CN209991548U - 一种蓄冷式中央空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄冷式中央空调系统，蓄冷式中央空调系统包括制冷机组、冷却水循环装置、冷冻水循环装置以及并联设置的第一蓄冷水池和第二蓄冷水池，第一蓄冷水池采用水蓄冷水池，第二蓄冷水池采用高温相变材料蓄冷水池，第一蓄冷水池中的低温水和所述第二蓄冷水池中的释冷水混合后通过换热器与空调冷冻水进行换热，使空调系统中的冷冻水能够完全满足中央空调系统的用水温度要求；同时，在同样蓄冷量的前提下，第二蓄冷水池并联第一蓄冷水池的蓄冷方式能够很好的避免了单独使用水蓄冷单元所造成的占用大量的建筑面积的问题，极大增加蓄冷系统的可行性及经济性。

Description

一种蓄冷式中央空调系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种蓄冷式中央空调系统。

背景技术

蓄冷技术是提高能源利用效率，降低设备使用成本的重要技术，可用于解决能量供给与需求失配的矛盾，在电力“移峰填谷”以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，是世界范围内的研究热点，目前的中央空调系统中便大量使用这一技术。

现有的中央空调系统一般是采用单一的蓄冷方式，即水蓄冷或冰蓄冷或相变蓄冷单独使用，然而单独采用某一种蓄冷方式又有着各自的局限性，比如:水蓄冷的方式占用的体积大；相变蓄冷的方式因兼有水蓄冷能效高和冰蓄冷蓄冷密度大的优点，应用非常广阔，但常见的空调系统的进水温度为7℃，最理想的相变温度应是6℃，共晶盐作为常见的相变材料因蓄冷放冷的特性决定了其相变温度为7℃到8℃，相变蓄冷便又存在着不能完全满足中央空调系统用水温度的问题。因此使用单一的蓄冷方式难以满足各种因素下的可行性，有着一定的局限性。

实用新型内容

本实用新型提出一种蓄冷式中央空调系统，以解决现有技术中单一的蓄冷方式难以满足各种因素下的中央空调系统使用的可行性的技术问题。

本实用新型提出一种蓄冷式中央空调系统，包括制冷机组、冷却水循环装置和冷冻水循环装置，还包括：并联设置的第一蓄冷水池和第二蓄冷水池，所述第一蓄冷水池中的低温水和所述第二蓄冷水池中的释冷水混合后通过用户侧换热器与空调冷冻水进行换热。

所述第一蓄冷水池采用水蓄冷水池，所述第二蓄冷水池采用高温相变材料蓄冷水池。

所述高温相变材料为共晶盐, 所述共晶盐放置在装满第二蓄冷水池中的多个塑料容器中。

所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池同步运行，蓄冷量相等，液面高度设为一致。

所述第一蓄冷水池的蓄冷温度设定为4-5℃，所述第二蓄冷水池的蓄冷温度设定为7-8℃，混合后的水温小于等于6℃。

所述换热器采用板式换热器，所述第一蓄冷水池中的低温水和所述第二蓄冷水池中的释冷水在管道中混合后进入板式换热器中与冷冻水换热。

所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池与冷冻水循环装置之间设有电动调节阀。

所述蓄冷式中央空调系统包括以下运行模式：

制冷主机单独供冷模式，第一蓄冷水池和第二蓄冷水池与冷冻水循环装置断开，冷冻水在水泵的带动下在制冷机组的蒸发器和用户侧换热器之间循环；

蓄冷模式，所述冷冻水循环装置与第一蓄冷水池和第二蓄冷水池以及制冷机组的蒸发器连通，冷冻水在水泵的带动下在第一蓄冷水池和第二蓄冷水池中蓄冷；

放冷模式，所述制冷机组不开，第一蓄冷水池和第二蓄冷水池通过所述换热器为冷冻水提供冷量，通过调节所述电动调节阀的开度，分别控制混水温度和进出水量平衡；

联合制冷模式，所述制冷机组开启，直接对用户侧供冷，同时第一蓄冷水池和第二蓄冷水池通过所述换热器为冷冻水提供冷量，每个水池进出水管设置的电动调节阀调节开度，分别控制混水温度和进出水量平衡。

