[發明專利]一種內循環式籠形水合物蓄冷系統及方法

有效

• 申請號: 202210084764.8
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114413364B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 趙佳飛;呂源;張倫祥;宋永臣;王凡;夏新然;楊磊;張毅;凌錚;李洋輝;劉衛國;楊明軍;劉瑜
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/84;F24F11/89;F25B41/20;F25B41/40;F25B49/00;C09K5/06;F24F140/12;F24F140/20
• 代理公司: 大連星河彩舟專利代理事務所(普通合伙) 21263
• 代理人: 王國冰

一種內循環式籠形水合物蓄冷系統及方法，工業制冷領域，包括冷水機組、水合物蓄冷槽、氣流擾動裝置、濃度測量系統、取冷系統、直流電源及電路控制系統、系統監控裝置。冷水機組提供低溫載冷劑，流經水合物蓄冷槽內的蒸發器盤管完成換熱，氣流擾動裝置誘導水合物成核，濃度測量系統實時監測水合物溶液濃度，取冷系統配備帶風機的翅片管換熱器，提高蓄冷系統供冷效率，系統監控裝置通過多個溫壓傳感器模塊實時監測系統狀態變化，此外本發明通過調節閥門開關，可實現多種供冷模式，滿足不同應用場景，本發明依靠蓄冷槽內部氣體提供內循環氣體擾動，促進水合物相變儲能，提高蓄冷效率，具有高效的電力節能調峰優點。

技術領域

本發明涉及到工業制冷、儲能、電力調峰等領域，具體說是一種內循環式籠形水合物蓄冷系統及方法。

背景技術

隨著我國電力供求矛盾日漸尖銳，蓄冷儲能技術在中央空調等領域的應用日顯迫切。目前通常采用的蓄冷工質有：水、冰、共晶鹽和水合物。水蓄冷這類非相變蓄冷工質是利用自身的顯熱來存儲冷量，所以蓄冷密度小，占地空間大，已經逐漸被淘汰。以冰蓄冷為代表的相變蓄冷工質存在蓄冷溫度低、蓄冷系統運行效率低，能耗損失嚴重的問題，在滿足相同冷負荷需求的情況下，冰蓄冷空調的綜合能耗要比普通冷水機組高30％左右。對比傳統的蓄冷工質，例如水、冰和共晶鹽，氣體水合物蓄冷具有更高的儲冷密度和傳熱效率，成本較低。但現有水合物蓄冷技術普遍面臨著水合物成核過程緩慢、循環生成穩定不明確、蓄冷過程冷損失較大等問題，導致蓄冷過程電能的額外消耗，降低了儲能效率和經濟性。。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有蓄冷系統水合物成核緩慢，儲能轉化率低的不足，提供以下技術方案：

一種內循環式籠形水合物蓄冷系統，包括冷水機組、第一溶液泵、第一流量計、第一單向閥門、第一雙向閥門、第二單向閥門、第二溶液泵、取冷系統、第三單向閥門、第四單向閥門、第二流量計、系統監控裝置、直流電源及電路控制系統、濃度測量系統、第二氣泵、第二雙向閥門分氣裝置、水合物蓄冷槽、氣流擾動裝置、支管路Ⅰ、支管路Ⅱ、支管路Ⅲ、支管路Ⅳ、支管路Ⅴ、溫度傳感器組；所述冷水機組的出水口端通過支管路Ⅰ與取冷系統進口連通，冷水機組的進水口端通過支管路Ⅱ與取冷系統出口連通；所述支管路Ⅰ上沿載冷劑輸送方向上依次設有第一溶液泵、第一流量計、第一單向閥門、第二單向閥門、第二溶液泵；支管路Ⅱ上沿載冷劑輸送方向上依次設有第三單向閥門、第四單向閥門、第二流量計；所述水合物蓄冷槽為一密封容器，內部充有水合物蓄冷工質，蒸發器盤管設置于水合物蓄冷槽內且浸沒在水合物蓄冷工質內；所述水合物蓄冷槽內部設置有溫度傳感器組，溫度傳感器組的終端與系統監控裝置連接；所述第一單向閥門與第二單向閥門之間支管路Ⅰ通過支管路Ⅲ與蒸發器盤管的一端連通，第三單向閥門與第四單向閥門之間的支管路Ⅱ通過支管路Ⅳ與蒸發器盤管的另一端連通；所述支管路Ⅲ上設有第一雙向閥門，支管路Ⅳ上設有第二雙向閥門；

所述支管路Ⅴ設置于水合物蓄冷槽外部，支管路Ⅴ上端與水合物蓄冷槽內壁頂部連通，支管路Ⅴ下端與分氣裝置連接，分氣裝置通過軟管與設置于水合物蓄冷槽內的氣流擾動裝置連接，所述支管路Ⅴ上設有第二氣泵，支管路Ⅴ為隔熱管；

所述取冷系統內設置有換熱器；用于控制系統電源的直流電源及電路控制系統設置于蓄冷系統內。

優選地，還包括第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器；所述第一壓力傳感器、第一溫度傳感器設置于支管路Ⅲ上且位于靠近蒸發器盤管的一側；所述第二壓力傳感器、第二溫度傳感器設置于支管路Ⅳ上且位于靠近蒸發器盤管的一側；所述第一壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二壓力傳感器、第二溫度傳感器均通過溫壓傳感器模塊與系統監控裝置連接。

優選地，還包括濃度測量系統，固液分離器，自動取樣裝置，所述濃度測量系統經管路與固液分離器連接，固液分離器經管路與自動取樣裝置連接，自動取樣裝置經管路與水合物蓄冷槽內的蓄冷工質連通。