专利名称：一种蓄冰槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄冰空调技术领域，特别涉及蓄冰空调系统中的蓄冰槽。
背景技术：
由于我国经济的高速增长，用电量也随之高速增长，尤其是用电量在高峰时段非常集中， 电力供应高峰不足而低谷过剩的矛盾越来越突出。因此，供电部门采用分时电价政策，移峰 填谷。空调用电量约占电网总用电量的30% ，是造成电网负荷峰谷差的一个重要原因。采 用蓄冰空调系统在夜间将价格低廉的低谷电用以蓄冰储存冷量，在电价较为昂贵的用电高峰 期少使用或不用主机制冷，只要将储存的冷量释放出来，就能达到电力移峰填谷的目的。经 实践证明冷量的储存非常方便、环保、经济、安全，因而蓄冰空调是空调行业发展的一个重 要的发展方向，在降低用户的运行费用的同时也减轻了电网的压力，实现"移峰填谷"。
在实际工程中，蓄冰空调系统应用很广。蓄冰空调大致分为两类，动态蓄冰和静态蓄冰。 静态蓄冰按蓄冰方式可分为有封装式蓄冰，盘管式蓄冰。封装式蓄冰是将一定形状的塑料容 器内的水制成冰用以蓄冷，形式包括冰球和冰板等。由于封装冰在运行中蓄冰量的多少不能 有效检测，容易被涨破，当前广泛采用的是盘管式蓄冰。对盘管蓄冰系统按融冰方式分类又 可以分为盘管外融冰和盘管内融冰。盘管内融冰采用载冷剂取冷，需要二次换热装置和大量 昂贵的载冷剂，过程中有相当程度的冷量损失；冰层融化时候，载冷剂与冰层之间形成水层， 故融冰换热时候热阻较大，影响取冷速率；空调水温度较高，使空调末端系统容量增大，增 加空调系统的投资。盘管外融冰采用空调水直接融冰，省掉了二次换热环节，取冷温度低， 使大温差低温送风成为可能，在现有工程中得到广泛应用。
现有技术中，外融冰空调系统采用的蓄冰槽一般采用上部与大气相通的开式结构，称之 为开式蓄冰槽。开式融冰系统普遍存在取冷泵扬程大，泵停机后不可避免室内末端的水流倒 灌，电磁阀和水量调节电动阀承受水静压大，开启和调节困难等缺陷。专利号为02237573.2 的专利——"闭式外融冰蓄冰槽"克服了上述缺陷。这种闭式外融冰蓄冰槽，包括壳体，冰 盘管，载冷剂分液管和载冷剂集液管。其结构的主要特点是，壳体的两端分别与封头封闭连 接，冰盘管由弯管和直管形成多管程载冷剂通道，由壳体内两端所设具有通孔的管板固定在 壳体内。冰盘管外表面和壳体内表面空间形成空调水通道。空调水通道中设有多个交错放置 的水折流板。冰盘管集合入口与载冷剂分液管连接，冰盘管集合出口与载冷剂集液管连接。 各管路通道分别接出封头。
上述专利中的闭式外融冰蓄冰槽实际上是管壳式换热器的结构，只是将其用于蓄冰。该蓄冰槽也存在一些缺陷，如融冰时可能出现空调水通道堵塞的现象；而且、这样的管壳式蓄 冰槽不能够满足大容量的蓄冰空调系统，如果将其模块化，由于外形是圆柱，其放置形式容 易受到现场空间的限制，会占有宝贵的建筑空间等问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种蓄冰槽。利用板式换热器的原 理进行蓄冰，同时采用闭式外融冰方式融冰。换热板可以很容易地实现换热的强化，提高结 冰效率；利用相邻低温流体通道里的低温流体的交错流动实现温度场均匀以控制结冰厚度； 取消了二次换热装置，减少了系统投资；采用外融冰方式取冷效果好，取冷温度低，为低温 送风提供了技术上的保障，降低系统成本提供保障。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现
一种蓄冰槽，它主要由一组带有通孔的换热板组成，其主要技术特点在于换热板与换 热板之间形成空调水通道，换热板与换热板之间形成低温流体通道，低温流体通道里流动的 换热介质是制冷剂或载冷剂中的一种；空调水通道和低温流体通道相互间隔；制冰时、空调 水通道两侧的换热板上形成冰层；融冰时、空调水在空调水通道的换热板上的冰层之间的空 间流动。
