CN213066361U - 利用天然气冷能的集中空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及空调系统领域，公开了一种利用天然气冷能的集中空调系统，包括冷冻水回路，还包括天然气回路和若干个天然气换热系统，天然气换热系统包括一级换热器、二级换热器和换热介质回路，一级换热器的热交换两端分别为天然气回路和换热介质回路，二级换热器的热交换两端分别为换热介质回路和冷冻水回路，天然气回路一端连有天然气调压站，另一端连有天然气外置模块，两个相邻天然气换热系统之间的天然气回路上设有膨胀机，冷冻水回路上设有冷冻水循环泵、冷冻水分水器和冷冻水集水器。本实用新型利用天然气冷能的集中空调系统，既可以提高天然气的温度，也可以利用这部分冷能制冷，减少设备初投资及后期运行费用，节能效果显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调系统领域，具体涉及一种利用天然气冷能的集中空调系统。
背景技术
冷能，是指在常温环境中，自然存在的低温热能，实际上指的是在自然条件下，可以利用一定温差所得到的能量。根据工程热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，这种能量称之为冷能。
通常LNG天然气冷能利用泛指液态天然气气化为常温气体，在这个过程中释放大量的冷能，既是对LNG天然气气化潜热的利用。冷能利用主要是依靠LNG天然气与周围环境(如空气、海水等)之间存在的温度和压力差，将高压低温的LNG天然气变为常压常温的天然气时，回收储存在LNG天然气中的能量。
而在夏热冬冷、夏热冬暖及温和地区的电厂高低压配电室、变频器室、UPS配电室等大量电气房间，以及厂前区综合办公楼等区域存在大量冷负荷，一般制冷有如下较为常见的方案：风冷分体式空调系统、多联机空调系统、风冷冷水机组系统和水冷冷水机组系统等。
经典的制冷原理为采用逆卡诺循环的蒸气压缩循环以实现，即压缩机将从蒸发器来的低压制冷剂蒸气进行压缩变成高温高压蒸气后进入冷凝器，受到冷却介质(空气或水)的冷却后放出热量并凝结成高压液体，再经过膨胀阀节流后变成低压低温的气液两相，进入蒸发器进行气化吸热制冷得到所要求的低温和所需要的冷量。吸热气化后的低压制冷剂再次进入压缩机，继续下一个循环。
常规制冷方案中风冷分体式空调系统、多联机空调系统、风冷冷水机组系统和水冷冷水机组系统等的制冷原理均为蒸气压缩式制冷。其中风冷分体式空调系统、多联机空调系统的主机设备均需要消耗一定的电力，且受室外气象条件影响较大，系统运行能效较低；风冷冷水机组系统、水冷冷水机组系统不仅主机设备需要消耗一定的电力，同时其输送系统也需要消耗一定的电力。
以上所述制冷方式其主要依靠电动机驱动压缩机做功使制冷剂气体液化，利用液体制冷剂蒸发吸收热量的特性来完成制冷的过程。在相同制冷量的情况下，其耗电量均较大，系统运行能耗大。
发明内容
本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种利用天然气冷能的集中空调系统，既可以提高天然气的温度，也可以利用这部分冷能制冷，一举两得，减少设备初投资及后期运行费用，节能效果显著。
为实现上述目的，本实用新型所设计的利用天然气冷能的集中空调系统，包括冷冻水回路，还包括天然气回路和若干个天然气换热系统，所述天然气换热系统包括一级换热器、二级换热器和换热介质回路，所述一级换热器的热交换两端分别为所述天然气回路和换热介质回路，所述二级换热器的热交换两端分别为所述换热介质回路和冷冻水回路，所述天然气回路一端连有天然气调压站，另一端连有天然气外置模块，两个相邻天然气换热系统之间的天然气回路上设有膨胀机，所述换热介质回路上设有换热介质循环泵，所述冷冻水回路上设有冷冻水循环泵、冷冻水分水器和冷冻水集水器，所述冷冻水分水器连有若干终端用户的进水端，所述终端用户的出水端与所述冷冻水集水器连接。
优选地，所述换热介质回路上还设有止回阀、蝶阀和换热介质自动补充及定压装置，防止换热介质倒流，并能够及时补充换热介质。
优选地，所述冷冻水回路上还设有蝶阀和止回阀，防止冷冻水倒流。
