本實(shí)用新型涉及水蓄冷空調(diào)領(lǐng)域，具體為一種水蓄冷控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是一種在中央空調(diào)和集中供冷系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的儲能系統(tǒng)，用于幫助電網(wǎng)用戶側(cè)實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的移峰填谷，緩解電網(wǎng)晝夜之間的負(fù)荷差異矛盾，提高發(fā)電側(cè)的一次能源利用效率。水蓄冷系統(tǒng)的基本原理是利用夜間的富余低谷電力開啟制冷主機(jī)，通過降低蓄冷水槽內(nèi)水溫的方式把產(chǎn)生的冷量儲存起來，在白天供冷需求大的高峰電力負(fù)荷時段，則釋放儲存的冷量滿足空調(diào)用冷端的需求，避免或降低采用制冷主機(jī)直接供冷所需要的電力負(fù)荷，從而達(dá)到電力移峰填谷的目的。

水蓄冷技術(shù)種類較多，但應(yīng)用最為廣泛的是自然分層式水蓄冷系統(tǒng)。在自然分層式水蓄冷系統(tǒng)中，蓄冷水槽內(nèi)同時儲存蓄滿冷量的低溫水(比如4℃)和釋放冷量的高溫水(比如11℃)，高溫水密度小，自然浮在上面，低溫水密度大，自然沉在下面。高、低溫水之間是斜溫層，即溫度從低溫到高溫逐漸過渡的水層。斜溫層內(nèi)的水溫由于較高，作為供冷冷源其品位較低，不滿足空調(diào)用冷端的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，因此其中所儲存的冷量往往難以被利用，這就使得蓄冷水槽的有效利用效率降低，系統(tǒng)運(yùn)行能效也會受到不利影響。因此，在水蓄冷系統(tǒng)中，需要布置上、下布水器，以便在蓄冷和放冷運(yùn)行模式下，從蓄冷水槽取出或送回蓄冷水槽的水流盡可能平緩從而降低對槽內(nèi)自然分層的不同溫度水層的擾亂，最終達(dá)到盡可能降低斜溫層厚度的目的。

在現(xiàn)有布水器技術(shù)水平下，即使采用良好的布水器設(shè)計(jì)，斜溫層厚度也處于較大的數(shù)量級，而且在蓄冷或放冷運(yùn)行中如果冷源或用冷端負(fù)荷發(fā)生波動時，往往會導(dǎo)致斜溫層厚度的進(jìn)一步惡化，從而使得水蓄冷槽的有效利用率得不到充分提高，系統(tǒng)運(yùn)行效率也難以達(dá)到較為優(yōu)異的水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種水蓄冷控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用移動蓄冷盤的方式釋放冷量、縮小斜溫層的厚度，大幅度改善水蓄冷系統(tǒng)的蓄冷水槽利用率和運(yùn)行效率。

本實(shí)用新型水蓄冷控制系統(tǒng)包括蓄冷水槽、移動蓄冷盤、升降機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制器及若干溫度傳感器；所述若干溫度傳感器沿蓄冷水槽縱向分布；所述移動蓄冷盤與升降機(jī)構(gòu)連接，并位于蓄冷水槽內(nèi)；所述控制器分別與驅(qū)動機(jī)構(gòu)、若干溫度傳感器連接，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)連接，控制器根據(jù)若干溫度傳感器所檢測的蓄冷水槽不同深度位置的水溫信號判斷出當(dāng)前斜溫層所在位置，再通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)自動把移動蓄冷盤移動至當(dāng)前斜溫層所在的位置。

優(yōu)選地，所述移動蓄冷盤通過升降機(jī)構(gòu)懸掛于蓄冷水槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述移動蓄冷盤包括密封外殼以及封裝于密封外殼內(nèi)的若干相變蓄冷材料，所述密封外殼的豎直方向上開設(shè)有若干通孔；或者包括中空的篩網(wǎng)及填充在篩網(wǎng)內(nèi)的若干蓄冷球，所述篩網(wǎng)的上表面、下表面設(shè)有通孔。所述若干蓄冷球填充滿整個篩網(wǎng)內(nèi)部空間。

