CN206803584U - 一种冷冻水节能装置及包含该装置的冷冻水循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种冷冻水节能装置及包含该装置的冷冻水循环系统，该冷冻水节能装置为一缓冲水槽，该缓冲水槽内纵向设置有折流板，在缓冲水槽上贯通侧壁地设置有出水管，在缓冲水槽上贯通右侧壁地设置有入水管；在缓冲水槽两侧壁连接有温度检测件。包含该装置的冷冻水循环系统将上述装置连接在循环系统中，从而该系统不需要制冷主机调整负荷，减少了对制冷主机的操作，而且提高了制冷主机的工作效率；当系统的负荷降低时，低温的冷冻水从缓冲水槽提供，无需运行制冷主机；因此，两种状态都能降低了系统的能耗，达到节能效果。另外，本装置的使用，使得冷量用户的用水量和用水温度稳定，使得系统抗温度波动能力提高。

Description

一种冷冻水节能装置及包含该装置的冷冻水循环系统

技术领域

本实用新型涉及冷冻水循环领域，具体涉及冷冻水循环节能系统。

背景技术

在工业领域中，恒温冷冻水供给系统是许多生产工艺所必需的重要辅助生产系统。如生物制药、净化系统、精密电子、鲜奶冷却等生产工艺中，都离不开温度恒定的冷冻水供给。对于很多产品，冷冻水温度的恒定性直接影响产品品质的高低，因此这对制冷系统出水温度的稳定性提出了较高的要求。另一方面，绝大多数生产工艺都因生产产量以及环境负荷的变化而具有冷负荷随时间而波动的特性，即生产工艺对冷冻水的需求量经常在较大的范围内波动，这又对恒温冷冻水供给系统提出了较高的要求。

对上述问题的传统的应对方案是直接用制冷主机向生产工艺的用冷端供给冷冻水。冷冻水的温度主要靠制冷主机的内部控制系统自动控制，冷冻水的流量主要靠变频水泵控制。这种方法虽然能基本解决很多工艺要求较低的用冷场合，但其缺点也是非常明显。一方面，制冷主机对其冷冻水出水温度的稳定性控制精度非常有限，在设定出水温度附近上下波动1℃是很常见的水平，而且流量的变化也会影响出水温度的波动，因此难以解决工艺品质要求较高的场合；另一方面，由于工艺用冷端的负荷可能随时在波动，其与制冷主机的额定输出冷负荷之间必然经常出现不平衡的情况(出于对生产工艺供冷安全性的考虑，一般情况下制冷主机的额定能力都会按照工艺用冷侧最大可能出现的负荷进行配置，因此这种不平衡一般都是需求小于供给的情况)，此时制冷主机则必须降低输出负荷率，在非额定工况下运行。显然，考虑到其它众多辅助水泵、冷却风机等设备的耗电情 况，整个制冷系统的综合能效比只有在额定满负荷率下运行才是最高的，因此在上述部分负荷率的运行工况下，系统的单位冷量耗电成本将明显上升，增加了生产能耗和成本。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种冷冻水节能装置及包含该装置的冷冻水循环系统，该装置及其所在系统能够有效储存和释放一定的冷量或热量，有效降低了制冷的能耗，还起到均衡冷量的作用。

本实用新型实现上述目的的技术方案为：

一种冷冻水节能装置，本装置为一缓冲水槽，该缓冲水槽内纵向设置有折流板，在所述缓冲水槽上贯通侧壁地设置有出水管，在所述缓冲水槽上贯通右侧壁地设置有入水管；在所述出水管一侧的所述缓冲水槽侧壁连接有第一温度检测件，在所述入水管一侧的所述缓冲水槽侧壁连接有第二温度检测件。

