一种冷热联供系统的制作方法

1.本实用新型是一种冷热联供系统，具体涉及一种基于冰蓄冷模式的冷热联供系统，属于冰蓄冷技术领域。


背景技术：

2.随着城镇化率的提高、区域小型锅炉的拆除和旧城区供热管网的改造，我国城镇供热存在巨大缺口，近几年我国城镇供热面积保持着高比例的增长，可以满足区域供热的基本需求，但在南方以及部分北方城市的居民，为了在夏季能有一个舒适的办公环境提出了季节性供冷需求，目前，主要的供冷形式为建筑楼宇的自备中央空调以及大型一拖多的分体式空调，由于空调使用频率的高峰期正处于全国用电的高峰期，不仅增大了国家电网的运行负荷，其所处时段的运行能耗也相当高。
3.基于上述情况，现有技术提出了采用冰蓄冷空调系统，利用夜间峰谷电价进行制冰，在白天用冷期间采用融冰方式来获得低温冷冻水进行制冷，并达到电网“移峰填谷”的节能目标。例如，公开号为cn214039068u的实用新型专利公开的一种新型冰蓄冷制冰系统，包括压缩机、冷凝器、节流阀、结冰板、蓄冰槽、制冰桶等设备，通过增设制冰桶，对原有冰片式蒸发结冰板进行了技术改进，这种方式无需辅助热源对于结冰板表面的冰层进行融化脱冰，增加了机组的制冰效率和使用寿命，但是未对冷凝器所产生的冷却水做处理说明，并且由于冰层的自重脱落所造成的冰槽壁面及管道损坏未加以考虑。
4.又如，公开号为cn112033077a的实用新型专利公开的冰蓄冷系统及其控制方法，包括压缩机、冷凝器、蓄冷池、节流阀、流量控制阀以及控制装置。系统通过制冷机组产生的低温制冷剂直接与蓄冷池里的冷冻水进行换热，并以蓄冷池的设定水温和当前水温作为控制装置输入信号，通过控制装置的优化处理结果，改变压缩机运行频率、节流阀开度以及流量控制阀开度，从而使得蓄冷池当前温度趋近设定温度。这种蓄冷系统配合控制方法直接采用制冷剂与冷冻水换热，虽然换热效率高，但是制冷剂的使用量大，初期投资较高，后期维护困难，并且会造成冷凝器侧所产生的冷却水温度过高，增大冷却塔的负荷，该专利却未对此提出说明。
5.除此之外，公开号为cn213421305u的实用新型专利还公开了一种冰蓄冷系统，包括蓄冰槽、制冰换热器、冷源和热源。制冰时，利用制冷机组产生的低温冷源通过改进的翅片盘管在蓄冰槽内进行换热制冰；脱冰时，利用四通换向阀换向，使得高温热源进入翅片盘管，溶解盘管外表面的部分冰层，使冰层脱落上浮与水面，并配有循环扰动组件，强化融冰速率。但该系统在进行融冰时基本处于用电高峰期，运行成本较高，并且系统运行模式的长期频繁切换严重影响机组使用寿命，可能存在夜间制冰时，盘管内制冷剂温度较高，大大降低了制冰效率。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种冷热联供系统，采用夜间谷电驱动制冷机组产生
冷量，使蓄冰池完成蓄冰，同时针对制冷机组的高温冷却水采取散热降温处理及热泵耦合升温处理两种运行方式，不仅解决了冬季因热源排放而导致的“白烟”现象以及热能浪费问题，还使得系统内产生的冷、热源得到更加完善的利用，提高了系统的效率。
7.本实用新型通过下述技术方案实现：一种冷热联供系统，包括连接蓄冰池并提供冷料制冰的制冷机组，制冷机组上设有对冷料进行换热的冷却水通道，冷却水通道的出口和入口之间设两路并联的连通管路，一连通管路上设冷却水散热装置，另一连通管路与连通生活用水并对其进行加热的热泵系统耦合。
8.所述蓄冰池上设冷冻水入口管、冷冻水出口管、冷料入口管和冷料出口管，蓄冰池内设连通冷料入口管和冷料出口管的冰盘管，蓄冰池底部设连通空气压缩机的吹气口，冷料入口管和冷料出口管分别连通制冷机组。
