CN210267596U - 一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，包括蓄冰槽、载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件；蓄冰槽包括相互连通的底部空腔和上部空腔，蓄冰槽的底部空腔和上部空腔内填充有水；蓄冰槽的底部空腔内设置有空气融冰换热组件；空气融冰换热组件包括若干层等间隔排列的空气融冰换热管；空气融冰换热管的两端分别与蓄冰槽底部空腔两个位置相对的板体相连通；载冷剂冷冻储能换热组件设置在蓄冰槽的上部空腔中。其具有结构设计合理、造价成本和维护成本低廉、使用寿命长、运行稳定可靠、抗腐蚀性能强等优点，该装置能将蓄冰储能与空气调节合二为一，适合在各种中央空调应用场所使用，帮助用户降低空调电费支出，促进电网削峰填谷。

Description

一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置。

背景技术

根据国家发改委等七部门发布的《绿色高效制冷行动方案》的数据，我国大中城市空调用电负荷约占夏季高峰负荷的60％，实施绿色高效制冷行动，推广蓄冷储能技术在中央空调系统的应用，是促进节能减排，应对气候变化，加快生态文明建设的重要措施。

传统蓄冰中央空调系统，为利用晚间低价谷期电力，实现制冷蓄冰储能，通常需要设置体积庞大的集中式蓄冰槽。蓄冰储能时，中央空调冷冻系统需要使用载冷剂，携带空调冷冻机产生的冷量，与集中式蓄冰槽内的水进行换热，将水冷冻成冰，储存空调“冷量”。融冰时，空调冷冻主机及其相关设备停止运行，载冷剂驱动泵驱动载冷剂，使其循环流动，此时，集中式蓄冰槽内的冰或冰水混合物与载冷剂发生热交换，然后再与冷冻水在二次换热器内发生热交换。冷冻水在冷冻水泵驱动下，在空气处理柜或风机盘管内将空气制冷降温，为空调场所提供冷气。传统蓄冰空调系统的缺点主要表现在：

1、系统整体效率低，过多的换热次数与融冰不完全，使系统整体能效下降。

2、集中蓄冰槽体积庞大，需增加载冷剂与冷冻水换热设备及相关辅助管道与控制系统，使得蓄冰空调系统造价高昂。

3、关键设备集中式蓄冰槽使用寿命短。集中式蓄冰槽使用大量金属材料及配件，与水及载冷剂直接接触，导致其整体抗腐蚀能力差。传统集中式蓄冰槽经常出现难以修复的泄漏故障，造成整个蓄冰空调系统提前报废。

4、传统中央空调蓄冰系统存在能效低，造价高、维护困难、使用费用高等诸多不利因数，降低了用户的节能减排收益。不利于蓄冰储能空调技术的推广。

本实用新型正是基于上述传统蓄冰空调系统存在的上述缺点这一研究背景下提出，旨在克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，其具有结构设计合理、造价成本和维护成本低廉、使用寿命长、运行稳定可靠、抗腐蚀性能强等优点，该装置能将蓄冰储能与空气调节合二为一，适合在各种中央空调应用场所使用，帮助用户降低空调电费支出，促进电网削峰填谷。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，该装置包括蓄冰槽、载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件；其中，所述蓄冰槽为长方体空腔板体结构，所述蓄冰槽包括相互连通的底部空腔和上部空腔，所述蓄冰槽的底部空腔和上部空腔内填充有水；蓄冰槽的底部空腔内设置有空气融冰换热组件；所述空气融冰换热组件包括若干层等间隔排列的空气融冰换热管；所述空气融冰换热管的两端分别与蓄冰槽底部空腔两个位置相对的板体相连通，并且空气融冰换热管的两端分别为融冰换热管组空气入口、融冰换热管组空气出口；所述载冷剂冷冻储能换热组件设置在蓄冰槽的上部空腔中；所述载冷剂冷冻储能换热组件包括一根载冷剂主分流管、若干根与载冷剂主流管相互垂直连通的载冷剂次分流管、若干列分别与载冷剂次分流管相连通的载冷剂冷冻蓄冰换热管、分别与每列载冷剂冷冻蓄冰换热管相连通的载冷剂次级集流管、一根与载冷剂次级集流管相连通的载冷剂主集流管；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管入口与载冷剂循环驱动泵连接；所述载冷剂主级流管与载冷剂主分流管相连接；所述载冷剂主分流管与载冷剂次分流管相连接；所述载冷剂次分流管与载冷剂冷冻蓄冰换热管相连接；所述载冷剂冷冻蓄冰换热管还与载冷剂次级集流管相连接；所述载冷剂次级集流管与载冷剂主集流管相连接；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管出口与载冷剂循环管道相连。

作为上述方案的进一步优化，所述载冷剂冷冻储能换热组件通过前支撑架、后支撑架安装在蓄冰槽的上部空腔中。

作为上述方案的进一步优化，所述蓄冰槽的长方体空腔板体结构由6块PE板体拼接构成，并且每块PE板体的外表面还设置有保温层和金属型材加强筋，所述蓄冰槽设置于外壳内；所述金属型材加强筋环绕设置在长方体空腔板体结构的外周面上。

