一种冷冻水系统的制作方法

1.本实用新型属于核工程领域，具体涉及一种冷冻水系统。


背景技术：

2.目前，核电厂用通风空调系统中90％以上的冷源由冷水机组提供，是通过冷水机组制取一定温度的冷冻水送往空调机组冷却器，这种方式完全依靠压缩机通过蒸汽压缩式制冷提供冷源，耗电量大，成本高。此外，在室外温度较低时，无法有效充分利用外界环境中的自然冷源。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种冷冻水系统，能够降低能耗，并能有效利用自然冷源。
4.本实用新型提供一种冷冻水系统，其技术方案为：
5.一种冷冻水系统，包括第一制水单元、第二制水单元、以及冷却盘管，所述第一制水单元包括热管蒸发器和冷凝器，所述冷凝器设于室外，所述热管蒸发器包括第一工质通道和水通道，冷凝器的出口与所述第一工质通道的入口通过第一管线相连通，所述第一工质通道的出口与冷凝器的进口相连通，所述水通道的出口与所述冷却盘管的入口相连通，冷却盘管的出口与水通道的入口通过第二管线相连通；
6.所述第二制水单元为冷水机组，所述冷水机组的出水口与所述冷却盘管的入口相连通，冷却盘管的出口还通过第二管线与冷水机组的进水口相连通。
7.优选的是，所述第二管线上设有第一泵，所述第一泵的出口分别与所述水通道的入口和所述冷水机组的进水口通过管道相连通，且第一泵与水通道之间的管道上设有第一隔离阀，第一泵与冷水机组之间的管道上设有第二隔离阀。
8.优选的是，所述第一管线包括第一输送管和第二输送管，所述第一输送管和所述第二输送管并列设置，第一输送管上设有第三隔离阀，所述第二输送管上设有第二泵和止回阀，所述止回阀处于所述第二泵的下游。
9.优选的是，本系统还包括第一温度检测器、第二温度检测器、以及控制器，所述第一温度检测器设于室内，用于检测室内的温度，得到第一温度值，并传送检测到的第一温度值；
10.所述第二温度检测器设于室外，用于检测室外的温度，得到第二温度值，并传送检测到的第二温度值；
11.所述控制器与所述第一温度检测器、所述第二温度检测器分别电连接，用于接收第一温度检测器传送的第一温度值和第二温度检测器传送的第二温度值，并将第一温度值与第二温度值进行比较，控制器还与所述第一隔离阀、所述第二隔离阀、所述第三隔离阀、所述第一泵、所述冷水机组、以及所述第二泵分别电连接，控制器还用于根据第一温度值与第二温度值的比较结果控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀、第一泵、冷水机组、以及
泵的开关。
12.优选的是，所述冷凝器的布置位置高于所述热管蒸发器的布置位置。
13.优选的是，本系统还包括定压膨胀装置，所述定压膨胀装置设于所述第二管线上，且处于所述第一泵的上游。
14.优选的是，本系统还包括流量调节装置，所述流量调节装置包括三通调节阀和旁路管线，所述旁路管线与所述冷却盘管并联设置，所述三通调节阀的三个接头分别与所述冷却盘管的出口、所述旁路管线的出口、以及所述第二管线的入口端相连通。
15.优选的是，本系统还包括储液罐，所述储液罐的入口与所述冷凝器的出口相连，其出口分别与所述第一输送管和第二输送管的入口端相连通。
16.优选的是，所述冷凝器为翅片式换热器，所述系统还包括风机，所述风机设于所述翅片式换热器的附近，用于对翅片式换热器进行散热。
17.优选的是，所述冷水机组为风冷式、水冷式、离心式、螺杆式、涡旋式、活塞式中的任意一种。
18.本实用新型的冷冻水系统及核电厂空调系统，通过设置多个不同类型的冷却工质回路，可针对不同的使用条件(室内外温度) 灵活选用合适的冷却工质回路，从而充分利用自然冷源，大大减小了入耗电量，有利于节能减排。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例中冷冻水系统的一种结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例中冷冻水系统的另一种结构示意图。
21.图中：1-第一泵；2-冷水机组；3-第一制水单元；4-第一隔离阀；5-第二隔离阀；6-冷却盘管；7-三通调节阀；8-第二泵；9-止回阀；10-第三隔离阀；11-储液罐；12-冷凝器；13-风机；14-热管蒸发器；15-第一温度检测器；16-第二温度检测器；17-控制器；18-定压膨胀装置；19-旁路管线；20-第二管线；21-第一输送管；22
