CN207881055U - 一种动态冰蓄冷空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种动态冰蓄冷空调系统。所述系统包括：由冷媒泵、双工况制冷机和蓄冰设备依次连接构成的第一冷媒回路和由冷媒泵、双工况制冷机、蓄冰设备和换热器依次连接构成的第二冷媒回路，由冷却水泵、冷却水塔和双工况制冷机依次连接构成的冷却水回路，由冷冻水泵、换热器和用户空调依次连接构成的冷冻水回路，由冰浆泵、冰浆发生器和蓄冰设备依次连接构成的冰浆回路。由于本实用新型利用冰浆系统快速产生冰浆，结合双工况制冷机低温蓄冰，提高了蓄冰效率，缩短了蓄冰时间。本实用新型通过在蓄冰设备内进行外融冰供冷，提高了融冰率，高负荷高电价时段不需要开启制冷主机即可满足负荷要求，耗电量少，运行费用低。

Description

一种动态冰蓄冷空调系统

技术领域

本实用新型属于集中空调系统技术领域，具体涉及一种动态冰蓄冷空调系统。

背景技术

冰蓄冷空调系统是在电网低谷时段蓄冰储存冷量，在电网高峰时段融冰供冷的系统。冰蓄冷空调系统具有降低运行费用、移峰填谷、节能减排、部分负荷性能优越、减少系统配电容量等特点。

目前，冰蓄冷空调系统多采用静态蓄冰技术。静态蓄冰技术是把静态的蓄冷水通过换热装置缓慢冻结成冰的技术。静态蓄冰技术分为冰球蓄冰和盘管蓄冰，其中，盘管蓄冰又可分为金属盘管和塑料盘管蓄冰。盘管蓄冰中的完全冻结式蓄冰具有蓄冷量大，蓄冷体积小等特点。静态蓄冰技术存在的问题是：由于双工况制冷机蒸发器中的冷媒(如乙二醇溶液)供液温度低，一般要求在-6℃以下，因此双工况制冷机的效率低。另外，由于静态蓄冰是内融冰供冷，融冰率低，蓄冰时段效率低，因此通常同样蓄冷时间内蓄冷量少，在放冷过程中，高负荷高电价时段，所蓄冷量只能缓慢释放，不能满足负荷要求，需要开启制冷主机联合供冷，用电高峰时段耗电量大，运行费用高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种动态冰蓄冷空调系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种动态冰蓄冷空调系统，包括：由冷媒泵、双工况制冷机和蓄冰设备依次连接构成的第一冷媒回路和由冷媒泵、双工况制冷机、蓄冰设备和换热器依次连接构成的第二冷媒回路，由冷却水泵、冷却水塔和双工况制冷机依次连接构成的冷却水回路，由冷冻水泵、换热器和用户空调依次连接构成的冷冻水回路，由冰浆泵、冰浆发生器和蓄冰设备依次连接构成的冰浆回路。

进一步地，双工况制冷机、蓄冰设备和换热器均包括两组进出口(进口和出口)。在第一冷媒回路中，双工况制冷机的第一组进出口的进口与冷媒泵的出口相连，双工况制冷机的第一组进出口的出口通过第一阀门与蓄冰设备的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备的第一组进出口的出口通过第二阀门与冷媒泵的进口相连；在第二冷媒回路中，双工况制冷机的第一组进出口的进口与冷媒泵出口相连，双工况制冷机的第一组进出口的出口通过第一阀门与蓄冰设备的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备的第一组进出口的出口通过第三阀门与换热器的第一组进出口的进口相连，换热器的第一组进出口的出口与冷媒泵的进口相连；在冷却水回路中，双工况制冷机的第二组进出口的出口与冷却水泵的进口相连，冷却水泵的出口与冷却水塔的进口相连，冷却水塔的出口与双工况制冷机的第二组进出口的进口相连；在冷冻水回路中，冷冻水泵的出口与换热器的第二组进出口的进口相连，换热器的第二组进出口的出口与用户空调的进口相连，用户空调的出口与冷冻水泵的进口相连；在冰浆回路中，冰浆泵的出口与冰浆发生器的进口相连，冰浆发生器的出口与蓄冰设备的第二组进出口的进口相连，蓄冰设备的第二组进出口的出口与冰浆泵的进口相连。所述系统还包括一端与双工况制冷机的第一组进出口的出口相连、另一端与蓄冰设备的第一组进出口的出口相连的开度可调的第四阀门。

