專利名稱：一種蓄冰制冷裝置及蓄冰制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)制冷技術(shù)，為一種用空調(diào)系統(tǒng)中的蓄冰制冷裝置和使用該裝 置的蓄冰制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外在空調(diào)設(shè)備中常用的蓄冰系統(tǒng)按照制冷機(jī)組與蓄冰裝置在系統(tǒng) 中的相對(duì)位置，大致分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種系統(tǒng)。該兩種蓄冰系統(tǒng)都是通過(guò)設(shè)置二 次換熱裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)取冷溫度上升，既增加了因熱交換而產(chǎn) 生的能量損失，同時(shí)又增加了系統(tǒng)的初投資；其次，相比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)(蒸發(fā)器 出水溫度為7t)而言，其二次換熱裝置中載冷劑側(cè)的出水溫度較低(一般情況 下應(yīng)為5'C左右)，因換熱溫差而導(dǎo)致的蓄冰主機(jī)耗能加大， 一般增加6%左右； 此外，因系統(tǒng)中二次換熱裝置的增設(shè)，使載冷劑循環(huán)泵和末端空調(diào)循環(huán)水泵的設(shè) 計(jì)揚(yáng)程增大，在運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)必增加系統(tǒng)電耗，而且在白天工況下，載冷劑循環(huán) 泵的連續(xù)開(kāi)啟，使得系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性大大降低。
按照蓄冰裝置的分類，國(guó)內(nèi)外較為常見(jiàn)的蓄冰裝置有盤管式外結(jié)冰、封裝冰、 冰片滑落式、冰晶式等幾種。冰片滑落式、冰晶式蓄冰裝置為動(dòng)態(tài)制冰，雖然提 高了結(jié)冰和融冰的效率，降低了能耗，但因初投資較高，附屬設(shè)備較多，機(jī)房?jī)?高要求較高，而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中受到局限。在目前蓄冷工程中應(yīng)用較廣泛的蓄 冰裝置為盤管式外結(jié)冰、封裝冰(冰球)兩種，該兩種蓄冰裝置因蓄冰層或冰球
均一次凍結(jié)完成，稱為靜態(tài)制冰。但這兩種裝置在實(shí)際使用過(guò)程中存在以下缺陷 1、盤管式外結(jié)冰內(nèi)融冰系統(tǒng)冰層自內(nèi)向外融化時(shí)，由于在盤管表面與冰
層之間形成薄的水層，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為冰的25%左右，融冰過(guò)程中換熱熱阻較
大，影響了取冷速率；在實(shí)際使用中，往往采用較薄的冰層，使其在較短的時(shí)間 內(nèi)得到較好的蓄冰效果，從而在某種程度上限制了其蓄冰量。其次，二次換熱裝 置的設(shè)置，降低了換熱效率。此外，因供冷溫度大致分布在5'C—9'C左右，不 適宜應(yīng)用于低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中。
2、 盤管式外結(jié)冰外融冰系統(tǒng)為使系統(tǒng)能達(dá)到快速融冰放冷，蓄冰槽內(nèi)的 水與冰的空間比(蓄冰率IPF)應(yīng)不大于50%，所采用的蓄冰槽容積較大；其次， 外融冰系統(tǒng)因側(cè)部冷水進(jìn)出冰槽的不合理性，容易產(chǎn)生水流死角造成水流短路或 截流，從而會(huì)使冰槽局部形成永不融化的冰層和浮冰層，降低了換熱效果。在實(shí) 際工程中，為了融冰均勻，在盤管下部設(shè)置壓縮空氣管以進(jìn)行攪拌，但是長(zhǎng)期送 入空氣會(huì)使冰槽中的水呈弱酸性，對(duì)盤管有一定腐蝕作用，從而影響裝置的運(yùn)行 并降低使用壽命。此外，與壓縮空氣管及工作相關(guān)的大量的附屬設(shè)備嚴(yán)重影響系 統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