優(yōu)選地，所述移動蓄冷盤的水平截面形狀與蓄冷水槽的水平截面形狀為相似的幾何圖形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

1、在蓄冷水槽的縱向布置多個溫度傳感器以檢測不同深度的不同水溫，控制器根據(jù)多個溫度傳感器對水溫的檢測結(jié)果判斷斜溫層所在位置，再通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制移動蓄冷盤移動到斜溫層進(jìn)行冷量的存儲或釋放。移動蓄冷盤所釋放的冷量把斜溫層內(nèi)大部分的水溫降低到可以滿足供冷需求的溫度品位，使得放冷過程中的實(shí)際斜溫層的厚度大幅度降低，解決了傳統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)斜溫層厚度大造成蓄冷水槽有效利用率低以及蓄冷系統(tǒng)綜合運(yùn)行效率低下的問題。

2、移動蓄冷盤的豎直方向上設(shè)有多個通孔，這些通孔使得移動蓄冷盤沿蓄冷水槽縱向上下移動時水流能平緩地從移動蓄冷盤的一端流向另一端，從而盡可能減弱對蓄冷水槽內(nèi)水層的擾動，進(jìn)一步縮減了斜溫層厚度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型水蓄冷控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為移動蓄冷盤一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為移動蓄冷盤另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、移動蓄冷盤；1A、通孔；1B、密封外殼；1C、相變蓄冷材料；2、蓄冷水槽；3、上布水器；4、升降機(jī)構(gòu)；5、固定位；6、上布水管；7、第一水泵；8、制冷主機(jī)；9、放冷換熱器；10、用冷端；11、第二水泵；12、第二閥門；13、第一閥門；14、下布水管；15、下布水器；16、溫度傳感器；17、溫度傳感器固定裝置；18、控制器；19、驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例和說明書附圖，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1，本實(shí)用新型水蓄冷控制系統(tǒng)包括蓄冷水槽2、升降機(jī)構(gòu)4、制冷主機(jī)8、放冷換熱器9、驅(qū)動機(jī)構(gòu)19和控制器18，制冷主機(jī)8的入水口、出水口分別設(shè)置第一水泵7、第一閥門13，放冷換熱器9的入水口設(shè)有第二水泵11、第二閥門12，放冷換熱器9還與用冷端10連接。蓄冷水槽2內(nèi)有上布水管6、連接在上布水管6上的上布水器3、下布水管14以及連接在下布水管14上的下布水器15、移動蓄冷盤1及用于測量蓄冷水槽2不同深度位置的水溫信號的若干溫度傳感器16；若干溫度傳感器16分別與控制器18連接，沿蓄冷水槽2的深度方向等距離布置，即縱向等距離布置，且固定在溫度傳感器固定裝置17上，溫度傳感器固定裝置17設(shè)置在蓄冷水槽2的內(nèi)側(cè)壁。

移動蓄冷盤1的上端與升降機(jī)構(gòu)4連接，升降機(jī)構(gòu)4的另一端連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)19，并固定在蓄冷水槽2正上方的固定位5上?？刂破?8與驅(qū)動機(jī)構(gòu)19連接，升降機(jī)構(gòu)4受驅(qū)動機(jī)構(gòu)19驅(qū)動，并帶動移動蓄冷盤1在蓄冷水槽2縱向自由移動。升降機(jī)構(gòu)4可采用彈簧來實(shí)現(xiàn)，也可以采用卷軸及繞設(shè)于卷軸上的繩索來實(shí)現(xiàn)。固定位5位于蓄冷水槽2的正上方，用于固定升降機(jī)構(gòu)4的另一端，使得升降機(jī)構(gòu)以此固定點(diǎn)5為限位基點(diǎn)，只有在其與移動蓄冷盤1連接的一端才可以自由上下移動。同時固定位5也承受移動蓄冷盤1的懸掛重量。

