CN108119974B - 用于异形槽的水蓄冷***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于异形槽的水蓄冷***，包括冷水机组、蓄冷水槽、换热器、蓄冷泵和放冷泵，所述冷水机组通过蓄冷泵为蓄冷水槽蓄冷，所述蓄冷水槽通过放冷泵向换热器放冷，所述蓄冷水槽设有若干不同高度的容腔，每一容腔内设有测温电缆、上布水器和下布水器，所述测温电缆竖直设于容腔中，所述上布水器设于容腔的上部，所述下布水器设于容腔的下部，每一上布水器连接一上布水器控制调节阀后连接，每一下布水器连接一下布水器控制调节阀后连接。本发明提供的用于异形槽的水蓄冷***，减小蓄冷水槽存储水在蓄放冷过程中水平方向的扰动，斜温层薄，出水温度稳定，蓄放冷效率高。本发明还公开了一种水蓄冷方法。

Description

用于异形槽的水蓄冷***及方法
技术领域
本发明涉及中央空调技术领域，具体地说，涉及一种用于异形槽的水蓄冷***及方法。
背景技术
水蓄冷技术是利用水的显热储存能量，具有造价低、运行稳定、维护方便等优点，是解决建筑空调***增容和“移峰填谷”的有效方式。水温自然分层法是由于不同温度的水的密度差所引起的水在重力方向上的自然分层。在自然分层型蓄水槽中，冷水聚集在蓄水槽的下部，热水聚集在蓄水槽的上部，形成冷、热水的自然分层，为了使水以重力流或活塞流平稳地导入槽内或由槽内引出，要在冷水进出口处设置适当的布水器，以确保水流在水槽内均匀分配。
目前，自然分层型蓄冷水槽由于其结构简单、控制方便，已成为水蓄冷***最主要的应用形式，其面临的问题主要是如何抑制冷、热水的混合，使出流更加均匀，从而减小斜温层的厚度，提高蓄冷效率。为了减小斜温层的厚度，提高蓄冷水槽的蓄冷效率，通常希望有一个形状规则的高深宽比的蓄水槽，例如圆柱形或者立方体形，但实际应用中受场地条件限制往往无法建设，有时甚至单个蓄水槽各个位置的深度都不相同，现有技术对此种蓄水槽的处理方法如下：把单个深度不同的蓄水槽物理分隔成若干个深度相同的蓄水槽，如此方法不但增加了成本包括土建和防水保温等方面，而且由于墙体和保温防水的厚度，使得蓄冷水槽的有效容积进一步减少。
用一组供水主管和回水主管在蓄水槽的底部和顶部连接布水器进行布水，这种方法是自然分层型蓄水槽的的普遍做法，对于深度相同的蓄水槽有较好的布水效果。但对于深度不同的异性水槽采用此种方式布水，蓄冷水槽的蓄能效率通常较低，而且由于横截面的变化使得水槽中的水的流动速度很难保持在垂直方向，在水平方向有很大的扰动，部分区域形成回流区，这部分的水不但没有很好参与蓄放冷，而且会使斜温层扩大，因此蓄能水槽的效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于异形水槽的水蓄冷***，减小蓄冷水槽存储水在蓄放冷过程中水平方向的扰动，斜温层薄，出水温度稳定，蓄放冷效率高。
本发明公开的用于异形水槽的水蓄冷***所采用的技术方案是：一种用于异形槽的水蓄冷***，包括冷水机组、蓄冷水槽、换热器、蓄冷泵和放冷泵，所述冷水机组通过蓄冷泵为蓄冷水槽蓄冷，所述蓄冷水槽通过放冷泵向换热器放冷，所述蓄冷水槽设有若干不同高度的容腔，每一容腔内设有测温电缆、上布水器和下布水器，所述测温电缆竖直设于容腔中，所述上布水器设于容腔的上部，所述下布水器设于容腔的下部，每一上布水器连接一上布水器控制调节阀后连接，每一下布水器连接一下布水器控制调节阀后连接。
作为优选方案，不同高度之间的容腔相邻处设有挡流板。
作为优选方案，还包括蓄冷控制调节阀和放冷控制调节阀，所述蓄冷控制调节阀用于控制为蓄冷水槽蓄冷的开闭，所述放冷控制调节阀用于控制蓄冷水槽向换热器放冷的开闭。
本发明公开的用于异形水槽的水蓄冷***的有益效果是：分别为各容腔蓄冷或放冷，使各容腔的低温冷水保持同样的高度，减小其在水平方向的扰动，使得斜温层薄，出水温度稳定，蓄放冷效率高。
本发明的另一目的在于提供一种水蓄冷方法，减小蓄冷水槽存储水在水平方向的扰动，出水温度稳定，效率高。
