一種戶用新型高效靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型高效率靜態(tài)制冰和融冰換冷供冷的空調(diào)系統(tǒng)，屬于制冷空調(diào)系統(tǒng)，特別是冰蓄冷供冷空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]冰蓄冷技術(shù)在實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能降耗，電網(wǎng)“移峰填谷”，提高電網(wǎng)負(fù)荷率等方面意義重大。發(fā)達(dá)國(guó)家率先將蓄冰技術(shù)引入到建筑空調(diào)系統(tǒng)中，現(xiàn)已大面積普及應(yīng)用了該技術(shù)。我國(guó)從上世紀(jì)90年代開始研究冰蓄冷技術(shù)，現(xiàn)也取得長(zhǎng)足進(jìn)步，建立了大量冰蓄冷供冷工程。
[0003]冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)利用水放熱轉(zhuǎn)化冰儲(chǔ)冷，冰吸熱相變?yōu)樗尫爬淞康墓ぷ髟怼？稍谕砩想娋W(wǎng)負(fù)荷低谷期，利用便宜的電能驅(qū)動(dòng)制冰機(jī)滿負(fù)荷制冰蓄存冷量，在白天電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，將蓄存的冷量釋放供給建筑物空調(diào)系統(tǒng)，不僅合理利用電力資源，還降低供冷系統(tǒng)使用成本。
[0004]冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)蓄冰釋冷主要有兩種方式，一種是采用動(dòng)態(tài)流冰蓄冷直接釋冷，另一種為靜態(tài)冰塊蓄冷間接釋冷。采用動(dòng)態(tài)流冰蓄能直接釋冷技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性高，制冷效果好，釋冷效率優(yōu)，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，設(shè)備要求較高，投資成本高，適用于大型供冷工程，如大型商場(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校、寫字樓等大型集中供冷建筑。采用靜態(tài)冰塊蓄冷間接釋冷技術(shù)空調(diào)系統(tǒng)具有供冷穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但需要解決過(guò)冷現(xiàn)象，冰塊過(guò)冷不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)，而且會(huì)導(dǎo)致制冷劑或換冷工質(zhì)結(jié)冰膨脹破壞蒸發(fā)器和換冷裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服靜態(tài)制冰蓄冷間接釋冷空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種戶用新型高效靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)，要解決的技術(shù)問(wèn)題是有效解決靜態(tài)制冰過(guò)程中過(guò)冷現(xiàn)象，提高制冷效率，提升能量綜合利用率，降低戶用成本。
[0006]為解決上訴技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0007]1.優(yōu)化傳統(tǒng)靜態(tài)制冰系統(tǒng)浸入式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，解決靜態(tài)冰塊過(guò)冷現(xiàn)象，減少能量浪費(fèi)。
[0008]傳統(tǒng)靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)采用蒸發(fā)器浸入水槽，低溫制冷工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器吸熱，不斷帶走水槽中水的能量，促使水降溫直到結(jié)冰，隨著制冷工質(zhì)不斷抽取熱量，冰塊溫度會(huì)逐步降低，造成過(guò)冷現(xiàn)象，整個(gè)系統(tǒng)COP隨著過(guò)冷冰出現(xiàn)而逐漸減小，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)靜態(tài)制冰系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化，可將傳統(tǒng)分開布置的靜態(tài)制冰系統(tǒng)和間接融冰系統(tǒng)整合在一起合二為一。
