專利名稱：提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄冷空調系統(tǒng)。
背景技術：
自改革開放以來，電力工業(yè)作為國民經濟的基礎產業(yè)之一，已取 得長足的發(fā)展。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經濟的快速發(fā)展 和人民生活用電急劇增長的需要，全國缺電局面仍然存在，電網負荷 率低，系統(tǒng)峰谷差加大，高峰電力嚴重不足，致使電網經常拉網限電。 有效的將高峰期的電量轉移到低谷期，使整個電網用電更為均勻，可 以降低電網的規(guī)劃容量，節(jié)約巨額的電力基建投資，是緩解電力建設， 有效利用電網的重要途徑。
在建筑能耗中，由于空調制冷用電日益加大，并與電網用電高峰 重疊，是導致我國夏天用電高峰時期用電不足，拉網限電，而電網低 谷期電量富余，電網不經濟運行的重要原因。
2004年國家發(fā)改委和電監(jiān)會聯(lián)合發(fā)布了《加強電力需求側管理 工作的指導意見》，《知道意見》要求"大力推廣蓄能，包括蓄冷、蓄 熱等轉移負荷類技術措施。
空調蓄冷技術是在低谷電力時間將冷量儲存在蓄冷槽中，在高峰 時再把冷量釋放出來，滿足建筑物空調或生產工藝的需要。與常規(guī)空調系統(tǒng)比較，具有以下優(yōu)點
(1) 蓄冷空調通過轉移制冷設備的運行時間，充分利用夜間電 力，減少峰值用電量，成為電力移峰填谷最有潛力的途徑，兼具經濟 效益和設備效益。
(2) 使設備在高效率點運行，避免了主^l隨空調負荷的變化而 變化，使主機效率降低的問題，節(jié)約了空調的運行電量，提高了主機 的運行安全性，延長了主機的使用壽命。
(3) 減少了空調冷熱源設備的安裝容量。節(jié)約了初投資。
(4) 作為備用冷、熱源在供電不足的情況下滿足建筑物的空調
要求。對工藝用冷空調而言，避免了因空調突然停機而造成設備不合 格品的產生。
(5) 對于冷卻塔或風冷熱泵，由于夜間環(huán)境溫度低，冷凝溫度 下降，制冷機組的性能系數(shù)(C0P)提高，節(jié)約了運行費用。
現(xiàn)在常用的蓄冷空調系統(tǒng)有兩種形式
1、水蓄冷形式例如圖1所示的一種水蓄冷空調系統(tǒng)，它包括
冷水機組11、蓄冷設備、冷凍水泵12、空調機組13、冷卻水泵15 和冷卻塔14，蓄冷設備包括低溫冷凍水蓄冷槽17和高溫冷凍水蓄冷 槽18,所述空調機組13的供水管與低溫冷凍水蓄冷槽17連接，空 調機組13的回水管與高溫冷凍水蓄冷槽18連接，冷凍水泵12設在 空調機組13的供水管上，在高溫冷凍水蓄冷槽18和低溫冷凍水蓄冷 槽17之間設有高溫冷凍水制冷管路經過冷水機組蒸發(fā)器111，在高 溫冷凍水蓄冷槽18和冷水機組蒸發(fā)器111的進水端之間設有冷凍水循環(huán)泵16，冷水機組冷凝器112的進水端、出水端通過管道與冷卻 塔14連接，冷卻水泵14設在冷凝器112的進水端與冷卻塔14之間。 水蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)點是初投資較低，結構簡單，管理方便。缺點是蓄 冷密度較低，所需要的空間較大。
2、冰蓄冷形式優(yōu)點是蓄冷密度較大，所需要的空間小，但是
其缺點是其初投資較高，結構復雜，維護管理復雜。
常規(guī)的蓄冷空調系統(tǒng)的運行方案為在用電低峰期將蓄冷設備中 的高溫冷凍水變成低溫冷凍水或冰，在用電高峰期將低溫冷凍水或冰 當成空調機組的冷負荷再變成高溫冷凍水，當空調冷負荷高于蓄冷設 備所能儲存的冷負荷時，需要開啟冷卻塔和制冷機組提供冷負荷給空 調機組。 發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)， 它能減少初投資、提高蓄冷密度和制冷效率。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型的蓄冷空調系統(tǒng) 包括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、空調^l組、冷卻水系統(tǒng)，還設 有1 數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，每個低溫冷卻水循環(huán)管路是由管道 將蓄冷設備與制冷機組冷凝器、冷凝器與蓄冷設備依次連接構成，并 在冷凝器的供水管上設有低溫冷卻水循環(huán)泵；還設有2 數(shù)個高溫冷
