口端向下倾斜的斜度，该斜度为1:100-10：100，最优为2:100，便于液体流出。载冷剂优选为丁烷，丁烷也可以采用类似于丁烷难溶于水的低沸点物质等替代。
所述第一换热器设有出风口，该出风口通过第二支路连通蓄冰槽。在所述第二支路上设有气囊。所述第二支路连通风泵。气囊或风泵接通循环系统，使系统既封闭又自动保持常压(大气压力)；出风口通过第二支路连接风泵或气囊或蓄冰槽可以形成回风循环，循环风既便于从管内不断吹出冷凝的丁烷液体，也可以避免不凝性气体在换热器内局部积聚，影响换热效率。
所述第一水泵安装在所述蓄冰槽的水面以下，所述第一换热器通过所述丁烷储槽连通所述第一水泵进口。
所述第二换热器为板式换热器或热管换热器。
本实用新型的有益效果：
供冷时段能同时运行制冷工况且系统装机容量小，换热效率高，融冰过程负荷跟随性好,成本低投资小，能实现超大规模低成本高效蓄冰。
附图说明
图1本实用新型结构示意图；
附图标记说明：
1-第二换热器、2-第四阀门、3-第三阀门、4-阀门、5-第一换热器、6-阀门、7-第二阀门、8-丁烷储槽、9-第一水泵、10-阀门、11-第一阀门、12-蓄冰槽、13-气囊、14-风泵、15-第二水泵、100-第一支路、200-第二支路。
具体实施方式
实施例：
参阅图1，一种双工况丁烷制冰装置主要包括蓄冰槽12、风泵14、第一换热器5、丁烷储槽8、气囊13、第一水泵9、第二水泵15、第二换热器1等；它还包括系统内相连接的管道、阀门等；该双工况丁烷制冰装置设有丁烷冰浆制冰循环与冷冻水制冷循环两套循环系统，通过阀门切换按需独立运行。蓄冰槽12、风泵14、第一换热器5、丁烷储槽8、第一水泵9、蓄冰槽12相连接，阀门4、第二阀门7、阀门10打开，第三阀门3第一阀门11关闭，形成丁烷冰浆制冰循环系统；蓄冰槽12、第二水泵15、第二换热器1、第一换热器5、蓄冰槽12相连接，第三阀门3和第一阀门11打开，形成冷冻水制冷循环系统，第二换热器1与空调末端连接，第二换热器1的回水带走从空调末端来的热量，空调末端获得冷量；融冰独立供冷时，打开设置在第一支路100上的第四阀门2，第三阀门3关闭，第二换热器1回水直接回蓄冰槽12。气囊13接通蓄冰槽12，使蓄冰槽12既封闭又自动保持常压(大气压力)；第一换热器5是热泵系统的蒸发器，第一换热器5的冷源由热泵系统提供，第一换热器5的热量由热泵系统带走；第一换热器5采用气水两用满液式冷凝蒸发器，热泵系统的冷媒在管外，载冷剂(丁烷或水)在管内，气水两用满液式冷凝蒸发器有往丁烷液体出口端往下倾斜的角度，斜度约为1:100-10：100，最优为2:100，便于丁烷液体流出；气水两用满液式冷凝蒸发器在丁烷液体出口端设有出风口，出风口通过管道连接气囊13可以形成回风循环，循环风既便于从管内不断吹出冷凝的丁烷液体，也可以避免不凝性气体在第一换热器5内局部积聚，影响换热效率；第一换热器5中载冷剂(丁烷或水)温度控制在0℃以上；载冷剂为正丁烷，也可以采用其它类似于正丁烷的难溶于水的低沸点物质。第一水泵9安装在蓄冰槽12的水面以下，第一换热器5通过丁烷储槽8连通第一水泵9进口。丁烷冰浆制冰循环具体循环流程为阀门4打开，气态丁烷通过风泵14加压进入第一换热器5，气态丁烷通过冷凝为液态直接放热给第一换热器5，打开设置在第二支路200上且位于第一换热器5出风口与气囊13/风泵进口之间的阀门6，出风口通过管道进入气囊13形成回风循环，第二阀门7和阀门10打开，液态丁烷则通过丁烷储槽8和来自蓄冰槽12的水一起进入第一水泵9，在第一水泵9出口管道中液态丁烷与水直接接触再蒸发为气态进行高效热交换，水放出相变热变为冰激凌式冰，冰浆流入蓄冰槽12，气态丁烷再进入风泵14不断循环。冷冻水制冷循环具体循环流程为蓄冰槽12中冷水经第二水泵15进第二换热器1吸热，第三阀门3打开，第二换热器1回水进第一换热器5放热成为冷冻水，第一阀门11打开，冷冻水进入蓄冰槽12，形成冷冻水制冷循环；采用融冰独立供冷时，第四阀门2打开，第三阀门3关闭，第二换热器1回水直接回蓄冰槽12。采用本实用新型装置，在直接供冷工况下，可以减少电耗约25％；采用本实用新型装置，比全部采用闲时制冰蓄冰工况，制冷主机可以减少容量约50％，可以降低制冷主机系统约50％成本。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种双工况丁烷制冰装置，其特征在于，包括丁烷冰浆制冰循环系统以及冷冻水制冷循环系统；其中；
丁烷冰浆制冰循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽(12)、风泵(14)、第一换热器(5)、丁烷储槽(8)、第一水泵(9)、蓄冰槽(12)；
冷冻水制冷循环系统包括依次连接并构成回路的蓄冰槽(12)、第二水泵(15)、第二换热器(1)、第一换热器(5)、蓄冰槽(12)；
风泵(14)与第二水泵(15)分别连接蓄冰槽(12)；
第一换热器(5)出口连通蓄冰槽(12)以及丁烷储槽(8)的管路分别设有第一阀门(11)以及第二阀门(7)；
第二换热器(1)出口与风泵(14)出口间管路设有第三阀门(3)。
2.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第二换热器(1)与空调末端连接。
3.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，在所述第二换热器(1)出口设有与所述蓄冰槽(12)连通的第一支路(100)，在该第一支路(100)上设有第四阀门(2)。
4.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第一换热器(5)采用气水两用满液式冷凝蒸发器，具有往液体出口端向下倾斜的斜度，该斜度为1:100-10:100。
5.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第一换热器(5)设有出风口，该出风口通过第二支路(200)连通蓄冰槽(12)。
6.根据权利要求5所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，在所述第二支路(200)上设有气囊(13)。
7.根据权利要求5或6所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第二支路(200)连通风泵(14)。
8.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第一水泵(9)安装在所述蓄冰槽(12)的水面以下，所述第一换热器(5)通过所述丁烷储槽(8)连通所述第一水泵(9)进口。
9.根据权利要求1所述的双工况丁烷制冰装置，其特征在于，所述第二换热器(1)为板式换热器或热管换热器。
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