3、 封裝冰蓄冰系統(tǒng)同盤管式外結(jié)冰內(nèi)融冰系統(tǒng)類似，該系統(tǒng)取冷時(shí)間長(zhǎng)， 融冰時(shí)隨著取冷時(shí)間延長(zhǎng)熱阻逐漸增大，取冷速率降低，不符合建筑熱負(fù)荷要求， 必須采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)才能得到較好的應(yīng)用效果。其次，需要較低的溫度和較 大的載冷劑流量才能在較短的時(shí)間內(nèi)得到較好的蓄冰效果，同時(shí)因載冷劑充灌量 的增加從而使系統(tǒng)初投資增加很多，而且，冰槽內(nèi)水流組織不好，易形成水流死 角，造成千年冰；此外，二次換熱裝置的設(shè)置，降低了換熱效率；同時(shí)，因供冷 溫度大致分布在5'C—9X:左右，也不適宜應(yīng)用于低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決目前蓄能空調(diào)系統(tǒng)由于附屬設(shè)備多、載冷劑循環(huán)用量大、冰 槽大等所帶來(lái)的初投資較大，運(yùn)行費(fèi)用較高，系統(tǒng)能效較低(換熱損失大、高揚(yáng) 程載冷劑循環(huán)泵不間斷運(yùn)行等)等技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而提供一種內(nèi)部蓄冰制冷裝置。
本發(fā)明另外解決現(xiàn)有蓄冰制冷系統(tǒng)中由于所采用的蓄冰槽存在上述諸多缺 陷而帶來(lái)運(yùn)行費(fèi)用較高、系統(tǒng)能效較低等技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而提供一種使用上述蓄冰 制冷裝置的蓄冰制冷系統(tǒng)。
本發(fā)明的蓄冰制冷裝置，包括具有防水、防潮和保溫性能的外殼，由該外殼 構(gòu)成內(nèi)部具有容腔的封閉體，在容腔中設(shè)有換熱盤管，該換熱盤管用于管內(nèi)液體 與管外容腔中制冷劑的換熱而蓄冰以及由管內(nèi)液體的流動(dòng)而進(jìn)行取冷；換熱盤管 的進(jìn)、出口端分別連接在位于外殼上的冷凍水進(jìn)口及冷凍水出口上；在外殼上設(shè) 有載冷劑進(jìn)口和載冷劑出口 ，載冷劑由載冷劑進(jìn)口進(jìn)入容腔中與其內(nèi)的換熱盤管 中的介質(zhì)進(jìn)行換熱而使其結(jié)成冰層，再由載冷劑出口流出。
上述的載冷劑進(jìn)口連接有噴淋式分配器，該噴淋式分配器用于將載冷劑噴向 換熱盤管外表與換熱盤管內(nèi)的液體進(jìn)行換熱以使其降溫結(jié)成冰層積蓄在換熱盤 管中。
上述的噴淋式分配器由一根根均勻排列在同一水平位置上且相互連通的管 組成，每根管的底部具有密布的噴淋孔。
上述的換熱盤管在所占空間區(qū)域內(nèi)均勻排列，其結(jié)構(gòu)可為蛇型組合或螺旋型 組合。
上述的外殼為多層結(jié)構(gòu)，從外到里至少包括有殼體、防潮層、保溫層、防水 內(nèi)襯。
上述的換熱盤管下底與外殼底表之間可相隔一定高度，該高度所限定的空間 構(gòu)成蓄液池，所述的載冷劑出口位于蓄液池底部。
一種使用上述任一技術(shù)方案所限定的蓄冰制冷裝置的蓄冰制冷系統(tǒng)，由蓄冰 系統(tǒng)和融冰釋冷系統(tǒng)組成；該蓄冰系統(tǒng)包括制冷機(jī)組、載冷劑循環(huán)泵，該制冷 機(jī)組的出口端與上述蓄冰制冷裝置中的載冷劑進(jìn)口或噴淋式分配器相連，上述的 蓄冰制冷裝置中的底部蓄液池處的載冷劑出口通過(guò)載冷劑循環(huán)泵連接到制冷機(jī) 組的入口端；融冰釋冷系統(tǒng)包括上述蓄冰制冷裝置中換熱盤管、空調(diào)末端循環(huán) 泵及空調(diào)末端部分，上述蓄冰制冷裝置中換熱盤管的進(jìn)口與空調(diào)末端部分的空調(diào) 回水出口相接，上述蓄冰制冷裝置中的換熱盤管的出口通過(guò)空調(diào)末端循環(huán)泵與空 調(diào)末端部分的空調(diào)回水入口相接。
