[发明专利]一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法

说明书

一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法，工业制冷领域，包括冷水机组、水合物蓄冷槽、气流扰动装置、浓度测量系统、取冷系统、直流电源及电路控制系统、系统监控装置。冷水机组提供低温载冷剂，流经水合物蓄冷槽内的蒸发器盘管完成换热，气流扰动装置诱导水合物成核，浓度测量系统实时监测水合物溶液浓度，取冷系统配备带风机的翅片管换热器，提高蓄冷系统供冷效率，系统监控装置通过多个温压传感器模块实时监测系统状态变化，此外本发明通过调节阀门开关，可实现多种供冷模式，满足不同应用场景，本发明依靠蓄冷槽内部气体提供内循环气体扰动，促进水合物相变储能，提高蓄冷效率，具有高效的电力节能调峰优点。

技术领域

本发明涉及到工业制冷、储能、电力调峰等领域，具体说是一种内循环式笼形水合物蓄冷系统及方法。

背景技术

随着我国电力供求矛盾日渐尖锐，蓄冷储能技术在中央空调等领域的应用日显迫切。目前通常采用的蓄冷工质有：水、冰、共晶盐和水合物。水蓄冷这类非相变蓄冷工质是利用自身的显热来存储冷量，所以蓄冷密度小，占地空间大，已经逐渐被淘汰。以冰蓄冷为代表的相变蓄冷工质存在蓄冷温度低、蓄冷系统运行效率低，能耗损失严重的问题，在满足相同冷负荷需求的情况下，冰蓄冷空调的综合能耗要比普通冷水机组高30％左右。对比传统的蓄冷工质，例如水、冰和共晶盐，气体水合物蓄冷具有更高的储冷密度和传热效率，成本较低。但现有水合物蓄冷技术普遍面临着水合物成核过程缓慢、循环生成稳定不明确、蓄冷过程冷损失较大等问题，导致蓄冷过程电能的额外消耗，降低了储能效率和经济性。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有蓄冷系统水合物成核缓慢，储能转化率低的不足，提供以下技术方案：

一种内循环式笼形水合物蓄冷系统，包括冷水机组、第一溶液泵、第一流量计、第一单向阀门、第一双向阀门、第二单向阀门、第二溶液泵、取冷系统、第三单向阀门、第四单向阀门、第二流量计、系统监控装置、直流电源及电路控制系统、浓度测量系统、第二气泵、第二双向阀门分气装置、水合物蓄冷槽、气流扰动装置、支管路Ⅰ、支管路Ⅱ、支管路Ⅲ、支管路Ⅳ、支管路Ⅴ、温度传感器组；所述冷水机组的出水口端通过支管路Ⅰ与取冷系统进口连通，冷水机组的进水口端通过支管路Ⅱ与取冷系统出口连通；所述支管路Ⅰ上沿载冷剂输送方向上依次设有第一溶液泵、第一流量计、第一单向阀门、第二单向阀门、第二溶液泵；支管路Ⅱ上沿载冷剂输送方向上依次设有第三单向阀门、第四单向阀门、第二流量计；所述水合物蓄冷槽为一密封容器，内部充有水合物蓄冷工质，蒸发器盘管设置于水合物蓄冷槽内且浸没在水合物蓄冷工质内；所述水合物蓄冷槽内部设置有温度传感器组，温度传感器组的终端与系统监控装置连接；所述第一单向阀门与第二单向阀门之间支管路Ⅰ通过支管路Ⅲ与蒸发器盘管的一端连通，第三单向阀门与第四单向阀门之间的支管路Ⅱ通过支管路Ⅳ与蒸发器盘管的另一端连通；所述支管路Ⅲ上设有第一双向阀门，支管路Ⅳ上设有第二双向阀门；

所述支管路Ⅴ设置于水合物蓄冷槽外部，支管路Ⅴ上端与水合物蓄冷槽内壁顶部连通，支管路Ⅴ下端与分气装置连接，分气装置通过软管与设置于水合物蓄冷槽内的气流扰动装置连接，所述支管路Ⅴ上设有第二气泵，支管路Ⅴ为隔热管；

所述取冷系统内设置有换热器；用于控制系统电源的直流电源及电路控制系统设置于蓄冷系统内。

优选地，还包括第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器；所述第一压力传感器、第一温度传感器设置于支管路Ⅲ上且位于靠近蒸发器盘管的一侧；所述第二压力传感器、第二温度传感器设置于支管路Ⅳ上且位于靠近蒸发器盘管的一侧；所述第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器均通过温压传感器模块与系统监控装置连接。

优选地，还包括浓度测量系统，固液分离器，自动取样装置，所述浓度测量系统经管路与固液分离器连接，固液分离器经管路与自动取样装置连接，自动取样装置经管路与水合物蓄冷槽内的蓄冷工质连通。