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CN105240968A - 一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统 - Google Patents

一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统 Download PDF

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Inventor
韩慎朝
卢欣
石枫
马崇
项添春
于波
吴亮
张超
刘涛
张长志
杨延春
孙龙彪
袁新润
李洪宾
董新
王迎秋
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Tianjin Energy Saving Service Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明涉及一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，其技术特点是包括蓄热系统和与其相连接的蓄冷系统，所述蓄冷系统包括：蓄热/冷水箱、多个电动阀、蓄冷循环泵、放冷循环泵、水蓄冷板式换热器、制冷机组及其相关的管路；在夜间低谷电期间，水蓄冷系统通过电动阀切换进入蓄冷工况，制冷机组全力进行对蓄冷/热水箱进行充冷，在白天运行时，水蓄冷系统通过电动阀切换进入放冷工况，高峰电时段释放冷量，对日间用电量移峰填谷，降低电能消耗量和整个蓄能系统运行费用。

Description

一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统
技术领域
本发明属于电力蓄能技术领域，特别涉及一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统。
背景技术
目前，为有效防治污染，国家一方面决定从控制燃煤、燃油消耗入手，逐步限制大中型城市燃煤、燃油锅炉的数量、容量、使用地域，大力发展清洁能源，改善环境。另一方面，作为市场经济的一部分，政府部门利用价格杠杆宏观调控能源格局，出台了一系列优惠的用电政策，例如：实行峰谷分时电价和减免电力增容费等举措。这给电力蓄能技术的应用和发展带来了契机。电力蓄能技术是指将建筑物白天所需的热量(或冷量)的全部或部分在夜间电力低谷时段制备好，并以热水(或冷水和冰)的形式储存起来供白天使用。电力蓄能技术和蓄能系统在缓解峰谷电矛盾方面具有独特的优势。
电力蓄能系统通常设置在高层建筑物上，设立电力蓄能系统时需要考虑初期投资成本和费用回收周期。在同一个高层建筑上同时安装两套蓄热、蓄冷系统具有投资费用高、占用空间大的缺点。而且，市场上的蓄能系统通常包括非相变材料介质的蓄能系统和相变材料介质的蓄能系统。常见的非相变介质的蓄能系统多采用水作为蓄热介质，利用水的热容量，通过改变水的温度来储存能量。其虽然具有价格低廉、容易收回初投资的费用的优点。但此类蓄能系统所占用的空间较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、初期投资费用低，占用空间小且能够同时实现蓄热、蓄冷两种蓄能模式的的利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，包括蓄热系统和蓄冷系统，所述蓄热系统包括空调热水循环泵、供热板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱,所述空调热水循环泵、板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱通过管路连接在一起；所述蓄热水箱为蓄热系统和蓄冷系统共用的蓄热/冷水箱；所述蓄冷系统包括：蓄热/冷水箱、多个电动阀、蓄冷循环泵、放冷循环泵、水蓄冷板式放热器、制冷机组；所述蓄热/冷水箱的一端分别与第五电动阀V-5和第八电动阀V-8的一端相连接，所述蓄热/冷水箱的另一端分别与第六电动阀V-6和第七电动阀V-7的一端相连接，所述第五电动阀V-5和第六电动阀V-6的另一端与水蓄冷板式换热器的第一端口相连接，所述第七电动阀V-7和第八电动阀V-8另一端与蓄冷循环泵的一端相连接，所述蓄冷循环泵的另一端水蓄冷板式换热器的第二端口相连接；所述水蓄冷板式换热器的第三端口与第二电动阀V-2以及第四电动阀V-4的一端交互连接，所述第二电动阀V-2的另一端与制冷机组的一端相连接，所述制冷机组的另一端分别与第一电动阀V-1、第三电动阀V-3的一端相连接；所述第一电动阀V-1的另一端与放冷循环泵的一端相连接，所述放冷循环泵的另一端与水蓄冷板式换热器的第四端口相连接；所述第三电动阀V-3的另一端与第四电动阀V-4的另一端相连接。
而且，所述制冷机组是离心机组或地源热泵机组。
而且，所述蓄冷循环泵采用蓄冷变频循环泵。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用常见的蓄热水箱作为蓄热、蓄冷装置，在一套蓄能系统上同时实现蓄热、蓄冷两种蓄能模式，有效利用了夏季闲置的蓄热水箱进行蓄冷，降低系统初投资，同时减少了系统的空间占用。
