CN104634048A - 一种循环冷却水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环冷却水系统，包括冷却水塔、制冷机组、三通阀和换热器，冷却水塔的出水口、制冷机组的冷凝器进水口、换热器的进水口通过三通阀连接在一起，制冷机组的蒸发器出水口、进水口分别与换热器的进水口、出水口连接；通过控制三通阀的导通关系，可以实现两种模式的工作；根据外界环境条件的不同，选择不同的工作模式运行该系统，可以降低能耗，特别是在外界环境温度较低的情况下，可关闭冷却机组，仅开启冷却水塔，能显著降低用电成本，起到节能效果。

Description

一种循环冷却水系统

技术领域

本发明涉及冷却设备领域，尤其涉及一种循环冷却水系统。

背景技术

在现代工业生产制造，如半导体元器件、光纤设备，烟机设备，玻璃厂设备等工业产品，以及大型科研实验室中，很多地方都需要循环冷却水系统提供温度恒定的工艺水吸收生产或实验设备的散热。

但是传统的大型循环冷却水系统单纯依靠制冷机组作为单一冷却设备，功率大，是系统的主要耗能设备。实际运行时，循环冷却水系统基本上都处于满负荷状态，系统长年运行时电力消耗大，运行成本高，有必要采取一定措施降低长期运行成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种循环冷却水系统，可以实现根据不同的温度环境进行不同的工作模式，实现节能的目的，以及便于设备的维修。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种循环冷却水系统，包括冷却水塔、第一制冷机组、换热器和三通阀；

一种循环冷却水系统，其特征在于包括冷却水塔、第一制冷机组、换热器和三通阀；

所述冷却水塔的出水口通过管道连接一个三通阀后再连接到换热器的进水口，换热器的出水口通过管道连接到冷却水塔的进水口，冷却水塔与换热器之间通过管道形成回路；

所述第一制冷机组包括蒸发器和冷凝器，冷凝器的进水口与三通阀的另一个端口连接，冷凝器的出水口与冷却水塔的进水口连接，第一制冷机组冷凝器与冷却水塔之间通过管道形成回路；所述蒸发器的出水口与换热器的进水口连接，且蒸发器的进水口与换热器的出水口连接，第一制冷机组蒸发器与换热器之间通过管道形成回路。

在上述技术方案中，所述冷却水塔的出水管路和第一制冷机组蒸发器的出水管路分别设置有一个泵。

在上述技术方案中，所述制冷机组蒸发器与换热器之间设置有水箱，所述蒸发器的出水口连接到水箱的进水口，水箱的出水口连接到换热器的进水口。

在上述技术方案中，所述水箱的出水管路设置一个泵。

在上述技术方案中，所述冷却水塔的出水口通过三通阀后连接到水箱的进水口。

在上述技术方案中，包括第二制冷机组，所述第二制冷机组包括蒸发器和冷凝器等，冷凝器的进水口通过三通阀分别与冷却水塔的出水口和换热器的进水口连接，冷凝器的出水口与冷却水塔的进水口和换热器的出水口连接。

在上述技术方案中，所述第二制冷机组蒸发器的出水口连接到水箱的进水口，水箱的出水口连接到换热器的进水口，换热器的出水口连接到第二制冷机组蒸发器的进水口。

一种循环冷却水系统的冷却方法：

在外界环境温度较高的情况下，三通阀处于一种工作状态，冷却水塔与换热器之间的直接回路被切断，冷却水塔分别与第一、第二制冷机组的冷凝器通过管道连接形成回路，冷却水塔中的自来水分别流过第一、第二制冷机组的冷凝器并回流到冷却水塔进水口，自来水作为冷凝水为冷凝器散热；第一、第二制冷机组内制冷剂在冷凝器、蒸发器等中内循环，冷凝器内高温制冷剂被来自冷却水塔的自来水冷却，蒸发器内低温制冷剂对载冷剂（同样为自来水）进行冷却，蒸发器出水口的载冷剂流过水箱，对换热器中工艺水进行冷却并回流到第一、第二制冷机组蒸发器进水口；