9.所述制冷机组包括冷机蒸发器和冷机冷凝器，冷机蒸发器上设有供冷料和制冷剂换热的冷料通道和制冷剂蒸发通道，冷料通道的入口连通冷料出口管，冷料通道的出口连通冷料入口管；冷却水通道设于冷机冷凝器上，冷机冷凝器上还设有与冷却水通道换热的制冷剂冷凝通道，制冷剂蒸发通道的出口经离心式压缩机连通制冷剂冷凝通道的入口，制冷剂冷凝通道的出口经冷机节流阀连通制冷剂蒸发通道的入口。
10.所述冷却水散热装置为冷却塔集群。
11.所述热泵系统包括热泵蒸发器和热泵冷凝器，热泵蒸发器连通冷却水通道的出口和入口，并设有与冷却水换热的制冷剂热泵蒸发通道，热泵冷凝器内设有供制冷剂和生活用水换热的制冷剂热泵冷凝通道，制冷剂热泵蒸发通道的出口经蒸汽压缩式压缩机连通制冷剂热泵冷凝通道的入口，制冷剂热泵冷凝通道的出口经热泵节流阀连通制冷剂热泵蒸发通道的入口。
12.所述生活用水连通蓄热水箱。
13.两连通管路上设阀门，冷却水通道的出口和入口之间通过阀门实现冷却水散热装置或热泵系统耦合的切换。
14.两连通管路之间设连通阀，冷却水通道的出口和入口之间通过阀门及连通阀实现热泵系统耦合及冷却水散热装置的依次连通。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
16.本实用新型在冰蓄冷系统上实现了区域冷热联供的操作模式，首先，采用夜间谷电驱动制冷机组进行制冰蓄冷，可以保护国家电网的稳定性，起到“移峰填谷”的作用，其次，在系统低负荷时，利用冷却塔集群的使用使得制冷机组的运行效率大大提升；同时，在系统高负荷时，通过热泵系统的耦合提高了系统能源的利用率，解决了冬季冷却塔“白烟”现象，蓄热水箱的加入使得生活用水的供给更加稳定。
附图说明
17.图1为本实用新型方法的流程示意图。
18.图2为本实用新型蓄冰池的结构示意图。
19.其中，1—蓄冰池，2—冷机蒸发器，3—离心式压缩机，4—冷机冷凝器，5—冷机节流阀，6—冷却塔集群，7—蒸汽压缩式压缩机，8—热泵蒸发器，9—热泵节流阀，10—热泵冷凝器，11—蓄热水箱，12—用户及连接管路，13—冷冻水入口管，14—冰盘管，15—乙二醇入
口管，16—吹气口，17—空气压缩机，18—冷冻水出口管，19—乙二醇出口管。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
21.实施例：
22.本实施例是一种基于冰蓄冷模式的冷热联供方法，如图1所示，冷机蒸发器2和冷机冷凝器4组成的制冷机组在夜间低价谷电时在蓄冰池1内蓄冰，起到了电力“移峰填谷”的效果，由此产生的高温冷却水可由冷却塔集群6散换热后返回制冷机组继续换热，或者送入热泵蒸发器8和热泵冷凝器10组成的热泵系统，对蓄热水箱11的生活用水进行加热，不仅实现了对用户进行冷量和热量的联合供应，还使得冷却水得到合理利用，增加了用户的热供应，大大提高系统的效率及能源使用率。
23.如图1、图2所示，在一个具体的实施例中，如夏季冷负荷较低时，夜间蓄冰冷却水温度不会太高，控制阀f-2、f-3、f-4、f-6～f-11关闭，f-1、f-5阀门开启，水泵b-1、b-4、b-5、b-6关闭，b-2、b-3开启，热泵机组不运行，此时为制冰模式。