作为上述方案的进一步优化，所述融冰换热管组空气入口处还设置有空气除尘网和后冷凝水托水槽，所述空气除尘网安装在融冰换热管组空气入口的除尘网固定槽上；所述后冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气入口下方；所述融冰换热管组空气出口处还设置有送风机箱体，所述送风机箱体内设置有送风机、前冷凝水托水槽，所述前冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气出口处的下方。

采用本实用新型的一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置具有如下有益效果：

(1)取消了集中式蓄冰槽及载冷剂与冷冻水热交换使用的二次换热器，通过将蓄冷储能用的冰，直接储存在空调应用场所，采用空气直接融冰获取冷气，供空调场所使用。

(2)在融冰供冷运行时，无需载冷剂融冰循环泵与冷冻水循环泵运行，大量节省了平期与峰期电力消耗，为用户创造了更大的节能收益。

(3)可以多个并联连接在空调冷冻主机系统上。与传统中央空调蓄冰系统比较，本发明可取代中央空调系统的空气处理柜或风机盘管，为中央空调系统提供蓄冰储能功能。

(4)蓄冰储能与融冰供冷过程中，无需多次换热；运行时，大功率用电设备如空调冷冻主机、冷却水泵、载冷剂(冷冻水)循环泵、凉水塔等设备消耗的全部是谷期低价电力，削峰填谷效果更加明显，能源利用效率更高，节能减排经济收益更好。

附图说明

附图1为本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置的主视结构示意图。

附图2为本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置结左视构示意图。

附图3为本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置的蓄冰槽部分结构示意图。

附图4为本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置的载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件结构示意图。

附图5为本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置的安装应用结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-5对本实用新型一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置作以详细说明。

一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，该装置包括蓄冰槽22、载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件；其中，所述蓄冰槽为长方体空腔板体结构，所述蓄冰槽包括相互连通的底部空腔和上部空腔，所述蓄冰槽的底部空腔和上部空腔内填充有水；蓄冰槽的底部空腔内设置有空气融冰换热组件；所述空气融冰换热组件包括若干层等间隔排列的空气融冰换热管9；所述空气融冰换热管的两端分别与蓄冰槽底部空腔两个位置相对的板体相连通，并且空气融冰换热管的两端分别为融冰换热管组空气入口10、融冰换热管组空气出口8；所述载冷剂冷冻储能换热组件设置在蓄冰槽的上部空腔中；所述载冷剂冷冻储能换热组件包括一根载冷剂主分流管15、若干根与载冷剂主流管相互垂直连通的载冷剂次分流管16、若干列分别与载冷剂次分流管相连通的载冷剂冷冻蓄冰换热管17、分别与每列载冷剂冷冻蓄冰换热管相连通的载冷剂次级集流管19、一根与载冷剂次级集流管相连通的载冷剂主集流管20；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管入口21与载冷剂循环驱动泵连接；所述载冷剂主级流管与载冷剂主分流管相连接；所述载冷剂主分流管与载冷剂次分流管相连接；所述载冷剂次分流管与载冷剂冷冻蓄冰换热管相连接；所述载冷剂冷冻蓄冰换热管还与载冷剂次级集流管相连接；所述载冷剂次级集流管与载冷剂主集流管相连接；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管出口18与载冷剂循环管道相连。

所述载冷剂冷冻储能换热组件通过前支撑架4、后支撑架14安装在蓄冰槽的上部空腔中。

所述蓄冰槽的长方体空腔板体结构由6块PE板体1拼接构成，并且每块PE板体的外表面还设置有保温层2和金属型材加强筋3，所述蓄冰槽设置于外壳内；所述金属型材加强筋环绕设置在长方体空腔板体结构的外周面上。

所述融冰换热管组空气入口处还设置有空气除尘网12和后冷凝水托水槽11，所述空气除尘网安装在融冰换热管组空气入口的除尘网固定槽13上；所述后冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气入口下方；所述融冰换热管组空气出口处还设置有送风机箱体5，所述送风机箱体内设置有送风机6、前冷凝水托水槽7，所述前冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气出口处的下方。

图5示出了本实用新型载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置的应用结构示意图。

图中，100代表的空调冷冻双工况机组(该机组具有空调工况及制冷工况两种运行模式)、200代表的凉水塔、300代表的载冷剂循环驱动泵(相当于冷冻水泵)、400代表的冷却水泵。

将本实用新型载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置用于中央空调系统蓄冰储能是，需要将中央空调系统的冷冻水更换成载冷剂溶液(如乙二醇溶液)。应确保空调蓄冰用的载冷剂(如乙二醇溶液)在-10摄氏度以下时不会冻结成冰。

在晚间电网谷期电力供电期间，冷冻蓄冰储能模式开启运行，此时，6代表的送风机保持关闭，100代表的空调冷冻双工况机组、200代表的凉水塔、300代表的载冷剂循环驱动泵(相当于冷冻水泵)、400代表的冷却水泵开启运行并持续运行工作，将载冷剂冷冻降温。同时，载冷剂在300代表的载冷剂循环驱动泵的驱动下，从21代表的载冷剂主分流管入口流入至载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件，低温液态载冷剂透过冷冻蓄冰储能换热组件的管道管壁，与蓄冰槽内的水发生热交换，吸收水的热量，将水降温制冷，直至将蓄冰槽内的水部分或全部冻结成冰。