本发明公开的一种水蓄冷方法所采用的技术方案是：一种水蓄冷方法，包括以下步骤：将异形蓄冷水槽根据高度划分成多个容腔；每一容腔内设置上布水器、下布水器和测温电缆，所述测温电缆竖直设于容腔中，所述上布水器设于容腔的上部，所述下布水器设于容腔的下部，每一上布水器由一上布水器调节阀控制，每一下布水器由一下布水器调节阀控制；利用测温电缆测量各容腔内水温分布；为蓄冷水槽蓄冷时，打开低温冷水高度最低的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组对该容腔蓄冷，当两个或多个容腔的低温冷水的高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组为该低温冷水高度相同的容腔蓄冷，当低温冷水的高度达到一容腔内上布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至蓄冷完毕；放冷时，打开低温冷水高度最高的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，该容腔储存的冷水流出进行放冷，当两个或多个容腔的低温冷水高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，使该两个或多个低温冷水高度相同的容腔同时放冷，当低温冷水的高度达到一容腔内下布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至放冷结束。
作为优选方案，控制上布水器调节阀和下布水器调节阀，使低温水高的升降速度相同。
本发明公开的用于异形水槽的水蓄冷***的有益效果是：分别为各容腔蓄冷或放冷，使各容腔的低温冷水保持同样的高度，减小其在水平方向的扰动，使得斜温层薄，出水温度稳定，蓄放冷效率高。
附图说明
图1是本发明用于异形水槽的水蓄冷***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明：请参考图1，一种用于异形槽的水蓄冷***，包括冷水机组10、蓄冷水槽20、换热器30、蓄冷泵40和放冷泵50，所述蓄冷泵40为异形泵，包括第一容腔21和第二容腔22，所述第一容腔21和第二容腔22高度不同、内部连通，所述第一容腔21内设有第一测温电缆91、第一上布水器101和第一下布水器103，所述第一测温电缆91竖直设于第一容腔21中，用于测量第一容腔21内水温竖直方向的分布，所述第一上布水器101设于第一容腔21的上部，所述第一下布水器103设于第一容腔21的下部，所述第二容腔22内设有第二测温电缆92、第二上布水器102和第二下布水器104，所述第二测温电缆92竖直设于第二容腔22中，用于测量第二容腔22内水温竖直方向的分布，所述第二上布水器102设于第二容腔22的上部，所述第二下布水器104设于第二容腔22的下部，所述第二容腔22的底面比第一容腔21的底部高，第二容腔22的顶面比第一容腔21的顶面低，所述第二容腔22与第一容腔21相邻处设有上挡流板111和下挡流板112，用于减小第二容腔22与第一容腔21内水相互之间的干扰，优选上挡流板111的高度为第二上布水器102与第二容腔22顶面距离的4倍，下挡流板112的高度为第二下布水器104与第二容腔22底面距离的4倍，所述第一上布水器101经第一上布水器控制调节阀81与第二上布水器102经第二上布水器控制调节阀82后连接，所述第一下布水器103经第一下布水器控制调节阀83与第二下布水器104经第二下布水器控制调节阀84后连接。
所述蓄冷泵40一端连接于冷水机组10的一端，另一端经放冷控制调节阀60连接于换热器30初级部的一端，所述放冷泵50一端经蓄冷控制调节阀70连接于冷水机组10的另一端，另一端连接于换热器30初级部的另一端，所述第一上布水器101经第一上布水器控制调节阀81与第二上布水器102经第二上布水器控制调节阀82连接后连接于蓄冷泵40与放冷控制调节阀60之间，所述第一下布水器103经第一下布水器控制调节阀83与第二下布水器104经第二下布水器控制调节阀84连接后连接于放冷泵50与蓄冷控制调节阀70之间。
