CN103438519B - 管道蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道蓄能系统，包括依次连接的冷源、供冷泵、供水总管、供水分管、回水分管和回水总管，还包括下端与回水总管连通、上端与回水分管连通的蓄能立管和出水口与供水总管连通、进水口与蓄能立管下端连通的释能泵。本发明管道蓄能系统，通过设置蓄能立管，当用户负荷低于中央空调主机启动所需最低负荷时，中央空调系统可通过蓄能立管蓄积、释放冷能或热能，以满足用户需求；并且本管道蓄能系统，由于热水和冷水密度不同，两者在蓄冷立管中在重力作用下自然分层，因冷、热水混合导致的冷量和热量损失小，可保证系统可靠稳定运行；本管道蓄能系统解决了中央空调系统在低负荷下无法启动的问题，有助于中央空调技术的发展运用。

Description

管道蓄能系统

技术领域

本发明涉及一种中央空调系统，特别涉及一种管道蓄能系统。

背景技术

大中型中央空调系统的人工冷、热源具有能源效率高的优点，是公共建筑的主流空调模式，但是人工冷、热源都有安全稳定运行的负荷下限，当实际冷、热负荷降低到该负荷下限以下时，冷、热源无法运行、无法提供空调服务保障，给用户带来很多困扰，尤其是办公类建筑和商业综合建筑。

办公类建筑经常出现加班情况，尤其是商业写字楼，几乎每天都有用户加班，但是其空调负荷往往不够大，冷、热源无法启动，投资巨大的物业在某些时段居然是无法使用的；商业综合建筑的业态多样，其中往往有一些场所的运行时间与建筑主体不同，如：KTV、足疗保健、夜总会、24小时超市、便利店、早餐店、夜宵店等，这些场所只能单独安装空调，造成重复投资、浪费资源、破坏建筑外观、噪音扰民等问题，这一类经营主体往往会在几年内搬迁或倒闭，新入驻的商家往往选中的又是另外的位置，于是新一轮的重复投资和破坏又不断上演。在使用灵活性方面，目前的中央空调技术还不如家用空调。

大中型中央空调系统与生俱来的运行负荷下限问题，已经成为制约建筑主体功能的瓶颈。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种管道蓄能系统，以解决中央空调系统在其负荷下限时的供冷、供热、工作时段统一和不便于改装等问题。

本发明管道蓄能系统，包括依次连接的冷源、供冷泵、供水总管、供水分管、回水分管和回水总管，还包括下端与回水总管连通、上端与回水分管连通的蓄能立管和出水口与供水总管连通、进水口与蓄能立管下端连通的释能泵；

蓄能立管的下端设置有检测其内水温的第一温度传感器，蓄能立管的上端设置有检测其内水温的第二温度传感器；

蓄能立管的下端和供水分管之间通过第一阀门连通，连通蓄能立管下端和释能泵进水口的管道上设置有第二阀门；

回水分管上设置有第三阀门。

进一步，所述蓄能立管至少为两根，各蓄能立管的下端通过释能总管连通，各蓄能立管的下端又通过释能总管和释能泵的进水口连通；所述第一阀门的一端阀口通过水管接在蓄能立管下端、另一端阀口通过水管接在供水分管上。

进一步，所述蓄能立管至少为两根，各蓄能立管的下端通过释能总管连通，各蓄能立管的下端又通过释能总管和释能泵的进水口连通；所述第一阀门的一端阀口通过水管接在释能总管上、另一端通过水管接在供水总管上；所述释能泵的出口上连接有第四阀门。

进一步，所述管道蓄能系统还包括热源和供热泵，热源的出水口和供热泵的进水口连通，供热泵的出水口与供水总管连通，所述热源的进水口和回水总管连通；

所述供水分管和蓄能立管上端通过第五阀门连通，所述蓄能立管上端和回水分管通过第六阀门连通；

连通供水总管和释能泵出水口的管道上设置有第七阀门，释能泵的出水口还通过第八阀门和蓄能立管下端连通。

或者进一步，所述管道蓄能系统还包括热源和供热泵，热源的出水口和供热泵的进水口连通，供热泵的出水口与供水总管连通，所述热源的进水口和回水总管连通；

所述供水分管和蓄能立管上端通过第五阀门连通，所述蓄能立管上端和回水分管通过第六阀门连通；

连通供水总管和释能泵出水口的管道上设置有第九阀门，所述释能泵的出水口通过第十阀门和释能总管连通，所述释能泵的进水口通过第十一阀门和回水总管连通，且连通释能泵的进水口和释能总管的管道上设置有第十二阀门；

