一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法，包括制冷回路，所述制冷回路由壓縮機、冷凝器、制冷節(jié)流元件和蒸發(fā)器通過管道串聯(lián)組成，在所述冷凝器與制冷節(jié)流元件之間的管道上設(shè)置一蓄冷箱，在所述蓄冷箱內(nèi)設(shè)置有蓄冷介質(zhì)及過冷熱交換器，所述過冷熱交換器串接在所述制冷回路中，所述空調(diào)系統(tǒng)還包括為所述蓄冷介質(zhì)提供冷量的蓄冷回路。本發(fā)明控制方式簡單可靠，通過在冷凝器與制冷節(jié)流元件之間設(shè)置蓄冷箱，通過蓄冷循環(huán)儲存冷量，為整機循環(huán)提供過冷度，提高了能效比。同時，該系統(tǒng)不需要旁通部分制冷劑來獲得過冷度而節(jié)約了壓機的吸氣容積，使壓機的有效輸氣量增加，從而保證了較高的能效比。
【專利說明】一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，特別涉及一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法，屬于空氣調(diào)節(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力供應(yīng)不足已成為一個比較突出的問題，在整體的能耗中，空調(diào)能耗占用了較大的一部分，如何降低空調(diào)能耗，對解決現(xiàn)在的電力緊缺具有較為重要的意義。
[0003]空調(diào)的能耗具有較明顯的時間性，如夏季中午環(huán)境溫度升聞，此時空調(diào)聞負(fù)荷運轉(zhuǎn)，能效比降低，能耗增加明顯，而在夜間，由于環(huán)境溫度降低，空調(diào)負(fù)荷減少，能耗明顯減少。因此，對空調(diào)的電能消耗進行合理的優(yōu)化，是降低整體空調(diào)能耗的最為有效的手段。目前，普遍采用蓄冷的方式進行優(yōu)化，即在夜間用電量較低的時候進行蓄冷，在白天用電高峰時進行放冷。這種方法，蓄冷劑需要循環(huán)至空調(diào)末端為房間提供冷量，需要增加動力裝置，泵以及配套設(shè)備等成本較高，另外，從能量傳遞角度分析，冷量需要由制冷劑傳給蓄冷劑，蓄冷劑再傳給房間空氣，相對于制冷劑直接蒸發(fā)式循環(huán)不可逆損失增加。
[0004]現(xiàn)有空調(diào)蓄冷的方法，是通過將從冷凝器出來的飽和液體分為兩支，其中一支經(jīng)過膨脹閥節(jié)流降壓后，經(jīng)過一換熱器同另一支路冷媒進行換熱，實現(xiàn)過冷，從而彌補制冷量的不足，但是這種方法的缺點是，由于用于提前節(jié)流的旁通支路冷媒給主支路冷媒進行換熱降溫后支路冷媒由液體變?yōu)闅怏w，此部分氣體占用了壓機的吸氣容積，使壓縮機實際功耗增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種控制方式簡單，可大幅提升空調(diào)能效比的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，包括制冷回路，所述制冷回路由壓縮機、冷凝器、制冷節(jié)流元件和蒸發(fā)器通過管道串聯(lián)組成，在所述冷凝器與制冷節(jié)流元件之間的管道上設(shè)置一蓄冷箱，在所述蓄冷箱內(nèi)設(shè)置有蓄冷介質(zhì)及過冷熱交換器，所述過冷熱交換器串接在所述制冷回路中，所述空調(diào)系統(tǒng)還包括為所述蓄冷介質(zhì)提供冷量的蓄冷回路。
[0008]進一步，所述蓄冷回路由壓縮機、冷凝器、蓄冷節(jié)流元件、蓄冷熱交換器通過管道串聯(lián)組成，所述蓄冷熱交換器設(shè)置在所述蓄冷箱內(nèi)。
[0009]進一步，所述蓄冷介質(zhì)為水合物。
[0010]進一步,所述蓄冷介質(zhì)為十水硫酸鈉Na2SO4.1H2Oo
[0011]進一步，所述制冷節(jié)流元件和蓄冷節(jié)流元件為電子膨脹閥。
[0012]進一步，所述過冷熱交換器和所述蓄冷熱交換器均為蛇形回彎式管路。
[0013]進一步，在所述蓄冷箱的四壁敷設(shè)保溫層。
[0014]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是:
[0015]一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的運行方法，包括:
[0016]蓄冷循環(huán)運行，啟動壓縮機，接通蓄冷回路，由冷凝器出來的冷媒經(jīng)蓄冷節(jié)流元件節(jié)流后進入蓄冷箱內(nèi)的蓄冷熱交換器，低溫冷媒吸收蓄冷介質(zhì)的熱量，使蓄冷介質(zhì)蓄冷；
[0017]制冷循環(huán)運行，啟動壓縮機，接通制冷回路，關(guān)閉蓄冷回路，利用已蓄冷的蓄冷介質(zhì)吸收從冷凝器出來的冷媒熱量，使冷媒降溫獲得過冷度，再經(jīng)制冷節(jié)流元件節(jié)流進入蒸發(fā)器，完成制冷循環(huán)；
[0018]進一步，在制冷循環(huán)運行過程中，當(dāng)所述蓄冷介質(zhì)的蓄冷量消耗完時，同時接通制冷回路和蓄冷回路，由蓄冷回路為蓄冷介質(zhì)降溫，蓄冷介質(zhì)再為制冷回路中的冷媒提供過冷度。
[0019]進一步，所述蓄冷循環(huán)運行優(yōu)選在夜間工況較低的時候進行。
[0020]綜上內(nèi)容，本發(fā)明所述的一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)及其運行方法，控制方式簡單可靠，通過在冷凝器與制冷節(jié)流元件之間設(shè)置蓄冷箱，通過蓄冷循環(huán)儲存冷量，為整機循環(huán)提供過冷度，提高了能效比。同時，該系統(tǒng)不需要旁通部分制冷劑來獲得過冷度而節(jié)約了壓機的吸氣容積，使壓機的有效輸氣量增加，從而保證了較高的能效比。
[0021]在進行蓄冷運轉(zhuǎn)時會消耗部分電力，優(yōu)選的是可以在夜間工況比較低的時候，進行蓄冷運轉(zhuǎn)此時能效比較高，尤其在夜間電費低于白天電費的地區(qū)更為適合。該系統(tǒng)可以與整機系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，無需專人管理維護，簡單可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明蓄冷循環(huán)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明制冷循環(huán)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明制冷循環(huán)和蓄冷循環(huán)同時進行的示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明加入蓄冷循環(huán)前后的壓焓對比圖。
[0026]如圖1至圖4所示，壓縮機1，冷凝器2，過冷熱交換器3，制冷節(jié)流元件4，蒸發(fā)器5，蓄冷節(jié)流元件6，蓄冷熱交換器7，蓄冷箱8，蓄冷介質(zhì)9。

【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述:
[0028]如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供的一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，包括壓縮機1、冷凝器2、過冷熱交換器3、制冷節(jié)流元件4、蒸發(fā)器5、蓄冷節(jié)流元件6、蓄冷熱交換器7、蓄冷箱8。
[0029]其中，由壓縮機1、冷凝器2、過冷熱交換器3、制冷節(jié)流元件4、蒸發(fā)器5通過管道串聯(lián)組成制冷回路。
[0030]由壓縮機1、冷凝器2、蓄冷節(jié)流元件6、蓄冷熱交換器7通過管道串聯(lián)組成蓄冷回路。
[0031]制冷節(jié)流元件4和蓄冷節(jié)流元件6均采用電子膨脹閥，可以控制制冷回路和蓄冷回路的通斷，還可以調(diào)節(jié)冷媒的流量。
[0032]蓄冷箱8設(shè)置在冷凝器2與制冷節(jié)流元件4之間，蓄冷箱8包括一個殼體，在殼體內(nèi)填充有蓄冷介質(zhì)9,過冷熱交換器3和蓄冷熱交換器7均設(shè)置在蓄冷箱8的殼體內(nèi)，過冷熱交換器3和蓄冷熱交換器7的進出口分別接入制冷回路和蓄冷回路的管道中。蓄冷介質(zhì)9在進行固液之間的相變時，可與過冷熱交換器3和蓄冷熱交換器7中的冷媒進行熱交換7，使冷媒吸熱或放熱。
[0033]蓄冷介質(zhì)9采用水合物，本實施例中，優(yōu)選采用十水硫酸鈉Na2SO4.1H2O,該水合物相變溫度約30°C，冷凝器出口冷媒溫度約40°C，相當(dāng)于存在10°C溫差，同時又高于冷媒蒸發(fā)溫度約8 °C，傳熱溫差合適。同時此水合物有較高的蓄冷量，成本低，且廣泛用于蓄冷行業(yè)技術(shù)較為成熟。蓄冷介質(zhì)9可在低溫下吸收并儲存大量冷量，而在溫度較高時又能放出大量冷量，較長時間保持自身及周圍小范圍內(nèi)的低溫環(huán)境。在蓄冷箱8的四壁還敷設(shè)有一層保溫層，避免冷量損失。