[0009]靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況如圖1所示，圖1中I為儲(chǔ)冰槽，2為靜態(tài)制冰間接融冰供冷系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)改造優(yōu)化具體措施為:
[0010]a.將傳統(tǒng)制冰系統(tǒng)蒸發(fā)器與間接融冰換冷裝置組裝在一起，如圖2-7所示。蒸發(fā)器制冷同時(shí)，部分冷量可直接傳導(dǎo)供冷裝置供空調(diào)，實(shí)現(xiàn)與普通家用空調(diào)具有即開即供冷功能，提高系統(tǒng)的實(shí)用性，還增加能量傳遞速率，優(yōu)化系統(tǒng)性能。邊制冷邊供冷過(guò)程中，供冷裝置分流了部分制冷量，減少蒸發(fā)器流向冰塊冷量，可緩解蒸發(fā)器周圍冰塊過(guò)冷現(xiàn)象。用電高負(fù)荷時(shí)段，采用蓄存的冰塊供冷，換冷裝置直接從制取冰塊中心開始取冷，可提升冷量傳遞速率，保障供冷效率。
[0011]b.傳統(tǒng)制冰系統(tǒng)將整一個(gè)大蒸發(fā)器浸入水中制冰，不僅會(huì)產(chǎn)生過(guò)冷浪費(fèi)能量現(xiàn)象，而且制冷效率隨著過(guò)冷現(xiàn)象出現(xiàn)而逐漸下降。因?yàn)橹评涔べ|(zhì)在蒸發(fā)器較長(zhǎng)的流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，溫度會(huì)逐步增加，吸熱能力逐漸降低，到后來(lái)出現(xiàn)制冷工質(zhì)只流動(dòng)，不吸熱，即不在產(chǎn)生冰塊。采用的優(yōu)化措施為，將傳統(tǒng)較長(zhǎng)的蒸發(fā)器截?cái)?，縮小單一蒸發(fā)器尺寸，分散分布在冰槽不同部位同時(shí)制冰，如圖1所示，蓄冰槽I中分布多個(gè)制冰系統(tǒng)2。不僅減小單一冰塊體積，降低過(guò)冷現(xiàn)象，而且還縮短單一回路中制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng)路程，提高制冷效率。因間接融冰換冷裝置與靜態(tài)制冰蒸發(fā)器組合安裝在一起，也采用同種措施優(yōu)化換冷裝置。
[0012]c.為解決制冰過(guò)程中過(guò)冷現(xiàn)象，提高制冰效率，還對(duì)單一制冷回路中的蒸發(fā)器更深一步進(jìn)行優(yōu)化。將傳統(tǒng)盤管式蒸發(fā)器優(yōu)化為并聯(lián)分流式蒸發(fā)器，如圖2所示，制冰蒸發(fā)器28前段，采用分流器25將制冷工質(zhì)分流到各個(gè)蒸發(fā)器28支路，蒸發(fā)器28后端采用匯流器26收集吸熱后的工質(zhì)。進(jìn)一步縮短制冷工質(zhì)吸熱流程，提高制冷效率，同時(shí)采取多路分流、多點(diǎn)制冷的方法，有效解決制冰過(guò)程中的過(guò)冷現(xiàn)象。同理，采用同種措施優(yōu)化換冷裝置，如圖3所示。在換冷裝置29前段，采用分流器31將制冷工質(zhì)分流到各個(gè)換冷支路，換冷裝置29后端采用匯流器30收集吸熱后的工質(zhì)，提升換冷效率。
[0013]d.為進(jìn)一步提高制冷效率，平衡靜態(tài)冰塊內(nèi)部溫度。在靜態(tài)制冰間接融冰供冷系統(tǒng)2中的組合式制冰間接融冰供冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器28和換冷裝置29上加裝鋁翅片27，不僅強(qiáng)化冷量傳遞速率，提升制冰換冷效率，還可平衡靜態(tài)冰塊內(nèi)部溫度，解決冰塊的過(guò)冷現(xiàn)象。
[0014]2.為更進(jìn)一步提尚制冷效率，提升能量綜合利用率，可收集建筑物內(nèi)的空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中冷凝空氣所產(chǎn)生的冷凝水，進(jìn)一步冷卻制冰系統(tǒng)制冷工質(zhì)。