上述的蓄冰系統(tǒng)還包括有自控裝置和蓄冰量傳感器，通過(guò)蓄冰量傳感器檢測(cè) 換熱盤管內(nèi)壁結(jié)冰程度并反饋至自控裝置進(jìn)而控制制冷機(jī)組的工作。
上述系統(tǒng)的制冷機(jī)組還可選用雙蒸發(fā)器的制冷機(jī)組，其中， 一個(gè)蒸發(fā)器中通 以載冷劑進(jìn)行循環(huán)，另一個(gè)蒸發(fā)器中以水作為介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)。
本發(fā)明應(yīng)用管內(nèi)結(jié)冰、融冰結(jié)合管外噴淋冷卻蓄冰的原理，提出一種簡(jiǎn)單易 行且有效的新型蓄冰制冷裝置和蓄冰制冷系統(tǒng)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 初投資減小。本發(fā)明采用的蓄冰制冷裝置是采用管內(nèi)結(jié)冰和融冰并結(jié)合 管外噴淋冷卻蓄冰原理，大大地減少了初期投資。
(1) 、附屬設(shè)備少無(wú)二次換熱設(shè)備；而且由于冷卻水直接與冰層接觸，其 出水溫度低，可應(yīng)用在低溫空調(diào)中，減少相關(guān)的空調(diào)末端設(shè)備，從而使投資大大 降低。
(2) 、載冷劑循環(huán)用量少釆用了特殊的噴淋循環(huán)系統(tǒng)，在保證換熱效果的 前提下，使得載冷劑充灌量大大降低，從而降低了相關(guān)的運(yùn)行費(fèi)用。
(3) 、蓄冰裝置的主體結(jié)構(gòu)投資減少。由于采用盤管內(nèi)結(jié)冰，故蓄冰率IPF 大大提高，原有的蓄冰槽直接由盤管替換，從而大大降低蓄冰槽容積；其次，因 載冷劑充灌量的減少，大大降低了蓄冰裝置的主體結(jié)構(gòu)的承壓能力。
(4) 、從整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，蓄冰裝置布置緊湊且方便現(xiàn)場(chǎng)制作，無(wú)須經(jīng)過(guò) 復(fù)雜的控制系統(tǒng)便可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。
2、 系統(tǒng)能效高、運(yùn)行費(fèi)用低。
(1) 、制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度有所提高。常規(guī)系統(tǒng)二次換熱裝置的設(shè)置要使得 空調(diào)末端系統(tǒng)取冷溫度維持在7'C，必須降低制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度來(lái)得到；而本 發(fā)明提出的空調(diào)末端冷凍循環(huán)水直接進(jìn)入盤管蓄冰層中取冷換熱，使得制冷系統(tǒng) 的蒸發(fā)溫度較常規(guī)系統(tǒng)至少提高2匸左右，使制冷主機(jī)能耗降低6%左右。
(2) 、無(wú)二次換熱裝置。本發(fā)明中空調(diào)回水直接走盤管內(nèi)部，即冷水直接取
自冰槽，所以較常規(guī)系統(tǒng)比較，省去了二次換熱裝置，大大減少了因熱交換所帶 來(lái)的過(guò)程損失，提高了制冷效率。
(3) 、載冷劑循環(huán)泵揚(yáng)程降低。蓄冰側(cè)的載冷劑水泵的設(shè)計(jì)選型因不考慮二 次換熱裝置的循環(huán)阻力，使得蓄冰側(cè)系統(tǒng)阻力大大降低；而且本發(fā)明中噴淋循環(huán) 系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)，使得冰槽阻力較常規(guī)蓄冰裝置阻力較小，進(jìn)一步降低了蓄冰側(cè)
系統(tǒng)循環(huán)阻力，使得載冷劑循環(huán)泵的揚(yáng)程大大降低，運(yùn)行過(guò)程中耗電量勢(shì)必減小。