[0034]過冷熱交換器3和蓄冷熱交換器7均采用蛇形的回彎式管路，這樣可以大幅增加與蓄冷介質(zhì)9之間的接觸面積，從而提高換熱效率，過冷熱交換器3和蓄冷熱交換器7均采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的銅管。此蓄冷箱8具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定型高的特點，同時成本低廉，不會增加用戶負(fù)擔(dān)。
[0035]下面根據(jù)圖1至圖3詳細(xì)說明該蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的運行方法:
[0036]該方法包括三種運行模式:
[0037]如圖1所示，蓄冷循環(huán)運行模式:
[0038]啟動壓縮機1，打開蓄冷節(jié)流元件6，關(guān)閉制冷節(jié)流元件4，即接通蓄冷回路，斷開制冷回路。
[0039]冷媒由壓縮機I排出后進入冷凝器2，在冷凝器2內(nèi)與室外空氣進行熱交換，冷媒冷凝為高溫高壓飽和液體，由冷凝器2出來的液體冷媒經(jīng)蓄冷節(jié)流元件6節(jié)流，經(jīng)節(jié)流降壓后的液體冷媒進入蓄冷箱8內(nèi)的蓄冷熱交換器7，此時蓄冷熱交換器7相當(dāng)于蒸發(fā)器的作用，低溫的液體冷媒在蓄冷熱交換器7與蓄冷介質(zhì)9進行熱交換，吸收蓄冷介質(zhì)9的熱量，使蓄冷介質(zhì)9發(fā)生相變，由液體變?yōu)楣腆w,蓄冷介質(zhì)9蓄存冷量。冷媒在蓄冷熱交換器7內(nèi)蒸發(fā)后，氣體冷媒回流至壓縮機1，完成蓄冷循環(huán)。
[0040]如圖2所示，制冷循環(huán)運行模式:
[0041]啟動壓縮機1，關(guān)閉蓄冷節(jié)流元件6，打開制冷節(jié)流元件4，即接通制冷回路，斷開蓄冷回路。
[0042]冷媒由壓縮機I排出后進入冷凝器2，在冷凝器2內(nèi)與室外空氣進行熱交換，冷媒冷凝為高溫高壓飽和液體，由冷凝器2出來的液體冷媒進入蓄冷箱8內(nèi)的過冷熱交換器3，在過冷熱交換器3內(nèi)與蓄冷介質(zhì)9進行熱交換，由于前述的蓄冷循環(huán)運行，此時蓄冷介質(zhì)9為固體狀態(tài)，并蓄存了大量的冷量，蓄冷介質(zhì)9吸收冷媒的熱量發(fā)生相變，由固體變?yōu)橐后w，冷媒與蓄冷介質(zhì)9熱交換后溫度降低，獲得過冷度，具有一定過冷度的液體冷媒進入制冷節(jié)流元件4節(jié)流，經(jīng)節(jié)流降壓后的液體冷媒進入蒸發(fā)器5，在蒸發(fā)器5內(nèi)的冷媒與室內(nèi)空氣進行熱交換，為室內(nèi)環(huán)境降溫，蒸發(fā)后的冷媒氣體回流至壓縮機I內(nèi)，完成制冷循環(huán)。
[0043]如圖3所示，制冷和蓄冷同時運行的模式:
[0044]在制冷循環(huán)運行過程中，當(dāng)蓄冷介質(zhì)9的蓄冷量消耗完時，打開蓄冷節(jié)流元件6接通蓄冷回路。由冷凝器2出來的液體冷媒分為兩個支路，一支路經(jīng)蓄冷節(jié)流元件6節(jié)流，節(jié)流后的液體冷媒進入蓄冷箱8內(nèi)的蓄冷熱交換器7，為蓄冷介質(zhì)9降溫，同時，蓄冷介質(zhì)9為另一支路中的進入過冷熱交換器3的液體冷媒3進行降溫，為參與制冷循環(huán)的冷媒提供過冷度，此時的蓄冷介質(zhì)9起相當(dāng)于載冷劑的作用。蓄冷熱交換器7和蒸發(fā)器5出來的氣體冷媒均回流至壓縮機I內(nèi)。
[0045]如圖4所示，其中左側(cè)圖為正常的制冷原理圖，在該壓焓圖中，制冷過程分為4個過程，分別為I — 2，2 — 3，3 — 4，，4 — 1，分別為壓縮機做功冷媒升溫升壓，冷凝器冷凝放熱，節(jié)流降壓，蒸發(fā)吸熱，其中單位時間冷媒制冷量為h1- h2。
[0046]如圖4中的右側(cè)圖，為加入蓄冷循環(huán)后的原理圖，在該壓焓圖中，分5個過程，分別為I — 2，2 — 3，3 — 3”，3”一 4”，4”一 I，分別為壓縮機做功，冷凝器冷凝放熱，蓄冷回路提供過冷，節(jié)流降壓，蒸發(fā)器蒸發(fā)吸熱，。