本实用新型所述装置构成的中央空调蓄冰储能系统，在蓄冰储能过程中，系统的大功率耗电部件，如空调冷冻双工况机组、载冷剂循环驱动泵、冷却水泵及凉水塔等设备，消耗的是谷期电力。使用价格低廉的谷期电力蓄冰储能，不仅可以为用户节约大量的空调电费成本，而且可为电网供电实现“填谷”。

如图5，本实用新型所述装置构成的蓄冰空调系统，经过晚间消耗谷期电力蓄冰储能后，蓄冰槽内的水部分或全部被冻结成冰。

在第二天峰期与平期供电期间，空调场所需要供冷，此时，100代表的空调冷冻双工况机组、200代表的凉水塔、300代表的载冷剂循环驱动泵、400代表的冷却水泵停止运行。6代表的送风机开启运行，驱动空气在9代表的空气融冰换热管内流动。

经冷冻蓄冰储能后，蓄冰槽内每条9代表的空气融冰换热管外壁四周被冰或冰水混合物包裹，管壁表面温度接近或略高于0℃。经6代表的送风机驱动的热空气通过9代表的空气融冰换热管的管壁，与蓄冰槽内的冰或冰水混合物发生热交换。这样，流过空气融冰换热管后的热空气被制冷降温变成冷空气，冷空气被6代表的送风机送至空调场所进行空气调节。热空气在空气融冰换热管内流动时，与蓄冰槽内冰或冰水混合物发生热交换，冰吸收空气的热量逐渐融化直至变成水，将所存储的“冷能”逐步释放，满足空气降温调节的要求。

本实用新型所述的装置，在电网峰期与平期电力供电期间，实施融冰供冷与空气调节。此时，大功率的用电设备如空调冷冻主机、冷却水泵、载冷剂循环泵、凉水塔等停止运行，不仅使空调用户避免使用单价较高的电力，节约了空调电费支出，而且为电网供电实现了“削峰”。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，其特征在于：该装置包括蓄冰槽(22)、载冷剂冷冻蓄冰储能换热组件；其中，所述蓄冰槽为长方体空腔板体结构，所述蓄冰槽包括相互连通的底部空腔和上部空腔，所述蓄冰槽的底部空腔和上部空腔内填充有水；蓄冰槽的底部空腔内设置有空气融冰换热组件；所述空气融冰换热组件包括若干层等间隔排列的空气融冰换热管(9)；所述空气融冰换热管的两端分别与蓄冰槽底部空腔两个位置相对的板体相连通，并且空气融冰换热管的两端分别为融冰换热管组空气入口(10)、融冰换热管组空气出口(8)；所述载冷剂冷冻储能换热组件设置在蓄冰槽的上部空腔中；所述载冷剂冷冻储能换热组件包括一根载冷剂主分流管(15)、若干根与载冷剂主流管相互垂直连通的载冷剂次分流管(16)、若干列分别与载冷剂次分流管相连通的载冷剂冷冻蓄冰换热管(17)、分别与每列载冷剂冷冻蓄冰换热管相连通的载冷剂次级集流管(19)、一根与载冷剂次级集流管相连通的载冷剂主集流管20；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管入口(21)与载冷剂循环驱动泵连接；所述载冷剂主级流管与载冷剂主分流管相连接；所述载冷剂主分流管与载冷剂次分流管相连接；所述载冷剂次分流管与载冷剂冷冻蓄冰换热管相连接；所述载冷剂冷冻蓄冰换热管还与载冷剂次级集流管相连接；所述载冷剂次级集流管与载冷剂主集流管相连接；所述载冷剂主集流管的载冷剂主集流管出口(18)与载冷剂循环管道相连。

2.根据权利要求1所述的一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，其特征在于：所述载冷剂冷冻储能换热组件通过前支撑架(4)、后支撑架(14)安装在蓄冰槽的上部空腔中。

3.根据权利要求1所述的一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，其特征在于：所述蓄冰槽的长方体空腔板体结构由6块PE板体(1)拼接构成，并且每块PE板体的外表面还设置有保温层(2)和金属型材加强筋(3)，所述蓄冰槽设置于外壳内；所述金属型材加强筋环绕设置在长方体空腔板体结构的外周面上。

4.根据权利要求1所述的一种载冷剂冷冻蓄冰储能与空气融冰空调装置，其特征在于：所述融冰换热管组空气入口处还设置有空气除尘网(12)和后冷凝水托水槽(11)，所述空气除尘网安装在融冰换热管组空气入口的除尘网固定槽(13)上；所述后冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气入口下方；所述融冰换热管组空气出口处还设置有送风机箱体(5)，所述送风机箱体内设置有送风机(6)、前冷凝水托水槽(7)，所述前冷凝水托水槽设置在融冰换热管组空气出口处的下方。

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