一种大容量水蓄冷空调系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及水蓄冷系统的技术领域，尤其涉及一种大容量水蓄冷空调系统及其控制方法。


背景技术：

2.水蓄冷中央空调对于用户来说节省了电费，对于电网来说平衡了负荷，提高了电网效率，是理应大力推广的节能项目。当前水蓄冷中央空调系统所需的设备、管道和阀门往往很多，导致成本较高，控制也很复杂，系统稳定性也较低，这样就降低了用户的投资意愿。因此，简化水蓄冷系统设备、阀门、管路，从而减少投资，并便于控制提高系统工作的可靠性非常有必要。同时，相同蓄冷槽体积的情况下，进一步增大蓄冷水的体积和拉大蓄冷温差就会更加节省投资，增大节费成果，从而推高用户的投资意愿。


技术实现要素：

3.为了解决上述背景技术中的问题，本发明提供了一种大容量水蓄冷空调系统及其控制方法，结构简洁，并且可在使用相同体积蓄冷罐的情况下增大低温水的量，同时还可以实现超大温差。
4.本发明解决其技术问题所采取的方案是：一种大容量水蓄冷空调系统，包括与制冷主机连接的冷冻水总管、安装于冷冻水总管上的供冷水泵及与冷冻水总管连接的蓄冷罐，所述冷冻水总管上连接有若干供冷支管，所述供冷支管上连接有末端设备和温控装置，若干所述供冷支管的最不利环路上安装有第一电动阀门；
5.所述蓄冷罐的上、下布水器分别连接有上总管和下总管，所述冷冻水总管包括供水管与回水管，所述上总管与所述回水管连接后，通过第二电动阀门进入所述供冷水泵的入水口，所述下总管通过第三电动阀门与所述第二电动阀门和所述供冷水泵之间的所述回水管连接，并通过第四电动阀门与所述供水管连接，所述供冷水泵的出水口与所述制冷主机的入水口相连接，所述冷冻水总管向若干所述供冷支管提供供回水。
6.进一步的，所述第一电动阀门、所述第二电动阀门、所述第三电动阀门以及所述第四电动阀门设为电动调节阀。
7.进一步的，所述温控装置包括温度传感器、电控器、电动二通阀或比例积分阀。
8.进一步的，所述供水管与所述供冷水泵出水口的所述回水管通过电动开关阀连接。
9.进一步的，所述蓄冷罐的液面高度高于所述末端设备的换热盘管的高度，且所述蓄冷罐为自然分层式蓄冷结构。
10.一种大容量水蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于：适用于上述的大容量水蓄冷空调系统，包括蓄冷工况、边蓄边供工况、制冷主机供冷工况、蓄冷罐供冷工况、制冷主机和蓄冷罐联合供冷工况，其中，所述蓄冷工况：
11.首先进行蓄冷罐蓄冷，关闭所述第一电动阀门、所述第三电动阀门及所述电动开
关阀，打开所述第二电动阀门与所述第四电动阀门，所述供冷水泵经所述上总管和所述第二电动阀门抽取所述蓄冷罐中的高温水进入所述制冷主机中制冷，制冷完成后的低温水通过所述第四电动阀门和所述下总管回流至所述蓄冷罐，如此循环直至所述蓄冷罐蓄满；
12.再进行管道蓄冷，关闭所述第三电动阀门、所述第四电动阀门及所述电动开关阀，打开所述第一电动阀门与所述第二电动阀门，所述供冷水泵开启抽取所述冷冻水总管与若干所述供冷支管的高温水送至所述制冷主机中制冷，制冷完成后的低温水通过所述供水管送至若干所述供冷支管，如此循环直至所有所述冷冻水总管和若干所述供冷支管的水温降低到蓄冷目标温度后，整个所述蓄冷工况结束；
