CN215295215U - 一种冷冻水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种冷冻水系统，包括风冷式冷水机组和翅片式换热器、以及冷却盘管，风冷式冷水机组和翅片式换热器并联设置，两者的出水口均通过出水管与冷却盘管的进水端相连通，冷却盘管的出水端通过回水管分别与风冷式冷水机组的进水口、翅片式换热器的进水口相连通，翅片式换热器、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第一回路；风冷式冷水机组、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第二回路，第一回路/第二回路用于将翅片式换热器/风冷式冷水机组制得的冷冻水输送至冷却盘管供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水重新制取冷冻水。本实用新型可靠性高，适用性强，造价低，可在低温环境下使用，且能够利用自然环境资源，有利于节能。

Description

一种冷冻水系统

技术领域

本实用新型属于核工程领域，具体涉及一种冷冻水系统。

背景技术

为保证核电厂冷冻水系统设计的多样性，可采用风冷式冷水机组和水冷式冷水机组相结合的方式来制取冷冻水，某三代核电堆型的风冷式冷水机组主要为放射性控制区通风系统、安全壳再循环冷却系统、核级电气间及主控室等重要厂房区域提供冷冻水。为了确保风冷冷水机组的运行可靠性，风冷式冷水机组需要满足-40℃至46.1℃的的宽温度环境的使用要求。

然而，对现有的风冷式冷水机组来说，低温环境会导致冷凝压力过低、制冷压缩机吸气压力过低、压缩机无法正常运转等问题，导致冷水机组运行效率、可靠性下降，同时，在-40℃低温环境下，风冷式冷水机组中的电气元件、主要机械部件、润滑油的可靠性等都面临极大挑战。

目前，为了在低温环境下能够使用风冷式冷水机组，提高风冷式冷水机组的适用性，有人提出针对蒸汽压缩式制冷回路进行改造、优化，但是，这些改造、优化方法对压缩机、润滑油、电仪设备的低温耐受能力要求很高，存在造价高等不足。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种冷冻水系统，可靠性高，适用性强，造价低，可在低温环境下使用，且能够利用自然环境资源，有利于节能。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：

一种冷冻水系统，包括风冷式冷水机组和翅片式换热器、以及冷却盘管，所述风冷式冷水机组和所述翅片式换热器并联设置，两者的出水口均通过出水管与所述冷却盘管的进水端相连通，所述冷却盘管的出水端通过回水管分别与所述风冷式冷水机组的进水口、所述翅片式换热器的进水口相连通，所述回水管上设有水泵，所述风冷式冷水机组的进水口上设有第一隔离阀，所述翅片式换热器的进水口上设有第二隔离阀，翅片式换热器、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第一回路，所述第一回路用于将翅片式换热器制得的冷冻水输送至冷却盘管供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到所述翅片式换热器重新制取冷冻水；

风冷式冷水机组、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第二回路，所述第二回路用于将风冷式冷水机组制得的冷冻水输送至冷却盘管供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到所述风冷式冷水机组重新制取冷冻水。

优选的是，本系统还包括电伴热，所述电伴热设于所述出水管、所述回水管、以及所述翅片式换热器的外部。

优选的是，本系统还包括定压膨胀装置，所述定压膨胀装置与回水管相连通，且处于所述水泵的上游。

优选的是，本系统还包括流量调节装置，所述流量调节装置包括三通调节阀和旁路管线，所述旁路管线与所述冷却盘管并联设置，旁路管线的入口与所述出水管连通；

所述三通调节阀的三个接头分别与所述冷却盘管的出水端、所述旁路管线的出口、以及所述回水管的进水端分别相连，以通过调节三通调节阀的开度来调节所述冷却盘管的冷冻水的流量。

优选的是，所述翅片式换热器处于室外。

优选的是，本系统还包括第一温度检测器和控制器，所述第一温度检测器设于所述室外，用于检测室外的温度，得到第一温度值，并传送检测到的第一温度值；

所述控制器与所述第一温度检测器、所述第一隔离阀、所述第二隔离阀、所述风冷式冷水机组、以及所述翅片式换热器分别电连接，控制器内设有第一温度阈值，控制器用于接收第一温度检测器传送的第一温度值并将其与所述第一温度阈值进行比较，再根据比较结果同步控制第一隔离阀的开闭和风冷式冷水机组的启停、同步控制第二隔离阀的开闭和翅片式换热器的启停。

