CN103322654B - 一种制冷供热联供系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷供热联供系统，冷热水分流水箱的中部安装有高温冷却水进口管，高温冷却水进口管伸入水箱轴线处且出口端口向上与冷热水分离装置相连接；冷热水分流水箱的下部安装有低温冷却水出口管，伸入至水箱轴线处且入口端向下；冷热水分流水箱中部的圆周上连接有高温冷却水出口管，冷热水分流水箱下部的圆周上连接有低温冷却水进口管，冷热水分流水箱的顶部中心连接有与供热水箱的进水管相连的热水输出管，高温冷却水进口管、低温冷却水出口管分别与空调冷却水出、进口管相连接，高温冷却水出口管、低温冷却水进口管分别与冷却塔进、出水管相连接。该系统实现了空调机组的余热利用，减少了供热水系统的能耗，减轻了冷却塔的负荷。

Description

一种制冷供热联供系统

技术领域

本发明涉及一种空调系统用的水箱，特别涉及一种制冷供热联供系统。

背景技术

大型的医院、酒店、办公写字楼等场所都安装有空调系统，在高温季节需要利用空调系统进行制冷。空调机组设有冷媒水出口管、冷媒水进口管、空调冷却水出口管和空调冷却水进口管，冷却塔设有冷却塔进水管和冷却塔出水管，空调冷却水出口管与冷却塔进水管相连接，冷却塔出水管与空调冷却水进口管相连接。

根据热力学第二定律，热不能自发地从低温物体转移到高温物体，要实现这个过程，空调机组必须消耗一定的功，才能使空调室内的温度更低，达到制冷的目的。空调室内被转移出的热量及空调机组自身消耗的功必须通过冷却水系统将其导出并通过冷却塔最终将热量散发至大气环境中。即高温冷却水从空调冷却水出口管进入冷却塔进水管，经冷却塔冷却后温度降低，再经冷却塔出水管进入空调冷却水进口管，循环进入空调机组换热。而对于大型的医院、酒店、办公写字楼等场所往往还设有供热水设施，热水由锅炉或外购蒸汽提供。

现有的空调系统和供热水系统各自独立运行，一方面空调系统的高温冷却水有大量的废热需要通过冷却塔散发，另一方面供热水设施还需要消耗能源去制造热水。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种制冷供热联供系统，可以充分利用空调机组高温冷却水的废热进行供热，并降低冷却塔的负荷。

为解决以上技术问题，本发明的一种制冷供热联供系统，包括空调机组、冷却塔及供热水箱，所述空调机组设有冷媒水出口管、冷媒水进口管、空调冷却水出口管和空调冷却水进口管，所述冷却塔设有冷却塔进水管和冷却塔出水管，还设有冷热水分流水箱，所述冷热水分流水箱的中部安装有高温冷却水进口管，所述冷热水分流水箱的下部安装有低温冷却水出口管，所述冷热水分流水箱中部的圆周上连接有高温冷却水出口管，所述冷热水分流水箱下部的圆周上连接有低温冷却水进口管；所述冷热水分流水箱的顶部中心连接有热水输出管，所述热水输出管与所述供热水箱的进水管相连；所述高温冷却水进口管与所述空调冷却水出口管相连接，所述低温冷却水出口管与所述空调冷却水进口管相连接，所述高温冷却水出口管与所述冷却塔进水管相连接，所述低温冷却水进口管与所述冷却塔出水管相连接；以上所有管路分别设有控制管路通断的阀门。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：从空调机组来的高温冷却水通过高温冷却水进口管进入冷热水分流水箱内腔，通过冷热水分离装置流出；由于水在4℃时密度最大，高于4℃时，水温越高则密度越小，从冷热水分离装置流出的水由于密度差逐渐分层，高温水在冷热水分流水箱上端，低温水在冷热水分流水箱下端；位于最上端的水温度最高，可以通过热水输出管向供热水箱供水；冷热水分流水箱中部温度较高的水通过高温冷却水出口管送往冷却塔冷却，从冷却塔下来的温度较低的水通过低温冷却水进口管回流至冷热水分流水箱中，冷热水分流水箱下部温度较低的水通过低温冷却水出口管送往空调机组继续进行换热；冷热水分流水箱外供的水量由冷却塔的集水盘进行补充。空调机组来的高温冷却水经分流后直接向供热水箱供应热水，实现了余热利用，且减少了供热水系统的能源消耗，剩余的热量由冷却塔散热，也减轻了冷却塔的负荷，同时加大了高温冷却水和低温冷却水的温差，提高了空调机组的效率。

作为本发明的优选方案，所述高温冷却水进口管水平伸入至所述冷热水分流水箱的轴线处且出口端口向上与冷热水分离装置相连接，所述低温冷却水出口管伸入至所述冷热水分流水箱的轴线处且入口端向下，所述高温冷却水出口管的管口高度低于所述冷热水分离装置，所述低温冷却水进口管的管口高度低于所述低温冷却水出口管的管口。

