一種多模式冷凍水供應裝置的製作方法

2023-07-27 20:10:46

本實用新型屬於車間冷凍水供應技術領域，涉及一種多模式冷凍水供應裝置。

背景技術：

車間耗能設備在使用過程中，會持續釋放出熱量，為了保證設備的正常工作並延長設備的使用壽命，需要持續對設備進行散熱。常用的設備散熱方式為冷凍水散熱方式，即不斷通過冷凍水帶走設備釋放出來的熱量，吸收熱量後的冷凍水在冷凍機中降溫後循環供應至車間，為耗能設備提供冷量。由於耗能設備工作狀態經常會發生變化，所需的冷凍水流量及溫度會產生差異，當不需要很低的冷凍水溫度時，若仍採用冷凍機對吸收熱量後的冷凍水進行降溫，不僅浪費了冷凍機的製冷量，還會增加冷凍機的能耗，使生產成本增加。此外，由於峰時和谷時的電價不同，若能減少電價較高的峰時用電量，將會進一步降低企業的生產成本。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠根據不同情況靈活切換工作模式的多模式冷凍水供應裝置。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種多模式冷凍水供應裝置，該裝置包括冷凍單元、冷卻單元、水蓄冷單元、冷凍機及板式熱交換器，所述的冷凍機上分別設有冷凍機低溫側入水管、冷凍機低溫側出水管、冷凍機高溫側入水管及冷凍機高溫側出水管，所述的冷卻單元分別與冷凍機低溫側入水管、冷凍機低溫側出水管相連通，所述的冷凍單元及水蓄冷單元均分別與冷凍機高溫側入水管、冷凍機高溫側出水管相連通，所述的板式熱交換器上分別設有板式熱交換器低溫側入水管、板式熱交換器低溫側出水管、板式熱交換器高溫側入水管及板式熱交換器高溫側出水管，所述的冷凍單元分別與板式熱交換器高溫側入水管、板式熱交換器高溫側出水管相連通，所述的冷卻單元及水蓄冷單元均分別與板式熱交換器低溫側入水管、板式熱交換器低溫側出水管相連通。冷凍單元用於為車間耗能設備提供冷量；冷卻單元能夠通過冷凍機為冷凍單元中的冷凍水降溫，也可通過板式熱交換器為冷凍單元中的冷凍水降溫；水蓄冷單元在冷卻單元的作用下，通過冷凍機降溫，之後通過板式熱交換器將冷量傳遞至冷凍單元中的冷凍水。

其中，冷凍機利用液體汽化吸熱的原理進行製冷。具體工作過程為：冷凍機壓縮機對氣態冷媒(R134a，即1,1,1,2-四氟乙烷)進行壓縮，提高氣態冷媒壓力(即提高了冷媒飽和溫度)，高溫高壓的氣態冷媒進入冷凍機冷凝器中被溫度相對較低的冷卻水冷卻，液化為高壓低溫的液態冷媒；液態冷媒流經冷凍機節流閥後壓力降低(即降低了冷媒的飽和溫度)，低溫低壓的液態冷媒進入冷凍機蒸發器中汽化，吸收了溫度相對較高的冷凍水或蓄冷水的熱量，對冷凍水或蓄冷水進行降溫，之後高溫低壓的氣態冷媒再次被冷凍機壓縮機吸入形成閉式循環，從而達到為冷凍水或蓄冷水提供冷量的目的。

板式熱交換器由衝壓形成的凹凸不鏽鋼板組成，兩塊相鄰板片之間的凹凸紋路形成180度相對組合，因此板式熱交換器兩板片之間的凹凸脊線形成了交錯的接觸點，形成了板式熱交換器的交錯流通結構，交錯流通結構使得板式熱交換器內的冷熱流體產生強烈紊流達到高換熱效果。