在外界环境温度较低的情况下，通过控制三通阀的导通关系，三通阀处于另一种工作状态，使得第一、第二制冷机组冷凝器与冷却水塔之间、蒸发器与换热器之间的回路被切断，冷却水塔与换热器之间通过管道连接直接形成回路，冷却水塔中的自来水直接对换热器中工艺水进行冷却并回流到冷却水塔进水口。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过借助三通阀和功耗小的冷却水塔，设定不同的工作模式，实现系统长期运行时的节能和降低成本。即，在环境温度较高时，采用制冷机组作为冷却设备制取冷却水，冷却水塔为制冷机组冷凝器散热；在外界环境温度较低时，可关闭制冷机组，采用冷却水塔作为冷却设备制备冷却水，水路循环绕开制冷机组，使冷却水塔中的冷却水直接进入到换热器中对工艺水进行冷却，从而大大降低了本循环冷却水系统的能耗，降低其在低温天气运行时的电力成本。本循环冷却水系统不同工作模式间的切换以外界环境温度为判断标准，倘若环境温度发生突变，以至系统工作模式切换期间无足够冷却功能时，具有一定蓄水能力的水箱可作缓冲之用。

当系统中的某一台制冷机组出故障需要维修时，只需要关闭关闭该机组的三通阀，即可断开该制冷机组，可以直接对该制冷机组进行维修。

本发明在外界环境温度较低的工作模式下，可以实现能耗降低60%左右。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的系统原理图；

其中：1是冷却水塔，2是制冷机组，3是泵，4是三通阀，5是水箱，6是换热器。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的循环冷却水系统包括制冷机组、冷却水塔、泵、用于连接的三通阀、水箱和换热器及管路、阀门等。

冷却水塔用于冷却并储存自来水，水塔设置有一个进水口和一个出水口，出水管路设置有一个泵，泵的作用是增加水的压力使得水能流得更远，冷却水塔的出水口通过一个三通阀分别连接到制冷机组冷凝器和换热器的进水口，三通阀可以控制从冷却水塔出水口出来的水流向冷凝器或者换热器，而制冷机组冷凝器和换热器的出水口则同冷却水塔的进水口相连；制冷机组还包括蒸发器，蒸发器的出水管路设置有一个泵，通过泵给载冷剂增压，使得载冷剂进入换热器，再从换热器的出水口回流到蒸发器的进水口完成循环。

本发明中制冷机组可以为一台制冷机组，也可以设置多台制冷机组同时工作，如果为多台制冷机组的话，每台制冷机组的冷凝器的进水口均通过三通阀分别与冷却水塔出水口和换热器进水口连接；制冷机组的蒸发器的出水口均通过泵后连接到换热器的进水口，再从换热器的出水口连接到蒸发器的进水口。

为了储存冷量，可以在制冷机组与换热器之间设置一个水箱，蒸发器出水口的载冷剂进入到水箱后，通过水箱输出到换热器进水口，然后再从换热器出水口回流到蒸发器的进水口。

本发明可以采用两种工作模式，外界环境温度较高时的工作模式和外界环境温度较低时的工作模式。

外界环境温度较高时的工作模式：当系统所处的外界环境温度较高时，必须采用制冷机组作为冷却设备制取冷却水，根据冷量需求和单台制冷机制的能力确定制冷机组的数量，而冷却水塔为制冷机组冷凝器散热。系统工作时，通过控制三通阀的导通关系，使得冷却水塔与换热器之间的直接回路被切断，冷却水塔出水口与冷凝器进水口相连，冷凝器的出水口与冷却水塔的进水口连接，即冷却水塔与制冷机组冷凝器形成回路；冷却水塔中的自来水进入冷凝器后回流到冷却水塔中；制冷剂在制冷机组内循环，冷凝器内高温制冷剂被来自冷却水塔的自来水冷却，蒸发器内低温制冷剂对载冷剂（同样为自来水）进行冷却，蒸发器出水口的载冷剂流过水箱，对换热器中工艺水进行冷却并回流到第一、第二制冷机组蒸发器进水口；自来水和载冷剂如此不停的循环，载冷剂在换热器中与工艺水进行热交换，实现循环冷却。