优选的是，本系统还包括第二温度检测器，所述第二温度检测器，用于检测所述用户的温度，得到第二温度值，并传送检测到的第二温度值；

所述控制器还与第二温度检测器、所述三通调节阀电连接，控制器内还设有第二温度阈值，控制器还用于接收第一温度检测器传送的第二温度值并将其与所述第二温度阈值进行比较，再根据比较结果控制三通调节阀的开度。

优选的是，本系统还包括冷却风机，所述冷却风机设于室外并处于所述翅片式换热器中的换热管的附近。

本实用新型的冷冻水系统，通过将冷风式冷水机组和翅片式换热器有机结合，形成了一种全新的冷冻水系统，可根据外界环境因素(温度)的变化灵活选择制取冷冻水的方式，比如，在外界环境温度较高时，优选选用风冷式冷水机组制取冷冻水，在外界环境为低温环境时选用翅片式换热器制取冷冻水，从而避免风冷式冷水机组在低温环境下使用，进而不仅可以消除外界低温环境对现有技术中风冷式冷水机组的不利影响，大大提高系统的可靠性和适用性，还可以充分利用外界低温环境中的自然冷源，将对现有技术来说不利的自然条件转化为可利用的资源，有利于节能，并且，由于系统在低温环境下不需要依赖风冷式冷水机组来制得冷冻水，使得对风冷式冷水机组的运行温度范围要求降低，从而可降低设备成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中冷冻水系统的结构示意图。

图中：1-水泵；2-风冷式冷水机组；3-翅片式换热器；4.冷却盘管；5-三通调节阀；6-定压膨胀装置；7-第一隔离阀；8-第二隔离阀；9-第一温度检测器；10-控制器；11-冷却风机；12-旁路管线；13-回水管；14-出水管。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例公开冷冻水系统，包括风冷式冷水机组2和翅片式换热器3、以及冷却盘管4，风冷式冷水机组2和翅片式换热器3并联设置，两者的出水口均通过出水管14与冷却盘管4的进水端相连通，冷却盘管4的出水端通过回水管13分别与风冷式冷水机组2的进水口、翅片式换热器3的进水口相连通，回水管13上设有水泵1，风冷式冷水机组2的进水口上设有第一隔离阀7，翅片式换热器3的进水口上设有第二隔离阀8，翅片式换热器3、出水管13、冷却盘管4、以及回水管13共同构成第一回路，第一回路用于将翅片式换热器3制得的冷冻水输送至冷却盘管4供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到翅片式换热器3重新制取冷冻水，以实现水循环；风冷式冷水机组2、出水管14、冷却盘管4、以及回水管13共同构成第二回路，第二回路用于将风冷式冷水机组2制得的冷冻水输送至冷却盘管4供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到风冷式冷水机组2重新制取冷冻水，以实现水循环。

具体来说，风冷式冷水机组2和翅片式换热器3优选设于室外，冷却盘管4设于冷冻水使用用户的位置处。翅片式换热器3包括换热管，换热管的入口连通水源，换热管的出口通过出水管14与冷却盘管4相连通，水在流经换热管时与换热管外的空气换热而制得冷冻水。翅片式换热器3的数量可以是一台，也可以是多台，多台翅片式换热器3可以串联设置，也可以并联设置，还可以串联和并联相结合，具体可根据冷负荷需求进行选择。风冷式冷水机组2的数量可以是一台，也可以是多台，多台风冷式冷水机组2可以串联设置，也可以并联设置，还可以串联和并联相结合，具体可根据备用和冷负荷需求进行选择。冷却盘管4的数量可以为一个，也可以为多个，具体根据冷冻水使用用户的数量进行选择。水泵1用于提供水循环所需的动力，水泵1的数量可以为一台，也可以为多台，优选为多台，多用一备，具体可根据备用及水力工况需求进行选择。

本实施例系统通过将冷风式冷水机组和翅片式换热器3相结合，并通过控制第一隔离阀7和第二隔离阀8的开闭，可以选择采用风冷式冷水机组2制备冷冻水，也可以选择采用翅片式换热器3制备冷冻水，还可以选择采用风冷式冷水机组2和翅片式换热器3共同制备冷冻水，比如，在外界环境温度较高时，可以采用风冷式冷水机组2制备冷冻水，在外界环境为低温环境时，由于低温环境下的风冷式冷水机组2的运行效率低、可靠性差，此时，可以采用翅片式换热器3与外界环境的冷空气直接换热制得冷冻水，这不仅可以避免风冷式冷水机组2在低温环境下使用，还可以充分利用外界环境的自然冷源，有利于节能，并且，由于系统在低温环境下不需要依赖风冷式冷水机组2来制得冷冻水，使得对风冷式冷水机组2的运行温度范围要求降低，从而可降低设备成本。

