换热储能制冷装置的制作方法

1.本实用新型属于换热制冷技术领域，具体涉及一种换热储能制冷装置。


背景技术：

2.储能是将能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态的过程。在电力负荷很低的用电低谷期采用制冷机制冷，利用蓄冷介质的显热或潜热特征将冷量存储起来，在用电高峰期把存储的冷量释放出来以满足需求。
3.现有技术中，换热设备常采用板式换热器，板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的设备，但不具备储能的能力。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种换热储能制冷装置，旨在实现制冷设备具有储能的目的。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种换热储能制冷装置，包括：换热储能水箱、制冷组件以及载冷组件；
6.所述换热储能水箱包括箱体、制冷剂换热管、载冷剂换热管；所述箱体具有用于储水的容置腔；所述制冷剂换热管设有多个，多个所述制冷剂换热管均设置在所述容置腔中，且间隔设置，每个所述制冷剂换热管均具有供所述制冷组件连通的制冷剂入口和制冷剂出口；所述载冷剂换热管设有多个，多个所述载冷剂换热管均设置在所述容置腔中，且间隔设置，多个所述制冷剂换热管与多个所述载冷剂换热管呈交错式分布，每个所述载冷剂换热管均具有供所述载冷组件连通的载冷剂入口和载冷剂出口；
7.其中，所述制冷剂组件与多个所述制冷换热管连通组合形成制冷回路；所述载冷组件与多个所述载冷剂组件连通组合形成用于对待冷却物进行冷却的载冷回路；所述制冷回路与所述载冷回路通过所述容置腔内的水进行热量交换。
8.作为本技术的另一实施例，所述载冷组件包括第一载冷剂管、第二载冷剂管以及温度调节结构；所述第一载冷剂管的一端与所述载冷剂出口相连通，另一端用于与待冷却物的制冷进口连通；所述第二载冷剂管的一端用于与待冷却物的制冷出口连通；所述温度调节结构分别与所述第一载冷剂管和所述第二载冷剂管相连通，所述温度调节结构用于在通过第一载冷剂管的介质温度过低时，以使所述第二载冷剂管中的部分介质流入至所述第一载冷剂管中。
9.作为本技术的另一实施例，所述温度调节结构包括循环连接管、单向阀门、电磁三通阀以及配套的控制器；所述循环连接管的一端与所述第一载冷剂管相连通；所述单向阀门设置在所述循环连接管上；所述电磁三通阀设置在所述第二载冷剂管上，且其中两个连接口与所述第二载冷剂管相连通，另一个连接口与所述循环连接管的另一端相连通，所述电磁三通阀与所述控制器电性连接。
10.作为本技术的另一实施例，所述载冷组件还包括温度传感器，所述温度传感器设
置在所述第一载冷剂管上，且与所述控制器电性连接，以实时监测所述第一载冷剂管内介质的温度。
11.作为本技术的另一实施例，所述制冷组件包括气液分离器、压缩机、冷凝器以及电磁阀门；
12.所述气液分离器具有进料口、出气口及出液口，所述进料口与所述制冷剂出口相连通，所述出液口与所述制冷剂进口相连通；
13.所述压缩机具有压缩机进料口和压缩机出料口，所述压缩机进料口与所述出气口相连；
14.所述冷凝器具有冷凝器进料口和冷凝器出料口，所述冷凝器进料口与所述压缩机出料口相连，所述冷凝器出料口与多个所述制冷剂入口相连；
15.其中，所述出液口与多个所述制冷剂入口相连，所述电磁阀门设置在所述出液口和多个所述制冷剂入口之间，且与所述控制器电性连接。
16.作为本技术的另一实施例，所述制冷组件还包括膨胀阀，所述膨胀阀设置在所述冷凝器与所述换热储能水箱之间，用于调节制冷剂的流量。
17.作为本技术的另一实施例，所述气液分离器上设有光电液位控制器，用于对所述气液分离器中的液位进行控制。
18.作为本技术的另一实施例，所述箱体为长方体外形结构，所述箱体上还设置有至少两个保温隔板，以对所述制冷剂入口和所述制冷剂出口进行保温，所述保温隔板与所述箱体之间填充有保温棉。
19.作为本技术的另一实施例，所述制冷剂换热管与所述载冷剂换热管的结构相同；所述制冷剂换热管或所述载冷剂换热管均呈蛇形设置。
20.作为本技术的另一实施例，所述制冷剂入口的高度高于所述制冷剂出口；所述载冷剂入口的高度低于所述载冷剂出口。
21.本实用新型实施例提供的换热储能制冷装置，与现有技术相比，换热储能水箱中设置了容置腔，并在容置腔中交错且间隔设置了载冷剂换热管与制冷剂换热管，其换热结构紧凑。而且，容置腔中充满水，可与制冷剂回路进行热交换，并且通过因自身的比热容大的特点，可对低温进行存储，以保证载冷回路的持续使用。另外，换热储能水箱通过二级热交换，可增大传热面积，实现热交换的同时兼备储能的目的。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的换热储能制冷装置的示意图；
