ХРАНИЛИЩЕ ЛЬДА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ЕГО СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УПОМЯНУТОЙ СИСТЕМОЙ
ICE STORAGE DEVICE, AIR CONDITIONING SYSTEM WITH THIS DEVICE AND PROCEDURE FOR CONTROL OF SAID SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области кондиционирования воздуха, более точно, к имеющему простую конструкцию накопителю переохлажденного льда, действующему как холодильник и тепловой аккумулятор, и к системе кондиционирования воздуха с использованием упомянутого накопителя льда и способу управления упомянутой системой.
Предпосылки создания изобретения
В известных из уровня техники системах кондиционирования воздуха с использованием накопителя льда используют более дешевую электроэнергию в период малой нагрузки на сеть электроснабжения, например, в ночное время, чтобы с помощью вторичного хладоносителя (обычно раствора этиленгликоля) аккумулировать в воде энергию холода, вырабатываемую системой охлаждения, и превратить воду в лед; при этом в период высокой нагрузки на сеть электроснабжения и высокого тарифа на электроэнергию, например, в дневное время энергию холода, высвобождаемую льдом, подают в систему кондиционирования воздуха, чтобы снизить потребность в электроэнергии в период высокой нагрузки на сеть электроснабжения, за счет чего система кондиционирования воздуха способна снижать пиковую нагрузку и распознавать минимальную нагрузку на сеть электроснабжения. В районах с нехваткой электроснабжения системы накопления льда позволяют осуществлять перенос нагрузки энергии холода, то есть перенос нагрузки энергии холода с периода пиковой нагрузки на сеть электроснабжения на период минимальной нагрузки, за счет чего повышается эффективность использования энергии и решается проблема недостатка электроснабжения в пиковый период. Соответственно эта технология находит широкую поддержку среди пользователей, поощряется государственными организациями, отвечающими за энергоснабжение, и быстро развивается внутри страны.
На фиг.1 показан накопитель льда согласно патентной заявке КНР 200410074074.6 "Ice-storage Device", опубликованной 2 марта 2005 г., согласно которой охлаждающее устройство и теплообменник соединены в контур, на трубах между выпускным отверстием теплообменника и впускным отверстием охлаждающего устройства установлены регулирующий клапан теплообменника, насос для вторичного хладоносителя и регулирующий клапан охлаждающего устройства; один конец трубы льдогенератора соединен с трубами, проходящими между насосом для вторичного хладоносителя и регулирующим клапаном охлаждающего устройства, на трубе льдогенератора последовательно установлены льдогенератор и его регулирующий клапан, другой конец трубы льдогенератора соединен с трубами, проходящими между выпускным отверстием охлаждающего устройства и впускным отверстием теплообменника; один конец обводной трубы соединен с трубами, проходящими между регулирующим клапаном теплообменника и насосом для вторичного хладоносителя, на обводной трубе установлен регулирующий клапан обводной трубы, а другой конец обводной трубы соединен с трубами, проходящими между регулирующим клапаном льдогенератора и льдогенератором.
Упомянутый накопитель льда имеет следующие недостатки:
1. в существующее охлаждающее устройство необходимо внести множество усовершенствований, необходим дополнительный вторичный хладоноситель и насос для вторичного хладоносителя, имеющий сложную конструкцию и высокую производственную себестоимость,
2. единственной функцией этого накопителя льда является накопление холода без накопления тепла,
3. в этом накопителе льда невозможно повышать степень переохлаждения.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача преодоления недостатков известного уровня техники и создания имеющего простую конструкцию накопителя переохлажденного льда, действующего как холодильник и тепловой аккумулятор, системы кондиционирования воздуха с использованием упомянутого накопителя льда и способа управления упомянутой системой.
