一种超市能源系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超市能源系统，包括空调主机设备、蓄冰设备、制冷主机、冷冻冷藏设备和空调换热器，所述制冷主机通过管路和冷冻冷藏设备形成一回路，所述蓄冰设备与制冷主机形成一回路，该系统还包括自动制冷控制设备，所述自动制冷控制设备包括温度测量装置、膨胀水箱、补水装置、含冰率计算装置和调控装置。本实用新型根据含冰率大小自动控制制冷主机启动或关闭，从而大大节省了能源，降低了超市的运行成本。
【专利说明】一种超市能源系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及制冷及空调领域，特别是涉及一种超市能源系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济的高速发展，人民的生活水平也得到很大的提高，生活节奏进一步加快， 便利店、各种规模的超市、购物中心越来越受到人们的欢迎。我国能源消耗不断增大，高峰 用电量屡创新高，除了能源的进一步开发外，节约能源和提高能源使用效率也是一项重要 的工作。据有关资料显示，以每平方米每年的用电量为单位来计算（Kwh/m 2. y)，超市的耗电 量是普通办公建筑的2-3倍，超市的能源费用也增加了超市的成本。在目前的超市中，能耗 设备主要包括卖场的空调系统，生鲜食品的冷冻冷藏设备，照明设备，熟食加热设备等。当 前超市的空调系统和生鲜食品的冷冻冷藏设备彼此独立，各个设备生产厂家也只是努力提 高各自产品的能效比。在目前的基础上，要使各个独立设备提高其能源使用效率的困难很 大。实际上，超市的冷热源应该以系统的方式运行，努力提高设备使用率，使用廉价的低谷 电力蓄冷成为了超市节约能源、降低营运成本的方向。
[0003] 常规的超市卖场空调的运行方式是：低温低压的制冷剂气体经过制冷压缩机变成 高温高压的气体，经过冷凝器后，制冷剂对外放热后冷凝为低温高压的液体，热后流过节流 装置，压力降低，再流经蒸发器，在蒸发器制冷剂由低温低压液体吸收空调冷冻水的热量变 成低温低压的气体。空调冷冻水被吸收热量后温度降低然后流经末端装置，为超市空间提 高合适温度的舒适环境。如果超市的空调系统经过冷凝器后的制冷剂能够有效过冷，这将 大大提高制冷效率。实际上，过冷已经成为提供空调机能效的一个有效手段（如图1所示）。
[0004] 常规超市的冷冻系统和冷藏系统用于生鲜食品的保鲜，使用的温度范围各不相 同，而这些冷冻和冷藏系统采用陈列柜的型式。根据柜门的结构不同，陈列柜可分为封闭 式和敞开式两种。封闭式陈列柜的四周全封闭，柜门由玻璃制成，将柜内食品与外界隔开； 敞开式陈列柜的取货部分敞开，顾客可自由地选取食品，由风幕将食品与外界隔开。敞开 式陈列柜不仅能冷藏各种食品，而且有其良好的展示效果以及方便顾客购物的特点，因而 在大中型超市和零售商场的应用越来越广泛。冷冻冷藏设备按使用温度分为三种类型： 0°〇-10°〇、-12°〇-0°〇，低于-12°〇。根据制冷系统的布置方式可分为内藏式和分体式。内 藏式陈列柜将制冷剂和柜体做成一体，分体式是将制冷压缩机，冷凝器和电控柜与柜体分 开设置，可以将制冷压缩机和电控柜放到机房里，将冷凝器置于通风良好的地方。陈列柜 的能量消耗是巨大的，每天的运行时间是24小时，据针对大型超市的有关数据统计，陈列 柜所消耗掉的能量占到了整个超市系统的40%-70%，具体比例根据超市销售商品种类而 定。但夜晚，冷冻冷藏设备在超市停止营业后，系统的负荷只是额定负荷的60% - 85%，系 统的闲置时整个系统的制冷效率会降低。如果能够有效利用闲置的部分负荷来蓄冰，由于 有低谷电价的优势，这将大大节约超市能源费用。
【发明内容】
[0005] 本实用新型针对上述超市常规能源系统的缺点，提供设备使用率高，运营能源费 用低，制冷设备效率尚的超市能源系统；同时针对制冷季节的电网尚峰负荷大、电价尚、能 源系统运行费用高的缺点，提出了采用冷冻冷藏设备来蓄冷为超市制冷主机提供过冷所需 冷量或者直接在用电高峰时段为空调换热器直接供冷的方案。
[0006] 为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种超市能源系统，包括空调 主机设备、蓄冰设备、制冷主机、冷冻冷藏设备和空调换热器，所述制冷主机通过管路和冷 冻冷藏设备形成一回路，所述蓄冰设备与制冷主机形成一回路，所述空调主机设备包括制 冷压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、过冷器，所述制冷压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、 过冷器依次连接形成一回路，还包括自动制冷控制设备，所述自动制冷控制设备包括温度 测量装置、膨胀水箱、补水装置、含冰率计算装置和调控装置，其中，