24.制冷机组开始运行，低温低压制冷剂液体在冷机蒸发器2内与乙二醇溶液进行换热，被吸取热量的低温乙二醇溶液由乙二醇入口管15进入蓄冰池1后，在冰盘管14内与管外的冷冻水进行换热，直至发生结冰现象，换热后的乙二醇溶液由乙二醇出口管19送出，并在水泵b-2的驱动下回到冷机蒸发器2继续换热，至此完成一个乙二醇循环。低温低压的制冷剂液体在吸收乙二醇溶液的热量后蒸发为气体，随后被离心式压缩机3吸气端吸入压缩腔室进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体在排气端排出压缩机，进入冷机冷凝器4，并与来自冷却塔集群6的低温冷却水进行冷却换热，换热完成后低温高压的制冷器液体经冷机节流阀5后产生压降，变为低温低压的制冷剂气体回到冷机蒸发器2中，此时完成一个制冷循环。循环冷却水吸收完冷机冷凝器4中高温制冷剂的热量后，由冷却塔集群6进行自然/强制与空气换热，换热完成后在水泵b-3的驱动下进入冷机冷凝器4继续换热，至此完成一个冷却水循环。
25.白天供冷时由于前一天夜晚制冰量为第二天用冷量预测值的120％，因此为融冰供冷模式，水泵b-1开启，阀门f-10、f-11开启，其他部件关闭。用户回水(12℃冷冻水)在水泵b-1的驱动下由冷冻水入口管13进入蓄冰池1与冰进行换热，蓄冰池1的空气压缩机17将压缩空气由吹气口16吹入蓄冰池中，将冷冻水与冰换热产生的冷气吹送至用户及连接管路12，换热完成后的低温冷冻水在冷冻水出口管18排出蓄冰池1，经供冷管道供给用户。
26.在另一个具体的实施例中，如夏季冷负荷较高时，夜间蓄冰冷却水回水温度较高，需要利用热泵系统的蒸发器8对冷却水进行降温。控制阀f-1、f-3、f-5～f-11关闭，f-2、f-4阀门开启，水泵b-1、b-4、b-6关闭，b-2、b-3、b-4、b-5开启，热泵机组运行，此时为供冷蓄热模式。
27.制冷机组开始运行，低温低压制冷剂液体在冷机蒸发器2内与乙二醇溶液进行换热，被吸取热量的低温乙二醇溶液进入蓄冰池1后，在冰盘管14内与管外的冷冻水进行换热，直至发生结冰现象，换热后的乙二醇溶液在水泵b-2的驱动下回到冷机蒸发器2继续换热，至此完成一个乙二醇循环。低温低压的制冷剂液体在吸收乙二醇溶液后蒸发为气体，随
后被离心式压缩机3吸气端吸入压缩腔室进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体在排气端排出压缩机，进入冷机冷凝器4，并与来自热泵蒸发器8的低温冷却水进行冷却换热，换热完成后低温高压的制冷器液体经冷机节流阀5后产生压降，变为低温低压的制冷剂气体回到冷机蒸发器2中，此时完成一个制冷循环。循环冷却水吸收完冷机冷凝器4中高温制冷剂的热量后，流经热泵蒸发器8进行换热降温，随后经水泵b-4的驱动进入冷机冷凝器4继续换热，至此完成一个冷却水循环。热泵蒸发器8内的低温制冷剂吸收循环冷却水的热量后蒸发为气体，随后被蒸汽压缩式压缩机7吸气端吸入压缩腔室进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体在排气端排出压缩机，进入热泵冷凝器10与来自蓄热水箱11的低温循环水进行换热，换热完成后低温高压的制冷器液体经热泵节流阀9后产生压降，变为低温低压的制冷剂气体回到热泵蒸发器8中，此时完成一个制热循环。经热泵冷凝器10加热后的高温循环水进入蓄热水箱11与水箱内的相变蓄热胶囊换热，随后经水泵b-5的驱动返回热泵冷凝器10换热，此时完成一个蓄热过程。
28.白天供冷时由于前一天夜晚制冰量为第二天用冷量预测值的120％，蓄热水箱11的热量尽可供给用户白天生活用水，此时为冷水+日常生活用热水联供模式，水泵b-1、b-6开启，阀门f-7、f-8、f-10、f-11开启，其他部件关闭。用户回水(12℃冷冻水)在水泵b-1的驱动下由冷冻水入口管13进入蓄冰池1与冰进行换热，换热完成后的低温冷冻水在冷冻水出口管18排出蓄冰池1，经供冷管道供给用户。生活热水在水泵b-6的驱动下从用户出来，进入蓄热水箱11与水箱内的相变蓄热胶囊进行换热，换热完成后经供热管道供给用户口，此时完成一个放热循环。
