旁流节温器及使用该节温器的水蓄能系统的制作方法

本实用新型涉及中央空调水蓄冷(热)系统技术领域，更具体地说，是涉及一种旁流节温器及使用该节温器的水蓄能系统。

背景技术：

中央空调水蓄能系统在蓄冷(热)工况运行初期，制冷/制热机组启动运行通常需要一个加载过程(负荷由0％加载到100％，目前市场上的制冷机组加载时间约需15分钟，多台并联机组运行完成加载可长达30分钟以上)，此阶段制冷/制热机组的出水温度将逐渐降低(升高)，直至加载完成后，出水温度才能达到或接近设定值。在没有设置旁流节温器的系统中，机组在加载过程中生产的不同温度的冷冻水(热水)将会直接进入到蓄能水槽内，形成初期的温度过渡层，该过渡层将会与因水的物理特性引起的过渡层叠加作用共同形成最终的斜温层，斜温层的厚度过大将会直接降低了蓄能水槽的蓄能效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种旁流节温器及使用该节温器的水蓄能系统，其能够提高系统中蓄能水槽的效率，降低蓄能水槽的斜温层厚度，能充分利用晚间低谷电价时段进行储能，提高系统的节能效果。

为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种旁流节温器，包括用于缓冲水流的储水容器、用于检测制冷/制热机组的出口与储水容器之间的管道内部水流的水温的第一温度传感器、用于控制水流方向的第一电动阀和第二电动阀、以及用于控制第一电动阀和第二电动阀的开启/关闭的控制器，所述第一温度传感器连接在制冷/制热机组的出口与储水容器之间的管道上，所述第一电动阀连接在蓄能水槽的第一接管口与储水容器之间的管道上，所述第二电动阀连接在蓄能水槽的第二接管口与储水容器之间的管道上，所述控制器与第一电动阀和第二电动阀电连接。

作为优选的实施方式，在上述旁流节温器的技术方案中，所述储水容器的内部设有布水器。

作为优选的实施方式，在上述旁流节温器的技术方案中，所述储水容器的压降值与蓄能水槽相匹配。

本实用新型的第二方面提供了一种水蓄能系统，包括制冷/制热机组、蓄能水槽、蓄冷/蓄热水泵机组和旁流节温器，所述制冷/制热机组的出口通过管道与蓄能水槽的第一接管口相连接，所述蓄冷/蓄热水泵机组通过另一管道连接在蓄能水槽的第二接管口与制冷/制热机组的入口之间，所述旁流节温器并联在制冷/制热机组的出口与蓄能水槽的第一接管口之间和蓄能水槽的第二接管口与蓄冷/蓄热水泵机组之间，从而形成一条旁流支路，所述旁流节温器包括用于缓冲水流的储水容器、用于检测制冷/制热机组的出口与储水容器之间的管道内部水流的水温的第一温度传感器、用于控制水流方向的第一电动阀和第二电动阀、以及用于控制第一电动阀和第二电动阀的开启/关闭的控制器，所述第一温度传感器连接在制冷/制热机组的出口与储水容器之间的管道上，所述第一电动阀连接在蓄能水槽的第一接管口与储水容器之间的管道上，所述第二电动阀连接在蓄能水槽的第二接管口与储水容器之间的管道上，所述控制器与第一电动阀和第二电动阀电连接。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述储水容器的内部设有布水器。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述储水容器的压降值与蓄能水槽相匹配。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述蓄能水槽的第一接管口处设有第一蓄能水槽管口阀，所述蓄能水槽的第二接管口处设有第二蓄能水槽管口阀。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述蓄能水槽的第一接管口与蓄能水槽的第二接管口之间设有第一蓄冷/蓄热切换管路和第二蓄冷/蓄热切换管路，所述第一蓄冷/蓄热切换管路的一端连接在蓄能水槽的第二接管口与第二蓄能水槽管口阀之间，所述第一蓄冷/蓄热切换管路的另一端连接在第一蓄能水槽管口阀与第一电动阀之间，所述第一蓄冷/蓄热切换管路上连接有第一蓄冷/蓄热切换阀，所述第二蓄冷/蓄热切换管路的一端连接在蓄能水槽的第一接管口与第一蓄能水槽管口阀之间，所述第二蓄冷/蓄热切换管路的另一端连接在第二蓄能水槽管口阀与蓄冷/蓄热水泵机组之间，所述第二蓄冷/蓄热切换管路上连接有第二蓄冷/蓄热切换阀。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述制冷/制热机组的入口处往进水方向依次连接有制冷/制热机组入口阀、第三电动阀、第一温度计和第一压力表，所述制冷/制热机组的出口处往出水方向依次连接有第二压力表、第二温度计、水流开关和制冷/制热机组出口阀。

