一种水蓄冷控制系统的制作方法

本实用新型涉及水蓄冷空调领域，具体为一种水蓄冷控制系统。

背景技术：

水蓄冷中央空调系统是一种在中央空调和集中供冷系统中广泛应用的储能系统，用于帮助电网用户侧实现电力负荷的移峰填谷，缓解电网昼夜之间的负荷差异矛盾，提高发电侧的一次能源利用效率。水蓄冷系统的基本原理是利用夜间的富余低谷电力开启制冷主机，通过降低蓄冷水槽内水温的方式把产生的冷量储存起来，在白天供冷需求大的高峰电力负荷时段，则释放储存的冷量满足空调用冷端的需求，避免或降低采用制冷主机直接供冷所需要的电力负荷，从而达到电力移峰填谷的目的。

水蓄冷技术种类较多，但应用最为广泛的是自然分层式水蓄冷系统。在自然分层式水蓄冷系统中，蓄冷水槽内同时储存蓄满冷量的低温水(比如4℃)和释放冷量的高温水(比如11℃)，高温水密度小，自然浮在上面，低温水密度大，自然沉在下面。高、低温水之间是斜温层，即温度从低温到高温逐渐过渡的水层。斜温层内的水温由于较高，作为供冷冷源其品位较低，不满足空调用冷端的标准设计要求，因此其中所储存的冷量往往难以被利用，这就使得蓄冷水槽的有效利用效率降低，系统运行能效也会受到不利影响。因此，在水蓄冷系统中，需要布置上、下布水器，以便在蓄冷和放冷运行模式下，从蓄冷水槽取出或送回蓄冷水槽的水流尽可能平缓从而降低对槽内自然分层的不同温度水层的扰乱，最终达到尽可能降低斜温层厚度的目的。

在现有布水器技术水平下，即使采用良好的布水器设计，斜温层厚度也处于较大的数量级，而且在蓄冷或放冷运行中如果冷源或用冷端负荷发生波动时，往往会导致斜温层厚度的进一步恶化，从而使得水蓄冷槽的有效利用率得不到充分提高，系统运行效率也难以达到较为优异的水平。

技术实现要素：

为解决现有技术中所存在的上述技术问题，本实用新型提供一种水蓄冷控制系统，该系统采用移动蓄冷盘的方式释放冷量、缩小斜温层的厚度，大幅度改善水蓄冷系统的蓄冷水槽利用率和运行效率。

本实用新型水蓄冷控制系统包括蓄冷水槽、移动蓄冷盘、升降机构、驱动机构、控制器及若干温度传感器；所述若干温度传感器沿蓄冷水槽纵向分布；所述移动蓄冷盘与升降机构连接，并位于蓄冷水槽内；所述控制器分别与驱动机构、若干温度传感器连接，所述驱动机构与升降机构连接，控制器根据若干温度传感器所检测的蓄冷水槽不同深度位置的水温信号判断出当前斜温层所在位置，再通过驱动机构、升降机构自动把移动蓄冷盘移动至当前斜温层所在的位置。

优选地，所述移动蓄冷盘通过升降机构悬挂于蓄冷水槽内。

优选地，所述移动蓄冷盘包括密封外壳以及封装于密封外壳内的若干相变蓄冷材料，所述密封外壳的竖直方向上开设有若干通孔；或者包括中空的筛网及填充在筛网内的若干蓄冷球，所述筛网的上表面、下表面设有通孔。所述若干蓄冷球填充满整个筛网内部空间。

优选地，所述移动蓄冷盘的水平截面形状与蓄冷水槽的水平截面形状为相似的几何图形。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：

1、在蓄冷水槽的纵向布置多个温度传感器以检测不同深度的不同水温，控制器根据多个温度传感器对水温的检测结果判断斜温层所在位置，再通过驱动机构控制移动蓄冷盘移动到斜温层进行冷量的存储或释放。移动蓄冷盘所释放的冷量把斜温层内大部分的水温降低到可以满足供冷需求的温度品位，使得放冷过程中的实际斜温层的厚度大幅度降低，解决了传统水蓄冷系统斜温层厚度大造成蓄冷水槽有效利用率低以及蓄冷系统综合运行效率低下的问题。

