CN205156209U - 带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置。目前还没有结构设计合理，运行平稳，能源利用率高的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置。本实用新型的特点是：包括海水泵、热交换器、备用空调机组、切换阀一和切换阀二，备用空调机组包括压缩机、套管冷凝器、节流阀和蒸发器，海水泵连接在取水管上，海水进管的一端连接在海水泵上，另一端连接在热交换器上，海水出管的一端连接在热交换器上，另一端连接在套管冷凝器上，升温水管的一端连接在热交换器上，连接管的一端连接在热交换器上，另一端连接在蒸发器上，冷水管的一端连接在蒸发器上；热交换器旁路管的一端连接在升温水管上。本实用新型的结构设计合理，运行平稳，使用灵活。

Description

带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种海洋冷冻水集中供冷装置，尤其是涉及一种带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置。

背景技术

海洋资源中蕴藏着巨大的冷源，例如黄海冷水团中就蕴含了冷源，黄海冷水团是冬季黄海水在表层受冷却作用而下沉后所形成的，因此温度很低，中心温度只有5－8℃，从春季开始海面逐渐增温，在5－7m深处出现温度跃层，使表层海水与底层海水之间的热交换受到阻隔，有效地保证了下层冷水不受上层增温的影响，到了夏季，表层水温在28℃左右，中、底层温度却只有6℃，表底层温差达22℃，据历史研究和数据统计，8℃等温线覆盖面积约为5.5万km²，10℃等温线覆盖面积约为14.3万km²，12℃等温线覆盖面积约为22.6万km²，黄海冷水团所占体积约为5×1012m³，以△T=20℃计算，蕴藏热量4×1020J，其热量值相当于1.37×1010吨标准煤或5.33×1012m³天然气。因此，夏季黄海冷水团的综合利用，有望在“节能减排”国家战略中的海洋领域发挥重要作用，由此可见，如果能够将海洋资源中蕴藏的冷源得以开发和利用，将大大的有利于节能减排。

现在也有一些利用海洋中冷源的技术，如公开日为2007年05月16日，公开号为CN1963320的中国专利中，公开了一种海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统，该海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统包括海水过滤器、汲水管道、流量传感器、截止阀、海水多级离心泵、三通阀、快滤池、絮凝池、二次快滤池、地下海水库、海水泵、板式换热器、输水泵、地下冷水库、配水泵、空气冷却处理器、净水箱、蝶阀和回流管，将经过快滤池、絮凝池、二次快滤池处理后的冷海水在板式换热器内与自来水换热，利用市政原有地下管网为自来水输送管道，使其发挥输水、输冷双重功能，充分利用次表层海水的冷量，不必再消耗电能以维持空调系统的冷源，用于节省电力耗费，但是，该海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统的结构设计不够合理，需要消耗自来水。又如公开日为2013年03月27日，公开号为CN102997493A的中国专利中，公开了一种黄海冷水团规模化综合利用系统，该黄海冷水团规模化综合利用系统包括将黄海冷水团抽取至海平面以上的抽水控制单元，作为降温制冷设备的淡水循环系统，将海水与淡水进行换热的热交换单元，和承接换热之后的海水的养殖单元；热交换单元经由海水热泵控制器向养殖单元输送海水、经由淡水热泵控制器向淡水循环系统输送经热交换之后的淡水，通过低成本的抽水控制技术，能源零耗费的大规模热交换技术与水源热泵技术的结合，达到了夏季为城市集中规模化供冷的目的，但是该黄海冷水团规模化综合利用系统提供了一个构思，没有公开具体结构。

综上所述，目前还没有结构设计合理，运行平稳，能源利用率高，节能减排效果显著的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，运行平稳，能源利用率高，使用灵活，节能减排效果显著的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置的结构特点在于：包括海水泵、热交换器、备用空调机组、切换阀一、切换阀二、取水管、海水进管、海水出管、海水回管、升温水管、连接管、冷水管、热交换器旁路管和蒸发器旁路管，所述备用空调机组包括压缩机、套管冷凝器、节流阀和蒸发器，所述蒸发器通过管路和压缩机连接，该压缩机通过管路和套管冷凝器连接，所述套管冷凝器通过管路和蒸发器连接，所述节流阀安装在套管冷凝器和蒸发器之间的管路上；所述海水泵连接在取水管上，所述海水进管的一端连接在海水泵上，该海水进管的另一端连接在热交换器上，所述海水出管的一端连接在热交换器上，该海水出管的另一端连接在套管冷凝器上，所述海水回管的一端连接在套管冷凝器上；所述升温水管的一端连接在热交换器上，所述连接管的一端连接在热交换器上，该连接管的另一端连接在蒸发器上，所述冷水管的一端连接在蒸发器上；所述热交换器旁路管的一端连接在升温水管上，该热交换器旁路管的另一端连接在连接管上，所述切换阀一安装在热交换器旁路管上，所述蒸发器旁路管的一端连接在连接管上，该蒸发器旁路管的另一端连接在冷水管上，所述切换阀二安装在蒸发器旁路管上。

