CN103292391A

CN103292391A - 空调储能装置

Info

Publication number: CN103292391A
Application number: CN2013102263524A
Authority: CN
Inventors: 阮桂根
Original assignee: KUNSHAN YUANSHI COMMERCIAL AIR CONDITIONER ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: KUNSHAN YUANSHI COMMERCIAL AIR CONDITIONER ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: CN103292391B

Abstract

本发明提供的空调储能装置，该储能装置设置于空调系统中，所述空调系统包括主机、室内机、连接于上述主机、室内机的控制柜以及连接主机、室内机的水管，其中水管包括连接主机的出水管和回水管，所述空调储能装置包括储能水箱，其两端分别连接至出水管与回水管，储能水箱可以将主机除供应室内机以外的多余能量储存起来并储存足够能量上代替主机供应室内机，该储能装置既节省能源又减少了空调主机的关停次数，提高了系统的安全性。

Description

空调储能装置

技术领域

本发明涉及气空调技术，尤其涉及一种空调储能装置。

背景技术

随着社会发展，大至办公楼，小到家庭住宅等居住办公地点，中央空调应用已经非常普遍。目前，中央空调系统主要有以下两种类型，以下举例说明现有的两种主要的中央空调系统。

第一类中央空调系统：风冷（水冷、地源）机组中央空调系统，以风

冷为例，行业俗称水系统中央空调。

如图1所示，主机11产生的带有能量的热水或冷冻水，由水泵13产生的动力通过水管12输送到室内空调箱14和风机盘管15进行吸热或放热，从而通过热水或冷冻水蕴含的能量达到制热或制冷目的。水系统中央空调的优缺点：

1.1：由于主机蒸发和散热系统出厂时已经整体装配好，运行时主机的能效能够保证，并且不会由于管道的长短变化而改变主机本身的效率。

1.2：造价相对比较低。

1.3：管路压力低，相对于寿命比高压系统长。

传统中央空调的缺陷：

2.1：水泵定频运行，不能根据负荷大小进行调节、特别在低负荷运行时非常耗能。

2.2：主机根据水温进行开、停机进行调节，在负荷变化时经常出现频繁启停现象，非常耗能。

2.3：主机根据水温启停，会出现加载过度或者卸载过度。

上述水中央空调系统的智能化程度较低，无法满足人们对电器智能化的需求。

第二类中央空调系统：VRV系统，行业俗称氟系统。

如图2所示，室外机21产生带有能量的冷媒氟通过冷媒铜管22传递到室内机24，室内机24通过控制器23进行控制，冷媒氟通过冷媒铜管进行循环利用，对室内温度进行调节。

VRV中央空调系统的优点：

3.1：主机根据室内机运行状况能够进行变频运行，相对比较节能。

3.2：安装比较方便。

3.3：本身系统带控制系统，追加计费、管理等控制方便。

VRV中央空调系统的缺点：

4.1：系统能效比随着实际管路的变换而变换，实际安装运行时工厂能效比仅能提供参考。

4.2：冷媒冲注量大，压力高，管路容易漏氟，并且对于漏点检查非常麻烦。

4.3：相对定频机而言，压塑机容易损坏，配件成本高。

4.4：每个系统目前大多厂家最大功率只有48匹（制冷量约130kw左右），对于办公大楼等大面积场合需要多台系统。

4.5：由于管路长，系统运行时起步功率约10%左右，如果开1.5匹系统时，实际运行功率根据系统大小和管路的长短不同可能在5匹左右。

4.6：冷媒本身无毒无味，但在空间溶度达到0.3kg/m2时会出现中毒死亡事件，因此，一旦泄露便会产生安全事故，为防止泄露，管路强度要求非常高，因此，成本也就相对较高。