所述蓄能立管的下端和回水分管之间通过第十三阀门连通。

本发明的有益效果：本发明管道蓄能系统，通过设置蓄能立管，当用户负荷低于中央空调主机启动所需最低负荷时，中央空调系统可通过蓄能立管蓄积、释放冷能或热能，以满足用户需求；并且本管道蓄能系统，热水和冷水能自然分层，冷、热水混合导致的冷量和热量损失小，可保证系统可靠稳定运行；本管道蓄能系统解决了中央空调系统在低负荷下无法启动的问题，有助于中央空调技术的发展运用。

附图说明

图1为本管道蓄能系统的第一种实施方式结构示意图；

图2为本管道蓄能系统的第二种实施方式结构示意图；

图3为本管道蓄能系统的第三种实施方式结构示意图；

图4为本管道蓄能系统的第四种实施方式结构示意图；

图5为本管道蓄能系统的第五种实施方式结构示意图；

图6为本管道蓄能系统的第六种实施方式结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：如图1所示，本实施例管道蓄能系统，包括依次连接的冷源1、供冷泵2、供水总管3、供水分管4、回水分管5和回水总管6，还包括下端与回水总管6连通、上端与回水分管5连通的蓄能立管7和出水口与供水总管连通、进水口与蓄能立管下端连通的释能泵8；

蓄能立管7的下端设置有检测其内水温的第一温度传感器9，蓄能立管7的上端设置有检测其内水温的第二温度传感器10；

蓄能立管7的下端和供水分管4之间通过第一阀门11连通，连通蓄能立管7下端和释能泵8进水口的管道上设置有第二阀门12；

回水分管上设置有第三阀门13。

本实施例中，蓄能立管7为一根，本管道蓄能系统有三种工作模式：

模式一：冷源直接供冷模式

本工作模式一般在中央空调系统正常工作下采用。在本工作模式下的水流循环路径为：冷水从冷源1的出水口出来，依次经供冷泵2、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、蓄能立管7、回水总管6后，到达冷源1的进水口。在此工作模式下，释能泵8停机，冷源1和供冷泵2工作，第二阀门12开启，同时第一阀门11的开度根据其两端的压差调节，第一阀门11兼做系统的自动旁通阀，其余阀门关闭；本模式下蓄能立管7起到同程管的作用，使各楼层的循环水路径基本相等。

模式二：冷源直接供冷+蓄能模式

本工作模式一般在中央空调系统冷负荷低于冷源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下，水流具有两种循环路径，直接供冷循环路径：冷水依次经过冷源1出水口、供冷泵2、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（未画出）、回水分管5、回水总管6和冷源1进水口；蓄能循环路径：冷水从冷源1的出水口出来，依次经供冷泵2、供水总管3、供水分管4、蓄能立管7下端、蓄能立管7上端、回水分管5、回水总管6后，到达冷源1的进水口。在此工作模式下，释能泵8停机，冷源1和供冷泵2工作，第一阀门11和第三阀门13开启，其余阀门关闭。

模式三：蓄能立管释冷工作模式

本工作模式一般在中央空调系统冷负荷低于冷源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下的水流循环路径为：冷水从蓄能立管7的下端进入释能泵8，然后依次经过供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）和回水分管5后回到蓄能立管7的上端。在此工作模式下，释能泵8工作，冷源1和供冷泵2停机，第二阀门12开启，其余阀门关闭。

在具体实施中，工作模式二和工作模式三的转换需由第一温度传感器9、第二温度传感器10检测的水温信号和相应的自动控制系统完成。当在模式三状体下工作时，第一温度传感器9检测到水温值高于控制系统设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式二状态下工作；当在工作模式二状态下工作时，第二温度传感器10检测水温值低于控制系统设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式三状态下工作。而当中央空调系统冷负荷高于冷源稳定运行负荷的下限时，控制系统又会将本管道蓄能系统转为在模式一状态下工作。

实施例二：如图2所示，本实施例管道蓄能系统是对实施例一所述管道蓄能系统的进一步改进，其包含实施例一中所述管道蓄能系统的全部技术特征，并且还具备以下区别技术特征：所述蓄能立管7为两根，各蓄能立管7的下端通过释能总管14连通，各蓄能立管7的下端又通过释能总管14和释能泵8的进水口连通；所述第一阀门11的一端阀口通过水管接在蓄能立管7下端、另一端阀口通过水管接在供水分管4上。