所述的冷凍單元包括與板式熱交換器高溫側入水管相連通的第一冷凍水回水管、與冷凍機高溫側入水管相連通的第二冷凍水回水管以及分別與板式熱交換器高溫側出水管、冷凍機高溫側出水管相連通的冷凍水供水管。第一冷凍水回水管及第二冷凍水回水管分別與車間耗能設備相連通，並接入由車間耗能設備輸送來的高溫冷凍水，高溫冷凍水在冷凍機或板式熱交換器中得到冷量後，經冷凍水供水管輸送至車間耗能設備並為車間耗能設備提供冷量。

所述的第一冷凍水回水管、第二冷凍水回水管、冷凍水供水管上分別設有第一冷凍水回水管電動控制閥、第二冷凍水回水管電動控制閥、冷凍水供水管電動控制閥。管道上的電動控制閥能夠控制相應管道中水流的通斷，以切換工作模式。

所述的冷卻單元包括冷卻塔、設置在冷卻塔底部並與冷凍機低溫側入水管相連通的第一冷卻水供水管、設置在冷卻塔頂部並與冷凍機低溫側出水管相連通的第一冷卻水回水管、設置在冷卻塔底部並與板式熱交換器低溫側入水管相連通的第二冷卻水供水管以及設置在冷卻塔頂部並與板式熱交換器低溫側出水管相連通的第二冷卻水回水管。第一冷卻水供水管中的低溫冷卻水為冷凍機中的冷媒提供冷量後，變為高溫冷卻水，並經第一冷卻水回水管由冷卻塔頂部進入冷卻塔中散熱降溫；第二冷卻水供水管中的低溫冷卻水為板式熱交換器中的高溫冷凍水提供冷量後，變為高溫冷卻水，並經第二冷卻水回水管由冷卻塔頂部進入冷卻塔中散熱降溫。

冷卻塔內設有填料，在風機的作用下，高溫冷卻水與大氣進行強制對流換熱，大氣將冷卻水中的熱量帶走，實現對高溫冷卻水進行散熱降溫。

所述的第一冷卻水供水管、第一冷卻水回水管、第二冷卻水供水管、第二冷卻水回水管上分別設有第一冷卻水供水管電動控制閥、第一冷卻水回水管電動控制閥、第二冷卻水供水管電動控制閥、第二冷卻水回水管電動控制閥。管道上的電動控制閥能夠控制相應管道中水流的通斷，以切換工作模式。

所述的第一冷卻水供水管、第二冷卻水供水管上分別設有第一冷卻水供水管變頻增壓泵、第二冷卻水供水管變頻增壓泵。變頻增壓泵能夠根據相應管道中水流在不同時間的流量、溫度等參數，及時調整運行功率，以提高泵效率，降低能耗。

所述的水蓄冷單元包括水蓄冷罐以及分別設置在水蓄冷罐上的第一蓄冷水供水管、第一蓄冷水回水管、第二蓄冷水供水管、第二蓄冷水回水管，所述的第一蓄冷水供水管與板式熱交換器低溫側入水管相連通，所述的第一蓄冷水回水管與板式熱交換器低溫側出水管相連通，所述的第二蓄冷水供水管與冷凍機高溫側入水管相連通，所述的第二蓄冷水回水管與冷凍機高溫側出水管相連通。第二蓄冷水供水管中的高溫蓄冷水在冷凍機中得到冷量後，由第二蓄冷水回水管輸送至水蓄冷罐中，將冷量儲存；當需要使用蓄冷水的冷量時，通過第一蓄冷水供水管將低溫蓄冷水輸送至板式熱交換器中，為高溫冷凍水提供冷量，之後再經第一蓄冷水回水管返回至水蓄冷罐中。

所述的第一蓄冷水供水管、第一蓄冷水回水管、第二蓄冷水供水管、第二蓄冷水回水管上分別設有第一蓄冷水供水管電動控制閥、第一蓄冷水回水管電動控制閥、第二蓄冷水供水管電動控制閥、第二蓄冷水回水管電動控制閥。管道上的電動控制閥能夠控制相應管道中水流的通斷，以切換工作模式。

