一种空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统及其控制方法。

背景技术：

随着生活水平的提高，空调节能技术的需求也越来越强烈。现有技术中一般会采用蓄冷罐在用电低谷时对水进行蓄冷，然后在用电高峰、平峰时，将冷水释放，空调末端或供冷端获得冷量。

水蓄冷是以水为蓄能介质，利用循环水温变化时所吸收和释放的显热进行冷量储存。蓄冷设备即为用于储存水的蓄冷罐或蓄冷槽或蓄冷筒，由于在整个过程中空调水是循环进行的，因此蓄冷设备中的液位基本上是保持恒定不变的。

现有技术中，制冷装置(例如制冷主机等)都是独立于蓄冷罐安装，其单独安装在楼顶或其它工作面上，造成制冷装置与蓄冷罐的占地面积大，不利于空间利用。

现有技术中，空调系统仅能简单的制冷或蓄冷，不能满足多样化的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种能够节约占地面积，并能够实现多样化供冷的空调系统及其控制方法。

本发明技术方案提供一种空调系统，包括空调供冷端和用于向所述空调供冷端供给冷水的空调制冷主机；该空调系统还包括有蓄冷罐、蓄冷罐制冷主机、第一水泵和第二水泵；所述蓄冷罐包括蓄水罐体、罐顶和罐底；其中，所述蓄冷罐制冷主机安装在所述罐顶上，所述蓄冷罐制冷主机通过循环水管与所述蓄水罐体连通，所述第一水泵设置在所述循环水管上；在所述蓄水罐体上还设置有蓄冷罐供冷管，所述第二水泵设置在所述蓄冷罐供冷管上；所述空调供冷端的进水口与所述蓄冷罐供冷管连通；所述空调供冷端的出水口通过回流管与所述循环水管连通。

进一步地，所述蓄水罐体内设置有上布水器和下布水器；所述循环水管的进水口与所述上布水器连通，所述循环水管的出水口与所述下布水器连通。

进一步地，所述蓄冷罐供冷管的进水口位于所述下布水器的下方。

进一步地，所述蓄冷罐制冷主机的出水口上还设置有制冷主机供冷管，所述制冷主机供冷管与所述蓄冷罐供冷管连接；在所述制冷主机供冷管上设置有第一流量调节阀。

进一步地，在所述循环水管上设置有第二流量调节阀。

进一步地，在所述蓄水罐体内还设置有支撑元件，所述支撑元件的上端与所述罐顶连接，所述支撑元件的下端与所述罐底连接。

进一步地，所述支撑元件包括至少一条与所述下布水器连通的第一支撑管，所述循环水管的出水口与所述第一支撑管连通。

进一步地，所述支撑元件还包括至少一条与所述上布水器连通的第二支撑管，所述循环水管的进水口与所述第二支撑管连通。

进一步地，在所述蓄水罐体上设置有支撑台，所述第一水泵安装在所述支撑台上。

进一步地，所述第一水泵安装在所述罐顶上。

进一步地，在所述罐顶上设置有沉台，所述第一水泵安装在所述沉台上。

本发明还提供一种空调系统的控制方法，包括如下步骤：

进行单独蓄冷作业：开启第一水泵和蓄冷罐制冷主机，蓄水罐体内的热水经循环水管进入蓄冷罐制冷主机内进行制冷，经蓄冷罐制冷主机制冷形成的冷水经循环水管进入蓄水罐体内进行蓄冷；

进行单独放冷作业：开启第二水泵，蓄水罐体内的冷水经蓄冷罐供冷管进入空调供冷端内进行释放冷量；

之后，从空调供冷端的出水口流出的热水经回流管、循环水管回到蓄水罐体内。

进一步地，还包括如下步骤，进行单独供冷作业：

开启第一水泵和蓄冷罐制冷主机，由蓄冷罐制冷主机制得的冷水经制冷主机供冷管和蓄冷罐供冷管之后，进入空调供冷端内进行释放冷量；

之后，从空调供冷端的出水口流出的热水经回流管、循环水管回到蓄冷罐制冷主机内进行循环供冷。

进一步地，还包括如下步骤，进行同时蓄冷供冷作业：

开启第一水泵和蓄冷罐制冷主机，并调节第一流量调节阀；

蓄水罐体内的热水经上布水器、第二支撑管、循环水管进入蓄冷罐制冷主机内进行制冷；

由蓄冷罐制冷主机制得的一部分冷水经制冷主机供冷管和蓄冷罐供冷管之后，进入空调供冷端内进行直接供冷，另一部分冷水经循环水管、第一支撑管和下布水器进入蓄水罐体内进行蓄冷；