凍水制冷管路，每個高溫冷凍水制冷管路是由管道連接在蓄冷設備中 的不同溫度的冷凍水之間并經過制冷機組的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器的供水
管上設置有高溫冷凍水循環(huán)泵；在上述各管道上均設有電動調節(jié)閥，在低溫冷卻水循環(huán)管路的冷凝器供水管上設有保證冷凝器的進水溫
度滿足制冷機組冷卻水進水溫度要求的溫度控制開關；在高溫冷凍水
制冷管路的蒸發(fā)器供水管上設有保證蒸發(fā)器的進水溫度滿足制冷機
組冷凍水進水溫度要求的溫度控制開關。
本實用新型的蓄冷空調系統(tǒng)可以是水蓄冷或冰蓄冷空調系統(tǒng)。 作為較好的方案，本實用新型中的蓄冷設備包括一個大蓄冷槽，
在大蓄冷槽內設置豎向隔膜構成二至數(shù)個小蓄冷槽，不同溫度的冷凍
水儲蓄在不同的小蓄冷槽內。
本實用新型中的制冷機組可為一臺或多臺。
本實用新型中冷卻水系統(tǒng)的換熱裝置可為冷卻塔或湖泊水或土 壤等。
本實用新型的原理如下-
眾所周知，對于制冷機組，降低冷凝溫度(冷卻水溫度)或升 高蒸發(fā)溫度(進入蒸發(fā)器的冷凍水溫度)，制冷機組效率都將升高。 一些資料顯示，冷卻水溫度降低，制冷機組效率能提高50%~60%左 右。
本實用新型設有1 數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，它可在放冷階段 制冷機組開啟時運行，將高溫冷凍水當成低、溫^^卻水提供給制冷機組 的冷凝器進行制冷，由于高溫冷凍水的溫度遠低于常規(guī)冷卻水的溫 度，冷凝溫度降低，提高了制冷機組的效率，同時不需要開啟冷卻水 系統(tǒng)，由于不需開啟冷卻^:等耗電的換熱裝置，減少了空調的運行電 費。通過制冷機組進行制)^令后，高溫冷凍水溫當成低溫冷卻水后溫度 繼續(xù)升高。本實用新型還設有2 數(shù)個高溫冷凍水制冷管路，它可在需蓄冷 時運行，將高溫冷凍水經制冷機組的蒸發(fā)器制冷溫度降低，最后變成 低溫冷凍水或蓄冰，由于高溫冷凍水溫度高，蒸發(fā)溫度升高，提高了 制冷機組的效率，尤其是在用電低谷期的夜間，室外溫度低，通過冷 卻塔后的冷卻水溫度比白天通過冷卻塔的冷卻水溫度低，也提高了機 組效率。
由上可見，本實用新型的技術效果在于本實用新型能夠增加
蓄冷設備中冷凍水的溫差(比常規(guī)的水蓄冷空調高20度甚至更高)，
減少了蓄冷設備的容量，減少了初投資；本實用新型比常規(guī)的蓄冷系
統(tǒng)更多的降低了用電高峰期的用電量，減少運行費用，增加了蓄冷密
度。本實用新型對電網的移峰填谷有積極的作用。

圖1是現(xiàn)有的一種水蓄冷空調系統(tǒng)的結構圖。
圖2是本實用新型實施例的結構圖。
圖3是實施例在放冷階段的運行示意圖。
圖4是實施例在將高溫冷凍水當?shù)蜏乩鋮s水階段的運行示意圖。 圖5、圖6是實施例在蓄冷階段的運行示意圖。
具體實施方式

本實施例中冷凍水最高進水溫度設定為17度，冷卻水最低進水 溫度設定為17度，該溫度可根據(jù)系統(tǒng)具體情況和要求設定。
參見圖2，本實施例包括制冷機組1、高溫冷凍水循環(huán)泵2、冷 凍水泵3、空調機組4、冷卻塔5、低溫冷卻水循環(huán)泵6、冷卻水泵7、 蓄冷槽8、蓄冷槽9、蓄冷槽10;所述制冷機組1包括蒸發(fā)器101和冷凝器102;所述蓄冷槽8至10是由一個大蓄冷槽設置豎向隔膜形 成，蓄冷槽8是低溫冷凍水蓄槽，蓄冷槽9、蓄冷槽10是高溫冷凍 水蓄槽，分別儲蓄不同溫度的高溫冷凍水，在蓄冷槽8、 9、 10的各 個進水口與出水口處均設置有一個電動調節(jié)閥，它們是電動調節(jié)閥 Kl、 K2、 K3、 K4、 K5、 K6、 K7、 K8。
參見圖2至圖6，本實施例設有如下幾個管路
1、 低溫冷凍水放冷管路
蓄冷槽8與空調機組4的供水管連接，空調機組4的回水管與蓄 冷槽9連接，在空調機組4的供水管上設冷凍水泵3。
在空調機組4的供、回水管道間設置旁通管道L2，在旁通管道 L2上設置電動調節(jié)閥門Kll。在空調機組4的供水管道上設置電動調 節(jié)閥K10和溫度控制開關T2，依據(jù)溫度調節(jié)流量，確保供水溫度恒 定。
2、 低溫冷卻水循環(huán)管路
