一種空氣換熱蓄冷空調系統的製作方法

2024-02-10 09:00:15

本發明涉及製冷設備技術領域，具體地，涉及一種空氣換熱蓄冷空調系統。

背景技術：

蓄冷空調能幫助電網實現削峰填谷，提高電力使用效率，有效促進節能減排。如圖1所示，現有的蓄冷空調一般是這樣的：空調冷凍主機101，該主機蒸發溫度低於0℃並具有製冰功能，冷凍水循環泵102，冷凍水供水管103，空氣處理櫃104，風機盤管105，冷凍水回水管106，涼水塔107，冷卻水循環泵108，電動控制閥109、110、115、116，二次換熱器117，製冷劑與冷凍水在此處換熱，載冷劑循環泵113，蓄冷槽114，蓄冷槽114內裝滿水，水與載冷劑在槽內的盤管進行熱交換，空調冷凍主機101與系統運行一段時間後，槽內存儲的水將完全凝結成冰。融冰運行模式下，蓄冷槽114內的冰與載冷劑再次進行熱交換而被逐漸融化成水。載冷劑循環管111、118，載冷劑通常在0℃以下時仍保持在液體狀態。

這種蓄冷空調系統有兩種交替運行的狀態：當每天電網用電處於谷期低負荷期間，蓄冷空調主機冷凍站設備開啟，系統處於蓄冷運行狀態；當電網用電處於峰期高負荷期間，主機冷凍站設備停止運行，系統處於融冰狀態，在融冰狀態下，空調系統用存儲在冰塊內的「冷能」為建築物供冷。

圖1所示的蓄冷空調系統在蓄冷運行狀態時，空調冷凍主機101、冷卻水泵108、冷卻塔107、製冷劑循環泵113、蓄冷槽114保持工作，電動閥109、110、116保持開通狀態，電動閥115、112保持關閉狀態。在溶冰運行狀態時，空調冷凍主機101、冷卻水泵108、冷卻塔107保持停止狀態。電動閥門109、110、116關閉，電動閥115、112保持接通，載冷劑循環泵113運行，驅動載冷劑在蓄冷槽114與二次換熱器117之間往復循環，空調冷凍水與載冷劑在二次換熱器117內實現換熱。載冷劑在二次換熱器117內吸收冷凍水熱量後，循環至蓄冷槽114，與蓄冷槽114內的冰換熱。蓄冷槽114內的冰吸收載冷劑熱量後逐漸溶化並變成水，儲存在冰內的「冷能」在電網用電高峰期釋放。

由此可知，現有蓄冷空調系統雖然能幫助電網實現削峰填谷，提高電力使用效率，但還存在以下缺點和不足：1、系統構成複雜，冷凍部分增加了蓄冷槽、二次換熱器、電動控制閥、及製冷劑管路等。2、蓄冷設備需佔用較大建築空間。3、空調冷凍部分換熱次數增加，系統效率降低。增加的換熱次數：載冷劑在蓄冷槽內與水進行換熱，液態水放熱產生相變形成固態冰；載冷劑與冰在蓄冷槽內進行熱交換，固態冰吸熱變成液態水；被冰冷卻的載冷劑在二次換熱器內與冷凍水進行熱交換。現有蓄冷空調系統增加了三次熱交換，才能為建築物供冷。4、載冷劑循環泵在蓄冷與融冰時都必須工作，用於輸送「冷能」的水泵能耗增加。5、系統管網複雜，需要控制的閥門多而複雜，維護成本高，設備初投資高。由於蓄冷空調系統存在的管道構成複雜、換熱次數增加、設備佔用空間大、維護成本高、投資回收周期長等問題，阻礙了它的推廣應用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種簡化蓄冷空調的管道系統，提高能源使用效率，減少設備空間佔用，減少設備初投資，以解決上述背景技術中提出的問題的蓄冷空調系統，為蓄冷空調的推廣應用提供便利條件。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種空氣換熱蓄冷空調系統，包括蓄冷空調分機、製冷主機、冷卻塔，所述製冷主機通過載冷劑管道與蓄冷空調分機連接形成循環迴路，所述載冷劑管道上設有載冷劑循環驅動泵，所述製冷主機通過冷卻水管道與冷卻塔連接形成循環迴路，所述冷卻水管道上設有冷卻水泵，通過控制載冷劑循環驅動泵、冷卻水泵分別驅動載冷劑、冷卻水循環流動，所述蓄冷空調分機包括蓄冷槽、換熱盤管、空氣入口、空氣流通管、送風機、風機出口，所述蓄冷槽內充滿蓄冷劑，蓄冷槽殼體設有隔熱層，所述換熱盤管呈S形布滿蓄冷槽，與製冷劑管道連接，所述空氣流通管設於蓄冷槽內，空氣流通管一端與空氣入口連通，另一端通過送風機與風機出口連通。