所述缓冲水槽内为长方体内腔。

所述折流板为一端与所述长方体内腔前壁或后壁连接，另一端与所述长方体内腔后壁或前壁间形成有水流通道。

在所述缓冲水槽内设置有多块所述折流板，任意相邻的所述折流板与所述前壁/后壁形成为S形的水流通道；任意相邻两块所述折流板平行排布。

所述出水管设置在所述缓冲水槽的左侧壁的中部。

所述缓冲水槽顶部还设置有盖板，该盖板设置为与所述缓冲水槽的侧壁密封连接，或者与所述缓冲水槽的侧壁活动连接。

另一方案，所述缓冲水槽内为圆柱体内腔，缓冲水槽内设置有折流板。

优选地，所述折流板为螺旋状结构，所述缓冲水槽的入水管贯通地设置于所述缓冲水槽的底部，设置于所述螺旋状结构的轴心处，所述缓冲水槽的出水管设置于缓冲水槽的侧壁上。

另一方案，所述出水管设置为在所述缓冲水槽左侧壁的上部、中部及下部的三个并联管道汇集而成。

一种包含冷冻水节能装置的冷冻水循环系统，该系统由冷量用户、第一水泵、制冷主机以及第二水泵依次通过管道连接而成，入水管连接在所述冷量用户与第一水泵之间的第二管道上，出水管连接在所述制冷主机和第二水泵之间的第四管道上。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

本实用新型应用于冷冻水循环系统中，不需要制冷主机调整负荷，减少了对制冷主机的操作，而且提高了制冷主机的工作效率；当系统的负荷降低时，低温的冷冻水从缓冲水槽提供，无需运行制冷主机；因此，两种状态都能降低了系统的能耗，达到节能效果。另外，本实用新型的使用，使得冷量用户的用水量和用水温度稳定，使得系统抗温度波动能力提高。缓冲水槽的作用是在第一循环和第二循环之间对恒温冷冻水的供、需不平衡时吸收或释放冷冻水，从而一方面保障了用冷端对恒温冷冻水的持续性需求的工艺安全性，另一方面则避免了制冷主机因对输出冷量负荷频繁调节而处于能效较低的部分负荷率运行工况，降低系统的能耗水平。

附图说明

图1为包含冷冻水节能装置的冷冻水循环系统示意图；

图2为实施例1的冷冻水节能装置内部俯视示意图；

图3为实施例1的冷冻水节能装置内部侧视示意图；

图4为实施例2的冷冻水节能装置内部侧视示意图；

图5为实施例3的冷冻水节能装置内部俯视示意图；

图6为实施例3的冷冻水节能装置内部侧视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型所述前、后、左、右以图1为参照，所述上、下以图3为参照。

实施例1：

参照图1和图2，一种冷冻水节能装置，本装置为一缓冲水槽6，该缓冲水槽6内纵向设置有折流板61，在所述缓冲水槽6上贯通侧壁地设置有出水管81，在所述缓冲水槽6上贯通右侧壁地设置有入水管82；在所述出水管81一侧的所述缓冲水槽6侧壁连接有第一温度检测件71，在所述入水管82一侧的所述缓冲水槽6侧壁连接有第二温度检测件72。所述出水管81设置在所述缓冲水槽6的左侧壁的中部。第一温度检测件71及第二温度检测件72均为温度传感器，第一温度检测件71即为第一温度传感器71，第二温度检测件72即为第二温度传感器72。在所述缓冲水槽6上贯通左侧壁地设置有出水管81，在所述缓冲水槽6上贯通右侧壁地设置有入水管82。

如图2和图3，所述缓冲水槽6内为长方体内腔。所述折流板61为一端与所述长方体内腔前壁或后壁连接，另一端与所述长方体内腔后壁或前壁间形成有水流通道。在所述缓冲水槽6内设置有多块所述折流板61，任意相邻的所述折流板61与所述前壁/后壁形成为S形的水流通道；任意相邻两块所述折流板61平行排布。

如图3，所述缓冲水槽6顶部还设置有盖板62，该盖板62设置为与所述缓冲水槽6的侧壁密封连接，或者与所述缓冲水槽6的侧壁活动连接。盖板62为固定密封在所述缓冲水槽6的侧壁上，这种方式，盖板62和缓冲水槽6的四个侧壁间紧密固定在一起，将缓冲水槽6密封为一个密闭空间。另一种方式，盖板62与所述缓冲水槽6的侧壁间有间隙，使得缓冲水槽6与大气之间连通。