[0047]由于過冷段3 — 3”的存在，從冷凝器2出來的飽和液體溫度降低，在經(jīng)過節(jié)流元件節(jié)流降壓后，制冷劑焓值降低h4-h4”，蒸發(fā)吸熱量增加，單位時間內(nèi)的蒸發(fā)吸熱量增加為h3-h3”= h4-h4”，而壓縮機消耗功率沒變，為h2-hl，普通制冷循環(huán)的整機能效比為E=(hl-h4)/(h2-hl),而加入蓄冷循環(huán)后的整機能效比為E=(hl-h4”)/(h2-hl)，能效比增加量為Λ E= (h4-h4”)/(h2-hl)。
[0048]在進行蓄冷運轉(zhuǎn)時會消耗部分電力，優(yōu)選的是可以在夜間工況比較低的時候，進行蓄冷運轉(zhuǎn)，此時能效比較高，尤其在夜間電費低于白天電費的地區(qū)更為適合。該蓄冷系統(tǒng)可以與整機系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，無需專人管，控制簡單可靠。
[0049]該系統(tǒng)由于過冷度的增加，能效比提高，尤其夏季中午環(huán)境溫度較高時，空調(diào)機制冷負(fù)荷加大，能效比會下降，制冷量降低，本發(fā)明由于蓄冷介質(zhì)釋放冷量使過冷度增加，從而制冷量增加，能效比提升。同時又因不需要旁通部分制冷劑來獲得過冷度而節(jié)約了壓機的吸氣容積，使壓機的有效輸氣量增加，從而保證了較高的能效比。
[0050]如上所述，結(jié)合附圖所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，包括制冷回路，所述制冷回路由壓縮機、冷凝器、制冷節(jié)流元件和蒸發(fā)器通過管道串聯(lián)組成，其特征在于:在所述冷凝器與制冷節(jié)流元件之間的管道上設(shè)置一蓄冷箱，在所述蓄冷箱內(nèi)設(shè)置有蓄冷介質(zhì)及過冷熱交換器，所述過冷熱交換器串接在所述制冷回路中，所述空調(diào)系統(tǒng)還包括為所述蓄冷介質(zhì)提供冷量的蓄冷回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄冷回路由壓縮機、冷凝器、蓄冷節(jié)流元件、蓄冷熱交換器通過管道串聯(lián)組成，所述蓄冷熱交換器設(shè)置在所述蓄冷箱內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄冷介質(zhì)為水合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄冷介質(zhì)為十水硫酸鈉 Na2SO4.1H2O0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述制冷節(jié)流元件和蓄冷節(jié)流元件為電子膨脹閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述過冷熱交換器和所述蓄冷熱交換器均為蛇形回彎式管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:在所述蓄冷箱的四壁敷設(shè)保溫層。
8.一種蓄冷式節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的運行方法，其特征在于，包括: 蓄冷循環(huán)運行，啟動壓縮機，接通蓄冷回路，由冷凝器出來的冷媒經(jīng)蓄冷節(jié)流元件節(jié)流后進入蓄冷箱內(nèi)的蓄冷熱交換器，低溫冷媒吸收蓄冷介質(zhì)的熱量，使蓄冷介質(zhì)蓄冷； 制冷循環(huán)運行，啟動壓縮機，接通制冷回路，關(guān)閉蓄冷回路，利用已蓄冷的蓄冷介質(zhì)吸收從冷凝器出來的冷媒熱量，使冷媒降溫獲得過冷度，再經(jīng)制冷節(jié)流元件節(jié)流進入蒸發(fā)器，完成制冷循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運行方法，其特征在于:在制冷循環(huán)運行過程中，當(dāng)所述蓄冷介質(zhì)的蓄冷量消耗完時，同時接通制冷回路和蓄冷回路，由蓄冷回路為蓄冷介質(zhì)降溫，蓄冷介質(zhì)再為制冷回路中的冷媒提供過冷度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運行方法，其特征在于:所述蓄冷循環(huán)運行優(yōu)選在夜間工況較低的時候進行。
【文檔編號】F24F13/30GK104344479SQ201310311010
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】秦鴻亮 申請人:海信（山東）空調(diào)有限公司