一种水合物高密度潜热输送中央空调系统技术方案

本发明专利技术提供了一种以铵盐的水合物浆作为载冷剂的高密度潜热输送中央空调系统。包括制冷机组、载冷剂循环泵８、空调末端换热设备７和载冷剂，制冷机组的蒸发器１１、冷凝器１３、压缩机４和节流阀１２相连接构成制冷循环回路，冷凝器１３经冷却水泵１４同冷却塔１相连接构成冷却水循环回路，其特征在于：还包括蒸发器１１、超声波过冷却解除器１０、预热器５以及载冷剂循环泵８依次连接构成的水合物浆连续快速生成装置，该水合物浆连续快速生成装置同空调末端换热设备７相连接构成载冷剂循环回路；所述载冷剂为铵盐的水合物浆。本发明专利技术采用新型载冷剂，以其高密度的冷量输送能力可以为中央空调的载冷剂循环带来巨大的节能效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中央空调系统，特别是一种利用水合物浆作为载冷剂的潜热型中央空调系统。
技术介绍
现有的各种大中型中央空调系统几乎都以液态的冷冻水作为载冷介质实现冷量的贮存和输送，即所谓的冷水式中央空调。在这种冷水式中央空调系统中，冷水在制冷机组蒸发器中获得冷量后，温度降低(一般降到7℃)，再通过水泵和绝热管道被输送到各个空调末端换热设备(如风机盘管等)中释放出冷量，温度上升(一般上升到12℃)，然后又被送回制冷机组的蒸发器，完成一个循环。因此，在大中型中央空调系统中，从制冷机组到各个末端换热设备之间的冷量传输几乎都靠冷水循环来完成。冷水虽然具有无毒、腐蚀性小、性质稳定、价格低廉等诸多优点，但是由于冷水输送冷量的方式属于显热输送(即无相变发生)，其冷量输送密度(就是单位流量的载冷剂在单位利用温差下所能输送的冷量)很低。所以，单位体积流体所能贮存或输送的冷量非常有限。对于冷量输送需求很高的各种冷水式大中型中央空调系统，所需的载冷剂(冷水)的流量也很大，这不仅需要粗大的管道尺寸，而且所消耗的输送泵功也会很高。对于普通的中央空调系统，维持冷水循环所消耗的泵功在整个空调系统的综合能耗中可以达到30％的比例。另一方面，显热热量的传递需要较大的温差，这就导致了热交换系统能效下降的问题。与显热传热相比，伴随相态变化的潜热传热则具有冷量传输密度大、传热温差小(甚至可以实现定温换热)等优点。到目前为止，国内外都有不少对应用冰浆进行冷量输送的研究报告。这些研究提出应用冰浆——即固体冰粒和液态水在0℃下按一定比例形成的固液两相混和的泥浆状悬浊液体——作为载冷剂实现中央空调中的高密度冷量输送。因为冰浆含有固态的冰，所以它可以通过冰的相变潜热来输送冷量。冰的相变潜热是80kcal/kg，比1℃温差下水的显热(1kcal/kg)大80倍，因此冰浆在相同利用温度下的冷量输送密度远高于冷水。另一方面，因为冰浆是一种含有液态水的泥浆状悬浊液体，是一种具有良好流动性的流体，因此可以象普通冷水一样方便的用泵和管道进行输送。如果能用冰浆代替现有中央空调中的载冷剂——冷水，则载冷剂的冷量输送密度将得到大幅度提高，这就意味着载冷剂在空调管网中的循环流量可以大幅度降低，因此维持载冷剂循环的能耗也将随之显著降低，同时还可以使循环管道小口径化，节省材料成本和建筑空间。由此可见，利用冰浆或者其它类似冰浆的固液两相混和浆作为冷量输送的载冷剂，将会为各种中央空调系统带来巨大的节能效益。冰浆高密度潜热输送技术在中央空调系统中的应用虽然前景可观，但也面临着许多固有的缺陷和技术上的难题。首先，冰浆的生成温度偏低(为0℃以下，由水的冰点决定)。为了制取出冰浆，制冷机的蒸发温度通常必须降到-5℃以下，这样低的蒸发温度使得制冷系统的能效比(COP)很低，通常只能达到普通冷水机组的60％左右，显著的增加了制冷压缩机的能源消耗；其次，冰浆中的固态冰粒和液态水之间的密度差别比较大，在输送过程中容易出现冰水分层现象，这对冰浆的输送和冷量的分配都不利；第三，冰粒与冰粒之间一经接触，极易相互结合成更大的颗粒，因此冰浆在管道输送过程中很容易就出现冰块板结而堵塞管道设备，这也是目前制约着冰浆高密度潜热输送技术走向实用的主要障碍之一。基于以上技术背景，本专利技术提出用一种铵盐的水合物浆作为冷量输送的载冷剂，代替现有冷水式中央空调系统中的载冷剂——冷水，从而使中央空调系统实现由高密度潜热输送技术带来的载冷剂循环功耗大幅度削减的节能效益