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第二输送管。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例公开一种冷冻水系统，第一制水单元3、第二制水单元、以及冷却盘管6，其中：第一制水单元3包括热管蒸发器14和冷凝器12，冷凝器12设于室外，热管蒸发器14优选设于室内，热管蒸发器14包括第一工质通道和水通道，冷凝器12 的出口与第一工质通道的入口通过第一管线相连通，第一工质通道的出口与冷凝器12的进口相连通，以构成循环回路，循环回路内流通有第一工质，第一工质在冷凝器12中与室外的自然冷源换热降温后通入到热管蒸发器14作为冷源；水通道的出口与冷却盘管6的入口相连通，冷却盘管6的出口与水通道的入口通过第二管线20相连通，以构成第一回路，第一回路中流通有水，水在流经热管蒸发器14的水通道时与第一工质通道中的第一工质换热后降温而制得冷冻水，之后冷冻水通入到冷却盘管6中，冷却盘管6 设于冷冻水用户处，以便供用户使用；第二制水单元为冷水机组2，冷水机组2的出水口与冷却盘管6的入口相连通，冷却盘管6的出口还通过第二管线20与冷水机组2的进水口相连通，以构成第二回路，冷水机组2制得的冷冻水通入到冷却盘管6中供用户使用，使用后的冷冻水再返回到冷却水机组用于制冷冻水，从而实现循环。
28.具体来说，第一工质为低沸点工质，可以是单一工质，也可以是多种单一工质的混合物。本实施例中，冷却工质优选为氟利昂。第二管线20上设有第一泵1，以提供动力，第一泵1的出口分别与水通道的入口和冷水机组2的进水口通过管道相连通，且第一泵1与水通道之间的管道上设有第一隔离阀4，第一隔离阀4 用于控制第一回路的通断。第一泵1与冷水机组2之间的管道上设有第二隔离阀5，第二隔离阀5用于第二回路的通断。当室外温度较低时(比如，远低于用户的温度)，打开第一隔离阀4，优先运行第一制水单元3，通过利用外界环境的自然冷源来制取冷冻水；当单独运行第一制水单元3难以满足用户的冷负荷的需求时，打开第二隔离阀5，启动冷水机组2制取冷冻水，并且，在当室外温度较高时(比如，与用户的温度相差不大时)，关闭第一隔离阀4，优先通过冷水机组2制取冷冻水。
29.与现有技术相比，本实施例系统具有第一回路和第二回路，其中，第一回路是利用室外自然冷源制取冷冻水，不需要耗电，第二回路是通过冷水机组制取冷冻水，在实际操作中，可以根据室外温度的高低灵活选用不同的回路为用户提供冷冻水，从而可以有效降低能耗，并且，可以充分利用外界环境中的自然冷源，实现节能减排。
30.在一些实施方式中，第一管线包括第一输送管21和第二输送管22，第一输送管21和第二输送管22并列设置，其中，第一输送管21上设有第三隔离阀10，第二输送管22上设有第二泵8和止回阀9，止回阀9优选处于第二泵8的下游。
31.具体来说，循环回路包括第一循环回路和第二循环回路，其中：当第三隔离阀10关闭、第二泵8启动时，第一制水单元3运行第一循环回路，第一循环回路为分离式热管回路，此时，第一工质在第一循环回路中自然流动，第一工质在流经冷凝器12时与外界环境中的自然冷源换热降温，得到低温的第一工质，低温的第一工质在流经热管蒸发器14的冷管侧
通道时与热管侧通道中的水进行换热升温，升温后的第一工质再返回到冷凝器12中与外界环境换热降温以实现循环。第一循环回路适合在室外温度较低时使用，通过室内外的温差驱动第一工质自然流动，比如，在外界环境为-40℃低温环境时使用，从而充分利用自然冷源，不需要耗电；
32.当第三隔离阀10关闭、第二泵8启动时，第一制水单元3运行第二循环回路，第二循环回路为泵驱动热管回路，此时，第一工质在第二泵8的驱动下在第二循环回路中强制流动，相比于第一循环回路，第二循环回路中的工质的流速快，比较适合在单独运行第一循环回路时难以满足用户的冷负荷要求时使用，比如，当室内外的温差减小而导致单独运行第一循环回路难以满足用户的冷负荷要求时使用。
33.在一些实施方式中，本系统还包括第一温度检测器15、第二温度检测器16、以及控制器17，其中：第一温度检测器15设于室内，用于检测室内的温度，得到第一温度值，并传送检测到的第一温度值；第二温度检测器16设于室外，用于检测室外的温度，得到第二温度值，并传送检测到的第二温度值，本实施例中，第二温度检测器16优选设于冷凝器12附近；控制器17与第一温度检测器15、第二温度检测器16分别电连接，用于接收第一温度检测器15传送的第一温度值和第二温度检测器16传送的第二温度值，并将第一温度值与第二温度值进行比较，控制器17还与第一隔离阀4、第二隔离阀5、第三隔离阀10、第一泵1、冷水机组2、以及第二泵8分别电连接，控制器17还用于根据第一温度值与第二温度值的比较结果控制第一隔离阀4、第二隔离阀5、第三隔离阀10、第一泵1、冷水机组2、以及第二泵8的开关。也就是说，本系统可以根据对室内、外的温度对第一回路、第二回路、以及循环回路的通断实现联锁控制。
