[发明专利]一种采用逆流式过冷器的空调用制冷/热蓄冷/热系统

说明书

本发明涉及一种空调用制冷蓄冷或制热蓄热系统。

蓄冷空调系统可在电力充裕时制冷蓄冷，而在电力供应紧张时把积蓄的冷量补充给空调机用，从而可起到调节余缺、平衡电网峰谷负荷差的作用，且可降低运行费用，成为各国大力研究推广的技术。

据日本《省能》杂志(特集)“利用冰蓄热式空调使电力利用效率化”和《冷冻》杂志第63卷(蓄冷特集)报道，现有蓄冷空调系统基本上分为两类：一类是冰蓄冷系统，另一类是采用熔点高于零度(一般在4-8℃范围)的相变材(简称PCM材)的蓄冷系统，这两类系统都是利用空调机回水使蓄冷槽内蓄了冷而凝固的蓄冷剂熔化的方式来利用蓄冷量，因此其可利用的蓄冷量都必须是蓄冷剂的温度低于空调机回水温度的冷量，高于空调机回水温度的蓄冷量不能被利用。一般空调设计采用的回水温度为12℃，再考虑传热温差因素，则只能在10℃以下，若由蓄冷直接单独向空调机供冷，则蓄冷剂只有在其温度低于空调机的给水温度5-7℃以下时的蓄冷量才能被有效利用，受某些空调制冷机组压缩机能力限制，其蒸发器内制冷剂的蒸发温度一般在4℃以上。检索自1985年至今的我国专利文献，例如申请号为92219770.9名称为“储冷避峰制冷空调器”和日本三菱电机株式会社的申请号为93102863.9，名称为“蓄热式空调装置”等，均受此蓄冷温度的限制。若考虑蓄冷传热温差，则蓄冷剂的最佳凝固一熔化点范围应在6℃-8℃。为了降低蓄冷装置的造价，要求单位容积的蓄冷量尽可能大，因此须选用融点合适的相变潜热大的蓄冷剂。蓄冷剂的融点降低将导致系统在蓄冷时效率降低，使用冰蓄冷时系统效率就要比使用8℃相变材料的系统低约30％。然而在高于零度低于空调机回水温度如此窄的温度范围内，要选择储冷量大、性能稳定、廉价的蓄冷剂是相当困难的。据美国在日本的相变蓄冷系统日本总代理店摩利(MoLi)株式会社所提供的相变潜热蓄冷系统设计概要资料介绍，及江苏暖通空调制冷《冰蓄冷专辑》95年第2期介绍，美国哈佛大学开发的8.3℃PCM材(一种带结晶水复合盐)和5℃的PCM材，相变潜热仅分别约为22.8千卡/公斤和30千卡/公斤，且价格贵。复合盐有性能老化和不稳的毛病。冰作蓄冷剂虽然廉价，但为了让水结冰，冰槽内须布置密度很大的传热管网，致使冰槽的成本也很高且效率低。鉴于以上原因，目前在市场上所使用的这两种蓄冷空调系统的单位千焦尔蓄冷量成本均较贵，成为难于推广的主要原因。

日本《冷冻》杂志第63卷第734号介绍了一种由日本钢管株式会社于1988年开发的采用制冷剂过冷的冰蓄冷空调系统。该系统把蓄冷冰槽中的盘管既作为蓄冷时制冷回路的蒸发器，又作为放冷时制冷回路的过冷器。作蒸发器用时，盘管内制冷剂蒸发使蓄冷槽中的水结成冰；作过冷器用时，盘管内高温制冷剂使冰熔化并被过冷。利用了制冷教科书或制冷技术手册中都提到过的在制冷循环中提高过冷度可以提高制冷量的原理，把冰的熔化热的冷量通过使制冷剂过冷的方式间接传给空调机回水，以此来解决致密结冰时管外熔冰的困难和提高冰槽的储冰率。该系统采用盘管式蓄冷冰槽作过冷器，这种池浸式的过冷器先是通过0℃冰与进入过冷器时温度在40℃以上的制冷剂进行热交换，平均温差约25℃，而后制冷剂在蒸发器中蒸发，又以约7℃的平均温差与空调机回水进行热交换，这与把空调机回水直接与冰槽的冰换热的方式相比，传热温差大约增加了20多度，因而使系统的传热不可逆损失增加，效率降低。另外，当冰熔化完毕以后，蓄冷槽内的水是以平均温度上升，致使制冷剂过冷后的温度也不断回升，制冷剂过冷所增加的冷量不断减少，系统供冷性能不稳定，导致蓄冷槽内在空调机回水温度以上的蓄冷量也未能被充分利用。对于大型蓄冷系统，这还增加了制冷回路中的制冷工质(冷媒)的充装量并大大增加了流阻，因此并不可取。

本发明的目的在于克服上述现有蓄冷空调系统的不足，提供一种拓宽了空调用蓄冷/储热限定的温度范围，能利用现有蓄冷空调系统所难以充分利用的空调机回水温度以上的蓄冷剂的冷量来供冷，可提高现有蓄冷剂的单位容积蓄冷量，且可使水单独作为空调用的蓄冷剂有足够大的显热来蓄冷，单位千焦耳蓄冷量初投资较低运行费省的供空调用的制冷蓄冷系统；在需要供热地区，还可以在该系统的基础上改用为水制冷/热蓄冷/热的双用系统，并可利用高于环境温度而低于暖风机回水温度的水的低温蓄热量来供热。

附图1是本发明空调用制冷蓄冷系统流程原理示意图。