4.7：VRV系统为了保证压塑机回油，必须定时进行回油动作，即部分机组关闭情况下强制打开膨胀阀，会产生不必要的浪费。

如上述图1所示的水系统中央空调，属于定频空调，如上述图2所示的氟系统中央空调，属于变频空调。比较上述两种空调，在满负荷运行时，即主机产生的能量等于负荷需要的能量时，在能效比方面，定频空调效率大于变频空调；在低负荷运行时，即主机产生的能量大于负荷需要的能量时，在能效比方面，定频机效率小于等于变频机效率。

上述两种中央空调，整体运行效率较低，在低负荷运行时产生的能量均不能进行储存，造成了不必要的能源浪费，有必要提供能够节能能源的空调储能装置。

发明内容

针对目前中央空调系统不能将主机在低负荷时产生的能量储存起来，造成不必要浪费的问题，本发明提供一种能够将主机在低负荷运行时产生的能量储存起来，提高系统能效比且节能的空调储能装置。

一种空调储能装置，所述储能装置设置于空调系统中，所述空调系统包括主机、室内机、连接于上述主机、室内机的控制柜以及连接主机、室内机的水管，其中水管包括连接主机的出水管和回水管，所述空调储能装置包括储能水箱，其两端分别连接至出水管与回水管。

本发明提供的空调储能装置，该储能水箱连接在空调主机的出水管和回水管上，储能水箱可以将主机除供应室内机以外的多余能量储存起来并储存足够能量上代替主机供应室内机，该储能装置既节省能源又减少了空调主机的关停次数，提高了系统的安全性。

附图说明

图1为现有技术水系统中央空调示意图。

图2为现有技术氟系统中央空调示意图。

图3为本发明空调储能装置涉及的中央空调结构示意图。

图4为本发明空调储能装置涉及的中央空调系统主机侧结构示意图。

图5为本发明空调储能装置涉及的中央空调系统仅主机工作时模块侧示意图。

图6为本发明空调储能装置涉及的中央空调系统蓄能水箱蓄能时模块侧示意图。

图7为本发明空调储能装置涉及的中央空调系统蓄能水箱供能时模块侧示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

本发明提供一种空调储能装置，所述储能装置设置于空调系统中，所述空调系统包括主机、室内机、连接于上述主机、室内机的控制柜以及连接主机、室内机的水管，其中水管包括连接主机的出水管和回水管，其中：

所述空调储能装置包括储能水箱，其两端分别连接至出水管与回水管。

可选地，所述储能水箱包括进水口和出水口，进水口和出水口分别与出水管和回水管连接。

可选地，所述储能水箱包括进水口和出水口，进水口和出水口分别与出水管连接。

可选地，所述空调系统还包括靠近主机设置的一级变频水泵。

可选地，所述空调系统还包括靠近储能水箱设置的二级变频水泵。

可选地，所述储能水箱为V型喷口储能水箱。

可选地，所述储能水箱包括串联在一起的两个及以上的水箱。

可选地，所述出水管和回水管上均设置有压力传感器和温度传感器。

可选地，所述储能水箱与回水管连接的管路上设置有温度传感器，储能水箱上亦设有温度传感器。

可选地，所述室内机的两端均设有温度传感器和压力传感器。

如图3、图4所示，一种空调储能装置，尤其是中央空调储能装置，所述空调储能装置设置于空调系统中，该空调系统包括一级控制系统，二级控制系统、室内机51、52、控制柜99、主机31、32，作为空调储能装置的储能水箱81、82以及连接主机31、32的出水管91和回水管92，其中：

一级控制系统包括主机31、32，电动阀35、36，以及一级变频水泵41，电动阀35设置在靠近回水管92上靠近主机31的位置上，电动阀36设置在靠近回水管92上靠近主机32的位置上；

另一种实施例，电动阀35、36可以设置在靠近出水管91上靠近主机31、32的位置上；

二级控制系统包括分别与出水管91和回水管92连接且串联在一起的储能水箱81、82，以及二级变频水泵42；优选的，本发明储能水箱81、82为V型喷口储能水箱，且为迷宫型储能水箱，当然，储能水箱可以根据系统情况重新设计。

