一种跨季节蓄冷全年冷却系统的制作方法

本实用新型涉及一种跨季节蓄冷全年冷却系统，属于空调技术领域。

背景技术：

进入21世纪能源紧缺，污染物排放导致的环境问题日益突出。在我国，十一五至十三五规划中均把节能减排列为重要实施目标。近年来手机网络快速发展使得通讯基站和终端用户数量急剧上升。工信部报告显示，截止2014 年10月全国4G基站的数量为70万个。截止2015年2月，工信部统计数据显示移动电话用户总数达12.9亿户。空调全年用电能耗占基站总电能耗的46％，降低空调能耗可有效的减少通讯基站耗电量。

蓄冷技术可改善和缓解电力供需矛盾，实现电网的削峰填谷，是为国节能、为用户节资的最佳技术之一。以北京商业用电为例，电压等级不高于1 千伏时，尖峰电价为1.5295元/千瓦时，高峰电价为1.4002元/千瓦时，平段电价为0.8745元/千瓦时，而低谷电价仅为0.3748元/千瓦时。合理利用低谷电价可有效的降低运行费用。

通讯基站全年8760小时不间断工作，基站发热量较稳定，发热功率大，在我国大部分地区全年需要冷却。通讯基站在冬季和过渡季节，室外气温较低，可利用室外冷源来冷却通讯基站，这种冷却方式成为自然冷却。目前，通讯基站常用的冷却方式有装有分离式热管、泵驱动回路热管和乙二醇水溶液换热装置等。还有一种是将热管和压缩机复合在一起的复合基站空调。

因此针对上述通讯基站、电子设备机房等的冷却装置对室外低温冷源即取即用、耗电量大的问题，同时为降低其全年耗电量，将冬季的冷源和低谷电价充分利用起来，实用新型了一种节能、节资的季节性蓄冷式冷却系统。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的上述缺点和不足，本实用新型公开了一种跨季节性蓄冷式冷却系统，将自然蓄冷、谷电蓄冷、释冷冷却、自然冷却和制冷循环有机的整合到系统中，利用冬季低谷电和环境低温冷源进行蓄冷，在冬季通过自然冷却回路对设备进行降温，同时在冬季用电低谷时，通过一级蓄冷和二级蓄冷回路产生低温冷能并进行储存。在夏季和过渡季节通过释冷冷却回路对设备进行冷却，制冷冷却回路作为夏季备用；此外，本实用新型可适用于各种全年冷却装置和建筑，蓄冷周期全部在冬季低谷电期间完成，既起到削峰填谷的作用，又可降低装置或建筑的年耗电量，实现为国节能、为用户节资的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种跨季节蓄冷全年冷却系统，包括一级蓄冷回路、二级蓄冷回路、自然冷却回路、释冷冷却回路和制冷冷却回路，各回路中充有换热介质，其特征在于，

所述一级蓄冷回路，包括一设置在蓄冷装置中的第一换热装置、一第一循环泵和一设置于室外的第一冷凝器，所述第一换热装置的出口通过管路经一阀门V3、所述第一冷凝器的热侧、一阀门V7、所述第一循环泵后与所述第一换热装置的进口连通；所述第一换热装置排出的换热介质经所述第一冷凝器冷却后，在所述第一循环泵的驱动下重新输送到所述第一换热装置中，并将冷量储存到所述蓄冷装置的蓄冷介质中；

所述二级蓄冷回路，包括所述第一换热装置、一压缩机、所述第一冷凝器、第一节流装置，所述第一换热装置的出口通过管路经一阀门V4、所述压缩机、一阀门V1、所述第一冷凝器的热侧、所述第一节流装置、一阀门V5后与所述第一换热装置的进口连通；所述压缩机吸入由所述第一换热装置排出的换热介质，压缩成高温高压后排入所述第一冷凝器进行冷却，之后经所述第一节流装置进一步冷却后重新返回至所述第一换热装置，将冷量储存到蓄冷装置的蓄冷介质中；

所述释冷冷却回路，包括所述第一换热装置、一第二循环泵、一设置于室内的换热设备，所述第一换热装置的出口通过管路经所述阀门V4、所述换热设备、所述第二循环泵、一阀门V6后与所述第一换热装置的进口连通；所述第一换热装置排出的换热介质经所述换热设备吸热后，在所述第二循环泵的驱动下重新输送到所述第一换热装置中，并将热量储存到所述蓄冷装置的蓄冷介质中；