作为本发明的优选方案，所述冷热水分离装置包括两相互平行且与冷热水分流水箱共轴线的分离圆盘，位于下方的分离圆盘的中心设有高温冷却水进水孔，所述高温冷却水进水孔与所述高温冷却水进口管的出口端相连接。高温冷却水从两分离圆盘之间沿径向呈放射状流出，可以缓慢实现温度分层，避免水流直接冲向顶部，扰乱冷热水分流水箱内的温度场。

作为本发明的优选方案，所述低温冷却水出口管的入口端安装有与所述冷热水分流水箱共轴线的阻热圆盘，所述阻热圆盘的中心设有低温冷却水出水孔，所述低温冷却水出水孔与所述低温冷却水出口管的入口端相连接。阻热圆盘可以使下方温度较低的水最先进入低温冷却水出口管，避免阻热圆盘上方温度较高的水直接进入低温冷却水出口管内。

作为本发明的优选方案，所述冷却塔出水管还通过旁通管和旁通阀与所述空调冷却水进口管连接。当供热水箱中水满时，关闭低温冷却水进口管和低温冷却水出口管上的阀门，打开旁通阀，冷却塔出水可以直接经旁通管进入空调冷却水进口管，无需进入冷热水分流水箱。

作为本发明的优选方案，所述低温冷却水出口管上安装有冷却水泵，所述热水输出管上安装有热水泵，所述冷却塔进水管上安装有冷却塔上水泵。通过三台泵与相应的阀门可以控制各管路的通断及流量大小。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明制冷供热联供系统的系统图。

图2为冷热水分流水箱的结构示意图。

图中：1.冷热水分流水箱；2.保温层；3.高温冷却水进口管；4.冷热水分离装置；5.低温冷却水出口管；6.阻热圆盘；7.高温冷却水出口管；8.低温冷却水进口管；9.热水输出管；10.排污口；11.温度传感器；12.压力传感器；13.空调机组；13a. 冷媒水出口管；13b.冷媒水进口管；13c.空调冷却水出口管；13d.空调冷却水进口管；14.冷却塔；14a.冷却塔进水管；14b.冷却塔出水管；14c.冷却塔补水阀；15.供热水箱；16.旁通管；16a.旁通阀；17.热水泵；18.冷却水泵；19.冷却塔上水泵。

具体实施方式

如图1所示，冷热水分流水箱1的外壁覆盖有保温层2，冷热水分流水箱1的底部设有排污口10。冷热水分流水箱1的中部安装有高温冷却水进口管3，高温冷却水进口管3水平伸入至冷热水分流水箱的轴线处且出口端口向上与冷热水分离装置4相连接；冷热水分离装置4包括两相互平行且与冷热水分流水箱共轴线的分离圆盘，位于下方的分离圆盘的中心设有高温冷却水进水孔，高温冷却水进水孔与高温冷却水进口管3的出口端相连接。高温冷却水从两分离圆盘之间沿径向流出，可以缓慢实现温度分层，避免水流直接冲向顶部，扰乱冷热水分流水箱内的温度场。

冷热水分流水箱1的下部安装有低温冷却水出口管5，低温冷却水出口管5伸入至冷热水分流水箱的轴线处且入口端向下，低温冷却水出口管5的入口端安装有与冷热水分流水箱共轴线的阻热圆盘6，阻热圆盘6的中心设有低温冷却水出水孔，低温冷却水出水孔与低温冷却水出口管5的入口端相连接。阻热圆盘6可以使下方温度较低的水最先进入低温冷却水出口管5，避免阻热圆盘6上方温度较高的水直接进入低温冷却水出口管5内。

冷热水分流水箱1中部的圆周上连接有高温冷却水出口管7，高温冷却水出口管7的管口高度低于冷热水分离装置4；冷热水分流水箱下部的圆周上连接有低温冷却水进口管8，低温冷却水进口管8的管口高度低于低温冷却水出口管5的管口；冷热水分流水箱的顶部中心连接有热水输出管9。

冷热水分流水箱1的上部圆周上安装有温度传感器11以测量冷热水分流水箱内热水的水温，以确定是否达到了供热水的温度，冷热水分流水箱的上部圆周上还安装有压力传感器12以测量冷热水分流水箱内的水压。冷热水分流水箱的下部圆周上也安装有温度传感器11以测量冷热水分流水箱内低温冷却水的水温。

如图2所示，本发明的制冷供热联供系统，包括空调机组13、冷却塔、供热水箱15及冷热水分流水箱1，空调机组13设有冷媒水出口管13a、冷媒水进口管13b、空调冷却水出口管13c和空调冷却水进口管13d，冷却塔14设有冷却塔进水管14a和冷却塔出水管14b。

