本發(fā)明屬于空調(diào)領域，尤其是涉及一種蓄冰盤管的排列方法。

背景技術：

蓄冰設備通常用于中央空調(diào)系統(tǒng)。在用電低谷期間，將制冷機制出的低溫冷凍液通入蓄冰設備，使蓄冰設備蛇形盤管外的水結成冰；在用電高峰期間，冷凍液流經(jīng)蛇形盤管，通過換熱，帶走蛇形盤管外冰的冷量，直接送到空調(diào)末端或通過換熱器將冷量送到空調(diào)末端。使用該設備，可以提高空調(diào)品質(zhì)，降低空調(diào)運行費用。

目前已有的蓄冰設備排列方法主要有以下5種：

1、等距叉排，如圖1所示，a/b≈2

2、正方形排列，如圖2所示，a/b≈1

3、正六邊形排列，如圖3所示，

4、不等間距雙列搭接排列，如圖4a和圖4b所示，a/(b1+b2)≈1

5、橢圓管單列搭接排列，如圖5a和圖5b所示，a/b≈1

圖中尺寸a為蛇形盤管彎頭中心直徑，b為相鄰蛇形盤管之間的間距，虛線為冰環(huán)外表面。

以上方法均沒有充分考慮蛇形盤管上冰層厚度隨著冷凍液流動方向減小的問題。其中方法1與方法2結冰率太低；方法3當盤管上冰層厚度在各段上一致時結冰率理論上達到了最大，因靠近進液總管處的同一蛇形盤管的相鄰處冰環(huán)厚度大，實際搭接嚴重；方法4一方面為了提高蓄冰率，另一方面為了避免整個蓄冰設備內(nèi)盤管上結冰后相互擠壓，將蛇形盤管之間的排列設計成不等間距，從而將結冰搭接限制在兩盤一組蛇形盤管之間，但冰層一旦搭接后冰厚隨著冰量增加而增加得更快，且冰層外表面積不再隨著冰厚的增加而增加，如圖4b所示，導致傳熱效率迅速降低，影響制冰效率，同時相鄰兩層盤管之間冰的擠壓仍然存在，對蓄冰設備的使用壽命存在著影響；方法5與方法4類似，為了提高蓄冰率和避免整個蓄冰設備內(nèi)盤管上結冰后相互擠壓，將蛇形盤管設計成橢圓形，在排列上使制冰后期結冰搭接限制在一根蛇形盤管上，如圖5b所示，與方法4類似，此排列同樣會降低傳熱效率和影響盤管使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種蓄冰盤管的排列方法。

為此，本發(fā)明的上述目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種蓄冰盤管的排列方法，所述蓄冰盤管的排列方法包括：將任意兩個相鄰的蛇形盤管之間采用逆向排列，蛇形盤管的截面分布使得同一根蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)在制冰結束時剛好相切，相鄰蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)也在制冰結束時剛好相切；根據(jù)蛇形盤管的回程數(shù)將蛇形盤管沿著從冷凍液流動的方向分為n層，制冰期間內(nèi)冰環(huán)不搭接的情況下，各層蛇形盤管的冰環(huán)外徑分別為d1、d2、……、dn-1、dn，同一根蛇形盤管上相鄰兩層管的的中心距為a，相鄰兩根蛇形盤管之間的橫向間距為b，相鄰兩根蛇形盤管中相鄰兩層管的中心距為c；為使得同一根蛇形盤管上冰環(huán)厚度最大的相鄰兩個冰環(huán)不搭接，得到a的最小值為(d1+d2)/2；由于任意兩個相鄰的蛇形盤管之間采用逆向排列，那么一層蛇形盤管中外徑為d1的冰環(huán)與相鄰一層蛇形盤管中外徑為dn的冰環(huán)相鄰，同理地，該蛇形盤管中外徑為d2的冰環(huán)與相鄰一層蛇形盤管中外徑為dn-1的冰環(huán)相鄰，以此類推；通過熱交換的計算，(d1+dn)≈(d2+dn-1)≈(d3+dn-2)≈……≈(dn-1+d2)≈(dn+d1)，為使得相鄰兩根蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)之間不搭接，那么c的最小值為(d1+dn)/2；根據(jù)勾股定理以及a和c的最小值，得到b的最小值為：

實際上，在同一直管段(也即同一層)上的冰厚沿著冷凍液流動方向逐漸減小，即冰厚的變化是連續(xù)的，為了便于設計與制造，把蛇形盤管做了離散處理，即假定在同一直管段同一時間上冰厚度相等，冰厚的變化僅出現(xiàn)在不同的直管段；當然由于任意兩個相鄰的蛇形盤管之間為逆向排列的，因此，離散化得到的結果是可以經(jīng)連續(xù)處理得到實際情形下的蓄冰過程的。

在采用上述技術方案的同時，本發(fā)明還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

當蓄冰盤管設置在內(nèi)融冰系統(tǒng)內(nèi)時，a/b的比值范圍為1.22～1.42。

當蓄冰盤管設置在外融冰系統(tǒng)內(nèi)時，a/b的比值范圍為1.15～1.30。

本發(fā)明提供一種蓄冰盤管的排列方法，按照此種方法的排列，蓄冰設備在結冰沒有搭接之前的制冰率是最高的，各管之間的搭接時間幾乎同步，在接近搭接時，系統(tǒng)停止制冰，因此，在整個制冰過程中無冰環(huán)搭接現(xiàn)象產(chǎn)生，制冰效率高于其他排列方式，并且避免了因冰環(huán)搭接造成蓄冰盤管之間相互擠壓而對蓄冰設備壽命產(chǎn)生影響。

