TW202113281A - 相變蓄冷應急供冷系統 - Google Patents

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黃志勇
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Abstract

本發明提供一種相變蓄冷應急供冷系統，包括空調製冷主機、主水泵、空調末端、板式換熱器、PCM蓄冷池、副水泵、主管道和電動閥門，本發明在電力負荷比較低的夜間，即用電低谷期，運行空調主機製冷蓄能，將冷量儲存起來；而在電力負荷較高的白天，也就是用電高峰的時期，把儲存的冷量釋放出來，從而滿足建築物空調負荷的需要，實現用電負荷的“移峰填谷”；在PCM蓄冷池配合下，空調製冷主機在夜間運行，平均冷卻溫度是32℃；生產同樣冷量，冷卻溫度每降低1℃，空調製冷機所消耗的電能會下降3%，能耗會降低約15%；空調製冷主機可在高效點運行很長時間，故比普通系統節能約20%以上。

Description

相變蓄冷應急供冷系統
本發明屬於供冷系統技術領域，尤其涉及一種相變蓄冷應急供冷系統。
隨著我國經濟的飛速發展，電力需求的增長也非常迅速，尤其是一天內用電高峰與低谷差距在不斷拉大，電網運行的不均勻情況日趨嚴重，高峰用電時，發電與輸電設備嚴重超載，電力部為保證電網的運行安全，只能拉閘限電，影響用戶的使用，另外還要投入巨資建立發電站以滿足供電；低谷用電時，發電與輸電設備的生產能力大量嚴重過剩與浪費，造成電網運行效率低下，成本上升由於電力具有發電、傳輸、分配和使用在同一瞬間發生的特點，即電力不能大量儲存這一固有特性，所以在白天和夜晚存在著發電量過剩而無法儲存的浪費現象；我國的電力分配很不均勻，有的地區電力充足，有的地區電力貧缺，大城市及工業區白天電力不足，晚間電力過剩；只要充分合理的利用電力能源，國家將受益，使用者也會受益，電力使用率越高。
20世紀70年代，以世界範圍的能源危機為契機，一些發達國家先後引入一些先進的蓄冷技術作為電力調峰的手段，而現階段能源依然處於緊張時期，特別是城市空調耗電量基本處於電力負荷峰值期，這就註定其成為蓄冷技術應用的一個重要領域，因此空調蓄冷技術藉由在夜間用電低谷期蓄冷，而在白天用電高峰期釋冷從而能夠起到移峰填谷的作用，緩解電力供需矛盾，又可節省運行費用獲得良好的環保效益。
因此，發明一種相變蓄冷應急供冷系統顯得非常必要。
為解決上述技術問題，本發明提供一種相變蓄冷應急供冷系統，藉由採用系統直供、單獨蓄冷、單獨放冷、聯合放冷等四種模式，可以實現邊蓄邊供模式，蓄冷的同時不影響中央空調系統的運轉，PCM相變蓄冷材料因為是正溫度結冰，因此不需要額外購買製冰主機，減少了前期投資，以解決上述問題。一種相變蓄冷應急供冷系統，包括空調製冷主機、主水泵、空調末端、板式換熱器、PCM蓄冷池、副水泵、主管道和電動閥門，所述空調製冷主機採用多個，藉由管道分別與主水泵、板式換熱器和主管道連接；所述主水泵藉由管道分別與空調末端的出水口和板式換熱器連接；所述PCM蓄冷池設置2個，藉由管道分別與板式換熱器和副水泵連接；所述副水泵設置2個；所述主管道設置在空調末端的進水口處。
所述電動閥門採用多個分別為：V01、V02、V03、V04、V05、V06和V07；所述空調末端是指室內製冷機組，如風機盤管、風櫃；所述空調製冷主機具體採用150RT型。
該相變蓄冷應急供冷系統運行時包括四種運行模式，分別為：直供模式、純蓄冷模式、單獨放冷模式和聯合放冷模式。
所述直供模式：運行時，電動閥門V01打開，V02、 V03、V04和V05關閉，啟動空調製冷主機，將出水溫度調至7℃，7℃的冰水經V01進入主管道， 然後進入空調末端，空調末端流出的13℃的冰水流回空調製冷主機。
所述純蓄冷模式：啟動空調製冷主機，電動閥門V01、V02和V04關閉，V03和V05打開，空調製冷主機出水溫度調至5℃，出水，5℃冰水先進入板式換熱器，與另一側換熱後，溫度升至8℃，8℃的冷水再送到主管道，並輸送至空調末端使用；板式換熱器另一側的冷水降至5℃後，進入PCM蓄冷池，與PCM蓄冷池內相變蓄冷模塊進行熱交換，蓄冷模塊內部材料發生相變，把冷量轉換成潛熱存儲起來，這時冰水溫度升至8℃，流回到板式換熱器，形成循環。
所述單獨放冷模式：空調製冷主機全部停止運行，電動閥門V01、V03和V05關閉，V02和V04打開，12℃的空調末端回水流經V04，並進入板式換熱器一次側，與另一側換熱後，溫度降至8℃，流經V02再送到主管道，並輸送至空調末端使用。