23.图2为图1中换热储能水箱整体的示意图；
24.图3为图1中换热储能水箱内部的示意图。
25.图中：100、换热储能水箱；110、箱体；120、保温隔板；130、制冷剂入口；140、制冷剂出口；150、载冷剂入口；160、载冷剂出口；170、制冷剂换热管；180、载冷剂换热管；200、载冷组件；210、第一载冷剂管；220、第二载冷剂管；230、温度调节结构；231、循环连接管；232、单向阀门；233、电磁三通阀；234、温度传感器；300、制冷组件；310、气液分离器；311、光电液位控制器；320、压缩机；330、冷凝器；340、电磁阀门；350、膨胀阀；400、电磁排气阀；500、压力传感器；600、待冷却物。
具体实施方式
26.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.请参见图1及图3，现对本实用新型提供的换热储能制冷装置的实施例进行说明。本实用新型实施例提供的换热储能制冷装置，应用在结构相对紧凑且要求平稳运行的换热储能场合，如换电站中，包括换热储能水箱100、载冷组件200及制冷组件300。
31.其中，换热储能水箱100包括箱体110、制冷剂换热管170及载冷剂换热管180。箱体110具有用于储水的容置腔，制冷剂换热管170设有多个，多个制冷剂换热管170均设置在容置腔中，且间隔设置，每个制冷剂换热管170均具有供制冷组件300连通的制冷剂入口130和制冷剂出口140，载冷剂换热管180设有多个，多个载冷剂换热管180均设置在容置腔中，且间隔设置，多个载冷剂换热管180与多个制冷剂换热管170呈交错式分布，每个载冷剂换热管180均具有供载冷组件200连通的载冷剂入口150和载冷剂出口160。
32.制冷组件300与多个制冷剂换热管170连通组合形成制冷回路，载冷组件200与多个载冷剂换热管180连通组合形成用于对冷却物进行冷却的载冷回路，制冷回路与载冷回路通过容置腔内的水进行热交换。
33.制冷剂从制冷剂入口130进入制冷剂换热管170中，载冷剂从载冷剂入口150进入载冷剂换热管180中，载冷剂换热管180与制冷剂换热管170在换热储能水箱100中交错间隔分布，换热储能水箱100中充满水介质，制冷剂在制冷剂换热管170内吸收换热储能水箱100内的热量，给水进行降温，然后制冷剂从制冷剂出口140流出，在制冷回路中循环。载冷剂在载冷剂换热管180内释放热量，将热量传递给换热储能水箱100内的水，给水进行升温，从而降低载冷剂自身的温度，载冷剂从载冷剂出口160流出，在载冷回路中循环。在换热储能水箱100内进行了两次热量交换，水箱内的水起到了储能的作用。
34.本实用新型实施例提供的换热储能制冷装置，与现有技术相比，换热储能水箱中设置了容置腔，并在容置腔中交错且间隔设置了载冷剂换热管与制冷剂换热管，其换热结
构紧凑。而且，容置腔中充满水，可与制冷剂回路进行热交换，并且通过因自身的比热容大的特点，可对低温进行存储，以保证载冷回路的持续使用。另外，换热储能水箱通过二级热交换，可增大传热面积，实现热交换的同时兼备储能的目的。
35.在一些实施例中，请参见图1，载冷组件200包括第一载冷剂管210、第二载冷剂管220以及温度调节结构230，第一载冷剂管210的一端与载冷剂出口160相连通，另一端用于与待冷却物600的制冷进口连通，第二载冷剂管220的一端用于与待冷却物600的制冷出口连通，温度调节结构230分别与第一载冷剂管210和第二载冷剂管220相连通，温度调节结构230用于在通过第一载冷剂管210的介质温度过低时，以使第二载冷剂管220中的部分介质流入至第一载冷剂管210。
36.第一载冷剂管210中的介质在对待冷却物600冷却后，流入到第二载冷剂管220中介质的温度会比在第一载冷剂管210中高。第一载冷剂管210中介质温度过低时，第二载冷剂管220中温度较高的介质会有部分流入到第一载冷剂管210中进行混合，第一载冷剂管210的介质温度升高，以达到微调第一载冷剂管210温度的作用，使介质温度维持在一个稳定范围内。
37.在一些实施例中，请参见图1，温度调节结构230包括循环连接管231、单向阀门232、电磁三通阀233以及配套的控制器，循环连接管231的一端与第一载冷剂管210相连通，单向阀门232设置在循环连接管231上，单向阀门232的作用只允许第二载冷剂管220中的介质流入到第一载冷剂管210中。电磁三通阀233设置在第二载冷剂管220上，且其中两个连接口与第二载冷剂管220相连通，另一个连接口与循环连接管231的另一端相连通，电磁三通阀233与控制器电性连接。电磁三通阀233与第二载冷剂管220相连通的两个阀门处于常开状态，载冷回路中介质完成循环过程，当需要向第一载冷剂管210中流入介质时，应打开电磁三通阀233与循环连接管231的相连的阀门，介质通过单向阀门232流入第一载冷剂管210中。
