一種單壓縮機二級動態(tài)制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)及其制冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制冷效率高、設(shè)備一次投入和運行成本低、可靠性高的單壓縮機二級動態(tài)制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)及其制冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，現(xiàn)代空調(diào)設(shè)備已成為人們生產(chǎn)與生活的迫切需要，中央空調(diào)的應(yīng)用越來越廣泛，其耗電量也越來越大，一些大中城市中央空調(diào)用電量已占其高峰用電量的20%以上，空調(diào)能耗在國民經(jīng)濟總耗能中的比例高達30%。電力系統(tǒng)峰谷負(fù)荷差加大，電網(wǎng)負(fù)荷率下降，電網(wǎng)實行拉閘限電，嚴(yán)重制約著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，降低了人們生活質(zhì)量。
[0003]針對以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中的雙工況制冷冰蓄冷技術(shù)，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)利用夜間低谷電力進行制冰蓄冷，在日間電力高峰時段融冰放冷，可以削峰填谷，平衡電網(wǎng)負(fù)荷，減少削峰電站的建設(shè)費用與減少對環(huán)境的污染，具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。但現(xiàn)有技術(shù)的雙工況制冷機組的功能進行分割，由常規(guī)制冷機組和制冰機組兩組制冷機組進行各種組合而實現(xiàn)。在制冰工況下，由兩組制冷機組聯(lián)合工作進行制冰一常規(guī)制冷機組制取的冷凍水供給制冰機組以作其冷卻水，制冰機組則以常規(guī)制冷機組為冷源裝置制取的載冷劑制冰；而每組制冷機組的壓縮比都遠小于現(xiàn)有的雙工況制冷機組。由于兩組機組不僅造價高昂，而且機組之間完全獨立運行，不能相互協(xié)調(diào)處理兩個不同負(fù)荷，兩臺機組也難以實現(xiàn)集成式地控制管理。針對功能分割和難以控制的問題，現(xiàn)有技術(shù)中也有提出單機共同實現(xiàn)組制冷和制冰的結(jié)構(gòu)。但是，現(xiàn)有雙工況制冷機組采用制冷機與蓄冰槽串聯(lián)或并聯(lián)后向空調(diào)室內(nèi)機供冷，制冷工質(zhì)經(jīng)制冷機后通過蓄冰槽中的蒸發(fā)器間接換熱制冰，而且部分采用制冷工質(zhì)直接供空調(diào)室內(nèi)機制冷，不僅換熱效率低，且制冷工質(zhì)用量較多，成本較高，還容易造成制冷工質(zhì)對空調(diào)管道的腐蝕。此外，在制冰工況下運行時，其制冷工質(zhì)出口溫度比常規(guī)制冷機組的冷凍水出水溫度降低12?22°C，其蒸發(fā)溫度也相應(yīng)降低12?22°C。以致無論以何種方式排放熱量，在冷凝溫度相同的情況下，雙工況制冷機組的壓縮機的壓縮比都遠比常規(guī)制冷機組的大，能效比較低。而制冷、制冰兩種工況下都能達到高能效比的雙工況制冷機組，不僅技術(shù)要求高，工藝要求高，而且成本昂貴。其次，由于雙工況制冷機組需要進行制冷、制冰兩種工況的交替運行，甚至需要進行制冷、制冰兩種工況的同時運行，每種工況都有不同的供冷溫度和供冷量的要求，使得制冷機組難以達到在所有工況下運行都保持較高的運行效率和運行穩(wěn)定性。為減少投資成本，提高制冷效率，中國專利“一種動態(tài)冰蓄冷方法及設(shè)備”授權(quán)公告號CN 100538221C，改進傳統(tǒng)冰蓄冷技術(shù)，研發(fā)制造了設(shè)備，該設(shè)備制冷造冰過程中采用制冷工質(zhì)在水中直接蒸發(fā)吸熱制冰，系統(tǒng)COP為4，達到普通空調(diào)水平，系統(tǒng)采用水作為載冷劑，降低系統(tǒng)投資維護成本，采用制冷工質(zhì)直接蒸發(fā)制冰縮小儲冰罐容積，減少制造成本。但該設(shè)備無法獨立運行，必須依附于普通空調(diào)系統(tǒng)制取的冷量充當(dāng)設(shè)備制冰過程中的冷凝器冷卻制冷工質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一目的在于提供一種制冷效率高、設(shè)備一次投入和運行成本低、可靠性高的單壓縮機二級動態(tài)制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)；第二目的在于提供一種實現(xiàn)第一目的制冷方法。
