專利名稱：提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法及蓄冷空調系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法及一種蓄冷 空調系統(tǒng)。
技術背景自改革開放以來，電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)之一，已取 得長足的發(fā)展。但是，電力的增長仍然滿足不了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展 和人民生活用電急劇增長的需要，全國缺電局面仍然存在，電網(wǎng)負荷 率低，系統(tǒng)峰谷差加大，高峰電力嚴重不足，致使電網(wǎng)經(jīng)常拉網(wǎng)限電。 有效的將高峰期的電量轉移到低谷期，使整個電網(wǎng)用電更為均勻，可 以降低電網(wǎng)的規(guī)劃容量，節(jié)約巨額的電力基建投資，是緩解電力建設， 有效利用電網(wǎng)的重要途徑。在建筑能耗中，由于空調制冷用電日益加大，并與電網(wǎng)用電高峰 重疊，是導致我國夏天用電高峰時期用電不足，拉網(wǎng)限電，而電網(wǎng)低 谷期電量富余，電網(wǎng)不經(jīng)濟運行的重要原因。2004年國家發(fā)改委和電監(jiān)會聯(lián)合發(fā)布了《加強電力需求側管理 工作的指導意見》，《知道意見》要求"大力推廣蓄能，包括蓄冷、蓄 熱等轉移負荷類技術措施?？照{蓄冷技術是在低谷電力時間將冷量儲存在蓄冷槽中，在高峰時再把冷量釋放出來，滿足建筑物空調或生產(chǎn)工藝的需要。與常規(guī)空 調系統(tǒng)比較，具有以下優(yōu)點(1) 蓄冷空調通過轉移制冷設備的運行時間，充分利用夜間電 力，減少峰值用電量，成為電力移峰填谷最有潛力的途徑，兼具經(jīng)濟 效益和設備效益。(2) 使設備在高效率點運行，避免了主機隨空調負荷的變化而 變化，使主機效率降低的問題，節(jié)約了空調的運行電量，提高了主機 的運行安全性，延長了主機的使用壽命。(3) 減少了空調冷熱源設備的安裝容量。節(jié)約了初投資。(4) 作為備用冷、熱源在供電不足的情況下滿足建筑物的空調 要求。對工藝用冷空調而言，避免了因空調突然停機而造成設備不合 格品的產(chǎn)生。(5) 對于冷卻塔或風冷熱泵，由于夜間環(huán)境溫度低，冷凝溫度 下降，制冷機組的性能系數(shù)(COP)提高，節(jié)約了運行費用?，F(xiàn)在常用的蓄冷空調系統(tǒng)有兩種形式1、水蓄冷形式例如圖1所示的一種水蓄冷空調系統(tǒng)，它包括冷水機組11、蓄冷設備、冷凍水泵12、空調機組13、冷卻水泵15 和冷卻塔14，蓄冷設備包括低溫冷凍水蓄冷槽17和高溫冷凍水蓄冷 槽18，所述空調機組13的供水管與低溫冷凍水蓄冷槽17連接，空 調機組13的回水管與高溫冷凍水蓄冷槽18連接，冷凍水泵12設在 空調機組13的供水管上，在高溫冷凍水蓄冷槽18和低溫冷凍水蓄冷 槽17之間設有高溫冷凍水制冷管路經(jīng)過冷水機組蒸發(fā)器111,在高溫冷凍水蓄冷槽18和冷水機組蒸發(fā)器111的進水端之間設有冷凍水 循環(huán)泵16,冷水機組冷凝器112的進水端、出水端通過管道與冷卻 塔14連接，冷卻水泵14設在冷凝器112的進水端與冷卻塔14之間。 水蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)點是初投資較低，結構簡單，管理方便。缺點是蓄 冷密度較低，所需要的空間較大。2、冰蓄冷形式優(yōu)點是蓄冷密度較大，所需要的空間小，但是 其缺點是其初投資較高，結構復雜，維護管理復雜。常規(guī)的蓄冷空調的運行方案為在用電低峰期將蓄冷設備中的高溫冷凍水變成低溫冷凍水或冰，在用電高峰期將低溫冷凍水或冰當成 空調機組的冷負荷再變成高溫冷凍水，當空調冷負荷高于蓄冷設備所 能儲存的冷負荷時，需要開啟冷卻塔和制冷機組提供冷負荷給空調機 組。