所述折流板61为一端与所述长方体内腔前壁连接，另一端与所述长方体内腔后壁间形成有水流通道；所述折流板61为一端与所述长方体内腔后壁连接，另一端与所述长方体内腔前壁间形成有水流通道。

如图2所示，任意相邻的所述折流板61与所述前壁/后壁所形成的水流通道为S形，多块折流板61形成犬牙交错的形状。例如，第一块折流板61一端与缓冲水槽6内的前壁相连，该折流板61的另一端与后壁间有间隔，这个间隔可供冷冻水通过，形成第一水流通道；在第一块折流板61的右侧平行设置有第二折流板61，该折流板61的一端与缓冲水槽6内的后壁相连，另一端前壁间间隔而形成第二水流通道。第一水流通道和第二水流通道为缓冲水槽6内的两侧，因此，冷冻水从任意两相邻折流板61之间的流到通过，形成S形的水流通道。这样的交错布置的折流板61的作用是把缓冲水槽6内部空间分割成曲折迂回的单一水流通道，水流通道具有较为狭窄的流通截面。前述单一水流通道的两端分别是缓冲水槽6的入水管82和出水管81的连接处。

一种包含冷冻水节能装置的冷冻水循环系统，其工作原理及作用如下：

如图1，冷冻水循环系统由两个主要循环构成，其中，第一循环由缓冲水槽6、第一水泵2、制冷主机3、阀门4等依次通过管道相连组成；第二循环由缓冲 水槽6、第二水泵5、冷量用户1等依次通过管道相连组成；第一循环和第二循环通过出水管81和入水管82连通。

如图1，冷冻水循环系统主要由上述第一循环和第二循环构成，其中第一循环的作用是制取恒温冷冻水，第二循环的作用是消耗恒温冷冻水。根据冷量用户1和制冷主机3对恒温冷冻水的消耗和供给流量之间的大小不同，本实用新型可以出现以下三种运行状况。

第一种情况，当第一循环生产的恒温冷冻水流量大于第二循环消耗的恒温冷冻水流量时，从制冷主机3输出的冷冻水经第四管道12分流成两部分，一部分流向第二循环的第一管道11，满足冷量用户1的需求，另一部分则经出水管81流入缓冲水槽6暂时存储起来。在缓冲水槽6内，经出水管81流入的恒温冷冻水沿着由折流板61分割而成的狭窄单一流通通道逐渐占据缓冲水槽6的储存空间，同时把其中前期储存的来自于冷量用户1已使用过的具有较高温度的回水逐渐沿前述单一流通通道推挤出缓冲水槽6，被推挤出来的高温回水经入水管82流出缓冲水槽6，这部分流出的高温回水与来自于冷量用户1并经第二管道14流回的高温回水汇合流入第三管道13，并经第一水泵2流回制冷主机3，通过制冷主机3冷却降温处理成工艺所需的低温恒温冷冻水，再次排出并重复上述循环。

在上述运行情况下，第一循环和第二循环水流量的差值正好就是经出水管81流入(同时也是经入水管82流出)缓冲水槽6的水流量。

在上述运行情况下，缓冲水槽6内由折流板61分割而成的单一流通通道的低温端(即靠近出水管81的一端)内是低温恒温冷冻水，高温端(即靠近入水管82的一端)内则是高温回水。高、低温水在上述曲折迂回的单一流通通道内的某个位置形成分界面，由于流通通道的截面积被分割得较狭窄，高、低温水在 上述分别面处不会出现大范围的混和，从而不会使得其附近区域内的低温水因温度上升而降低品位。随着系统在上述情况下的持续运行，上述高、低温水分界面将逐渐从前述单一流通通道的低温端向高温端推移。

当上述高、低温水分界面推移到接近上述单一流通通道的高温端出口附近区域(即靠近入水管82附近区域)时，第二温度传感器72将即时监测到水温的降低，当该监测温度值降低到设定温度时，表明整个缓冲水槽6内已经充注满低温冷冻水，此时则立即停止第一循环的运行，即关闭第一水泵2、阀门4和制冷主机3。

