本發(fā)明涉及制冷領(lǐng)域，特別是涉及一種冷鏈與蓄冷耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，蓄冷技術(shù)在空調(diào)領(lǐng)域發(fā)展較好。眾所周知，建筑物空調(diào)的負(fù)荷分布是很不均勻的。以辦公樓、寫(xiě)字樓為例，其夜間冷負(fù)荷需求很低甚至為零，白天冷負(fù)荷需求很大。采用常規(guī)空調(diào)時(shí)，制冷機(jī)的選擇必須滿足峰值負(fù)荷的要求，而采用蓄冷系統(tǒng)則可以充分利用夜間時(shí)間，由原來(lái)的白天短期(約10h)工作延長(zhǎng)到24h，制冷機(jī)組裝機(jī)容量也大大降低。

現(xiàn)以盤(pán)管式蓄冷系統(tǒng)為例，闡明蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的工作原理。其蓄冷過(guò)程為：夜間，乙二醇載冷劑通過(guò)冷水機(jī)組和冰筒構(gòu)成蓄冷循環(huán)，此時(shí)冷水機(jī)組出口溶液溫度為-3.3攝氏度，經(jīng)盤(pán)管將冷量轉(zhuǎn)移給冰筒內(nèi)的水，使水結(jié)冰，冷水機(jī)組進(jìn)口溶液溫度為0攝氏度。融冰放冷流程為：白天，載冷劑液體先經(jīng)過(guò)冷水機(jī)組，再經(jīng)蓄冰筒及并聯(lián)旁通，通過(guò)設(shè)定出水溫度調(diào)節(jié)閥控制蓄冰筒流量與并聯(lián)旁通流量的比例，確保出水溫度為給定的值。然后經(jīng)換熱系統(tǒng)將冷量并入常規(guī)空調(diào)管網(wǎng)內(nèi)，或以大溫差送風(fēng)的方式，直接送入空調(diào)使用。

目前，用于空調(diào)的蓄冷方式較多，按儲(chǔ)能方式可分為顯熱蓄冷和潛熱蓄冷兩大類；按蓄冷介質(zhì)可分為水蓄冷、冰蓄冷、共晶鹽蓄冷和氣體水合物蓄冷四種方式；按蓄冷裝置結(jié)構(gòu)形式可分為盤(pán)管式、板式、球式、冰晶式和冰片滑落式等幾種形式。

冰蓄冷系統(tǒng)較為常見(jiàn)，其種類和制冰形式有很多種。從蓄冷系統(tǒng)所用冷媒上考慮，有直接蒸發(fā)式和間接冷媒式。所謂直接蒸發(fā)式，是指制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器直接用作制冰元件，如盤(pán)管外蓄冰、制冰滑落式等；而間接冷媒式是指利用制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器冷卻載冷劑，再用載冷劑來(lái)制冰。按系統(tǒng)循環(huán)流程的不同，有并聯(lián)和串聯(lián)式冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。按蓄冰的形式不同，可分為靜態(tài)蓄冰和動(dòng)態(tài)蓄冰兩種。靜態(tài)蓄冰是指冰的制備和融化在同一位置進(jìn)行，蓄冰設(shè)備和制冰部件為一體結(jié)構(gòu)。具體形式有冰盤(pán)管式(外融冰式管外蓄冰)、完全凍結(jié)式(內(nèi)融冰式管外蓄冰)、密封件蓄冰。動(dòng)態(tài)蓄冰是指冰的制備和儲(chǔ)存不在同一位置，制冰機(jī)和蓄冷槽相對(duì)獨(dú)立，如制冰滑落式、冰晶式系統(tǒng)、冰漿式系統(tǒng)等。

小型蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中，常用的有四種：制冷劑自循環(huán)式蓄冷空調(diào)裝置、熱管式蓄冷空調(diào)裝置、冰蓄冷柜式空調(diào)機(jī)組、動(dòng)態(tài)冰漿蓄冷空調(diào)機(jī)組。

至于冷鏈制冷系統(tǒng)，由于蒸發(fā)溫度較低，相對(duì)來(lái)說(shuō)制冷效率較低。同時(shí)，冷鏈制冷系統(tǒng)一般不分晝夜，要24h工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種冷鏈與蓄冷耦合系統(tǒng)，提高冷鏈系統(tǒng)制冷的綜合能效比。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種冷鏈與蓄冷耦合系統(tǒng)，包括冷鏈系統(tǒng)和蓄冷系統(tǒng)，其中冷鏈系統(tǒng)包含壓縮機(jī)(組)、冷凝器和制冷裝置，蓄冷系統(tǒng)包含蓄冷設(shè)備、蓄冷介質(zhì)和制冷設(shè)備，在所述冷鏈系統(tǒng)和蓄冷系統(tǒng)之間設(shè)置換熱裝置，所述換熱裝置連接在所述冷鏈系統(tǒng)的冷凝器和制冷設(shè)備之間，所述換熱裝置的冷源全部或部分來(lái)自所述蓄冷介質(zhì)；

