大温差水蓄冷节电调荷系统

摘要

一种大温差水蓄冷节电调荷系统,它包括二至三台冷水机,各于其蒸发器水侧串联,各输出管路并联,该并联管路连接冷冻水供给泵,该供给泵经输出干管通往空调机组,在冷水机的入口端的连接管路并联,该并连管路连接冷冻水循环泵,该冷冻水循环泵的进水管连通贮槽的热端,在所述冷水机输出管路的截止阀与冷冻水供给泵之间的并联管路有分支管路连通贮槽的冷端,管路各节点设有截止阀;本发明具有提高进、出水温度差,提高贮冷密度,显著节电,节能的效果。

说明书

本发明涉及制冷技术，具体地是一种大温差水蓄冷节电调荷系统。

空调负荷昼重夜轻，与电网其他负荷争峰让谷，80年代以来，我国空调制冷用电与日具增，致使南方各省电网的负荷率连年下降，用电高峰期电力供应不足，生产颇受影响，人民生活亦感不便，而下半夜电网低谷期电站轻载运转，锅炉难以稳定燃烧，贯流式电站不得不弃水，水力资源得不到充分利用。

建造贮冷设施，在下半夜电网低谷期制冷机满载运转制备贮存冷量，供电网高峰期使用，可以发挥现役发供电设施在夜间的潜力，缓解用电高峰期电力供应不足，其推广普及，可以降低电网的规划容量，节省巨额电力基建投资，为此，蓄冷调荷现已列为我国95期间重点推广的十项节电技术之一，其意义的重大由此可见

作为空气调节的冷源，现已获得应用的蓄冷设施有冰蓄冷和水蓄冷两大类。

冰蓄冷以冰融解时的相变潜热提供冷量，其贮冷密度较高，贮存装置所需的空间较小，但其系统构成复杂，造价高昂。以防冻液为中间载冷体的冰蓄冷装置，其制冷耗电高于常规空调35％以上，由蒸发器直接制冰蓄冷，制冷工质(氟利昂)容易泄漏，制冷耗电亦高于常规空调12％以上。

水蓄冷利用水温变化时所吸收和释放的热量来工作，其系统构成简单，造价低廉，运转可靠，操作简易。显而易见，承冷冻水贮柜所能提供的冷量正比于冷冻水的工作温升，而冷冻水的工作温升则取决于风机盘管，柜式空调器及新风机等空调系统末端换热装置(简称末端装置)，并与提供冷源的冷水机的进出水温相匹配，国内外现有冷水机及各类末端装置，其额定工作温差均为5.0℃，现有水蓄冷贮槽每M^a有效容积仅能提供5000大卡冷量。贮冷密底低，致使贮柜体积庞大，一般用户难以提供所需场地，因而制约了水蓄冷的广泛应用。

显而易见，扩大载冷体的工作温升，可以提高贮冷密度，降低贮槽容积及造价，使水蓄冷得以广泛应用。

冷水机的最低出水温度，受制约于蒸发器的局部冻结胀裂。强化传热研究成果的应用及产品设计，制造水平的提高，冷水机的最低安全出水温度，已从过往的5-7℃，扩展至2.5-4℃

本发明人在中国专利94217075.X中公开了一种采用均流布水的冷冻水自然分层贮柜，其出水温度十分平稳，由贮槽热端送往冷水机的水温的瞬间被动的幅度不大于0.10℃，进水水温稳定，故可避免机组的低温保护因温度的短期波动而动作，确保机组在其最低安全出水温度下连续运转。

本发明人在中国专利97236024.7中提供一种大温差小水量的风机盘管，流经其支管的水量及管内流速与原有技术相同而流程倍增，具有显著的节能效果。

综上所述，由于新型冷水机，均流布水自然分层贮柜等的出现，实现大温差水蓄冷所需条件已具备。

本发明的目的是提供一种大温差水蓄冷节电调荷系统，提高进、出水温度差，提高贮冷密度，达到节电、节能的效果。

本发明的目的是这样实现的：

一种大温差水蓄冷节电调荷系统，包括冷水机，冷冻水供给泵，冷冻水循环泵和贮槽，其特征在于：

二至三台冷水机，各于其蒸发器水侧串联且串联管路上设有截止阀；

在冷水机的出口端的输出管路上设有截止阀，各输出管路并联，该并联管路连接冷冻水供给泵，该供给泵经输出干管通往空调机组；

在冷水机的入口端的连接管路上设有截止阀，各管路并联，该并连管路连接冷冻水循环泵，该冷冻水循环泵的进水管连通贮槽的热端；

在所述冷水机输出管路的截止阀与冷冻水供给泵之间的并联管路有分支管路连通贮槽的冷端，该管路设有截止阀。

本发明的目的还可以通过以下措施实现：

在所述冷水机与冷冻水循环泵的连接管路上并串连有一除垢器，该除垢器进、出口两端的管路上各设有截止阀，且除垢器进、出口两端的管路各以旁通管路并连，该并联管路与其他冷水机之间的连接管路上设有截止阀。