从空调供冷端的出水口流出的热水经回流管和循环水管回到蓄冷罐制冷主机进行循环供冷蓄冷。

进一步地，还包括如下步骤，进行同时放冷供冷作业：

开启第一水泵、第二水泵和蓄冷罐制冷主机，并调节第二流量调节阀；

蓄水罐体内的冷水经蓄冷罐供冷管进入空调供冷端内进行供冷；

由蓄冷罐制冷主机制得的冷水经制冷主机供冷管和蓄冷罐供冷管之后，进入空调供冷端内进行供冷；

之后，从空调供冷端的出水口流出的热水进入回流管内；

其中回流管内的一部分热水经循环水管、第二支撑管和上布水器回到蓄水罐体内，另一部分热水经循环水管回到蓄冷罐制冷主机内进行循环供冷。

进一步地，还包括如下步骤，开启空调制冷主机，通过空调供冷管直接向空调供冷端供冷。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

通过将蓄冷罐制冷主机安装在罐顶上，从而使得制冷主机等不再专门占用工作面或楼顶面积，大大缩减了蓄冷系统的横向占地面积，提高了蓄水罐体的纵向空间的利用率。

通过设置支撑元件，可以对罐顶进行有效支撑，以将蓄冷罐制冷主机牢固地支撑安装在罐顶上。

通过将支撑元件设置为由第一支撑管和第二支撑管组成，第一支撑管与下布水器连通，第二支撑管与上布水器连通，从而实现第一支撑管和第二支撑管既能对罐顶进行支撑，也能实现内部走水，进而实现单独蓄冷、单独放冷，单独供冷、同时供冷放冷和同时供冷蓄冷作业。

本发明中蓄冷罐供冷管还可以直接向空调供冷端供给冷水，而无需使用热交换器，简化了系统结构，节省了成本。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的空调系统的结构示意图；

图2为进行单独蓄冷作业时的水循环示意图；

图3为进行单独放冷作业时的水循环示意图；

图4为进行单独供冷作业时的水循环示意图；

图5为进行同时蓄冷供冷作业时的水循环示意图；

图6为进行同时放冷供冷作业时的水循环示意图；

图7为在蓄水罐体内设置有支撑元件的结构示意图；

图8为第一水泵安装在支撑台上的示意图；

图9为第一水泵安装在沉台上的示意图。

附图标记对照表：

1-空调供冷端；11-进水口；12-出水口；

13-回流管；2-空调制冷主机；21-空调供冷管；

3-蓄冷罐；31-蓄水罐体；311-支撑台；

32-罐底；33-罐顶；331-沉台；

34-上布水器；35-下布水器；36-支撑元件；

361-第一支撑管；362-第二支撑管；4-蓄冷罐制冷主机；

41-进水口；42-出水口；5-循环水管；

51-进水口；52-出水口；53-第二流量调节阀；

6-第一水泵；7-制冷主机供冷管；71-第一流量调节阀；

8-蓄冷罐供冷管；81-进水口；9-第二水泵。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，本发明一实施例提供的空调系统，包括空调供冷端1和用于向空调供冷端1供给冷水的空调制冷主机2。

该空调系统还包括有蓄冷罐3、蓄冷罐制冷主机4、第一水泵6和第二水泵9。蓄冷罐3包括蓄水罐体31、罐顶33和罐底32。

其中，蓄冷罐制冷主机4安装在罐顶33上，蓄冷罐制冷主机4通过循环水管5与蓄水罐体31连通，第一水泵6设置在循环水管5上。

在蓄水罐体31上还设置有蓄冷罐供冷管8，第二水泵9设置在蓄冷罐供冷管8上，空调供冷端1的进水口11与蓄冷罐供冷管8连通，空调供冷端1的出水口12通过回流管13与循环水管5连通。

