[发明专利]并联式冰蓄冷制冷系统及其制冷方法

说明书

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，特别是制冷空调技术领域。 

背景技术

常规制冷系统一般由制冷设备、冷源装置、末端装置、辅助设备、连接管路以及控制系统等组成。应用最广的制冷设备为蒸气压缩式制冷机组，由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置通过铜管连接成封闭回路，回路内充注制冷剂。制冷机组工作时，制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器、节流装置中循环进行蒸发、压缩、冷凝、节流四个过程，将热量从蒸发器转移到冷凝器。 

典型的制冷系统中，制冷机组为水冷冷水制冷机组——即以水为介质排放热量和输送冷量的制冷机组；冷源装置为冷却塔；末端装置为风机盘管或空气处理机组。 

制冷机组的蒸发器与末端装置通过管道和水泵组成冷冻水循环回路。冷冻水由水泵输送到蒸发器内，被制冷剂吸收热量而冷却到7℃左右，通过管道输送到末端装置吸收室内空气的热量以降低室内气温，而冷冻水则因吸收室内空气热量温度升至12℃左右，再通过管道和水泵返回蒸发器内。 

制冷机组的冷凝器与冷却塔通过管道和水泵组成冷却水循环回路。冷却水由水泵输送到冷凝器内，吸收制冷剂的热量而被加热到37℃左右，通过管道输送到冷却塔内，通过冷却塔向室外空气散热而被冷却到32℃左右，再通过管道和水泵返回冷凝器内。 

除了通过冷却塔的方式，还有通过地埋管、地下水、地表水的方式排放热量的水冷冷水制冷机组，这些水冷冷水制冷机组也称为地源热泵机组、水源热泵机组。 

除了以水为介质排放热量，还有以空气为介质排放热量的制冷机组，这种制冷机组称为风冷冷水机组或空气源热泵机组。 

以上制冷机组在制冷时，冷冻水的出水温度一般在7℃左右，但也可在18℃左右；无论如何，因其温度都远高于0℃，不能制冰，故称为常规制冷机组。 

以常规制冷机组组成的常规制冷系统的缺点是： 

1、为保障空调冷负荷高峰时段的供冷，制冷机组的容量必须满足峰值冷负荷，导致装机容量过大，增加了设备的初投资；且系统大部分时间都在部分负荷下运行，也降低了设备的运行效率和利用率；

2、不适合部分时段需要备用制冷量的空调工程；

3、不适合需要提供低温冷水或需要采用低温送风的空调工程；

4、不适合电力容量或电力供应受到限制的空调工程；

5、空调冷负荷高峰与电网高峰时段重合，加剧了电网供电的紧张程度。

现有的冰蓄冷制冷技术，利用冰和水的相变特性，在电网负荷低、电价低廉的时段如夜间，用电使制冷设备制冷，通过制冰的方式，将冷量以相变潜热为主的形式蓄存于冰中；而在电网负荷高、电价昂贵的时段如白天，通过融冰的方式使冰中蓄存的冷量释放出来，以满足空气调节或生产工艺用冷的需求。 

现有的冰蓄冷制冷系统由制冷设备、蓄冰设备、载冷剂、载冷剂-冷冻水换热器、冷源装置、末端装置、辅助设备、连接管路以及控制系统等组成，可实现蓄冰、蓄冰同时供冷、制冷设备单独供冷、蓄冰装置单独供冷、蓄冰装置与制冷设备联合供冷五种运行模式。 

现有的冰蓄冷制冷系统的制冷设备一般为双工况制冷机组。 

与常规制冷机组相同的是，双工况制冷机组也是蒸气压缩式制冷机组，包括通过冷却塔、地埋管、地下水、地表水的方式排放热量的水冷机组和通过空气的方式排放热量的风冷机组。 

与常规制冷机组不同的是，双工况制冷机组的运行工况有两种，即制冷工况和制冰工况。在制冷工况下运行时，双工况制冷机组的载冷剂出口温度与常规制冷机组一样为7℃左右；而在制冰工况下运行时，双工况制冷机组的载冷剂出口温度则为-5℃～-15℃。 

双工况制冷机组的缺点是： 

1、双工况制冷机组在制冰工况下运行时，其载冷剂出口温度比常规制冷机组的冷冻水出水温度降低12℃～22℃，其蒸发温度也相应降低12℃～22℃。以致无论以何种方式排放热量，在冷凝温度相同的情况下，双工况制冷机组的压缩机的压缩比都远比常规制冷机组的大。在以最常见的冷却塔排放热量的方式下，制冷机组的冷却水的出水温度约为37℃，相应的冷凝温度约为42℃；双工况制冷机组在制冰工况下的蒸发温度为-10℃～-20℃，其压缩机的压缩比为4.5～6.6；而常规制冷机组的蒸发温度约为2℃，压缩机的压缩比仅为3.0左右。而压缩比越大，则能效比越低。因而，在制冷、制冰两种工况下都能达到高能效比的双工况制冷机组，技术要求高，工艺要求高，成本昂贵；