作为优选，本实用新型所述海洋冷冻水集中供冷装置还包括温度感应探头，所述冷水管上设置有备用空调机组启停控制点，该备用空调机组启停控制点靠近冷水管的另一端，所述温度感应探头安装在备用空调机组启停控制点上。

作为优选，本实用新型所述升温水管的另一端和冷水管的另一端均连接在建筑物热负荷上。

作为优选，本实用新型所述热交换器为板式热交换器。

作为优选，本实用新型所述蒸发器为板式蒸发器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，设计合理，运行稳定，性能可靠，使用灵活，有利于节能减排。夏季可以在选定黄海冷水团取水点抽取自然冷源的低温海水，经海水泵与海水管道输送至海水前置的热交换器，置换出冷量给载冷介质（清水），直接提供给建筑物用于空调。由于是自然免费的冷源，能效极高，仅耗费海水和海水泵的功率。备用空调机组在正常负荷工况条件下处于备用状态，并不运行，只有当建筑物中的热负荷有极端变化时，自然冷源不能满足到情况下才启动，并投入运行，此时，进入海水前置的热交换器的低温海水置换出冷量给载冷介质（清水）后，载冷介质再进入备用空调机组的套管冷凝器后排入海中。经海水前置的热交换器置换出的载冷介质（清水），先经过备用空调机组的蒸发器，再进入建筑物用于制冷，以满足客户空调的需要。

附图说明

图1是本实用新型实施例中带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置包括海水泵1、热交换器2、备用空调机组3、切换阀一4、切换阀二5、取水管14、海水进管15、海水出管16、海水回管17、升温水管18、连接管19、冷水管20、热交换器旁路管21、蒸发器旁路管22和温度感应探头，其中，热交换器2通常为板式热交换器，蒸发器12通常为板式蒸发器。

本实施例中的备用空调机组3包括压缩机9、套管冷凝器10、节流阀11和蒸发器12，蒸发器12通过管路和压缩机9连接，该压缩机9通过管路和套管冷凝器10连接，套管冷凝器10通过管路和蒸发器12连接，压缩机9、套管冷凝器10和蒸发器12形成一个回路。本实施例中的节流阀11安装在套管冷凝器10和蒸发器12之间的管路上，即节流阀11位于套管冷凝器10和蒸发器12之间，节流阀11用于调节套管冷凝器10和蒸发器12之间的介质流量大小。

本实施例中的海水泵1连接在取水管14的一端，取水管14的另一端位于海底深处7，如海底深处7可以为距离海平面50米处。海水进管15的一端连接在海水泵1上，该海水进管15的另一端连接在热交换器2上，海水出管16的一端连接在热交换器2上，该海水出管16的另一端连接在套管冷凝器10上，海水回管17的一端连接在套管冷凝器10上。

本实施例中的升温水管18的一端连接在热交换器2上，连接管19的一端连接在热交换器2上，该连接管19的另一端连接在蒸发器12上，冷水管20的一端连接在蒸发器12上。

本实施例中的热交换器旁路管21的一端连接在升温水管18上，该热交换器旁路管21的另一端连接在连接管19上，切换阀一4安装在热交换器旁路管21上，切换阀一4和热交换器2并联，用于对热交换器2进行旁路。蒸发器旁路管22的一端连接在连接管19上，该蒸发器旁路管22的另一端连接在冷水管20上，切换阀二5安装在蒸发器旁路管22上，切换阀二5和蒸发器12并联，用于对蒸发器12进行旁路。

本实施例中的冷水管20上设置有备用空调机组启停控制点13，该备用空调机组启停控制点13靠近冷水管20的另一端，温度感应探头安装在备用空调机组启停控制点13上。升温水管18的另一端和冷水管20的另一端均连接在建筑物热负荷6上。

本实施例中的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置用于利用海水中的冷源，在夏季，海水泵1通过取水管14，将海底深处7的低温海水（5～10℃）送至热交换器2，与从建筑物热负荷6中吸收热负荷后出来的温升清水（12～16℃）进行热交换，低温海水将有4℃的设计温升，设计海水6℃进热交换器2，温升至10℃，再串联流经备用空调机组3中的套管冷凝器10，在设定的温度控制逻辑下参与备用空调机组3的氟利昂管路系统换热，在套管冷凝器10中吸收热量后的海水，得到进一步温升再排回到海里。