所述自然冷却回路，包括所述第二循环泵、所述换热设备、一设置于室外的第二冷凝器，所述换热设备的出口通过管路经一阀门V8、所述第二冷凝器的热侧、一阀门V9、所述第二循环泵后与所述换热设备的进口连通；所述换热设备排出的换热介质经所述第二冷凝器冷却后，在所述第二循环泵的驱动下重新输送到所述换热设备中；

所述制冷冷却回路，包括所述压缩机、所述第一冷凝器、一第二节流装置、所述换热设备，所述换热设备的出口通过管路依次经所述压缩机、所述阀门V1、所述第一冷凝器的热侧、所述第二节流装置、一阀门V2后与所述换热设备的进口连通；所述压缩机吸入由所述换热设备排出的换热介质，压缩至高温高压后排入第一冷凝器进行冷却，之后经所述第二节流装置进一步冷却后重新返回至所述换热设备。

优选地，在冬季低谷电价时间，当室外温度低于所述蓄冷装置中蓄冷介质的温度时，启动所述一级蓄冷回路，启动时，开启所述阀门V3、V7，其余阀门全部关闭。

优选地，在冬季低谷电价时间，当室外空气温度T2不低于所述蓄冷装置温度T1时，启动所述二级蓄冷回路，启动时，开启阀门V1、V4和V5，其余阀门全部关闭。

优选地，当室内温度T3高于所述蓄冷装置温度T1并低于室外空气温度 T4，且所述蓄冷装置温度T1不高于临界蓄冷使用温度时，或，当室内温度 T3高于所述蓄冷装置温度T1和室外空气温度T4，所述室内温度T3与室外空气温度T4的差值小于一设定值，且所述蓄冷装置温度T1不高于临界蓄冷使用温度时，启动所述释冷冷却回路，此时，启动阀门V4、V6，其余阀门全部关闭。

优选地，当室内温度T3高于室外空气温度T4，且室内温度T3与室外空气温度T4的差值大于一设定值时，启动所述自然冷却回路,此时，启动阀门 V8、V9，其余阀门全部关闭。

优选地，当蓄冷装置温度T1高于临界蓄冷使用温度且室外空气温度T4与室内温度T3满足T3-T4小于设定值时，启动所述制冷冷却回路，启动时，开启阀门V1、V2，其余阀门全部关闭。

优选地，所述蓄冷装置为显热蓄冷、潜热蓄冷或化学蓄冷。

根据本实用新型的再一方面，本实用新型还提供了一种跨季节性蓄冷全年冷却系统，所述跨季节性蓄冷全年冷却系统适用于风力发电机组，包括一级蓄冷回路、二级蓄冷回路、自然冷却回路和释冷冷却做功回路，各回路中充有换热介质，其特征在于，

所述一级蓄冷回路，包括一设置在蓄冷装置中的第一换热装置、一第一循环泵和一设置于室外的第一冷凝器，所述第一换热装置的出口通过管路经一阀门V1、所述第一冷凝器的热侧、一阀门V3、所述第一循环泵后与所述第一换热装置的进口连通；所述第一换热装置排出的换热介质经所述第一冷凝器冷却后，在所述第一循环泵的驱动下重新输送到所述第一换热装置中，并将冷量储存到所述蓄冷装置的蓄冷介质中；

所述二级蓄冷回路，包括所述第一换热装置、一压缩机、所述第一冷凝器、第一节流装置，所述第一换热装置的出口通过管路经所述压缩机、一阀门V2、所述第一冷凝器的热侧、一阀门V4、所述第一节流装置后与所述第一换热装置的进口连通；所述压缩机吸入由所述第一换热装置排出的换热介质，压缩成高温高压后排入所述第一冷凝器进行冷却，之后经所述第一节流装置进一步冷却后重新返回至所述第一换热装置，将冷量储存到蓄冷装置的蓄冷介质中；

所述释冷冷却做功回路，包括一设置在所述蓄冷装置中的第二换热装置、第二循环泵、膨胀机以及风力发电机组的齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器，所述齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器的热侧出口经一阀门V8、所述膨胀机与所述第二换热装置的进口连通，所述第二换热装置的出口经一阀门V5、第二循环泵与所述齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器的热侧进口连通；

所述自然冷却回路，包括第二循环泵、所述齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器、第二冷凝器，所述齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器的热侧出口经一阀门V7、所述第二冷凝器的热侧、一阀门V6、第二循环泵与所述齿轮箱换热器、变频器换热器、发电机换热器的热侧进口连通。

同现有技术相比，本实用新型的跨季节性蓄冷全年冷却系统的技术优点及有益技术效果在于:

1、本实用新型将自然蓄冷、谷电蓄冷、释冷冷却、自然冷却和制冷循环有机的整合到系统中，利用冬季低谷电和环境低温冷源进行蓄冷，在冬季通过自然冷却回路对设备进行降温，同时在冬季用电低谷时，通过一级蓄冷和二级蓄冷回路产生低温冷能并进行储存。在夏季和过渡季节通过释冷冷却回路对设备进行冷却，制冷冷却回路作为夏季备用。

2、本实用新型的一级蓄冷、释冷冷却和自然冷却回路均是利用泵驱动两相冷却回路进行冷量的传递，所用循环工质与制冷循环所用制冷剂相同，可以采用相变换热，单位质量流量的载冷量大，在冬季无需考虑防冻措施。

3、本实用新型的跨季节蓄冷全年冷却系统可适用于各种电子设备、风力发电机组、数据机房等全年用冷装置和建筑，蓄冷周期全部在冬季低谷电期间完成，既起到削峰填谷的作用，又可降低装置或建筑的年耗电量，实现为国节能、为用户节资的目的。

附图说明

图1为本实用新型的跨季节蓄冷式冷却系统实施例1结构示意图；

图2为本实用新型的跨季节蓄冷式冷却系统实施例2结构示意图；

图3为本实用新型的跨季节性蓄冷式全年冷却系统适用于风力发电机组的实施例3结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

实施例1

本实用新型的跨季节性蓄冷式冷却系统实施例1，如图1所示。该实施例可应用于通讯基站、电子设备机房等的全年冷却，由蓄冷装置1、第一换热装置2、第一循环泵3、压缩机4、第一冷凝器5、第二循环泵6、换热设备7、第二冷凝器8、第一节流装置20、第二节流装置21、阀门V1至V9、温度采集点T1至T4。盘管式蓄冷器1内充入有效容积为80％的乙二醇水溶液，其质量浓度为40％。除蓄冷装置1外，其他装置通过管道连接，抽真空后，充入制冷剂R32和润滑油。该系统具有一级蓄冷、二级蓄冷、释冷冷却、自然冷却和制冷冷却五个循环回路。

一级蓄冷回路，包括设置在蓄冷装置1中的第一换热装置2、第一循环泵3和设置于室外的第一冷凝器5，第一换热装置2的出口通过管路依次经阀门V3、第一冷凝器5的热侧、阀门V7、第一循环泵3后与第一换热装置2 的进口连通；第一换热装置2排出的换热介质经第一冷凝器5冷却后，在第一循环泵3的驱动下重新输送到第一换热装置2中，并将冷量储存到蓄冷装置1的蓄冷介质中。

一级蓄冷时，开启阀门V3和V7，其余阀门全部关闭。在冬季低谷电价时间，当室外空气温度T2<0℃，同时蓄冷装置温度T1>10℃时，且上述条件并持续5分钟，启动第一循环泵3，将室外低温空气的冷量通过循环装置传递到蓄冷装置1的乙二醇水溶液。当蓄冷装置温度T1<-5℃时，一级蓄冷程序结束，启动二级蓄冷。

二级蓄冷回路，包括第一换热装置2、压缩机4、第一冷凝器5、第一节流装置20，第一换热装置2的出口通过管路经阀门V4、压缩机4、阀门V1、第一冷凝器5的热侧、第一节流装置20、阀门V5后与第一换热装置2的进口连通；压缩机4吸入由第一换热装置2排出的换热介质，压缩成高温高压后排入第一冷凝器5进行冷却，之后经第一节流装置20进一步冷却后重新返回至第一换热装置2，将冷量储存到蓄冷装置1的蓄冷介质中。

二级蓄冷时，开启阀门V1、V4和V5，其余阀门全部关闭。在冬季低谷电价时间，当室外空气温度T2<0℃，同时蓄冷装置温度T1<-5℃时，满足上述条件并持续5分钟，启动压缩机4进行制冷。当蓄冷装置温度T1<-25℃时，满足上述条件并持续5分钟，二级蓄冷结束，整个冬季蓄冷程序结束。

释冷冷却回路，包括第一换热装置2、第二循环泵6、设置于室内的换热设备7，第一换热装置2的出口通过管路依次经阀门V4、换热设备7、第二循环泵6、阀门V6后与第一换热装置2的进口连通；第一换热装置2排出的换热介质经换热设备7吸热后，在第二循环泵6的驱动下重新输送到第一换热装置2中，并将热量储存到蓄冷装置1的蓄冷介质中

释冷冷却时，开启阀门V4和V6，其余阀门全部关闭。当室内温度T3满足T3>28℃、蓄冷装置温度T1<15℃和外空气温度T4>18℃时，且上述条件持续5分钟，启动释冷冷却；当室内温度T3满足22℃<T3<28℃时，且上述条件持续5分钟，维持现状；当室内温度T3满足T3>22℃，满足上述条件并持续5分钟，关闭释冷冷却。