蓄冷槽9經低溫冷卻水供水管Ll與制冷機組冷凝器102的進水 端連接，冷凝器102的出水端經低溫冷卻水回水管與蓄冷槽10連接。 在低溫冷卻水供水管Ll與低溫冷卻水回水管之間設置一旁通管道 L5，在該旁通管道L5上設有電動調節(jié)閥K9。在低溫冷卻水供水管L1 上設置溫度控制開關T1，控制電動調節(jié)閥K3、 K9,保證制冷機組冷 凝器102的進水溫度滿足制冷機組1冷卻水的最低制冷進水溫度17 度。蓄冷槽9中的高溫冷凍水經過制冷機組冷凝器102后變成更高溫 度的高溫冷凍水流入蓄冷槽10中。
本實施例僅設置一個低溫冷卻水循環(huán)管路，本實用新型還可以設
8置更多的如兩個或數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，例如將蓄冷槽10中的 高溫冷凍水還可再作為低溫冷卻水提供給制冷機組冷凝器102，溫度 進一步升高的高溫冷凍水再作為低溫冷卻水...，直至高溫冷凍水的溫 度升高到與常規(guī)冷卻水的溫度相等或接近。
3、 高溫冷凍水制冷管路 高溫冷凍水制冷管路包括兩個
(1) 蓄冷槽10經管道與高溫冷凍水循環(huán)泵2串接后與制冷機組 蒸發(fā)器101的進水端相連，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端經管道與蓄 冷槽9相連。在上述管路旁還設有旁通管道L6并設有電動調節(jié)閥K5, 在蓄冷槽10與制冷機組蒸發(fā)器101之間的管道上設置溫度控制開關 T3，控制電動調節(jié)閥K4、 K5,保證制冷機組蒸發(fā)器101的進水溫度 滿足制冷機組1冷凍水的最高制冷進水溫度(本實施例設為17度)。
(2) 蓄冷槽9經管道與高溫冷凍水循環(huán)泵2串接后與制冷機組 蒸發(fā)器101的進水端相連，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端經管道與蓄 冷槽8相連。
高溫冷凍水制冷管路的數(shù)量與低溫冷卻水循環(huán)管路的數(shù)量有關， 當?shù)蜏乩鋮s水循環(huán)管路的數(shù)量更多時，由于高溫冷凍水的最高溫度更 高，需設置更多的高溫冷凍水制冷管路才能將高溫冷凍水最后變成低 溫冷凍水。
在上述兩個高溫冷凍水制冷管路，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端 通過冷凍水管L4再分別與蓄冷槽8、蓄冷槽9相連，在冷凍水管L4 上設置溫度控制開關T4，依據(jù)溫度控制電動調節(jié)閥K6、 K7的開啟。
4、 冷卻水循環(huán)管路制冷機組冷凝器102的進水端、出水端通過管道與冷卻塔5連接， 冷卻水泵7設在冷凝器102的進水端與冷卻塔5之間，在冷凝器102 的兩條供水管道上設置電動調節(jié)閥K12、 K13，在兩條出水管道上設 置電動調節(jié)閥K14、 K15，通過它們的開關進行冷卻水系統(tǒng)和低溫冷 卻水循環(huán)管路的轉換。
上述管路中，第l、第3中的第(2)、第4管路為現(xiàn)有蓄冷空調 系統(tǒng)就有的管路，第2、第3中的第(1)管路是本實用新型特有的。
本實施例可按如下過程運行
1、 開始時，蓄冷槽8中為低溫冷凍水(本實施例設定為7度)， 充滿整個蓄冷槽8。
2、 蓄冷槽放冷階段參見圖3，在用電高峰期，開啟冷凍水泵3， 開啟電動調節(jié)閥K1、 K8，低溫冷凍水經冷凍水泵3、空調機組4變成 高溫冷凍水(本實施例設定為12度)回到蓄冷槽9中，電動調節(jié)閥 KIO、 K11依據(jù)溫度控制開關T2對冷凍水進水流量進行調節(jié)。在這一 過程中制冷機組1和冷卻塔5不運行。
3、 高溫冷凍水當?shù)蜏乩鋮s水階段
參見圖4，開啟制冷機組l、冷凍水泵3、高溫冷凍水循環(huán)泵2、 低溫冷卻水循環(huán)泵6，開啟電動調節(jié)閥k13、 k14，關閉電動調節(jié)閥 K12、 K15，依據(jù)溫度控制開關T1調整電動調節(jié)閥K3、 K9的大小，確 保低溫冷卻水達到制冷機組冷凝器102冷卻水最低溫度要求(本實施 例為17度)。蓄冷槽9中的高溫冷凍水分成兩個部分
(1)部分高溫冷凍水(12度)通過制冷機組蒸發(fā)器101變成低 溫冷凍水(7度)后進入蓄冷槽8，為空調機組4提供冷負荷。(2)部分高溫冷凍水(12度)當成低溫冷卻水，通過溫度控制 開關Tl調整電動調節(jié)閥K3、 K9的流量，以制冷機組冷凝器102所能 允許的最低溫度(17度)通過制冷機組冷凝器102，溫度繼續(xù)升高， 變成22度的高溫冷凍水進入蓄冷槽10中。