所述的第一蓄冷水供水管、第二蓄冷水供水管上分別設有第一蓄冷水供水管變頻增壓泵、第二蓄冷水供水管變頻增壓泵。變頻增壓泵能夠根據相應管道中水流在不同時間的流量、溫度等參數，及時調整運行功率，以提高泵效率，降低能耗。

所述的水蓄冷罐內設有溫度傳感器。由於水蓄冷罐內蓄冷水存放時間的增加或經板式熱交換器回流的高溫蓄冷水的影響，水蓄冷罐內蓄冷水的溫度會發生變化，通過在水蓄冷罐內設置溫度傳感器，實時監測水蓄冷罐內的蓄冷水水溫，根據水蓄冷罐內的蓄冷水水溫及冷凍水的製冷量需求，調節相應變頻增壓泵的頻率及電動控制閥的開關，既充分利用水蓄冷罐內儲存的冷量，而當水蓄冷罐內儲存的冷量難以滿足冷凍水的需求時，又能及時通過相應電動控制閥的控制，切換為冷卻單元供冷模式，實現降低能耗與滿足實際需求之間的平衡。

本實用新型在實際工作時，當車間耗能設備所需的冷量較少時，冷卻單元通過板式熱交換器為冷凍單元提供冷量；當車間耗能設備所需的冷量較多時，冷卻單元通過冷凍機為冷凍單元提供冷量；當處於電價較低的谷時，冷卻單元通過冷凍機為蓄冷單元提供冷量，將冷量儲存在水蓄冷罐內的蓄冷水中；當處於電價較高的峰時，蓄冷單元通過板式熱交換器對冷凍單元中的高溫冷凍水進行製冷，滿足冷凍單元的冷量需求。

與現有技術相比，本實用新型具有以下特點：

1)能夠通過相應電動控制閥及變頻增壓泵的控制，根據冷凍單元的不同冷量需求靈活切換裝置的工作模式，實現降低能耗與滿足實際需求之間的平衡，降低了生產成本；

2)利用蓄冷單元在電價較低的谷時對冷量進行儲存，減少電價較高的峰時用電量，使裝置能夠在峰時通過蓄冷單元為冷凍單元提供冷量，進一步降低了企業的生產成本；

3)通過水蓄冷罐內的溫度傳感器實時監測水蓄冷罐內的蓄冷水水溫，並自動調節相應變頻增壓泵的頻率及電動控制閥的開關以調整供冷模式，自動化程度高，減少了人力成本，且調節更為精準。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結構示意圖；

圖中標記說明：

1—冷凍機、2—板式熱交換器、3—冷凍機低溫側入水管、4—冷凍機低溫側出水管、5—冷凍機高溫側入水管、6—冷凍機高溫側出水管、7—板式熱交換器低溫側入水管、8—板式熱交換器低溫側出水管、9—板式熱交換器高溫側入水管、10—板式熱交換器高溫側出水管、11—第一冷凍水回水管、12—第二冷凍水回水管、13—冷凍水供水管、14—冷卻塔、15—第一冷卻水供水管、16—第一冷卻水回水管、17—第二冷卻水供水管、18—第二冷卻水回水管、19—水蓄冷罐、20—第一蓄冷水供水管、21—第一蓄冷水回水管、22—第二蓄冷水供水管、23—第二蓄冷水回水管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護範圍不限於下述的實施例。