优选地，所述冷冻水回路上位于所述冷冻水分水器和冷冻水集水器之间设有闸阀和压差旁通调节阀，用于调节所述冷冻水分水器和冷冻水集水器之间的流量差。
优选地，所述冷冻水集水器上设有自动补水定压装置、温度计和压力表，按照温度和压力信息补水定压，所述冷冻水分水器和冷冻水集水器上均设有排水装置，可以排出废水。
优选地，所述冷冻水分水器与每个所述终端用户进水端之间设有蝶阀，用于开启特定终端用户的制冷，所述冷冻水集水器与每个所述终端用户出水端之间设有平衡阀，调节水压平衡。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
1、利用低温状态的天然气的冷量通过换热器将其冷能交换出来，既可以提高天然气的温度，还可以利用这部分冷能制冷，减少设备初投资及后期运行费用，节能效果显著；
2、利用天然气进厂后需升温及减压过程中产生的冷能，通过换热器制取5/15℃的冷水供空调系统使用，比常规冷水机组制取冷水(供回水温度一般为7/12℃)的供水温度更低，空气处理过程中除湿能力更强，更有利于降低空调房间的相对湿度；
3、系统结构简单，稳定可靠，有较好的节能及环保效益等优势。
附图说明
图1为本实用新型利用天然气冷能的集中空调系统的结构示意图。
图中各部件标号如下：
冷冻水回路1、天然气回路2、天然气换热系统3、一级换热器4、二级换热器5、换热介质回路6、天然气调压站7、天然气外置模块8、膨胀机9、换热介质循环泵10、冷冻水循环泵11、冷冻水分水器12、冷冻水集水器13、终端用户14、止回阀15、蝶阀16、换热介质自动补充及定压装置17、闸阀18、压差旁通调节阀19、自动补水定压装置20、温度计21、压力表22、排水装置23、平衡阀24。
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。
如图1所示，本实用新型利用天然气冷能的集中空调系统，包括冷冻水回路1，还包括天然气回路2和两个天然气换热系统3，天然气换热系统3包括一级换热器4、二级换热器5和换热介质回路6，一级换热器4的热交换两端分别为天然气回路2和换热介质回路6，二级换热器5的热交换两端分别为换热介质回路6和冷冻水回路1，天然气回路2一端连有天然气调压站7，另一端连有天然气外置模块8，两个天然气换热系统3之间的天然气回路2上设有膨胀机9，换热介质回路6上设有换热介质循环泵10，冷冻水回路1上设有冷冻水循环泵11、冷冻水分水器12和冷冻水集水器13，冷冻水分水器12连有若干终端用户14的进水端，终端用户14的出水端与冷冻水集水器13连接。
其中，换热介质回路6上设有止回阀15、蝶阀16和换热介质自动补充及定压装置17，冷冻水回路1上设有蝶阀16和止回阀15，冷冻水回路1上位于冷冻水分水器12和冷冻水集水器13之间设有闸阀18和压差旁通调节阀19，冷冻水集水器13上设有自动补水定压装置20、温度计21和压力表22，冷冻水分水器12和冷冻水集水器13上均设有排水装置23，冷冻水分水器12与每个终端用户14进水端之间设有蝶阀16，冷冻水集水器13与每个终端用户14出水端之间设有平衡阀24。
本实施例中，换热介质为乙二醇水溶液。
本实施例中采用的天然气送至电厂内天然气调压站7内为气体状态，参数为：压力6.4MPa(a)，温度0℃，将进入第一个天然气换热系统3的一级换热器4进行第一次换热，将天然气升温至8℃，这个过程中，天然气通过第一个天然气换热系统3的一级换热器4与换热介质回路6内的乙二醇水溶液换热，一级换热器4一次侧为：天然气进气温度为0℃，出口温度为8℃，二次侧为：3/12℃的乙二醇水溶液，同样地，乙二醇水溶液通过第一个天然气换热系统3的二级换热器5制取5/15℃的冷冻水在冷冻水回路1供终端用户14设备使用，二级换热器5一次侧为：3/12℃的乙二醇水溶液，二次侧为：5/15℃的冷冻水。
同时，天然气从第一个天然气换热系统3进入膨胀机9进行膨胀可以对外做功，压力降低至4.1MPa.a，温度降低至-19℃，然后此天然气进入第二个天然气换热系统3的一级换热器4进行第二次换热，压力保持4.1MPa.a，温度上升至8℃，然后进入天然气外置模块8，至此天然气系统完成其运行流程。