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以铵盐的水合物浆作为载冷剂的高密度潜热输送中央空调系统。这种新型的载冷剂以其高密度的冷量输送能力可以为中央空调的载冷剂循环带来巨大的节能效益。本专利技术所述的水合物高密度潜热输送中央空调系统包括蒸发器、冷凝器、压缩机、节流阀，水合物浆连续快速生成装置，空调末端换热设备(风机盘管)，铵盐水合物，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀首尾依次连接构成制冷循环回路，蒸发器、超声波过冷却解除器、预热器以及载冷剂循环泵依次连接构成水合物浆连续快速生成装置，该水合物浆连续快速生成装置同空调末端换热设备(风机盘管)相连接构成载冷剂循环回路；预热循环水泵、预热器与辅助热源相连接构成预热循环回路。所述载冷剂循环回路中，预热器与蒸发器之间、蒸发器出口、超声波过冷却器解除器出口各装有一温度传感器，载冷剂循环泵的入口装有膨胀水箱。所述铵盐水合物可为四丁基溴化铵水溶液，由四丁基溴化铵盐(化学分子式为(C4H9)4NBr)与水配制而成，其中四丁基溴化铵在所述水溶液中的质量浓度为16.8％～40.5％(kg/kg)。这种水溶液生成固态水合物时的相变温度依四丁基溴化铵的质量浓度不同可以在0～12℃之间变化，相变温度与其中四丁基溴化铵盐的质量浓度之间存在确定的对应关系，质量浓度为20％(kg/kg)时，相变温度是8.5℃，质量浓度为25％(kg/kg)时，相变温度是10℃，质量浓度为35％(kg/kg)时，相变温度是11.3℃。四丁基溴化铵水溶液生成的水合物浆作为本专利技术所述的水合物高密度潜热输送中央空调系统的载冷剂，在所述载冷剂循环回路中贮存和循环。所述冷凝器的冷却方式可以是水冷式也可以是风冷式。如果是水冷式，将冷凝器经冷却水泵同冷却塔相连接构成冷却水循环回路，此时将预热循环水泵、预热器与所述冷却塔的给水管相连构成预热循环回路，热源由冷却塔的给水管提供；如果是风冷式，则将一冷却风扇直接装在所述冷凝器上，此时所述预热循环回路可通过增加换热器从冷凝器的高温冷却热风处取得热量，也可以从系统外的其它热源(如电加热、环境热水等)获得热量，单独构成一个循环回路。本专利技术的水合物浆连续快速制备装置，包含首尾依次连接的预热器、蒸发器(过冷却热交换器)、超声波过冷却解除器及载冷剂循环泵。所述过冷却热交换器为板式换热器。所述蒸发器(过冷却热交换器)与超声波过冷却解除器之间的连管上设有一温度传感器。所述超声波过冷却解除器的出口连管上装有载冷剂循环泵。所述预热器为板式换热器或者管壳式换热器或者套管式换热器，预热器与蒸发器(过冷却热交换器)之间的连管上设有一温度传感器。所述超声波过冷却解除器包含壳体及封装在所述壳体内部的超声波振子盒，所述壳体和所述超声波振子盒形成一内腔，该内腔分别与进口管和出口管贯通，所述进口管连接过冷却热交换器，所述出口管连接输送泵。所述超声波振子盒内置若干与电源相连的超声波振子，所述超声波振子所形成的超声波发射面正对所述内腔的中心轴。所述超声波过冷却解除器的内腔就是过冷却解除的场所。壳体上下两端分别设有进口管和出口管，顶部正中设有排气管。本专利技术的水合物浆连续快速制备装置可应用于制造水合物浆。液态水或水合物溶液首先被送入预热器中预热，然后进入蒸发器(过冷却热交换器)中被过冷却，过冷却液体从蒸发器(过冷却热交换器)中出来后直接进入超声波过冷却解除器，在超声波过冷却解除器中经过超声波的作用迅速生成水合物浆，最后由载冷剂循环泵输送到空调末端换热设备(风机盘管)，从空调末端换热设备回来的载冷剂(液态的四丁基溴化铵水溶液)又被送往预热器，完成一个循环。由此本专利技术的水合物浆连续快速制备装置实现了水合物浆的高效快速和连续的循环制造过程。本专利技术所述的水合物高密度潜热输送中央空调系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水合物高密度潜热输送中央空调系统，包括制冷机组、载冷剂循环泵（８）、空调末端换热设备（７）和载冷剂，制冷机组的蒸发器（１１）、冷凝器（１３）、压缩机（４）和节流阀（１２）相连接构成制冷循环回路，冷凝器（１３）经冷却水泵（１４）同冷却塔（１）相连接构成冷却水循环回路，其特征在于：还包括蒸发器（１１）、超声波过冷却解除器（１０）、预热器（５）以及载冷剂循环泵（８）依次连接构成的水合物浆连续快速生成装置，该水合物浆连续快速生成装置同空调末端换热设备（７）相连接构成载冷剂循环回路；所述载冷剂为铵盐的水合物浆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯自平，肖睿，黄冲，何世辉，唐良广，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]