[0007] 所述制冷主机和蓄冰设备通过管路形成一回路，所述温度测量装置设置于所述制 冷主机的输出端，所述蓄冰设备分别与空调用户端和膨胀水箱通过管路连接，所述补水装 置的输出端连接膨胀水箱；
[0008] 所述含冰率计算装置包括设定含冰率测试基准的基准设定单元、采集蓄冰融冰工 况的膨胀水箱的水位变化数据并据以得出蓄冰设备的水位变化规律的采集单元以及根据 超市能源系统运行数据的变化对含冰率进行修正的修正单元，所述制冷主机、蓄冰设备、膨 胀水箱和补水装置与所述含冰率计算装置之间电连接，所述含冰率计算装置与所述调控装 置之间电连接。
[0009] 优选地，所述含冰率计算装置将含冰率计算结果输入所述调控装置，当所述含冰 率计算结果超出阈值时，所述调控装置开启节能模式，当所述含冰率计算结果未超出阈值 时，关闭节能模式。
[0010] 优选地，所述蓄冰设备包括一组带有通孔的换热板、低温流体进口接口、低温流体 出口接口、空调水进口接口、空调水出口接口，换热板之间形成相互交错的空调水通道和低 温流体通道，相邻低温流体通道的低温流体流动方向相反而形成交错流动，在每组具有空 调水通道的换热板之间设有固定形成于换热板之间的冰块的挡冰支架。
[0011] 优选地，所述基准设定单元从采集单元获取蓄冷过程中膨胀水箱的最低水位Hl 和实时水位H，并据以计算膨胀水箱的实时水位的变化Λ H ;以及从温度测量装置中获取实 时温度Τ。
[0012] 优选地，所述修正单元从基准设定单元获取膨胀水箱的实时水位的变化Λ H和补 水装置的水流量变化。
[0013] 优选地，所述制冷主机的输出端与蓄冰设备的输入端之间通过管道连接，所述管 道用于运输载冷剂。
[0014] 优选地，所述膨胀水箱和补水装置之间设有流量计。
[0015] 优选地，所述过冷器为板式、壳管式和套管式中的任意一种。
[0016] 如上所述，本实用新型的超市能源系统，利用冷冻冷藏设备充分利用低谷电力在 夜间蓄冰，为空调系统提供高峰时段全部用冷量或让机组过冷，或直接为空调用户端设备 提供冷量。其具有以下有益效果：
[0017] 1.减少配置的主机数量，改善制冷主机的运行效率。利用冷冻冷藏设备蓄冰，为空 调用户端设备在用电高峰时直接提供冷量，这在一定程度上可以减少主机的台数和功率。 利用冷冻冷藏设备蓄冰，为制冷主机过冷提供冷量，这有利于制冷时主机效率的提高。
[0018] 2.改善了冷冻冷藏设备的夜间运行效率。传统超市的冷冻冷藏设备在夜间采用部 分负荷运行，这样整个系统的运行效率不是很理想，设备也没有得到充分利用。利用蓄冰设 备，使其利用低谷电力满负荷运行，改善了夜间运行效率，设备的使用率也得到提高。
[0019] 3.本实用新型通过自动制冷控制设备实时测试蓄冰设备中的含冰率，并根据含冰 率大小自动控制超市能源系统进入节能模式，从而大大节省了能源，降低了超市的运行成 本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1显示为现有技术的超市能源系统的示意图。
[0021] 图2显示为本实用新型的超市能源系统的示意图。
[0022] 图3显示为本实用新型的蓄冰设备的结构示意图。
[0023] 图4显示为本实用新型的空调主机设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说 明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另 外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应 用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0025] 请参阅图1本实用新型的超市能源系统的示意图。需要说明的是，本实施例中所 提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有 关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、 数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0026] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的描述，该超市能源系统包 括：