在所述冷鏈系統(tǒng)中，所述制冷裝置包含至少一個(gè)節(jié)流裝置和至少一個(gè)蒸發(fā)器；

在所述蓄冷系統(tǒng)中，所述蓄冷介質(zhì)可以是水、冰、乙二醇和水的混合物、共晶鹽或其他介質(zhì)，所述蓄冷介質(zhì)蓄積的冷量由所述制冷設(shè)備提供，所述蓄冷設(shè)備用來(lái)儲(chǔ)存蓄冷介質(zhì)，可以是一個(gè)空間或一個(gè)容器，也可以是一個(gè)能存放蓄冷介質(zhì)的換熱器(如結(jié)冰盤(pán)管)；

優(yōu)先的，在一個(gè)相同的時(shí)刻，所述冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的蒸發(fā)溫度低于所述蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備運(yùn)行時(shí)的蒸發(fā)溫度；所述蒸發(fā)溫度具體的指壓縮機(jī)的低壓吸氣壓力所對(duì)應(yīng)的制冷劑飽和蒸氣溫度，所述壓縮機(jī)可以是單級(jí)壓縮機(jī)，也可以是噴氣增焓壓縮機(jī)或者多級(jí)壓縮機(jī)。

一般來(lái)講，所述冷鏈系統(tǒng)的冷凝器與所述蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備的冷凝器具有相同的冷卻方式。

優(yōu)先的，冷凝器側(cè)在相同的冷卻條件下，所述冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的蒸發(fā)溫度低于所述蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備運(yùn)行時(shí)的蒸發(fā)溫度；所述蒸發(fā)溫度具體指壓縮機(jī)的低壓吸氣壓力所對(duì)應(yīng)的制冷劑飽和蒸氣溫度，所述壓縮機(jī)可以是單級(jí)壓縮機(jī)，也可以是噴氣增焓壓縮機(jī)或者多級(jí)壓縮機(jī)。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)制冷效率更高的蓄冷系統(tǒng)來(lái)蓄積冷量，當(dāng)冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)增加冷鏈系統(tǒng)中制冷劑節(jié)流前的過(guò)冷度，蓄積的冷量轉(zhuǎn)化為冷鏈系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量，從而提高了系統(tǒng)的總體效率。更進(jìn)一步的，在環(huán)境溫度較低的夜間，蓄冷系統(tǒng)可以相對(duì)白天更高效的工作并蓄冷，在環(huán)境溫度較高的白天，蓄冷系統(tǒng)夜間高效蓄積的冷量轉(zhuǎn)化為冷鏈系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的冷量，進(jìn)一步提高了耦合系統(tǒng)的總體效率，更加節(jié)能。同時(shí)，也對(duì)電網(wǎng)起到一點(diǎn)移峰填谷的作用，特別是在有峰谷分時(shí)電價(jià)政策的地方，還可以為用戶進(jìn)一步節(jié)省電費(fèi)。此外，由于單位制冷劑制冷量的增加，冷鏈系統(tǒng)的裝機(jī)容量可以適當(dāng)下降。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第一實(shí)施例的組成原理示意圖。

圖2為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第二實(shí)施例的組成原理示意圖。

圖3為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第三實(shí)施例的組成原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第一實(shí)施例的組成原理示意圖。在本實(shí)施例中，低溫低壓的制冷劑氣體，被并聯(lián)的一組壓縮機(jī)壓縮后，以高溫高壓的氣體形式從壓縮機(jī)的排氣 口排出，再進(jìn)入冷凝器冷卻后，變?yōu)楦邏阂后w進(jìn)入儲(chǔ)液器，然后再進(jìn)入中間換熱器的一次側(cè)，被二次側(cè)的冷水降溫后，產(chǎn)生較大的過(guò)冷度，再進(jìn)入制冷裝置節(jié)流蒸發(fā)制冷，最后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w再進(jìn)入并聯(lián)的一組壓縮機(jī)吸氣口，形成冷鏈系統(tǒng)的制冷循環(huán)。