按照上述方案，所述的低温流体通道里流动的换热介质是载冷剂，换热板上至少有6个 通孔，用作低温流体和空调水进入通道的入口和出口，相邻的低温流体通道的低温流体流动 方向相反使换热板上形成楔形冰层；所述的低温流体通道里流动的换热介质是制冷剂，换热 板上有4个或4个以上通孔，用作低温流体和空调水进入通道的入口和出口 。
按照上述方案，所述的蓄冰槽的换热板方向是与地面垂直，蓄冰槽的低温流体进口接口、 低温流体出口接口，空调水进口、出口的接口安装在蓄冰槽最外侧换热板上，低温流体从低 温流体进口接口流入，从低温流体出口接口流出，空调水从空调水进口接口流入，从空调水 出口接口流出。
按照上述方案，所述的蓄冰槽的换热板方向是与地面平行，蓄冰槽的低温流体进口接口、 低温流体出口接口，空调水进口、出口的接口安装在蓄冰槽最外层的换热板上，低温流体从 低温流体进口接口流入，从低温流体出口接口流出，空调水从空调水进口接口流入，从空调 水出口接口流出。
按照上述方案，所述的低温流体和空调水经过通孔在换热板上的流动是沿换热板的长度 方向或宽度方向流动。
按照上述方案，所述的低温流体和空调水经过通孔在换热板沿长度、宽度方向的流动包 括对角流，半对角流，直线流三种流动方式。本发明采用上述结构，将现有技术的蓄冰槽改为板式蓄冰槽，因此利用本发明的外融冰 蓄冰空调系统与现有技术相比具有如下特点
(1) 本发明采用外融冰方式，系统不需经过载冷剂与空调水的二次换热环节，板式蓄 冰槽在运行时将换热器和蓄冰槽融为一体，板式换热器的数量减少一台，节约总 投资15%以上；直接与冰水混合物接触，可以向用户提供较大温差的冷水；较低 的冷水温度，可以进一步减少空调末端的投资；与传统的外融冰方式相比，无需 水流搅拌设施，系统简单，性能可靠。
(2) 使用本发明板式蓄冰槽的蓄冰系统采用闭式外融冰方式，有效解决了开式外融冰 系统的缺陷，如水倒灌、泵体阀体承受的静水压力大，使水系统更安全可靠。
(3) 本发明的蓄冰槽由于是方形的槽体，节省建筑空间；能够实现蓄冰槽的模块化，， 可根据系统需要、通过选取所需模块数量实现冷量需求；由于采用板式蓄冰槽， 与盘管式蓄冰相比，更容易实现换热的强化；当模块化后，能规模生产，小型的 板式蓄冰槽能够实现蓄冰空调的家庭化，对推进电力系统移峰填谷政策的实施有 着极为重要的意义。
图1是本发明的一种实施方式蓄冰时的剖面视图； 图2是本发明的一种实施方式所采用的换热板的正面视图 图3是本发明的一种实施方式融冰时的剖面视图 图4是本发明的一种实施方式同时蓄冰制冷时的剖面视图 图5是本发明的一种实施方式单独制冷时的剖面视图 图6是本发明的一种实施方式单独制冷时的流动示意图 图7是本发明的一种实施方式的接口示意图 图8是本发明的另一种实施方式蓄冰时的剖面视图 图9是本发明的另一种实施方式融冰时的剖面视图 图10是本发明的另一种实施方式同时蓄冰制冷时的剖面视图 图11是本发明的另一种实施方式制冷蓄冰时的剖面视图 图12是本发明的另一种实施方式的接口示意图 图13是本发明的采用四通道的接口图 图14~图17是流体在换热板上的流动方式示意图 下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
具体实施方式
实施方式l
附图l、 2、 3、 4、 5、 6是我们推荐本发明的一种实施方案的相关图示，它包括 一组换 热板a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h，低温流体进口接口 11、 14，低温流体出口接口 13、 16,空调 水进接口 12、出口接口 15。图1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，在图6中该低温流体的通道表示为z通道内的流体。图l中换热板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，在图6中该低温流体的 通道表示为y通道内的流体。图3中换热板l的b与c， d与e， f与g，之间的空调水流向是 从上往下流动，在图6中表示为x的通道。换热板l的方向是与地面垂直。