(4) 、白天融冰時(shí)，無(wú)需開(kāi)啟載冷劑泵，減少日間用電負(fù)荷。常規(guī)蓄冰系統(tǒng) 曰間釋冷工況下，必須開(kāi)啟載冷劑循環(huán)泵。而本發(fā)明中因冷凍水直接流經(jīng)換熱盤 管，所以釋冷工況下不需要開(kāi)啟載冷劑水泵，減少了大揚(yáng)程循環(huán)泵的運(yùn)行時(shí)間， 使得系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性大大增加。
(5) 、蓄冷快，取冷快，換熱效果好。本發(fā)明換熱器專門設(shè)計(jì)為蛇型或螺旋 型盤管排列組合結(jié)構(gòu)，蓄冰、融冰速率均衡，且利用率較高；其次，融冰過(guò)程中 空調(diào)回水與冰直接接觸，換熱效果好，取冷快，而且不會(huì)向內(nèi)融冰系統(tǒng)產(chǎn)生薄的 水層來(lái)影響換熱效果；此外，本發(fā)明中特殊設(shè)計(jì)的噴淋循環(huán)系統(tǒng)，大大地提高了 換熱器的換熱效果。
(6) 、適用于低溫送風(fēng)。來(lái)自冰槽的供水溫度可達(dá)rc左右，為低溫送風(fēng)提
供了條件，低溫送風(fēng)使得系統(tǒng)流量大大降低，使得系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用隨之降低。
3、能充分利用電力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的"削峰填谷"。本系統(tǒng)可采用夜間 蓄冰，日間融冰制冷，有利于促進(jìn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，具有良好社會(huì) 效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明蓄冰制冷裝置局部剖視示意圖。 圖2是本發(fā)明蓄冰制冷系統(tǒng)原理圖。
圖中1、外殼，2、換熱盤管，3、支撐架，4、冷凍水進(jìn)口， 5、冷凍水出 口， 6、噴淋式分配器，7、載冷劑進(jìn)口， 8、載冷劑出口， 9、噴淋孔，10、液位 計(jì)，11、蓄液池，12、制冷機(jī)組，13、載冷劑循環(huán)泵，14、空調(diào)末端循環(huán)泵， 15、空調(diào)末端部分，16、調(diào)節(jié)閥，101、殼體，102、防潮層，103、保溫層，104、 防水內(nèi)襯。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖l，該蓄冰制冷裝置包括具有防水、防潮和保溫性能的外殼l，由該
外殼1構(gòu)成內(nèi)部具有容腔的封閉體，該封閉體一般為長(zhǎng)方體或圓柱體，根據(jù)實(shí)際 場(chǎng)所如機(jī)房情況，也可采用別的規(guī)則或不規(guī)則形狀；在容腔中設(shè)有換熱盤管2， 該換熱盤管2用于管內(nèi)液體(一般為水)與管外容腔中制冷劑的換熱而蓄冰以及 由管內(nèi)液體的流動(dòng)而進(jìn)行取冷。該換熱盤管2可通過(guò)設(shè)在容腔內(nèi)的支撐架3固定 安裝，該支撐架3可定位于外殼內(nèi)表；換熱盤管的進(jìn)、出口端分別連接在位于外 殼1上的冷凍水進(jìn)口 4及冷凍水出口 5上， 一般情況下，冷凍水進(jìn)口 4位于外殼 的頂部或上側(cè)部，冷凍水出口位于外殼的底部或下側(cè)部。制冷時(shí)，啟動(dòng)相關(guān)動(dòng)力 如泵，介質(zhì)(一般為水)從冷凍水進(jìn)口進(jìn)入流經(jīng)換熱盤管，與管內(nèi)所蓄冰層進(jìn)行 取冷后，從冷凍水出口流出，以供用戶空調(diào)系統(tǒng)，構(gòu)成循環(huán)。在外殼上設(shè)有載冷 劑進(jìn)口 7和載冷劑出口 8，該載冷劑進(jìn)口和出口一般分別位于外殼的頂部和底部， 載冷劑進(jìn)口 7與載冷劑出口 8可同側(cè)布置，亦可異側(cè)布置；載冷劑由載冷劑進(jìn)口 7進(jìn)入容腔中與換熱盤管2中的介質(zhì)進(jìn)行換熱而使其結(jié)成冰層，再由載冷劑出口 8流出。工作時(shí)，載冷劑可由相關(guān)泵驅(qū)動(dòng)與制冷機(jī)組相連，并通過(guò)相關(guān)控制設(shè)置 進(jìn)行工作以構(gòu)成循環(huán)。其換熱盤管可整體浸在載冷劑中進(jìn)行換熱蓄冰，也可以通 過(guò)下面所述的方式進(jìn)行換熱蓄冰。