本工作模式下，制冷机组、冷却水塔和水泵等全部开启，耗电量大，其中，制冷机组是整个系统最主要的耗电设备，约占总耗电的60%。当外界环境温度降低时，可以根据冷量需求逐台适量减少制冷机组的工作，乃至进入到如下的工作模式。

外界环境温度较低时的工作模式：当外界环境温度较低时，可以关闭制冷机组，仅采用冷却水塔作为冷却设备制备冷却水，通过控制三通阀的导通关系，使得冷却水塔与换热器之间直接形成回路，来自冷却水塔出水口的自来水进入换热器进水口，对工艺水进行冷却后从换热器出水口回流到冷却水塔进水口，自来水如此不停地循环流动，实现循环冷却功能。

本工作模式下，关闭了全部制冷机组，极大的降低了能耗，同时在这期间可以在系统不停机的情况下对制冷机组进行检修，保证在环境温度增高时整个系统的可靠性和稳定性。

本循环冷却水系统不同工作模式间的切换以外界环境温度为判断标准，倘若环境温度发生突变，以至系统工作模式切换期间无足够冷却功能时，在换热器前级设置具有一定蓄水能力的水箱可作缓冲之用。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种循环冷却水系统，其特征在于包括冷却水塔、第一制冷机组、换热器和三通阀；

所述冷却水塔的出水口通过管道连接一个三通阀后再连接到换热器的进水口，换热器的出水口通过管道连接到冷却水塔的进水口，冷却水塔与换热器之间通过管道形成回路；

所述第一制冷机组包括蒸发器和冷凝器，冷凝器的进水口与三通阀的另一个端口连接，冷凝器的出水口与冷却水塔的进水口连接，第一制冷机组冷凝器与冷却水塔之间通过管道形成回路；所述蒸发器的出水口与换热器的进水口连接，且蒸发器的进水口与换热器的出水口连接，第一制冷机组蒸发器与换热器之间通过管道形成回路。

2.根据权利要求1所述的一种循环冷却水系统，其特征在于所述冷却水塔的出水管路和第一制冷机组蒸发器的出水管路分别设置有一个泵。

3.根据权利要求1所述的一种循环冷却水系统，其特征在于所述制冷机组蒸发器与换热器之间设置有水箱，所述蒸发器的出水口连接到水箱的进水口，水箱的出水口连接到换热器的进水口。

4.根据权利要求3所述的一种循环冷却水系统，其特征在于所述水箱的出水管路设置一个泵。

5.根据权利要求1或3所述的一种循环冷却水系统，其特征在于所述冷却水塔的出水口通过三通阀后连接到水箱的进水口。

6.根据权利要求1所述的一种循环冷却水系统，其特征在于包括第二制冷机组，所述第二制冷机组包括蒸发器和冷凝器等，冷凝器的进水口通过三通阀分别与冷却水塔的出水口和换热器的进水口连接，冷凝器的出水口与冷却水塔的进水口和换热器的出水口连接。

7.根据权利要求3或6所述的一种循环冷却水系统，其特征在于所述第二制冷机组蒸发器的出水口连接到水箱的进水口，水箱的出水口连接到换热器的进水口，换热器的出水口连接到第二制冷机组蒸发器的进水口。

8.如权利要求7所述的一种循环冷却水系统的冷却方法，其特征在于：

所述三通阀包括两种工作状态，当冷却水塔与换热器之间的直接回路被三通阀切断，冷却水塔分别与第一、第二制冷机组的冷凝器通过管道连接形成回路，冷却水塔中的自来水分别流过第一、第二制冷机组的冷凝器并回流到冷却水塔进水口，自来水作为冷凝水为冷凝器散热；第一、第二制冷机组内制冷剂在冷凝器、蒸发器等中内循环，冷凝器内高温制冷剂被来自冷却水塔的自来水冷却，蒸发器内低温制冷剂对载冷剂进行冷却，蒸发器出水口的载冷剂流过水箱，对换热器中工艺水进行冷却并回流到第一、第二制冷机组蒸发器进水口；

当三通阀使得第一、第二制冷机组冷凝器与冷却水塔之间、蒸发器与换热器之间的回路被切断，冷却水塔与换热器之间通过管道连接直接形成回路，冷却水塔中的自来水直接对换热器中工艺水进行冷却并回流到冷却水塔进水口。