第一循环停止运行时，第二循环仍然继续运行。但此时冷量用户1所需要的冷冻水将全部由缓冲水槽6提供，即进入第二水泵5的冷冻水全部来自于出水管81，而从冷量用户1返回的高温回水也全部经入水管82进入缓冲水槽6。此时缓冲水槽6内的高、低温水分界面将从靠近入水管82的高温端逐渐向靠近出水管81的低温端推移。当上述高、低温水分界面到达低温端出口附近区域(即靠近出水管81附近区域)时，第二温度传感器72将即时监测到水温的升高，当该监测温度值升高到设定温度时，表明整个缓冲水槽6内已经充注满高温回水，此时则立即启动第一循环的运行，即开启第一水泵2、阀门4和制冷主机3。

综上所述，在第一循环和第二循环同时运行时，第一循环提供的冷冻水比第二循环需求的冷冻水多出的部分则被储存进缓冲水槽6，当缓冲水槽6全部储存满低温冷冻水后，则停止第一循环的运行。第一循环停止期间，由缓冲水槽6内储存的冷冻水满足冷量用户1的需求，直到其用完时则再次启动运行第一循环，如此反复。显然，在上述运行模式下，制冷主机3(及其附属系统)只有开启和关闭两种状态，并且开启时则处于满负荷率运行状态，无需配合冷量用户1的负 荷波动而进行输出能力的调节，从而既避免因负荷调节导致的出水温度波动，也使得系统时刻处于最高效率点下运行，实现节能效益。

第二种情况，当第一循环生产的恒温冷冻水流量恰好等于第二循环消耗的恒温冷冻水流量时，则制冷主机3生产的低温冷冻水经第四管道12和第一管道11恰好完全被送往冷量用户1，从冷量用户1返回的高温回水也经第二管道14和第三管道13恰好完全被送回制冷主机3。出水管81和入水管82内则没有流量，缓冲水槽6不参与系统运行，其中的高、低温水分界面不发生移动。

第三种情况，当第一循环生产的恒温冷冻水流量小于第二循环消耗的恒温冷冻水流量时，若缓冲水槽6内尚有低温冷冻水(通过第二温度传感器72进行判断)，则缓冲水槽6也参与供给冷冻水。此时，来自制冷主机3并经第四管道12的冷冻水与来自缓冲水槽6并经出水管81的冷冻水汇合后流入第一管道11，并被送往冷量用户1。从冷量用户1返回的高温回水经第二管道14分流为两部分，一部分经入水管82流回缓冲水槽6，另一部分则经第三管道13流入第一水泵2，经阀门4回到制冷主机3，如此反复。

在上述运行情况下，第一循环和第二循环水流量的差值正好就是经出水管81流出(同时也是经入水管82流入)缓冲水槽6的水流量。

在上述运行情况下，缓冲水槽6内高、低温水分界面从前述单一流通通道的高温端逐渐向低温端推移。当高、低温水分界面推移到接近上述单一流通通道的低温端出口附近区域(即靠近出水管81附近区域)时，第二温度传感器72将即时监测到水温的升高，当该监测温度值升高到设定温度时，表明整个缓冲水槽6内已经充注满高温回水，低温冷冻水耗尽，此时则表明恒温冷冻水供给系统不能继续满足生产需要。显然这种情况在实际中极少出现，因为为保障生产工艺条件 的安全性，在系统设计阶段制冷系统的最大输出能力一般都按生产工艺中可能出现的最大负荷进行配置，因此即使工艺负荷达到最大值，制冷系统的最大输出能力一般都不会比之更小。

本实用新型的特点是第一循环根据需要制取恒温冷冻水，第二循环则根据冷量用户1的需求情况消耗来自于第一循环或缓冲水槽6的恒温冷冻水。缓冲水槽6的作用是在第一循环和第二循环之间对恒温冷冻水的供、需不平衡时吸收或释放冷冻水，从而一方面保障了冷量用户1对恒温冷冻水的持续性需求的工艺安全性，另一方面则避免了制冷主机3因对输出冷量负荷频繁调节而处于能效较低的部分负荷率运行工况，降低系统的能耗水平。