這樣，在電網用電負荷低谷期間，製冷主機能將載冷劑溫度降低甚至低至0℃以下，製冷主機、載冷劑循環驅動泵、冷卻塔、冷卻水泵工作，啟動並保持蓄冷運行，由製冷主機通過載冷劑由換熱盤管向蓄冷槽內的蓄冷劑蓄冷。當電網用電負荷處於高峰時期，製冷主機、載冷劑循環驅動泵、冷卻塔、冷卻水泵停止工作，蓄冷的蓄冷槽由空氣與蓄冷劑換熱變成低溫空氣，實現空調製冷功能。空調製冷過程中，唯一耗電的部件只有送風機。

優選的，為強化傳熱，提高蓄冷與換熱效率，所述換熱盤管上附加有多個相互平行的散熱翅片，所述散熱翅片與換熱盤管連接，通過散熱翅片導熱增加換熱盤管的換熱效率。

優選的，所述換熱盤管出入端分別設有載冷劑集成入管口、載冷劑集成出管口，通過載冷劑集成入管口、載冷劑集成出管口使多個平行設置的換熱盤管的出口、入口分別集成起來，與載冷劑管道連通。

優選的，所述空氣流通管與散熱翅片連接。空氣流通管用導熱性能良好的管材製作，空氣流經空氣流通管內側時，可與管壁發生熱交換，熱空氣被蓄冷劑冷卻，同時，透過管壁的熱量被蓄冷劑吸收，蓄冷劑因此而逐漸融化或升溫。

優選的，所述空氣入口設有空氣入口外框，所述空氣入口外框設有空氣防塵網，空氣經過空氣防塵網過濾，可防止空氣流通管裡沾染上灰塵，降低空氣換熱效率。

優選的，所述空氣流通管末端後、送風機前設有防水網，所述防水網下端設有冷凝水託盤，所述冷凝水託盤設有冷凝水洩水口，通過防水網使進入蓄冷槽中的熱空氣因遇冷凝聚的水滴順防水網流入冷凝水託盤中，空氣冷凝水經冷凝水洩水口排出。

優選的，所述送風機由風機馬達驅動，風機出口可安裝風管及其他通風設施。

優選的，根據空調場所所需，所述蓄冷空調分機的蓄冷槽的容量可進行調整。

優選的，根據安裝場地要求，所述蓄冷空調分機的蓄冷槽可設置為落地式、吊裝式或風機盤管式。

優選的，還可以用本發明分體蓄冷槽空氣直接融冰處理櫃構建成新風處理系統，所述載冷劑管道上設有採用供暖能源加熱載冷劑的換熱器，由載冷劑加熱蓄冷槽內的蓄冷劑，再由空氣與蓄冷劑換熱成熱空氣後，完成空調製熱功能。

本發明空氣換熱蓄冷空調系統的蓄冷過程：蓄冷槽內蓄滿蓄冷用的蓄冷劑，換熱盤管及散熱翅片浸泡在蓄冷劑中，製冷主機與冷卻塔開始工作，使換熱盤管內流動著溫度較低的載冷劑，蓄冷槽內蓄冷劑中的熱量不斷地被換熱盤管內的載冷劑吸收，一段時間後，蓄冷劑水的溫度越來越低甚至發生相變全部凝結成冰，此時蓄冷過程結束，製冷主機及冷卻塔停止運行。蓄冷過程一般安排在電網用電負荷較低的谷期晚間進行，幫助電網實現「填谷」。

