基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及空調(diào)領(lǐng)域，特別涉及一種基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，迅猛增長的空調(diào)需求加劇了電力供應(yīng)白天(高峰)不足而夜晚(低谷)過剩的矛盾。因此，能夠?qū)⒁雇黼娔苻D(zhuǎn)移到白天使用的冰蓄冷空調(diào)技術(shù)受到越來越多的重視。冰蓄冷系統(tǒng)有外融冰盤管，內(nèi)融冰盤管，密封件，制冰滑落和冰漿五種類型，其中內(nèi)融式冰盤管蓄冷系統(tǒng)可靠性好、制冰率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。與外融式冰盤管蓄冷系統(tǒng)相比，內(nèi)融式冰盤管蓄冰系統(tǒng)在蓄冰時(shí)，蓄冰槽內(nèi)不需預(yù)留空間作為冷水區(qū)以便抽水融冰。因而內(nèi)融式冰盤管蓄冷系統(tǒng)具有制冰率IPF高的優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到50%以上。
[0003]冰盤管在蓄冷和釋冷過程中，蓄冰槽內(nèi)部的水靜止不動(dòng)，只借助在盤管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的載冷劑的溫度變化來實(shí)現(xiàn)蓄冷(蓄冰)和釋冷(融冰)。蓄冷(蓄冰)時(shí)，載冷劑經(jīng)制冷主機(jī)降溫，降溫后的低溫載冷劑在盤管(盤管置于蓄冰槽里)內(nèi)循環(huán)吸熱，將蓄冰槽內(nèi)水的熱量帶走，使水降溫并在盤管外表面結(jié)冰。這是由于蓄冰槽內(nèi)溫度不均勻，遠(yuǎn)離盤管處的水溫高于盤管表面溫度，所以冰晶最先在盤管外表面上形成、接著向管外的未凍結(jié)水中生長。在盤管外結(jié)冰過程中，開始管外表面上的冰層較薄，其傳熱過程很快，隨著管外表面上的冰層厚度增加，冰的導(dǎo)熱熱阻增大，使得盤管外未凍結(jié)水的熱量傳遞給管內(nèi)載冷劑的難度增大，從而增加結(jié)冰能耗。融冰(釋冷)時(shí)，釋冷后返回的溫度較高的載冷劑在盤管內(nèi)循環(huán)放熱給蓄冰槽內(nèi)的冰層，使冰層由內(nèi)而外逐步融化，被冷卻的載冷劑將冷量送至用冷用戶，溫度升高后，再回到冰盤管放熱給蓄冰槽內(nèi)冰層，如此方式循環(huán)直至蓄冰槽內(nèi)冰融盡。由于盤管外表面的冰層融化后，在盤管外表面與冰層間出現(xiàn)水層，因而隨著融冰過程的進(jìn)行，盤管外表面與冰之間的水層逐漸變厚(該水層中水是靜止的)，因而盤管內(nèi)載冷劑與管外冰層間的傳熱熱阻不斷增大(水的導(dǎo)熱熱阻比冰大)，使得盤管內(nèi)載冷劑將熱量釋放給管外冰層的難度不斷增大，盤管出口處的載冷劑溫度不斷升高，冷量釋放的難度不斷變大，尤其是在釋冷過程后期，蓄冰槽內(nèi)的冰難以融化，冷量難以釋放。一個(gè)大氣壓下，水的凝固點(diǎn)為0°c，但水只有被冷卻到低于-4?-6°c時(shí)才開始結(jié)冰，這種現(xiàn)象被稱為過冷。蓄冰時(shí)存在的過冷現(xiàn)象使得制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度低至-8?-10°C，這將降低制冷機(jī)組的COP (制冷性能系數(shù))。
[0004]雖然冰蓄冷空調(diào)可以為電網(wǎng)削峰填谷，從而降低電網(wǎng)負(fù)荷壓力，但是隨著冰盤管蓄冷系統(tǒng)蓄冷(蓄冰)和釋冷(融冰)過程的進(jìn)行，冰水間的熱阻不斷變大以及結(jié)冰存在的過冷現(xiàn)象，使得冰蓄冷空調(diào)的能源消耗增加，所以冰蓄冷空調(diào)不是一種節(jié)能技術(shù)。因此，有必要強(qiáng)化蓄冰和融冰的傳熱過程，降低結(jié)冰時(shí)的過冷度，以便降低冰蓄冷空調(diào)的運(yùn)行能耗，超聲波可以在這方面發(fā)揮重要的作用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，以提高冰晶核生成速度、減小蓄冰時(shí)的過冷度；降低蓄冰與融冰時(shí)的傳熱熱阻，為減少冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行時(shí)的能源消耗提高技術(shù)保證。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，作為本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，包括載冷劑泵、制冷機(jī)組、冰盤管、換熱器、空調(diào)冷凍水泵、空調(diào)末端、超聲波發(fā)生器和超聲振子等，載冷劑泵、制冷機(jī)組、冰盤管、換熱器的第一支路構(gòu)成載冷劑回路；空調(diào)冷凍水泵、空調(diào)末端和換熱器的第二支路串聯(lián)構(gòu)成空調(diào)冷凍水回路；載冷劑泵的輸出端通過第一截止閥與制冷機(jī)組的輸入端連接，載冷劑泵的輸出端還通過第二截止閥與制冷機(jī)組的輸出端連接；制冷機(jī)組的輸出端與第一三通調(diào)節(jié)閥的第一端連接，第一三通調(diào)節(jié)閥的第二端與冰盤管的輸入端連接，第一三通調(diào)節(jié)閥的第三端與冰盤管的輸出端連接；冰盤管的輸出端與第二三通調(diào)節(jié)閥的第一端連接，第二三通調(diào)節(jié)閥的第二端與第一支路的第一端連接，第一支路的第二端與載冷劑泵的輸入端連接，且載冷劑泵的輸入端與第二三通調(diào)節(jié)閥的第三端連接；超聲振子安裝在冰盤管的下方，超聲波發(fā)生器和超聲振子連接。