更进一步地，第一阀门、第二阀门和第三阀门为电磁阀门或电动阀门，第四阀门为开度可调的电动阀门。

进一步地，所述冷媒为乙二醇溶液或丙二醇溶液。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提出的一种动态冰蓄冷空调系统，包括由冷媒泵、双工况制冷机和蓄冰设备依次连接构成的第一冷媒回路和由冷媒泵、双工况制冷机、蓄冰设备和换热器依次连接构成的第二冷媒回路，由冷却水泵、冷却水塔和双工况制冷机依次连接构成的冷却水回路，由冷冻水泵、换热器和用户空调依次连接构成的冷冻水回路，由冰浆泵、冰浆发生器和蓄冰设备依次连接构成的冰浆回路。由于本实用新型在蓄冰设备中制造固态冰时冷媒的供液温度高于静态蓄冰技术双工况制冷机蒸发器中冷媒的供液温度，提高了双工况制冷机的效率。相对于静态蓄冰技术采用内融冰供冷，本实用新型通过在蓄冰设备内进行外融冰供冷，提高了融冰率，高负荷高电价时段不需要开启制冷主机即可满足负荷要求，耗电量少，运行费用低。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种动态冰蓄冷空调系统的结构示意图。

图中：1-双工况制冷机，2-冷媒泵，3-换热器，4-冷冻水泵，5-冰浆发生器，6-冰浆泵，7-蓄冰设备，8-冷却水泵，9-冷却塔，10-用户空调，11-第一阀门，12-第二阀门，13-第三阀门，14-第四阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例一种动态冰蓄冷空调系统如图1所示，由冷媒泵2、双工况制冷机1和蓄冰设备7依次连接构成的第一冷媒回路和由冷媒泵2、双工况制冷机1、蓄冰设备7和换热器3依次连接构成的第二冷媒回路，由冷却水泵8、冷却水塔和双工况制冷机1依次连接构成的冷却水回路，由冷冻水泵4、换热器3和用户空调10依次连接构成的冷冻水回路，由冰浆泵6、冰浆发生器5和蓄冰设备7依次连接构成的冰浆回路。

在本实施例中，所述系统主要由双工况制冷机1、冷媒泵2、换热器3、冷冻水泵4、冰浆发生器5、冰浆泵6、蓄冰设备7、冷却水泵8、冷却塔9和用户空调10等装置组成。双工况制冷机1是一种既能制冷，也能将制冷的冷量储存起来，待需要时再给用户供冷的一种制冷机组。上述装置通过管道相连构成冷媒回路、冷却水回路、冷冻水回路和冰浆回路，通过上述回路的不同组合可以使所述系统工作在不同的工况。下面对四种回路分别进行说明：

冷媒回路分为第一冷媒回路和第二冷媒回路。第一冷媒回路为：冷媒由冷媒泵2输出至双工况制冷机1，经双工况制冷机1后进入蓄冰设备7，由蓄冰设备7回到冷媒泵2，完成一个循环；第二冷媒回路为：冷媒由冷媒泵2送至双工况制冷机1，经过双工况制冷机1后进入蓄冰设备7，再由蓄冰设备7进入换热器3，经换热器3后回到冷媒泵2，完成一个循环。

冷却水回路为：冷却水由冷却水泵8送至冷却塔9，经冷却塔9进入双工况制冷机1，由双工况制冷机1输出回到冷却水泵8，完成一个循环。

冷冻水回路为：冷冻水由冷冻水泵4送至换热器3，经换热器3进入用户空调10，由用户空调10输出回到冷冻水泵4，完成一个循环。

冰浆回路为：蓄冰设备7流出的水进入冰浆泵6，经冰浆泵6流入冰浆发生器5，冰浆发生器5产生的冰浆回到蓄冰设备7，完成一个循环。

值得说明的是，常规冰蓄冷设备一般属于开式系统，管路中的液体和蓄冰设备7中的液体是相通的。本实施例的冰浆回路为开式系统，冰浆回路里的冰浆直接与蓄冰设备7里的水混合进行外融冰，可以有效地将冰浆的冷量传递给蓄冰设备7里的水，缩短制冰时间；本实施例的冷媒回路属于闭式系统，冷媒回路里的冷媒和冰浆回路里的冰浆是经过管道(壳管)与蓄冰设备7内的水交换热量，即冷媒和冰浆通过壳管与蓄冰设备7内的水隔开。