备用空调机组3可以是一套完整的电制冷空调系统，通过压缩机9的电能输入，来驱动备用空调机组3的氟利昂管路系统中换热介质的相变，备用空调机组3在何时启动是根据设定条件而定的，其设定控制的温度可以为7℃和12℃，当温度感应探头感知备用空调机组启停控制点13的温度超过12℃时，备用空调机组3启动，参与运行为建筑物热负荷6提供低温冷冻清水，备用空调机组3启动后，切换阀一4开启，切换阀二5关闭，建筑物热负荷6的清水回水不经过板式换热器2，而直接旁通过切换阀一4，串联经过蒸发器12，后冷冻清水温度将逐步降低，当温度感应探头感测到备用空调机组启停控制点13处的温度降低到7℃时，备用空调机组3停止运行，切换阀一4关闭，建筑物热负荷6出来的回水清进入热交换器2再流出，切换阀二5开启，清水将旁通过切换阀二5，再进入建筑物热负荷6吸收热负荷。

在夏季正常的运行工况条件下，建筑物热负荷6中的热负荷基本靠海里7的低温海水（5～10℃）来提供冷量，板式换热器2的末端温差将达到1℃，即例如6℃的低温海水进入板式换热器2，进行热交换后，置换出7℃的冷冻清水。只有当感应到备用空调机组启停控制点13处的温度超过设定温度12℃（也可以根据需要设定为其它温度，在16℃以下均可），备用空调机组3才启动，在绝大多数时间，建筑物热负荷6的冷量来源于海底深处7的低温海水（5～10℃），而无需备用空调机组3启动，因此冷量的获取仅仅耗费了海水泵1功率而无压缩机外界电能。较常规空调系统和海水源热泵系统节能60％，属于可再生绿色能源的海洋能节能技术。

在全世界海洋中、低纬度区域，黄海冷水团具有浅水（20m）、低温、规模宏大的显著特征。占有体积约5×1012m³，中心温度为5－8℃的黄海冷水团是一个可利用的高品位冷源，是建立我国海水区域供冷系统（群）的绝佳场所，可为海洋可再生能源产业化利用独辟蹊径，有良好的大规模开发利用前景，将对我国海洋可再生能源的开发利用中发挥重要作用，同时在“节能减排”国家战略中的海洋领域占据重要地位，并将取得重大的经济和社会效益。通过实施，将为我国相关部门提供黄海冷水团利用的途径，为黄海夏季冷水团资源集中供冷装置的大型化研发进行技术探索，进而全面开发利用这一独特的海洋可再生资源的提供技术支持。

本实施例可以充分利用黄海冷水团的资源，将自然冷源的低温海水，经海水泵1输送至热交换器2置换冷量，通过载冷介质输送给用户，直接提供给末端（建筑物）用于空调，起到节能环保作用。考虑到末端空调负载变化、海水温度波动等原因，系统可以采用小温差高效热交换器和海水源热泵相结合的冷量提取技术，首先通过前置的热交换器2提取冷量，再将前置的热交换器2排出的温度较低的海水作为海水源热泵的冷源，进行再次冷量提取，以提高系统能源利用效率。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置，其特征在于：包括海水泵、热交换器、备用空调机组、切换阀一、切换阀二、取水管、海水进管、海水出管、海水回管、升温水管、连接管、冷水管、热交换器旁路管和蒸发器旁路管，所述备用空调机组包括压缩机、套管冷凝器、节流阀和蒸发器，所述蒸发器通过管路和压缩机连接，该压缩机通过管路和套管冷凝器连接，所述套管冷凝器通过管路和蒸发器连接，所述节流阀安装在套管冷凝器和蒸发器之间的管路上；所述海水泵连接在取水管上，所述海水进管的一端连接在海水泵上，该海水进管的另一端连接在热交换器上，所述海水出管的一端连接在热交换器上，该海水出管的另一端连接在套管冷凝器上，所述海水回管的一端连接在套管冷凝器上；所述升温水管的一端连接在热交换器上，所述连接管的一端连接在热交换器上，该连接管的另一端连接在蒸发器上，所述冷水管的一端连接在蒸发器上；所述热交换器旁路管的一端连接在升温水管上，该热交换器旁路管的另一端连接在连接管上，所述切换阀一安装在热交换器旁路管上，所述蒸发器旁路管的一端连接在连接管上，该蒸发器旁路管的另一端连接在冷水管上，所述切换阀二安装在蒸发器旁路管上。

2.根据权利要求1所述的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置，其特征在于：所述海洋冷冻水集中供冷装置还包括温度感应探头，所述冷水管上设置有备用空调机组启停控制点，该备用空调机组启停控制点靠近冷水管的另一端，所述温度感应探头安装在备用空调机组启停控制点上。

3.根据权利要求1或2所述的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置，其特征在于：所述升温水管的另一端和冷水管的另一端均连接在建筑物热负荷上。

4.根据权利要求1或2所述的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置，其特征在于：所述热交换器为板式热交换器。

5.根据权利要求1或2所述的带辅助冷源的海洋冷冻水集中供冷装置，其特征在于：所述蒸发器为板式蒸发器。