釋冷過程：當白天建築物需要空調供冷時，本發明空氣換熱蓄冷空調系統開始供冷：送風機開始工作，驅動熱空氣逐流經空氣防塵網、空氣流通管、防水網、風機出口，熱空氣在空氣流通管處與蓄冷劑進行熱交換降溫，降溫後的空氣經風機出口送入空調場所。蓄冷空調釋冷過程一般安排在電網用電負荷較高的峰期，製冷過程中，製冷主機、冷卻塔等停止工作，從而有效幫助電網實現「削峰」。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的空氣換熱蓄冷空調系統，通過結構設計把蓄冷裝置與空氣處理裝置結合起來，載冷劑將製冷主機「冷能」一次性輸送到空調場所，利用空氣通過空氣流通管直接與蓄冷劑進行熱交換，將傳統蓄冷空調系統的集中式蓄冷槽改造成多個蓄冷空調分機直接蓄冷的方式，蓄冷空調分機可製作成落地式、吊裝式或其它多種形式，適合於不同的建築安裝條件，空氣直接熱交換製冷的方式極大地提高了效率，換熱盤管可以用作製冷系統的蒸發器，並具有蓄冷功能，可在現有普通空調管道系統的基礎上改裝更換，具有節省設備安裝空間、無冷凍水泵運行、結構及控制簡單等優點，適合於各種建築物應用，系統能耗進一步降低。

如果將蓄冷空調分機內的換熱盤管按照可運行流通製冷劑的加工工藝加工,可以直接用製冷劑取代載冷劑,此時蓄冷空調分機內的換熱盤管就成了製冷系統內四大關鍵部件中的蒸發器,可以直接連接在壓縮冷凝機組中,為空調或製冷系統蓄冷。

附圖說明

圖1為現有技術的結構示意圖；

圖2本發明實施例蓄冷空調分機的結構示意圖；

圖3為圖2的左視剖面結構示意圖；

圖4為圖2的俯視剖面結構示意圖；

圖5為本發明實施例的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參照圖2、圖3、圖4、圖5所示，一種空氣換熱蓄冷空調系統，包括蓄冷空調分機、製冷主機15、冷卻塔21，所述製冷主機15通過製冷劑管道17、20與蓄冷空調分機連接形成循環迴路，所述製冷劑管道17上設有載冷劑循環驅動泵16，所述製冷主機15通過冷卻水管道與冷卻塔21連接形成循環迴路，所述冷卻水管道上設有冷卻水泵22，通過控制載冷劑循環驅動泵16、冷卻水泵22分別驅動載冷劑、冷卻水循環流動，所述蓄冷空調分機包括蓄冷槽01、換熱盤管02、空氣入口、空氣流通管07、送風機11、風機出口13，所述蓄冷槽01內充滿蓄冷劑，蓄冷槽01殼體設有隔熱層，所述換熱盤管02呈S形布滿蓄冷槽01，與載冷劑管道17、20連接，所述空氣流通管07設於蓄冷槽01內，空氣流通管07一端與空氣入口連通，另一端通過送風機11與風機出口13連通。

這樣，在電網用電負荷低谷期間，製冷主機15具有製冷功能，能將載冷劑溫度降低甚至低至0℃以下，製冷主機15、載冷劑循環驅動泵16、冷卻塔21、冷卻水泵22工作，啟動並保持蓄冷運行，由製冷主機15通過載冷劑由換熱盤管02向蓄冷槽01內的蓄冷劑蓄冷。當電網用電負荷處於高峰時期，製冷主機15、載冷劑循環驅動泵16、冷卻塔21、冷卻水泵22停止工作，蓄冷的蓄冷槽01由空氣與蓄冷劑換熱變成低溫空氣，實現空調製冷功能。空調製冷過程中，唯一耗電的部件只有送風機11。