在本实施例中，在制取冰浆时冷媒溶液温度为-2.5℃左右，把冰浆进一步冻结成固态冰时冷媒溶液温度为-3.5℃左右。静态蓄冰技术的双工况制冷机蒸发器中的冷媒溶液温度一般为-6℃以下。以蒸发温度每降低1℃双工况制冷机效率下降3％～4％估算，本实施例的双工况制冷机1的效率比静态蓄冰技术的双工况制冷机效率提高10％以上。静态蓄冰技术采用内融冰供冷，每小时的最高融冰率只能达到蓄冷量的18％，而且只能均匀放冷，高负荷高电价时段，所蓄冷量只能缓慢释放，不能满足负荷要求，需要开启制冷主机联合供冷，耗电量大，运行费用高。本实施例在蓄冰设备7内进行外融冰供冷，不论是冰浆还是固态冰，最大融冰率均可达65％以上，既可以根据负荷情况按需供冷，也可以将所蓄存的冷量在3小时左右内释放完毕，提高了融冰率，高负荷高电价时段不需要开启制冷主机即可满足负荷要求，耗电量少，运行费用低。

作为一种可选实施例，双工况制冷机1、蓄冰设备7和换热器3均包括两组进出口。在第一冷媒回路中，双工况制冷机1的第一组进出口的进口与冷媒泵2的出口相连，双工况制冷机1的第一组进出口的出口通过第一阀门11与蓄冰设备7的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备7的第一组进出口的出口通过第二阀门12与冷媒泵2的进口相连；在第二冷媒回路中，双工况制冷机1的第一组进出口的进口与冷媒泵2出口相连，双工况制冷机1的第一组进出口的出口通过第一阀门11与蓄冰设备7的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备7的第一组进出口的出口通过第三阀门13与换热器3的第一组进出口的进口相连，换热器3的第一组进出口的出口与冷媒泵2的进口相连；在冷却水回路中，双工况制冷机1的第二组进出口的出口与冷却水泵8的进口相连，冷却水泵8的出口与冷却水塔的进口相连，冷却水塔的出口与双工况制冷机1的第二组进出口的进口相连；在冷冻水回路中，冷冻水泵4的出口与换热器3的第二组进出口的进口相连，换热器3的第二组进出口的出口与用户空调10的进口相连，用户空调10的出口与冷冻水泵4的进口相连；在冰浆回路中，冰浆泵6的出口与冰浆发生器5的进口相连，冰浆发生器5的出口与蓄冰设备7的第二组进出口的进口相连，蓄冰设备7的第二组进出口的出口与冰浆泵6的进口相连。所述系统还包括一端与双工况制冷机1的第一组进出口的出口相连、另一端与蓄冰设备7的第一组进出口的出口相连的开度可调的第四阀门14。

本实施例分别给出了四个回路中各装置之间的具体的连接关系。双工况制冷机1、蓄冰设备7和换热器3均包括两组进出口，两组不同的进出口用于不同的回路，可使这三个装置出现在多个回路中。为了使所述系统工作于多种不同的工况，所述系统还设置了第一阀门11、第二阀门12、第三阀门13和第四阀门14，通过合理设置这四个阀门的开启和关闭状态构成两个不同的冷媒回路，从而使所述系统可以工作在不同的工况。与第一阀门11、第二阀门12和第三阀门13不同的是，第四阀门14不仅具有打开和关闭两种状态，还具有开度可调功能，即不仅可以用作管道的打开和关闭，还可以用来通过调节冷媒的流量达到最终调节用户室内温度的目的。

在本实施例中，所述系统可以工作在五种不同的工况。所述五种不同的工况如表1所示。

下面以高效制冰工况为例，介绍一下该工况的工作过程。高效制冰工况是指利用双工况制冷机1和蓄冰设备7同时制冰，开启的设备有双工况制冷机1、冷媒泵2、冰浆发生器5、冰浆泵6、冷却水泵8和冷却塔9；第一阀门11和第二阀门12开启，第三阀门13和第四阀门14关闭。工作过程如下：

表1五种不同工况运行情况

冷却水由冷却水泵8流出，经冷却塔9后温度降低，再流到双工况制冷机1，双工况制冷机1流出的冷却水温度升高，然后回到冷却水泵8，完成冷却水回路循环。上述过程不断重复进行，使冷却塔9中冷却水的温度保持在30℃左右，双工况制冷机1流出的冷却水的温度保持在35℃左右。

同时，冷媒由冷媒泵2输送至双工况制冷机1，经双工况制冷机1后温度降低，再经第一阀门11，进入蓄冰设备7，冷媒通过壳管将冷量传递给蓄冰设备7中的水，冷媒由蓄冰设备7流出后温度升高，再经第二阀门12回到冷媒泵2。上述过程不断重复进行，使冷媒经双工况制冷机1后的温度保持在-5℃左右，由蓄冰设备7流出后的温度保持在0℃左右，冷媒不断将冷量传递给蓄冰设备7中的水使其结成冰。