2、本发明在蓄热流程基础上进行水蓄冷优化，配置一套完整、实用的水蓄冷系统，该系统包括蓄热/冷水箱、多个电动阀、蓄冷循环泵、放冷循环泵、水蓄冷板式放热器、制冷机组及其相关的管路；在夜间低谷电期间，水蓄冷系统通过电动阀切换进入蓄冷工况，地源热泵机组全力进行对蓄冷/热水箱进行充冷，在白天运行时，水蓄冷系统通过电动阀切换进入放冷工况，高峰电时段释放冷量，对日间用电量移峰填谷，降低电能消耗量和整个蓄能系统运行费用。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，如图1所示，包括蓄热系统和蓄冷系统，所述蓄热系统包括空调热水循环泵、供热板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱,所述空调热水循环泵、板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱通过管路连接在一起；所述蓄热水箱为蓄热系统和蓄冷系统共用的蓄热/冷水箱；所述蓄冷系统包括：蓄热/冷水箱、多个电动阀、蓄冷循环泵、放冷循环泵、水蓄冷板式放热器、制冷机组；所述蓄热/冷水箱的一端分别与第五电动阀V-5和第八电动阀V-8的一端相连接，所述蓄热/冷水箱的另一端分别与第六电动阀V-6和第七电动阀V-7的一端相连接，所述第五电动阀V-5和第六电动阀V-6的另一端与水蓄冷板式换热器的第一端口相连接，所述第七电动阀V-7和第八电动阀V-8另一端与蓄冷循环泵的一端相连接，所述蓄冷循环泵的另一端水蓄冷板式换热器的第二端口相连接；所述水蓄冷板式换热器的第三端口与第二电动阀V-2以及第四电动阀V-4的一端交互连接，所述第二电动阀V-2的另一端与制冷机组的一端相连接，所述制冷机组的另一端分别与第一电动阀V-1、第三电动阀V-3的一端相连接；所述第一电动阀V-1的另一端与放冷循环泵的一端相连接，所述放冷循环泵的另一端与水蓄冷板式换热器的第四端口相连接；所述第三电动阀V-3的另一端与第四电动阀V-4的另一端相连接。
其中，制冷机组可采用离心机组或地源热泵机组；蓄冷循环泵采用蓄冷变频循环泵。
本发明的水蓄冷系统以制冷机组作为蓄冷冷源，从制冷机组供回水管处引管道至蓄热/冷水箱，通过电动阀切换，在夜间低谷电期间全力对水箱进行充冷。在白天运行时，系统通过电动阀切换进入放冷工况。该水蓄冷系统在运行过程中可实现水蓄冷工况、放冷工况、水蓄冷和制冷主机联合供冷工况以及制冷主机单独供冷四种工况，该水蓄冷系统的各运行工况通过相应的电动阀进行切换，同时根据末端负荷变化情况，调节蓄冷循环泵的频率，保证末端稳定的供水温度。本实施例中，蓄冷循环泵在水蓄冷工况下为定频；在放冷工况下采用变频，调节蓄冷循环泵的频率。
本发明的水蓄冷系统的四种工况下电动阀门控制方法是：
本发明的水蓄冷系统的控制原则为：
由水蓄冷系统的控制系统中的负荷预测模块对当前负荷进行分析，结合控制算法确定水蓄冷系统各运行工况的最佳组合方式，同时根据系统温度及压力等参数，调整水蓄冷系统内不同执行机构(电动阀门以及蓄冷循环泵变频器)等及时动作，确保水蓄冷系统能够及时跟随负荷的变化进行调节，保证制冷机组的供冷效果，并以最可靠、稳定的方式运行，可进行运行策略的转换，使制冷机组始终保持在高负荷COP运行状态，结合室外参数和电价政策等因素，控制机组台数运行启停，以及蓄能和放能，保持制冷机组在最为经济的条件下运行，使之产生既经济又节能的效果。
本发明的水蓄冷系统的设备配置表为：
该水蓄冷系统在运行过程中表明，以0:00—5:00为低谷时段为例，水蓄冷系统自动运行地源热泵机组蓄冷模式。在此期间，若使用2台地源热泵机组，且该地源热泵机组输出的冷量均用于水蓄冷，总蓄冷量约3090RTh。
本发明的水蓄冷系统预计每天能转移峰谷电量约为3035kWh，夏季按150天计算，则该水蓄冷系统每年能有效地转移峰谷电量约为45.5万kWh，能有效地减少峰电时段标准煤消耗量约163.8吨，减少峰电时段二氧化碳排放量约429.2吨。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，包括蓄热系统和蓄冷系统，所述蓄热系统包括空调热水循环泵、供热板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱,所述空调热水循环泵、板式热交换器、储热水泵、电热水锅炉、蓄热水箱通过管路连接在一起；其特征在于：所述蓄热水箱为蓄热系统和蓄冷系统共用的蓄热/冷水箱；所述蓄冷系统包括：蓄热/冷水箱、多个电动阀、蓄冷循环泵、放冷循环泵、水蓄冷板式放热器、制冷机组；所述蓄热/冷水箱的一端分别与第五电动阀V-5和第八电动阀V-8的一端相连接，所述蓄热/冷水箱的另一端分别与第六电动阀V-6和第七电动阀V-7的一端相连接，所述第五电动阀V-5和第六电动阀V-6的另一端与水蓄冷板式换热器的第一端口相连接，所述第七电动阀V-7和第八电动阀V-8另一端与蓄冷循环泵的一端相连接，所述蓄冷循环泵的另一端水蓄冷板式换热器的第二端口相连接；所述水蓄冷板式换热器的第三端口与第二电动阀V-2以及第四电动阀V-4的一端交互连接，所述第二电动阀V-2的另一端与制冷机组的一端相连接，所述制冷机组的另一端分别与第一电动阀V-1、第三电动阀V-3的一端相连接；所述第一电动阀V-1的另一端与放冷循环泵的一端相连接，所述放冷循环泵的另一端与水蓄冷板式换热器的第四端口相连接；所述第三电动阀V-3的另一端与第四电动阀V-4的另一端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，其特征在于：所述制冷机组是离心机组或地源热泵机组。
3.根据权利要求1所述的一种利用蓄热水箱实现夏季蓄冷的蓄能系统，其特征在于：所述蓄冷循环泵采用蓄冷变频循环泵。
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