专利名称：中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，属于空调蓄冷
背景技术：
随着我国经济持续、高速、稳定发展和人民生活水平的提高，用电需求量逐年增长，特别是夏季用电高峰负荷每年聚增，峰谷差逐年拉大。近几年来，电力部门加快大机组和大容量电站建设，仍满足不了日益增长的生产和生活用电需要。因此每年都有10至100MKW的机组投入运行，但高峰负荷还存在很大的缺口。虽然高峰时间较短，但为了高峰的1个小时或几个小时，电力部门仍不惜人力财力，积极投入新机组；而一旦高峰结束，用电负荷随之下降，投入运行的机组就不能以最大的经济效益运行了。目前，城市中宾馆、商场、办公大楼等相继采用空调设备；最近几年气候变暖，人民生活水平提高，居民安装空调增多，使中央空调和居民空调的耗电量占整个城市用电的比例不断上升。电力供应高峰不足而低谷过剩的矛盾相当突出。由此可见，仅靠建新电站增加供电能力来解决矛盾难以办到。从用户角度上来说，合理使用电价减少支出，是他们追求效益的最重要的途径。因此，做好削峰填谷在中央空调中的应用冰蓄冷技术是缓解电网压力，合理使用电价，是用户和电力部门理所当然乐意接受的“双赢”选择。
目前采用一种深夜制冰蓄冷技术(参见附图1)，即在大楼中央空调系统待夜间用电低谷时段开机制冰蓄冷，供次日用电高峰时段空调供冷。夜间制冰时，热交换器停止工作，制冷机在蒸发温度为零下8摄氏度左右运行，系统内循环的低温乙二醇溶液(不冻液)流经蓄冷槽7，使交错排布在蓄冷槽中充注硅酸盐水溶液的蓄冰球开始蓄冰过程，制冷机1.2随着返回的不冻液的温度的降低逐渐通过能量调节装置减少其制冷量；在次日用电高峰时段可用蓄冰球释冷，系统内循环的乙二醇溶液流经蓄冷槽7，从蓄冷槽中蓄冰球获得低的温度后与空调系统循环水通过板式换热器8进行热交换，冷却空调系统循环水； 当蓄冰球释冷结束，再由机组1.1、1.2单独供冷。
在上述冰蓄冷空调中，空调运行的模式可以有如下五种工况1夜间蓄冷装置蓄冰；2蓄冷装置单融冰制冷；3单主机制冷；4单主机蓄冰制冷；5蓄冷装置融冰和主机并联制冷；这种模式运行有较大的调整选择性和控制的复杂性。而现行的分量蓄冷模式中的冰蓄冷空调系统比普通中央空调多了两台乙二醇循环泵5，每台泵运行功率高达45KW，可以认为想尽千方百计实施冰蓄冷“移峰填谷”赚来的电价差，竟又被两台乙二醇循环泵吃了一部分进去。所以目前的蓄冷装置效率并不是很理想。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的冰蓄冷空调系统不足而设计的一种中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，它减少了一台乙二醇初级循环泵来实现更进一步的节能。
为了达到上述目的，本实用新型提出的一种中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，包括制冷工况回路管道设备和制冰工况回路管道设备，一板式换热器的两输入端和输出端分别接在制冰工况回路管道和制冷工况回路管道上，其制冰工况回路的管道设备由冰球蓄冷罐、一台乙二醇次级循环泵、制冰工况冷冻机的蒸发器、冷却装置及相互连接的管道、控制阀门组成；其中制冰工况冷冻机的蒸发器与一个电动二通阀串联构成第一回路，冰球蓄冷罐两端并联另一个电动二通阀与二醇次级循环泵串联构成第二回路，板式换热器的一输入端与底三个电动二通阀串联构成第三回路；所述的三个回路彼此互相并联。在上述制冰工况冷冻机的蒸发器供液管端或回液管端还接有膨胀水箱；所述的制冰工况冷冻机仅运行单一的制冰工况，制冷工况冷冻机也仅运行单一的制冷工况。
上述的设备阀门的控制系统由机箱控制面板、PLC可编程控制器、传感器、传感器转换接口和执行驱动元件组成。
本实用新型具有的优点及效果如下1、并冰球蓄冷节能装置它减少了一台乙二醇初级循环泵来实现更进一步的节能。
2、传统的冰球蓄冷装置由于单主机蓄冰制冷工况要求主机制冷富裕能力大，主机蓄冰效率低下故实际使用很少，本冰球蓄冷节能装置根据不同的实际条件不予考虑。
3、在系统管道控制阀门取消了现有技术中普遍使用的电动三通流量阀，只使用三个电动二通阀实现四种不同的工况的转换，控制电路简单稳定。
4、本冰球蓄冷节能装置在具体控制环节中有多种连动控制，从而保证了设备的安全和系统可靠运行。
图1为现有技术的系统原理图；图2为本实用新型技术的系统原理图；图3为本实用新型的控制电路方框原理图。