13.所述边蓄边供工况：在蓄冷的工况下，系统允许一部分所述末端设备使用，所述电动二通阀或比例积分阀部分处于开启状态，经末端换热的高温水回到所述冷冻水总管与所述蓄冷罐中的高温水混合后进入所述制冷主机循环制冷，直至所述蓄冷罐和所述供冷总管以及若干所述供冷支管都蓄满时，整个所述边蓄边供工况结束，在所述蓄冷罐蓄冷时的所述边蓄边供工况下，所述第四电动阀门根据回到所述蓄冷罐的水量或者所述末端设备消耗的水量来调节进入所述下总管的水量，在管道蓄冷时的所述边蓄边供工况下，所述第一电动阀门根据所述第一电动阀门两端的管道压力来调节经过所述第一电动阀门的水量；
14.所述制冷主机供冷工况：关闭所述第一电动阀门、所述第三电动阀门、所述第四电动阀门及所述电动开关阀，打开所述第二电动阀门，所述供冷水泵开启将所述冷冻水总管的高温水供给所述制冷主机，所述制冷主机出来的低温水通过所述冷冻水总管向所述末端设备供冷，完成供冷后的高温水经所述回水管、所述供冷水泵进入所述制冷主机循环至所述供水管；
15.所述蓄冷罐供冷工况：关闭所述第四电动阀门、所述第二电动阀门、所述第一电动阀门，打开所述第三电动阀门及所述电动开关阀，开启所述供冷水泵通过所述下总管和所述第三电动阀门抽取所述蓄冷罐底部的低温水至所述供水管，并由所述供水管供冷给若干所述供冷支管的所述末端设备，供冷完成后的高温水经所述回水管、所述上总管回到所述蓄冷罐；
16.所述制冷主机和蓄冷罐联合供冷：关闭所述第一电动阀门、所述第四电动阀门、所述电动开关阀，打开所述第二电动阀门及所述第三电动阀门，所述供冷水泵开启抽取所述回水管和所述蓄冷罐内的水供给所述制冷主机，并根据混合后的温度调节所述第二电动阀门及所述第三电动阀门，所述制冷主机制冷后的低温水再供给若干所述供冷支管的所述末端设备，供冷完成后的高温水回到所述回水管，最后流回所述蓄冷罐和经过所述第二电动阀门进入所述制冷主机循环。
17.进一步的，所述制冷工况还包括超大温差制冷工况：在所述蓄冷工况或所述边蓄边供工况完成第一阶段4℃的蓄冷后，关闭所述第二电动阀门、所述第四电动阀门及所述电动开关阀，开启所述第一电动阀门与所述第三电动阀门，开启所述供冷水泵通过所述下总管抽取所述蓄冷罐底部已完成蓄冷的低温水，再供给所述制冷主机进一步进行更低温的制冷，经所述冷冻水总管、若干所述供冷支管以及所述上总管回到所述蓄冷罐，直至整个所述蓄冷罐蓄满低于4℃的水。
18.综上所述，本发明的有益效果为：
19.1、本发明通过在水蓄冷空调系统的管路上分别设置所述第一电动阀门、所述第二
电动阀门、所述第三电动阀门和所述第四电动阀门，使水蓄冷空调系统可在所述第一电动阀门、所述第二电动阀门、所述第三电动阀门和所述第四电动阀门的作用下分别进行所述蓄冷罐蓄冷与所述管道蓄冷，增大了蓄冷水的体积，从而更加节省投资，增大节费成果，推高用户的投资意愿。
20.2、本发明的水蓄冷空调系统可通过所述第一电动阀门、所述第二电动阀门、所述第三电动阀门和所述第四电动阀门进行所述蓄冷工况、所述边蓄边供工况、所述制冷主机供冷工况、所述蓄冷罐供冷工况、所述制冷主机和蓄冷罐联合供冷工况，与现有技术相比，减少了水蓄冷空调系统所需的设备、管道和阀门，从而降低了成本，并且便于控制，提高系统工作的可靠性。
21.3、本发明水蓄冷空调系统的所述蓄冷工况或所述边蓄边供工况结束后，所述供冷水泵抽取所述蓄冷罐底部已完成蓄冷4℃的低温水，再供给所述制冷主机进一步进行更低温的制冷，并经所述上总管回到所述蓄冷罐实现超大温差蓄冷，可进一步拉大温差，在没有增加设备的情况下，进一步增大了蓄冷量，从而增大节费成果，进一步推高用户的投资意愿。
22.上述说明仅是本发明的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
23.图1为本实施例的结构原理图；