Для решения задачи настоящего изобретения предложен:
накопитель переохлажденного льда, имеющий устройство 61 для накопления льда и замкнутую трубопроводную систему, проходящую через упомянутое устройство 61 для накопления льда; электронный расширительный клапан 62 и три электромагнитных клапаны 63, 64 и 65, установленных на замкнутой трубопроводной системе, при этом упомянутый электронный расширительный клапан 62 установлен параллельно упомянутому электромагнитному клапану 65, а упомянутые электромагнитные клапаны 63 и 64 установлены параллельно друг другу. Накопитель переохлажденного льда дополнительно имеет три внешних контакта 67, 68 и 69; при этом упомянутый внешний контакт 67 расположен на одной стороне электронного расширительного клапана 62 дальше от устройства 61 для накопления льда, внешний контакт 68 расположен между устройством 61 для накопления льда и электромагнитными клапанами 63 и 64; один конец электромагнитных клапанов 63 и 64, расположенный ближе к внешнему контакту 68, соединен с одним концом электромагнитного клапана 66, а другой конец упомянутого электромагнитного клапана 66 соединен с внешним контактом 69.
Система кондиционирования воздуха имеет компрессор 1, сепаратора 2 газа и воды, четырехходовый клапан 3, находящийся вне помещения теплообменник 4, клапан в сборе 41, включающий электронный расширительный клапан 42 и контрольный клапан 43, резервуар 5 для жидкости под высоким давлением и два параллельно установленных находящихся в помещении устройства 7 и 8; при этом передние концы находящихся в помещении устройств 7 и 8 соответственно соединены с электронными расширительными клапанами 71 и 81, и каждый компонент установлен таким образом, чтобы образовались замкнутые контуры; накопитель 6 переохлажденного льда дополнительно установлен между упомянутым резервуаром 5 для жидкости под высоким давлением и упомянутыми параллельно установленными находящимися в помещении устройствами 7 и 8. Упомянутый накопитель 6 переохлажденного льда имеет устройство 61 для накопления льда и замкнутую трубопроводную систему, проходящую через упомянутое устройство 61 для накопления льда; на упомянутой замкнутой трубопроводной системе установлены электронный расширительный клапан 62 и электромагнитные клапаны 63, 64 и 65, при этом упомянутый электронный расширительный клапан 62 установлен параллельно упомянутому электромагнитному клапану 65, а упомянутые электромагнитные клапаны 63 и 64 установлены параллельно друг другу. Накопитель переохлажденного льда дополнительно имеет три внешних контакта 67,68 и 69; при этом упомянутый внешний контакт 67 расположен на одной стороне электронного расширительного клапана 62 дальше от устройства 61 для накопления льда, внешний контакт 68 расположен между устройством 61 для накопления льда и электромагнитными клапанами 63 и 64; один конец электромагнитных клапанов 63 и 64, расположенный ближе к внешнему контакту 68, соединен с одним концом электромагнитного клапана 66, а другой конец упомянутого электромагнитного клапана 66 соединен с внешним контактом 69; внешние контакты 67 и 68 расположены между резервуаром 5 для жидкости под высоким давлением и параллельно установленными находящимися в помещении устройствами 7 и 8, при этом внешний контакт 67 расположен ближе к одной стороне резервуара 5 для жидкости под высоким давлением; внешний контакт 69 расположен между четырехходовым клапаном 3 и находящимися в помещении устройствами 7 и 8.
Предложен способ управления упомянутой системой кондиционирования воздуха, при осуществлении которого регулируют режим работы клапана в сборе 41, электронного расширительного клапана 62, электромагнитных клапанов 63, 64, 65 и 66 и электронных расширительных клапанов 71 и 81 таким образом, чтобы система кондиционирования воздуха работала в шести режимах с возможностью переключения, а именно в режиме накопления льда, режиме таяния льда, режиме нормального охлаждения, режиме нормального теплового насоса, режиме накопления тепла и режиме высвобождения тепла. Ниже в таблице проиллюстрированы шесть режимов работы и соответствующие рабочие положения клапанов:
Предложенный в изобретении накопитель переохлажденного льда способен работать в шести режимах с возможностью переключения, а именно режиме накопления льда, режиме таяния льда, режиме нормального охлаждения, режиме нормального теплового насоса, режиме накопления тепла и режиме высвобождения тепла, и в максимальной степени использует оборудование для накопления льда за счет надлежащего управления, обеспечивающего оптимальный эффект экономии энергии. Летом в ночное время оборудование для накопления льда используют в качестве испарителя для накопления льда путем замораживания воды в период действия более низкого тарифа на электроэнергию во время минимальной нагрузки на сеть; а в дневное время пиковой нагрузки оборудование для накопления льда используют в качестве переохладителя конденсатора для повышения степени переохлаждения холодильного агента и тем самым повышения эффективности работы оборудования, увеличения охлаждающей способности и снижения потребления электроэнергии кондиционером; при относительно невысокой нагрузке на кондиционер внутри помещения оборудование для накопления льда может не использоваться, и кондиционер может работать в нормальном режиме. При наступлении зимы система может работать в режиме накопления тепла, и тогда устройство для накопления льда в ночное время используют в качестве конденсатора для накопления тепла в период действия более низкого тарифа на электроэнергию во время минимальной нагрузки на сеть; а в дневное время пиковой нагрузки оборудование для накопления льда используют в качестве испарителя для повышения температуры испарения во всей системе и тем самым повышения эффективности работы оборудования, увеличения теплопроизводительности и снижения потребления электроэнергии кондиционером, за счет чего обеспечивается оптимальное управление оборудованием для накопления льда и его использование согласно требованию к экономии энергии.