本发明公开了一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置，其利用溶液深度除湿的梯级蒸发冷却方法来同时实现冰-水蓄冷，将溶液深度除湿获得的干空气经过两级热交换器换热冷却到零度左右后，进入蒸发过冷制冰室与过冷或接近零度的水接触，通过水分的蒸发将部分过冷水或接近零度的水冷冻成冰粒，最终形成流态冰，实现了冰蓄冷过程；从蒸发过冷制冰室排出的湿空气进入蒸发冷却水蓄冷室与来自用户的回水进行热、质交换，使用户回水被冷却到零度左右，被冷却的水一部分进入蒸发过冷制冰室进行制冰，另一部分作为水蓄冷使用。本发明提供的蓄冷装置，可采用工业余热、太阳能等热源作为发生器的驱动能源，同时能够实现了冰、水同时蓄冷，适用范围广。
1.一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置，其特征在于：该蓄冷装置包括蒸发冷却水蓄冷室(1)、空气-空气换热器(5)、风机(6)、风量调节阀(7)、溶液除湿器(8)、溶液再生器(9)、空气-水换热器(10)、蒸发过冷制冰室(11)、储冰槽(19)、冰水分离器(14)、过冷水解冷器(13)、雾化喷嘴A(12)、雾化喷嘴B(16)、水泵A(3)、水泵B(20)、水量调节阀A(2)、水量调节阀B(4)、水量调节阀C(15)、水量调节阀D(17)和水量调节阀E(18)；冰水分离器(14)和过冷水解冷器(13)由下至上置于蒸发过冷制冰室(11)底部，且在冰水分离器(14)和蒸发过冷制冰室(11)底部之间形成蓄水层，在过冷水解冷器(13)和冰水分离器(14)之间形成蓄冰层，雾化喷嘴A(12)安装在蒸发过冷制冰室(11)的顶部，雾化喷嘴B(16)安装在蒸发冷却水蓄冷室(1)的顶部；
所述风机(6)、风量调节阀(7)、空气-水换热器(10)、蒸发过冷制冰室(11)、蒸发冷却水蓄冷室(1)、空气-空气换热器(5)和溶液除湿器(8)构成低含湿量空气循环系统；溶液除湿器(8)的干空气出口接空气-空气换热器(5)的制冷空气入口，空气-空气换热器(5)的冷空气出口接风机(6)的入口，风机(6)的出口通过风量调节阀(7)接空气-水换热器(10)的空气入口，空气-水换热器(10)的空气出口接蒸发过冷制冰室(11)的空气入口，蒸发过冷制冰室(11)的空气出口接蒸发冷却水蓄冷室(1)的空气入口，蒸发冷却水蓄冷室(1)的空气出口接空气-空气换热器(5)的制热空气入口，空气-空气换热器(5)的热空气出口接溶液除湿器(8)的湿空气入口；
所述水泵A(3)、水泵B(20)、水量调节阀A(2)、水量调节阀B(4)、水量调节阀C(15)、水量调节阀D(17)、水量调节阀E(18)、雾化喷嘴B(16)、雾化喷嘴A(12)、蒸发冷却水蓄冷室(1)、蒸发过冷制冰室(11)、过冷水解冷器(13)、冰水分离器(14)、蓄冰槽(19)和空气-水换热器(10)构成蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环系统；用户回水口和空气-水换热器(10)的出水口相接后通过水泵A(3)接雾化喷嘴B(16)的进水口，蒸发冷却水蓄冷室(1)下部的出水口分为两路，一路通过水量调节阀A(2)接用户供水口，另一路通过水量调节阀C(15)接蒸发过冷制冰室(11)蓄水层处的进水口，蒸发过冷制冰室(11)蓄水层处的出水口通过水泵B(20)和水量调节阀E(18)分为两路，一路接雾化喷嘴A(12)的进水口，另一路通过水量调节阀D(17)接空气-水换热器(10)的进水口；蒸发过冷制冰室(11)蓄冰层处的出冰口接蓄冰槽(19)；