本发明中空调供冷端1的水位低于蓄水罐体31内的水位，避免水流回灌进蓄水罐体31内。

本发明中的蓄冷罐供冷管8直接向空调供冷端1供给冷水，而无需使用热交换器，简化了系统结构，节省了成本。

该蓄冷罐3的蓄水罐体31用于蓄水。蓄水罐体31的顶部具有罐顶33，底部具有罐底32。

为了实现节约横向占地面积，将蓄冷罐制冷主机4安装在罐顶33上，并将蓄冷罐制冷主机4的出水口42与循环水管5连接，循环水管5的出水口52与蓄水罐体31连通，蓄冷罐制冷主机4的进水口41与循环水管5连接，循环水管5的进水口51与蓄水罐体31连通，从而使得蓄冷罐制冷主机4通过循环水管5与蓄水罐体31连通，实现循环供水。

本发明中冷水与热水仅为相对概念，并不代表实际温度。

本发明中的空调供冷端为空调末端或向用户供冷的单元。

空调制冷主机2与空调供冷端1之间通过空调供冷管21连接，可以根据需要向空调供冷端1供给冷水。

在用电低谷时，可以进行单独蓄冷，如图2所示，开启第一水泵6、和蓄冷罐制冷主机4，蓄水罐体31内的热水经循环水管5的进水口51、循环水管5和蓄冷罐制冷主机4的进水口41，进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷，经蓄冷罐制冷主机4制冷形成的冷水，经蓄冷罐制冷主机4的出水口42、循环水管5和循环水管5的出水口52进入蓄水罐体31内，起到蓄冷水的作用。

在用电高峰时，蓄冷罐3将所存储的冷水放出，进行单独放冷作业，可以节省电费。如图3所示，开启第二水泵9，蓄水罐体31内的冷水经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷量。在冷量释放完之后，冷水变为热水，热水从空调供冷端1的出水口12流出，并经回流管13、循环水管5、进水口51回到蓄水罐体31内。

由此，本发明提供的空调系统，可以直接向空调供冷端供给冷水，而无需使用热交换器，简化了系统结构，节省了成本。并且节约了横向占地面积，同时还可以通过放冷的方式节约电费。

较佳地，如图1所示，蓄水罐体31内设置有上布水器34和下布水器35。

循环水管5的进水口51与上布水器34连通，循环水管5的出水口52与下布水器35连通。

为了实现向蓄水罐体31内均匀布水，在蓄水罐体31内设置有上布水器34和下布水器35，下布水器35位于上布水器34的下方，上布水器34保持位于蓄水罐体31内水位或液面的下方。

两个布水器可分别与外部注水管道连接用于向蓄水罐体31内注水，在蓄水罐体31内的水达到预定水位后，将两个布水器与外部注水管道断开。制冷装置、水泵等进行循环作业，实现制冷、蓄冷、放冷利用，并保持蓄水罐体31内的水位不变。

在蓄冷时，蓄水罐体31内顶部的热水，经上布水器34、进水口51、循环水管5进入蓄冷罐制冷主机4内，经蓄冷罐制冷主机4制得的冷水，经循环水管5、出水口52、下布水器35进入蓄水罐体31的底部。

一般来讲，水的温度越低，密度越大，将冷水(例如4℃的水)输送到蓄水罐体31的底部后，会推动热水(例如12°的水)上浮，利于进行蓄冷、制冷循环作业。

在单独放冷时，蓄水罐体31内底部的冷水，直接经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷，回流的热水经回流管13、循环水管5、进水口51、上布水器34回到蓄水罐体31的顶部，从而避免其从底部上浮造成底部冷水的冷量流失。

较佳地，如图1所示，蓄冷罐供冷管8的进水口81位于下布水器35的下方。冷水密度大，一般位于蓄水罐体31的底部，将进水口81设置在下布水器35的下方，放冷时冷水可以直接流动进入蓄冷罐供冷管8内进行放冷，可以实现将蓄水罐体31内的冷水最大可能的释放。

较佳地，如图1所示，蓄冷罐制冷主机4的出水口42上还设置有制冷主机供冷管7，制冷主机供冷管7与蓄冷罐供冷管8连接，在制冷主机供冷管7上设置有第一流量调节阀71，可以实现蓄冷罐制冷主机4单独供冷、同时蓄冷供冷。

在蓄冷罐制冷主机4单独供冷时，如图4所示，开启蓄冷罐制冷主机4，由蓄冷罐制冷主机4制得的冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8之后，进入空调供冷端1内进行释放冷量。在冷量释放完之后冷水变为热水，从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13、循环水管5回到蓄冷罐制冷主机4内进行循环供冷。

在蓄冷罐制冷主机4同时蓄冷供冷时，如图5所示，

开启第一水泵6和蓄冷罐制冷主机4，并调节第一流量调节阀71。

蓄水罐体31内顶部的热水经上布水器34、进水口51、循环水管5之后进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷。