蓄冰时蓄冰槽内的示意图如图1所示换热板l的b、 c两板，d、 e两板，f、 g两板之 间充满了静止不流动的液态水。a、 b两板，e、 f两板充满了被制冷剂冷却到低于O摄氏度的 低温流体，流动方式是向下流动。换热板l的c、 d， g、 h之间充满了被制冷剂冷却到低于O 摄氏度的低温流体，流动方式是向上流动。换热板b、 c， d、 e， f、 g，之间的空调水吸收低 温流体的冷量在换热板b、 c， d、 e， f、 g上结冰，所结之冰的形状如图所示。y， z通道内的 低温流体流向相反，在蓄冰通道内形成均匀温度场，从而保证结冰厚度均匀，避免换热板被 涨破。
实例1的板式蓄冰槽所采用的换热板如图3所示，换热板上有6个通孔，用作低温流体 (制冷剂或载冷剂)和空调水流入通道的入口和出口。
融冰时蓄冰槽内的示意图如图3所示，换热板l的a与b， c与d， e与f， g与h之间的 低温流体是不流动的。空调水从换热板b与c， d与e， f与g之间冰层2的夹缝之中流过。 流动方式是从上往下流动。冰层吸收空调水的热量逐渐融化。水从上往下流动的好处是当融 冰到最后时，可能出现碎冰，在浮力作用下，碎冰向上流动，而融冰的空调水从上往下流动， 加强了换热，而且有效避免管道中出现碎冰堵塞管道的情形。
同时蓄冰制冷时蓄冰槽内的示意图如图4所示，换热板l的a、 b两板，e、 f两板充满了 被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向下流动。换热板l的c、 d， g、 h之 间充满了被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向上流动。换热板b、 c， d、 e， f、 g，之间的空调水吸收低温流体的冷量在换热板b、 c， d、 e， f、 g上结冰，所结之冰2 的形状如图所示。y， z通道内的低温流体流向相反，在蓄冰通道内形成均匀温度场，从而保 证结冰厚度均匀，避免换热板被胀破。空调水从换热板b、 c， d、 e， f、 g之间冰层2的夹缝 之中流过。流动方式是从上往下流动。冰层吸收冷冻的热量逐渐融化。水从上往下流动的好 处是当融冰到最后时，可能出现碎冰，在浮力作用下，碎冰向上流动，而融冰的空调水从上 往下流动，加强了换热，而且有效避免管道中出现碎冰堵塞管道的情形。
6单独制冷时蓄冰槽内的示意图如图5所示，换热板l的a、 b两板，e、 f两板充满了被制 冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向下流动。换热板l的c、 d， g、 h之间充 满了被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向上流动。空调水从换热板b、 c，
d、 e， f、 g之间的通道中流过。流动方式是从上往下流动。此时蓄冰槽内的冰已经全部融化， 是低温流体和空调水直接通过换热板进行换热。
实施方式2
附图、7、 8、 9、 10、 ll是本发明的另一种实施方式，它包括 一组换热板a、 b、 c、 d、
e、 f、 g、 h，低温流体进口接口21、 26，低温流体出口接口23、 24,空调水进接口 22、出口 接口25。图5中换热板a与b， e与f之间的低温流体在换热板之间的流动方向是从右向左流 动，在图11中该低温流体的通道表示为u通道内的流体。图5中换热板c与d， g与h之间 的低温流体在换热板之间的流动方向是从左向右流动，在图11中该低温流体的通道表示为w 通道内的流体。融冰时，图7中b与c, d与e， f与g之间的空调水流向是从左向右流动， 在图11中表示为v的通道。换热板1的方向是与地面平行。