移動蓄冷盤1包括密封外殼1B，以及封裝于密封外殼1B內(nèi)的若干相變蓄冷材料1C，如圖2所示，移動蓄冷盤的水平截面形狀決定于蓄冷水槽的水平截面形狀，二者應(yīng)在幾何上大體相似，即兩者為相似的幾何圖形，例如可以同是圓形，也可以同是正方形。本實(shí)用新型在移動蓄冷盤1的豎直方向上開通了若干通孔，以便其沿蓄冷水槽縱向上下移動時移動蓄冷盤上、下表面間的水能平緩地從移動蓄冷盤的一端流向另一端，從而盡可能減弱對蓄冷水槽內(nèi)水層的擾動。由于移動蓄冷盤1追蹤斜溫層上下移動的速度非常緩慢，再加上上述通孔1A的存在，蓄冷水槽2內(nèi)的水層幾乎不會受到明顯的擾動，也就是不會使斜溫層的厚度明顯惡化。其中，相變蓄冷材料1C具有一定的相變潛熱量，并且相變溫度點(diǎn)在4～8℃的空調(diào)冷凍水供冷溫度范圍內(nèi)，當(dāng)水溫高于其相變點(diǎn)時，相變材料由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?，同時把其儲存的冷量釋放到周圍水層中；當(dāng)水溫低于其相變點(diǎn)時，相變材料由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?，吸收周圍水層中的冷量并儲存起來。比如，十四烷就是一種可行的相變蓄冷材料。

移動蓄冷盤1還可采用如圖3所示結(jié)構(gòu)，包括中空的篩網(wǎng)1D及填充在篩網(wǎng)1D內(nèi)的若干蓄冷球(蓄冷球未示出)，蓄冷球采用相變蓄冷材料制成，篩網(wǎng)1D的上表面、下表面及側(cè)面均設(shè)有通孔1E。若干蓄冷球填充滿整個篩網(wǎng)1D內(nèi)部空間，一方面避免蓄冷球在移動蓄冷盤上下移動時在篩網(wǎng)內(nèi)滾動而加大對水層的擾動，另一方面使篩網(wǎng)內(nèi)充滿了蓄冷材料，提高了蓄冷盤的蓄冷能力。

沿蓄冷水槽2深度方向等距離分布的多個溫度傳感器16用于檢測蓄冷水槽2內(nèi)沿豎直方向的溫度分布情況，即檢測蓄冷水槽2不同深度位置的溫度信號，把檢測結(jié)果傳輸?shù)娇刂破?8?？刂破?8根據(jù)檢測結(jié)果判斷出當(dāng)前斜溫層所在位置，再通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)19及升降機(jī)構(gòu)4自動把移動蓄冷盤1移動至當(dāng)前斜溫層所在的位置。為了便于控制器18判斷當(dāng)前斜溫層所在位置，本實(shí)用新型將溫度傳感器16進(jìn)行編號，例如從上到下依次編號為1、2、3、……、n，每個溫度傳感器的編號均分別對應(yīng)蓄冷水槽中一個確定的深度位置坐標(biāo)，控制器預(yù)先存儲全部溫度傳感器的深度位置坐標(biāo)。正常蓄冷和放冷工況下，蓄冷水槽2內(nèi)豎直方向上的溫度分布都是一段高溫區(qū)、一段斜溫層、一段低溫區(qū)，斜溫層即高溫區(qū)與低溫區(qū)之間的過渡區(qū)。若控制器18根據(jù)溫度傳感器所檢測的溫度信號找出過渡區(qū)位于第i和第k個傳感器之間，則當(dāng)前斜溫層在第i和第k傳感器之間的位置，在這個位置區(qū)間，根據(jù)內(nèi)插法進(jìn)一步精確計(jì)算出移動蓄冷盤與第i傳感器的距離，以及與第k傳感器的距離。其中1≤i≤n，1≤k≤n。