上述的載冷劑進(jìn)口 7連接有噴淋式分配器6，該噴淋式分配器6用于將載冷 劑噴向換熱盤管外表與換熱盤管內(nèi)的液體進(jìn)行換熱以使其降溫結(jié)成冰層積蓄在 換熱盤管中。該噴淋式分配器6同樣可定位于支撐架3上且處于容腔中換熱盤管 的上方，噴淋式分配器6的進(jìn)口端連接在位于外殼1上的載冷劑進(jìn)口7上，由制 冷機(jī)組驅(qū)使的制冷介質(zhì)(載冷劑)經(jīng)噴淋式分配器6從上向下噴向其下面的換熱 盤管，使其管內(nèi)的水降溫結(jié)成冰層(蓄冰)，由載冷劑出口流回制冷機(jī)組，構(gòu)成 循環(huán)。
上述的噴淋式分配器6由一根根均勻排列在同一水平位置上且相互連通的 管組成，每根管的底部具有密布的噴淋孔9，使載冷劑均勻噴向其下方的換熱盤 管，以提高制冰速率。
上述的換熱盤管2在所占空間區(qū)域內(nèi)均勻排列，其結(jié)構(gòu)可為蛇型組合或螺旋 型組合，即從上往下一層一層排列(按換熱盤管內(nèi)介質(zhì)的流向)，每層呈蛇型結(jié)
構(gòu)或螺旋型結(jié)構(gòu)，以保證換熱盤管內(nèi)的介質(zhì)能有效地進(jìn)行熱交換，使其介質(zhì)取冷 速率穩(wěn)定且較高。也可以采用以下的排列形式從上至下一排一排地排列，或者 每二層或二層以上構(gòu)成一排呈層狀排列等。
上述的外殼l為多層結(jié)構(gòu)，從外到里至少包括有殼體101、防潮層102、保 溫層103、防水內(nèi)襯104;該外殼不但具有一定強(qiáng)度，而且保證內(nèi)部的載冷劑不 向外滲透或外溢，具有防潮、保溫和防水性能；防潮層102和防水內(nèi)襯104的材 料為苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、或聚乙烯丙綸高分子復(fù)合材料、或三元乙丙防 水材料，或者其它具有類似功能的材料。
根據(jù)要求，上述的換熱盤管下底與外殼底表之間可相隔一定高度，該高度所 限定的空間構(gòu)成蓄液池，即外殼所構(gòu)成的容腔底部為蓄液池，載冷劑出口8位于 蓄液池底部。為了便于熱交換后所蒸化落下的載冷劑匯集返回制冷機(jī)組，所述的 外殼底部可設(shè)計(jì)成斗狀形或凹洼形。
上述的在外殼1上安有液位計(jì)10，該液位計(jì)10處于蓄液池位置處且與內(nèi)部 容腔相通，以顯示蓄液池中載冷劑的液位。
上述外殼1的表面涂有防銹蝕層，如防銹漆等以防止外表銹蝕。
本發(fā)明的蓄冰制冷裝置可以成品運(yùn)到工地安裝，亦可在工地現(xiàn)場(chǎng)組裝。方便 運(yùn)輸，且可采用標(biāo)準(zhǔn)件，組裝快速。
本發(fā)明的蓄冰制冷裝置在使用時(shí)，噴淋式分配器6及蓄液池與制冷機(jī)組相 連，由制冷機(jī)組控制載冷劑循環(huán)，同時(shí)換熱盤管2與制冷循環(huán)泵相連，通過(guò)制冷 循環(huán)泵驅(qū)使換熱盤管內(nèi)的介質(zhì)循環(huán)，兩者在蓄冰制冷裝置中進(jìn)行熱交換。
本發(fā)明換熱盤管2可根據(jù)實(shí)際情況做成塑料的，也可鋼制的；其管外徑根據(jù) 冰層厚度(制冷要求)可選擇50、 63、 75、 90幾種規(guī)格。由于換熱盤管2設(shè)計(jì) 排列為蛇型或螺旋型組合結(jié)構(gòu)，這樣，蓄冰、融冰速率均衡，且利用率較高，而 且當(dāng)載冷劑噴淋流過(guò)換熱管束時(shí)，它也不會(huì)產(chǎn)生變形、泄漏。
參見(jiàn)圖2并結(jié)合圖1， 一種使用上述蓄冰制冷裝置的蓄冰制冷系統(tǒng)，由蓄冰 系統(tǒng)和融冰釋冷系統(tǒng)組成。蓄冰系統(tǒng)包括制冷機(jī)組12、載冷劑循環(huán)泵13，該
制冷機(jī)組12的出口端與上述蓄冰制冷裝置中的載冷劑進(jìn)口 7或噴淋式分配器6 相連，上述的蓄冰制冷裝置中的底部蓄液池11處的載冷劑出口 8通過(guò)載冷劑循