作为优选的实施方式，在水蓄能系统的技术方案中，所述蓄冷/蓄热水泵机组包括依次连接的水泵机组入口阀、过滤器、截止阀、水泵、止回阀和水泵机组出口阀，所述水泵机组入口阀与过滤器之间、截止阀与水泵之间和水泵与止回阀之间分别设有第三压力表，所述蓄冷/蓄热水泵机组的出口与制冷/制热机组的入口之间连接有流量传感器和第二温度传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型可通过旁流节温器起到的旁流作用，使制冷/制热机组在加载时期生产的不同温度的水不会马上进入蓄能水槽，而是回流至制冷/制热机组连续降(升)温，当制冷/制热机组的出口水温达到或接近要求的设定值时，此时，通过控制器控制第一电动阀开启，同时控制第二电动阀关闭，从而使进入蓄能水槽的水能直接达到设定的温度要求，这样蓄能水槽内不会产生多余的斜温层，有效降低斜温层厚度，提高蓄能水槽效率。

此外，在放冷工况时，也可通过调节第一电动阀与第二电动阀的开度，使放冷(热)回水温度达到设定的温度后再进入蓄能水槽，有利于提高放冷效率及降低放冷工况下的斜温层厚度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的旁流节温器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的水蓄能系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参考图1，本实用新型的实施例一提供了一种旁流节温器1，包括用于缓冲水流的储水容器11、用于检测制冷/制热机组2的出口与储水容器11之间的管道内部水流的水温的第一温度传感器12、用于控制水流方向的第一电动阀13和第二电动阀14、以及用于控制第一电动阀13和第二电动阀14的开启/关闭及开度的控制器15，第一温度传感器12连接在制冷/制热机组2的出口与储水容器11之间的管道上，第一电动阀13连接在蓄能水槽3的第一接管口与储水容器11之间的管道上，第二电动阀14连接在蓄能水槽3的第二接管口与储水容器11之间的管道上，控制器15与第一电动阀13和第二电动阀14电连接。

在本实施例中，储水容器11的内部可以根据实际需要增设有布水器。储水容器11的压降值与蓄能水槽3相匹配。

在本实施例中，控制器15可以设置为计算机、微机平台或其他控制装置。

工作时，控制器15能够接收第一温度传感器采集到的实际测量值，当接收的实际测量值达到设定值要求时，控制电动阀组的开启及关闭。

实施例二

请参考图2，本实用新型的实施例二提供了一种水蓄能系统，包括制冷/制热机组2、蓄能水槽3、蓄冷/蓄热水泵机组4和旁流节温器1，制冷/制热机组2的出口通过管道与蓄能水槽3的第一接管口相连接，蓄冷/蓄热水泵机组4通过另一管道连接在蓄能水槽3的第二接管口与制冷/制热机组2的入口之间，旁流节温器1并联在制冷/制热机组2的出口与蓄能水槽3的第一接管口之间和蓄能水槽3的第二接管口与蓄冷/蓄热水泵机组4之间，从而形成一条旁流支路。

具体而言，旁流节温器1包括用于缓冲水流的储水容器11、用于检测制冷/制热机组2的出口与储水容器11之间的管道内部水流的水温的第一温度传感器12、用于控制水流方向的第一电动阀13和第二电动阀14、以及用于控制第一电动阀13和第二电动阀14的开启/关闭及开度的控制器15，第一温度传感器12连接在制冷/制热机组2的出口与储水容器11之间的管道上，第一电动阀13连接在蓄能水槽3的第一接管口与储水容器11之间的管道上，第二电动阀14连接在蓄能水槽3的第二接管口与储水容器11之间的管道上，控制器15与第一电动阀13和第二电动阀14电连接。

在本实施例中，储水容器11的内部可以根据实际需要增设有布水器。储水容器11的压降值与蓄能水槽3相匹配。第一电动阀13和第二电动阀14可以设置为电动二通阀或电动三通阀。

蓄能水槽3的第一接管口处设有第一蓄能水槽管口阀5，蓄能水槽3的第二接管口处设有第二蓄能水槽管口阀6。

作为本实施例的进一步改进，蓄能水槽3的第一接管口与蓄能水槽3的第二接管口之间可以设有第一蓄冷/蓄热切换管路7和第二蓄冷/蓄热切换管路8，第一蓄冷/蓄热切换管路7的一端连接在蓄能水槽3的第二接管口与第二蓄能水槽管口阀6之间，第一蓄冷/蓄热切换管路7的另一端连接在第一蓄能水槽管口阀5与第一电动阀13之间，第一蓄冷/蓄热切换管路7上连接有第一蓄冷/蓄热切换阀9，第二蓄冷/蓄热切换管路8的一端连接在蓄能水槽3的第一接管口与第一蓄能水槽管口阀5之间，第二蓄冷/蓄热切换管路8的另一端连接在第二蓄能水槽管口阀6与蓄冷/蓄热水泵机组4之间，第二蓄冷/蓄热切换管路8上连接有第二蓄冷/蓄热切换阀10。其中，第一蓄冷/蓄热切换阀9和第二蓄冷/蓄热切换阀10可以在蓄冷与蓄热工况切换时使用。在蓄冷工况下，第一蓄冷/蓄热切换阀9和第二蓄冷/蓄热切换阀10处于关闭状态。在蓄热工况下，第一蓄冷/蓄热切换阀9和第二蓄冷/蓄热切换阀10处于开启状态，第一蓄能水槽管口阀5和第二蓄能水槽管口阀6处于关闭状态。

