一種單壓縮機二級動態制冷蓄冷空調系統及其制冷方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于制冷技術領域，具體涉及一種制冷效率高、設備一次投入和運行成本低、可靠性高的單壓縮機二級動態制冷蓄冷空調系統及其制冷方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的發展和人民生活水平的提高，現代空調設備已成為人們生產與生活的迫切需要，中央空調的應用越來越廣泛，其耗電量也越來越大，一些大中城市中央空調用電量已占其高峰用電量的20%以上，空調能耗在國民經濟總耗能中的比例高達30%。電力系統峰谷負荷差加大，電網負荷率下降，電網實行拉閘限電，嚴重制約著工農業生產，降低了人們生活質量。
[0003]針對以上問題，現有技術中的雙工況制冷冰蓄冷技術，冰蓄冷空調系統利用夜間低谷電力進行制冰蓄冷，在日間電力高峰時段融冰放冷，可以削峰填谷，平衡電網負荷，減少削峰電站的建設費用與減少對環境的污染，具有很好的經濟效益和社會效益。但現有技術的雙工況制冷機組的功能進行分割，由常規制冷機組和制冰機組兩組制冷機組進行各種組合而實現。在制冰工況下，由兩組制冷機組聯合工作進行制冰一常規制冷機組制取的冷凍水供給制冰機組以作其冷卻水，制冰機組則以常規制冷機組為冷源裝置制取的載冷劑制冰；而每組制冷機組的壓縮比都遠小于現有的雙工況制冷機組。由于兩組機組不僅造價高昂，而且機組之間完全獨立運行，不能相互協調處理兩個不同負荷，兩臺機組也難以實現集成式地控制管理。針對功能分割和難以控制的問題，現有技術中也有提出單機共同實現組制冷和制冰的結構。但是，現有雙工況制冷機組采用制冷機與蓄冰槽串聯或并聯后向空調室內機供冷，制冷工質經制冷機后通過蓄冰槽中的蒸發器間接換熱制冰，而且部分采用制冷工質直接供空調室內機制冷，不僅換熱效率低，且制冷工質用量較多，成本較高，還容易造成制冷工質對空調管道的腐蝕。此外，在制冰工況下運行時，其制冷工質出口溫度比常規制冷機組的冷凍水出水溫度降低12?22°C，其蒸發溫度也相應降低12?22°C。以致無論以何種方式排放熱量，在冷凝溫度相同的情況下，雙工況制冷機組的壓縮機的壓縮比都遠比常規制冷機組的大，能效比較低。而制冷、制冰兩種工況下都能達到高能效比的雙工況制冷機組，不僅技術要求高，工藝要求高，而且成本昂貴。其次，由于雙工況制冷機組需要進行制冷、制冰兩種工況的交替運行，甚至需要進行制冷、制冰兩種工況的同時運行，每種工況都有不同的供冷溫度和供冷量的要求，使得制冷機組難以達到在所有工況下運行都保持較高的運行效率和運行穩定性。為減少投資成本，提高制冷效率，中國專利“一種動態冰蓄冷方法及設備”授權公告號CN 100538221C，改進傳統冰蓄冷技術，研發制造了設備，該設備制冷造冰過程中采用制冷工質在水中直接蒸發吸熱制冰，系統COP為4，達到普通空調水平，系統采用水作為載冷劑，降低系統投資維護成本，采用制冷工質直接蒸發制冰縮小儲冰罐容積，減少制造成本。但該設備無法獨立運行，必須依附于普通空調系統制取的冷量充當設備制冰過程中的冷凝器冷卻制冷工質。

【發明內容】

[0004]本發明的第一目的在于提供一種制冷效率高、設備一次投入和運行成本低、可靠性高的單壓縮機二級動態制冷蓄冷空調系統；第二目的在于提供一種實現第一目的制冷方法。