本实施例管道蓄能系统也具有三种工作模式：

模式一：冷源直接供冷模式

本工作模式一般在中央空调系统正常工作下采用。在本工作模式下的水流循环路径为：冷水从冷源1的出水口出来，依次经供冷泵2、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、蓄能立管7、回水总管6后，到达冷源1的进水口。在此工作模式下，释能泵8停机，冷源1和供冷泵2工作，第二阀门12开启，同时第一阀门11的开度根据其两端的压差调节，第一阀门11兼做系统的自动旁通阀，其余阀门关闭；本模式下蓄能立管7起到同程管的作用，使各楼层的循环水路径基本相等。

模式二：冷源直接供冷+蓄能模式

本工作模式一般在中央空调系统冷负荷低于冷源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下，水流具有两种循环路径，直接供冷循环路径：冷水流动路径为冷源1出水口、供冷泵2、供水总管3、各供水分管4、空调末端设备（未画出）、各回水分管5、回水总管6、冷源1进水口；蓄能循环路径：冷水从冷源1的出水口出来，依次经供冷泵2、供水总管3、各供水分管4、各蓄能立管7下端、各蓄能立管7上端、各回水分管5、回水总管6后，到达冷源1的进水口。在此工作模式下，释能泵8停机，冷源1和供冷泵2工作，第一阀门11和第三阀门13开启，其余阀门关闭。

模式三：蓄能立管释冷工作模式

本工作模式一般在中央空调系统冷负荷低于冷源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下水流循环路径有两种方式：

第一种方式，冷水从各蓄能立管7的下端经释能总管14进入释能泵8，然后依次经过供水总管3、各供水分管4、空调末端设备（图中未画出）和各回水分管5后回到蓄能立管7的上端。在此方式下，释能泵8工作，冷源1和供冷泵2停机，第二阀门12开启，其余阀门关闭。

第二种方式，本方式是在其中一根蓄能立管的冷量已释放完、需要借用其它蓄能立管的冷量时采用；假定第一根蓄能立管的冷量已释放完毕，其下端的第二阀门12关闭，用第二根蓄能立管来供应第一根蓄能立管对应的用户，其水流循环路径为：冷水从第二根蓄能立管的下端经释能总管14进入释能泵8，然后冷水依次经过供水总管3、第一根蓄能立管对应的供水分管、第一根蓄能立管对应的空调末端设备（图中未画出）、第一根蓄能立管对应的回水分管、回水总管6、第二根蓄能立管对应的回水分管后，回流到第二根蓄能立管的上端；工作时，在本水流循环工作路径上的阀门开启，其余阀门关闭。

当然，在不同实施方式中蓄冷立管7的数量并不局限于2根，蓄冷立管7的数量还可为2根以上的任何值，同时其工作时的水流循环路径可参照本实施推导得出；同时其工作模式的转换与实施例相同。

实施例三：如图3所示，本实施例管道蓄能系统也是对实施例一所述管道蓄能系统的进一步改进，其包含实施例一中所述管道蓄能系统的全部技术特征，并且还具备以下区别技术特征：所述蓄能立管7为两根，各蓄能立管7的下端通过释能总管14连通，各蓄能立管7的下端又通过释能总管14和释能泵8的进水口连通；所述第一阀门11的一端阀口通过水管接在释能总管14上、另一端通过水管接在供水总管3上；所述释能泵的出口上连接有第四阀门15。

本实施例具有与实施例二相同的工作模式，且在具体实施中蓄冷立管7的数量也并不局限于2根。

实施例四：如图4所示，本实施例是对实施例一所述的管道蓄能系统的进一步改进，本实施例除了包括实施例一所述管道蓄能系统的全部技术特征外，还包括热源16和供热泵17，热源16的出水口和供热泵17的进水口连通，供热泵17的出水口与供水总管3连通，所述热源16的进水口和回水总管6连通；

所述供水分管4和蓄能立管7的上端通过第五阀门18连通，所述蓄能立管7的上端和回水分管5通过第六阀门19连通；

连通供水总管3和释能泵8出水口的管道上设置有第七阀门20，释能泵8的出水口还通过第八阀门21和蓄能立管7的下端连通。

本实施例中，其供冷工作模式和实施例一相同，其供热工作模式有三种情况：

模式一：热源直接供热模式

本工作模式一般在中央空调系统正常工作下采用。在本工作模式下的水流循环路径为：热水从热源16的出水口出来，依次经供热泵17、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、蓄能立管7、回水总管6后，到达热源16的进水口。在此工作模式下，释能泵8、冷源1、供冷泵2停机，热源16和供热泵17工作，第二阀门12、第六阀门19开启，同时第一阀门11的开度根据其两端的压差调节，第一阀门11兼做系统的自动旁通阀，其余阀门关闭；本模式下蓄能立管7起到同程管的作用，使各楼层的循环水路径基本相等。