较佳的，制冷/制热机组2的入口处往进水方向可以依次连接有制冷/制热机组入口阀21、第三电动阀22、第一温度计23和第一压力表24，制冷/制热机组2的出口处往出水方向可以依次连接有第二压力表25、第二温度计26、水流开关27和制冷/制热机组出口阀28。

具体而言，蓄冷/蓄热水泵机组4可以包括依次连接的水泵机组入口阀41、过滤器42、截止阀43、水泵44、止回阀45和水泵机组出口阀46，水泵机组入口阀41与过滤器42之间、截止阀43与水泵44之间和水泵44与止回阀45之间分别设有第三压力表47，蓄冷/蓄热水泵机组4的出口与制冷/制热机组2的入口之间连接有流量传感器48和第二温度传感器49。

在此需要说明的是，制冷/制热机组2和蓄冷/蓄热水泵机组4的数量可根据实际需要进行改变。系统中的每个管口阀、入口阀和出口阀均可设置为碟阀。其中，蓄能水槽3的第一接管口和第二接管口可以为双向的进出口。

在水蓄能系统中的蓄能水槽的进出口处设置旁流节温器1，通过旁流作用能够使制冷/制热机组2在加载时期生产的不同温度的水不会直接进入蓄能水槽3，而是回流至制冷/制热机组2连续降(升)温，当制冷/制热机组2的出口水温达到或接近要求的设定值时，此时，通过控制器15控制第一电动阀13开启，同时控制第二电动阀14关闭(此时第一蓄能水槽管口阀5和第二蓄能水槽管口阀6开启)，从而使进入蓄能水槽3的水能直接达到设定的温度要求，这样蓄能水槽3内不会产生多余的斜温层，有效降低斜温层厚度，提高蓄能水槽效率。

在放冷工况时，也可通过调节第一电动阀13与第二电动阀14的开度，使放冷(热)回水温度达到设定的温度后再进入蓄能水槽3，有利于提高放冷效率及降低放冷工况下的斜温层厚度。

斜温层说明：中央空调水蓄冷(热)系统中的蓄能水槽用于储存低温水或高温水，在蓄冷(热)或放冷(热)工况运行过程中，蓄能水槽内将同时存在两种温度的水，由水的自然特性，低温水储存于蓄能水槽的底部，高温水会自然漂浮在低温水的上方，而在高、低温水之间，会存在一定厚度的水温渐变层—通称斜温层(说明：现有的自然分层水蓄冷技术通常能保持斜温层厚度在0.6～1.2m之间)。

旁流节温器的能效计算：

(1)增加蓄能水槽效率：

η＝T1(机组加载时长)÷T2(机组蓄冷时长—通常用电低谷时段为0：00～8：00，共计8个小时)×100％＝(15～30)÷(60×8)×100％＝3％～6％

(2)减少斜温层厚度：

△H＝(3％～6％—增加蓄能水槽效率值)×V(蓄冷槽体积)÷SV(蓄冷槽底面积)÷(0.6～1.2—现有的自然分层水蓄冷技术通常能保持斜温层厚度在0.6～1.2m之间)

(说明：△H值受槽能槽的高径影响较大，通常可减少斜温层厚度30％～50％。举例：H(高)＝10m，SV(底面积)＝100m2，V(蓄能水槽体积)＝SV×H＝100×10＝1000m³的蓄冷槽：△H＝(3％～6％)×1000÷100÷(0.6～1.2)＝0.25～1.0m)

(3)储水容器容积计算：

VX＝Q(机组制冷/热量—USRT)×3.024÷△t(蓄冷/热工况设计温差)×(30～60—电动阀开启/关闭所需时长)÷3600(考滤到原有管道储水容量及制冷机组的加载响应速率，储水容器容积计算可只考滤电动阀的开启50％开度响应时间所需的旁流量，通常电动阀的完全开启响应时间约为30S。举例：1000RT制冷机组8度温差蓄冷，VX＝1000×3.024÷8×(15～30)÷3600＝1.5～3m³，为了节省造价，也可通过优化控制程序进一步降低储水容器容积)。

综上所述，本实用新型能够提高系统中蓄能水槽的效率，降低蓄能水槽的斜温层厚度，能充分利用晚间低谷电价时段进行储能，提高系统的节能效果。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。