所述溶液除湿器(8)和溶液再生器(9)构成溶液再生循环系统；溶液除湿器(8)的稀溶液出口接溶液再生器(9)的稀溶液进口，溶液再生器(9)的浓溶液出口接溶液除湿器(8)的浓溶液进口。
一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置
技术领域
[0001] 本发明涉及蓄冷技术，尤其涉及一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置。
背景技术
[0002] 在世界能源形势日益紧张的局面下，蓄冷空调技术成为一种节能和移峰填谷的重要手段，具有重要的实际意义和应用价值。利用溶液除湿的蒸发式过冷水制冰，避免了传统过冷水制取流态冰方法中可能出现的管内因冻结而发生的冰堵问题，不仅制冰效率高，而且由于可以灵活地利用太阳能或者其它废热，降低了对电能的依赖系统节能效果显著。基于蒸发冷却冰-水复合型蓄冷方法可以同时实现冰-水蓄冷，系统利用梯级蒸发冷却，不仅充分发挥了系统空气除湿的效果，而且利用部分蒸发冷却后的蓄冷水作为蒸发制冰用水，大大提高了系统的制冰效率。另外，冰-水复合型蓄冷系统使用灵活，应用前景广阔。
发明内容
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可同时实现冰-水蓄冷的节能型的基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置。
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置，包括蒸发冷却水蓄冷室、空气-空气换热器、风机、风量调节阀、溶液除湿器、溶液再生器、空气-水换热器、蒸发过冷制冰室、储冰槽、冰水分离器、过冷水解冷器、雾化喷嘴A、雾化喷嘴B、水泵A、水泵B、水量调节阀A、水量调节阀B、水量调节阀C、水量调节阀D和水量调节阀E；冰水分离器和过冷水解冷器由下至上置于蒸发过冷制冰室底部，且在冰水分离器和蒸发过冷制冰室底部之间形成蓄水层，在过冷水解冷器和冰水分离器之间形成蓄冰层，雾化喷嘴A安装在蒸发过冷制冰室的顶部，雾化喷嘴B安装在蒸发冷却水蓄冷室的顶部；
[0006] 所述风机、风量调节阀、空气-水换热器、蒸发过冷制冰室、蒸发冷却水蓄冷室、空气-空气换热器和溶液除湿器构成低含湿量空气循环系统；溶液除湿器的干空气出口接空气-空气换热器的制冷空气入口，空气-空气换热器的冷空气出口接风机的入口，风机的出口通过风量调节阀接空气-水换热器的空气入口，空气-水换热器的空气出口接蒸发过冷制冰室的空气入口，蒸发过冷制冰室的空气出口接蒸发冷却水蓄冷室的空气入口，蒸发冷却水蓄冷室的空气出口接空气-空气换热器的制热空气入口，空气-空气换热器的热空气出口接溶液除湿器的湿空气入口；
[0007] 所述水泵A、水泵B、水量调节阀A、水量调节阀B、水量调节阀C、水量调节阀D、水量调节阀E、雾化喷嘴B、雾化喷嘴A、蒸发冷却水蓄冷室、蒸发过冷制冰室、过冷水解冷器、冰水分离器、蓄冰槽和空气-水换热器构成蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环系统；用户回水口和空气-水换热器的出水口相接后通过水泵A接雾化喷嘴B的进水口，蒸发冷却水蓄冷室下部的出水口分为两路，一路通过水量调节阀A接用户供水口，另一路通过水量调节阀C接蒸发过冷制冰室蓄水层处的进水口，蒸发过冷制冰室蓄水层处的出水口通过水泵B和水量调节阀E分为两路，一路接雾化喷嘴A的进水口，另一路通过水量调节阀D接空气-水换热器的进水口；蒸发过冷制冰室蓄冰层处的出冰口接蓄冰槽；