[0005]本發(fā)明的第一目的是這樣實現(xiàn)的:包括壓縮機、氣液分離器1、冷凝器、儲液器、電磁閥1、氣液分離器II，所述壓縮機之排氣管依次通過氣液分離器1、冷凝器、儲液器與電磁閥I連通，還包括一級制冷裝置、二級制冰裝置、換冷供冷空調(diào)裝置，所述一級制冷裝置之蒸發(fā)器浸沒于熱交換器中，所述電磁閥I之出口與蒸發(fā)器、蓄冷桶串聯(lián)或并聯(lián)后與氣液分離器II之入口連通，所述熱交換器之出口依次通過水栗I和電磁閥II與蓄冷桶上部的入口連通，所述蓄冷桶下部的出口與熱交換器的入口連通，所述蓄冷桶的出液口和入液口分別與換冷供冷空調(diào)裝置的入口和出口連通口。
[0006]本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的:包括壓縮冷凝、一級制冷、二級制冰、換冷供冷空調(diào)步驟，具體包括:
A、壓縮冷凝:壓縮機將氣液分離器II送入的制冷工質(zhì)壓縮成壓縮氣體，經(jīng)氣液分離器1、冷凝器后冷凝為液體流入儲液器并通過電磁閥I控制和儲存；
B、一級制冷:根據(jù)制冷需求調(diào)節(jié)電磁閥I開口大小，制冷工質(zhì)節(jié)流為冷媒后流入蒸發(fā)器內(nèi)吸熱制冷成為氣體，蒸發(fā)器浸沒在充滿水的熱交換器中，然后將熱交換器內(nèi)的冷水通過水栗I和電磁閥II栗入蓄冷桶內(nèi)存儲；
C、二級制冰:將一級制冷后的制冷工質(zhì)或根據(jù)制冷需求調(diào)節(jié)電磁閥I開口大小直接將壓縮冷凝后的制冷工質(zhì)經(jīng)節(jié)流為冷媒后流入蓄冷桶中直接吸熱蒸發(fā)制冷，直到蓄冷桶中水全部變成冰后，關(guān)停壓縮機，蒸發(fā)為氣態(tài)的制冷工質(zhì)經(jīng)蓄冷桶上方流出進入氣液分離器II ;
D、換冷供冷空調(diào):根據(jù)需要將蓄冷桶中的冷水抽出并流入空調(diào)室內(nèi)機內(nèi)將冷量吹出給室內(nèi)降溫，交換完冷量的水流入蓄冷桶內(nèi)吸取冷量。
[0007]本發(fā)明采用單一壓縮機壓縮制冷工質(zhì)，制冷工質(zhì)串聯(lián)或并聯(lián)一級制冷和二級流動模式實現(xiàn)二級動態(tài)制冷蓄冷，一級制冷是與普通制冷機組一樣動態(tài)制取冷水，二級制冷為制冷工質(zhì)在蓄冷桶內(nèi)的水中直接蒸發(fā)制冰實現(xiàn)動態(tài)制冰，最后通過冷水換冷供冷空調(diào)裝置將冷量換出供室內(nèi)降溫。本發(fā)明采用制冷工質(zhì)在水中直接蒸發(fā)的技術(shù)以提高制冷效率，換冷供冷空調(diào)裝置通過冷水循環(huán)制冷，不僅提高換熱效率，而且減少制冷工質(zhì)的用量，避免制冷工質(zhì)對空調(diào)裝置管道的腐蝕，從而節(jié)約設(shè)備的一次投資和后期使用、維護成本，可有效解決雙工況制冷機組性價比較低，后期維護頻繁的難題。采用串聯(lián)或并聯(lián)模式實現(xiàn)制冷工質(zhì)即制取冷水又制冰，擯棄傳統(tǒng)制冷工質(zhì)直接蒸發(fā)式制冰系統(tǒng)必須依附的普通制冷機組，縮減兩套制冷壓縮機為單壓縮機，可進一步降低系統(tǒng)成本，還能實現(xiàn)冷水供冷與冰蓄冷兩套系統(tǒng)共存，達到穩(wěn)定供冷和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。因此，本發(fā)明具有制冷效率高、設(shè)備一次投入和運行成本低、可靠性高的特點。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明之制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明之制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明之制冷方法串聯(lián)流程示意圖；
圖4為本發(fā)明之制冷方法并聯(lián)流程示意圖；
圖中:A- —級制冷裝置，B- 二級制冰裝置，C-換冷供冷空調(diào)裝置，1-壓縮機，2-氣液分離器I，3-冷凝器，4-儲液器，5-電磁閥I，6_節(jié)流閥I，7_蒸發(fā)器，8-節(jié)流閥II，9-氣液分離器II，10-熱交換器，11-水栗I，12-電磁閥II，13-蓄冷桶，14-水栗II，15-電磁閥III，16-單向閥，17-比例調(diào)節(jié)閥I，18-空調(diào)室內(nèi)機，19-比例調(diào)節(jié)閥II，20-控制器，21-節(jié)流閥III。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變更或改進，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0010]如圖1和2所示，本發(fā)明的單壓縮機二級動態(tài)制冷蓄冷空調(diào)系統(tǒng)包括壓縮機1、氣液分離器I 2、冷凝器3、儲液器4、電磁閥I 5、氣液分離器II 9，所述壓縮機I之排氣管依次通過氣液分離器I 2、冷凝器3、儲