在一些实施方式中，本系统还包括电伴热(图中未示出)，电伴热设于出水管和回水管13、以及翅片式换热器3的外部，以防止在低温环境下系统内的循环工质水结冰。

在一些实施方式中，为了防止在低温环境下系统内的循环工质水结冰，还可以在水中加入一定量的乙二醇，即系统内的循环工质除了可以是水，还可以是水-乙二醇溶液。

在一些实施方式中，本系统还包括定压膨胀装置6，定压膨胀装置6与回水管13相连通，且处于水泵1的上游，用于定压和吸收膨胀水量。本实施例中，定压膨胀装置6可以为开式定压膨胀装置6，也可以为闭式定压膨胀装置6。

在一些实施方式中，本系统还包括流量调节装置，用于调节流经冷却盘管4的冷冻水的流量。

具体来说，流量调节装置包括三通调节阀5和旁路管线12，旁路管线12与冷却盘管4并联设置，旁路管线12的入口与出水管14连通，三通调节阀5的三个接头分别与冷却盘管4的出水端、旁路管线12的出口、以及回水管13的进水端分别相连，在实际操作中，可根据用户与冷却盘管4的换热后的温度来调节三通调节阀5的开度而改变冷却盘管4中的冷冻水的流量大小。

需要注意的是，三通调节阀5还可以采用两个两通调节阀代替，比如，旁路管线12与冷却盘管4并联设置，其中一个两通调节阀设于冷却盘管4的出水端或进水端，另一个两通调节阀设于旁路管线12上。

在一些实施方式中，本系统还包括第一温度检测器9和控制器10，其中：第一温度检测器9设于室外，用于检测室外的温度，得到第一温度值，并传送检测到的第一温度值；控制器10与第一温度检测器9、第一隔离阀7、第二隔离阀8、风冷式冷水机组2、以及翅片式换热器3分别电连接，控制器10内设有第一温度阈值，第一温度阈值根据风冷式冷水机组2正常运行所需的温度进行设置，控制器10用于接收第一温度检测器9传送的第一温度值并将接收到的第一温度值与第一温度阈值进行比较，再根据比较结果同步控制第一隔离阀7的开闭和风冷式冷水机组2的启停、同步控制第二隔离阀8的开闭和翅片式换热器3的启停，从而实现在外界环境温度较高时采用风冷式冷水机组2制备冷冻水和在外界环境为低温环境时采用翅片式换热器3与外界环境的冷空气直接换热制得冷冻水。

在一些实施方式中，本系统还包括第二温度检测器(图中)，第二温度检测器设于冷冻水使用用户的位置处，用于检测用户的温度，得到第二温度值，并传送检测到的第二温度值，控制器10还与第二温度检测器、流量调节装置中的三通调节阀5分别电连接，控制器10内还设有第二温度阈值，用于接收第一温度检测器9传送的第二温度值并将接收到的第二温度值与第二温度阈值进行比较，再根据比较结果控制三通调节阀5的开度来调节用于为该用户提供冷冻水的冷却盘管4中的冷冻水的流量。

在一些实施方式中，本系统还包括冷却风机11，冷却风机11设于室外，并处于翅片式换热器3的附近，冷却风机11可以加速换热管外的空气流通，提高换热速度。

本实施例中，冷却风机11与控制器10电连接，控制器还用于10在打开第二隔离阀8的同时启动冷却风机11，在关闭第二隔离阀8的同时关停冷却风机10。

本实施例中，水泵1还与控制器10电连接，控制器10还用于在打开第一隔离阀7和/或第二隔离阀8的同时启动水泵1，在关闭第一隔离阀7和第二隔离阀8的同时关停水泵1。

需要注意的是，本系统主要用于核电厂，当然，也可以用于其他场合，而不限于核电厂。

下面对本实施例的冷冻水系统的运行过程进行详述，具体如下：

在外界环境(室外)温度较高时，采用第二回路提供冷冻水，即：关闭第二隔离阀8、冷却风机11、以及水泵1，开启第一隔离阀7、风冷式冷水机组2，采用风冷式冷水机组2制取冷冻水，制得的冷冻水经出水管14输送至冷却盘管4供用户使用，使用后的水经回水管13由水泵1输送回到风冷式冷却机组作为再次制取冷冻水的水源。

