CN102748822B - 一种蓄冷空调系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄冷空调系统及其运行方法，所述空调系统包括空调主机（100）、蓄冷系统（200）、冷冻泵（501）、放冷泵（502）；空调主机（100）、冷冻泵（501）、蓄冷系统（200）、放冷泵（502）依次通过管道连接成放冷回路；空调主机（100）、冷冻泵（501）、蓄冷系统（200）依次通过管道连接成蓄冷回路；空调主机（100）工作在最佳运行工况区间。实施本发明的蓄冷的空调系统及其运行方法，由于空调主机一直运行在最佳运行工况区间，在获得相同的制冷效果下消耗最少的能源，通过蓄冷系统的蓄冷、放冷实现供冷的调配，节约了能耗。

Description

一种蓄冷空调系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，更具体地说，涉及一种蓄冷空调系统及其运行方法。

背景技术

近年来，随着晋级的快速发展和城市化进程的加速，电力供应相对不足成为影响我国经济发展和人民生活质量进一步提高的一大因素。在整体的能耗中，由空调产生的能耗占了总能耗的很大一部分，并且空调的能耗具有很强的时间波动性。对空调的电能消耗进行优化、调度，对解决现在用电紧缺具有很重要的意义。

目前对于空调的能耗进行的优化调度，其基本的理念是“移峰填谷”，在晚上整体用电量较少的时候进行蓄冷，在白天用电高峰的时候进行放冷，实现错峰用电，利用峰谷电价的差异，实现降低运行费用。

但是这种对空调的蓄冷放冷方法，并不能降低总体的电能消耗量，相反，在夜间进行蓄冷时，通常要将空调主机进行满负荷运行，反而造成总体的电能使用量增加，并不能真正地实现节能的目的，缓解能源供应紧缺的问题。

因此，现在需要一种能够降低空调能耗的的制冷系统及制冷方法，以缓解用电紧张及节约运行成本。

实用新型内容

本发明的目的在于，构造一种蓄冷的空调系统及其运行方法，使得空调系统在不影响整体供冷量的前提下进行蓄冷，实现降低空调能耗，从而缓解用电紧张及节约运行成本。

本发明解决上述技术问题的方案是：构造一种蓄冷的空调系统，包括：

空调主机，用于产生冷量；

蓄冷系统，用于存储空调主机产生的冷量；

冷冻泵，用于将空调主机产生的冷量提供给用户或蓄冷系统；

放冷泵，用于将蓄冷系统存储的冷量释放给用户；

空调主机、冷冻泵、蓄冷系统、放冷泵依次通过管道连接成放冷回路；空调主机、冷冻泵、蓄冷系统依次通过管道连接成蓄冷回路。

本发明的空调系统，蓄冷回路和放冷回路通过管道与用户连通，将空调主机或蓄冷系统的冷量提供给用户。

本发明的空调系统，放冷回路和蓄冷回路上设置有开关阀，用于切换放冷回路和蓄冷回路的导通、断开状态。

本发明的空调系统，空调主机工作能耗位于该空调主机的最佳运行工况区间。

本发明的空调系统，蓄冷回路在用户冷量需求小于空调主机制冷量时导通；蓄冷回路在用户冷量需求小于空调主机制冷量时导通。

本发明还提供一种蓄冷空调系统的运行方法，包括：

启动空调主机，使空调主机工作在最佳运行工况区间，向用户供冷；

在空调主机的制冷量小于用户需求时导通放冷回路，使蓄冷系统向用户放冷；

在空调主机的制冷量大于用户需求时导通蓄冷回路，使蓄冷系统从储存空调主机的产生的富余冷量；

在空调主机的制冷量等于用户需求时，断开放冷回路和蓄冷回路，空调主机向用户供冷。

本发明空调系统的制冷方法，放冷回路和蓄冷回路中流通有冷冻水，用于将冷量从蓄冷系统释放给用户或将冷量从空调主机存储到蓄冷系统。

本发明空调系统的制冷方法，在启动空调主机后，空调主机工作的实际效率未到达最佳运行工况区间前，放冷回路导通，向用户供冷。

实施本发明的空调系统及其制冷方法，由于空调主机一直运行在最佳运行工况区间，在获得相同的制冷效果下消耗最少的能源，通过蓄冷系统的蓄冷、放冷实现供冷的调配，节约能耗。

附图说明

以下结合附图对本发明进行说明，其中：

图1为本发明空调系统一则较佳实施例的系统逻辑框图；

图2为本发明空调系统蓄冷过程时的系统逻辑框图；

图3为本发明空调系统放冷过程时的系统逻辑框图；

图4为本发明空调系统运行策略简图。

具体实施方式

以下通过结合附图和具体实施方式对本发明进行说明。

如图1所示，为本发明空调系统一则较佳实施例的系统逻辑框图，在本实施例中，空调系统包括：用于产生冷量的空调主机100；用于存储空调主机产生的冷量的蓄冷系统200；用于将空调主机100产生的冷量提供给用户300或蓄冷系统200的冷冻泵501；用于将蓄冷系统200存储的冷量释放给用户300的放冷泵502；各组件分别通过第一开关阀401、第二开关阀401、第三开关阀401、第四开关阀401、第五开关阀401、第六开关阀401、第七开关阀407和冷量输送管道连通成两个回路：蓄冷回路和放冷回路。