由蓄冷罐制冷主机4制得的其中一部分冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷量。另一部分冷水经循环水管5、出水口52、下布水器35进入蓄水罐体31的底部进行蓄冷。

从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13、循环水管5、回到蓄冷罐制冷主机4进行循环供冷。

在该过程中，通过调节第一流量调节阀71控制进入蓄水罐体31内的冷水流量与从蓄水罐体31内流出的热水流量一致，以保证蓄水罐体31内的水位平衡。

较佳地，如图1所示，在循环水管5上设置有第二流量调节阀53，可以实现同时放冷供冷。

在同时放冷供冷时，如图6所示，开启第一水泵6、第二水泵9和蓄冷罐制冷主机4，并调节第二流量调节阀53。

蓄水罐体31内的冷水经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷量。

由蓄冷罐制冷主机4制得的冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8之后，进入空调供冷端1内进行释放冷量。在冷量释放完之后冷水变为热水，从空调供冷端1的出水口12流出的热水进入回流管13内。

其中回流管13内的一部分热水经循环水管5、进水口51、上布水器34进入蓄水罐体31的顶部，另一部分热水经循环水管5回到蓄冷罐制冷主机4进行循环供冷。

在该过程中，通过调节第二流量调节阀53控制进入蓄水罐体31内的热水流量与从蓄水罐体31内流出的冷水流量一致，以保证蓄水罐体31内的水位平衡。

较佳地，如图7所示，在蓄水罐体31内还设置有支撑元件36，支撑元件36的上端与罐顶33连接，支撑元件36的下端与罐底32连接，可以对罐顶33进行有效支撑，提高罐顶33的结构强度，利于将制冷装置等设备牢固地支撑安装在罐顶33上。

该处所指的支撑元件36可以为实心立柱，也可以为空心管柱，只要能起到支撑罐顶33的作用即可。如果支撑元件36为实心立柱，可以在其中间布设管道，用于连通下布水器35和蓄冷罐制冷主机4的出水口42。

较佳地，如图1所示，支撑元件36包括至少一条与下布水器35连通的第一支撑管361，循环水管5的出水口52与第一支撑管361连通。

通过第一支撑管361对罐顶33进行支撑，并可以利用支撑管的特性，通过第一支撑管361走水，提高了利用效率和走水的方便性。

第一支撑管361与下布水器35连通，蓄冷罐制冷主机4的出水口42与第一支撑管361通过循环水管5连通，使得从蓄冷罐制冷主机4流出的冷水经出水口42、循环水管5、出水口52、第一支撑管361之后，输送至下布水器35，然后经下布水器35输送至蓄水罐体31的底部。

较佳地，如图1所示，支撑元件36还包括至少一条与上布水器34连通的第二支撑管362，循环水管5的进水口51与第二支撑管362连通。

通过第二支撑管362对罐顶33进行支撑，并可以利用支撑管的特性，通过第二支撑管362走水，提高了利用效率和走水的方便性。

第二支撑管362与上布水器34连通，蓄冷罐制冷主机4的进水口41与第二支撑管362通过循环水管5连通。

蓄冷时，热水可以经上布水器34、第二支撑管362、进水口51，循环水管5之后，进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷，制得的冷水经出水口42、循环水管5、第一支撑管361、下布水器35输送至蓄水罐体31的底部。

放冷时，热水经回流管13、循环水管5、进水口51、第二支撑管362、上布水器34回到蓄水罐体31的顶部。

如此设置，热水与冷水在蓄水罐体31内通过不同的支撑管走水，避免在蓄水罐体31内直接混合，提高了蓄冷效果。

优选地，该第一支撑管361和第二支撑管362都为金属管或塑料管。

较佳地，如图8所示，在蓄水罐体31上设置有支撑台311，第一水泵6安装在支撑台311上，节约了占地面积，只要保证第一水泵6的进水口或循环水管的进水口处于蓄水罐体31内的液面以下即可。

较佳地，如图9所示，第一水泵6安装在罐顶33上，可以缩短第一水泵6与蓄冷罐制冷主机2之间的距离，并节约了占地面积，只要保证第一水泵6的进水口或循环水管的进水口处于蓄水罐体31内的液面以下即可。

