CN210463179U - 一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，包括冰源热泵主机制冷系统、冷却水循环系统、乙二醇循环系统、制冰循环系统、冷水循环系统及热水循环系统。本实用新型夏季运行时利用白天和晚上的峰谷电价差，晚上蓄冷白天释冷，能平衡峰谷用电负荷、减少装机容量、节约运行费用，冬季运行时利用过冷水技术使低温水源水在板式换热器中可控部分比例结冰，提取过冷水结冰的相变潜热作为热泵热源，也同时可利用冬季的太阳能、浅层地热能或空气能等低品位热能，节省了锅炉采暖系统，节约了能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热泵系统，具体地说，是涉及一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，属于热泵技术领域。
背景技术
现有热泵系统使用最多的是空气源热泵系统和水源热泵系统，但是这两种热泵系统技术存在诸多问题，空气源热泵空调系统如果外界温度小于5℃时，传热管表面温度低于0℃，空气中的水分就会在传热管表面凝结成霜需要定期除霜，这不仅消耗大量的能量而且影响热泵系统正常运行，且空气源热泵的能效比较低。常规水源热泵系统能效比较高，但由于水的凝固点为0℃，为了保证蒸发器表面不结冰，冬季水源进水温度必须在8℃以上才能使用，因此一般常规水源热泵系统须辅助以锅炉用于冬季供暖，这大大地增加了能耗。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，该热泵系统即可用于夏季制冷又可以用于冬季供暖，夏季制冷时采用蓄冷放冷模式，夜间低电价时段进行蓄冷，白天空调系统运行时再放冷，冬季供暖时利用过冷水技术使低温水源水在板式换热器中可控部分比例结冰，提取过冷水结冰的相变潜热作为热泵热源，同进也可辅助利用冬季太阳能、浅层地热能或空气能等低品位热能。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，包括冰源热泵主机制冷系统、冷却水循环系统、乙二醇循环系统、制冰循环系统、冷水循环系统及热水循环系统；
所述冰源热泵主机制冷系统包括至少由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)通过管路顺次连接以形成的闭合制冷回路，所述闭合制冷回路管路中通有制冷剂；
所述冷却水循环系统包括所述冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)，所述冷却塔(2)入水口与所述冷凝器(12)水侧出口连接，所述冷却塔(2)入水管道上设冷却塔入水口截止阀(21)，所述冷却水泵(22)入水口与所述冷却塔(2)出水口连接，所述冷却水泵(22)出水口与所述冷凝器(12)水侧入口连接；
所述乙二醇循环系统包括所述蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)，所述板式换热器(4)乙二醇侧入口与所述蒸发器(14)乙二醇侧出口连接，所述板式换热器(4)乙二醇侧出口与所述乙二醇泵(41)入口连接，所述乙二醇泵(41)出口与所述蒸发器(14)乙二醇侧入口连接；
所述制冰循环系统包括所述板式换热器(4)、促晶器(6)、蓄冰水池(5)、过滤器(8)、冷水泵一(51)、其他低品位热源换热器(7)、旁通管(72)，所述促晶器(6)入口与所述板式换热器(4)冰水侧出口连接，所述促晶器(6)出口管道上设促晶器出口截止阀(42)，所述其他低品位热源换热器(7)入口与所述促晶器(6)出口连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口管道上设其他低品位热源换热器入口截止阀(71)，所述其他低品位热源换热器(7)出口与所述蓄冰水池(5)上部连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口侧和出口侧设所述旁通管(72)，所述旁通管(72)上设旁通截止阀(55)，所述过滤器(8)入口与所述蓄冰水池(5)下部连接，所述冷水泵一(51)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵一(51)入口管道上设冷水泵一入口截止阀(52)，所述冷水泵一(51)出口与所述板式换热器(4)冰水侧入口连接；