模式二：热源供热+蓄能模式

本工作模式一般在中央空调系统热负荷低于热源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下，水流具有两种循环路径，直接供热循环路径：热水从热源16的出水口出来，依次经过供热泵17、供水总管3、供水分管4、空调末端设备、回水分管5、回水总管6后，回到热源16的进水口；蓄能循环路径：热水从热源16的出水口出来，依次经供热泵17、供水总管3、供水分管4、蓄能立管7上端、蓄能立管7下端、回水总管6后，到达热源16的进水口。在此工作模式下，释能泵8、冷源1、供冷泵2停机，热源16和供热泵17工作，第三阀门13、第二阀门12和第五阀门18开启，其余阀门关闭。

模式三：蓄能立管释热工作模式

本工作模式一般在中央空调系统热负荷低于热源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下的水流循环路径为：热水从蓄能立管7的上端进入供水分管4后，依次经过空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、回水总管6、释能泵8后，再进入蓄能立管7的下端。在此工作模式下，释能泵8工作，热源16、供热泵17、冷源1和供冷泵2停机，第五阀门18、第三阀门13和第八阀门21开启，其余阀门关闭。

在具体实施中，工作模式二和工作模式三的转换需由第一温度传感器9、第二温度传感器10检测的水温信号和相应的自动控制系统完成。当在模式三状体下工作时，第二温度传感器10检测到水温值低于控制系统设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式二状态下工作；当在工作模式二状态下工作时，第一温度传感器9检测水温值高于控制系统设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式三状态下工作。而当央空调系统热负荷高于热源稳定运行负荷的下限时，控制系统又会将本管道蓄能系统转为在模式一状态下工作。

实施例五：如图5所示，本实施例管道蓄能系统是对实施例二所述管道蓄能系统的进一步改进，其包含实施例二中所述管道蓄能系统的全部技术特征，本实施例管道蓄能系统还包括热源16和供热泵17，热源16的出水口和供热泵17的进水口连通，供热泵17的出水口与供水总管3连通，所述热源16的进水口和回水总管6连通；

所述供水分管4和蓄能立管7的上端通过第五阀门18连通，所述蓄能立管7的上端和回水分管5通过第六阀门19连通；

连通供水总管3和释能泵8出水口的管道上设置有第九阀门22，所述释能泵8的出水口通过第十阀门23和释能总管14连通，所述释能泵8的进水口通过第十一阀门24和回水总管6连通，且连通释能泵8的进水口和释能总管14的管道上设置有第十二阀门25；

所述蓄能立管7的下端和回水分管5之间通过第十三阀门26连通。

本实施例管道蓄能系统，其供冷工作模式和实施例二相同，其供热工作模式有三种情况：

模式一：热源直接供热模式

本工作模式一般在中央空调系统正常工作下采用。在本工作模式下的水流循环路径为：热水从热源16的出水口出来，依次经供热泵17、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、蓄能立管7、回水总管6后，到达热源16的进水口。在此工作模式下，释能泵8、冷源1、供冷泵2停机，热源16和供热泵17工作，第六阀门19、第二阀门12、第十三阀门26开启，其余阀门关闭。

模式二：热源供热+蓄能模式

本工作模式一般在中央空调系统热负荷低于热源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下，水流具有两种循环路径，直接供热循环路径：热水从热源16的出水口出来，依次经供热泵17、供水总管3、供水分管4、空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、回水总管6后，到达热源16的进水口；蓄能循环路径：热水从热源16的出水口出来，依次经供热泵17、供水总管3、供水分管4、蓄能立管7上端、蓄能立管7下端、回水分管5、回水总管6后，到达热源16的进水口。在此工作模式下，释能泵8、冷源1、供冷泵2停机，热源16和供热泵17工作，第五阀门18、第二阀门12、第十三阀门26和第三阀门13开启，其余阀门关闭。