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематически проиллюстрировано известное из уровня техники устройство для накопления льда,
на фиг.2 схематически проиллюстрирована предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха,
на фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления льда,
на фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме таяния льда,
на фиг.5 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального охлаждения,
на фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального теплового насоса,
на фиг.7 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления тепла,
на фиг.8 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме высвобождения тепла.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.2 в виде пунктирного прямоугольника проиллюстрирован накопитель 6 переохлажденного льда, имеющий устройство 61 для накопления льда, замкнутую трубопроводную систему и три внешних контакта 67, 68 и 69. Упомянутая замкнутая трубопроводная система проходит через упомянутое устройство 61 для накопления льда. На упомянутой замкнутой трубопроводной системе установлены электронный расширительный клапан 62 и электромагнитные клапаны 63, 64 и 65, при этом упомянутый электронный расширительный клапан 62 установлен параллельно упомянутому электромагнитному клапану 65, а упомянутые электромагнитные клапаны 63 и 64 установлены параллельно друг другу. Упомянутый внешний контакт 67 расположен на одной стороне электронного расширительного клапана 62 дальше от устройства 61 для накопления льда, внешний контакт 68 расположен между устройством 61 для накопления льда и электромагнитными клапанами 63 и 64; один конец электромагнитных клапанов 63 и 64, расположенный ближе к внешнему контакту 68, соединен с одним концом электромагнитного клапана 66, а другой конец упомянутого электромагнитного клапана 66 соединен с внешним контактом 69.
На фиг.2 показана система кондиционирования воздуха, имеющая компрессор 1, сепаратор 2 газа и воды, четырехходовый клапан 3, находящийся вне помещения теплообменник 4, клапан в сборе 41, включающий электронный расширительный клапан 42 и контрольный клапан 43, резервуар 5 для жидкости под высоким давлением и два параллельно установленных находящихся в помещении устройства 7 и 8; при этом передние концы находящихся в помещении устройств 7 и 8 соответственно соединены с электронными расширительными клапанами 71 и 81, и каждый компонент установлен таким образом, чтобы образовались замкнутые контуры. Система кондиционирования воздуха дополнительно имеет упомянутый накопитель 6 переохлажденного льда, у которого внешние контакты 67 и 68 расположены между резервуаром 5 для жидкости под высоким давлением и упомянутыми параллельно установленными находящимися в помещении устройствами 7 и 8, при этом внешний контакт 67 расположен ближе к одной стороне резервуара 5 для жидкости под высоким давлением; внешний контакт 69 расположен между четырехходовым клапаном 3 и находящимися в помещении устройствами 7 и 8.
Путем включения и выключения четырех электромагнитных клапанов 63, 64, 65 и 66 и электронного расширительного клапана 62 в сочетании с управлением клапаном в сборе 41 и электронными расширительными клапанами 71 и 81 обеспечивается работа описанной системы кондиционирования воздуха в различных режимах с возможностью переключения. В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения система кондиционирования воздуха работает в шести режимах с возможностью переключения, а именно режиме накопления льда, режиме таяния льда, режиме нормального охлаждения, режиме нормального теплового насоса, режиме накопления тепла и режиме высвобождения тепла. Ниже в таблице проиллюстрированы шесть режимов работы и соответствующие рабочие положения клапанов:
На фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления льда. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления льда, клапан в сборе 41 находится в положении перепуска, которое означает, что холодильный агент проходит только через контрольный клапан 43, но не проходит через электронный расширительный клапан 42. При этом электронный расширительный клапан 42 может находиться в произвольном положении, электронный расширительный клапан 62 находится в положении дросселирования, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия. Электромагнитные клапаны 63, 64, 65 и электронные расширительные клапаны 71 и 81 находятся в закрытом положении, а электромагнитный клапан 66 находится в открытом положении.
На фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме таяния льда. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме таяния льда, клапан в сборе 41 находится в положении перепуска, которое означает, что холодильный агент проходит только через контрольный клапан 43, но не проходит через электронный расширительный клапан 42. При этом электронный расширительный клапан 42 может находиться в произвольном положении. Электронный расширительный клапан 62 может находиться в произвольном положении, электромагнитные клапаны 63, 64, 66 находятся в закрытом положении, электронные расширительные клапаны 71 и 81 находятся в положении дросселирования, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия. Электромагнитный клапан 65 находится в открытом положении. При работе в режиме таяния льда устройство 61 для накопления льда используют в качестве переохладителя находящегося вне помещения теплообменника 4 с целью повышения степени переохлаждения холодильного агента и тем самым повышения эффективности работы оборудования, увеличения охлаждающей способности и снижения потребления электроэнергии кондиционером в период пиковой нагрузки на сеть.
На фиг.5 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального охлаждения. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального охлаждения, клапан в сборе 41 находится в положении перепуска, которое означает, что холодильный агент проходит только через контрольный клапан 43, но не проходит через электронный расширительный клапан 42. При этом электронный расширительный клапан 42 может находиться в произвольном положении. Электронный расширительный клапан 62 находится в закрытом положении, электромагнитный клапан 63 находится в открытом положении, электромагнитный клапан 64 может находиться в произвольном положении, электромагнитные клапаны 65 и 66 находятся в закрытом положении, а электронные расширительные клапаны 71 и 81 находятся в положении дросселирования, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия.
На фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального теплового насоса. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме нормального теплового насоса, клапан в сборе 41 находится в положении дросселирования, которое означает, что холодильный агент проходит только через электронный расширительный клапан, но не проходит через контрольный клапан, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия. Электронный расширительный клапан 62 находится в закрытом положении, электромагнитный клапан 63 может находиться в произвольном положении, электромагнитный клапан 64 находится в открытом положении, а электронные расширительные клапаны 71 и 81 в полностью открытом положении.
На фиг.7 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления тепла. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме накопления тепла, клапан в сборе 41 находится в положении дросселирования, которое означает, что холодильный агент проходит только через электронный расширительный клапан, но не проходит через контрольный клапан, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия. Электронный расширительный клапан 62 находится в полностью открытом положении, электромагнитные клапаны 63, 64, 66 находятся в закрытом положении, электромагнитный клапан 65 может находиться в произвольном положении, а электронные расширительные клапаны 71 и 81 находятся в полностью открытом положении.
На фиг.8 показана блок-схема, иллюстрирующая действие холодильного агента, когда предложенная в настоящем изобретении система кондиционирования воздуха работает в режиме высвобождения тепла. Когда система кондиционирования воздуха работает в режиме высвобождения тепла, клапан в сборе 41 находится в полностью открытом положении, электронный расширительный клапан 62 находится в полностью открытом положении, электромагнитные клапаны 63 и 66 находятся в закрытом положении, электромагнитный клапан 64 находится в открытом положении, электромагнитный клапан 65 может находиться в произвольном положении, а электронные расширительные клапаны 71 и 81 находятся в положении дросселирования, при этом степень дросселирования может автоматически регулироваться электронным расширительным клапаном без какого-либо заданного условия.
Как описано выше, путем свободного переключения накопителя переохлажденного льда между шестью режимами работы с настраивающим регулированием различных клапанов системы кондиционирования воздуха может максимально использоваться накопление холода и накопление тепла.
Изложенное выше описание и иллюстрации не следует считать ограничивающими объем настоящего изобретения, который охарактеризован в приложенной формуле изобретения. Специалисты в данной области техники могут предложить различные усовершенствования, альтернативные конструкции и эквиваленты, не выходящие за пределы существа и объема настоящего изобретения.