所述冷水循环系统包括用户末端(3)、冷水泵二(53)、所述蓄冰水池(5)、所述过滤器(8)，所述冷水泵二(53)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵二(53)入口管道上设冷水泵二入口截止阀(54)，所述冷水泵二(53)出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷水泵二(53)出口管道上设冷水入口切换阀(32)，所述用户末端(3)出口与所述旁通管(72)上的所述旁通截止阀(55)入口连接，所述用户末端(3)出口设冷水出口切换阀(35)；
所述热水循环系统包括所述用户末端(3)、热水泵(33)、所述冷凝器(12)，所述热水泵(33)入口与所述用户末端(3)和所述冷水出口切换阀(35)之间的管道连接，所述热水泵(33)入口管道上设热水出口切换阀(34)，所述热水泵(33)出口与所述冷凝器(12)水侧入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接管上设有热水入口切换阀(31)，所述热水入口切换阀(31)一端与所述冷水入口切换阀 (32)出口连接、另一端与所述冷却塔入水口截止阀(21)入口连接。
进一步的，还包括清洁补水源(9)，所述清洁补水源(9)出水口与所述冷水泵一(51)入水口连接，所述清洁补水源(9)出水管道上设补水阀门(91)。
进一步的，所述蓄冰水池(5)中部设有多孔滤网，多孔滤网将所述蓄冰水池(5)分为上下两部分，上部为贮冰浆空间，下部为贮冷水空间；所述蓄冰水池(5)是不锈钢或钢筋混凝土结构，外设有防水层，防水层外设隔热层，隔热层采用聚氨酯发泡材料或岩棉、或玻璃纤维。
采用上述方案所产生的有益效果在于：本实用新型夏季运行时可利用低谷电力晚上蓄冷白天释冷，具有平衡峰谷用电负荷、减少装机容量、节约运行费用的优点，冬季运行时利用过冷水技术使低温水源水在板式换热器中可控部分比例结冰，提取过冷水结冰的相变潜热作为热泵热源，也同时可利用冬季的太阳能、浅层地热能或空气能等低品位热能，节省了锅炉采暖系统，节约了能源。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的系统图。
其中，11、压缩机，12、冷凝器，13、节流装置，14、蒸发器，2、冷却塔，21、冷却塔入水口截止阀，22、冷却水泵，3、用户末端，31、热水入口切换阀，32、冷水入口切换阀，33、热水泵，34、热水出口切换阀，35、冷水出口切换阀，4、板式换热器，41、乙二醇泵，42、促晶器出口截止阀，5、蓄冰水池，51、冷水泵一，52、冷水泵一入口截止阀，53、冷水泵二，54、冷水泵二入口截止阀，55、旁通截止阀，6、促晶器，7、其他低品位热源换热器，71、其他低品位热源换热器入口截止阀，72、旁通管，8、过滤器，9、清洁补水源，91、补水阀门。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型实施例中，一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，包括冰源热泵主机制冷系统、冷却水循环系统、乙二醇循环系统、制冰循环系统、冷水循环系统及热水循环系统；
所述冰源热泵主机制冷系统包括至少由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)通过管路顺次连接以形成的闭合制冷回路，所述闭合制冷回路管路中通有制冷剂；
所述冷却水循环系统包括所述冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)，所述冷却塔(2)入水口与所述冷凝器(12)水侧出口连接，所述冷却塔(2)入水管道上设冷却塔入水口截止阀(21)，所述冷却水泵(22)入水口与所述冷却塔(2)出水口连接，所述冷却水泵(22)出水口与所述冷凝器(12)水侧入口连接；
所述乙二醇循环系统包括所述蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)，所述板式换热器(4)乙二醇侧入口与所述蒸发器(14)乙二醇侧出口连接，所述板式换热器(4)乙二醇侧出口与所述乙二醇泵(41)入口连接，所述乙二醇泵(41)出口与所述蒸发器(14)乙二醇侧入口连接；