较佳地，如图9所示，在罐顶33上设置有沉台331，第一水泵6安装在沉台331上，利于对第一水泵6的安装和固定。

结合图2-3所示，本发明一实施例还提供一种空调系统的控制方法，包括如下步骤：

进行单独蓄冷作业：开启第一水泵6和蓄冷罐制冷主机4，蓄水罐体31内顶部的热水经循环水管5进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷，经蓄冷罐制冷主机4制冷形成的冷水经循环水管5进入蓄水罐体31内进行蓄冷。

进行单独放冷作业：开启第二水泵9，蓄水罐体31内的冷水经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷量。

之后，从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13、循环水管5回到蓄水罐体31内。

也即是，进行单独蓄冷时，如图2所示，开启第一水泵6和蓄冷罐制冷主机4，蓄水罐体31内顶部的热水经上布水器34、第二支撑管362、循环水管5进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷，经蓄冷罐制冷主机4制冷形成的冷水经循环水管5、第一支撑管361、下布水器35进入蓄水罐体31的底部，起到蓄冷作用。

进行单独放冷时，如图3所示，开启第二水泵9，蓄水罐体31底部的冷水经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行释放冷量。从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13、循环水管5、第二支撑管362和上布水器34回到蓄水罐体31的顶部，保持蓄水罐体31内的水位平衡。

较佳地，该空调系统还包括如下步骤，进行单独供冷作业：

如图4所示，开启蓄冷罐制冷主机4和第一水泵6，由蓄冷罐制冷主机4制得的冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8之后，进入空调供冷端1内进行释放冷量。

之后，从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13、循环水管5回到蓄冷罐制冷主机4内进行循环供冷。

较佳地，该空调系统还包括如下步骤，进行同时蓄冷供冷作业：

如图5所示，开启第一水泵6和蓄冷罐制冷主机4，并调节第一流量调节阀71。

蓄水罐体31内的热水经上布水器34、第二支撑管362、循环水管5进入蓄冷罐制冷主机4内进行制冷。

由蓄冷罐制冷主机4制得的一部分冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8之后，进入空调供冷端1内进行直接供冷，另一部分冷水经循环水管5、第一支撑管361和下布水器4进入蓄水罐体31内进行蓄冷。

从空调供冷端1的出水口12流出的热水经回流管13和循环水管5回到蓄冷罐制冷主机4进行循环供冷蓄冷。

在该过程中，通过调节第一流量调节阀71控制进入第一支撑管361内的冷水流量与从第二支撑管362内流出的热水流量一致，以保证蓄水罐体31内的水位平衡。

较佳地，该空调系统还包括如下步骤，进行同时放冷供冷作业：

如图6所示，开启第一水泵6、第二水泵9和蓄冷罐制冷主机4，并调节第二流量调节阀53。

蓄水罐体31内的冷水经蓄冷罐供冷管8进入空调供冷端1内进行供冷。

由蓄冷罐制冷主机4制得的冷水经制冷主机供冷管7和蓄冷罐供冷管8之后，进入空调供冷端1内进行供冷。

之后，从空调供冷端1的出水口12流出的热水进入回流管13内。

其中回流管内的一部分热水经循环水管5、第二支撑管362和上布水器34回到蓄水罐体31内，另一部分热水经循环水管5回到蓄冷罐制冷主机4内进行循环供冷。

在该过程中，通过调节第二流量调节阀53控制进入第二支撑管362内的热水流量与从蓄冷罐供冷管8流出的冷水流量一致，以保证蓄水罐体31内的水位平衡。

较佳地，该控制方法还包括如下步骤，开启空调制冷主机2，通过空调供冷管21直接向空调供冷端1供冷。该处为空调制冷主机2直接向空调供冷端1供冷。当然，在开启空调制冷主机2的同时还可以根据需要开启蓄冷罐制冷主机4进行配合供冷，提高供冷量。

空调制冷主机2一般仅在用电平段时开启。

在用电高峰时，因电价较贵，优先采用单独放冷作业的方式进行放冷。

如单独放冷不能满足冷量要求，则可以采用同时放冷供冷方式进行供冷，增加放冷量。

如蓄冷量完全放完，而同时蓄冷供冷方式又能满足冷量要求时，则可采用同时蓄冷供冷的方式进行供冷，一边放冷一边蓄冷，节约能源。

还可以根据需要采用空调制冷主机2或蓄冷罐制冷主机4单独直接供冷，也可以根据需要采用空调制冷主机2和蓄冷罐制冷主机4共同供冷，满足不同的冷量要求。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。