蓄冰时蓄冰槽内的剖面示意图如图6所示换热板l的b、 c两板，d、 e两板，f、 g两 板之间充满了静止不流动的液态水。换热板l的a、 b两板，e、 f两板充满了被制冷剂冷却到 低于0摄氏度的低温流体，流动方式是向左流动。换热板l的c、 d， g、 h之间充满了被制冷 剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向右流动。换热板b与c， d与e， f与g之 间的空调水吸收低温流体的冷量在换热板b、 e， d、 e， f、 g上结冰，所结之冰2的形状如图 所示。u、 w通道内的低温流体流向相反，在蓄冰通道内形成均匀温度场，从而保证结冰厚度 均匀，避免换热板被涨破。
融冰时的剖面示意图如图7所示，换热板l的a与b， c与d， e与f, g与h之间的低温 流体是不流动的。空调水从换热板b与c， d与e， f与g之间冰层2的夹缝之中流过。流动 方式是从左往右流动。冰层吸收空调水的热量逐渐融化。
同时蓄冰制冷的剖面示意图如图8所示，换热板l的a、 b两板，e、 f两板充满了被制冷 剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向左流动。换热板l的c、 d， g、 h之间充满 了被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向右流动。换热板b与c， d与e， f 与g之间的空调水吸收低温流体的冷量在换热板b、 c, d、 e， f、 g上结冰，所结之冰2的形 状如图所示。u、 w通道内的低温流体流向相反，在蓄冰通道内形成均匀温度场，从而保证结 冰厚度均匀。空调水从换热板b与c， d与e， f与g之间冰层2的夹缝之中流过。流动方式 是从左往右流动。冰层吸收空调水的热量逐渐融化。
单独制冷时的剖面示意图如图9所示，换热板l的a、 b两板，e、 f两板充满了被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向左流动。换热板l的C、 d， g、 h之间充满了 被制冷剂冷却到低于O摄氏度的低温流体，流动方式是向右流动。空调水从换热板b与C， d 与e， f与g之间冰层2的夹缝之中流过。流动方式是从左往右流动。此时蓄冰槽内的冰已经
全部融化，是低温流体和空调水直接通过换热板进行换热。
图12是本发明的四通道的接口图。本发明包括的是三通道及三通道以上的板式蓄冰槽。 当采用四通时，低温流体占用两个通道，空调水占用两个通道。作为一种实施方式可以将接 口31、 35作低温流体的入口，接口 34, 38作为低温流体的出口，接口 32、 36作为空调水的 入口，接口33， 37作为空调水出口。与此类似的其他三通道以上的板式蓄冰槽均在本发明范 围之列。
图13是沿长度方向的一种对角流的流动形式，流体包括低温流体和空调水从长度的一边 的一角的通孔，流到长度的另一边的不同的另一角的通孔。
图14是沿长度方向的一种半对角流的流动形式，流体包括低温流体和空调水从长度的一 边的一角的通孔，流到长度的另一边的中间通孔。
图15是沿长度方向的一种直线流的流动形式，流体包括低温流体和空调水从长度的一边 的通孔，流到长度的另一边的与长度方向平行位置的通孔。
图16是沿宽度方向的流动形式。需要说明的是，沿宽度方向也包括对角流，半对角流， 直线流等流动形式，限于篇幅，在这里不再累述。
当板式蓄冰槽立式放置时，其最外层含有流体通道接口的换热板的朝向可以是在左端， 右端，正面和背面四种方位。当板式蓄冰槽卧式放置时，其最外层含有流体通道接口的换热 板的朝向可以是在整个换热器的上方最外层板和下方最外层板两种方位。实施例只是一种实 施方式，上述方式也在保护范围内。