環(huán)泵13連接到制冷機(jī)組12的入口端。融冰釋冷系統(tǒng)包括上述蓄冰制冷裝置中
換熱盤管2、空調(diào)末端循環(huán)泵14及空調(diào)末端部分(用戶側(cè))15;上述蓄冰制冷 裝置中換熱盤管2的進(jìn)口與空調(diào)末端部分15的空調(diào)回水出口相接，上述蓄冰制 冷裝置中的換熱盤管2的出口通過(guò)空調(diào)末端循環(huán)泵14與空調(diào)末端部分15的空調(diào) 回水入口相接。
上述的蓄冰系統(tǒng)還包括有自控裝置和蓄冰量傳感器，通過(guò)蓄冰量傳感器檢測(cè) 換熱盤管內(nèi)壁結(jié)冰程度并反饋至自控裝置進(jìn)而控制制冷機(jī)組的工作。該蓄冰量傳 感器用于測(cè)量換熱盤管內(nèi)流動(dòng)的冰水混合物的固有頻率，從而判定管內(nèi)冰水混合 物的密度。當(dāng)管內(nèi)流動(dòng)的冰水混合物的固有頻率發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)測(cè)量管內(nèi)固有 頻率來(lái)判定混合物的密度，利用此傳感器可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。作為一個(gè)實(shí)施例，可 采用高準(zhǔn)T系列科里奧利系列產(chǎn)品，可直接測(cè)量質(zhì)量流量、體積流量、密度以及 溫度，其口徑與標(biāo)準(zhǔn)管道直徑相匹配，可實(shí)現(xiàn)最佳系統(tǒng)排放能力；其次，因裝有 鈦質(zhì)接液部件，具有極佳的防腐性能。隨著制冷機(jī)組的不斷工作，換熱盤管內(nèi)的 介質(zhì)(水)將沿?fù)Q熱盤管內(nèi)壁凍結(jié)成冰，在制冰末期，當(dāng)水被凍結(jié)成15 20mm 不同厚度的冰層而附著在換熱盤管內(nèi)壁上時(shí)(中間會(huì)留有一定通道的供水流通 過(guò))，蓄冰量傳感器就會(huì)及時(shí)采集相關(guān)數(shù)據(jù)并反饋到自控裝置，通過(guò)自控裝置以 調(diào)節(jié)制冷機(jī)組，使蓄冰系統(tǒng)達(dá)到最佳的優(yōu)化運(yùn)行，并最大限度地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。 該自控裝置設(shè)置了非完全凍結(jié)式的構(gòu)造來(lái)控制蓄冰量，至少包括有用于對(duì)蓄冰量 傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換電路、用于對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行分析并與設(shè)定 標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)分析比較電路、及用于控制制冷機(jī)組的控制電路，有關(guān)自 控裝置可采用現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此不加詳細(xì)說(shuō)明。
上述系統(tǒng)中的制冷機(jī)組12選用雙蒸發(fā)器的制冷機(jī)組，其中， 一個(gè)蒸發(fā)器中 通以載冷劑進(jìn)行循環(huán)，另一個(gè)蒸發(fā)器中以水作為介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)。
上述蓄冰制冷系統(tǒng)的工作流程為
夜間蓄冰工況下，主要是蓄冰系統(tǒng)進(jìn)行工作，經(jīng)制冷機(jī)組12出來(lái)的低溫載