模式三：蓄能立管释热工作模式

本工作模式一般在中央空调系统热负荷低于热源稳定运行负荷的下限时采用。在本工作模式下水流循环路径有两种方式：

第一种方式，热水从蓄能立管7的上端进入供水分管4后，依次经过空调末端设备（图中未画出）、回水分管5、回水总管6、释能泵8、释能总管14后，再进入蓄能立管7的下端。在此工作方式下，释能泵8工作，热源16、供热泵17、冷源1和供冷泵2停机，第五阀门18、第三阀门13、第十一阀门24、第十阀门23和第二阀门12开启，其余阀门关闭。

第二种方式，本方式是在其中一根蓄能立管蓄积的热量释放完毕、需要借用其它蓄能立管的热量时采用；假定第一根蓄能立管热量释放完毕后，用第二根蓄能立管来供应第一根蓄能立管对应的用户，其水流循环路径为：热水从第二根蓄能立管的上端依次经第二根蓄能立管对应的供水分管、供水总管3、第一根蓄能立管对应的供水分管、第一根蓄能立管对应的空调末端设备（图中未画出）、第一根蓄能立管对应的回水分管、回水总管6、释能泵8、释能总管14后，进入第二根蓄能立管的下端。在此工作方式下，释能泵8工作，热源16、供热泵17、冷源1和供冷泵2停机，在本工作方式水流循环工作路径上的阀门开启，其余阀门关闭。

本实施例中，工作模式二和工作模式三的转换需由第一温度传感器9、第二温度传感器10检测的水温信号和相应的自动控制系统完成。当在模式三状体下工作时，当所有的第二温度传感器10检测到水温低于设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式二状态下工作；当在工作模式二状态下工作时，当所有的第一温度传感器9检测水温值高压控制系统设定值时，控制系统便自动将本管道蓄能系统转为在模式三状态下工作。而当央空调系统热负荷高于热源稳定运行负荷的下限时，控制系统又会将本管道蓄能系统转为在模式一状态下工作。

实施例六：如图6所示，本实施例管道蓄能系统是对实施例三所述管道蓄能系统的进一步改进，其包含实施例三中所述管道蓄能系统的全部技术特征，本实施例管道蓄能系统还包括热源16和供热泵17，热源16的出水口和供热泵17的进水口连通，供热泵17的出水口与供水总管3连通，所述热源16的进水口和回水总管6连通；

所述供水分管4和蓄能立管7的上端通过第五阀门18连通，所述蓄能立管7的上端和回水分管5通过第六阀门19连通；

所述释能泵8的出水口通过第十阀门23和释能总管14连通，所述释能泵8的进水口通过第十一阀门24和回水总管6连通，且连通释能泵8的进水口和释能总管14的管道上设置有第十二阀门25；

所述蓄能立管7的下端和回水分管5之间通过第十三阀门26连通。

本实施例的工作模式和实施例五相同，各工作模式的水流路径可参照实施例五推导得出。

以上各实施中，在蓄能工作模式下，冷水总是从蓄能立管7的下端流入、从蓄能立管7的上端流出，热水总是从蓄能立管7的上端流入、从蓄能立管7的下端流出；在释能状态下，冷水总是从蓄能立管7的下端流出、从蓄能立管的上端流入，热水总是从蓄能立管7的上端流出、从蓄能立管7的下端流入；由于热水的密度要低于冷水的密度，这样在蓄能立管7中，热水和冷水会在重力作用下自然分层，热水总是位于冷水上方，有效的控制了冷热混合损失的比例，保证了系统可靠工作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.管道蓄能系统，包括依次连接的冷源、供冷泵、供水总管、供水分管、回水分管和回水总管，其特征在于：

还包括下端与回水总管连通、上端与回水分管连通的蓄能立管和出水口与供水总管连通、进水口与蓄能立管下端连通的释能泵；

蓄能立管的下端设置有检测其内水温的第一温度传感器，蓄能立管的上端设置有检测其内水温的第二温度传感器；

蓄能立管的下端和供水分管之间通过第一阀门连通，连通蓄能立管下端和释能泵进水口的管道上设置有第二阀门；

回水分管上设置有第三阀门；

所述蓄能立管至少为两根，各蓄能立管的下端通过释能总管连通，各蓄能立管的下端又通过释能总管和释能泵的进水口连通；

所述系统还包括热源和供热泵，热源的出水口和供热泵的进水口连通，供热泵的出水口与供水总管连通，所述热源的进水口和回水总管连通；

所述供水分管和蓄能立管上端通过第五阀门连通，所述蓄能立管上端和回水分管通过第六阀门连通；

连通供水总管和释能泵出水口的管道上设置有第七阀门，释能泵的出水口还通过第八阀门和蓄能立管下端连通。