CN213901575U - 冷水机组与储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷水机组与储能系统，冷水机组包括机械制冷系统、电控模块和仓体，其中，机械制冷系统包括由冷媒循环管路循环连接的压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和换热器，机械制冷系统还包括冷凝风机；压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、换热器和电控模块位于仓体内，冷凝风机用于驱动外界空气进入仓体内，电控模块与冷凝器相邻并且相对倾斜布置，电控模块与冷凝器之间形成由空气流动方向的上游至下游宽度逐渐变小的风道。本方案能够保证电控模块和冷凝器等器件的有效散热，提高系统运行可靠性。

Description

冷水机组与储能系统

技术领域

本实用新型涉及冷水机组技术领域，尤其涉及一种冷水机组与储能系统。

背景技术

冷水机组在电子、化工、制造等行业中应用广泛，主要包括风冷式冷水机组和水冷式冷水机组。某些冷水机组通过机械制冷系统来获取冷量，机械制冷系统通常包括控制器等容易发热的模块，如果发热模块没有得到及时有效的散热，则可能会影响系统正常运行。

因此，如何提供一种机组发热模块散热良好的、可靠的冷水机组，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种冷水机组，该冷水机组可提升机组发热模块的散热效果，保证系统可靠运行。本实用新型的另一个目的在于提供一种包括该冷水机组的储能系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种冷水机组，包括：

机械制冷系统，所述机械制冷系统包括由冷媒循环管路循环连接的压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和换热器，所述冷媒循环管路中循环流动有冷媒工质，所述机械制冷系统还包括对所述冷凝器散热的冷凝风机；

电控模块；

仓体，所述压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀、所述换热器和所述电控模块位于所述仓体内，所述冷凝风机用于驱动外界空气进入所述仓体内，所述电控模块与所述冷凝器相邻并且相对倾斜布置，所述电控模块与所述冷凝器之间形成由空气流动方向的上游至下游宽度逐渐变小的风道。

由于电控模块与冷凝器之间形成宽度渐变的风道，当冷凝风机运行时，仓体外侧的冷空气通过冷凝风机抽送至仓体内部，再通过渐变的风道，从而保证冷风能够顺畅地流经冷凝器和电控模块，进而保证冷凝器和电控模块的均匀散热。本方案无需增设额外的散射器件对电控模块散热，也能保证电控模块和冷凝器等器件的有效散热，提高系统运行可靠性。

优选地，与所述电控模块对应的所述仓体的侧壁开设有第一通风孔。

优选地，所述电控模块与所述第一通风孔之间设置有散热风机。

优选地，所述冷水机组应用于设有电池组的储能系统，所述冷水机组还包括水循环系统，所述水循环系统包括外部循环水路和用于与所述电池组换热的内部循环水路，所述内部循环水路包括用于与所述电池组的一侧表面或多侧表面进行换热的液体换热装置，所述外部循环水路与所述内部循环水路形成供换热工质循环流动的闭合循环水路，所述外部循环水路设有水泵，所述机械制冷系统通过所述换热器对所述外部循环水路中的所述换热工质进行冷却。

优选地，所述仓体内设有隔板，所述仓体的内部由所述隔板分隔成第一腔室和第二腔室，所述机械制冷系统和所述电控模块位于所述第一腔室，所述外部循环水路位于所述第二腔室。

优选地，所述隔板设有第二通风孔，所述水泵与所述第二通风孔相对布置。

优选地，所述液体换热装置包括铺设于所述电池组下方的液冷板；

和/或，所述液体换热装置包括冷却水箱，所述电池组浸没于所述冷却水箱内的换热工质中。

优选地，所述换热器为板式换热器或壳管换热器。

优选地，所述内部循环水路的回水口设置有用于检测回水温度的水温度传感器。

优选地，所述水泵为变频水泵，和/或，所述压缩机为变频压缩机，和/或，所述冷凝风机为变频冷凝风机。

本实用新型还提供了一种包括上述冷水机组的储能系统。该储能系统产生的有益效果的推导过程与上述冷水机组带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例中的冷水机组的各部件的循环布置示意图；