[0008] 所述溶液除湿器和溶液再生器构成溶液再生循环系统；溶液除湿器的稀溶液出口接溶液再生器的稀溶液进口，溶液再生器的浓溶液出口接溶液除湿器的浓溶液进口。
[0009] 低含湿量空气循环系统的循环过程为：湿空气经溶液除湿器除湿后经空气-空气换热器换热冷却，在风机的作用下经风量调节阀调节后，进入空气-水热交换器进一步冷却，然后进入蒸发过冷制冰室与雾化喷嘴A喷出的雾化水滴进行热、质交换后，空气进入蒸发冷却水蓄冷室与喷嘴B喷出的雾化水滴再一次进行热、质交换后，得到的湿空气经空气-空气换热器换热升温后，进入溶液除湿器进行除湿干燥，完成一次低含湿量空气循环。
[0010] 蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环系统的循环过程为：来自用户回水口的水与经过空气-水换热器换热后的水混合后，在水泵A的作用下经雾化喷嘴B雾化成细小的水滴，水滴蒸发冷却后，分成两路，一路通过水量调节阀A调节后通向用户供水口，另一路经水量调节阀C调节后送入蒸发过冷制冰室、蒸发制冰室的水在水泵B的作用下，经水量调节阀E调节后，分为两路，一路经水量调节阀D再次调节后送入空气-水换热器，另一路经雾化喷嘴A雾化，雾化的细小水滴在低温、低含湿量的空气中蒸发过冷，过冷水滴经过冷水解冷器解冷后，生成细小的冰晶，然后冰晶进入蓄冰槽，未结冰的水经冰水分离器分离后，在水泵B的作用下进入空气-水换热器和蒸发过冷制冰室顶部的喷嘴A再一次雾化制冰，从而完成一次蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环。在该循环过程中，来自蒸发过冷制冰室的循环水，一部分用来蒸发制冰，另一部分进入空气-水换热器中冷却与之逆向流动的循环空气。
[0011] 溶液再生循环系统的循环过程为：溶液除湿器出来的稀溶液通过溶液再生器进行再生，再生后的浓溶液送入溶液除湿器，完成一次溶液再生循环。
[0012] 该蓄冷装置的工作过程为：湿空气经溶液除湿器除湿后，通过空气-空气换热器和空气-水换热器两级换热后，空气的干球温度冷却到零度左右，然后依次进入蒸发过冷制冰室、蒸发冷却水蓄冷室，吸收蒸发水分的湿蒸汽经空气-空气换热器升温后，进入溶液除湿器进行除湿，在该低含湿量空气循环过程中，同时进行蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环；蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环中的水来自用户回水口和空气-水换热器的出水口，其在水泵A的的作用下经雾化喷嘴B雾化成细小的水滴，水滴在此低湿环境中蒸发冷却到零度左右后，分成两路，一路通向用户，另一路送入蒸发过冷制冰室，在蒸发过冷制冰室中的低含湿量的空气环境内蒸发结为冰晶；对于从溶液除湿器出来的稀溶液，经溶液再生器再生后，形成浓溶液后再一次进入溶液除湿器以吸收湿空气的水分，驱动溶液再生的热源可采用太阳能、工业废热等。
[0013] 有益效果：本发明提供的一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置，可采用工业余热、太阳能等热源作为发生器的驱动能源，节省了大量的电能，实现了能源利用的可持续发展；并且低含湿量空气梯级利用，充分发挥了溶液除湿的效果，实现了冰、水同时蓄冷，而且利用部分蒸发冷却后的蓄冷水作为蒸发制冰用水，大大提高了系统的制冰效率。