自然冷却回路，包括第二循环泵6、换热设备7、设置于室外的第二冷凝器8，换热设备7的出口通过管路依次经阀门V8、第二冷凝器8的热侧、阀门V9、第二循环泵6后与换热设备7进口连通；换热设备7排出的换热介质经第二冷凝器8冷却后，在第二循环泵6的驱动下重新输送到换热设备7中。

自然冷却时，开启阀门V8和V9，其余阀门全部关闭。当室内温度T3和室外温度T4满足T3-T4>10℃时，且上述条件持续5分钟，启动自然冷却；当T3-T4>15℃和T3<22℃时，且上述条件并持续5分钟，关闭自然冷却。

制冷冷却回路，包括压缩机4、第一冷凝器5、第二节流装置21、换热设备7，换热设备7的出口通过管路经压缩机4、阀门V1、第一冷凝器5的热侧、第二节流装置21、阀门V2后与换热设备7的进口连通；压缩机4吸入由换热设备7排出的换热介质，压缩至高温高压后排入第一冷凝器5进行冷却，之后经第二节流装置21进一步冷却后重新返回至换热设备7。

制冷冷却时，开启阀门V1和V2，其余阀门全部关闭。当蓄冷装置温度 T1>15℃和室内温度T3和室外温度T4满足T3-T4<10℃时，启动制冷冷却。

实施例2

图2所示的实施例2与实施例1的不同之处在于自然冷却回路，其它均相同。该实施例中，自然冷却回路中的第二冷凝器8采用闭式喷淋冷却器，利用水的蒸发吸热对换热设备7进行冷却，优点是可减小第二冷凝器8的换热温差，延长自然冷却时间，减少蓄冷装置的蓄冷量需求，节省初投资。

实施例3

如图3所示，实施例3用于风力发电机组的冷却。该冷却系统由蓄冷装置1、第一换热装置2、第一循环泵3、压缩机4、第一冷凝器5、第一节流装置20、第二循环泵6、第二冷凝器8、第二换热装置12、膨胀机17、发电机18、齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器15、风力机16、温度采集点T1、T2和T3。

盘管式蓄冷器1内充入有效容积为80％的乙二醇水溶液，其质量浓度为 40％。第一换热装置2、第一循环泵3、压缩机4和第一冷凝器5通过管道连接，抽真空后，充入制冷剂R32和润滑油。第二循环泵6、第二冷凝器8、第二换热器12、膨胀机17、齿轮箱换热器13、变频器换热器14和发电机换热器15通过管道连接，抽真空后，充入有机朗肯循环工质R134a。该系统具有一级蓄冷、二级蓄冷、释冷冷却、自然冷却四个循环回路。

一级蓄冷和二级蓄冷循环回路与实施例1相同，这里不再赘述。两回路可直接利用风力发电机组的电能供给用电设备。实施例2与实施例1的主要不同之处主要在于释冷冷却、自然冷却回路不同。

释冷冷却做功回路，包括一设置在蓄冷装置中的第二换热装置12、第二循环泵6、膨胀机17以及风力发电机组的齿轮箱换热器13、变频器换热器 14、发电机换热器15，齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器 15的热侧出口经一阀门V8、膨胀机17与第二换热装置12的进口连通，第二换热装置12的出口经一阀门V5、第二循环泵6与齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器15的热侧进口连通；

自然冷却回路，包括第二循环泵6、齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器15、第二冷凝器8，齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器15的热侧出口经一阀门V7、第二冷凝器8的热侧、一阀门V6、第二循环泵6与齿轮箱换热器13、变频器换热器14、发电机换热器15的热侧进口连通。

释冷冷却回路中，蓄冷装置1和风力发电机组的发热设备间具有较大温差，可利用释冷冷却回路同时完成冷却和有机朗肯循环两种功能，提高风能的利用率。风电机组运行时，齿轮箱、发电机和变频器由于摩擦和电阻会有一部分风能转变成热能。第二循环泵6将低温液相工质升压后输送到齿轮箱换热器13、变频器换热器14和发电机换热器15内，低温液相工质吸热后变为高温高压气体进入膨胀机17进行膨胀做功，膨胀功驱动发电机18进行发电，膨胀机出口的低温低压气相工质进入第二换热装置12，与蓄冷装置1换热后凝后变为低温液相工质流入第二循环泵6，进入下一次循环。

自然冷却作为备用冷却回路，当释冷回路不能使用时启动自然冷却。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。