所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池同步运行，蓄冷量相等，液面高度设为一致。

所述第一蓄冷水池的蓄冷温度设定为4-5℃，所述第二蓄冷水池的蓄冷温度设定为7-8℃，混合后的水温小于等于6℃。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型在常规的中央空调系统上增加了并联设置的第一蓄冷水池和第二蓄冷水池，使第一蓄冷水池中出水温度较低的低温水和第二蓄冷水池中出水温度较高的释冷水混合后通过换热器与进入到空调系统的水进行换热，使进入到空调系统中的水能够完全满足中央空调系统的用水温度；同时，在同样蓄冷量的前提下，第二蓄冷水池的蓄冷方式采用相变蓄冷，第一蓄冷水池的蓄冷方式采用水蓄冷，第二蓄冷水池并联第一蓄冷水池的蓄冷方式能够很好的避免了单独使用水蓄冷单元所造成的占用大量的建筑面积的问题，极大增加蓄冷系统的可行性及经济性。

附图说明

图1为本实用新型提出的蓄冷式中央空调系统的示意图；

图2为图1所示的蓄冷式中央空调系统在制冷主机单独供冷模式下的运行示意图；

图3为图1所示的蓄冷式中央空调系统在蓄冷模式下的运行示意图；

图4为图1所示的蓄冷式中央空调系统在放冷模式下的运行示意图；

图5为图1所示的蓄冷式中央空调系统在联合制冷模式下的运行示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本实用新型，并不对本实用新型构成限制。

图1是本实用新型提出的蓄冷式空调系统的示意图。该蓄冷式中央空调系统包括制冷机组、冷却水循环装置和冷冻水循环装置。在蓄冷式空调系统中还设置有蓄冷装置，蓄冷装置包括第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2，其中，第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2为并联设置。

在一个实施例中，第一蓄冷水池1采用的是水蓄冷水池，第二蓄冷水池2采用高温相变材料蓄冷水池，第一、第二蓄冷水池并联后与换热器4的两端连接。第二蓄冷水池2分别接入进水管路和出水管路，其内填充了高温相变蓄冷材料。该实施例中，第二蓄冷水池内包括有均匀摆放的多个塑料容器，每个塑料容器内均放置有高温相变材料，高温相变材料采用共晶盐，共晶盐作为蓄冷介质，通过其自身的相变潜热进行蓄冷（共晶盐可以在较高的温度下进行相变）。当蓄冷时，与制冷机组蒸发器换热的冷冻水分别流入到第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2内进行蓄冷。当白天放冷时，第一蓄冷水池1中的储存的低温水直接被抽出、第二蓄冷水池2中的共晶盐融化吸热使第二蓄冷水池2中的水形成释冷水实现放冷过程，第一、第二蓄冷水池中的水在管道中混合后在换热器4中与冷冻水进行换热。

因常见的空调系统末端水温7℃进12℃回，最理想的相变温度应是6℃，而根据相变材料的蓄冷放冷特性定的相变温度是7-8℃，所以高温相变材料的蓄冷水池相变温度难以满足中央空调系统用水温度。所以，本实用新型并联设置了第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2，第一蓄冷水池1的出水管路与第二蓄冷水池2的出水管路连接在混合进水管路3的一端上，进水管路3上设有第一泵体100，第一蓄冷水池1采用水蓄冷的方式，其放冷时的低温水的温度在4℃到5℃之间，使得第一蓄冷水池1流出的低温水与第二蓄冷水池2流出的释冷水在混合进水管路3中进行混合，混合后的冷冻水温达到理想中的温度6℃，混合进水管路3的另一端接入换热器4中，使6℃的冷冻水与进入空调系统中的12℃的水在换热器4中进行换热，换热后使空调系统的进水温度达到7℃后流入到空调末端设备中与室内空气进行换热。

优选地，换热器4采用板式换热器。

进一步地，在第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2与冷冻水循环管道之间还设有电动调节阀5。具体地：在连接第一蓄冷水池1的出水管路和进水管路上均设有电动调节阀5，在连接第二蓄冷水池2的出水管路和进水管路上亦均设有电动调节阀5；换热器4设有混合出水管路7，冷冻水流出换热器4后经混合出水管路7流回第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2。

同时，在连通于制冷机组9的空调出水管路上设有电动阀V1和第二泵体200，在连通于制冷机组9的空调进水管路上设有电动阀V2；在连通于制冷机组9的蓄水池出水管路上设有电动阀V3，在连通于制冷机组9的蓄水池进水管路上设有电动阀V4。

