CN113339912A - 一种低温工质区域供冷***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温工质区域供冷***和方法，供冷***，其特征在于，包括依次连接的制冷机、低温工质区域供冷管网和低温换热器；所述低温工质区域供冷管网包括送出管道和送回管道，低温工质区域供冷管网用于流通中工质工作温度范围‑200℃～20℃，采用一种低于零度的超低温工质作为区域供冷管网输送冷量的介质，大大降低低温工质循环的泵输送电耗。
Description
技术领域
本发明属于区域供冷技术领域，具体涉及一种低温工质区域供冷***和方法。
背景技术
区域供冷就是利用集中设置的大型冷冻站向一定范围内的需冷单位提供冷媒的供冷方式。冷量以冷冻水为载体由中心制冷工厂生产出来，并通过埋入地下的管道输往办公写字楼、工业建筑和住宅建筑中去带走室内空气的热量，实现空调的舒适要求或生产的工艺要求。区域供冷在节能、环保及运行管理等方面都具有优势，已经得到了广泛的应用。在传统的建筑物制冷方式中，独立的小型制冷机用于满足每个房间或建筑物的冷量需求，如家用空调。近年来，利用大型制冷站集中制冷并将冷量输送至周边用户的区域供冷技术得到了重视和发展。
目前的区域供冷普遍采用低温水从冷源吸收冷量，利用低温水作为输送介质将冷量输送至建筑物末端，由于低温水供回水温差一般低于10度，相对于北方供热管网的供回水温差达到40度左右，假如输送相同的热量或冷量，区域供冷水管网的流量为输送相同热量的供热管网的水流量的4倍以上，这就造成目前的基于低温水的区域供冷管网的循环泵电耗十分巨大。
发明内容
本发明提供了一种低温工质区域供冷***和方法，采用一种低于零度的低温工质作为区域供冷管网输送冷量的介质，大大降低低温工质循环的泵输送电耗。
为达到上述目的，本发明所述一种低温工质区域供冷***，包括依次连接的制冷机、低温工质区域供冷管网和低温换热器；所述低温工质区域供冷管网包括送出管道和送回管道，所述低温工质区域供冷管网用于流通中工质工作温度为-200℃～20℃。
进一步的，工质为液化空气、液化氢气、液化氨气、有机低温制冷剂、乙二醇溶液等低温制冷剂中的任意一种或组合。
进一步的，制冷机为吸收式制冷机或电压缩制冷机。
进一步的，吸收式制冷机的热源来自火电厂抽汽或火电厂余热或燃气燃烧产热中的任意一种或组合。
进一步的，电压缩制冷机为螺杆式压缩机、离心式压缩机、单级或多级压缩机中的任意一种或组合。
进一步的，送出管道和送回管道外包覆有保温层，所述保温层外包覆有外包覆保护层，所述保温层材料为泡沫塑料、聚氨酯、玻璃棉、复合硅酸盐或纳米孔SiO2质材料中的任意一种或组合。
进一步的，低温工质区域供冷管网安装有管道膨胀收缩伸缩装置，所述伸缩装置为波纹膨胀管、直管内外套管伸缩膨胀管、蛇形弯曲管、带滑动支撑结构的管道中的任意一种或组合。
进一步的，低温工质区域供冷管网上安装有管道泄漏监测传感器、温度传感器、压力传感器和振动监测传感器中的任意一种或组合。
进一步的，管道泄漏监测传感器为声波传感器、光纤传感器、示踪气体监测传感器、热成像监测器中的任意一种或组合。
一种供冷方法，包括以下步骤：
S1：在冷源处设置制冷机，利用制冷机将低温工质冷却到对外输送的温度，所述对外输送的温度为-200℃～20℃；
S2：利用在制冷机输出端和用户末端之间铺设区域供冷管网送出管道和送回管道，在送出管道上设置循环泵，利用循环泵和供冷管网送出管道将工质输送至用户末端；
S3：设置起始泵站，所述泵站内循环泵为耐低温泵；
S4：在冷用户末端设置换冷站，利用与低温工质换冷后的冷水或冷风，为末端冷用户供冷。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
利用低温工质输送冷量，相对于低温水介质，可极大降低循环泵电耗。同时低温工质能满足更多样的建筑物对不同低温水平的制冷服务的需求，例如疫苗低温保存、大型超市的冷链及速冻产品保存等。
进一步的，送出管道和送回管道外包覆有保温层，所述保温层外包覆有外包覆保护层，通过保温层来减少热损失，利用保护层保护保温层和管道免遭机械硬物破坏。
一种送冷方法，将工质冷却至低于零度，并通过低温工质区域供冷管网输送至用户端，利用低温工质输送冷量，相对于低温水介质，可极大降低循环泵电耗。
进一步的，制冷机的热源来自火电厂抽汽或火电厂余热或燃气燃烧产热中的任意一种或组合，低温工质区域供冷***实现了火电厂的电冷联产，提高了火电厂的循环效率降低了冷源损失。
附图说明
图1为本发明示意图。
附图中：1、制冷机，2、送出管道，3、送回管道，4、用户，5、循环泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或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该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，一种低温工质区域供冷***，包括制冷机1、低温工质区域供冷管网、循环泵5、低温换热器、低温工质补充管路和补给泵。
制冷机1通过低温工质区域供冷管网与设置在用户末端的低温换热器输入端连接，低温换热器的输出端与用户末端的水***或空气***连接。低温工质区域供冷管网包括送出管道2和送回管道3，送出管道2的输入端设置有循环泵5。
低温工质补充管路输入端与低温工质储罐和补给泵连接，输出端与低温工质供冷管网送回管道3连接。
补给泵安装在连接低温工质储罐的低温工质补充管路输入端管路上。