實施例：

如圖1所示的一種多模式冷凍水供應裝置，該裝置包括冷凍單元、冷卻單元、水蓄冷單元、冷凍機1及板式熱交換器2，冷凍機1上分別設有冷凍機低溫側入水管3、冷凍機低溫側出水管4、冷凍機高溫側入水管5及冷凍機高溫側出水管6，冷卻單元分別與冷凍機低溫側入水管3、冷凍機低溫側出水管4相連通，冷凍單元及水蓄冷單元均分別與冷凍機高溫側入水管5、冷凍機高溫側出水管6相連通，板式熱交換器2上分別設有板式熱交換器低溫側入水管7、板式熱交換器低溫側出水管8、板式熱交換器高溫側入水管9及板式熱交換器高溫側出水管10，冷凍單元分別與板式熱交換器高溫側入水管9、板式熱交換器高溫側出水管10相連通，冷卻單元及水蓄冷單元均分別與板式熱交換器低溫側入水管7、板式熱交換器低溫側出水管8相連通。

其中，冷凍單元包括與板式熱交換器高溫側入水管9相連通的第一冷凍水回水管11、與冷凍機高溫側入水管5相連通的第二冷凍水回水管12以及分別與板式熱交換器高溫側出水管10、冷凍機高溫側出水管6相連通的冷凍水供水管13。第一冷凍水回水管11、第二冷凍水回水管12、冷凍水供水管13上分別設有第一冷凍水回水管電動控制閥、第二冷凍水回水管電動控制閥、冷凍水供水管電動控制閥。

冷卻單元包括冷卻塔14、設置在冷卻塔14底部並與冷凍機低溫側入水管3相連通的第一冷卻水供水管15、設置在冷卻塔14頂部並與冷凍機低溫側出水管4相連通的第一冷卻水回水管16、設置在冷卻塔14底部並與板式熱交換器低溫側入水管7相連通的第二冷卻水供水管17以及設置在冷卻塔14頂部並與板式熱交換器低溫側出水管8相連通的第二冷卻水回水管18。第一冷卻水供水管15、第一冷卻水回水管16、第二冷卻水供水管17、第二冷卻水回水管18上分別設有第一冷卻水供水管電動控制閥、第一冷卻水回水管電動控制閥、第二冷卻水供水管電動控制閥、第二冷卻水回水管電動控制閥。第一冷卻水供水管15、第二冷卻水供水管17上分別設有第一冷卻水供水管變頻增壓泵、第二冷卻水供水管變頻增壓泵。

水蓄冷單元包括水蓄冷罐19以及分別設置在水蓄冷罐19上的第一蓄冷水供水管20、第一蓄冷水回水管21、第二蓄冷水供水管22、第二蓄冷水回水管23，第一蓄冷水供水管20與板式熱交換器低溫側入水管7相連通，第一蓄冷水回水管21與板式熱交換器低溫側出水管8相連通，第二蓄冷水供水管22與冷凍機高溫側入水管5相連通，第二蓄冷水回水管23與冷凍機高溫側出水管6相連通。第一蓄冷水供水管20、第一蓄冷水回水管21、第二蓄冷水供水管22、第二蓄冷水回水管23上分別設有第一蓄冷水供水管電動控制閥、第一蓄冷水回水管電動控制閥、第二蓄冷水供水管電動控制閥、第二蓄冷水回水管電動控制閥。第一蓄冷水供水管20、第二蓄冷水供水管22上分別設有第一蓄冷水供水管變頻增壓泵、第二蓄冷水供水管變頻增壓泵。水蓄冷罐19內設有溫度傳感器。

裝置在實際工作時，當車間耗能設備所需的冷量較少時，冷卻單元通過板式熱交換器2為冷凍單元提供冷量；當車間耗能設備所需的冷量較多時，冷卻單元通過冷凍機1為冷凍單元提供冷量；當處於電價較低的谷時，冷卻單元通過冷凍機1為蓄冷單元提供冷量，將冷量儲存在水蓄冷罐19內的蓄冷水中；當處於電價較高的峰時，蓄冷單元通過板式熱交換器2對冷凍單元中的高溫冷凍水進行製冷，滿足冷凍單元的冷量需求。

上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用實用新型。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本實用新型不限於上述實施例，本領域技術人員根據本實用新型的揭示，不脫離本實用新型範疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護範圍之內。