实施例2：

参照图4，与实施例1的区别在于：所述出水管81设置为在所述缓冲水槽6左侧壁的上部、中部及下部的三个并联管道汇集而成。所述出水管81为设置在所述缓冲水槽6左侧壁的上部、中部及下部的三个管道的并联管道，在缓冲水槽6的上部、中部以及下部均引出有管道，这三根管道连通后汇集成一股，从而实现分别从缓冲水槽6的上、中、下三处引出水流。这种实施方式能保证不管缓冲水槽6里的水位如何，都能保证冷冻水的流出，而且降低了水流死角的面积。

实施例3：

参照图5和图6，与实施例1的区别在于：所述缓冲水槽6内为圆柱体内腔，缓冲水槽6内设置有折流板61。所述折流板61为螺旋状结构，所述缓冲水槽6的入水管82贯通地设置于所述缓冲水槽6的底部，设置于所述螺旋状结构的轴心处，所述缓冲水槽6的出水管81设置于缓冲水槽6的侧壁上。本实施例的水流通道为一螺旋状结构，从缓冲水槽6的侧壁进水，从螺旋中心出水，同样能保 证水流为单一通道，其作用与实施例1相同。根据实际情况的需要，入水管82的出水口在缓冲水槽6内的位置可以调整，可以位于缓冲水槽6的底部、中部或上部。

此外，本实施例还可以将入水管82和出水管81的作用调换，即将入水管82用于出水，将出水管81用于入水。出水管81也可设置为实施例2所述的结构。

本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冷冻水节能装置，其特征在于：本装置为一缓冲水槽(6)，该缓冲水槽(6)内纵向设置有折流板(61)，在所述缓冲水槽(6)上贯通侧壁地设置有出水管(81)，在所述缓冲水槽(6)上贯通右侧壁地设置有入水管(82)；在所述出水管(81)一侧的所述缓冲水槽(6)侧壁连接有第一温度检测件(71)，在所述入水管(82)一侧的所述缓冲水槽(6)侧壁连接有第二温度检测件(72)。

2.根据权利要求1所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述缓冲水槽(6)内为长方体内腔。

3.根据权利要求2所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述折流板(61)为一端与所述长方体内腔前壁或后壁连接，另一端与所述长方体内腔后壁或前壁间形成有水流通道。

4.根据权利要求3所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：在所述缓冲水槽(6)内设置有多块所述折流板(61)，任意相邻的所述折流板(61)与所述前壁/后壁形成为S形的水流通道；任意相邻两块所述折流板(61)平行排布。

5.根据权利要求1所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述出水管(81)设置在所述缓冲水槽(6)的左侧壁的中部。

6.根据权利要求1所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述缓冲水槽(6)内为圆柱体内腔，缓冲水槽(6)内设置有折流板(61)。

7.根据权利要求6所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述折流板(61)为螺旋状结构，所述缓冲水槽(6)的入水管(82)贯通地设置于所述缓冲水槽(6)的底部，设置于所述螺旋状结构的轴心处，所述缓冲水槽(6)的出水管(81)设置于缓冲水槽(6)的侧壁上。

8.根据权利要求1或3或6所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述出水管(81)设置为在所述缓冲水槽(6)左侧壁的上部、中部及下部的三个并联管道汇集而成。

9.根据权利要求1所述的一种冷冻水节能装置，其特征在于：所述缓冲水槽(6)顶部还设置有盖板(62)，该盖板(62)设置为与所述缓冲水槽(6)的侧壁密封连接，或者与所述缓冲水槽(6)的侧壁活动连接。

10.一种包含权利要求1-9任一所述的冷冻水节能装置的冷冻水循环系统，该系统由冷量用户(1)、第一水泵(2)、制冷主机(3)以及第二水泵(5)依次通过管道连接而成，其特征在于：入水管(82)连接在所述冷量用户(1)与第一水泵(2)之间的第二管道(14)上，出水管(81)连接在所述制冷主机(3)和第二水泵(5)之间的第四管道(12)上。