蓄冷方式有多種可用，這里選用冰蓄冷中的冰片滑落式，即蓄冷介質(zhì)為冰片，蓄冷設(shè)備選用一種隔熱箱體，在這里稱其為蓄冷槽。蓄冷系統(tǒng)中的制冷設(shè)備為制冰機(jī)，制冰機(jī)制取的冰片儲(chǔ)存在蓄冷槽中，集聚在蓄冷槽的上半部分，蓄冷槽下部為冷水，冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由水泵抽取蓄冷槽中的冷水，送入中間換熱器的二次側(cè)，冷卻一次側(cè)的制冷劑，然后回到蓄冷槽中。

本實(shí)施例中，冷鏈系統(tǒng)中的壓縮機(jī)為低溫單級(jí)壓縮機(jī)，運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)溫度為-23℃，常規(guī)運(yùn)行時(shí)制冷效率較低，約為1.4，而制冰機(jī)運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)溫度約為-6℃，制冷效率較高，約為2.4，因此耦合系統(tǒng)的總體制冷效率明顯會(huì)提高。

夜間的環(huán)境溫度相比白天更低，那么制冰機(jī)在夜間運(yùn)行時(shí)，制冷效率會(huì)更高。因此，可以讓制冰機(jī)在夜間較長(zhǎng)時(shí)間工作，在蓄冷槽中以冰片形式最大程度蓄積冷量，從而進(jìn)一步提高了冷鏈系統(tǒng)在白天工作時(shí)的綜合能效比，更加節(jié)能，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)起到一點(diǎn)移峰填谷的作用，尤其在有峰谷差異電價(jià)政策的地方，進(jìn)一步為用戶節(jié)省電費(fèi)。同時(shí)，由于過(guò)冷度增加導(dǎo)致單位制冷劑制冷量的增加，冷鏈系統(tǒng)的裝機(jī)容量可以適當(dāng)下降。

如圖2所示，為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第二實(shí)施例的組成原理示意圖。在本實(shí)施例中，低溫低壓的制冷劑氣體，被并聯(lián)的一組壓縮機(jī)壓縮后，以高溫高壓的氣體形式從壓縮機(jī)的排氣口排出，再進(jìn)入冷凝器冷卻后，變?yōu)楦邏阂后w進(jìn)入儲(chǔ)液器，然后再進(jìn)入放置于蓄冷設(shè)備中沉浸于蓄冷介質(zhì)中的換熱盤(pán)管，被蓄冷介質(zhì)降溫后，產(chǎn)生較大的過(guò)冷度，再進(jìn)入制冷裝置節(jié)流蒸發(fā)制冷，最后變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍怏w再進(jìn)入并聯(lián)的一組壓縮機(jī)吸氣口，形成冷鏈系統(tǒng)的制冷循環(huán)。

蓄冷方式有多種可用，這里選用水蓄冷，即蓄冷介質(zhì)為水，蓄冷設(shè)備選用一種隔熱箱體，這里稱其為保溫水箱。蓄冷系統(tǒng)中的制冷設(shè)備為冷水機(jī)組，冷水機(jī)組制取的冷水儲(chǔ)存在保溫水箱中，通過(guò)設(shè)定保溫水箱的水溫，來(lái)控制冷水機(jī)組的運(yùn)行，本實(shí)施例中水溫可設(shè)定為5℃。當(dāng)冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，保溫水箱中的冷水直接冷卻換熱盤(pán)管。

本實(shí)施例中，冷鏈系統(tǒng)中的壓縮機(jī)為中溫單級(jí)壓縮機(jī)，運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)溫度為-7℃，常規(guī)運(yùn)行時(shí)制冷效率約為2.2，而冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)溫度約為0℃，制冷效率約為3.1，因此耦合系統(tǒng)的總體制冷效率明顯會(huì)提高。

夜間的環(huán)境溫度相比白天更低，那么冷水機(jī)組在夜間運(yùn)行時(shí)，制冷效率會(huì)更高。因此，可以讓冷水機(jī)組在夜間較長(zhǎng)時(shí)間工作，在保溫水箱中以冷水形式蓄積冷量，從而進(jìn)一步提高了冷鏈系統(tǒng)在白天工作時(shí)的綜合能效比，更加節(jié)能，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)起到一點(diǎn)移峰填谷的作用，尤其在有峰谷差異電價(jià)政策的地方，進(jìn)一步為用戶節(jié)省電費(fèi)。同時(shí)，由于過(guò)冷度增加導(dǎo) 致單位制冷劑制冷量的增加，冷鏈系統(tǒng)的裝機(jī)容量可以適當(dāng)下降。