34.具体来说，当第一温度值与第二温度值的温度差大于15℃时，控制器17控制第一隔离阀4、第三隔离阀10、以及第一泵1开启，控制第二隔离阀5、冷水机组2、以及第二泵8关闭，此时，采用分离式热管回路(即第一循环回路)为热管蒸发器14提供低温的第一工质来制取冷冻水；当第一温度值与第二温度值的温度差为 10-15℃时，控制器17控制第二隔离阀5、第一泵1、以及第二泵 8开启，控制第一隔离阀4、第二隔离阀5、以及冷水机组2关闭，此时，采用泵驱动热管回路(即第二循环回路)为热管蒸发器14 提供低温的第一工质来制取冷冻水；当第一温度值与第二温度值的温度差小于10℃时，控制器17控制第二隔离阀5、第一泵1、冷水机组2开启，控制第一隔离阀4、第三隔离阀10、以及第二泵8关闭，此时，采用冷水机组2来制取冷冻水。上述温度差值具体可根据系统容量及现场气候条件进行调整，这里不再一一赘述。
35.在一些实施方式中，为了确保第一循环回路实现循环，冷凝器12的布置位置高于热管蒸发器14的布置位置，更准确的来说，冷凝器12的最低点高于热管蒸发器14的最高点，两者之间的连接管道应尽量段而直。
36.在一些实施方式中，本系统还包括定压膨胀装置18，定压膨胀装置18设于第二管线20上，且处于第一泵1的上游，用于定压和吸收膨胀水量。本实施例中，定压膨胀装置18可以为开式定压膨胀装置18，也可以为闭式定压膨胀装置18。
37.在一些实施方式中，本系统还包括流量调节装置，用于调节流经冷却盘管6中的冷冻水的流量。
38.具体来说，流量调节装置包括三通调节阀7和旁路管线19，旁路管线19与冷却盘管
6并联设置，三通调节阀7的三个接头分别与冷却盘管6的出口、旁路管线19的出口、以及第二管线20的入口端分别相连，在实际操作中，可根据用户与冷却盘管6的换热后的温度来调节三通调节阀7的开度而改变冷却盘管6中的冷冻水的流量大小。
39.需要注意的是，三通调节阀7还可以采用两个两通调节阀代替，比如，旁路管线19与冷却盘管6并联设置，其中一个两通调节阀设于冷却盘管6的出口或入口，另一个两通调节阀设于旁路管线19上。
40.在一些实施方式中，本系统还包括储液罐11，储液罐11的入口与冷凝器12的出口相连，用于存储冷凝器12制得的低温的第一工质，其出口与第一输送管21、第二输送管22的入口端分别连通，以将低温的第一工质通过不同的循环回路通入到热管蒸发器 14中。
41.在一些实施方式中，冷凝器12为翅片式换热器，其数量可以是一各，也可以是多个。当冷凝器12的数量为多个时，多个冷凝器12可以是并联，可以是串联。
42.在一些实施方式中，本系统还包括风机13，风机13设于翅片式换热器的附近，其数量可以是一个，也可以是多个，用于对翅片式换热器进行通风散热，以使冷凝器12中的第一工质快速降温。
43.当然，翅片式换热器也可以采用淋水式蒸发冷却，即本系统还可以包括喷淋器(图中未示出)，用于对翅片式换热器进行喷水，通过水蒸发来吸收翅片式换热器中的冷却工质的热量。
44.在一些实施方式中，第一泵1和第二泵8均可以为离心式泵，也可以为轴流式泵，还可以为混流式泵。第一泵1和第二泵8的数量可以是一台，也可以是多台，具体可根据备用及水力工况需求进行调整。
45.在一些实施方式中，冷水机组2为风冷式、水冷式、离心式、螺杆式、涡旋式、活塞式中的任意一种，其数量可以是一台，也可以是多台，具体可根据备用及冷负荷需求进行调整。
46.需要说明的是，本系统主要用于核电厂，当然，也可以用于需要使用冷冻水的其他任意场合，而不限于核电厂。
47.本实施例的冷冻水系统，通过设置第一制水单元和第二制水单元，可以根据室内外的温度，灵活选用合适的方式制得冷冻水，当室外温度较低时，可以利用自然冷源制取冷冻水，当室外温度较高时，采用冷水机组制取冷水，与现有技术相比，可充分利用自然冷源，大大减小耗电量，有利于节能减排。
48.实施例2
49.如图2所示，本实施例公开一种冷冻水系统，与实施例1相比，区别在于：本系统省去了第一循环回路(分离式热管回路)，第一制冷单元仅通过泵驱动热管回路(第二循环回路)来为热管蒸发器14循环供冷，尤其适合用于在分离式热管回路难以达到冷负荷需求、以及冷凝器12和热管蒸发器14的布置位置难以满足分离式热管回路循环时使用。
50.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。