29.此模式用于冬季区域供冷使用时，根据用户热负荷需要可选择f-6、f-9开启，f-7、f-8关闭，热泵冷凝器10产生的生活热水直接供给用户使用；也可选择f-7、f-8开启，f-6、f-9关闭，经蓄热水箱11储蓄后择时供给。
30.在另一个具体的实施例中，如在夏季冷负荷超高时，夜间蓄冰冷却水回水温度高，需要利用热泵系统的蒸发器8对冷却水先进行降温再由冷却塔集群6降温。控制阀f-1、f-4、f-6～f-11关闭，f-2、f-3、f-5阀门开启，水泵b-1、b-6关闭，b-2、b-3、b-4、b-5开启，热泵机组运行，此时为供冷蓄热模式。
31.制冷机组开始运行，低温低压制冷剂液体在冷机蒸发器2内与乙二醇溶液进行换热，被吸取热量的低温乙二醇进入蓄冰池1后，在冰盘管14内与盘管外的冷冻水进行换热，直至发生结冰现象，换热后的乙二醇溶液在水泵b-2的驱动下回到冷机蒸发器2继续换热，至此完成一个乙二醇循环。低温低压的制冷剂液体在吸收乙二醇溶液后蒸发为气体，随后被离心式压缩机3吸气端吸入压缩腔室进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体在排气端排出压缩机，进入冷机冷凝器4，并与来自冷却塔集群6的低温冷却水进行冷却换热，换热完成后低温高压的制冷器液体经冷机节流阀5后产生压降，变为低温低压的制冷剂气体回到冷机蒸发器2中，此时完成一个制冷循环。循环冷却水吸收完冷机冷凝器4中高温制冷剂的热量后，流经热泵蒸发器8进行换热降温，随后经水泵b-4的驱动进入冷却塔集群6进行自然/强制与空气换热，换热完成后在水泵b-3的驱动下进入冷机冷凝器4继续换热，至此完成一个冷却水循环。
32.热泵蒸发器8内的低温制冷剂吸收循环冷却水的热量后蒸发为气体，随后被蒸汽压缩式压缩机7吸气端吸入压缩腔室进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂气体在排气端排
出压缩机，进入热泵冷凝器10与来自蓄热水箱11的低温循环水进行换热，换热完成后低温高压的制冷器液体经热泵节流阀9后产生压降，变为低温低压的制冷剂气体回到热泵蒸发器8中，此时完成一个制热循环。经热泵冷凝器10加热后的高温循环水进入蓄热水箱11与水箱内的相变蓄热胶囊换热，随后经水泵b-5的驱动返回热泵冷凝器10换热，此时完成一个蓄热过程。
33.白天供冷时由于前一天夜晚制冰量为第二天用冷量预测值的120％，蓄热水箱11的热量可供给用户的生活用水，此时为冷水+日常生活用热水联供模式，水泵b-1、b-6开启，阀门f-7、f-8、f-10、f-11开启，其他部件关闭。用户回水(12℃冷冻水)在水泵b-1的驱动下由冷冻水入口管13进入蓄冰池1与冰进行换热，换热完成后的低温冷冻水在冷冻水出口管18排出蓄冰池1，经供冷管道供给用户。生活热水在水泵b-6的驱动下从用户出来，进入蓄热水箱11与水箱内的相变蓄热胶囊进行换热，换热完成后经供热管道供给用户口，此时完成一个放热循环。
34.上述描述中，乙二醇入口管15为本实用新型所述冷料入口管，乙二醇出口管19为本实用新型所述冷料出口管。除此之外，由于上述实施例以换热介质的走向对本实用新型的技术方案进行了详细的阐述，因此，基于本实用新型提出的冷机蒸发器的冷料通道和制冷剂蒸发通道，冷机冷凝器的冷却水通道和制冷剂冷凝通道，热泵蒸发器的制冷剂热泵蒸发通道，热泵冷凝器的制冷剂热泵冷凝通道，对于本领域人员来说是显而易见的，为此，不再赘述。
35.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。