2、移动蓄冷盘的竖直方向上设有多个通孔，这些通孔使得移动蓄冷盘沿蓄冷水槽纵向上下移动时水流能平缓地从移动蓄冷盘的一端流向另一端，从而尽可能减弱对蓄冷水槽内水层的扰动，进一步缩减了斜温层厚度。

附图说明

图1为本实用新型水蓄冷控制系统的结构示意图；

图2为移动蓄冷盘一种实施方式的结构示意图；

图3为移动蓄冷盘另一种实施方式的结构示意图；

图中：1、移动蓄冷盘；1A、通孔；1B、密封外壳；1C、相变蓄冷材料；2、蓄冷水槽；3、上布水器；4、升降机构；5、固定位；6、上布水管；7、第一水泵；8、制冷主机；9、放冷换热器；10、用冷端；11、第二水泵；12、第二阀门；13、第一阀门；14、下布水管；15、下布水器；16、温度传感器；17、温度传感器固定装置；18、控制器；19、驱动机构。

具体实施方式

下面将结合实施例和说明书附图，对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的具体实施方式不限于此。

实施例

如图1，本实用新型水蓄冷控制系统包括蓄冷水槽2、升降机构4、制冷主机8、放冷换热器9、驱动机构19和控制器18，制冷主机8的入水口、出水口分别设置第一水泵7、第一阀门13，放冷换热器9的入水口设有第二水泵11、第二阀门12，放冷换热器9还与用冷端10连接。蓄冷水槽2内有上布水管6、连接在上布水管6上的上布水器3、下布水管14以及连接在下布水管14上的下布水器15、移动蓄冷盘1及用于测量蓄冷水槽2不同深度位置的水温信号的若干温度传感器16；若干温度传感器16分别与控制器18连接，沿蓄冷水槽2的深度方向等距离布置，即纵向等距离布置，且固定在温度传感器固定装置17上，温度传感器固定装置17设置在蓄冷水槽2的内侧壁。

移动蓄冷盘1的上端与升降机构4连接，升降机构4的另一端连接驱动机构19，并固定在蓄冷水槽2正上方的固定位5上。控制器18与驱动机构19连接，升降机构4受驱动机构19驱动，并带动移动蓄冷盘1在蓄冷水槽2纵向自由移动。升降机构4可采用弹簧来实现，也可以采用卷轴及绕设于卷轴上的绳索来实现。固定位5位于蓄冷水槽2的正上方，用于固定升降机构4的另一端，使得升降机构以此固定点5为限位基点，只有在其与移动蓄冷盘1连接的一端才可以自由上下移动。同时固定位5也承受移动蓄冷盘1的悬挂重量。

移动蓄冷盘1包括密封外壳1B，以及封装于密封外壳1B内的若干相变蓄冷材料1C，如图2所示，移动蓄冷盘的水平截面形状决定于蓄冷水槽的水平截面形状，二者应在几何上大体相似，即两者为相似的几何图形，例如可以同是圆形，也可以同是正方形。本实用新型在移动蓄冷盘1的竖直方向上开通了若干通孔，以便其沿蓄冷水槽纵向上下移动时移动蓄冷盘上、下表面间的水能平缓地从移动蓄冷盘的一端流向另一端，从而尽可能减弱对蓄冷水槽内水层的扰动。由于移动蓄冷盘1追踪斜温层上下移动的速度非常缓慢，再加上上述通孔1A的存在，蓄冷水槽2内的水层几乎不会受到明显的扰动，也就是不会使斜温层的厚度明显恶化。其中，相变蓄冷材料1C具有一定的相变潜热量，并且相变温度点在4～8℃的空调冷冻水供冷温度范围内，当水温高于其相变点时，相变材料由固相转变为液相，同时把其储存的冷量释放到周围水层中；当水温低于其相变点时，相变材料由液相转变为固相，吸收周围水层中的冷量并储存起来。比如，十四烷就是一种可行的相变蓄冷材料。

移动蓄冷盘1还可采用如图3所示结构，包括中空的筛网1D及填充在筛网1D内的若干蓄冷球(蓄冷球未示出)，蓄冷球采用相变蓄冷材料制成，筛网1D的上表面、下表面及侧面均设有通孔1E。若干蓄冷球填充满整个筛网1D内部空间，一方面避免蓄冷球在移动蓄冷盘上下移动时在筛网内滚动而加大对水层的扰动，另一方面使筛网内充满了蓄冷材料，提高了蓄冷盘的蓄冷能力。