需要特殊说明的是，当低温流体是制冷剂时，低温流体通道内的换热介质是液体的制冷 剂，换热方式是相变换热，形成的冰层不是楔形，换热板上的通孔最少为4个，2个为制冷 剂的进口和出口， 2个为空调水的进口和出口，流动方式不需要形成交错流动。制冰时，制 冷剂液体蒸发吸热，空调水在换热板上逐渐凝结为冰。换热板上的流动以及运行模式与低温 流体是载冷剂相同，不再累述。
以上两个实施例，只是本发明的众多实施方式的两种，其他的实质相同的蓄冰槽也在本 发明的保护范围。同时，本发明还有其他一些形式的改进。如果本技术领域的技术人员受此 发明的启发做出的显而易见的非实质性的改进或改变，也在本发明的保护范围。
权利要求
1.一种蓄冰槽，它主要由一组带有通孔(6)的换热板(1)组成，其特征在于换热板(1)与换热板(1)(b与c、d与e、f与g)之间形成空调水通道(3)，换热板(1)与换热板(1)(a与b、c与d、e与f、g与h)之间形成低温流体通道(4)(5)，低温流体通道里流动的换热介质是制冷剂或载冷剂中的一种；空调水通道(3)和低温流体通道(4)(5)相互间隔；制冰时、空调水通道(3)两侧的换热板上形成冰层；融冰时、空调水在空调水通道(3)的换热板上的冰层(2)之间的空间流动。
2. 按照权利要求1中所述的一种蓄冰槽，其特征在于所述的低温流体通道里流动的换热介 质是载冷剂，换热板上至少有6个通孔(6)，用作为低温流体和空调水进入通道的入口和 出口，相邻的低温流体通道(4)、 (5)的低温流体流动方向相反使换热板(1)上形成楔形冰 层;所述的低温流体通道里流动的换热介质是制冷剂，换热板上有4个或4个以上通孔(6)， 用作为低温流体和空调水进入通道的入口和出口。
3. 按照权利要求l中所述的一种蓄冰槽，其特征在于所述的蓄冰槽的换热板(1)方向是 与地面垂直，蓄冰槽的低温流体进口接口 (11) (14)、低温流体出口接口 (13) (16)，空 调水进口 (12)、出口的接口 (15)安装在蓄冰槽最外侧换热板上，低温流体从低温流体 进口接口 (11) (14)流入，从低温流体出口接口 (13) (16)流出，空调水从空调水进口 接口 (12)流入，从空调水出口接口 (15)流出。
4. 按照权利要求1中所述的板式蓄冰槽，其特征在于所述的蓄冰槽的换热板方向是与地面 平行，蓄冰槽的低温流体进口接口 (11) (14)、低温流体出口接口 (13) (16)，空调水进 口 (12)、出口的接口 (15)安装在蓄冰槽最外层的换热板上，低温流体从低温流体进口 接口 (21) (26)流入，从低温流体出口接口 (23) (24)流出，空调水从空调水进口接口(22)流入，从空调水出口接口 (25)流出。
5. 按照权利要求l中所述的板式蓄冰槽，其特征在于所述低温流体和空调水经过通孔(6) 在换热板(1)上的流动是沿换热板(1)的长度方向或宽度方向流动。
6. 按照权利要求1中所述的板式蓄冰槽，其特征在于所述低温流体和空调水经过通孔在换 热板(1)沿长度、宽度方向的流动包括对角流，半对角流，直线流三种流动方式。
全文摘要
一种蓄冰槽，它主要包括一组带有通孔(6)的换热板(1)、其结构特点在于换热板(1)与换热板(1)(b与c、d与e、f与g)之间形成空调水通道(3)，换热板(1)与换热板(1)(a与b、c与d、e与f、g与h)之间形成低温流体通道(4)(5)，空调水通道(3)和低温流体通道(4)(5)相互间隔。融冰时、空调水在空调水通道(3)的换热板上的冰层(2)之间的空间流动。本发明将蓄冰空调系统的换热器和蓄冰槽合二为一，能够降低系统成本20％-30％；本发明采用闭式外融冰方式，解决了内融冰，冰球，冰板等融冰方式融冰速率低的缺陷；由于本发明的独特形式，有助于蓄冰槽的模块化，蓄冰空调系统的小型化、家庭化。
文档编号F24F5/00GK101551147SQ20091005071
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月7日 优先权日2009年5月7日
发明者张小力 申请人:上海本家空调系统有限公司