其中，送出管道2和送回管道3结构相同，包括流体管道，流体管道外包覆有保温层，保温层外包覆有保护层；流体管道中的介质为低温工质，所述低温工质为非水工质，工质工作温度范围-200℃～20℃；所述制冷机将低温工质降低到工作温度，然后利用循环泵5打入低温工质区域供冷管网供给管路2，低温工质输送至用户末端后，利用低温换热器将冷量传递给用户末端的水***或空气***，从而实现区域集中供冷，换热后的工质经送回管道3输送至制冷机。
所述低温工质为液化空气、液化氢气、液化氨气、有机低温制冷剂、乙二醇溶液等低温制冷剂中的任意一种或组合。
所述制冷机为蒸汽吸收式制冷机或电压缩制冷机。
所述吸收式制冷机的热源来自火电厂抽汽或火电厂余热或燃气燃烧产热中的任意一种或组合。
所述电压缩制冷机为螺杆式压缩机、离心式压缩机、单级或多级压缩机中的任意一种或组合。
保温层材料为泡沫塑料、聚氨酯、玻璃棉、复合硅酸盐或纳米孔SiO2质材料中的任意一种或组合。
还包括管道膨胀收缩伸缩装置，所述伸缩装置为波纹膨胀管、直管内外套管伸缩膨胀管、蛇形弯曲管、带滑动支撑结构的管道中的任意一种或组合，目的是吸收区域供冷管网管道因为温度升高或降低，造成的热胀冷缩，由于管道长度较长，其在自由端产生的热胀冷缩变形位移有些工况下会达到几十厘米甚至1米的位移，需要专门的伸缩装置保证管道不会因为热胀冷缩和限位造成过大的管道应力，减少管道寿命。
还包括管道泄漏检测仪、温度传感器、压力传感器、振动监测传感器及数据采集装置。
多个温度传感器分别用于测量供冷管网送出管道和送回管道中的工质温度，压力传感器用于测量送出管道和送回管道的管道内压力。
数据采集装置用于收集上述传感器所采集的各种物理信号数据，传输至管网管控平台，用于数字化监控低温供冷管网的运行。
所述管道泄漏监测传感器为声波传感器、光纤传感器、示踪气体监测传感器、热成像监测器中的任意一种或组合。
实施例2
一种低温送冷方法，基于实施例1的低温工质区域供冷***，包括以下步骤：
S1：在冷源处设置电压缩制冷机或吸收式制冷机，利用电压缩制冷机或吸收式制冷机将低温工质冷却到对外输送温度；
S2：利用地埋铺设或隔空架设方式，铺设区域供冷管网送出管道和送回管道；
S3：在送出管道输入端设置起始泵站，所述泵站内设置循环泵5，循环泵5为耐低温泵；
S4：在冷用户末端设置换冷站，利用与低温工质换冷后的冷水或冷风，为末端冷用户供冷；冷用户包括冷库、数据中心、商超冷链设备和/或建筑中央空调用冷等；
所述区域供冷管网设置数据采集及监控***，利用泄漏、温度、压力、振动等传感器，实现供冷管网的在线监测和控制。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低温工质区域供冷***，其特征在于，包括依次连接的制冷机、低温工质区域供冷管网和低温换热器；所述低温工质区域供冷管网包括送出管道(2)和送回管道(3)，所述低温工质区域供冷管网用于流通中工质工作温度为-200℃～20℃。
2.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述工质为液化空气、液化氢气、液化氨气、有机低温制冷剂、乙二醇溶液等低温制冷剂中的任意一种或组合。
3.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述制冷机为吸收式制冷机或电压缩制冷机。
4.根据权利要求3所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述吸收式制冷机的热源来自火电厂抽汽或火电厂余热或燃气燃烧产热中的任意一种或组合。
5.根据权利要求3所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述电压缩制冷机为螺杆式压缩机、离心式压缩机、单级或多级压缩机中的任意一种或组合。
6.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述送出管道(2)和送回管道(3)外包覆有保温层，所述保温层外包覆有外包覆保护层，所述保温层材料为泡沫塑料、聚氨酯、玻璃棉、复合硅酸盐或纳米孔SiO2质材料中的任意一种或组合。
7.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述低温工质区域供冷管网安装有管道膨胀收缩伸缩装置，所述伸缩装置为波纹膨胀管、直管内外套管伸缩膨胀管、蛇形弯曲管、带滑动支撑结构的管道中的任意一种或组合。
8.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述低温工质区域供冷管网上安装有管道泄漏监测传感器、温度传感器、压力传感器和振动监测传感器中的任意一种或组合。
9.根据权利要求1所述的一种低温工质区域供冷***，其特征在于，所述管道泄漏监测传感器为声波传感器、光纤传感器、示踪气体监测传感器、热成像监测器中的任意一种或组合。
10.一种供冷方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在冷源处设置制冷机，利用制冷机将低温工质冷却到对外输送的温度，所述对外输送的温度为-200℃～20℃；
S2：利用在制冷机输出端和用户末端之间铺设区域供冷管网送出管道(2)和送回管道(3)，在送出管道(2)上设置循环泵，利用循环泵和供冷管网送出管道(2)将工质输送至用户末端；
S3：设置起始泵站，所述泵站内循环泵为耐低温泵；
S4：在冷用户末端设置换冷站，利用与低温工质换冷后的冷水或冷风，为末端冷用户供冷。
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