蓄冷水槽20处于蓄冷工况时，放冷泵50和放冷控制调节阀60关闭，蓄冷泵40和蓄冷控制调节阀70打开，第一上布水器控制调节阀81和第一下布水器控制调节阀83打开，第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84关闭，冷水机组10制出的低温冷水，经蓄冷控制调节阀70、第一下布水器控制调节阀83、第一下布水器103流入蓄冷水槽20的第一容腔21中，蓄冷水槽20中的高温水经第一上布水器101、第一上布水器控制调节阀81以及蓄冷泵流入冷水机组10中进行制冷，蓄冷水槽20第一容腔21的低温冷水上升，当低温冷水的高度上升至第二下布水器104的出水口高度时，第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84打开，冷水机组10制出的低温冷水，经第一下布水器控制调节阀83、第一下布水器103流入蓄冷水槽20的第一容腔21中，以及经第二下布水器控制调节阀84、第二下布水器104流入蓄冷水槽20的第二容腔22中，同时，第二容腔22中的高温水经第二上布水器102、第二上布水器控制调节阀82以及蓄冷泵流入冷水机组10中进行制冷，第一容腔21和第二容腔22中的低温冷水上升，通过第一测温电缆91和第二测温电缆92分别测量第一容腔21和第二容腔22中冷水的分布，控制调节第一下布水器控制调节阀83、第二下布水器控制调节阀84，使第一容腔21和第二容腔22中的低温冷水同步上升。
当低温冷水上升到第二上布水器102的入水口高度时，关闭第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84，冷水机组10制出的低温冷水继续经蓄冷控制调节阀70、第一下布水器控制调节阀83、第一下布水器103流入蓄冷水槽20的第一容腔21，直至低温冷水上升到第一上布水器101的入水口高度，关闭蓄冷泵40和蓄冷控制调节阀70，完成蓄冷。
蓄冷水槽20处于放冷工况时，放冷泵50和放冷控制调节阀60打开，蓄冷泵40和蓄冷控制调节阀70关闭，第一测温电缆91和第二测温电缆92分别测量第一容腔21和第二容腔22中冷水的分布，第一容腔21中低温冷水的高度大于第二容腔22的低温冷水的高度，第一上布水器控制调节阀81和第一下布水器控制调节阀83打开，第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84关闭，第一容腔21中的低温冷水经第一下布水器103、第一下布水器控制调节阀83和放冷泵50流入换热器30的初级部，换热器30初级部中的低温冷水与次级部中的高温水进行热交换后变成高温水，经放冷控制调节阀60、第一上布水器控制调节阀81以及第一上布水器101流回到蓄冷水槽20的第一容腔21中，第一容腔21中的低温冷水下降，高温水增多，位于低温冷水的上方，当低温冷水下降到第二上布水器102出水口高度时，第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84打开，同时，第二容腔22中的低温冷水经第二下布水器104、第二下布水器控制调节阀84和放冷泵50流入换热器30的初级部，换热器30初级部中的低温冷水与次级部中的高温水进行热交换后变成高温水，经放冷控制调节阀60、第二上布水器控制调节阀82以及第二上布水器102流回到蓄冷水槽20的第二容腔22中，通过调节第一上布水器控制调节阀81、第一下布水器控制调节阀83、第二上布水器控制调节阀82、第二下布水器控制调节阀84使第一容腔21和第二容腔22内的冷水同步下降，当低温冷水下降到第二下布水器104出水口高度时，第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84关闭，第一容腔21继续放冷，即第一容腔21中的低温冷水经第一下布水器103、第一下布水器控制调节阀83和放冷泵50流入换热器30的初级部，换热器30初级部中的低温冷水与次级部中的高温水进行热交换后变成高温水，经放冷控制调节阀60、第一上布水器控制调节阀81以及第一上布水器101流回到蓄冷水槽20的第一容腔21中，直至低温冷水下降到第一下布水器103的入水口高度，关闭放冷泵50和放冷控制调节阀60，完成放冷。
对于第一容腔21和第二容腔22所处的高度不同，特别适用于特殊的地形，分别对第一容腔21和第二容腔22控制蓄冷和放冷，使低温冷水的高度同上同下，减小其在水平方向的扰动，使得蓄冷水槽20的斜温层薄，出水温度稳定，蓄放冷效率高。