發(fā)明內容本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有蓄冷空調系統(tǒng)存在的上述問 題，提供一種能提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法，它能提高制冷 機組效率，降低用電高峰期的用電量，減少運行費用。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種能減少初投資、提高蓄冷密度 和制冷效率的蓄冷空調系統(tǒng)。本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的在蓄冷設備放冷階段，在制 冷機組開啟狀態(tài)下，將低溫冷凍水經(jīng)過空調機組變成的高溫冷凍水當 成低溫冷卻水代替冷卻水系統(tǒng)的冷卻水，以制冷機組冷凝器所能允許 的冷卻水進水溫度提供給冷凝器，高溫冷凍水在蓄冷設備、制冷機組中形成低溫冷卻水循環(huán)，經(jīng)過低溫冷卻水循環(huán)后溫度進一步升高的高溫冷凍水再經(jīng)過0 數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)，每經(jīng)過一次循環(huán)高溫冷凍 水的溫度進一步升高，在此過程中不需要開啟冷卻水系統(tǒng)；當需蓄冷 時，開啟冷卻水系統(tǒng)，將蓄冷設備中的高溫冷凍水以制冷機組蒸發(fā)器 所允許的冷凍水進水溫度經(jīng)過蒸發(fā)器進行制冷，直到變成低溫冷凍水 或蓄冰。作為較好的方案，本發(fā)明中所述放冷階段在用電高峰期運行，所 述蓄冷階段在用電低谷期或空調非使用時間運行。本發(fā)明的方法適用于水蓄冷空調系統(tǒng)或冰蓄冷空調系統(tǒng)。 本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的蓄冷空調系統(tǒng)包 括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、空調機組、冷卻水系統(tǒng)，其特征 在于還設有1 數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，每個低溫冷卻水循環(huán)管 路是由管道將蓄冷設備與制冷機組冷凝器、冷凝器與蓄冷設備依次連 接構成，并在冷凝器的供水管上設有低溫冷卻水循環(huán)泵；還設有2 數(shù)個高溫冷凍水制冷管路，每個高溫冷凍水制冷管路是由管道連接在 蓄冷設備中的不同溫度的冷凍水之間并經(jīng)過制冷機組的蒸發(fā)器，在蒸 發(fā)器的供水管上設置有高溫冷凍水循環(huán)泵；在上述各管道上均設有電 動調節(jié)閥，在低溫冷卻水循環(huán)管路的冷凝器供水管上設有保證冷凝器 的進水溫度滿足制冷機組冷卻水進水溫度要求的溫度控制開關；在高 溫冷凍水制冷管路的蒸發(fā)器供水管上設有保證蒸發(fā)器的進水溫度滿 足制冷機組冷凍水進水溫度要求的溫度控制開關。本發(fā)明的蓄冷空調系統(tǒng)是水蓄冷或冰蓄冷空調系統(tǒng)。 作為較好的方案，本發(fā)明中的蓄冷設備包括一個大蓄冷槽，在大蓄冷槽內設置豎向隔膜構成二至數(shù)個小蓄冷槽，不同溫度的冷凍水 儲蓄在不同的小蓄冷槽內。本發(fā)明中的制冷機組為一臺或多臺。本發(fā)明中冷卻水系統(tǒng)的換熱裝置為冷卻塔或湖泊水或土壤等。 本發(fā)明的原理如下眾所周知，對于制冷機組，降低冷凝溫度(冷卻水溫度)或升 高蒸發(fā)溫度(進入蒸發(fā)器的冷凍水溫度)，制冷機組效率都將升高。一些資料顯示，冷卻水溫度降低，制冷機組效率能提高50%~60%左右。本發(fā)明將高溫冷凍水當成低溫冷卻水提供給制冷機組的冷凝器 進行制冷，由于高溫冷凍水的溫度遠低于冷卻水的溫度，冷凝溫度降 低，提高了制冷機組的效率，同時不需要開啟冷卻塔等耗電的換熱裝 置，減少了空調的運行電費。通過制冷機組進行制冷后，高溫冷凍水 溫當成低溫冷卻水后溫度繼續(xù)升高。