冷劑溶液(可用質(zhì)量比為25%的工業(yè)抑制性的乙烯乙二醇水溶液)，由載冷劑循 環(huán)泵13加壓輸送到蓄冰制冷裝置中換熱盤管2上方的噴淋式分配器6后由噴淋 孔9均勻噴灑到換熱盤管2表面，在管外表面形成連續(xù)均勻的薄水膜，噴淋水膜 吸收換熱盤管2內(nèi)部水的大量熱量后迅速蒸發(fā)，從而使得管內(nèi)循環(huán)水的溫度迅速 降低。吸收熱量后的載冷劑溶液降落到底部的蓄液池10中，經(jīng)載冷劑循環(huán)泵13 抽吸到制冷機(jī)組12再次被制冷送出，如此循環(huán)，即可完成夜間冰槽冷量的蓄存 過(guò)程。蓄冷起初時(shí)間段，系統(tǒng)為顯熱蓄冷，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，當(dāng)換熱盤管2里面 的水達(dá)到0'C后，此時(shí)便發(fā)生相變凍結(jié)，將冷量通過(guò)相變潛熱儲(chǔ)存起來(lái)。隨著冰 層厚度的增加，換熱盤管內(nèi)蓄存的冷量越集越多，此時(shí)換熱盤管2內(nèi)的水層厚度 將會(huì)越來(lái)越小，當(dāng)蓄冰系統(tǒng)達(dá)到額定蓄冰量或所需冰層厚度時(shí)，蓄冰量傳感器 17就會(huì)及時(shí)地反饋到自控裝置16，最大限度地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
日間融冰釋冷工況下，來(lái)自空調(diào)側(cè)末端部分15的溫度較高的空調(diào)回水直接 進(jìn)入換熱盤管3內(nèi)沖刷冰層進(jìn)行取冷，使換熱盤管2內(nèi)表面上的冰層逐漸自內(nèi)向 外融化。由于空調(diào)回水與冰直接接觸，換熱效果好，取冷快，降溫后的空調(diào)回水 可低達(dá)rC左右。低溫水與空調(diào)旁通回水通過(guò)調(diào)節(jié)閥18混合成2 — 1(TC的冷凍水 (如混合成7'C的冷凍水)，在空調(diào)末端循環(huán)泵14的作用下送至空調(diào)末端部分15 使用，升溫后重新回到蓄冰制冷裝置內(nèi)，完成融冰釋冷循環(huán)。
具體實(shí)施時(shí)，根據(jù)工程實(shí)際情況，確定典型設(shè)計(jì)日的空調(diào)冷負(fù)荷，由此按照 本發(fā)明提出的系統(tǒng)來(lái)確定制冷機(jī)組和蓄冰制冷裝置的容量(其中蓄冰制冷裝置的 選擇應(yīng)結(jié)合機(jī)房實(shí)際空間來(lái)確定)；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定系統(tǒng)配套設(shè)備(如載 冷劑循環(huán)泵、空調(diào)末端循環(huán)泵等)；最后，可配置較為完善的參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制系 統(tǒng)來(lái)保證蓄冰工況與供冷工況之間的轉(zhuǎn)換以及主機(jī)與蓄冰裝置之間的供冷負(fù)荷 分配問(wèn)題，強(qiáng)化節(jié)能運(yùn)行。
權(quán)利要求1、一種蓄冰制冷裝置，包括具有防水、防潮和保溫性能的外殼(1)，由該外殼(1)構(gòu)成內(nèi)部具有容腔的封閉體，其特征在于；在容腔中設(shè)有換熱盤管(2)，該換熱盤管(2)用于管內(nèi)液體與管外容腔中制冷劑的換熱而蓄冰以及由管內(nèi)液體的流動(dòng)而進(jìn)行取冷；換熱盤管的進(jìn)、出口端分別連接在位于外殼(1)上的冷凍水進(jìn)口(4)及冷凍水出口(5)上；在外殼上設(shè)有載冷劑進(jìn)口(7)和載冷劑出口(8)，載冷劑由載冷劑進(jìn)口(7)進(jìn)入容腔中與其內(nèi)的換熱盤管(2)中的介質(zhì)進(jìn)行換熱而使其結(jié)成冷層，再由載冷劑出口(8)流出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述的載冷劑進(jìn)口 (7)連接有噴淋式分配器(6)，該噴淋式分配器(6)用于將載冷劑噴向換熱盤管外 表與換熱盤管內(nèi)的液體進(jìn)行換熱以使其降溫結(jié)成冰層積蓄在換熱盤管中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述的噴淋式分配 器(6)由一根根均勻排列在同一水平位置上且相互連通的管組成，每根管的底部 具有密布的噴淋孔(9)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述的換 