在附图图例中1.1冷冻机；1.2冷冻机；2.1冷却塔；2.2冷却塔；3冷冻水泵；4冷却水泵；5乙二醇次级循环泵；6乙二醇次级循环泵；7冰蓄冷罐；8板式换热器；9集水器；10分水器；11冷冻水泵；12箱控制面板；13显示器；14乙二醇膨胀水箱；15.1补水泵；15.2补水泵；16.1蓄冷罐温度传感器；16.2蓄冷罐温度传感器；16.3板换温度传感器；16.4板换温度传感器；16.5集水器回水温度传感器；17传感器转换接口；18.1乙二醇水流开关；18.2冷冻水流开关；18.3乙二醇水流开关；19PLC可编程控制器；20输出接口；F1、F2、F3电动二通阀；具体实施方式
有关本实用新型的详细构造、功用与特点，可由以下实施方式结合附图的详细说明而得以充分了解。
参照附图2说明的本实施方式的中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，包括制冷工况回路管道设备和制冰工况回路管道设备，一板式换热器8的两输入端和输出端分别接在制冰工况回路管道和制冷工况回路管道上，其特征在于所述的制冰工况回路的管道设备由冰球蓄冷罐7、一台乙二醇次级循环泵6、制冰工况冷冻机的蒸发器1.1、冷却装置及相互连接的管道、控制阀门组成；其中制冰工况冷冻机的蒸发器1.1与电动二通阀F1串联构成第一回路，冰球蓄冷罐7两端并联一个电动二通阀F2与二醇次级循环泵6串联构成第二回路，板式换热器8的一输入端与电动二通阀F3串联构成第三回路；所述的三个回路彼此互相并联。所述的制冰工况冷冻机的蒸发器1.1供液管端接有膨胀水箱14。
上述的设备阀门的控制系统由机箱控制面板12、PLC可编程控制器19、传感器、传感器转换接口17、输出接口20和执行驱动元件组成。
由于单主机蓄冰制冷工况要求主机制冷富裕能力大，主机蓄冰效率低下故实际使很少，上述冰球蓄冷节能装置根据不同的实际条件不予考虑，以下工作原理仅采用四种不同的工况分述如下1夜间蓄冷装置蓄冰该工况下乙二醇的流通管路是冷冻机1.2——冰蓄冷罐7——乙二醇次级循环泵6——电动二通阀F1——冷冻机1.2。具体控制策略为①关闭电动二通阀F2、F3；同时开启电动二通阀F1、启动冷却水泵4、冷却塔风机2.1；启动乙二醇次级循环泵6之一；②当水流开关8.3接通、乙二醇次级循环泵6运行正常后，方可启动冷冻机1.2。
③冷冻机通过自身控制电路来完成蓄冰。
④当蓄冷罐温度传感器16.1＝-5℃时关闭冷冻机1.2；冷冻机关闭后再依次关闭乙二醇次级循环泵6、冷却水泵4、冷却塔风机2.1。
2蓄冷装置单融冰制冷该工况下乙二醇的流通管路是冰蓄冷罐7——乙二醇次级循环泵6——电动二通阀F3——板式换热器8——冰蓄冷罐7。具体控制策略为①关闭电动二通阀F1、F2；同时开启电动二通阀F3；启动冷冻水泵3之一；②当水流开关8.2接通时，启动乙二醇次级循环泵6。
③集水器回水温度传感器16.5感测回水温度；根据温度传感器16.5测量值和设定值，对F2进行PID调控，使供冷量随负荷变化而变化，最终达到空调水恒温输出。
④当蓄冷罐温度传感器16.2测量的温度上升，超过设定值融冰结束，关闭乙二醇次级循环泵6，再关闭冷冻水泵3。
3单主机制冷该工况为现有的空调系统运行模式，为提高系统制冷效率，不使用乙二醇的流通管路。冷冻水流通管路是冷冻机1.1——分水器10——用户——集水器9——冷冻水泵11——冷冻机1.1。具体控制策略使用冷冻机生产厂家配套的控制器。
4蓄冷装置融冰和主机并联“调峰”制冷该工况下冷冻机1.1运行现有的空调系统模式，控制同单主机制冷；冷冻机1.2不工作，蓄冷装置运行单融冰制冷模式。两种模式按负荷要求以及时间顺序选择单独或并联运行工作。
冷冻水流通管路一路是集水器9——冷冻水泵11——冷冻机1.1——分水器10——用户。
冷冻水流通管路另一路是集水器9——冷冻水泵3——板式换热器8——分水器10——用户。
乙二醇的流通管路是冰蓄冷罐7——乙二醇次级循环泵6——电动二通阀F3——板式换热器8——冰蓄冷罐7。具体控制策略为①8:00-8:30开机，启动冷却水泵4、冷却塔风机2.1、2.2；启动冷冻水泵11之一，关闭板式换热器8的碟阀，待冷冻水流通管路正常时，方可启动冷冻机1.1②8:30-14:30冷冻机1.1运行现有的空调系统模式；③14:30关闭电动二通阀F1、F2；同时开启电动二通阀F3；启动冷冻水泵3之一；当水流开关18.2接通时，启动乙二醇次级循环泵6。集水器回水温度传感器16.5感测回水温度；根据温度传感器16.5测量值和设定值，对F2进行PID调控，使供冷量随负荷变化而变化，最终达到空调水恒温输出。
④14；30-18:00为蓄冷装置融冰和主机并联“调峰”制冷时期，当蓄冷罐温度传感器16.2测量的温度上升，超过设定值融冰结束，关闭乙二醇次级循环泵6，再关闭冷冻水泵3。
⑤18:00-23:00系统仅让冷冻机1.1保持低负荷运行现有的空调系统模式；23:00关闭冷冻机1.1再冷冻水流通管路上的冷冻水泵11。23:00运行夜间蓄冷装置蓄冰模式。
本实施方式的控制系统采用机箱控制面板12、PLC可编程控制器19、传感器、传感器转换接口17、输出接口20和执行驱动元件组成，它具有控制可靠、灵活，管理方便将来扩展容易等优点。