上述過程不斷循環(huán)，直到蓄冷槽8中的冷凍水全部變成22度的 高溫冷凍水。
4、蓄冷階段
在用電低谷期，開啟制冷機組l，高溫冷凍水循環(huán)泵2，冷卻塔 5、冷卻水泵7，關閉電動調節(jié)閥K13、 K14，開啟電動調節(jié)閥K12、 K13，蓄冷階段分兩步進行
(1) 參見圖5，蓄冷槽10中22度的高溫冷凍水通過溫度控制 開關T3調整電動調節(jié)閥K4、 K5，確保高溫冷凍水以制冷機組蒸發(fā)器 101所能允許的最高溫度(17度)通過制冷機組1變成12度的冷凍 水，通過溫度控制開關T4開啟電動調節(jié)閥K7，關閉電動調節(jié)閥K6， 12度的冷凍水進入蓄冷槽9。直到22度的冷凍水全部變成12度。
(2) 參見圖6，蓄冷槽9中的12度的高溫冷凍水通過制冷機組 1，變成7度的低溫冷凍水，通過溫度開關T4關閉電動調節(jié)閥K7， 開啟電動調節(jié)閥K6， 7度的低溫冷凍水進入蓄冷槽8，直到蓄冷槽9 中所有的高溫冷凍水全部變成7度的低溫冷凍水存蓄于蓄冷槽8中。 蓄冷過程結束。
除了上述實施例，在本實用新型構思下還可以有多種變化，這些 變化均包括在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1. 一種提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)，包括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、空調機組、冷卻水系統(tǒng)，其特征在于還設有1～數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，每個低溫冷卻水循環(huán)管路是由管道將蓄冷設備與制冷機組冷凝器、冷凝器與蓄冷設備依次連接構成，并在冷凝器的供水管上設有低溫冷卻水循環(huán)泵；還設有2～數(shù)個高溫冷凍水制冷管路，每個高溫冷凍水制冷管路是由管道連接在蓄冷設備中的不同溫度的冷凍水之間并經過制冷機組的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器的供水管上設置有高溫冷凍水循環(huán)泵；在上述各管道上均設有電動調節(jié)閥，在低溫冷卻水循環(huán)管路的冷凝器供水管上設有保證冷凝器的進水溫度滿足制冷機組冷卻水進水溫度要求的溫度控制開關；在高溫冷凍水制冷管路的蒸發(fā)器供水管上設有保證蒸發(fā)器的進水溫度滿足制冷機組冷凍水進水溫度要求的溫度控制開關。
2. 根據(jù)權利要求1所述的提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)，其特 征在于所述蓄冷設備包括一個大蓄冷槽，在大蓄冷槽內設置豎向隔 膜構成二至數(shù)個小蓄冷槽，不同溫度的冷凍水儲蓄在不同的小蓄冷槽 內。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)， 其特征在于所述冷水機組為一臺或多臺。
專利摘要本實用新型為一種提高蓄冷密度的蓄冷空調系統(tǒng)，包括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、空調機組、冷卻水系統(tǒng)，還設有1～數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路和2～數(shù)個高溫冷凍水制冷管路。本實用新型將高溫冷凍水當成低溫冷卻水提供給制冷機組的冷凝器進行制冷，冷凝溫度降低，提高了制冷機組的效率，減少了空調的運行電費；本實用新型將作為低溫冷卻水使用后的高溫冷凍水經制冷機組的蒸發(fā)器制冷，蒸發(fā)溫度升高，提高了制冷機組的效率。本實用新型適用于水蓄冷或冰蓄冷空調系統(tǒng)，能更多地降低用電高峰期的用電量，減少運行費用，增加蓄冷密度，對電網的移峰填谷有積極的作用。
文檔編號F24F5/00GK201259287SQ200820146418
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權日2008年8月6日
發(fā)明者濤 龍 申請人:濤 龍