[0005]本發明的第一目的是這樣實現的:包括壓縮機、氣液分離器1、冷凝器、儲液器、電磁閥1、氣液分離器II，所述壓縮機之排氣管依次通過氣液分離器1、冷凝器、儲液器與電磁閥I連通，還包括一級制冷裝置、二級制冰裝置、換冷供冷空調裝置，所述一級制冷裝置之蒸發器浸沒于熱交換器中，所述電磁閥I之出口與蒸發器、蓄冷桶串聯或并聯后與氣液分離器II之入口連通，所述熱交換器之出口依次通過水栗I和電磁閥II與蓄冷桶上部的入口連通，所述蓄冷桶下部的出口與熱交換器的入口連通，所述蓄冷桶的出液口和入液口分別與換冷供冷空調裝置的入口和出口連通口。
[0006]本發明的第二目的是這樣實現的:包括壓縮冷凝、一級制冷、二級制冰、換冷供冷空調步驟，具體包括:
A、壓縮冷凝:壓縮機將氣液分離器II送入的制冷工質壓縮成壓縮氣體，經氣液分離器1、冷凝器后冷凝為液體流入儲液器并通過電磁閥I控制和儲存；
B、一級制冷:根據制冷需求調節電磁閥I開口大小，制冷工質節流為冷媒后流入蒸發器內吸熱制冷成為氣體，蒸發器浸沒在充滿水的熱交換器中，然后將熱交換器內的冷水通過水栗I和電磁閥II栗入蓄冷桶內存儲；
C、二級制冰:將一級制冷后的制冷工質或根據制冷需求調節電磁閥I開口大小直接將壓縮冷凝后的制冷工質經節流為冷媒后流入蓄冷桶中直接吸熱蒸發制冷，直到蓄冷桶中水全部變成冰后，關停壓縮機，蒸發為氣態的制冷工質經蓄冷桶上方流出進入氣液分離器II ;
D、換冷供冷空調:根據需要將蓄冷桶中的冷水抽出并流入空調室內機內將冷量吹出給室內降溫，交換完冷量的水流入蓄冷桶內吸取冷量。
[0007]本發明采用單一壓縮機壓縮制冷工質，制冷工質串聯或并聯一級制冷和二級流動模式實現二級動態制冷蓄冷，一級制冷是與普通制冷機組一樣動態制取冷水，二級制冷為制冷工質在蓄冷桶內的水中直接蒸發制冰實現動態制冰，最后通過冷水換冷供冷空調裝置將冷量換出供室內降溫。本發明采用制冷工質在水中直接蒸發的技術以提高制冷效率，換冷供冷空調裝置通過冷水循環制冷，不僅提高換熱效率，而且減少制冷工質的用量，避免制冷工質對空調裝置管道的腐蝕，從而節約設備的一次投資和后期使用、維護成本，可有效解決雙工況制冷機組性價比較低，后期維護頻繁的難題。采用串聯或并聯模式實現制冷工質即制取冷水又制冰，擯棄傳統制冷工質直接蒸發式制冰系統必須依附的普通制冷機組，縮減兩套制冷壓縮機為單壓縮機，可進一步降低系統成本，還能實現冷水供冷與冰蓄冷兩套系統共存，達到穩定供冷和提高系統穩定性的目的。因此，本發明具有制冷效率高、設備一次投入和運行成本低、可靠性高的特點。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明之制冷蓄冷空調系統串聯結構示意圖；
圖2為本發明之制冷蓄冷空調系統并聯結構示意圖； 圖3為本發明之制冷方法串聯流程示意圖；
圖4為本發明之制冷方法并聯流程示意圖；
圖中:A- —級制冷裝置，B- 二級制冰裝置，C-換冷供冷空調裝置，1-壓縮機，2-氣液分離器I，3-冷凝器，4-儲液器，5-電磁閥I，6_節流閥I，7_蒸發器，8-節流閥II，9-氣液分離器II，10-熱交換器，11-水栗I，12-電磁閥II，13-蓄冷桶，14-水栗II，15-電磁閥III，16-單向閥，17-比例調節閥I，18-空調室內機，19-比例調節閥II，20-控制器，21-節流閥III。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基于本發明教導所作的任何變更或改進，均屬于本發明的保護范圍。
[0010]如圖1和2所示，本發明的單壓縮機二級動態制冷蓄冷空調系統包括壓縮機1、氣液分離器I 2、冷凝器3、儲液器4、電磁閥I 5、氣液分離器II 9，所述壓縮機I之排氣管依次通過氣液分離器I 2、冷凝器3、儲