如圖3所示，為本發(fā)明耦合系統(tǒng)第三實(shí)施例的組成原理示意圖。在本實(shí)施例中，低壓和中壓的制冷劑氣體分別進(jìn)入噴氣增焓壓縮機(jī)的低壓吸氣口和中壓吸氣口后，被壓縮機(jī)壓縮，以高溫高壓的氣體形式從壓縮機(jī)的排氣口排出，再進(jìn)入冷凝器冷卻后，變?yōu)楦邏阂后w進(jìn)入儲(chǔ)液器，從儲(chǔ)液器出來(lái)的制冷劑分為兩路：第一路進(jìn)入膨脹閥節(jié)流后，再進(jìn)入板式換熱器的一次側(cè)，吸取板式換熱器二次側(cè)制冷劑的熱量后變?yōu)橹袎簹怏w進(jìn)入壓縮機(jī)的中壓吸氣口；第二路進(jìn)入板式換熱器的二次側(cè)，被一次側(cè)的制冷劑冷卻后，產(chǎn)生一定的過(guò)冷度，再進(jìn)入中間換熱器的一次側(cè)，被二次側(cè)的低溫乙二醇水溶液降溫后，產(chǎn)生更大的過(guò)冷度，再進(jìn)入制冷裝置節(jié)流蒸發(fā)制冷，最后變?yōu)榈蛪簹怏w進(jìn)入壓縮機(jī)的低壓吸氣口，形成冷鏈系統(tǒng)的制冷循環(huán)。

本實(shí)施例中，選用高濃度的乙二醇水溶液蓄冷，乙二醇的體積比例為50％，即蓄冷介質(zhì)為50％的乙二醇水溶液，蓄冷設(shè)備選用一種隔熱箱體，這里稱其為保溫水箱。蓄冷系統(tǒng)中的制冷設(shè)備為低溫冷水機(jī)組，低溫冷水機(jī)組制取的乙二醇水溶液儲(chǔ)存在保溫水箱中，通過(guò)設(shè)定保溫水箱的溶液溫度，來(lái)控制低溫冷水機(jī)組的運(yùn)行，本實(shí)施例中溶液溫度可設(shè)定為-15℃。當(dāng)冷鏈系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電磁閥1打開(kāi)，保溫水箱中的乙二醇水溶液由水泵加壓后經(jīng)電磁閥1送入中間換熱器的二次側(cè)，給一次側(cè)的制冷劑冷卻后，經(jīng)由低溫冷水機(jī)組(若此時(shí)保溫水箱中的溶液溫度較高，低溫冷水機(jī)組會(huì)運(yùn)行)，最后回到保溫水箱中。當(dāng)冷鏈系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，電磁閥1關(guān)閉，若水箱中溶液溫度較高，電磁閥2打開(kāi)，保溫水箱中的乙二醇溶液由水泵加壓后經(jīng)電磁閥2送入低溫冷水機(jī)組中，被低溫冷水機(jī)組冷卻后再回到保溫水箱。另外，保溫水箱中的乙二醇水溶液也可以由水泵加壓后經(jīng)電磁閥3送入其他裝置冷卻用。圖3中的箭頭所示為乙二醇水溶液的流動(dòng)方向。

本實(shí)施例中，冷鏈系統(tǒng)中的壓縮機(jī)為低溫噴氣增焓壓縮機(jī)，運(yùn)行時(shí)低壓蒸發(fā)溫度為-35℃，中壓的蒸發(fā)溫度約為-5℃，常規(guī)運(yùn)行時(shí)，制冷劑節(jié)流前溫度約為-0.5℃，制冷效率約為1.2，而低溫冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)溫度約為-20℃，制冷效率約為1.8，耦合后冷鏈系統(tǒng)中制冷劑節(jié)流前的溫度也進(jìn)一步大致降低為-15℃，耦合系統(tǒng)的總體效率明顯會(huì)提高。

夜間的環(huán)境溫度相比白天更低，那么低溫冷水機(jī)組在夜間運(yùn)行時(shí)，制冷效率會(huì)更高。因此，可以讓低溫冷水機(jī)組在夜間較長(zhǎng)時(shí)間工作，在保溫水箱中以乙二醇水溶液形式蓄積冷量，從而進(jìn)一步提高了冷鏈系統(tǒng)在白天工作時(shí)的綜合能效比，更加節(jié)能，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)起到一點(diǎn)移峰填谷的作用，尤其在有峰谷差異電價(jià)政策的地方，進(jìn)一步為用戶節(jié)省電費(fèi)。同時(shí)，由于過(guò)冷度增加導(dǎo)致單位制冷劑制冷量的增加，冷鏈系統(tǒng)的裝機(jī)容量可以適當(dāng)下降。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等效替換。所以，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，均應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。