為強化傳熱，提高蓄冷與換熱效率，所述換熱盤管02上附加有多個相互平行的散熱翅片03，所述散熱翅片03與換熱盤管02連接，通過散熱翅片03導熱增加換熱盤管02的換熱效率。

所述換熱盤管02出入端分別設有載冷劑集成入管口04、載冷劑集成出管口10，通過載冷劑集成入管口04、載冷劑集成出管口10使多個平行設置的換熱盤管02的出口、入口分別集成起來，與載冷劑管道17、20連通。

所述空氣流通管07與散熱翅片03連接。空氣流通管07用導熱性能良好的管材製作，空氣流經空氣流通管07內側時，可與管壁發生熱交換，熱空氣被蓄冷劑冷卻，同時，透過管壁的熱量被蓄冷劑吸收，蓄冷劑因此而逐漸融化或升溫。

所述空氣入口設有空氣入口外框05，所述空氣入口外框05設有空氣防塵網06，空氣經過空氣防塵網06過濾，可防止空氣流通管07裡沾染上灰塵，降低空氣換熱效率。

所述空氣流通管07末端後、送風機11前設有防水網12，所述防水網12下端設有冷凝水託盤08，所述冷凝水託盤08設有冷凝水洩水口09，通過防水網12使進入蓄冷槽01中的熱空氣因遇冷凝聚的水滴順防水網12流入冷凝水託盤08中，空氣冷凝水經冷凝水洩水口09排出。

所述送風機11由風機馬達14驅動，風機出口13可安裝風管及其他通風設施。

本發明空氣換熱蓄冷空調系統的蓄冷過程：蓄冷槽01內蓄滿蓄冷用的蓄冷劑，換熱盤管02及散熱翅片03浸泡在蓄冷劑中，製冷主機15與冷卻塔21開始工作，使換熱盤管02內流動著溫度較低的載冷劑，蓄冷槽01內蓄冷劑中的熱量不斷地被換熱盤管02內的載冷劑吸收，一段時間後，蓄冷劑水的溫度將越來越低甚至發生相變全部凝結成冰，此時蓄冷過程結束，製冷主機15、載冷劑循環驅動泵16及冷卻塔21停止運行。蓄冷過程一般安排在電網用電負荷較低的谷期晚間進行，幫助電網實現「填谷」。

載冷過程：當白天建築物需要空調供冷時，本發明空氣換熱蓄冷空調系統開始供冷：送風機11開始工作，驅動熱空氣逐一流經空氣防塵網06、空氣流通管07、防水網12、風機出口13，熱空氣在空氣流通管07處與蓄冷劑進行熱交換降溫，降溫後的空氣經風機出口13送入空調場所。蓄冷空調製冷過程一般安排在電網用電負荷較高的峰期，載冷過程中，製冷主機15、載冷劑循環驅動泵16、冷卻塔21等停止工作，從而有效幫助電網實現「削峰」。

參照圖5所示，根據安裝場地要求，所述蓄冷空調分機的蓄冷槽01可設置為落地式、吊裝式或風機盤管式，從而形成落地式蓄冷空調分機18、，其換熱盤管02兩端分別與載冷劑管道17、20連通。這裡，根據空調場所所需，所述蓄冷空調分機的蓄冷槽01的容量可進行調整。

圖中未示出的是，還可以用本發明分體蓄冷槽01空氣直接融冰處理櫃構建成新風處理系統，所述製冷劑管道17上設有採用供暖能源加熱製冷劑的換熱器，由製冷劑加熱蓄冷槽01內的蓄冷劑，再由空氣與蓄冷劑換熱成熱空氣後，完成空調製熱功能。

在普通空調系統基礎上，只需簡單改造即可將普通空調系統改造成本發明實施例所述空氣換熱蓄冷空調系統：一、將普通空調的空氣處理櫃與風機盤管用所述蓄冷空調分機取代；二、用載冷劑取代冷凍水。這裡，如果加工工藝稍作改變，本發明所述空氣換熱蓄冷空調系統的換熱盤管02內可以直接流通製冷劑，適合於其它製冷劑蒸髮型的空調器使用。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。