为使第一容腔21和第二容腔22的总体水位保持不变，本***还设有第一流量计121、第二流量计122、第三流量计123和第四流量计124，分别对应测量通过第一上布水器101、第二上布水器102、第一下布水器103和第二下布水器104的水量，通过控制第一上布水器控制调节阀81和第一下布水器控制调节阀83的开度，使第一容腔21中水的流入和流出速度相同，通过控制第二上布水器控制调节阀82和第二下布水器控制调节阀84的开度，使第一容腔22中水的流入和流出速度相同。
本发明还提供一种用于异形槽的水蓄冷***的水蓄冷方法，包括以下步骤：将异形蓄冷水槽根据高度划分成多个容腔；每一容腔内设置上布水器、下布水器和测温电缆，所述测温电缆竖直设于容腔中，所述上布水器设于容腔的上部，所述下布水器设于容腔的下部，每一上布水器由一上布水器调节阀控制，每一下布水器由一下布水器调节阀控制；利用测温电缆测量各容腔内水温分布；为蓄冷水槽蓄冷时，打开低温冷水高度最低的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组对该容腔蓄冷，当两个或多个容腔的低温冷水的高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组为该低温冷水高度相同的容腔蓄冷，当低温冷水的高度达到一容腔内上布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至蓄冷完毕；放冷时，打开低温冷水高度最高的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，该容腔储存的冷水流出进行放冷，当两个或多个容腔的低温冷水高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，使该两个或多个低温冷水高度相同的容腔同时放冷，当低温冷水的高度达到一容腔内下布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至放冷结束。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种用于异形槽的水蓄冷***的操作方法，该***包括冷水机组、蓄冷水槽、换热器、蓄冷泵和放冷泵，所述冷水机组通过蓄冷泵为蓄冷水槽蓄冷，所述蓄冷水槽通过放冷泵向换热器放冷，其特征在于，包括以下步骤：将异形蓄冷水槽根据高度划分成多个容腔；每一容腔内设置上布水器、下布水器和测温电缆，所述测温电缆竖直设于容腔中，所述上布水器设于容腔的上部，所述下布水器设于容腔的下部，每一上布水器由一上布水器调节阀控制，每一下布水器由一下布水器调节阀控制；利用测温电缆测量各容腔内水温分布；为蓄冷水槽蓄冷时，打开低温冷水高度最低的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组对该容腔蓄冷，当两个或多个容腔的低温冷水的高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，利用冷水机组为该低温冷水高度相同的容腔蓄冷，当低温冷水的高度达到一容腔内上布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至蓄冷完毕；放冷时，打开低温冷水高度最高的容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，该容腔储存的冷水流出进行放冷，当两个或多个容腔的低温冷水高度相同时，打开该两个或多个容腔中与上布水器连接的上布水器调节阀和与下布水器连接的下布水器调节阀，使该两个或多个低温冷水高度相同的容腔同时放冷，当低温冷水的高度达到一容腔内下布水器的入水口高度时，关闭与该容腔连接的上布水器调节阀和下布水器调节阀，直至放冷结束。
2.如权利要求1所述的用于异形槽的水蓄冷***的操作方法，其特征在于，不同高度之间的容腔相邻处设有挡流板。
3.如权利要求1或2所述的用于异形槽的水蓄冷***的操作方法，其特征在于，还包括蓄冷控制调节阀和放冷控制调节阀，所述蓄冷控制调节阀用于控制为蓄冷水槽蓄冷的开闭，所述放冷控制调节阀用于控制蓄冷水槽向换热器放冷的开闭。
4.如权利要求1所述的用于异形槽的水蓄冷***的操作方法，其特征在于，在蓄冷或放冷时，控制上布水器调节阀和下布水器调节阀，使低温冷水的升降速度相同。
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