图2为本实用新型具体实施例中的冷水机组应用于储能系统时的布置示意图；

图3为本实用新型具体实施例中的第一种液体换热装置示意图；

图4为本实用新型具体实施例中的第二种液体换热装置示意图；

图5为本实用新型具体实施例中缓冲管路的示意图；

图6为本实用新型具体实施例中的缓冲水箱的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施例中的仓体内部侧视图；

图8为本实用新型具体实施例中的仓体与电控模块部分结构示意图；

图9为本实用新型具体实施例中的仓体内两个腔室的示意图。

图1至图9中的各项附图标记的含义如下：

1-电池组、2-液体换热装置、3-回水管路、4-水温度传感器、5-进水管路、6-过滤器、7-缓冲管路、8-水泵、9-换热器、10-缓冲水箱、11-安全阀、12-储液盒、13-排气阀、14-出水管路、15-供水管路、16-压缩机、17-冷凝器、18-冷凝风机、19-电子膨胀阀、20-水泵变频控制器、21-压缩机变频控制器、22-冷凝风机变频控制器、23-冷媒循环管路、24-补液口、100-仓体、200-储能系统柜体、300-电池包、101-第一通风孔、102-第二通风孔、103-隔板、104-第一腔室、105-第二腔室、25-液冷板、31-回水口接头、151-供水口接头、26-冷却水箱、111-溢流管路、27-电控模块、28-散热风机、400-外部循环水路、500-内部循环水路。

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。

请参照图1至图9，本实用新型提供了一种冷水机组，包括机械制冷系统、电控模块27和仓体100，其中，机械制冷系统包括由冷媒循环管路23循环连接的压缩机16、冷凝器17、电子膨胀阀19和换热器9，冷媒循环管路23中循环流动有冷媒工质，机械制冷系统还包括对冷凝器17散热的冷凝风机18；电控模块27包括电路板；压缩机16、冷凝器17、电子膨胀阀19、换热器9和电控模块27位于仓体100内，冷凝风机18用于驱动外界空气进入仓体100内，电控模块27与冷凝器17相邻并且相对倾斜布置，电控模块27与冷凝器17之间形成由空气流动方向的上游至下游宽度逐渐变小的风道。

由于电控模块27与冷凝器17之间形成宽度渐变的风道，当下方的冷凝风机18运行时，仓体100外侧的冷空气通过冷凝风机18抽送至仓体100内部，再通过渐变的风道，从而保证冷风能够顺畅地流经冷凝器17和电控模块27，进而保证冷凝器17和电控模块27的均匀散热。本方案无需增设额外的散热器件对电控模块27散热，也能保证电控模块27和冷凝器17等器件的有效散热，提高系统运行可靠性。

需要说明的是，冷凝风机18可以设置于仓体100外部，并通过导风装置将外界空气导入到仓体100内部，冷凝风机18也可以设置于仓体100内部，或者设置于仓体100的侧壁上，并通过仓体100侧壁上开设的冷风入口引入外界空气。冷凝风机18可以位于上述风道的下方、上方、左侧或右侧等位置，优选地，本方案中的冷凝风机18位于风道的下方，仓体100的侧壁设有供冷风进入的冷风入口，冷凝风机18的进口端优选与冷风入口相对布置，冷凝风机18的出口端优选与风道相对布置，仓体100的上端优选设计有与风道相对的冷风出口，仓体100外侧的冷风通过冷凝风机18抽送到仓体100内部，然后，冷风流经电控模块27与冷凝器17之间的风道，同时对电控模块27和冷凝器17进行散热冷却，冷风最后从仓体100顶部的冷风出口流出。如图7所示，图7中的空心箭头代表冷风的流动路径。

优选地，与电控模块27相对的仓体100的侧壁开设有第一通风孔101，如图2和图8所示，由于电控模块27在工作过程中会发出较多的热量，本方案通过在仓体100的侧壁开设多个第一通风孔101，可以利用机组外部的冷空气与仓体100内部的热空气的自然对流和换热，带走电控模块27产生的热量，从而进一步提高发热部件的散热效率。

进一步优选地，电控模块27与第一通风孔101之间设置有散热风机28，如图8所示。本方案通过额外设置一个散热风机28，将仓体100外部的冷空气抽送至电控模块27处，可以加速外部冷空气与仓体100内部热空气的对流换热，进一步提高电控模块27的散热效率。