沿蓄冷水槽2深度方向等距离分布的多个温度传感器16用于检测蓄冷水槽2内沿竖直方向的温度分布情况，即检测蓄冷水槽2不同深度位置的温度信号，把检测结果传输到控制器18。控制器18根据检测结果判断出当前斜温层所在位置，再通过驱动机构19及升降机构4自动把移动蓄冷盘1移动至当前斜温层所在的位置。为了便于控制器18判断当前斜温层所在位置，本实用新型将温度传感器16进行编号，例如从上到下依次编号为1、2、3、……、n，每个温度传感器的编号均分别对应蓄冷水槽中一个确定的深度位置坐标，控制器预先存储全部温度传感器的深度位置坐标。正常蓄冷和放冷工况下，蓄冷水槽2内竖直方向上的温度分布都是一段高温区、一段斜温层、一段低温区，斜温层即高温区与低温区之间的过渡区。若控制器18根据温度传感器所检测的温度信号找出过渡区位于第i和第k个传感器之间，则当前斜温层在第i和第k传感器之间的位置，在这个位置区间，根据内插法进一步精确计算出移动蓄冷盘与第i传感器的距离，以及与第k传感器的距离。其中1≤i≤n，1≤k≤n。

本实用新型在蓄冷运行模式下，第一阀门13开启，第二阀门12关闭，第一水泵7和制冷主机8开启。蓄冷水槽2上部的高温水通过上布水器3被平缓地吸入上布水管6中，再经过制冷主机8冷却到目标蓄冷温度(比如4℃)后，沿下布水管14并经下布水器15被平缓送回蓄冷水槽2的底部。由于低温水的密度大，自然沉在下部，因此不会与上部的高温水混合，但高、低温水层之间的温度过渡层，即斜温层是明显存在的。随着蓄冷的进行，下部的低温水越来越多，上部的高温水越来越少，斜温层由下往上逐步移动，直至到达蓄冷水槽2顶部则蓄冷结束。

在蓄冷运行过程中，控制器18根据若干个等距排列的系列温度传感器16实时检测得到的温度分布，通过驱动机构19和升降机构5控制移动蓄冷盘1自动实时跟踪移动到斜温层区域内。在上述跟踪移动过程中，移动蓄冷盘1内封装的相变蓄冷材料通过与下部低温水的换热而吸收冷量，逐步由液态转变为固态，储存了一定数量的冷量。当蓄冷结束时，移动蓄冷盘1移动至蓄冷水槽2的上端，其中的相变蓄冷材料完全转变为固态，移动蓄冷盘1达到蓄冷饱和状态。

类似的，在放冷运行模式下，第一阀门13关闭，第一水泵7和制冷主机8均关闭，第二阀门12开启，第二水泵11开启。蓄冷水槽2下部的低温水通过下布水器15被平缓地吸入下布水管14中，再经过放冷换热器9向用冷端10释放冷量，温度升高到额定值后(比如11℃)，沿上布水管6并经上布水器3被平缓送回蓄冷水槽2的顶部。由于高温水的密度小，自然浮在上部，因此不会与下部的低温水混合，但高、低温水层之间的温度过渡层，即斜温层也是明显存在的。随着放冷的进行，上部的高温水越来越多，下部的低温水越来越少，斜温层由上往下逐步移动，直至到达蓄冷水槽2的低部则放冷结束。

在放冷运行过程中，控制器根据前述温度传感器16实时检测得到的温度分布，通过驱动机构19、升降机构4控制移动蓄冷拼1实时跟踪移动到斜温层区域内。在上述跟踪移动过程中，移动蓄冷盘1内封装的相变蓄冷材料通过与其周边水层内的较高温度水的换热而释放冷量，逐步由固态转变为液态，同时使得移动蓄冷盘1周边的斜温层内的水层被冷却到符合供冷标准的温度品位，也就相当于减小了斜温层的厚度，把原本低品位的斜温层蓄冷量转变为较高品位的冷源，从而使得蓄冷水槽的有效利用率大幅度提高，系统运行效率也显著提升。当放冷结束时，移动蓄冷盘1移动至蓄冷水槽2的底端，其中的相变蓄冷材料完全转变为液态，移动蓄冷盘1所储存的冷量完全释放。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。