热水输出管与供热水箱15的进水管相连，高温冷却水进口管与空调冷却水出口管13c相连接，低温冷却水出口管与空调冷却水进口管13d相连接，高温冷却水出口管与冷却塔进水管14a相连接，低温冷却水进口管与冷却塔出水管14b相连接；冷却塔出水管14b还通过旁通管16及旁通阀16a与空调冷却水进口管13d连接，以上所有管路分别设有控制管路通断的阀门。

低温冷却水出口管上安装有冷却水泵18，热水输出管上安装有热水泵17，冷却塔进水管14a上安装有冷却塔上水泵19，通过三台泵与相应的阀门可以控制各管路的通断及流量大小。

运行过程中，从空调冷却水出口管13c来的高温冷却水通过高温冷却水进口管3进入冷热水分流水箱1内腔，通过冷热水分离装置4流出；由于水在4℃时密度最大，高于4℃时，水温越高则密度越小，从冷热水分离装置4流出的水由于密度差逐渐分层，高温水在冷热水分流水箱上端，低温水在冷热水分流水箱下端；位于最上端的水温度最高，可以通过热水输出管9向供热水箱15供水；冷热水分流水箱中部温度较高的水通过高温冷却水出口管7送往冷却塔冷却，从冷却塔下来的温度较低的水通过低温冷却水进口管8回流至冷热水分流水箱中，冷热水分流水箱下部温度较低的水通过低温冷却水出口管5送往空调机组继续进行换热；冷热水分流水箱外供的水量由冷却塔补水阀14c向冷却塔的集水盘进行补充。空调机组来的高温冷却水经分流后直接向供热水箱15供应热水，实现了余热利用，且减少了供热水系统的能源消耗，剩余的热量由冷却塔散热，也减轻了冷却塔的负荷，同时加大了高温冷却水和低温冷却水的温差，提高了空调机组的效率。

当空调机组开启时，高温冷却水出口管7和低温冷却水进口管8的阀门打开，热水输出管9的阀门关闭，将冷热水分流水箱1中的水加热，待水温符合供热水箱的需求时，打开热水输出管9的阀门，将热水输送至供热水箱中，提供生活热水。

当供热水箱中水满时，关闭低温冷却水进口管和低温冷却水出口管上的阀门，打开旁通阀16a，冷却塔出水可以直接经旁通管16进入空调冷却水进口管13d，无需进入冷热水分流水箱1。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (5)

1.一种制冷供热联供系统，包括空调机组、冷却塔及供热水箱，所述空调机组设有冷媒水出口管、冷媒水进口管、空调冷却水出口管和空调冷却水进口管，所述冷却塔设有冷却塔进水管和冷却塔出水管，其特征在于：还设有冷热水分流水箱，所述冷热水分流水箱的中部安装有高温冷却水进口管，所述冷热水分流水箱的下部安装有低温冷却水出口管，所述冷热水分流水箱中部的圆周上连接有高温冷却水出口管，所述冷热水分流水箱下部的圆周上连接有低温冷却水进口管；所述冷热水分流水箱的顶部中心连接有热水输出管，所述热水输出管与所述供热水箱的进水管相连；所述高温冷却水进口管与所述空调冷却水出口管相连接，所述低温冷却水出口管与所述空调冷却水进口管相连接，所述高温冷却水出口管与所述冷却塔进水管相连接，所述低温冷却水进口管与所述冷却塔出水管相连接；以上所有管路分别设有控制管路通断的阀门；所述高温冷却水进口管水平伸入至所述冷热水分流水箱的轴线处且出口端口向上与冷热水分离装置相连接，所述低温冷却水出口管伸入至所述冷热水分流水箱的轴线处且入口端向下，所述高温冷却水出口管的管口高度低于所述冷热水分离装置，所述低温冷却水进口管的管口高度低于所述低温冷却水出口管的管口。

2.根据权利要求1所述的制冷供热联供系统，其特征在于：所述冷热水分离装置包括两相互平行且与冷热水分流水箱共轴线的分离圆盘，位于下方的分离圆盘的中心设有高温冷却水进水孔，所述高温冷却水进水孔与所述高温冷却水进口管的出口端相连接。

3.根据权利要求1所述的制冷供热联供系统，其特征在于：所述低温冷却水出口管的入口端安装有与所述冷热水分流水箱共轴线的阻热圆盘，所述阻热圆盘的中心设有低温冷却水出水孔，所述低温冷却水出水孔与所述低温冷却水出口管的入口端相连接。

4.根据权利要求1所述的制冷供热联供系统，其特征在于：所述冷却塔出水管还通过旁通管和旁通阀与所述空调冷却水进口管连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷供热联供系统，其特征在于：所述低温冷却水出口管上安装有冷却水泵，所述热水输出管上安装有热水泵，所述冷却塔进水管上安装有冷却塔上水泵。