本实用新型提出的蓄冷式中央空调系统有效地实现了电量的移峰填谷，极大的降低了使用成本，其运行方法包括以下几种运行模式：

制冷主机单独供冷模式，如图2所示，此时关闭制冷机组9与蓄冷池连接的电动阀V3和电动阀V4，开启制冷机组9与用户侧连接（即空调出水管路与空调进水管路连接）的电动阀V1、电动阀V2和第二泵体200，开启制冷机组9和冷却水循环装置，此时，从空调出水端10流出的水温12℃的水直接进入制冷机组9进行换热，冷却塔8中流出的冷却水在第三泵体300的带动下进入冷凝器进行换热，将流入冷凝器中的高温高压的气体冷媒转换为高压中温的液体冷媒，高压中温的液体冷媒经过膨胀阀变成低温低压的冷媒，低温低压的冷媒在蒸发器中与空调冷冻水进行换热，使从空调出水端10流出的水温12℃的水温度降低至7℃的冷冻水流入到空调进水端11，7℃的冷冻水通过管道流至室内空调末端设备与室内空气进行换热。

蓄冷模式，如图3所示，开启制冷机组9和冷却水循环装置，打开电动阀V3、电动阀V4和第四泵体400，关闭第一泵体100，冷却塔8中流出的冷却水在第三泵体300的带动下进入冷凝器进行换热，将流入冷凝器中的高温高压的气体冷媒转换为高压中温的液体冷媒，高压中温的液体冷媒经过膨胀阀变成低温低压的冷媒，此时，冷冻水从第一蓄冷水池1、第二蓄水池2直接流入到制冷机组9进行循环蓄冷，低温低压的冷媒在蒸发器中与从第一、第二蓄水池中流出的温度较高的冷冻水进行换热以到达为冷冻水温度降低的目的，换热后的低温冷冻水再回流到第一、第二蓄水池中进行循环直至完成蓄冷；

放冷模式，如图4所示，关闭制冷机组9，开启第一泵体100，关闭电动阀V1、电动阀V2、电动阀V3和电动阀V4，此时，第一蓄冷水池1流出的温度为4度左右的低温水与第二蓄冷水池2流出的温度为7-8度左右的释冷水在管路3中进行混合，分别调节第一蓄冷水池1和第二蓄水池2的出水管路上的电动调节阀5，分别调节第一蓄冷水池1和第二蓄水池2的出水管路上的电动调节阀5的开度，使混合进水管路3中的混合后的水温达到设定的6℃，混合后的水进入到换热器4中，与冷冻水进行换热，换热后的冷冻水在空调进水端11的进水温度达到7℃，而放冷后的水回流到并联设置的第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2中再进行循环，在第二蓄水池2的进水管路和出水管路上还设有流量计6，通过调节第二蓄水池2的进水管路上的电动调节阀5的开度使流量计6的读数一致，从而确保第一蓄冷水池1的进水量和出水量保持平衡，同时也确保了第二蓄水池2的进水量和出水量能够保持平衡；

联合制冷模式，联合制冷模式同时使用到了蓄冷水池供冷与常规的制冷主机供冷，如图5所示，关闭与蓄冷池连接的电动阀V3和电动阀V4，开启与用户侧（即空调出水管路与空调进水管路）连接的电动阀V1、电动阀V2和第二泵体200，开启制冷机组9和冷却水循环装置,空调出水端10流出的水进入制冷机组9进行换热，此换热过程与上述制冷主机单独供冷模式一样，因此不再赘述；同时，开启第一泵体100，空调出水端10流出的水可同时进入到换热器4中，经过蓄冷之后的第一、第二蓄水池中的冷冻水流入到换热器4中与空调出水端10流出的水进行换热，其换热过程与上述放冷模式一致，因此不再赘述。

本实用新型提出的蓄冷式中央空调系统，在夜晚时，开启蓄冷模式，将冷量提前储存在蓄冷水池中；当白天需要放冷时，开启放冷模式，将蓄冷水池中储存的冷量放出；当蓄冷水池中的冷量用尽时，则开启制冷主机单独供冷模式，此时空调系统在按常规状态下运作；因大多数场合，蓄冷量并不能全部满足白天的需求，提供了联合制冷模式，同时使用到蓄冷水池供冷与常规的制冷主机供冷的供冷方式，主机和放冷的输出量分配根据全天用量、各时段的电价等因素进行运行策划和控制，总原则是峰期电价时段多用放冷，平期电价时段多用主机，不但有利于降低使用成本，还保证了供冷的多样性，降低了单一供冷模式下发生故障而产生的一系列问题，保证了制冷效果；当蓄冷水池中的冷量用尽时，则开启制冷主机单独供冷模式，此时空调系统在按常规状态下运作。