附圖說明

圖1為等距叉排盤管的截面示意圖；

圖2為正方形排列盤管的截面示意圖；

圖3為正六邊形排列盤管的截面示意圖；

圖4a為不等間距雙列搭接排列盤管的截面示意圖；

圖4b為不等間距雙列搭接排列盤管在融冰時的截面示意圖；

圖5a為橢圓管單列搭接排列盤管的截面示意圖；

圖5b為橢圓管單列搭接排列盤管在融冰時的截面示意圖；

圖6為蓄冰設備內(nèi)蛇形盤管的布置示意圖；

圖7為本發(fā)明所提供的蓄冰盤管的排列方法應用于內(nèi)融冰系統(tǒng)時的截面示意圖；

圖8為本發(fā)明所提供的蓄冰盤管的排列方法應用于外融冰系統(tǒng)時的截面示意圖。

具體實施方式

參照附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細地描述。

一種蓄冰盤管的排列方法，所述蓄冰盤管的排列方法包括：將任意兩個相鄰的蛇形盤管之間采用逆向排列，蛇形盤管的截面分布使得同一根蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)在制冰結束時剛好相切，相鄰蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)也在制冰結束時剛好相切；根據(jù)蛇形盤管的回程數(shù)將蛇形盤管沿著從冷凍液流動的方向分為n層，制冰期間內(nèi)冰環(huán)不搭接的情況下，各層蛇形盤管的冰環(huán)外徑分別為d1、d2、……、dn-1、dn，同一根蛇形盤管上相鄰兩層管的的中心距為a，相鄰兩根蛇形盤管之間的橫向間距為b，相鄰兩根蛇形盤管中相鄰兩層管的中心距為c；為使得同一根蛇形盤管上冰環(huán)厚度最大的相鄰兩個冰環(huán)不搭接，得到a的最小值為(d1+d2)/2；由于任意兩個相鄰的蛇形盤管之間采用逆向排列，那么一層蛇形盤管中外徑為d1的冰環(huán)與相鄰一層蛇形盤管中外徑為dn的冰環(huán)相鄰，同理地，該蛇形盤管中外徑為d2的冰環(huán)與相鄰一層蛇形盤管中外徑為dn-1的冰環(huán)相鄰，以此類推；通過熱交換的計算，(d1+dn)≈(d2+dn-1)≈(d3+dn-2)≈……≈(dn-1+d2)≈(dn+d1)，為使得相鄰兩根蛇形盤管中相鄰兩層管的冰環(huán)之間不搭接，那么c的最小值為(d1+dn)/2；根據(jù)勾股定理以及a和c的最小值，得到b的最小值為：

通常蛇形盤管管徑約27mm左右，一根蛇形盤管長度約90m左右，制冰時盤管進口溫度約-6℃，出口溫度約-3℃，制冰時間約8小時，如果將蛇形盤管分成20層，根據(jù)模擬，每段的平均厚度約為91、90、89……74、73、72，

根據(jù)前述公式：

a＝(d1+d2)/2＝90.5

a/b≈1.33

實際項目中，由于管徑、管長、制冰溫度、制冰時間等各不相同，因此，要達到相同容積下冰環(huán)相切時蓄冰量最大的目的，a/b的值也略有差異，本專利保護范圍內(nèi)融冰盤管a/b＝1.22～1.42，外融冰a/b＝1.15～1.30均與現(xiàn)有同類產(chǎn)品不一樣。

在制冰時，低溫冷凍液從進液總管流經(jīng)蛇形盤管，從出液總管流出經(jīng)制冷后再進入進液總管完成連續(xù)的循環(huán)，如圖6所示，相鄰的蛇形盤管之間的流向相反。當?shù)蜏乩鋬鲆毫鹘?jīng)蛇形盤管時，蛇形盤管外表面結冰。根據(jù)本發(fā)明的盤管排列方法，能提高蓄冰設備的制冰率以及傳熱效率。

當該蓄冰盤管設置在內(nèi)融冰系統(tǒng)內(nèi)時，高溫冷凍液從進液總管流經(jīng)蛇形盤管，從出液總管流出經(jīng)空調(diào)末端或換熱器換熱后再進入進液總管完成連續(xù)的循環(huán)，如圖6所示，相鄰的蛇形盤管之間的流向相反。當高溫冷凍液流經(jīng)蛇形盤管時，蛇形盤管外表面冰融化帶走蓄冰設備的冷量。根據(jù)本發(fā)明的盤管排列方法，制冰結束時，冰環(huán)最多達到相切，水池中還有少量液態(tài)水，當冰環(huán)與盤管表面因融冰脫落后會因水的浮力使冰環(huán)始終與盤管保持接觸，增加傳熱效率，提高融冰速率。蓄冰盤管設置在內(nèi)融冰系統(tǒng)內(nèi)時的布置示意圖如圖7所示。當蓄冰盤管設置在內(nèi)融冰系統(tǒng)內(nèi)時，a/b的比值范圍為1.22～1.42。

當該蓄冰盤管設置在外融冰系統(tǒng)內(nèi)時，高溫水直接進入水池中，與冰環(huán)外表面接觸換熱，帶走冷量后流經(jīng)空調(diào)末端或換熱器換熱后再進入水池完成連續(xù)的循環(huán)。本發(fā)明蓄冰設備設計成外融冰時，相鄰蛇形盤管之間的間距與內(nèi)融冰蓄冰設備相比增加5～15mm，如圖8所示，保證水流通道。當蓄冰盤管設置在外融冰系統(tǒng)內(nèi)時，a/b的比值范圍為1.15～1.30。在蓄冰設備底部還可設置壓縮空氣分布管，通入壓縮空氣對水池中水的擾動，增加換熱效率。

上述具體實施方式用來解釋說明本發(fā)明，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改、等同替換、改進等，都落入本發(fā)明的保護范圍。