本實(shí)用新型在蓄冷運(yùn)行模式下，第一閥門13開啟，第二閥門12關(guān)閉，第一水泵7和制冷主機(jī)8開啟。蓄冷水槽2上部的高溫水通過上布水器3被平緩地吸入上布水管6中，再經(jīng)過制冷主機(jī)8冷卻到目標(biāo)蓄冷溫度(比如4℃)后，沿下布水管14并經(jīng)下布水器15被平緩送回蓄冷水槽2的底部。由于低溫水的密度大，自然沉在下部，因此不會與上部的高溫水混合，但高、低溫水層之間的溫度過渡層，即斜溫層是明顯存在的。隨著蓄冷的進(jìn)行，下部的低溫水越來越多，上部的高溫水越來越少，斜溫層由下往上逐步移動，直至到達(dá)蓄冷水槽2頂部則蓄冷結(jié)束。

在蓄冷運(yùn)行過程中，控制器18根據(jù)若干個等距排列的系列溫度傳感器16實(shí)時檢測得到的溫度分布，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)19和升降機(jī)構(gòu)5控制移動蓄冷盤1自動實(shí)時跟蹤移動到斜溫層區(qū)域內(nèi)。在上述跟蹤移動過程中，移動蓄冷盤1內(nèi)封裝的相變蓄冷材料通過與下部低溫水的換熱而吸收冷量，逐步由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，儲存了一定數(shù)量的冷量。當(dāng)蓄冷結(jié)束時，移動蓄冷盤1移動至蓄冷水槽2的上端，其中的相變蓄冷材料完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，移動蓄冷盤1達(dá)到蓄冷飽和狀態(tài)。

類似的，在放冷運(yùn)行模式下，第一閥門13關(guān)閉，第一水泵7和制冷主機(jī)8均關(guān)閉，第二閥門12開啟，第二水泵11開啟。蓄冷水槽2下部的低溫水通過下布水器15被平緩地吸入下布水管14中，再經(jīng)過放冷換熱器9向用冷端10釋放冷量，溫度升高到額定值后(比如11℃)，沿上布水管6并經(jīng)上布水器3被平緩送回蓄冷水槽2的頂部。由于高溫水的密度小，自然浮在上部，因此不會與下部的低溫水混合，但高、低溫水層之間的溫度過渡層，即斜溫層也是明顯存在的。隨著放冷的進(jìn)行，上部的高溫水越來越多，下部的低溫水越來越少，斜溫層由上往下逐步移動，直至到達(dá)蓄冷水槽2的低部則放冷結(jié)束。

在放冷運(yùn)行過程中，控制器根據(jù)前述溫度傳感器16實(shí)時檢測得到的溫度分布，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)19、升降機(jī)構(gòu)4控制移動蓄冷拼1實(shí)時跟蹤移動到斜溫層區(qū)域內(nèi)。在上述跟蹤移動過程中，移動蓄冷盤1內(nèi)封裝的相變蓄冷材料通過與其周邊水層內(nèi)的較高溫度水的換熱而釋放冷量，逐步由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，同時使得移動蓄冷盤1周邊的斜溫層內(nèi)的水層被冷卻到符合供冷標(biāo)準(zhǔn)的溫度品位，也就相當(dāng)于減小了斜溫層的厚度，把原本低品位的斜溫層蓄冷量轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高品位的冷源，從而使得蓄冷水槽的有效利用率大幅度提高，系統(tǒng)運(yùn)行效率也顯著提升。當(dāng)放冷結(jié)束時，移動蓄冷盤1移動至蓄冷水槽2的底端，其中的相變蓄冷材料完全轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，移動蓄冷盤1所儲存的冷量完全釋放。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。