需要说明的是，本实用新型提供的冷水机组可以应用于医疗、电子、制造、储能等多个行业领域，在一种具体实施例方案中，本方案的冷水机组应用于设有电池组1的储能系统，该冷水机组具体包括上文所述的机械制冷系统、电控模块27和仓体100，还包括水循环系统；其中，水循环系统包括外部循环水路400和用于与电池组1换热的内部循环水路500，内部循环水路500包括用于与电池组1的一侧表面或多侧表面进行换热的液体换热装置2，外部循环水路400与内部循环水路500形成供换热工质循环流动的闭合循环水路，外部循环水路400设有水泵8；机械制冷系统通过换热器9对外部循环水路400中的换热工质进行冷却，其中，换热器9可以为板式换热器或壳管换热器等。另外，仓体100的下方还设有补液口24，补液口24连接于外部循环水路400，当水循环系统中的换热工质变少时，可以通过补液口26补充换热工质，水循环系统内的换热工质可以采用水、乙二醇或其他载冷剂，本方案中优选采用乙二醇水溶液。

本方案提供的冷水机组的工作原理如下：

当储能系统有制冷需求时，启动水循环系统的水泵8使换热工质循环流动，启动机械制冷系统输出冷量，由储能系统加热后的换热工质从内部循环水路500的回水口进入外部循环水路400，温度较高的换热工质在换热器9处与机械制冷系统的冷媒工质进行换热后得到低温的换热工质，低温的换热工质再通入内部循环水路500并通过液体换热装置2去冷却发热的电池组1，最后再通过回水口回流到外部循环水路400，从而实现储能系统的冷却循环。

当储能系统无制冷需求时，本方案可以仅启动水循环系统，机械制冷系统停止运行，水泵8可以低频运转并使换热工质实现自循环冷却，内部循环水路500流经各个电池组1，进而均衡储能系统的每组电池组1的温差，由于无需开启机械制冷系统，因此，还可以进一步节约冷水机组的系统能耗。

需要说明的是，本文中所述的高温和低温是指液体在循环系统的不同管道内循环流动时的相对温度。

本方案采用与电池组1表面进行换热的液体换热装置2实现储能系统的冷却循环，相较于传统的风冷散热方式，本方案采用的液体冷却方式可以大大提高与电池组1的热交换系数，同时，避免产生换热死区，利用循环流动的换热工质可以对电池组1表面均匀冷却，提高各组电池组1的换热均匀性。因此，本方案可提高储能系统的换热效率，实现均匀化热管理目标。

优选地，本方案在仓体100内设有隔板103，仓体100的内部由隔板103分隔成第一腔室104和第二腔室105，机械制冷系统和电控模块27位于第一腔室104，外部循环水路400位于第二腔室105。如此设置，可以将外部循环水路400与机械制冷系统分开设置，在系统运行时互不影响，同时可以将一部分器件放置在相对洁净的腔体内运行，提高可靠性，延长机组使用寿命。

优选地，隔板103设有第二通风孔102，水泵8与第二通风孔102相对布置。如此设置，当冷凝风机18运行时，其吹出的一部分冷风可以通过第二通风孔102进入到第二腔室105内，从而对外部循环水路400的水泵8进行散热，无需为水泵8额外增设散热风机，更加节能高效。如图9所示，图9中的空心箭头代表冷风的流动路径。

其中，水循环系统的内部循环水路500主要是用于在储能系统的内部与电池组1进行热交换以实现电池组1的冷却，外部循环水路400用于在储能系统的外部与机械制冷系统进行热交换以获得低温的换热工质。具体的，内部循环水路500包括回水管路3和供水管路15，外部循环水路400中的换热工质经供水管路15进入到储能系统内部的液体换热装置2，与电池组1热交换完后的换热工质再经回水管路3回流到外部循环水路400，供水管路15的进水口即为内部循环水路500的进水口，回水管路3的出水口则为内部循环水路500的出水口。外部循环水路400包括进水管路5和出水管路14，由回水管路3回流的换热工质流入进水管路5，换热工质再依次流经水泵8、换热器9等设备后，经出水管路14通入到供水管路15，因此，进水管路5的进水口即为外部循环水路400的进水口，出水管路14的出水口即为外部循环水路400的出水口，水泵8设置于进水管路5上或出水管路14上，水泵8为水循环系统提供持续的循环动力。