38.在一些实施例中，请参见图1，载冷组件200还包括温度传感器234，温度传感器234设置在第一载冷剂管210上，且与控制器电性连接，以实时监测第一载冷剂管210内介质的温度。
39.在一些实施例中，请参见图1，制冷组件300包括气液分离器310、压缩机320、冷凝器330以及电磁阀门340。
40.气液分离器310具有进料口、出气口及出液口，进料口与制冷剂出口140相连通，出液口与制冷剂入口130相连通。
41.压缩机320具有压缩机进料口和压缩机出料口，压缩机进料口与气液分离器310的出气口相连。
42.冷凝器330具有冷凝器进料口和冷凝器出料口，所述冷凝器进料口与所述压缩机出料口相连，冷凝器出料口与多个制冷剂入口130相连。
43.其中，出液口与多个制冷剂入口130相连，电磁阀门340设置在所述出液口和多个所述制冷剂入口130之间，且与所述控制器电性连接。
44.压缩机320将气态制冷剂压缩后形成液态制冷剂，并进入冷凝器330冷却，进入换热储能水箱100后，经过热交换过程后，液态制冷剂吸热重新形成气态制冷剂，气态制冷剂进入气液分离器310后，气液分离器310安装在换热储能水箱100的上方，可依靠液体自身重
力作用和气体压力作用将液体导入制冷剂入口130，气液分离器310一方面防止从换热储能水箱100流出的气态制冷剂中的液滴，进入压缩机320造成液击现象，起到气液分离的作用，另一方面制冷剂在换热储能水箱100中换热不充分，流经气液分离器310后通过开启电磁阀门340重新进入换热储能水箱100中进行换热。
45.在一些实施例中，请参见图2及图3，在制冷剂入口130端设置有将多个制冷剂入口130集中汇总的第一管路，在制冷剂出口140端设置有将多个制冷剂出口140集中汇总的第二管路，同样的，载冷剂入口150端设置有将多个载冷剂入口150集中汇总的第三管路，在载冷剂出口160端设置有将多个制冷剂出口140集中汇总的第四管路。多个制冷剂入口130和多个制冷剂出口140分别通过第一管路和第二管路接入到制冷回路中，多个载冷剂入口150和多个载冷剂出口160分别通过第三管路和第四管路接入到载冷回路中。
46.在一些实施例中，请参见图1，制冷组件300还包括膨胀阀350，膨胀阀350设置在冷凝器330与换热储能水箱100之间，膨胀阀350属于现有技术，用于调节制冷剂的流量。
47.在一些实施例中，请参见图1，气液分离器310上设有光电液位控制器311，用于对所述气液分离器中310的液位进行控制。
48.在一些实施例中，请参见图3，制冷剂换热管170或载冷剂换热管180由直管和u型弯管组成，u型弯管伸出箱体110两侧的外壁，通过将箱体110两侧外壁与伸出的u型弯管焊接保证了制冷剂换热管170或载冷剂换热管180与箱体110的结构强度，同时保证各管路在箱体110内的位置恒定。
49.在一些实施例中，请参见图2，箱体110为长方体外形结构，箱体110上还设置有至少两个保温隔板120，以对制冷剂入口130、制冷剂出口140、载冷剂入口150、载冷剂出口160以及伸出箱体110外的u型弯管进行保温，保温隔板120与箱体110之间填充有保温棉。
50.在一些实施例中，请参见图3，制冷剂换热管170与载冷剂换热管180的结构相同且间隔交错设置，制冷剂换热管170或载冷剂换热管180均呈蛇形设置。
51.载冷剂换热管180与制冷剂换热管170在换热储能水箱100中交错间隔设置，具体为载冷剂换热管180—制冷剂换热管170—载冷剂换热管180交错的方式设置，使换热更加均匀。
52.在一些实施例中，请参见图1，换热储能水箱100上安装有电磁排气阀400和压力传感器500，电磁排气阀400和压力传感器500与控制器电性连接。压力传感器500用于检测水箱内的压力，当压力达到设定值时，电磁排气阀400打开以平衡换热储能水箱100内的压力。
53.在一些实施例中，请参见图3，制冷剂入口130的高度高于制冷剂出口140；载冷剂入口150的高度低于载冷剂出口160。
54.为使载冷剂在换热储能水箱100内充分换热且不会导致憋气，载冷剂采用下进上出的方式进入换热储能水箱100，而为了换热更充分，制冷剂采用上进下出的方式进入换热储能水箱100，这样提高了换热储能水箱100的换热效率，节省介质。
55.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。