[0027] 所述超市能源系统包括空调主机设备16、蓄冰设备7、制冷主机10、冷冻冷藏设备 14和空调换热器11，所述制冷主机10通过管路和冷冻冷藏设备14形成一回路，所述蓄冰 设备7与制冷主机10形成一回路，所述空调主机设备16包括制冷压缩机1、冷凝器2、节流 机构3、蒸发器4、过冷器5,所述制冷压缩机1、冷凝器2、节流机构3、蒸发器4、过冷器5依 次连接形成一回路，该系统还包括自动制冷控制设备20,所述自动制冷控制设备20包括温 度测量装置201、膨胀水箱12、补水装置202、含冰率计算装置203和调控装置204,另外，该 系统在管路中还安装必需的阀门、泵、定压部件等，如切换阀6、切换阀8、泵9，其中，
[0028] 所述制冷主机10和蓄冰设备7通过管路形成一回路，所述温度测量装置201设置 于所述制冷主机10的输出端，所述蓄冰设备7分别与膨胀水箱12通过管路连接，所述补水 装置202的输出端连接膨胀水箱12 ;
[0029] 所述制冷主机10、蓄冰设备7、空调换热器11、膨胀水箱12和补水装置202依次连 接并通过管路形成一回路，所述含冰率计算装置203包括设定含冰率测试基准的基准设定 单元2031、采集蓄冰融冰工况的膨胀水箱的水位变化数据并据以得出蓄冰设备的水位变化 规律的采集单元2032以及根据超市能源系统运行数据的变化对含冰率进行修正的修正单 元2033,所述制冷主机10、蓄冰设备7、膨胀水箱12和补水装置202与所述含冰率计算装置 203之间电连接，所述含冰率计算装置203与所述调控装置204之间电连接。
[0030] 制冷压缩机1的出口和过冷器5的入口通过管路相连、节流机构3的入口和过冷 器5的出口相连、出口和蒸发器4的入口相连、蒸发器4的出口和制冷压缩机1的入口相连； 蓄冰设备7通过蓄冰管路和泵9与冷冻冷藏设备10相连成一个回路；蓄冰设备7的融冰管 路分为两路、一路连接切换阀6和过冷器相连、另一路通过切换阀8和空调换热器11相连， 这两路形成并联回路；空调换热器11与蒸发器4的管路上连接着空调水泵13和膨胀水箱 12。
[0031] 制冷主机开启时，低温低压的制冷剂气体经过制冷压缩机1的加压变成高温高压 的气体，经过冷凝器2和过冷器5后，制冷剂对外放热后冷凝为低温高压的液体，热后流过 节流装置3,压力降低，再流经蒸发器4,在蒸发器4中制冷剂由低温低压液体吸收空调冷冻 水的热量变成低温低压的气体回到制冷压缩机1中完成制冷循环。冷冻冷藏设备10冷却 至低于0摄氏度后在泵9的驱动下进入蓄冰设备7吸热制冰、温度降低后流回冷冻冷藏设 备10完成一个循环。蓄冰设备7的冰融化后经过管路切换阀6可以流过过冷器5或经过 管路切换阀8为空调换热器11提供冷量。制冷时，空调换热器11流出的空调水在水泵13 的输送下进入制冷蒸发器4温度降低后流入空调换热器11完成一个循环。
[0032] 优选地，所述蓄冰设备包括一组带有通孔的换热板、低温流体进口接口、低温流体 出口接口、空调水进口接口、空调水出口接口，换热板之间形成相互交错的空调水通道和低 温流体通道，相邻低温流体通道的低温流体流动方向相反而形成交错流动，在每组具有空 调水通道的换热板之间设有固定形成于换热板之间的冰块的挡冰支架。
[0033] 需要说明的是，所述蓄冰设备2可以为现有技术中的闭式外融冰蓄冰槽或开式融 冰蓄冰槽，优选地所述蓄冰设备2包括一组带有通孔的换热板、低温流体进口接口、低温流 体出口接口、空调水进口接口、空调水出口接口，换热板之间形成相互交错的空调水通道和 低温流体通道，相邻低温流体通道的低温流体流动方向相反而形成交错流动，在每组具有 空调水通道的换热板之间设有固定形成于换热板之间的冰块的挡冰支架。
[0034] 图3中换热板a、b，e、f之间的低温流体在换热板之间的流动方向是从上往下流 动，换热板c、d，g、h之间的低温流体在换热板之间的流动方向是从下往上流动。换热板10 的方向与地面垂直或平行。
[0035] 优选地，所述挡冰支架具有包覆形成于换热板壁上的楔形冰层的窄端面的第一支 板、包覆形成于换热板壁上的楔形冰层的宽端面的第二支板、以及包覆形成于换热板壁上 的楔形冰层的斜面的第三支板，其中，第一支板、第二支板和第三支板中的至少一者具有通 孔。
[0036] 如图3所示，本实施例中立式外融冰蓄冰槽的具有空调水通道形成于两个楔形冰 块之间，楔形冰块的窄端面（II )上包覆第一支板，楔形冰块的宽端面（I )上包覆第二支 板，楔形冰块的斜面（III)上包覆第三支板。所述挡冰支架由金属材料或塑料制成。第三 支板上设有多个均匀的通孔。
[0037] 优选地，所述制冷主机的输出端与蓄冰设备的输入端之间通过管道连接，所述管 道用于运输载冷剂。
[0038] 优选地，所述膨胀水箱和补水装置之间设有流量计205。
[0039] 优选地，所述过冷器为板式、壳管式和套管式中的任意一种。
[0040] 优选地，所述含冰率计算装置将含冰率计算结果输入所述调控装置，当所述含冰 率计算结果超出阈值时，所述调控装置开启节能模式，当所述含冰率计算结果未超出阈值 时，关闭节能模式。