本發(fā)明在蓄冷時，將高溫冷凍水經(jīng)制冷機組的蒸發(fā)器制冷溫度 降低，最后變成低溫冷凍水，由于高溫冷凍水溫度高，蒸發(fā)溫度升高， 提高了制冷機組的效率，尤其是在用電低谷期的夜間，室外溫度低， 通過冷卻塔后的冷卻水溫度比白天通過冷卻塔的冷卻水溫度低，也提 高了機組效率。由上可見，本發(fā)明的技術效果在于本發(fā)明能夠增加蓄冷設備中冷凍水的溫差(比常規(guī)的水蓄冷空調高20度甚至更高)，減少了蓄 冷設備的容量，減少了初投資；本發(fā)明比常規(guī)的蓄冷系統(tǒng)更多的降低 了用電高峰期的用電量，減少運行費用，增加了蓄冷密度。本發(fā)明對電網(wǎng)的移峰填谷有積極的作用。


圖1是現(xiàn)有的一種水蓄冷空調系統(tǒng)的結構圖。 圖2是本發(fā)明的一種水蓄冷空調系統(tǒng)的結構圖。圖3是圖2所示水蓄冷空調系統(tǒng)在放冷階段的運行示意圖。圖4是圖2所示水蓄冷空調系統(tǒng)在將高溫冷凍水當?shù)蜏乩鋮s水階段的運行示意圖。圖5、圖6是圖2所示水蓄冷空調系統(tǒng)在蓄冷階段的運行示意圖。
具體實施方式
圖2所示水蓄冷空調系統(tǒng)中冷凍水最高進水溫度設為17度，冷 卻水最低進水溫度設為17度，該溫度可根據(jù)系統(tǒng)具體情況和要求設 定。參見圖2，本發(fā)明的一種水蓄冷空調系統(tǒng)，它包括制冷機組1、 高溫冷凍水循環(huán)泵2、冷凍水泵3、空調機組4、冷卻塔5、低溫冷卻 水循環(huán)泵6、冷卻水泵7、蓄冷槽8、蓄冷槽9、蓄冷槽10;所述制 冷機組1包括蒸發(fā)器101和冷凝器102;所述蓄冷槽8至10是由一 個大蓄冷槽設置豎向隔膜形成，蓄冷槽8是低溫冷凍水蓄槽，蓄冷槽 9、蓄冷槽10是高溫冷凍水蓄槽，分別儲蓄不同溫度的高溫冷凍水， 在蓄冷槽8、 9、 10的各個進水口與出水口處均設置有一個電動調節(jié) 閥，它們是電動調節(jié)閥K1、 K2、 K3、 K4、 K5、 K6、 K7、 K8。參見圖2至圖6，本實施例設有如下幾個管路1、低溫冷凍水放冷管路蓄冷槽8與空調機組4的供水管連接，空調機組4的回水管與蓄冷槽9連接，在空調機組4的供水管上設冷凍水泵3。在空調機組4的供、回水管道間設置旁通管道L2，在旁通管道 L2上設置電動調節(jié)閥門Kll。在空調機組4的供水管道上設置電動調 節(jié)閥K10和溫度控制開關T2,依據(jù)溫度調節(jié)流量，確保供水溫度恒定。2、 低溫冷卻水循環(huán)管路蓄冷槽9經(jīng)低溫冷卻水供水管Ll與制冷機組冷凝器102的進水 端連接，冷凝器102的出水端經(jīng)低溫冷卻水回水管與蓄冷槽10連接。 在低溫冷卻水供水管Ll與低溫冷卻水回水管之間設置一旁通管道 L5，在該旁通管道L5上設有電動調節(jié)閥K9。在低溫冷卻水供水管Ll 上設置溫度控制開關T1，控制電動調節(jié)閥K3、 K9，保證制冷機組冷 凝器102的進水溫度滿足制冷機組1冷卻水的最低制冷進水溫度17 度。蓄冷槽9中的高溫冷凍水經(jīng)過制冷機組冷凝器102后變成更高溫 度的高溫冷凍水流入蓄冷槽10中。本實施例僅設置一個低溫冷卻水循環(huán)管路，本發(fā)明還可以設置更 多的如兩個或數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路，例如將蓄冷槽10中的高溫 冷凍水還可再作為低溫冷卻水提供給制冷機組冷凝器102，溫度進一 步升高的高溫冷凍水再作為低溫冷卻水...，直至高溫冷凍水的溫度升 高到與常規(guī)冷卻水的溫度相等或接近。3、 高溫冷凍水制冷管路 高溫冷凍水制冷管路包括兩個(1)蓄冷槽10經(jīng)管道與高溫冷凍水循環(huán)泵2串接后與制冷機組 蒸發(fā)器101的進水端相連，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端經(jīng)管道與蓄冷槽9相連。在上述管路旁還設有旁通管道L6并設有電動調節(jié)閥K5， 在蓄冷槽10與制冷機組蒸發(fā)器101之間的管道上設置溫度控制開關 T3，控制電動調節(jié)閥K4、 K5，保證制冷機組蒸發(fā)器101的進水溫度 滿足制冷機組1冷凍水的最高制冷進水溫度(本實施例設為17度)。 (2)蓄冷槽9經(jīng)管道與高溫冷凍水循環(huán)泵2串接后與制冷機組 蒸發(fā)器101的進水端相連，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端經(jīng)管道與蓄 冷槽8相連。高溫冷凍水制冷管路的數(shù)量與低溫冷卻水循環(huán)管路的數(shù)量有關， 當?shù)蜏乩鋮s水循環(huán)管路的數(shù)量更多時，由于高溫冷凍水的最高溫度更 高，需設置更多的高溫冷凍水制冷管路才能將高溫冷凍水最后變成低 溫冷凍水。在上述兩個高溫冷凍水制冷管路，制冷機組蒸發(fā)器101的出水端 通過冷凍水管L4再分別與蓄冷槽8、蓄冷槽9相連，在冷凍水管L4 上設置溫度控制開關T4，依據(jù)溫度控制電動調節(jié)閥K6、 K7的開啟。4、冷卻水循環(huán)管路制冷機組冷凝器102的進水端、出水端通過管道與冷卻塔5連接， 冷卻水泵7設在冷凝器102的進水端與冷卻塔5之間，在冷凝器102 的兩條供水管道上設置電動調節(jié)閥K12、 K13，在兩條出水管道上設 置電動調節(jié)閥K14、 K15,通過它們的開關進行冷卻水系統(tǒng)和低溫冷 卻水循環(huán)管路的轉換。上述管路中，第l、第3中的第(2)、第4管路為現(xiàn)有蓄冷空調 系統(tǒng)就有的管路，第2、第3中的第(1)管路是本發(fā)明特有的。上述水蓄冷空調系統(tǒng)可按如下過程運行1、 開始時，蓄冷槽8中為低溫冷凍水(本實施例設定為7度)， 充滿整個蓄冷槽8。2、 蓄冷槽放冷階段參見圖3，在用電高峰期，開啟冷凍水泵3， 開啟電動調節(jié)閥K1、 K8，低溫冷凍水經(jīng)冷凍水泵3、空調機組4變成 高溫冷凍水(本實施例設定為12度)回到蓄冷槽9中，電動調節(jié)閥 KIO、 K11依據(jù)溫度控制開關T2對冷凍水進水流量進行調節(jié)。在這一 過程中制冷機組1和冷卻塔5不運行。3、 高溫冷凍水當?shù)蜏乩鋮s水階段參見圖4，開啟制冷機組l、冷凍水泵3、高溫冷凍水循環(huán)泵2、 低溫冷卻水循環(huán)泵6，開啟電動調節(jié)閥k13、 k14，關閉電動調節(jié)閥 K12、 K15，依據(jù)溫度控制開關T1調整電動調節(jié)閥K3、 K9的大小，確 保低溫冷卻水達到制冷機組冷凝器102冷卻水最低溫度要求(本實施 例為17度)。蓄冷槽9中的高溫冷凍水分成兩個部分-(1) 部分高溫冷凍水(12度)通過制冷機組蒸發(fā)器101變成低 溫冷凍水(7度)后進入蓄冷槽8，為空調機組4提供冷負荷。(2) 部分高溫冷凍水(12度)當成低溫冷卻水，通過溫度控制 開關Tl調整電動調節(jié)閥K3、 K9的流量，以制冷機組冷凝器102所能 允許的最低溫度(17度)通過制冷機組冷凝器102，溫度繼續(xù)升高， 變成22度的高溫冷凍水進入蓄冷槽10中。上述過程不斷循環(huán)，直到蓄冷槽8中的冷凍水全部變成22度的 高溫冷凍水。4、 蓄冷階段在用電低谷期，開啟制冷機組l，高溫冷凍水循環(huán)泵2，冷卻塔5、冷卻水泵7，關閉電動調節(jié)閥K13、 K14，開啟電動調節(jié)閥K12、 K13，蓄冷階段分兩步進行(1) 參見圖5，蓄冷槽10中22度的高溫冷凍水通過溫度控制 開關T3調整電動調節(jié)閥K4、 K5，確保高溫冷凍水以制冷機組蒸發(fā)器 101所能允許的最高溫度(17度)通過制冷機組1變成12度的冷凍 水，通過溫度控制開關T4開啟電動調節(jié)閥K7，關閉電動調節(jié)閥K6， 12度的冷凍水進入蓄冷槽9。直到22度的冷凍水全部變成12度。(2) 參見圖6，蓄冷槽9中的12度的高溫冷凍水通過制冷機組 1，變成7度的低溫冷凍水，通過溫度開關T4關閉電動調節(jié)閥K7， 開啟電動調節(jié)閥K6， 7度的低溫冷凍水進入蓄冷槽8，直到蓄冷槽9 中所有的高溫冷凍水全部變成7度的低溫冷凍水存蓄于蓄冷槽8中。 蓄冷過程結束。