[0015]空調(diào)制冷工作原理為:采用送風(fēng)機(jī)將室內(nèi)空氣不斷送到空調(diào)蒸發(fā)器上，將蒸發(fā)器內(nèi)過(guò)冷制冷工質(zhì)(-20°C _25°C)冷量帶走，通過(guò)不斷循環(huán)，室內(nèi)空氣吸收冷量的增加，溫度得以降低?？諝庠谡舭l(fā)器冷卻時(shí)，空氣中水蒸氣會(huì)放熱冷凝成水滴成為冷凝水。在空調(diào)使用的地方和季節(jié)，空氣中水蒸氣含量均較高，一般會(huì)達(dá)到70%，有些地方空氣濕度甚至超過(guò)90%RH，因此空調(diào)制冷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量冷凝水，傳統(tǒng)空調(diào)和制冰機(jī)均是將冷凝水直接排放到室外，損失部分冷量，導(dǎo)致能量浪費(fèi)，目前尚未見(jiàn)到將冷凝水回收加以利用的相關(guān)報(bào)道。在空調(diào)和制冰機(jī)制冷過(guò)程中，較高的外界環(huán)境溫度還會(huì)限制冷凝器散熱供能，也降低了壓縮機(jī)工作性能，制約制冷效率。因此，率先提出將空調(diào)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水加以回收，流經(jīng)板式換熱器6冷卻從冷凝器7流出的制冷工質(zhì)，進(jìn)一步降低制冷工質(zhì)溫度，減少壓縮機(jī)工作負(fù)擔(dān)，可提高制冷效率。通常情況下，制冷工質(zhì)經(jīng)壓縮后溫約為50°C -80°C，流經(jīng)冷凝器后，溫度下降到25°C _30°C左右，經(jīng)節(jié)流閥后下降到-20°C -25°C左右。而采用10°C左右冷凝水經(jīng)板式換熱器進(jìn)一步冷卻后，制冷工質(zhì)溫度可下降到15°C左右，經(jīng)節(jié)流閥后，溫度可下降到-30°C-35°C左右。采用冷凝水冷卻后，降低了蒸發(fā)器溫度，增加制冷量，提高制冷效率。同時(shí)，從板式換熱器7流出的冷凝水可進(jìn)一步用于冷卻壓縮機(jī)，壓縮機(jī)工作溫度得以降低，輸出性能會(huì)提高，進(jìn)而提升系統(tǒng)制冷效率。從壓縮機(jī)流出的熱水最后經(jīng)三通閥門14流到儲(chǔ)熱水箱15內(nèi)供用戶使用。采用此種優(yōu)化策略，不僅提高制冷效率，增加制冰量，而且還提升戶用冷熱聯(lián)供的能量綜合利用率。
[0016]本實(shí)用新型提出的一種戶用新型高效靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)，包括交流壓縮機(jī)、油氣分離器、冷凝器、板式換熱器、儲(chǔ)液器、電磁閥、節(jié)流閥、制冷工質(zhì)分流器、并聯(lián)蒸發(fā)器、工質(zhì)經(jīng)匯流器、氣液分離器，交流壓縮機(jī)之排氣管依次通過(guò)油氣分離器、冷凝器、板式換熱器、儲(chǔ)液器與電磁閥連通，電磁閥出口與多路并聯(lián)的節(jié)流閥連接，節(jié)流閥出口與沉浸在蓄冰槽內(nèi)的靜態(tài)制冰間接融冰換冷系統(tǒng)的制冷工質(zhì)分流器連接，分流器依次并聯(lián)蒸發(fā)器、工質(zhì)經(jīng)匯流器、氣液分離器后與交流壓縮機(jī)進(jìn)氣口連接；為提升冷量傳遞速率，保障供冷效率，將間接融冰換冷系統(tǒng)中將傳統(tǒng)制冰系統(tǒng)蒸發(fā)器與間接融冰換冷裝置組裝在一起；為更進(jìn)一步提高制冷效率，提升能量綜合利用率，回收冷凝水的管道與板式換熱器連接，接著連接壓縮機(jī)冷卻器、經(jīng)三通閥與戶用供熱儲(chǔ)熱水箱進(jìn)水口連通，三通閥另外一端連接集熱器。戶用供熱儲(chǔ)熱水箱出水口經(jīng)交流供熱水栗、電磁閥和單向閥與用戶連接，系統(tǒng)還采用帶光伏控制系統(tǒng)和蓄電池儲(chǔ)能的太陽(yáng)能光伏供電。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是，通過(guò)將傳統(tǒng)靜態(tài)制冰間接融冰供冷空調(diào)系統(tǒng)的制冰蒸發(fā)器與間接融冰換冷裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化整合，不僅提高制冰效率，還有效解決靜態(tài)制冰過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)冷冰，杜絕能源浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)與普通家用空調(diào)具有即開即供冷的同種功能。率先采用收集空調(diào)冷凝水進(jìn)一步冷卻制冷工質(zhì)和壓縮機(jī)技術(shù)，提高制冷效率，增加制冰量，提升供冷品