24.图2为本实施例蓄冷罐蓄冷的原理图；
25.图3为本实施例管道蓄冷的原理图；
26.图4为本实施例边蓄边供工况的原理图；
27.图5为本实施例制冷主机供冷工况的原理图；
28.图6为本实施例蓄冷罐供冷工况的原理图；
29.图7为本实施例制冷主机和蓄冷罐联合供冷工况的原理图；
30.图8为本实施例超大温差制冷工况的原理图。
31.图中：10、制冷主机；20、冷冻水总管；201、供水管；202、回水管；30、供冷水泵；40、蓄冷罐；401、上总管；402、下总管；50、供冷支管；60、末端设备；70、温控装置；80、第一电动阀门；90、第二电动阀门；100、第三电动阀门；110、第四电动阀门；120、电动开关阀门。
具体实施方式
32.为了使本发明的内容能更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。
33.需要说明的是，本文所使用的术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.如图1所示，一种大容量水蓄冷空调系统，包括与制冷主机10连接的冷冻水总管20、安装于冷冻水总管20上的供冷水泵30及与冷冻水总管20连接的蓄冷罐40，其中，冷冻水总管20上连接有若干供冷支管50，且供冷支管50上连接有末端设备60和温控装置70，温控装置70包括温度传感器、电控器、电动二通阀或比例积分阀，温度传感器对环境温度进行检测，检测到温度过高时电控器控制电动二通阀或比例积分法打开，使供冷支管50的低温水传输至末端设备60实现供冷。
36.本实施例的水蓄冷空调系统蓄冷时，供冷水泵30抽取蓄冷罐40或冷冻水总管20中的高温水至制冷主机10中，由制冷主机10进行制冷后回流至冷冻水总管20或蓄冷罐40中完成蓄冷；水蓄冷空调系统供冷时，供冷水泵30抽取蓄冷罐40或冷冻水总管20中的低温水至各供冷支管50中，随后温控装置70根据环境温度使供冷支管50中的低温水传输至末端设备60实现供冷。
37.本实施例的供冷支管50的最不利环路上安装有第一电动阀门80，水蓄冷空调系统蓄冷时，关闭第一电动阀门80，使供冷水泵30仅抽取蓄冷罐40内的高温水进行蓄冷；蓄冷罐40完成蓄冷后，再打开第一电动阀门80，使供冷水泵30抽取冷冻水总管20与供冷支管50内的高温水至制冷主机10中，实现本实施例的管道制冷，与现有技术相比，本实施例在相同蓄冷罐40体积的情况下，进一步增大了蓄冷水的体积，提高了制冷效果，并且节省投资，推高了用户的投资意愿。
38.作为优选，本实施例的冷冻水总管20包括供水管201与回水管202，其中供水管201提供冷冻水至各供冷支路的末端设备60进行供冷，回水管202则将制冷后的高温水回流至蓄冷罐40或制冷主机10重新制冷；本实施例的蓄冷罐40的上、下布水器分别连接有上总管401和下总管402，上总管401与回水管202连接后，通过第二电动阀门90进入供冷水泵30的入水口，下总管402通过第三电动阀门100与第二电动阀门90和供冷水泵30之间的回水管202连接，并通过第四电动阀门110与供水管201连接，供冷水泵30的出水口与制冷主机10的入水口相连接，冷冻水总管20向若干供冷支管50提供供回水；本实施例采取上述方式设计的水蓄冷空调系统，能够通过分别打开或关闭第一电动阀门80、第二电动阀门90、第三电动阀门100和第四电动阀门110的方式，实现蓄冷工况、边蓄边供工况、制冷主机10供冷工况、蓄冷罐40供冷工况、制冷主机10和蓄冷罐40联合供冷工况，与现有技术相比，本实施例减少了水蓄冷空调系统所需的设备、管道和阀门，从而降低了成本，并且便于控制，提高系统工作的可靠性。