附图说明
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0016] 如图1所示为一种基于蒸发冷却的冰-水复合型蓄冷装置，包括蒸发冷却水蓄冷室1、空气-空气换热器5、风机6、风量调节阀7、溶液除湿器8、溶液再生器9、空气-水换热器10、蒸发过冷制冰室11、储冰槽19、冰水分离器14、过冷水解冷器13、雾化喷嘴A12、雾化喷嘴B16、水泵A3、水泵B20、水量调节阀A2、水量调节阀B4、水量调节阀C15、水量调节阀D17和水量调节阀E18；冰水分离器14和过冷水解冷器13由下至上置于蒸发过冷制冰室11底部，且在冰水分离器14和蒸发过冷制冰室11底部之间形成蓄水层，在过冷水解冷器13和冰水分离器14之间形成蓄冰层，雾化喷嘴A12安装在蒸发过冷制冰室11的顶部，雾化喷嘴B16安装在蒸发冷却水蓄冷室1的顶部。
[0017] 所述风机6、风量调节阀7、空气-水换热器10、蒸发过冷制冰室11、蒸发冷却水蓄冷室1、空气-空气换热器5和溶液除湿器8构成低含湿量空气循环系统；溶液除湿器8的干空气出口接空气-空气换热器5的制冷空气入口，空气-空气换热器5的冷空气出口接风机6的入口，风机6的出口通过风量调节阀7接空气-水换热器10的空气入口，空气-水换热器10的空气出口接蒸发过冷制冰室11的空气入口，蒸发过冷制冰室11的空气出口接蒸发冷却水蓄冷室1的空气入口，蒸发冷却水蓄冷室1的空气出口接空气-空气换热器5的制热空气入口，空气-空气换热器5的热空气出口接溶液除湿器8的湿空气入口。
[0018] 所述水泵A3、水泵B20、水量调节阀A2、水量调节阀B4、水量调节阀C15、水量调节阀D17、水量调节阀E18、雾化喷嘴B16、雾化喷嘴A12、蒸发冷却水蓄冷室1、蒸发过冷制冰室11、过冷水解冷器13、冰水分离器14、蓄冰槽19和空气-水换热器10构成蒸发冷却冰-水蓄冷的水循环系统；用户回水口和空气-水换热器10的出水口相接后通过水泵A3接雾化喷嘴B16的进水口，蒸发冷却水蓄冷室1下部的出水口分为两路，一路通过水量调节阀A2接用户供水口，另一路通过水量调节阀C15接蒸发过冷制冰室11蓄水层处的进水口，蒸发过冷制冰室11蓄水层处的出水口通过水泵B20和水量调节阀E18分为两路，一路接雾化喷嘴A12的进水口，另一路通过水量调节阀D17接空气-水换热器10的进水口；蒸发过冷制冰室11蓄冰层处的出冰口接蓄冰槽19。
[0019] 所述溶液除湿器8和溶液再生器9构成溶液再生循环系统；溶液除湿器8的稀溶液出口接溶液再生器9的稀溶液进口，溶液再生器9的浓溶液出口接溶液除湿器8的浓溶液进口。
[0020] 该装置利用溶液深度除湿的梯级蒸发冷却方法来同时实现冰-水蓄冷，将溶液深度除湿获得的干空气经过两级热交换器换热冷却到零度左右后，进入蒸发过冷制冰室11与过冷或接近零度的水接触，通过水分的蒸发将部分过冷水或接近零度的水冷冻成冰粒，最终形成流态冰，实现了冰蓄冷过程；从蒸发过冷制冰室11排出的湿空气进入蒸发冷却水蓄冷室1与来自用户回口的水进行热、质交换，使用户回水被冷却到零度左右，被冷却的水一部分进入蒸发过冷制冰室11进行制冰，另一部分作为水蓄冷使用；从蒸发冷却水蓄冷室1排出的湿空气进入溶液除湿器8进行除湿干燥，然后与热交换器换热冷却后再次进入蒸发过冷制冰室11，完成了循环。溶液的再生可利用太阳能、废热等低品位能源进行驱动，系统的节能效果显著。
[0021] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