需要说明的是，本实用新型中的液体换热装置2可以设计为多种结构形式，例如设计为供换热工质循环流动的液冷板或液冷管结构，或者设计为水箱结构、盒状结构等等，换热工质与电池组1之间可以相隔有液体换热装置2的侧壁，换热工质也可以与电池组1外表面接触。在一种优选方案中，液体换热装置2包括铺设于电池组1下方的液冷板25，如图3所示，液冷板25位于电池组1底部，液冷板25内部通有循环的换热工质，通过热传导的方式冷却电池组1，液冷板25设有供水口接头151用于通入低温的换热工质，还设有回水口接头31用于换热后的高温的换热工质流出。在另一种优选方案中，液体换热装置2包括冷却水箱26，电池组1则浸没于冷却水箱26内的换热工质中，如图4所示，当换热工质循环流动时，可以与电池组1的各个侧面进行热交换，从而进一步提高换热效率以及提高电池组1温度均匀性。当然，储能系统一般设有多个电池组1，如图2所示，在一个储能系统柜体200中通常布置有多个电池包300，每个电池包300可以布置多个电池组1，因此，本实用新型还可以将上述液冷板25与冷却水箱26这两种形式的液体换热装置2组合使用。

优选地，机械制冷系统的冷凝风机18优选为变频冷凝风机。另外，水泵8也可以采用变频水泵，压缩机16也可以为变频压缩机。如此设置，本方案可以实现变频制冷的功能，从而进一步节约能耗。如图1所示，水泵8由水泵变频控制器20控制，压缩机16则由压缩机变频控制器21控制，冷凝风机18则由冷凝风机变频控制器22控制。

为提高系统的可靠性，优选地，如图1所示，水泵8设置于进水管路5上，进水管路5的入口与水泵8之间设有过滤器6，以过滤流水中的杂质。过滤器6可以采用Y型过滤器或篮式过滤器等，滤芯可重复清洗、替换使用。

进一步优选地，如图1和图5所示，进水管路5在过滤器6与水泵8之间设置有缓冲管路7，缓冲管路7为三通管路，缓冲管路7的第一端与过滤器6的出口连通，缓冲管路7的第二端连接有排气部件并朝上布置，缓冲管路7的第三端连接于水泵8的入口。换热工质进入进水管路5后首先经过过滤器6过滤，然后经过缓冲管路7，缓冲管路7可以为Y型管路、T型管路等分叉型三通管路。其中，排气部件优选采用排气阀13，缓冲管路7设有排气部件的一端朝上布置，且优选在系统最高位置或者容易存气的地方，可以是水箱顶部。如图5所示，当携带空气的换热工质经进水端进入该缓冲管路7后，由于换热工质首先冲击到缓冲管路7的管壁，换热工质中的大部分空气会向上升并通过排气部件排出，除去空气的液体则向下流出出水端，通过缓冲管路7的设计将流水中可能存在的空气排出，可以有效地保护后端的水泵8，延长水泵8的使用寿命，降低系统维护频率。

优选地，本方案在外部循环水路400上还设置有缓冲水箱10，缓冲水箱10的上端连接有排气部件，其排气部件也优选采用排气阀13，如图1和图6所示，缓冲水箱10是密闭结构，当换热工质经过缓冲水箱10时，流水中的空气会上升并从排气部件排出，避免对后续的冷却水路及液冷装置2产生影响。为进一步提高系统的可靠性，优选地，缓冲水箱10的上端还设置有安全阀11，缓冲水箱10外侧设置有用于盛装换热工质的储液盒12，安全阀11通过溢流管路111连接于储液盒12。当水循环系统内部压力小于预设的压力值时，安全阀11保持关闭状态，当水循环系统内部压力达到或超出预设的压力值时，安全阀11自动打开泄压，从而将系统内的空气及多余的换热工质排出，以维持系统压强和水量稳定。在安全阀11打开排水时，储液盒12可以收集水循环系统排出的多余换热工质，便于液体工质的回收再利用，也使得本方案更加环保。