由于夜间的电价相比白天低、夜间的用电负荷较小等因素，因此本实用新型中的空调系统可以通过调整空调系统的不同运行方法，实现电量的“移峰填谷”，降低了使用成本。

需要注意的是：为了使第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2完全同步，即蓄冷放冷需同时完成，本实施例中将第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2的蓄冷量设置为相等的，而在常规空调系统运用中高温相变蓄冷的密度是水蓄冷的5倍，所以第一蓄冷水池1的体积应为第二蓄冷水池2的5倍，它们的液面高度应设为一致。且目前常用的共晶盐的相变温度（释冷水的温度）是7℃至8℃，因此，将第一蓄冷水池1的蓄冷温度（低温水的温度）设定为4℃至5℃之间，以将混合进水管路3中的混合水温调整为小于等于6℃。

通过并联设置的第一蓄冷水池1和第二蓄冷水池2，第一蓄冷水池1中出水温度较低的低温水和第二蓄冷水池2中出水温度较高的释冷水混合后通过换热器与进入到空调系统的水进行换热，使进入到空调系统中的水能够完全满足中央空调系统的用水温度；同时，在同样蓄冷量的前提下，第二蓄冷水池2的蓄冷方式采用相变蓄冷，第一蓄冷水池1的蓄冷方式采用水蓄冷，第二蓄冷水池2并联第一蓄冷水池1的蓄冷方式能够很好的避免了单独使用水蓄冷单元所造成的占用大量的建筑面积的问题，极大增加蓄冷系统的可行性及经济性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种蓄冷式中央空调系统，包括制冷机组、冷却水循环装置和冷冻水循环装置，其特征在于，还包括：并联设置的第一蓄冷水池和第二蓄冷水池，所述第一蓄冷水池中的低温水和所述第二蓄冷水池中的释冷水混合后通过用户侧换热器与空调冷冻水进行换热。

2.如权利要求1所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池采用水蓄冷水池，所述第二蓄冷水池采用高温相变材料蓄冷水池。

3.如权利要求2所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述高温相变材料为共晶盐, 所述共晶盐放置在装满第二蓄冷水池中的多个塑料容器中。

4.如权利要求3所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池同步运行，蓄冷量相等，液面高度设为一致。

5.如权利要求4所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池的蓄冷温度设定为4-5℃，所述第二蓄冷水池的蓄冷温度设定为7-8℃，混合后的水温小于等于6℃。

6.如权利要求1所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述换热器采用板式换热器，所述第一蓄冷水池中的低温水和所述第二蓄冷水池中的释冷水在管道中混合后进入板式换热器中与冷冻水换热。

7.如权利要求1所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池与冷冻水循环装置之间设有电动调节阀。

8.如权利要求7所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，包括以下运行模式：

制冷主机单独供冷模式，第一蓄冷水池和第二蓄冷水池与冷冻水循环装置断开，冷冻水在水泵的带动下在制冷机组的蒸发器和用户侧换热器之间循环；

蓄冷模式，所述冷冻水循环装置与第一蓄冷水池和第二蓄冷水池以及制冷机组的蒸发器连通，冷冻水在水泵的带动下在第一蓄冷水池和第二蓄冷水池中蓄冷；

放冷模式，所述制冷机组不开，第一蓄冷水池和第二蓄冷水池通过所述换热器为冷冻水提供冷量，通过调节所述电动调节阀的开度，分别控制混水温度和进出水量平衡；

联合制冷模式，所述制冷机组开启，直接对用户侧供冷，同时第一蓄冷水池和第二蓄冷水池通过所述换热器为冷冻水提供冷量，每个水池进出水管设置的电动调节阀调节开度，分别控制混水温度和进出水量平衡。

9.如权利要求8所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池和所述第二蓄冷水池同步运行，蓄冷量相等，液面高度设为一致。

10.如权利要求9所述的蓄冷式中央空调系统，其特征在于，所述第一蓄冷水池的蓄冷温度设定为4-5℃，所述第二蓄冷水池的蓄冷温度设定为7-8℃，混合后的水温小于等于6℃。

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