[0041] 优选地，所述基准设定单元从采集单元获取蓄冷过程中膨胀水箱的最低水位Hl 和实时水位H，并据以计算膨胀水箱的实时水位的变化Λ H ;以及从温度测量装置中获取实 时温度Τ。
[0042] 优选地，所述修正单元从基准设定单元获取膨胀水箱的实时水位的变化Λ H和补 水装置的水流量变化。
[0043] 所述含冰率计算装置203的采集单元2032采集蓄冰和融冰过程中膨胀水箱12的 流量计205的变化数据，并根据该变化数据计算膨胀水箱12的水位变化数据，如膨胀水箱 12的水位H的变化数据Λ Η，得到蓄冰和融冰过程的Λ H变化趋势线。
[0044] 所述含冰率计算装置203的基准设定单元2031从采集单元2032中获取蓄冷过程 中水位的最低值，所述蓄冷过程是指在蓄冰开始阶段，由于水热胀冷缩，水由常温冷却至最 低温度时膨胀水箱中的水位H 1。同时，所述基准设定单元2031还从采集单元2032获取蓄 冷过程中膨胀水箱12的实时水位Η，并据此计算出膨胀水箱12的水位变化数据Λ H = H- H1。所述基准设定单元2031还从从温度测量装置3 (如温度计）中获取实时温度Τ，当从温 度测量装置3获取的温度值T达到设定值Ts时，记录该时刻下的Hs，并据此计算出温度在 Ts下的膨胀水箱12的水位变化数据Λ Hs = Hs-H1，蓄冰率的计算公式为：
【权利要求】
1. 一种超市能源系统，包括空调主机设备、蓄冰设备、制冷主机、冷冻冷藏设备和空调 换热器，所述制冷主机通过管路和冷冻冷藏设备形成一回路，所述蓄冰设备与制冷主机形 成一回路，所述空调主机设备包括制冷压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、过冷器，所述制 冷压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、过冷器依次连接形成一回路，其特征在于：还包括自 动制冷控制设备，所述自动制冷控制设备包括温度测量装置、膨胀水箱、补水装置、含冰率 计算装置和调控装置，其中， 所述制冷主机和蓄冰设备通过管路形成一回路，所述温度测量装置设置于所述制冷主 机的输出端，所述蓄冰设备分别与空调用户端和膨胀水箱通过管路连接，所述补水装置的 输出端连接膨胀水箱； 所述含冰率计算装置包括设定含冰率测试基准的基准设定单元、采集蓄冰融冰工况的 膨胀水箱的水位变化数据并据W得出蓄冰设备的水位变化规律的采集单元W及根据超市 能源系统运行数据的变化对含冰率进行修正的修正单元，所述制冷主机、蓄冰设备、膨胀水 箱和补水装置与所述含冰率计算装置之间电连接，所述含冰率计算装置与所述调控装置之 间电连接。
2. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述含冰率计算装置将含冰率 计算结果输入所述调控装置，当所述含冰率计算结果超出阔值时，所述调控装置开启节能 模式，当所述含冰率计算结果未超出阔值时，关闭节能模式。
3. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述蓄冰设备包括一组带有通 孔的换热板、低温流体进口接口、低温流体出口接口、空调水进口接口、空调水出口接口，换 热板之间形成相互交错的空调水通道和低温流体通道，相邻低温流体通道的低温流体流动 方向相反而形成交错流动，在每组具有空调水通道的换热板之间设有固定形成于换热板之 间的冰块的挡冰支架。
4. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述基准设定单元从采集单元 获取蓄冷过程中膨胀水箱的最低水位Hi和实时水位H，并据W计算膨胀水箱的实时水位的 变化AH;W及从温度测量装置中获取实时温度T。
5. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述修正单元从基准设定单元 获取膨胀水箱的实时水位的变化AH和补水装置的水流量变化。
6. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述制冷主机的输出端与蓄冰 设备的输入端之间通过管道连接，所述管道用于运输载冷剂。
7. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述膨胀水箱和补水装置之间 设有流量计。
8. 根据权利要求1所述的超市能源系统，其特征在于：所述过冷器为板式、壳管式和套 管式中的任意一种。
【文档编号】F24F11/02GK204227588SQ201420650155
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】张小力 申请人:上海本家空调系统有限公司