所述聯合放冷模式：白天使用的時候，優先運行空調製冷主機，當回水溫度持續超過12.5℃後，開始啟動聯合放冷模式，此時，電動閥門V03和V05關閉，V01、V02和V04打開，回水分兩路：12.5℃的回水進入空調製冷主機，經過製冷，7℃出水，流經V01，進入主管道；12.5℃的回水流經V04閥，進入PCM蓄冷池，吸收由蓄冷模塊吸放的潛熱後，變成8℃冰水，流經V02進入主管道。
與習知技術相比，本發明具有如下有益效果： 1.     本發明，在電力負荷比較低的夜間，即用電低谷期，運行空調主機製冷蓄能，將冷量儲存起來；而在電力負荷較高的白天，也就是用電高峰的時期，把儲存的冷量釋放出來，從而滿足建築物空調負荷的需要，實現用電負荷的“移峰填谷”，通俗的說，就是利用夜間0.1～0.3元的電價做白天1塊多錢的事，最大限度實現中央空調用戶能源運行費用節省。 2.     本發明，空調製冷主機在普通空調工況下，夏季日間運行，平均冷卻溫度是37℃，在PCM蓄冷池配合下，空調製冷主機在夜間運行，平均冷卻溫度是32℃；生產同樣冷量，冷卻溫度每降低1℃，空調製冷機所消耗的電能會下降3%，能耗會降低約15%。 3.     本發明，在白天，冷負荷與太陽日照關係大，隨時間變化冷負荷變化大，所以主機運行在不同的效率點，實際在高效點時間很少，空調製冷主機在晚上運行，負荷變化不大，空調製冷主機可在高效點運行很長時間，故比普通系統節能約20%以上。
以下結合附圖對本發明做進一步描述：
實施例：
如第1圖至第6圖所示
本發明提供一種相變蓄冷應急供冷系統，包括空調製冷主機1、主水泵2、空調末端3、板式換熱器4、PCM（Phase Change Material，相變材料）蓄冷池5、副水泵6、主管道、和電動閥門，所述空調製冷主機1採用多個，藉由管道分別與主水泵2、板式換熱器4和主管道7連接；所述主水泵2藉由管道分別與空調末端3的出水口和板式換熱器4連接；所述PCM蓄冷池5設置2個，藉由管道分別與板式換熱器4和副水泵6連接；所述副水泵6設置2個；所述主管道7設置在空調末端3的進水口處。
所述電動閥門採用多個分別為：V01、V02、V03、V04、V05、V06和V07；所述空調末端3是指室內製冷機組，如風機盤管、風櫃；所述空調製冷主機1具體採用150RT型。
該相變蓄冷應急供冷系統運行時包括四種運行模式，分別為：直供模式、純蓄冷模式、單獨放冷模式和聯合放冷模式。
所述直供模式：運行時，電動閥門V01打開，V02、 V03、V04和V05關閉，啟動空調製冷主機1，將出水溫度調至7℃，7℃的冰水經V01進入主管道7， 然後進入空調末端3，空調末端3流出的13℃的冰水流回空調製冷主機1。
所述純蓄冷模式：啟動空調製冷主機1，電動閥門V01、V02和V04關閉，V03和V05打開，空調製冷主機1出水溫度調至5℃，出水，5℃冰水先進入板式換熱器4，與另一側換熱後，溫度升至8℃，8℃的冷水再送到主管道7，並輸送至空調末端3使用；板式換熱器4另一側的冷水降至5℃後，進入PCM蓄冷池5，與PCM蓄冷池5內相變蓄冷模塊進行熱交換，蓄冷模塊內部材料發生相變，把冷量轉換成潛熱存儲起來，這時冰水溫度升至8℃，流回到板式換熱器4，形成循環。
所述單獨放冷模式：空調製冷主機1全部停止運行，電動閥門V01、V03和V05關閉，V02和V04打開，12℃的空調末端3回水流經V04，並進入板式換熱器4一次側，與另一側換熱後，溫度降至8℃，流經V02再送到主管道7，並輸送至空調末端3使用。
所述聯合放冷模式：白天使用的時候，優先運行空調製冷主機1，當回水溫度持續超過12.5℃後，開始啟動聯合放冷模式，此時，電動閥門V03和V05關閉，V01、V02和V04打開，回水分兩路：12.5℃的回水進入空調製冷主機1，經過製冷，7℃出水，流經V01，進入主管道7；12.5℃的回水流經V04閥，進入PCM蓄冷池5，吸收由蓄冷模塊吸放的潛熱後，變成8℃冰水，流經V02進入主管道7。
利用本發明所述技術方案，或本技術領域具通常知識者在本發明技術方案的啟發下，設計出類似的技術方案，而達到上述技術效果的，均是落入本發明的保護範圍。
1:空調製冷主機 2:主水泵 3:空調末端 4:板式換熱器 5:PCM蓄冷池 6:副水泵 7:主管道 V01,V02,V03,V04,V05,V06,V07:電動閥門
第1圖係本發明的結構示意圖。 第2圖係本發明的系統示意圖。 第3圖係本發明的直供模式示意圖。 第4圖系本發明的純蓄冷模式示意圖。 第5圖係本發明的單獨蓄冷模式示意圖。 第6圖係本發明的聯合蓄冷模式示意圖。
1:空調製冷主機
2:主水泵
3:空調末端
4:板式換熱器
5:PCM蓄冷池
6:副水泵
7:主管道
V01,V02,V03,V04,V05,V06,V07:電動閥門