在所述冷水机输出管路的截止阀与冷冻水供给泵之间的并联管路还有分支管路连通冷冻水循环泵的进水管，该管路设有截止阀。

所述冷水机经冷冻水供给泵将冷冻水输往各楼层的空调机，其回水经管路连接贮槽热端的输出管而进行循环。

在较佳实施例中，所述贮槽为均流布水冷冻水自然分层贮存柜式贮槽。

本发明有以下积极有益的效果：

与国内外现有设施相比较，本发明具有以下诸项特征：

1．冷水机蒸发器水侧串联连接，逐级降温，其出水与进水的温差在9.5℃以上，串联的台数可为两台或三台，视实际情况而定；

2．采用大温差、小水量的新型末端装置(风机盘管、柜式空调器、新风机等)，其进水与出水温差达9.5℃以上；

3．采用均流布水的自然分层冷冻水贮槽，(中国专利94217075.X)，以避免末级冷水机的低温保护因进机水温的波动而动作，使机组得以在最低出水温度下连续运转；

4．大温差水蓄冷调荷的贮存装置的贮冷密度在9500大卡/M³以上，较国内外现有水蓄冷的贮冷密度提高90％以上。

现结合附图进行说明：

图1是本发明的使用二台冷水机的实施例的结构示意图；

图2同图1，为另一实施例。

本发明的大温差水蓄冷节电调荷系统，包括冷水机，冷冻水供给泵，冷冻水循环泵和贮槽。

在图1所示实施例中，二台冷水机1和2，各于其蒸发器水侧以管路L₁串联且串联管路上设有截止阀K₅；

在冷水机1和2的出口端的输出管路上设有截止阀K₂和K₄，各输出管路并联，该并联管路连接冷冻水供给泵3，该供给泵经输出干管L₂通往各楼层空调机组L₂₁、L₂₂、L₂₃……；

在冷水机1和2的入口端的连接管路上设有截止阀K₁和K₃，各管路并联，该并连管路L₁₁连接冷冻水循环泵5，该冷冻水循环泵的进水管L₉连通贮槽7的热端702；

在所述冷水机输出管路的截止阀K₂和K₄与冷冻水供给泵3之间的并联管路L₄有分支管路L₅连通贮槽7的冷端701，该管路设有截止阀K₈。

在图2所示实施例中，每台冷水机1和2的出口端连接一冷冻水供给泵3和4，且其连接管路上设有截止阀K₂和K₄，各冷冻水供给泵的输出管路并联，该并联管路L₃连接干管L₂通往空调机组，每台冷水机的入口端各连接一冷冻水循环泵5和6，且其连接管路上设有截止阀K₁和K₃，各冷冻水循环泵以管路L₁₀、L₁₁并联，该并连管路的输入管L₉和L₈连通贮槽7的热端702；

在所述冷水机出口管路的截止阀K₂和K₄与冷冻水供给泵1、2之间有旁通管路L4并联且该并连管路有分支L₅、L₈连通贮槽7的冷端701；该管路L₅并有分支L₇连通冷冻水循环泵的进水管路L₉，该管路各节点处设有截止阀K₆K₇和K₈。

在较佳实施例中，在所述冷水机1与冷冻水循环泵5的连接管路上并串连有一除垢器8，该除垢器8进、出口两端的管路上各设有截止阀K₉和K₁₀，且除垢器出口两端的管路各以旁通管路L₁₂并联，该旁通管路与冷水机2和冷冻水循环泵6之间的管路连通，该连通管路上装有截止阀K₁₁。

所述冷水机经冷冻水供给泵的输出主干管路L₂将冷冻水路输往各楼层的空调机，其回水经管路L₁₃连接贮槽7的热端的输出管L₈而进行循环。

在最佳实施例中，所述贮槽7为均流布水冷冻水自然分层贮存柜式贮槽。

本发明的工作原理：

本系统冷冻水供给泵的开停及水量的大小由大楼的需冷量决定，而冷冻水循环泵及冷水机的启停则按当地电价的时段划分而定，二者互不干扰。冷水机两台(或三台)其蒸发器水侧串联(阀K₂、K₃关闭，K₁、K₅及K₄开启)，末级(#2机)出水温度t₁=4.0℃。

充冷工况，在夜间电网负荷低谷期，冷水机两台满载运转，输出水量Q₁大于大楼所需的冷冻水量Q₂，余量Q₃=Q₁-Q₂由贮槽冷端经均流布水装置注入贮槽底部。贮槽内冷冻水与回水的交界面上升。

放冷工况：大楼所需的冷冻水量Q₂大于冷水机出水量Q₁，余量Q₃=Q₁-Q₂＜0，贮槽冷端输出的冷水与冷水机的出水混合经供给泵馈至大楼，经末端装置与空气换热，温度升至t₂(14℃)返回贮槽热端，经均流布水装置注入贮槽顶部。贮槽内回水与冷冻水的交界面下降。

旁路再冷工况，遇大楼需冷量特大，而槽内水温偏高，可开启旁路截止阀K₇，关闭K₆及K₈，贮槽下部的存水自冷端输出，至循环泵经冷水机再次降温，然后再送往大楼，确保大楼获得的冷冻水为冷水机所允许的最低温度。

夜间充冷时，注入贮槽的水温应由预测翌日的冷负荷决定，如翌日气温不高，需冷量较小，可适当提高注入贮槽的水温，以节省用电，采用再冷循环，即使预测失误，大楼用冷仍能确保。