优选地，内部循环水路500的回水口设置有用于检测回水温度的水温度传感器4。通过水温度传感器4可以实时监测回流的换热工质的温度，当储能系统有制冷需求时，回水管路3流回的换热工质的温度与预设温度存在偏差，当偏差超过一定阈值时，可以通过水温度传感器4与水泵8、压缩机16等的控制装置相连以实现自动启动制冷循环的功能。另外，本方案还可以通过水温度传感器4实时监测、跟踪电池组1的发热量，水泵8、机械制冷系统等的启停控制装置可以根据水温度传感器4检测到的发热量对水泵8、机械制冷系统等的输出功率实时调节，进而调节输出对应的冷量，避免水循环系统内温度频繁波动，达到节能高效的热管理目标。

本实用新型还提供了一种包括上述冷水机组的储能系统。该储能系统还具有储能系统柜体200，储能系统柜体200优选布置有多个电池包300，每个电池包300优选布置有多个电池组1，如图2所示。该储能系统产生的有益效果的推导过程与上述冷水机组带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冷水机组，其特征在于，包括：

机械制冷系统，所述机械制冷系统包括由冷媒循环管路(23)循环连接的压缩机(16)、冷凝器(17)、电子膨胀阀(19)和换热器(9)，所述冷媒循环管路(23)中循环流动有冷媒工质，所述机械制冷系统还包括对所述冷凝器(17)散热的冷凝风机(18)；

电控模块(27)；

仓体(100)，所述压缩机(16)、所述冷凝器(17)、所述电子膨胀阀(19)、所述换热器(9)和所述电控模块(27)位于所述仓体(100)内，所述冷凝风机(18)用于驱动外界空气进入所述仓体内，所述电控模块(27)与所述冷凝器(17)相邻并且相对倾斜布置，所述电控模块(27)与所述冷凝器(17)之间形成由空气流动方向的上游至下游宽度逐渐变小的风道。

2.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，与所述电控模块(27)对应的所述仓体(100)的侧壁开设有第一通风孔(101)。

3.根据权利要求2所述的冷水机组，其特征在于，所述电控模块(27)与所述第一通风孔(101)之间设置有散热风机(28)。

4.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述冷水机组应用于设有电池组(1)的储能系统，所述冷水机组还包括水循环系统，所述水循环系统包括外部循环水路(400)和用于与所述电池组(1)换热的内部循环水路(500)，所述内部循环水路(500)包括用于与所述电池组(1)的一侧表面或多侧表面进行换热的液体换热装置(2)，所述外部循环水路(400)与所述内部循环水路(500)形成供换热工质循环流动的闭合循环水路，所述外部循环水路(400)设有水泵(8)，所述机械制冷系统通过所述换热器(9)对所述外部循环水路(400)中的所述换热工质进行冷却。

5.根据权利要求4所述的冷水机组，其特征在于，所述仓体(100)内设有隔板(103)，所述仓体(100)的内部由所述隔板(103)分隔成第一腔室(104)和第二腔室(105)，所述机械制冷系统和所述电控模块(27)位于所述第一腔室(104)，所述外部循环水路(400)位于所述第二腔室(105)。

6.根据权利要求5所述的冷水机组，其特征在于，所述隔板(103)设有第二通风孔(102)，所述水泵(8)与所述第二通风孔(102)相对布置。

7.根据权利要求4所述的冷水机组，其特征在于，所述液体换热装置(2)包括铺设于所述电池组(1)下方的液冷板(25)；

和/或，所述液体换热装置(2)包括冷却水箱(26)，所述电池组(1)浸没于所述冷却水箱(26)内的换热工质中。

8.根据权利要求1所述的冷水机组，其特征在于，所述换热器(9)为板式换热器或壳管换热器。

9.根据权利要求4所述的冷水机组，其特征在于，所述水泵(8)为变频水泵，和/或，所述压缩机(16)为变频压缩机，和/或，所述冷凝风机(18)为变频冷凝风机。

10.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的冷水机组。

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