[0007]進(jìn)一步地，基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)還包括蓄冰槽殼體，冰盤管位于蓄冰槽殼體內(nèi)，且超聲振子粘在蓄冰槽殼體的底部。
[0008]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型可提高冰晶核生成速度、減小蓄冰時(shí)的過冷度；降低蓄冰與融冰時(shí)的傳熱熱阻，為減少冰蓄冷空調(diào)運(yùn)行時(shí)的能源消耗提高技術(shù)保證。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0010]圖1中，1、載冷劑泵；2、第一截止閥；3、第二截止閥；4、制冷機(jī)組；5、第一三通調(diào)節(jié)閥；6、冰盤管；7、蓄冰槽殼體；8、第二三通調(diào)節(jié)閥；9、換熱器；10、空調(diào)冷凍水泵；11、空調(diào)末端；12、超聲發(fā)生器；13、超聲振子。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0012]請參考圖1，本實(shí)用新型提供了一種基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，包括載冷劑泵
1、制冷機(jī)組4、冰盤管6、換熱器9、空調(diào)冷凍水泵10、空調(diào)末端11、超聲發(fā)生器12和超聲振子13，載冷劑泵1、制冷機(jī)組4、冰盤管6、換熱器9的第一支路構(gòu)成載冷劑回路；空調(diào)冷凍水泵10、空調(diào)末端11和換熱器9的第二支路串聯(lián)構(gòu)成空調(diào)冷凍水回路；載冷劑泵I的輸出端通過第一截止閥2與制冷機(jī)組4的輸入端連接，載冷劑泵I的輸出端還通過第二截止閥3與制冷機(jī)組4的輸出端連接；制冷機(jī)組4的輸出端與第一三通調(diào)節(jié)閥5的第一端連接，第一三通調(diào)節(jié)閥5的第二端與冰盤管6的輸入端連接，第一三通調(diào)節(jié)閥5的第三端與冰盤管6的輸出端連接；冰盤管6的輸出端與第二三通調(diào)節(jié)閥8的第一端連接，第二三通調(diào)節(jié)閥8的第二端與第一支路的第一端連接，第一支路的第二端與載冷劑泵I的輸入端連接，且載冷劑泵I的輸入端與第二三通調(diào)節(jié)閥8的第三端連接；超聲振子13安裝在冰盤管6的下方，超聲發(fā)生器12和超聲振子13連接。
[0013]由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型通過超聲發(fā)生器12發(fā)出的超聲波能夠顯著提高冰晶核生成速度，降低水結(jié)冰時(shí)的過冷度，從而提高制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度；另一方面，在冰水混合物內(nèi)引發(fā)的劇烈攪拌能夠極大地改善蓄冰槽內(nèi)相變時(shí)的換熱過程。進(jìn)一步地，還使得冰晶核在遠(yuǎn)離冰盤管表面的液態(tài)水中形成，避免了冰晶緊貼在冰盤管外表面上生長，從而消除緊貼在冰盤管外壁上的冰殼的導(dǎo)熱熱阻。最后，利用超聲波還對冰盤管內(nèi)載冷劑與冰盤管外未凍結(jié)水均具有劇烈的攪拌作用，從而顯著增強(qiáng)冰盤管內(nèi)外的對流換熱。
[0014]優(yōu)選地，基于超聲波的蓄冷空調(diào)系統(tǒng)還包括蓄冰槽殼體7，冰盤管6位于蓄冰槽殼體7內(nèi)，且超聲振子13粘在蓄冰槽殼體7的底部。
[0015]下面，對本實(shí)用新型的工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0016]在融冰供冷運(yùn)行方式下，系統(tǒng)工作過程描述如下:在載冷劑回路中，載冷劑泵I運(yùn)行，制冷機(jī)組4關(guān)閉，第一截止閥2關(guān)閉，第二截止閥3打開，第一三通調(diào)節(jié)閥5的第一端、第二端、第三端均打開，第二三通調(diào)節(jié)閥8的第一端與第二端打開，第二三通調(diào)節(jié)閥8的第三端關(guān)閉；空調(diào)冷凍水回路工作，空調(diào)冷凍水泵10運(yùn)行；超聲波發(fā)射系統(tǒng)中，打開超聲發(fā)生器的電源。載冷劑回路中，載冷劑經(jīng)載冷劑泵I加壓后經(jīng)第二截止閥3到達(dá)第一三通調(diào)節(jié)閥5的第一端，然后部分載冷劑經(jīng)第一三通調(diào)節(jié)閥5的第二端進(jìn)入蓄冰槽殼體7的冰盤管6中取冷(冰盤管外冰層吸收管內(nèi)載冷劑的熱量后融化成水)，接著從冰盤管6流出