具体的，蓄冷回路为：空调主机100、第一开关阀401、冷冻泵501、第二开关阀402、第三开关阀403、蓄冷系统200、第七开关阀407、第六开关阀406依次通过冷量输送管连通成闭合回路，蓄冷回路还与用户300连通，使得空调主机可以在向用户供冷的同时，进行冷量的存储。

另一方面，放冷回路为：空调主机100、第一开关阀401、冷冻泵501、第二开关阀402、第三开关阀403、蓄冷系统200、第四开关阀404、放冷泵502、第五开关阀405、第六开关阀406依次通过冷量输送管连通成闭合回路，放冷回路还与用户300连通，使得空调主机100和蓄冷系统200可以同时向用户300供冷。

在本实施例中，蓄冷系统200包括两个端口：处于较高位置的热端和处于较低位置的冷端；携带有冷量，温度较低的冷冻水从冷端进出蓄冷系统200；释放了冷量(保存到蓄冷系统200或者是释放给用户)，温度较高的冷冻水从热端进出蓄冷系统200。

在本实施例中，空调主机100工作在最佳运行工况区间，空调的能耗效率COP(CoefficientOfPerformance)定义为：

COP＝空调制冷量/空调能耗

一般的，空调系统及其相应的水泵，在空调主机满负荷的70％-80％之间时，能够获得最佳的COP值，实际的空调主机运行的负载率并不固定，且范围较大，在最佳COP区间运行的时间较短，能耗较高。

现有的“移峰填谷”蓄冷方法，一般是在夜间用电较少的时候进行满负荷工作，进行蓄冷，再在白天释放冷量。这种方法仅仅只是在不同的时段进行工作，并不能在总体上获得节能的效果，。而使用本实施例的空调系统，空调主机100一直维持或逼近最佳运行工况区间工作，从根本上解决总能耗量大的问题。

当用户的冷量需求与空调主机的实际冷量产出相同时，第一开关阀401、第二开关阀402、第五开关阀405、第六开关阀406打开，其他开关阀关闭，使得空调主机直接向用户供冷。

当用户300的冷量需求与空调主机100的实际冷量产出相比，若空调主机100的实际冷量成熟产出比用户的冷量需求大时，即空调主机100向用户提供了更多的冷量，此时，蓄冷回路导通：第五开关阀405关闭，其他的开关阀打开，如图2所示。此时，空调主机100在向用户300供冷的同时，产生的富余的冷量储存到蓄冷系统200中。此后冷冻水沿管道回到空调主机100中，继续进行冷量的运输。

优选的，为了保证用户300获得定量的冷量，可在用户300与蓄冷回路的连接处加装三通流量调节阀，用于控制流向蓄冷系统200和用户300的冷冻水的量。

在另一种情况中，当用户300的冷量需求与空调主机100的实际冷量产出相比，若空调主机100的实际冷量产出比用户的冷量需求小时，即空调主机100向用户提供了全部的冷量也不能满足需求。此时不改变空调主机100的冷量产出，依旧保持或逼近最佳运行工况区间工作，调节第七开关阀407关闭，其他的开关阀打开，如图3所示。此时，空调主机100全部冷量提供给用户300，同时，蓄冷系统200将保存的冷量通过放冷泵502，将冷冻水提供给用户300。保证用户300能够获得足够的制冷效果。

优选的，为了保证蓄冷系统200释放的冷量能够到达用户300处，而不是直接回流到空调主机100中，在用户300与放冷回路的连通处，加装三向阀门或者单向阀门，保证携带有冷量的冷冻水能够在用户300处释放冷量。

采用如图1至图3的实施例，在空调主机100工作的时候，保持或逼近最佳运行工况区间工作，相比于现有的空调系统，能够在获得相同的制冷效果下，消耗更少的能耗，从而节约能源消耗，实现节能的目的。

需要说明的是，图1-图3仅仅给出一种蓄冷回路和放冷回路的搭建方式，现在结合图4，本发明空调系统制冷过程的流程图，只要空调系统采用该方法进行制冷，都属于本发明的保护范围。

图4为本发明空调系统制冷方法的流程图，该方法包括：

使空调主机工作在最佳运行工况区间，向用户供冷；

比较用户实际冷量需求与空调主机最佳运行工况区间的供冷量，有三种比较的结果：①用户实际需求冷量＝空调主机的供冷量；②用户实际需求冷量<空调主机的供冷量；③用户实际需求冷量>空调主机的供冷量。