同时，冰浆泵6将由蓄冰设备7中流出的温度较高的水送至冰浆发生器5，冰浆发生器5将制得的冰浆输送至蓄冰设备7中，与蓄冰设备7中的水混合，将冷量传递给蓄冰设备7中的水。上述过程不断重复进行，冰浆不断将冷量传递给蓄冰设备7中的水使其结成冰。冰浆回路一般只式作在高效制冰工况的前期，目的是将蓄冰设备7中的水快速变成冰，以提高制冰效率，缩短蓄冰时间。在完成冰浆制作后可以关闭冰浆回路，接下来的制冰工作继续由前述的冷却水回路和冷媒回路完成。

作为一种可选实施例，第一阀门11、第二阀门12和第三阀门13为电磁阀门或电动阀门，第四阀门14为开度可调的电动阀门。

在本实施例中，为了实现所述系统的自动化控制，第一阀门11、第二阀门12和第三阀门13均采用电磁阀门或电动阀门，第四阀门14采用开度可调的电动阀门，通过电气控制单元自动控制第一阀门～第四阀门的开启和关闭，当第四阀门14作为调节阀门时，自动调整第四阀门14的开度。因为在前面所述的几种工况中，第一阀门11、第二阀门12和第三阀门13只有打开和关闭两种状态，不需要进行开度调节，而电磁阀门不具有开度可调功能，电动阀门可以具有开度可调功能，所以，第一阀门11、第二阀门12和第三阀门13既可选择电磁阀门，也可以选择电动阀门，而第四阀门14只能选择电动阀门。

作为一种可选实施例，所述冷媒为乙二醇或丙二醇。

在本实施例中，冷媒采用乙二醇溶液或丙二醇溶液。乙二醇溶液或丙二醇溶液用作冷媒或载冷剂，具有腐蚀性较小、性质稳定、密度小、粘度小等优点。本实施例只是给出冷媒的两种具体的方案，并不排斥采取其它可以用作冷媒的物质，一般来说，冷媒可以是任何冰点在-5℃或以下的液体。

上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种动态冰蓄冷空调系统，其特征在于，包括：由冷媒泵、双工况制冷机和蓄冰设备依次连接构成的第一冷媒回路和由冷媒泵、双工况制冷机、蓄冰设备和换热器依次连接构成的第二冷媒回路，由冷却水泵、冷却水塔和双工况制冷机依次连接构成的冷却水回路，由冷冻水泵、换热器和用户空调依次连接构成的冷冻水回路，由冰浆泵、冰浆发生器和蓄冰设备依次连接构成的冰浆回路。

2.根据权利要求1所述的动态冰蓄冷空调系统，其特征在于，双工况制冷机、蓄冰设备和换热器均包括两组进出口；在第一冷媒回路中，双工况制冷机的第一组进出口的进口与冷媒泵的出口相连，双工况制冷机的第一组进出口的出口通过第一阀门与蓄冰设备的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备的第一组进出口的出口通过第二阀门与冷媒泵的进口相连；在第二冷媒回路中，双工况制冷机的第一组进出口的进口与冷媒泵的出口相连，双工况制冷机的第一组进出口的出口通过第一阀门与蓄冰设备的第一组进出口的进口相连，蓄冰设备的第一组进出口的出口通过第三阀门与换热器的第一组进出口的进口相连，换热器的第一组进出口的出口与冷媒泵的进口相连；在冷却水回路中，双工况制冷机的第二组进出口的出口与冷却水泵的进口相连，冷却水泵的出口与冷却水塔的进口相连，冷却水塔的出口与双工况制冷机的第二组进出口的进口相连；在冷冻水回路中，冷冻水泵的出口与换热器的第二组进出口的进口相连，换热器的第二组进出口的出口与用户空调的进口相连，用户空调的出口与冷冻水泵的进口相连；在冰浆回路中，冰浆泵的出口与冰浆发生器的进口相连，冰浆发生器的出口与蓄冰设备的第二组进出口的进口相连，蓄冰设备的第二组进出口的出口与冰浆泵的进口相连；所述系统还包括一端与双工况制冷机的第一组进出口的出口相连、另一端与蓄冰设备的第一组进出口的出口相连的开度可调的第四阀门。

3.根据权利要求2所述的动态冰蓄冷空调系统，其特征在于，第一阀门、第二阀门和第三阀门为电磁阀门或电动阀门，第四阀门为开度可调的电动阀门。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的动态冰蓄冷空调系统，其特征在于，所述冷媒为乙二醇溶液或丙二醇溶液。