系统硬件框图见附图4。本系统中为了保证设备的安全和系统可靠运行，在具体控制环节中有多种连动控制。
①夜间蓄冷装置蓄冰启动时，冷却水泵4、乙二醇次级循环泵6要优先于冷冻机1.2；即用乙二醇水流开关18.3锁住冷冻机1.2的运行电路；但冷却水泵4为程序控制。运行时，冷冻机1.2、冷却水泵4要受蓄冷罐温度传感器16.1控制；冷却水泵4锁住乙二醇次级循环泵6的停止功能按扭。万一电动二通阀F3误动作，乙二醇水流开关18.1能自动启动冷冻水泵3。停机时冷冻机1.2要优先于乙二醇次级循环泵6。
上述模式受自然时钟控制，即只能在23:30自次日6:00运行。
②蓄冷装置单融冰制冷启动时，冷冻水泵3要优先于乙二醇次级循环泵6；即用冷冻水流开关18.2锁住乙二醇次级循环泵6的运行电路；停机时乙二醇次级循环泵6要优先于冷冻水泵3。
上述模式受自然时钟控制，即只能在8:00自次日18:00运行③单主机制冷使用冷冻机生产厂家配套的控制器连动控制④蓄冷装置融冰和主机并联“调峰”制冷其连动控制同②、③。但该模式受自然时钟控制，即可以运行在8:00自次日23:30。
上述实施方式以及附图所示的描述只是作为示例用以说明本实用新型的创造性及功效。其他采用本实用新型的构思的改进与修改均应属于本实用新型的范围。
权利要求1.一种中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，包括制冷工况回路管道设备和制冰工况回路管道设备，一板式换热器(8)的两输入端和输出端分别接在制冰工况回路管道和制冷工况回路管道上，其特征在于所述的制冰工况回路的管道设备由冰球蓄冷罐(7)、一台乙二醇次级循环泵(6)、制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)、冷却装置及相互连接的管道、控制阀门组成；其中制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)与电动二通阀(F1)串联构成第一回路，冰球蓄冷罐(7)两端并联一个电动二通阀(F2)与二醇次级循环泵(6)串联构成第二回路，板式换热器(8)的一输入端与电动二通阀(F3)串联构成第三回路；所述的三个回路彼此互相并联。
2.根据权利要求1所述的中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，其特征在于所述的制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)供液管端接有膨胀水箱(14)。
3.根据权利要求1所述的中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，其特征在于所述的制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)回液管端接有膨胀水箱(14)。
4.根据权利要求1所述的中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，其特征在于所述的制冰工况冷冻机(1.1)仅运行单一的制冰工况，制冷工况冷冻机(1.2)仅运行单一的制冷工况。
5.根据权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，其特征在于所述的设备阀门的控制系统由机箱控制面板(12)、PLC可编程控制器(19)、传感器、传感器转换接口(17)、输出接口(20)和执行驱动元件组成。
专利摘要本实用新型公开了一种中央空调系统中的冰球蓄冷节能装置，包括制冷工况回路管道设备和制冰工况回路管道设备，一板式换热器(8)的两输入端和输出端分别接在制冰工况回路管道和制冷工况回路管道上，其制冰工况回路的管道设备由冰球蓄冷罐(7)、一台乙二醇次级循环泵(6)、制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)、冷却装置及相互连接的管道、控制阀门组成；其中制冰工况冷冻机的蒸发器(1.1)与电动二通阀(F1)串联构成第一回路，冰球蓄冷罐(7)两端并联一个电动二通阀(F2)与二醇次级循环泵(6)串联构成第二回路，板式换热器(8)的一输入端与电动二通阀(F3)串联构成第三回路；所述的三个回路彼此互相并联。本实用新型主要使用在中央空调系统中，较传统的冰球蓄冷装置它减少了一台乙二醇初级循环泵来实现更进一步的节能。
文档编号F24F12/00GK2630716SQ03227669
公开日2004年8月4日 申请日期2003年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者黄耀, 曹远平 申请人:曹远平