熱盤管(2)在所占空間區(qū)域內(nèi)均勻排列，其結(jié)構(gòu)可為蛇型組合或螺旋型組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述的外殼(l)為多 層結(jié)構(gòu)，從外到里至少包括有殼體(101)、防潮層(102)、保溫層(103)、防水內(nèi) 襯(104)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述的外 殼(1)為多層結(jié)構(gòu)，從外到里至少包括有殼體(101)、防潮層(102)、保溫層(103)、 防水內(nèi)襯(104)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l或2或3或5所述的蓄冰制冷裝置，其特征在于上述 的換熱盤管下底與外殼底表之間可相隔一定高度，該高度所限定的空間構(gòu)成蓄液 池，所述的載冷劑出口(8)位于蓄液池底部。
8、 一種使用上述權(quán)利要求1 7中任何一項(xiàng)所述的蓄冰制冷裝置的蓄冰制冷 系統(tǒng)，由蓄冰系統(tǒng)和融冰釋冷系統(tǒng)組成，其特征在于該蓄冰系統(tǒng)包括制冷機(jī) 組(12)、載冷劑循環(huán)泵(13)，該制冷機(jī)組(12)的出口端與上述蓄冰制冷裝置中的載冷劑進(jìn)口 (7)或噴淋式分配器(6)相連，上述的蓄冰制冷裝置中的底部蓄液池 (11)處的載冷劑出口(8)通過(guò)載冷劑循環(huán)泵(13)連接到制冷機(jī)組(12)的入口端； 融冰釋冷系統(tǒng)包括上述蓄冰制冷裝置中換熱盤管(2)、空調(diào)末端循環(huán)泵(14)及 空調(diào)末端部分(15);上述蓄冰制冷裝置中換熱盤管(2)的進(jìn)口與空調(diào)末端部分(15) 的空調(diào)回水出口相接，上述蓄冰制冷裝置中的換熱盤管(2)的出口通過(guò)空調(diào)末端 循環(huán)泵(14)與空調(diào)末端部分(15)的空調(diào)回水入口相接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄冰制冷系統(tǒng)，其特征在于上述的蓄冰系統(tǒng)還 包括有自控裝置和蓄冰量傳感器，通過(guò)蓄冰量傳感器檢測(cè)換熱盤管內(nèi)壁結(jié)冰程度 并反饋至自控裝置進(jìn)而控制制冷機(jī)組的工作。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄冰制冷系統(tǒng)，其特征在于上述系統(tǒng)的制冷機(jī) 組(12)還可選用雙蒸發(fā)器的制冷機(jī)組，其中， 一個(gè)蒸發(fā)器中通以載冷劑進(jìn)行循 環(huán)，另一個(gè)蒸發(fā)器中以水作為介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)。
專利摘要本實(shí)用新型為一種蓄冰制冷裝置及蓄冰制冷系統(tǒng)，為空調(diào)制冷技術(shù)，主要解決目前蓄能空調(diào)系統(tǒng)中能效較低等技術(shù)問(wèn)題。該蓄冰制冷裝置，包括外殼，由該外殼構(gòu)成內(nèi)部具有容腔的封閉體，在容腔中設(shè)有換熱盤管。該蓄冰制冷系統(tǒng)，由蓄冰系統(tǒng)和融冰釋冷系統(tǒng)組成。本實(shí)用新型應(yīng)用管內(nèi)結(jié)冰、融冰結(jié)合管外噴淋冷卻蓄冰的原理，無(wú)二次換熱裝置，大大地減少了初期投資；其系統(tǒng)能效高、運(yùn)行費(fèi)用低且蓄冷快，取冷快，換熱效果好；可使制冷主機(jī)能耗降低6％左右?？蓮V泛應(yīng)用于空調(diào)制冷系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)F24F5/00GK201203221SQ20082000480
公開(kāi)日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者袁東立, 郭慶沅 申請(qǐng)人:袁東立