此时，天然气通过第二个天然气换热系统3的一级换热器4与乙二醇水溶液换热，一级换热器4一次侧为：天然气进气温度为-19℃，出口温度为8℃，二次侧为：3/12℃的乙二醇水溶液。乙二醇水溶液通过第二个天然气换热系统3的二级换热器5制取5/15℃的冷冻水供终端用户14设备使用，二级换热器5一次侧为：3/12℃的乙二醇水溶液，二次侧为：5/15℃的冷冻水。
在上述过程中，终端用户14侧冷冻水循环流程为：经过终端用户14使用后的冷冻水温度为15℃，返回至冷冻水集水器13，经过冷冻水循环泵11输送至两个天然气换热系统3中的二级换热器5后进行换热，生产的5℃的冷冻水送至冷冻水分水器12再送至终端用户14使用，完成终端用户14侧冷冻水系统的循环。
本实施例中，由于LNG送至电厂内天然气调压站7内已为气体状态，参数为：压力6.4MPa(a)，温度0℃。根据燃气电厂天然气温度较低的特点，本实用新型充分利用天然气进厂后需升温及减压过程中产生的冷能，通过换热器制取5/15℃的冷水作为机组空调系统冷源。
本实用新型利用天然气冷能的集中空调系统，利用低温状态的天然气的冷量通过换热器将其冷能交换出来，既可以提高天然气的温度，还可以利用这部分冷能制冷，减少设备初投资及后期运行费用，节能效果显著；另外，利用天然气进厂后需升温及减压过程中产生的冷能，通过换热器制取5/15℃的冷水供空调系统使用，比常规冷水机组制取冷水(供回水温度一般为7/12℃)的供水温度更低，空气处理过程中除湿能力更强，更有利于降低空调房间的相对湿度；且本系统结构简单，稳定可靠，有较好的节能及环保效益等优势。
Claims (6)
1.一种利用天然气冷能的集中空调系统，包括冷冻水回路(1)，其特征在于：还包括天然气回路(2)和若干个天然气换热系统(3)，所述天然气换热系统(3)包括一级换热器(4)、二级换热器(5)和换热介质回路(6)，所述一级换热器(4)的热交换两端分别为所述天然气回路(2)和换热介质回路(6)，所述二级换热器(5)的热交换两端分别为所述换热介质回路(6)和冷冻水回路(1)，所述天然气回路(2)一端连有天然气调压站(7)，另一端连有天然气外置模块(8)，两个相邻天然气换热系统(3)之间的天然气回路(2)上设有膨胀机(9)，所述换热介质回路(6)上设有换热介质循环泵(10)，所述冷冻水回路(1)上设有冷冻水循环泵(11)、冷冻水分水器(12)和冷冻水集水器(13)，所述冷冻水分水器(12)连有若干终端用户(14)的进水端，所述终端用户(14)的出水端与所述冷冻水集水器(13)连接。
2.根据权利要求1所述利用天然气冷能的集中空调系统，其特征在于：所述换热介质回路(6)上还设有止回阀(15)、蝶阀(16)和换热介质自动补充及定压装置(17)。
3.根据权利要求1所述利用天然气冷能的集中空调系统，其特征在于：所述冷冻水回路(1)上还设有蝶阀(16)和止回阀(15)。
4.根据权利要求1所述利用天然气冷能的集中空调系统，其特征在于：所述冷冻水回路(1)上位于所述冷冻水分水器(12)和冷冻水集水器(13)之间设有闸阀(18)和压差旁通调节阀(19)。
5.根据权利要求1所述利用天然气冷能的集中空调系统，其特征在于：所述冷冻水集水器(13)上设有自动补水定压装置(20)、温度计(21)和压力表(22)，所述冷冻水分水器(12)和冷冻水集水器(13)上均设有排水装置(23)。
6.根据权利要求1所述利用天然气冷能的集中空调系统，其特征在于：所述冷冻水分水器(12)与每个所述终端用户(14)进水端之间设有蝶阀(16)，所述冷冻水集水器(13)与每个所述终端用户(14)出水端之间设有平衡阀(24)。
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| CN202021839284.0U CN213066361U (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 利用天然气冷能的集中空调系统 |
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