Claims (7)

  1. 一種相變蓄冷應急供冷系統，其中：包括一空調製冷主機（1）、一主水泵（2）、一空調末端（3）、一板式換熱器（4）、一PCM蓄冷池（5）、一副水泵（6）、一主管道（7）和一電動閥門，該空調製冷主機（1）採用多個，藉由管道分別與該主水泵（2），該板式換熱器（4）和該主管道（7）連接；該主水泵（2）藉由管道分別與該空調末端（3）的出水口和該板式換熱器（4）連接；該PCM蓄冷池（5）設置2個，藉由管道分別與該板式換熱器（4）和該副水泵（6）連接；該副水泵（6）設置2個；該主管道（7）設置在該空調末端（3）的進水口處。
  2. 如請求項1所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該電動閥門採用多個分別為：V01、V02、V03、V04、V05、V06和V07；該空調末端（3）是指室內製冷機組，如風機盤管、風櫃；該空調製冷主機（1）具體採用150RT型。
  3. 如請求項2所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該相變蓄冷應急供冷系統運行時包括四種運行模式，分別為：一直供模式、一純蓄冷模式、一單獨放冷模式和一聯合放冷模式。
  4. 如請求項3所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該直供模式：運行時，該電動閥門V01打開，V02、 V03、V04和V05關閉，啟動該空調製冷主機（1），將出水溫度調至7℃，7℃的冰水經V01進入該主管道（7）， 然後進入該空調末端（3），該空調末端（3）流出的13℃的冰水流回該空調製冷主機（1）。
  5. 如請求項3所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該純蓄冷模式：啟動該空調製冷主機（1），該電動閥門V01、V02和V04關閉，V03和V05打開，該空調製冷主機（1）出水溫度調至5℃，出水，5℃冰水先進入該板式換熱器（4），與另一側換熱後，溫度升至8℃，8℃的冷水再送到該主管道（7），並輸送至該空調末端（3）使用；該板式換熱器（4）另一側的冷水降至5℃後，進入該PCM蓄冷池（5），與該PCM蓄冷池（5）內相變蓄冷模塊進行熱交換，蓄冷模塊內部材料發生相變，把冷量轉換成潛熱存儲起來，這時冰水溫度升至8℃，流回到該板式換熱器（4），形成循環。
  6. 如請求項3所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該單獨放冷模式：該空調製冷主機（1）全部停止運行，該電動閥門V01、V03和V05關閉，V02和V04打開，12℃的該空調末端（3）回水流經V04，並進入該板式換熱器（4）一次側，與另一側換熱後，溫度降至8℃，流經V02再送到該主管道（7），並輸送至該空調末端（3）使用。
  7. 如請求項3所述的相變蓄冷應急供冷系統，其中：該聯合放冷模式：白天使用的時候，優先運行該空調製冷主機（1），當回水溫度持續超過12.5℃後，開始啟動該聯合放冷模式，此時，該電動閥門V03和V05關閉，V01、V02和V04打開，回水分兩路：12.5℃的回水進入該空調製冷主機（1），經過製冷，7℃出水，流經V01，進入該主管道（7）；12.5℃的回水流經V04，進入該PCM蓄冷池（5），吸收由蓄冷模塊吸放的潛熱後，變成8℃冰水，流經V02進入該主管道（7）。
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