在情况①，通过调节开关阀，断开蓄冷回路和放冷回路，空调主机直接向用户供冷；

在情况②，通过调节开关阀，断开放冷回路，导通蓄冷回路，空调主机在向用户提供冷量的同时，将富余的冷量通过蓄冷回路存储在蓄冷系统中；

在情况③，通过调节开关阀，导通放冷回路，断开蓄冷回路，空调主机在向用户提供冷量的同时，蓄冷系统向用户放冷，放冷量为用户需求冷量与空调主机的供冷量之差。

采用上述方法进行制冷，不论用户的冷量需求如何变化，尽可能保持主机在最佳运行工况区间工作，通过蓄冷回路和放冷回路配合空调主机运行。由于空调主机总是保持在最佳运行工况区间工作，使得在获得相同的制冷效果下，消耗的功率最少。由于空调主机在启动后一直运行在波动较小的功率区间，使用本发明的制冷方法还能减少对空调主机的损耗。

作为本发明空调制冷方法的一种改进，在空调主机启动后到空调主机运行至最佳运行工况区间工作这段时间内，考虑到空调主机启动的时间延迟，首先接通放冷回路，向用户供冷，在空调主机启动过程中，实时调节放冷回路供冷的变化，从而提高整个蓄冷制冷过程的快速变化要求。

在本发明中，各个开关阀可通过用户300进行手动开关切换，也可以通过引入自动控制装置，依据设定好的工作模式进行自动切换。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种蓄冷空调系统，包括用于产生冷量的空调主机（100）和用于存储空调主机（100）产生冷量的蓄冷系统（200），其特征在于，所述空调系统还包括：

冷冻泵（501），用于将空调主机（100）产生的冷量提供给用户（300）或蓄冷系统（200）；

放冷泵（502），用于将蓄冷系统（200）存储的冷量释放给用户（300）；

所述空调主机（100）的工作能耗位于最佳运行工况区间；

所述空调主机（100）、第一开关阀（401）、冷冻泵（501）、第二开关阀（402）、第三开关阀（403）、蓄冷系统（200）、第四开关阀（404）、放冷泵（502）、第五开关阀（405）、第六开关阀（406）依次通过管道连接成闭合的放冷回路；用户（300）的一端与第二开关阀（402）、第三开关阀（403）之间的管道连接，另一端与放冷泵（502）、第五开关阀（405）之间的管道连接，所述放冷回路在用户（300）冷量需求大于空调主机（100）制冷量时导通；

所述空调主机（100）、第一开关阀（401）、冷冻泵（501）、第二开关阀（402）、第三开关阀（403）、蓄冷系统（200）、第七开关阀（407）、第六开关阀（406）依次通过管道连接成闭合的蓄冷回路；所述蓄冷回路在用户（300）冷量需求小于空调主机（100）制冷量时导通。

2.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于，所述用户（300）与所述第二开关阀（402）、第三开关阀（403）之间的管道连接处设有三通流量调节阀，用于控制流向所述蓄冷系统（200）和用户（300）的冷冻水的量。

3.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于，所述用户（300）与所述放冷泵（502）、第五开关阀（405）之间的管道连通处设有三向阀门或者单向阀门，保证携带有冷量的冷冻水能够在所述用户（300）处释放冷量。

4.一种蓄冷空调运行方法，其特征在于，提供一种权利要求1至3任一项所述的蓄冷空调系统，所述方法还包括：

启动空调主机，打开第一开关阀（401）、冷冻泵（501）、第二开关阀（402）、第五开关阀（405）、第六开关阀（406），使空调主机工作在最佳运行工况区间，空调主机向用户供冷；

在空调主机的制冷量小于用户需求时，打开第三开关阀（403）、第四开关阀（404）、放冷泵（502），导通放冷回路，使蓄冷系统向用户放冷；

在空调主机的制冷量大于用户需求时，关闭第四开关阀（404）、放冷泵（502），打开第七开关阀（407），导通蓄冷回路，使蓄冷系统储存空调主机产生的富余冷量；

在空调主机的制冷量等于用户需求时，关闭第三开关阀（403）、第四开关阀（404）、放冷泵（502）、第七开关阀（407），断开放冷回路和蓄冷回路，空调主机向用户供冷。

5.根据权利要求4所述的蓄冷空调运行方法，其特征在于，放冷回路和蓄冷回路中流通有冷冻水，用于将冷量从蓄冷系统释放给用户或将冷量从空调主机存储到蓄冷系统。

6.根据权利要求4所述的蓄冷空调运行方法，其特征在于，在启动空调主机后，空调主机工作的实际能耗未到达最佳运行工况区间前，放冷回路导通，向用户供冷。

7.根据权利要求4所述的蓄冷空调运行方法，其特征在于，调节所述用户（300）与所述第二开关阀（402）、第三开关阀（403）之间的管道连接处的三通流量调节阀，控制流向所述蓄冷系统（200）和所述用户（300）的冷冻水的量，保证所述用户（300）获得定量的冷量。

8.根据权利要求4所述的蓄冷空调运行方法，其特征在于，在所述空调主机（100）的制冷量小于用户（300）需求时，控制所述用户（300）与放冷泵（502）、第五开关阀（405）之间的管道连通处的三向阀门或者单向阀门，将带有冷量的冷冻水流向所述用户（300）处释放冷量。