所述制冰循环系统包括所述板式换热器(4)、促晶器(6)、蓄冰水池(5)、过滤器(8)、冷水泵一(51)、其他低品位热源换热器(7)、旁通管(72)，所述促晶器(6)入口与所述板式换热器(4)冰水侧出口连接，所述促晶器(6)出口管道上设促晶器出口截止阀(42)，所述其他低品位热源换热器(7)入口与所述促晶器(6)出口连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口管道上设其他低品位热源换热器入口截止阀(71)，所述其他低品位热源换热器(7)出口与所述蓄冰水池(5)上部连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口侧和出口侧设所述旁通管(72)，所述旁通管(72)上设旁通截止阀(55)，所述过滤器(8)入口与所述蓄冰水池(5)下部连接，所述冷水泵一(51)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵一(51)入口管道上设冷水泵一入口截止阀(52)，所述冷水泵一(51)出口与所述板式换热器(4)冰水侧入口连接；
所述冷水循环系统包括用户末端(3)、冷水泵二(53)、所述蓄冰水池(5)、所述过滤器(8)，所述冷水泵二(53)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵二(53)入口管道上设冷水泵二入口截止阀(54)，所述冷水泵二(53)出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷水泵二(53)出口管道上设冷水入口切换阀(32)，所述用户末端(3)出口与所述旁通管(72)上的所述旁通截止阀(55)入口连接，所述用户末端(3)出口设冷水出口切换阀(35)；
所述热水循环系统包括所述用户末端(3)、热水泵(33)、所述冷凝器(12)，所述热水泵(33)入口与所述用户末端(3)和所述冷水出口切换阀(35)之间的管道连接，所述热水泵(33)入口管道上设热水出口切换阀(34)，所述热水泵(33)出口与所述冷凝器(12)水侧入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接管上设有热水入口切换阀(31)，所述热水入口切换阀(31)一端与所述冷水入口切换阀 (32)出口连接、另一端与所述冷却塔入水口截止阀(21)入口连接。
作为优选，还包括清洁补水源(9)，所述清洁补水源(9)出水口与所述冷水泵一(51)入水口连接，所述清洁补水源(9)出水管道上设补水阀门(91)。
作为优选，所述蓄冰水池(5)中部设有多孔滤网，多孔滤网将所述蓄冰水池(5)分为上下两部分，上部为贮冰浆空间，下部为贮冷水空间；所述蓄冰水池(5)是不锈钢或钢筋混凝土结构，外设有防水层，防水层外设隔热层，隔热层采用聚氨酯发泡材料或岩棉、或玻璃纤维。
本实用新型一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统的工作原理如下所述：
由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)组成的制冷回路，可以实现制冷循环；由冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)所组成的冷却水循环系统，可以实现对冷凝器(12)的冷却循环；由蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)所组成的乙二醇循环系统，可以实现对乙二醇冷却降温；由板式换热器(4)、促晶器(6)、蓄冰水池(5)、过滤器(8)、冷水泵一(51)、其他低品位热源换热器(7)、旁通管(72)所组成的制冰循环系统，可以制取可控比例的冰水混合物；由用户末端(3)、冷水泵二(53)、蓄冰水池(5)、过滤器(8)、旁通管(72)所组成的冷水循环系统，可以实现向用户末端(3)提供冷水用于夏季制冷；由用户末端(3)、热水泵(33)、冷凝器(12)所组成的热水循环系统，可以实现向用户末端(3)提供热水用于冬季供暖。
一、夏季制冷时：
当夜间低电价时段时，进行蓄冷，由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)组成的制冷循环系统运行，由冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)所组成的冷却水循环系统运行，由蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)所组成的乙二醇循环系统运行，其他低品位热源换热器入口截止阀(71)、冷水泵二入口截止阀(54)、热水入口切换阀(31) 、热水出口切换阀(34)、冷水入口切换阀(32)、冷水出口切换阀(35)关闭，促晶器出口截止阀(42)、冷水泵一入口截止阀(52)、旁通管(72)上的旁通截止阀(55)开启，冷水泵一(51)运行，蓄冰水池(5)中的水被输送到板式换热器(4)中降温冷却成0℃以下的过冷水，过冷水经促晶器(6)后形成可控比例能流动的冰水混合物，然后输送到蓄冰水池(5)中经沉淀过滤后，在蓄冰水池(5)中上部为流态化冰浆、下部为冷水，冷水然后再次循环，所生成的流态化冰浆继续保存在蓄冰水池(5)上部贮冰浆空间中；