39.具体的，夜间蓄冷时，先对蓄冷罐40内的高温水进行蓄冷，再对冷冻水总管20与供冷支管50内的高温水进行蓄冷，使蓄冷罐40与管道内均充满低温水，增大了本实施例的蓄冷水体积，并且在白天供冷时，冷冻水总管20与供冷支管50内的低温水可直接提供至末端设备60进行供冷，还减少了冷冻水从蓄冷罐40提供至末端设备60的时间，从而加快了每天首轮供冷的速度。
40.进一步的，为了减少蓄冷罐40供冷时的供冷水泵30的功耗，本实施例在供水管201
与所述供冷水泵30出水口的回水管202通过电动开关阀120连接，使蓄冷罐40供冷时，供冷水泵30直接从下总管402抽取蓄冷罐40内的低温水至供水管201中，由供水管201将低温水直接提供至各末端设备60处进行供冷，无需经过制冷主机10，减小供冷阻力，从而降低了供冷水泵30的功耗。
41.此外，本实施例的蓄冷罐40的液面高度高于末端设备60的换热盘管的高度，可避免末端设备60的水倒灌至蓄冷罐40内，造成空调冷冻水系统缺水而无法供冷。
42.如图2至图7所示，本实施例还提供了一种大容量水蓄冷空调系统的控制方法，适用于上述的水蓄冷空调系统，包括蓄冷工况、边蓄边供工况、制冷主机10供冷工况、蓄冷罐40供冷工况、制冷主机10和蓄冷罐40联合供冷工况，其中，蓄冷工况：如图2所示，首先进行蓄冷罐40蓄冷，关闭第一电动阀门80、第三电动阀门100及电动开关阀120，打开第二电动阀门90与第四电动阀门110，供冷水泵30经上总管401和第二电动阀门90抽取蓄冷罐40中的高温水进入制冷主机10中制冷，制冷完成后的低温水通过第四电动阀门110和下总管402回流至蓄冷罐40，如此循环直至蓄冷罐40蓄满；
43.再进行管道蓄冷，如图3所示，关闭第三电动阀门100、第四电动阀门110及电动开关阀120，打开第一电动阀门80与第二电动阀门90，供冷水泵30开启抽取冷冻水总管20与若干供冷支管50的高温水送至制冷主机10中制冷，制冷完成后的低温水通过供水管201送至若干供冷支管50，如此循环直至所有冷冻水总管20和若干支管的水温降低到蓄冷目标温度后，整个蓄冷工况结束；
44.边蓄边供工况：如图4所示，在蓄冷的工况下，系统允许一部分末端设备60使用，电动二通阀或比例积分阀部分处于开启状态，经末端换热的高温水回到冷冻水总管20与蓄冷罐40中的高温水混合后进入制冷主机10循环制冷，直至蓄冷罐40和供冷总管以及若干供冷支管50都蓄满时，整个边蓄边供工况结束，在蓄冷罐40蓄冷时的边蓄边供工况下，第四电动阀门110根据回到蓄冷罐40的水量或者末端设备60消耗的水量来调节进入下总管402的水量，在管道蓄冷时的边蓄边供工况下，第一电动阀门80根据第一电动阀门80两端的管道压力来调节经过第一电动阀门80的水量；
45.制冷主机10供冷工况：如图5所示，关闭第一电动阀门80、第三电动阀门100、第四电动阀门110及电动开关阀120，打开第二电动阀门90，供冷水泵30开启将冷冻水总管20的高温水供给制冷主机10，制冷主机10出来的低温水通过冷冻水总管20向末端设备60供冷，完成供冷后的高温水经回水管202、供冷水泵30进入制冷主机10循环至供水管201；
46.蓄冷罐40供冷工况：如图6所示，关闭第四电动阀门110、第二电动阀门90、第一电动阀门80，打开第三电动阀门100及电动开关阀120，开启供冷水泵30通过下总管402和第三电动阀门100抽取蓄冷罐40底部的低温水至供水管201，并由供水管201供冷给若干供冷支管50的末端设备60，供冷完成后的高温水经回水管202、上总管401回到蓄冷罐40；