在外界环境温度降低到风冷式冷水机组2的正常运行所需的温度以下时，比如，在-40℃低温环境下，采用第一回路提供冷冻水，即：开启第二隔离阀8、冷却风机11、以及水泵1，关闭第一隔离阀7、风冷式冷水机组2，采用翅片式换热器3制取冷冻水，使外界环境中的冷空气与翅片式换热器3的换热管中的水直接管热，制得的冷冻水经出水管14输送至冷却盘管4供用户使用，使用后的水经回水管13由水泵1输送回到翅片式换热器3的换热管中作为再次制取冷冻水的水源。

本实施例的冷冻水系统，通过将冷风式冷水机组和翅片式换热器有机结合，形成了一种全新的冷冻水系统，可根据外界环境因素(温度)的变化灵活选择制取冷冻水的方式，在外界环境温度较高时，优选选用风冷式冷水机组制取冷冻水，在外界环境为低温环境时选用翅片式换热器制取冷冻水，从而避免风冷式冷水机组在低温环境下使用，进而不仅可以消除外界低温环境对现有技术中风冷式冷水机组的不利影响，大大提高系统的可靠性和适用性，还可以充分利用外界低温环境中的自然冷源，将对现有技术来说不利的自然条件转化为可利用的资源，有利于节能，并且，由于系统在低温环境下不需要依赖风冷式冷水机组来制得冷冻水，使得对风冷式冷水机组的运行温度范围要求降低，从而可降低设备成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷冻水系统，其特征在于，包括风冷式冷水机组和翅片式换热器、以及冷却盘管，

所述风冷式冷水机组和所述翅片式换热器并联设置，两者的出水口均通过出水管与所述冷却盘管的进水端相连通，

所述冷却盘管的出水端通过回水管分别与所述风冷式冷水机组的进水口、所述翅片式换热器的进水口相连通，

所述回水管上设有水泵，所述风冷式冷水机组的进水口上设有第一隔离阀，所述翅片式换热器的进水口上设有第二隔离阀，

翅片式换热器、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第一回路，所述第一回路用于将翅片式换热器制得的冷冻水输送至冷却盘管供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到所述翅片式换热器重新制取冷冻水；

风冷式冷水机组、出水管、冷却盘管、以及回水管共同构成第二回路，所述第二回路用于将风冷式冷水机组制得的冷冻水输送至冷却盘管供冷冻水用户使用，再将用户使用后的水输送回到所述风冷式冷水机组重新制取冷冻水。

2.根据权利要求1所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括电伴热，所述电伴热设于所述出水管、所述回水管、以及所述翅片式换热器的外部。

3.根据权利要求2所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括定压膨胀装置，

所述定压膨胀装置与回水管相连通，且处于所述水泵的上游。

4.根据权利要求1-3任一项所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括流量调节装置，所述流量调节装置包括三通调节阀和旁路管线，

所述旁路管线与所述冷却盘管并联设置，旁路管线的入口与所述出水管连通；

所述三通调节阀的三个接头分别与所述冷却盘管的出水端、所述旁路管线的出口、以及所述回水管的进水端分别相连，以通过调节三通调节阀的开度来调节所述冷却盘管的冷冻水的流量。

5.根据权利要求4所述的冷冻水系统，其特征在于，所述翅片式换热器处于室外。

6.根据权利要求5所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括第一温度检测器和控制器，

所述第一温度检测器设于所述室外，用于检测室外的温度，得到第一温度值，并传送检测到的第一温度值；

所述控制器与所述第一温度检测器、所述第一隔离阀、所述第二隔离阀、所述风冷式冷水机组、以及所述翅片式换热器分别电连接，控制器内设有第一温度阈值，控制器用于接收第一温度检测器传送的第一温度值并将其与所述第一温度阈值进行比较，再根据比较结果同步控制第一隔离阀的开闭和风冷式冷水机组的启停、同步控制第二隔离阀的开闭和翅片式换热器的启停。

7.根据权利要求6所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括第二温度检测器，

所述第二温度检测器，用于检测所述用户的温度，得到第二温度值，并传送检测到的第二温度值；

所述控制器还与第二温度检测器、所述三通调节阀电连接，控制器内还设有第二温度阈值，控制器还用于接收第一温度检测器传送的第二温度值并将其与所述第二温度阈值进行比较，再根据比较结果控制三通调节阀的开度。

8.根据权利要求6所述的冷冻水系统，其特征在于，还包括冷却风机，所述冷却风机设于室外并处于所述翅片式换热器中的换热管的附近。

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