在主机31、32出水口处设置有压力传感器64和温度传感器72，在主机31、32回水口附近设置有压力传感器63和温度传感器71；

在室内机51、52入水口处设置有压力传感器61和问题传感器73，在室内机51、52出水口处设置有压力传感器62和温度传感器74；

在储能水箱81出水口处设置有温度传感器75，在储能水箱81上设置有温度传感器76；

压力传感器61、62、63、64，温度传感器71、72、73、74、75、76和出水管91以及回水管92中的压力、温度和水量参数可以传送到控制柜99中，以便控制柜99对整个中央空调系统进行智能化控制。

主机31、32运行时，要求额定的水流量，在此水流量情况下，压力传感器63和压力传感器64的压力差始终固定，一级变频水泵41根据主机31、32的流量和扬程选定。

在开启主机31时，电动阀35打开，一级变频水泵41根据压力传感器63和压力传感器64的压力差运行。此时，采集温度传感器71和温度传感器72的温度差以调整主机31的出水温度差，一般情况下，主机31的出水和回水温度差为5℃，调整一级变频水泵41的运行频率，使得主机31始终运行在高效区，可以减少一级变频水泵41的功耗。

当主机31的功率达不到室内机51、52的功率要求时，同时开启主机32，此时，电动阀36打开，一级变频水泵41升高频率以满足两台机组需要的水流量。此时，采集温度传感器71和温度传感器72的温度差以调整主机31、32的出水温度差，一般情况下，主机31、32的出水和回水温度差为5℃，调整一级变频水泵41的运行效率，使得主机31、32始终运行在高校区，可以减少一级变频水泵41的功耗。

在实际水泵选型中，除了出水和回水压力差外，管路阻力很难确定，一级变频水泵41基本按计算功率的120%选型，这样就造成了水泵功率的浪费，特别在主机31、32部分运行时浪费非常严重，并且在主机31、32运行过程中可能引起阻力的变化，设置压力传感器43、44，能够自动采集压力变化，以便一级变频水泵41自动调整适应，并且能够自动判别堵塞情况。

控制柜99根据从温度传感器73、74采集到的出水和回水温度计算温差，从压力传感器61、62采集到的压力计算压力差以及环境温度等采集数据送入系统内进行计算，把计算结果通过0V-10V电压传送到变频器进行调节频率，从而调节二级变频水泵42的输送功率；在负荷大时，增加二级变频水泵42功率，负荷降低时减少二级变频水泵42的功率，但减少功率的同时保证室内机51、52温差，提高系统运行效率。同时对于管路复杂的系统，增加支回路温度采集，以便采集到更加准确地水温差、压力差及环境温度等参数，并进行精确计算，精确调整二级变频水泵42的功率，以便整个系统自适应运行。

如上述，控制柜99根据采集到的温度计算温度差、压力和环境温度等参数进行计算，通过一级变频水泵41和二级变频水泵42进行两级变频控制，使整个中央空调系统的控制更加精确化和智能化。

如图5所示并结合图3，主机31、32正常运行，正好满足室内机51、

52运行时，水管中的水流自出水管91流出，沿着图3中带箭头虚线所示方向运行，并通过回水管92进行回水，对室内机进行能量供给。

如图6所示并结合图3，当主机31、32最小运行功率大于负荷消耗功率时，即：控制柜99采集到压力传感器61、62、63、64的压力参数，温度传感器71、72、73、74的温度差并进行计算得出主机31、32最小运行功率大于负荷消耗功率，此时，主机31、32出水量大于室内机51、52需求水量，主机31、32多余水量除供给二级变频水泵42外，进入串联的储能水箱81、82进行储能；此时，水流方向如图4带箭头虚线所示，一部分水量进入室内机51、52方向，多余的水量沿朝向储能水箱81、82方向进入储能水箱81、82中，将能量储存在储能水箱81、82中。此时，主机31、32产出水量等于室内机51、52所需水量和储能水箱81、82所需水量之和。