47.制冷主机10和蓄冷罐40联合供冷：如图7所示，关闭第一电动阀门80、第四电动阀门110、电动开关阀120，打开第二电动阀门90及第三电动阀门100，供冷水泵30开启抽取回水管202和蓄冷罐40内的水供给制冷主机10，并根据混合后的温度调节第二电动阀门90及第三电动阀门100，制冷主机10制冷后的低温水再供给若干供冷支管50的末端设备60，供冷完成后的高温水回到回水管202，最后流回蓄冷罐40和经过第二电动阀门90进入制冷主机10循环。
48.通过上述蓄冷工况和供冷工况，使本实施例仅通过第一电动阀门80、第二电动阀门90、第三电动阀门100、第四电动阀门110及电动开关阀120便可实现水蓄冷空调系统的蓄冷与供冷工作，结构简洁，便于安装维护，并且提高了供冷速度与蓄冷水的体积，增大节费成果，从而推高用户的投资意愿。
49.本实施例的第一电动阀门80、第二电动阀门90、第三电动阀门100和第四电动阀门110均为电动调节阀，使本实施例水蓄冷空调系统在进行蓄冷工况、边蓄边供工况、制冷主机10供冷工况、蓄冷罐40供冷工况、制冷主机10和蓄冷罐40联合供冷工况时，可通过各电动调节阀调整流通的水量。更进一步的，如图8所示，本实施例还提供了超大温差制冷工况，采用上述的水蓄冷空调系统，可将蓄冷罐40及管道内的低温水进一步制冷使其低于4℃，从而拉大蓄冷温差增加蓄冷量。由于4℃的水密度最大，采用冷热水自然分层式结构的蓄冷罐40在蓄冷时，4℃以上的蓄冷水是热水在上冷水在下，因此蓄高于4℃的冷水时，冷水上从蓄冷罐40下面的布水器进入的，而抽出去给制冷主机10制冷的水是从蓄冷罐40上面的布水器抽出的；当需要进一步拉大蓄冷温差，蓄低于4℃的冷水时，进入和抽出蓄冷罐40的水就要在蓄冷罐40上下两个方向上颠倒过来，变成低于4℃的水要从蓄冷罐40上面的布水器进入，抽出去给制冷主机10进一步制冷的水应从蓄冷罐40下面的布水器抽出，该方法包括以下步骤：在蓄冷工况或边蓄边供工况结束后，关闭第二电动阀门90、第四电动阀门110及电动开关阀120，开启第一电动阀门80与第三电动阀门100开启，开启供冷水泵30通过下总管402抽取蓄冷罐40底部已完成蓄冷的低温水，再供给制冷主机10进一步进行更低温的制冷，并经上总管401回到蓄冷罐40，直至整个蓄冷罐40蓄满低于4℃的水。
50.通过上述的蓄冷方法，使得蓄冷罐40与管道中的水温逐步降低至4℃以下，以此提升整个水蓄冷空调系统的蓄冷量，增加节费效果。
51.本实施例通过在水蓄冷空调系统的管路上分别设置第一电动阀门80、第二电动阀门90、第三电动阀门100、第四电动阀门110和电动开关阀120，使水蓄冷空调系统可在第一电动阀门80、第二电动阀门90、第三电动阀门100、第四电动阀门110和电动开关阀120的作用下分别进行蓄冷罐40蓄冷与管道蓄冷，增大了蓄冷水的体积，同时实现了本实施例水蓄冷空调系统的蓄冷工况、边蓄边供工况、制冷主机10供冷工况、蓄冷罐40供冷工况、制冷主机10和蓄冷罐40联合供冷工况，减少了水蓄冷空调系统所需的设备、管道和阀门，从而降低了成本，并且便于控制，提高系统工作的可靠性；并且，本实施例的超大温差制冷工况还可将蓄冷罐40与管道内的低温水进一步制冷至低于4℃，提升整个水蓄冷空调系统的蓄冷量，提高蓄冷效果。
52.以上所述的实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化和修改，均属于本发明的保护范围。