一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统及调控方法

本发明涉及制冷系统，具体而言，尤其涉及一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统及调控方法。

背景技术：

1、随着冷链物流行业的快速发展，冷库作为农产品保鲜的重要设施，市场需求量持续攀升。传统冷库普遍依赖国家电网统一供电，以蒸汽压缩式制冷技术为核心供冷方式，虽能满足基础冷藏需求，但在运行过程中暴露出诸多问题。

2、一方面，传统冷库缺乏针对性的电力利用策略，电网高峰时段用电需求集中导致电价高昂，冷库持续运行将大幅增加用电成本，而电网低谷时段电价低廉，却因缺乏有效的能量储存手段，造成电力资源的大量浪费，能源利用效率低下。另一方面，蓄冷式冷库的制冷温度和蓄冷供冷温度不一致，两种供冷方式切换时，冷库内温度波动较大，控温精度低，难以满足蔬果等易腐食品对储存环境的严苛要求；此外，蓄冷系统的蓄冷过程一般采用中间流体，系统复杂且存在能效损失，不利于技术推广。

3、基于此，本发明提出一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统及调控方法，通过谷电蓄冷、峰电释冷的运行策略平衡峰谷电价影响，通过冷量供给的调控实现冷库恒温储存，在降低用电成本的同时提升控温精度，兼顾冷库运行的经济性与实用性。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，而提供一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统及调控方法。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，包括：控制单元以及与控制单元电连接的蒸汽压缩式制冷单元、相变蓄冷单元和乙二醇载冷剂循环单元，所述蒸汽压缩式制冷单元分别与相变蓄冷单元和乙二醇载冷剂循环单元循环连接，所述乙二醇载冷剂循环单元与冷库循环连接，所述冷库与相变蓄冷单元相连，所述相变蓄冷单元与乙二醇载冷剂循环单元相连。

4、进一步地，所述蒸汽压缩式制冷单元包括压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述乙二醇载冷剂循环单元包括缓冲柜，所述缓冲柜储存有30%乙二醇溶液；

5、所述压缩机通过第一管路与缓冲柜相连，所述缓冲柜通过第二管路与压缩机相连，所述冷凝器和膨胀阀均安装在第一管路上，所述冷凝器位于压缩机和膨胀阀之间，所述第一管路上还安装有截止阀二，所述第二管路上还安装有截止阀一。

6、进一步地，所述相变蓄冷单元包括蓄冷柜，所述蓄冷柜的内部具有相变蓄冷材料，所述蓄冷柜通过第三管路与第一管路相连，通过第四管路与第二管路相连；其中，所述第三管路的一端连接于冷凝器和截止阀二之间的第一管路上，所述第四管路的一端连接于压缩机和截止阀一之间的第二管路上。

7、进一步地，所述缓冲柜通过第五管路与冷库相连，所述冷库通过第六管路与缓冲柜相连，所述第五管路上安装有输送泵一，所述第六管路上安装有截止阀五。

8、进一步地，所述蓄冷柜通过第七管路与第六管路相连，通过第八管路与缓冲柜相连；其中，所述第七管路的一端连接于冷库和截止阀五之间，所述第七管路上安装有输送泵二和截止阀六，所述截止阀六位于输送泵二和蓄冷柜之间，所述第八管路上安装有截止阀七。

9、进一步地，所述相变蓄冷材料的冰点为-10.2℃，所述相变蓄冷材料由氯化钠、羧甲基纤维素钠和水组成，其中氯化钠质量浓度为15%，羧甲基纤维素钠质量浓度为1%。

10、本发明还提供了一种调控方法，使用上述相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，包括：

11、s1、谷电时段：

12、谷电时段为系统核心蓄冷阶段，按需为冷库即时供冷，充分利用低价电力降低系统整体用电成本；此工况下，压缩机启动，蒸汽压缩式制冷循环正常运行：低温低压的气态制冷剂经压缩机压缩为高温高压气态制冷剂，进入冷凝器通过换热释放热量，冷凝为中温高压液态制冷剂，该液态制冷剂经膨胀阀节流降压，形成低温低压的气液混合态，同时通过调控截止阀完成冷库制冷或蓄冷，其中打开截止阀一和截止阀二给缓冲柜供冷，为冷库制冷；或打开截止阀三和截止阀四给蓄冷柜供冷，用来蓄冷；谷电时段，压缩机处于全功率工作状态，通过缓冲柜中的温度传感器监测缓冲柜中乙二醇出口温度在-12℃±2℃范围内，若温度低于该范围，蒸汽压缩式制冷单元向蓄冷柜供冷；若温度高于该范围，蒸汽压缩式制冷单元向缓冲柜供冷；开启输送泵一、截止阀五，关闭输送泵二、截止阀六和截止阀七，通过缓冲柜为冷库供冷；