当白天需要用冷时，由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)组成的制冷循环系统停止运行，由冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)所组成的冷却水循环系统停止运行，由蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)所组成的乙二醇循环系统停止运行，其他低品位热源换热器入口截止阀(71)、热水入口切换阀(31)、热水出口切换阀(34)、促晶器出口截止阀(42)、冷水泵一入口截止阀(52)关闭，冷水泵一(51)停止运行，冷水入口切换阀(32)、冷水出口切换阀(35)、冷水泵二入口截止阀(54)、旁通管(72)上的旁通截止阀(55)开启，冷水泵二(53)运行，蓄冰水池(5)下部的冷水输送到用户末端(3)进行升温放冷，升温后的水再回到蓄冰水池(5)上部与冰浆混合降温变成冷水后过滤到下部贮冷水空间，冷水再次循环给用户末端(3)放冷，如此循环；如果白天用冷时所蓄冷量不够，则可同时开启制冷循环系统、冷却水循环系统、乙二醇循环系统、制冰循环系统、冷水循环系统，保证向用户末端(3)提供足够的冷量。
二、冬季供暖时：
由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)组成的制冷循环系统运行，冷却塔入水口截止阀(21)关闭，冷却塔(2)、冷却水泵(22)停止运行，由蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)所组成的乙二醇循环系统运行，冷水入口切换阀(32)、冷水出口切换阀(35)、冷水泵二入口截止阀(54)、旁通管(72)上的旁通截止阀(55)关闭，冷水泵二(53)停止运行，其他低品位热源换热器入口截止阀(71)、促晶器出口截止阀(42)、冷水泵一入口截止阀(52)开启，冷水泵一(51)运行，蓄冰水池(5)中的经水冷水泵一(51)输送到板式换热器(4)中放热被降温冷却成0℃以下的过冷水，过冷水经促晶器(6)后形成可控比例能流动的冰水混合物输送至其他低品位热源换热器(7)，冰水混合物在其他低品位热源换热器(7)(其他低品位热源如冬季的太阳能、浅层地热能或空气能等低品位热能)中吸收热量(出来后的工质是否为冰水混合物或者冰水混合物中冰所占比例多少、如果全为水则水温是多少，均取决于所利用的低品位热源的热量多少，为便于描述在此假设仍为冰水混合物)，然后输送到蓄冰水池(5)中经沉淀过滤后，在蓄冰水池(5)中上部为流态化冰浆、下部为冷水，冷水然后再次循环，所生成的流态化冰浆继续保存在蓄冰水池(5)上部贮冰浆空间中；热水入口切换阀(31)、热水出口切换阀(34)开启，由用户末端(3)、热水泵(33)、冷凝器(12)所组成的热水循环系统运行，从冷凝器(12)出来的热水在用户末端(3)放热后，再经热水泵(33)返回冷凝器被加热，如此循环向用户末端(3)提供热水供暖。
本实用新型夏季运行时利用白天和晚上的峰谷电价差，晚上蓄冷白天释冷，能平衡峰谷用电负荷、减少装机容量、节约运行费用，冬季运行时利用过冷水技术使低温水源水在板式换热器中可控部分比例结冰，提取过冷水结冰的相变潜热作为热泵热源，也同时可利用冬季的太阳能、浅层地热能或空气能等低品位热能，节省了锅炉采暖系统，节约了能源。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的范围进行限定，凡在本实用新型设计精神和原则内，对本实用新型的技术方案所做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，其特征在于：包括冰源热泵主机制冷系统、冷却水循环系统、乙二醇循环系统、制冰循环系统、冷水循环系统及热水循环系统；
所述冰源热泵主机制冷系统包括至少由压缩机(11)、冷凝器(12)、节流装置(13)、蒸发器(14)通过管路顺次连接以形成的闭合制冷回路，所述闭合制冷回路管路中通有制冷剂；
所述冷却水循环系统包括所述冷凝器(12)、冷却塔(2)、冷却水泵(22)，所述冷却塔(2)入水口与所述冷凝器(12)水侧出口连接，所述冷却塔(2)入水管道上设冷却塔入水口截止阀(21)，所述冷却水泵(22)入水口与所述冷却塔(2)出水口连接，所述冷却水泵(22)出水口与所述冷凝器(12)水侧入口连接；