如图7所示并结合图3，控制柜99采集的室内机51、52出水口附近的温度传感器74的出水温度和温度传感器76的蓄能水箱温度并计算温差，当温度传感器76检测到的蓄能水箱温度和室内机51、52的温度传感器74的出水温度的温差至少达到前述主机31、32出水和回水温差5℃，此时，主机31、32进行停机，停机时主机31、32的供水量为零，冰水或热水由储能水箱81、82进行提供，储能水箱81、82中的水沿着图5带箭头虚线方向对室内机51、52供给水量；当储能水箱82、82中的能量不足以供给室内机51、52时，即控制柜99采集并计算温度差，当温度传感器74检测到的的室内机51、52出水温度和温度传感器76检测到的的储能水箱81、82温度差达或小于回水温差时，则重新逐步启动主机31、32供给能量，如此，中央空调系统循环往复运行，大大减少了主机31、32的开停次数，提高了效率，同时，节省了能耗，达到了环保效果。同时，在主机31、32停机时，一级变频水泵41也停止工作，仅二级变频水泵42运行，向室内机51、52供给水量，减少了一级变频水泵41的使用时间，提高了一级变频水泵41的寿命，进一步提高了系统的安全性，减少了维修次数，节省了维修成本。

以上实施例以2台主机31、32以及2台室内机51、52举例对本发明中央空调控制系统和方法进行说明，3台及3台以上的主机和室内机的运行原理与上述实施例类似。

上述启动方法中，无论是主机31、32启动供给能量还是储能水箱81、

82供给能量均适用。

做为本发明另一种实施例，作为储能装置的储能水箱81、82的进水端和出水端均连接在空调系统主机的出水管91上，主机31、32的出水管91和回水管92之间在靠近主机31、32一端增加一路将出水管91和回水管92连接的水管。在主机31、32出水管91与储能水箱81、82的进水管连接处增加比例阀，在主机供能的过程中，通过控制柜99判断主机31、32功率在供给室内机51、52有余量时，开启比例阀，将多余能量储存在储能水箱81、82中，此时，主机31、32继续开启，随着储能水箱81、82能量的增加，当控制柜99通过采集温度、压力参数并判断储能水箱81、82能量足够供应室内机51、52时，则关闭主机31、32，同时开启储能水箱81、82对室内机51、52进行能量供给。如此，主机31、32可以一直保持在高效工作区，而且多余的能量也不会流失，而储存在储能水箱81、82中，同时，如此设置，不仅因将多余能量储存在储能水箱81、82中节能了能耗，同时也减少了主机31、32的关停次数，提高了主机31、32效率的同时减少了主机维修次数，提高了系统安全性。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims

1.一种空调储能装置，所述储能装置设置于空调系统中，所述空调系统包括主机、室内机、连接于上述主机、室内机的控制柜以及连接主机、室内机的水管，其中水管包括连接主机的出水管和回水管，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的空调储能装置，其特征在于，所述储能水箱包括进水口和出水口，进水口和出水口分别与出水管和回水管连接。

3.根据权利要求1所述的空调储能装置，其特征在于，所述储能水箱包括进水口和出水口，进水口和出水口分别与出水管连接。

4.根据权利要求2或3所述的空调储能装置，其特征在于，所述空调系统还包括靠近主机设置的一级变频水泵。

5.根据权利要求4所述的空调储能装置，其特征在于，所述空调系统还包括靠近储能水箱设置的二级变频水泵。

6.根据权利要求5所述的空调储能装置，其特征在于，所述储能水箱为V型喷口储能水箱。

7.根据权利要求6所述的空调储能装置，其特征在于，所述储能水箱包括串联在一起的两个及以上的水箱。

8.根据权利要求7所述的空调储能装置，其特征在于，所述出水管和回水管上均设置有压力传感器和温度传感器。

9.根据权利要求8所述的空调储能装置，其特征在于，所述储能水箱与回水管连接的管路上设置有温度传感器，储能水箱上亦设有温度传感器。

10.根据权利要求9所述的空调储能装置，其特征在于，所述室内机的两端均设有温度传感器和压力传感器。