13、s2、峰电时段：

14、峰电时段电价高昂，压缩机低功率运行，去往冷库的冷量来源于蓄冷柜释放的冷量，减少峰电时段电网用电量，降低用电成本；关闭截止阀三和截止阀四，开启截止阀和截止阀给缓冲柜供冷；关闭截止阀五，启动输送泵一、输送泵二，并开启截止阀六、截止阀七，形成乙二醇溶液释冷循环，蓄冷柜内的相变蓄冷材料释放冷量，受冷后的乙二醇溶液输送至缓冲柜进一步由蒸汽压缩式制冷单元冷却至-12℃±2℃，再输送至冷库端供冷，完成换热后的乙二醇溶液回流循环，保障峰电时段冷库持续供冷；

15、s3、平价电时段：

16、平价电时段，系统根据冷库内、外实时温度的反馈数据，以及天气预报数据，通过对压缩机、输送泵和截止阀的调控，实现压缩式制冷直供冷与蓄冷柜释冷供冷的灵活切换、协同补冷，同时通过乙二醇溶液流量的控制，实现冷库内温度的调节；在普通天气，冷库由蒸汽压缩式制冷单元供冷；而在极端天气，蒸汽压缩式制冷单元制冷功率无法维持冷库温度，将在当天气温未升至高温时，蒸汽压缩式制冷单元提前全功率运行，维持冷库温度并同时开展蓄冷；在高温时段，通过蓄冷量来补充压缩制冷缺口。

17、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

18、1、显著降低用电成本：

19、通过“谷电蓄冷、峰电释冷”的运行策略，将大部分高能耗运行转移至低电价时段，有效规避高峰电价，整体用电成本可大幅降低。

20、2、实现可靠控温：

21、相变蓄冷单元放冷未直接进入冷库降温，而是作为中间冷源，与压缩制冷的冷量共同为冷库降温，保证直接供冷的乙二醇溶液进入冷库温度稳定和可靠控制。配合乙二醇载冷剂循环单元中缓冲柜内和冷库内的温度传感器的实时反馈，形成闭环控制，有效减小冷库内的温度波动，提升温度均匀性，实现冷库在-2℃~7℃的恒温控制。

22、3、提升系统运行可靠性与能效：

23、蒸汽压缩式制冷单元为相变蓄冷单元蓄冷，减少了中间工作流体参与的环节，提升制冷剂蒸发温度与蓄冷单元的温差，提高蒸汽压缩式制冷单元的能效比cop，降低相变蓄冷单元的体积。

24、此外，该系统的蓄冷特性有助于电网“削峰填谷”；减少了压缩机在高峰时段的运行功率，间接降低了碳排放；乙二醇溶液作为载冷剂，减少了制冷剂在长距离管路中的充注量与潜在泄漏风险。控制单元可根据不同的电价政策、天气预测、货物储存要求进行策略编程（现有的编程），适应性强，便于在不同地区和应用场景中推广。

25、基于上述理由本发明可在冷库供冷等领域广泛推广。

1.一种相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，包括：控制单元以及与控制单元电连接的蒸汽压缩式制冷单元、相变蓄冷单元和乙二醇载冷剂循环单元，所述蒸汽压缩式制冷单元分别与相变蓄冷单元和乙二醇载冷剂循环单元循环连接，所述乙二醇载冷剂循环单元与冷库（1）循环连接，所述冷库（1）与相变蓄冷单元相连，所述相变蓄冷单元与乙二醇载冷剂循环单元相连。

2.根据权利要求1所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，所述蒸汽压缩式制冷单元包括压缩机（4）、冷凝器（5）和膨胀阀（8），所述乙二醇载冷剂循环单元包括缓冲柜（3），所述缓冲柜（3）储存有30%乙二醇溶液；

3.根据权利要求2所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，所述相变蓄冷单元包括蓄冷柜（2），所述蓄冷柜（2）的内部具有相变蓄冷材料，所述蓄冷柜（2）通过第三管路与第一管路相连，通过第四管路与第二管路相连；其中，所述第三管路的一端连接于冷凝器（5）和截止阀二（10）之间的第一管路上，所述第四管路的一端连接于压缩机（4）和截止阀一（9）之间的第二管路上。

4.根据权利要求3所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，所述缓冲柜（3）通过第五管路与冷库（1）相连，所述冷库（1）通过第六管路与缓冲柜（3）相连，所述第五管路上安装有输送泵一（6），所述第六管路上安装有截止阀五（13）。

5.根据权利要求4所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，所述蓄冷柜（2）通过第七管路与第六管路相连，通过第八管路与缓冲柜（3）相连；其中，所述第七管路的一端连接于冷库（1）和截止阀五（13）之间，所述第七管路上安装有输送泵二（7）和截止阀六（14），所述截止阀六（14）位于输送泵二（7）和蓄冷柜（2）之间，所述第八管路上安装有截止阀七（15）。

6.根据权利要求3所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，所述相变蓄冷材料的冰点为-10.2℃，所述相变蓄冷材料由氯化钠、羧甲基纤维素钠和水组成，其中氯化钠质量浓度为15%，羧甲基纤维素钠质量浓度为1%。

7.一种调控方法，使用如权利要求5所述的相变蓄冷式冰点保鲜库制冷系统，其特征在于，包括：