除了上述實施例，在本發(fā)明構思下還可以有多種變化，這些變化 均包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法，其特征在于在蓄冷設備放冷階段，在制冷機組開啟狀態(tài)下，將低溫冷凍水經(jīng)過空調機組變成的高溫冷凍水當成低溫冷卻水代替冷卻水系統(tǒng)的冷卻水，以制冷機組冷凝器所能允許的冷卻水進水溫度提供給冷凝器，高溫冷凍水在蓄冷設備、制冷機組中形成低溫冷卻水循環(huán)，經(jīng)過低溫冷卻水循環(huán)后溫度進一步升高的高溫冷凍水再經(jīng)過0～數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)，每經(jīng)過一次循環(huán)高溫冷凍水的溫度進一步升高，在此過程中不需要開啟冷卻水系統(tǒng)；當需蓄冷時，開啟冷卻水系統(tǒng)，將蓄冷設備中的高溫冷凍水以制冷機組蒸發(fā)器所允許的冷凍水進水溫度經(jīng)過蒸發(fā)器進行制冷，直到變成低溫冷凍水或蓄冰。
2. 根據(jù)權利要求1所述的提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法， 其特征在于所述蓄冷空調系統(tǒng)為水蓄冷空調系統(tǒng)或冰蓄冷空調系 統(tǒng)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方 法，其特征在于所述放冷階段在用電高峰期運行，所述蓄冷階段在 用電低谷期或空調非使用時間運行。
4. 一種蓄冷空調系統(tǒng)，包括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、 空調機組、冷卻水系統(tǒng)，其特征在于還設有1 數(shù)個低溫冷卻水循 環(huán)管路，每個低溫冷卻水循環(huán)管路是由管道將蓄冷設備與制冷機組冷 凝器、冷凝器與蓄冷設備依次連接構成，并在冷凝器的供水管上設有低溫冷卻水循環(huán)泵；還設有2 數(shù)個高溫冷凍水制冷管路，每個高溫 冷凍水制冷管路是由管道連接在蓄冷設備中的不同溫度的冷凍水之 間并經(jīng)過制冷機組的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器的供水管上設置有高溫冷凍水 循環(huán)泵；在上述各管道上均設有電動調節(jié)閥，在低溫冷卻水循環(huán)管路 的冷凝器供水管上設有保證冷凝器的進水溫度滿足制冷機組冷卻水 進水溫度要求的溫度控制開關；在高溫冷凍水制冷管路的蒸發(fā)器供水 管上設有保證蒸發(fā)器的進水溫度滿足制冷機組冷凍水進水溫度要求 的溫度控制開關。
5. 根據(jù)權利要求4所述的蓄冷空調系統(tǒng)，其特征在于所述蓄 冷設備包括一個大蓄冷槽，在大蓄冷槽內設置豎向隔膜構成二至數(shù)個 小蓄冷槽，不同溫度的冷凍水儲蓄在不同的小蓄冷槽內。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的蓄冷空調系統(tǒng)，其特征在于所 述冷水機組為一臺或多臺。
全文摘要
本發(fā)明為一種提高蓄冷空調系統(tǒng)蓄冷密度的方法及一種蓄冷空調系統(tǒng)。本發(fā)明方法是在放冷階段，制冷機組開啟狀態(tài)下，將一部分高溫冷凍水作為低溫冷卻水代替冷卻水系統(tǒng)的冷卻水提供給制冷機組的冷凝器；當需蓄冷時，將高溫冷凍水經(jīng)過制冷機組的蒸發(fā)器進行制冷變成低溫冷凍水。本發(fā)明的蓄冷空調系統(tǒng)包括制冷機組、蓄冷設備、冷凍水泵、空調機組、冷卻水系統(tǒng)，還設有1～數(shù)個低溫冷卻水循環(huán)管路和2～數(shù)個高溫冷凍水制冷管路。本發(fā)明更多地降低了用電高峰期的用電量，減少運行費用，增加了蓄冷密度，對電網(wǎng)的移峰填谷有積極的作用。
文檔編號F24F5/00GK101334203SQ20081014278
公開日2008年12月31日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權日2008年8月4日
發(fā)明者濤 龍 申請人:濤 龍