所述乙二醇循环系统包括所述蒸发器(14)、板式换热器(4)、乙二醇泵(41)，所述板式换热器(4)乙二醇侧入口与所述蒸发器(14)乙二醇侧出口连接，所述板式换热器(4)乙二醇侧出口与所述乙二醇泵(41)入口连接，所述乙二醇泵(41)出口与所述蒸发器(14)乙二醇侧入口连接；
所述制冰循环系统包括所述板式换热器(4)、促晶器(6)、蓄冰水池(5)、过滤器(8)、冷水泵一(51)、其他低品位热源换热器(7)、旁通管(72)，所述促晶器(6)入口与所述板式换热器(4)冰水侧出口连接，所述促晶器(6)出口管道上设促晶器出口截止阀(42)，所述其他低品位热源换热器(7)入口与所述促晶器(6)出口连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口管道上设其他低品位热源换热器入口截止阀(71)，所述其他低品位热源换热器(7)出口与所述蓄冰水池(5)上部连接，所述其他低品位热源换热器(7)入口侧和出口侧设所述旁通管(72)，所述旁通管(72)上设旁通截止阀(55)，所述过滤器(8)入口与所述蓄冰水池(5)下部连接，所述冷水泵一(51)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵一(51)入口管道上设冷水泵一入口截止阀(52)，所述冷水泵一(51)出口与所述板式换热器(4)冰水侧入口连接；
所述冷水循环系统包括用户末端(3)、冷水泵二(53)、所述蓄冰水池(5)、所述过滤器(8)，所述冷水泵二(53)入口与所述过滤器(8)出口连接，所述冷水泵二(53)入口管道上设冷水泵二入口截止阀(54)，所述冷水泵二(53)出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷水泵二(53)出口管道上设冷水入口切换阀(32)，所述用户末端(3)出口与所述旁通管(72)上的所述旁通截止阀(55)入口连接，所述用户末端(3)出口设冷水出口切换阀(35)；
所述热水循环系统包括所述用户末端(3)、热水泵(33)、所述冷凝器(12)，所述热水泵(33)入口与所述用户末端(3)和所述冷水出口切换阀(35)之间的管道连接，所述热水泵(33)入口管道上设热水出口切换阀(34)，所述热水泵(33)出口与所述冷凝器(12)水侧入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接，所述冷凝器(12)水侧出口与所述用户末端(3)入口连接管上设有热水入口切换阀(31)，所述热水入口切换阀(31)一端与所述冷水入口切换阀(32)出口连接、另一端与所述冷却塔入水口截止阀(21)入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，其特征在于还包括清洁补水源(9)，所述清洁补水源(9)出水口与所述冷水泵一(51)入水口连接，所述清洁补水源(9)出水管道上设补水阀门(91)。
3.根据权利要求1所述的一种间接冷却相变蓄能型冰源热泵系统，其特征在于：所述蓄冰水池(5)中部设有多孔滤网，多孔滤网将所述蓄冰水池(5)分为上下两部分，上部为贮冰浆空间，下部为贮冷水空间；所述蓄冰水池(5)是不锈钢或钢筋混凝土结构，外设有防水层，防水层外设隔热层，隔热层采用聚氨酯发泡材料或岩棉、或玻璃纤维。
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|---|---|---|---|---|
| CN111879146A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-03 | 贵州中能投科技有限公司 | 一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统 |
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2019
- 2019-08-02 CN CN201921243102.0U patent/CN210463179U/zh active Active
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| CN111879146B (zh) * | 2020-08-24 | 2024-05-24 | 贵州中能投科技有限公司 | 一种具有冷却和热能回收功能的节能型能源利用系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |