CN105222241A - 双冷源四管制空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双冷源四管制空调系统,包括带有高温表冷段和低温表冷段的空调末端、对空调末端提供冷量的冷源系统,所述冷源系统包括对高温表冷段提供冷量的高温冷源、对低温表冷段提供冷量的低温冷源;所述高温冷源与高温表冷段之间分别通过带有高温分水器的高温供水管路和带有高温集水器的高温回水管路相连;所述低温冷源与低温表冷段之间分别通过带有低温分水器的低温供水管路和带有低温集水器的低温回水管路相连。本发明在保证整个空调冷水机组总容量不变的前提条件下,通过合理分配高低温机组承担空调负荷的比例,最大限度提高高温机组的承担的负荷比例,大大降低了整个空调系统冷负荷的能耗,是一种节能型的空调系统。

Description

双冷源四管制空调系统
技术领域
[0001] 本发明属于中央集中空调设计技术领域,具体是设计一种双冷源四管制空调冷媒 系统。
背景技术
[0002] 中央空调系统根据冷热管道的设置方式,可分为两管制系统和四管制系统。所谓 两管制系统是指冷热源利用同一组供回水管为末端装置的盘管提供空调冷水或热水的系 统。所谓四管制是指冷热源分别通过各自的供回水管路,为末端装置的冷盘管和热盘管分 别提供空调冷水和热水的系统称为四管制系统,系统中共有四根输送管路。
[0003] 两管制系统的特点是:冷热源交替使用(季节切换),不能同时向末端装置的冷盘 管和热盘管分别提供空调冷水和热水,适用于建筑物功能较单一、舒适性要求相对较低的 场所。投资相对较低。
[0004] 如图1为典型的四管制一级栗空调系统,如图2为典型的四管制二级栗空调系统, 四管制系统的特点是:冷热源可同时使用,末端装置内可以配置冷、热两组盘管,以实现向 末端装置同时供应空调冷水和热水,可以对空气进行冷却除湿一一再热处理,满足相对湿 度的要求。此外,在分内外区的或者供冷供热需求不同的房间,通过配置冷热盘管或者单冷 盘管等措施,完全可以实现"各取所需"的愿望。因此,四管制系统适用于对室内空气参数 要求较高的场合,有时甚至是一种必要的手段。但是投资比较高。
[0005] 目前,不论四管制和还是两管制空调水系统,空调冷源一般的供水温度均为7°C, 回水温度12°C,供回水温差5°C。空调冷源的性能系数COP值(电动压缩式冷水机组的性 能系数定义为冷水机组制冷量与输入功率之间的比值;吸收式冷水机组的性能系数定义为 获得的制冷量与消耗的热量之比。)一般只有3. 8~5. 6。
[0006] 现有空调系统,普遍采用温湿度耦合的控制方法。夏季,采用冷凝除湿方式实现空 气的降温与除湿处理,同时去除建筑的显热负荷和潜热负荷。一般情况下,利用7°C的冷冻 水将干球温度为35. 7°C的空气(湿球温度28. 5°C)处理到干球温度为16. 4°C(相对湿度 为90%)。7°C冷冻水吸热升高到12°C。因此,空调冷源的蒸发温度一般设计为4°C,冷凝 温度一般为40°C(考虑到冷却水的供回水温度为32/37Γ),根据逆卡诺循环,冷源理想的 制冷系数C0P为7. 694,目前效率最高的冷源在改工况下的最大C0P值(电动压缩式冷水机 组的性能系数定义为冷水机组制冷量与输入功率之间的比值;吸收式冷水机组的性能系数 定义为获得的制冷量与消耗的热量之比。)也只能达到5. 6,即为理想值的72. 8%。
[0007]目前提高冷源C0P的途径主要是从通过提高压缩机的压缩效率、寻找适宜的制冷 剂、改善换热条件等方面进行改进,但是随着技术的发展,这些方面的改进越来越接近瓶颈 期,同时,提高冷源C0P需要的投入代价越来越高,提高冷源C0P似乎到了尽头。
[0008] 寻找一种新的方法来提高冷源C0P的途径迫在眉睫,众所周知,冷源在冷凝温度 不变的条件下,冷源的出水温度与冷源的C0P值成正比。因此,在空调系统冷源制冷量不 变的前提下,为了提高冷源的C0P而提高冷源的出水温度。若冷源的出水温度一旦全部提 高,空调系统的除湿能力将大大降低,这种通过牺牲舒适度来节能的方式不是一种最佳的 措施。
发明内容
[0009] 本发明另辟蹊径,从调整冷源的供水温度出发,提供了一种既不降低空调系统的 舒适度,又能降低空调系统冷源能耗的双冷源四管制空调系统,该系统通过高低温冷源结 合运行,降低能耗的同时,提高了空调系统的制冷性能。
[0010] 一种双冷源四管制空调系统,包括带有高温表冷段和低温表冷段的空调末端、对 空调末端提供冷量的冷源系统,所述冷源系统包括:
[0011] 对高温表冷段提供冷量的高温冷源,供水温度为10-16°c,回水温度为15-21°c, 供回水温差为5-ll°C;
[0012] 对低温表冷段提供冷量的低温冷源,供水温度为4-10°C,回水温度为9-15°C,供 回水温差为5-ll°C;
[0013] 所述高温冷源与高温表冷段之间分别通过带有高温分水器的高温供水管路和带 有高温集水器的高温回水管路相连;所述低温冷源与低温表冷段之间分别通过带有低温分 水器的低温供水管路和带有低温集水器的低温回水管路相连。
[0014] 本发明中,所谓"双冷源",指一个空调系统中有两种不同的蒸发温度的冷源。在双 冷源四管制空调系统中,出水温度相对较低的冷源称之为"低温冷源",一般4~0°C,其C0P 值一般只有3. 8~5. 6,出水温度相对较高的冷源称之为"高温冷源",一般为10~21°C,其 C0P值可高达8~9以上。在双冷源四管制空调系统中,高温冷源和低温冷源共同承担空调 系统冷负荷,降低了能耗。
[0015] 作为优选,所述高温冷源的供回水温差为5-8°C;所述低温冷源的供回水温差为 5_8°C;更进一步优选为:所述高温冷源的供回水温差为5-6°C;所述低温冷源的供回水温差 为5-6°C。采用该技术方案,有利于保证空调系统的降温除湿能力。
[0016] 作为优选,所述低温冷源和高温冷源并联设置,通过同一或者不同的冷却塔进行 冷却。低温冷源和高温冷源均可采用多台并联的冷源机组。各冷源机组均配置有单独的控 制阀门,可单独开启和关闭。
[0017] 作为优选,所述高温冷源供水温度为13±3°C,回水温度为18±3°C;所述低温供水 温度为7±3°C,回水温度为12±3°C。作为进一步优选,所述高温冷源供水温度为13±1°C, 回水温度为18± 1°C;所述低温供水温度为7± 1 °C,回水温度为12± 1 °C。
[0018] 作为优选,所述高温分水器和高温集水器之间设有第一高温旁通管,该第一高温 旁通管上设有第一流量传感器;所述高温冷源受控于所述第一流量传感器,当第一流量传 感器检测的流量信号大于高温冷源中单台机组的流量时,关闭高温冷源中的某一机组;
[0019] 所述低温分水器和低温集水器之间设有第一低温旁通管,该第一低温旁通管上设 有第二流量传感器;所述低温冷源受控于所述第二流量传感器,当第二流量传感器检测的 流量信号大于低温冷源中单台机组的流量时,关闭低温冷源中的某一机组。
[0020] 当供需平衡状态下,高温分水器和高温集水器之间的第一高温旁通管、或者低温 分水器和低温集水器之间的第一低温旁通管中流量为零,当空调末端负载发生变化或者控 制滞后时,第一高温旁通管或第一低温旁通管中有流量变化。当第一高温旁通管或第一低 温旁通管中流量超过高温冷源或低温冷源中的单台机组的流量时,说明冷量供应远远超出 了需求,在这种情况选择关闭某一或者某几台机组,直接的节省了冷源的能耗。
[0021] 当室内湿负荷降低到一定程度,双冷源四管制空调系统即可启动高温冷源单独供 冷工况,此时关闭低温冷源,与常规单冷源两管制空调系统相比,采用能耗更低的高温冷源 供冷,空调系统的冷源能耗大大降低。若高温冷源采用自然冷源,此时双冷源四管制空调系 统的冷源能耗为0。通过研究发现,室内空调负荷长时间处于低负荷工况下,若此时采用高 温冷源单独供冷,那么,空调系统冷源的年耗电量将大大降低。
[0022] 本发明即可采用一级栗驱动系统,也可采用二级栗驱动系统,当选用二级栗驱动 系统时,作为优选,所述高温回水管路上设有高温冷冻水一级栗机组,所述高温供水管路上 设有高温冷冻水二级栗机组;所述低温回水管路上设有低温冷冻水一级栗机组,所述低温 供水管路上设有低温冷冻水二级栗机组;
[0023] 所述高温供水管路与高温回水管路之间设有第一压差传感器;所述低温供水管路 与低温回水管路之间设有第二压差传感器;第一压差传感器或第二压差传感器用于提供高 温供、回水管路或者低温供、回水管路之间的压力差信息,通过该压差信息控制栗机组的运 行;
[0024] 所述高温供水管路与高温回水管路之间设有第二高温旁通管,该第二高温旁通管 上串联有第一电动调节阀和第一压差旁通阀;所述低温供水管路与低温回水管路之间设有 第二低温旁通管,该第二低温旁通管上串联有第二电动调节阀和第二压差旁通阀;
[0025] 所述高温冷冻水二级栗机组为受控于第一压差传感器的变频水栗机组;所述低温 冷冻水二级栗机组为受控于第二压差传感器的变频水栗机组;高、低温冷冻水二级栗机组 根据压差的大小,调整自身转速,从而调节流量大小;例如高温供、回水管路或者低温供、回 水管路之间的压力差增大时,说明末端需求降低,此时需要降低高、低温冷冻水二级栗机组 的转速,反之,提高所述低温冷冻水二级栗机组的转速;
[0026] 所述第一电动调节阀在所述高温冷冻水二级栗机组单栗运行、且该单栗在最低频 率下工作时开启;所述第二电动调节阀在所述低温冷冻水二级栗机组单栗运行、且该单栗 在最低频率下工作时开启;单栗在最低频率下工作时,从变频转变为定频运行,第一电动调 节阀或第二电动调节阀导通,第二高温旁通管或第二低温旁通管导通,将多余的冷媒直接 与换热后的冷媒合并,返回高、低温冷源;
[0027] 所述第一电动调节阀、第二电动调节阀可直接受控于高温冷冻水二级栗机组或低 温冷冻水二级栗机组输出的电信号,也可受第一压差传感器或者第二压差传感器的压差信 号,此时需要将压差信号转换为控制电信号。
[0028] 当选用一级栗驱动系统时,一级栗即可采用定频栗也可采用变频栗,选择定频栗 时,所述高温回水管路上设有高温冷冻水一级栗机组;所述低温回水管路上设有低温冷冻 水一级栗机组;所述高温冷冻水一级栗机组和低温冷冻水一级栗机组为定频栗机组。采用 一级定频栗机组,可对高低温冷源提供稳定的冷冻水,保证高低温冷源的最佳性能。
[0029] 作为进一步优选,所述第一高温旁通管上同时设有第一压差旁通阀;所述第一低 温旁通管上同时设有第二压差旁通阀。当第一高温旁通管或第一低温旁通管上压差达到要 求时,第一压差旁通阀或第二压差旁通阀开启,第一高温旁通管或第一低温旁通管导通。
[0030] 选择一级变频栗机组时,所述高温回水管路上设有高温冷冻水一级栗机组;所述 低温回水管路上设有低温冷冻水一级栗机组;
[0031] 所述高温供水管路与高温回水管路之间设有第一压差传感器;所述低温供水管路 与低温回水管路之间设有第二压差传感器;第一压差传感器或第二压差传感器用于提供高 温供、回水管路或者低温供、回水管路之间的压力差信息,通过该压差信息控制一级变频栗 机组的运行;
[0032] 所述高温冷冻水一级栗机组为受控于第一压差传感器的变频水栗机组;所述低温 冷冻水一级栗机组为受控于第二压差传感器的变频水栗机组。高、低温冷冻水一级栗机组 根据压差的大小,调整自身转速,从而调节流量大小;例如高温供、回水管路或者低温供、回 水管路之间的压力差增大时,说明末端需求降低,此时需要降低高、低温冷冻水一级栗机组 的转速,反之,提高所述低温冷冻水一级栗机组的转速。
[0033] 作为优选,本发明还包括对室外温度和湿度进行检测的温度传感器和湿度传感 器;所述高温冷源和低温冷源同时受控于该温度传感器和湿度传感器。根据室外温度和湿 度可选择性的开启高温冷源、低温冷源,或者同时开启高、低温冷源。作为进一步优选,可以 根据室外温度以及末端负载量,通过调节阀或者栗机组调整高低温冷源的供冷比例。
[0034] 作为优选,本发明还包括对室内温度进行检测的温度传感器以及对室内湿度进行 检测的湿度传感器,所述高温冷源和低温冷源同时受控于该温度传感器和湿度传感器。可 以通过回风温度和空气湿度对高温冷源和低温冷源承担的负荷比例进行控制,保证空调性 能最优化。
[0035] 在双冷源空调系统中,高温冷源承担的空调负荷比例越大,整个空调系统的能耗 越小,但是高温冷源的比例越高,空调系统的除湿能力越小。但是,单纯为降低整个空调系 统的能耗而无限制的提高高温冷源承担空调负荷的比例,当室内湿负荷较大时,双冷源空 调系统将不能满足室内的湿负荷需求,双冷源四管制空调系统根据室内湿负荷适当的调整 高温冷源和低温承担空调系统的比例。
[0036] 在双冷源空调系统中,空调末端控制系统采用反馈控制系统,末端空调系统通过 测定回风温度和湿度来分配高温冷源和低温冷源承担空调系统承担的比例。双冷源四管制 空调系统的控制原理为:优先全部打开高温冷源供冷。若回风温度和湿度低于设定值,此时 逐渐降低高温冷源的供冷量,直至回风温湿度达到设定值;若回风温度和湿度高于设定值, 此时逐渐打开低温冷源供冷,直至回风温湿度达到设定值。高温冷源和低温冷源的供冷量 可通过高温冷源和低温冷源出口处冷媒的流量进行控制。
[0037] 本发明中,各参数、元件、管路的名称中出现的"水"(例如供/回水温度、高/低 温供/回水管路、高/低温冷冻水一 /二级栗机组等),对空调系统的冷媒没有任何限定作 用,本发明的空调系统中,可采用的冷媒既包括水,也包括其他载冷剂和水的混合物或者也 可选择其他任何可作为载冷剂的介质。
[0038] 本发明所指双冷源四管制空调系统与传统四管制空调系统有本质区别。首先,供 回水温度不同,传统四管制空调系统中热水供回水温度远远高于本发明中的高温冷冻水供 回水水温,传统空调系统中热水供回水温度一般为60~45°C,回水温度为55~40°C,而本 发明中的高温冷源的供水温度一般为13±3°C,回水温度一般为18±3°C。其次,用途不同, 传统四管制空调系统中冷冻水用于对空气进行降温除湿,热水系统用于对空气的再热,该 系统的能耗较大,而双冷源空调系统中,高低温冷冻水均用于对空气的除湿降温,无再热负 荷,空调系统的能耗较小。最后,双冷源四管制空调系统不仅可以实现空气耦合的降温除湿 过程,又可以实现空气解耦的降温除湿过程。
[0039] 与原空调系统相比,本发明的有益效果体现在:
[0040] (1)本发明突破传统偏见,采用冷热双冷源供冷,在保证整个空调冷水机组总容量 不变的前提条件下,通过合理分配高低温机组承担空调负荷的比例,最大限度提高高温机 组的承担的负荷比例,大大降低了整个空调系统冷负荷的能耗,是一种节能型的空调系统。
[0041] (2)若采用自然冷源作为高温冷源供冷,整个空调系统冷源的初投资不仅大大降 低,而且空调系统的能耗也远远小于采用电动压缩式冷水机组或吸收式冷水机组的空调系 统能耗。
[0042] (3)过渡季节,当末端湿负荷下降时,整个空调系统的可采用高效高温冷源供冷, 大大降低了空调系统。
[0043] (4)维修过程中,不需要关闭空调系统,可调性强。
附图说明
[0044] 图1为现有技术中单冷源四管制一级栗空调系统的结构示意图;
[0045] 图2为现有技术中单冷源四管制二级栗空调系统的结构示意图;
[0046] 图3为本发明的双冷源四管制二级栗空调系统的结构示意图;
[0047]图4为本发明的双冷源四管制一级栗空调系统的结构示意图。
[0048] 上述附图中:
[0049] HSP-高温供水管路、CSP-低温供水管路、HRP-高温回水管路、CRP-低温回水管路、 HPI-高温冷冻水一级栗机组、CPI-低温冷冻水一级栗机组、HPII-高温冷冻水二级栗机组、 CPII-低温冷冻水二级栗机组、HBPI-第一高温旁通管、CBPI-第一低温旁通管、F.M-Ι-第一 流量传感器、F.M-Π-第二流量传感器、HBPII-第二高温旁通管、CBPII-第二低温旁通管、 PSI-第一压差传感器、PSII-第二压差传感器、ECVI-第一电动调节阀、ECVII-第二电动调 节阀、PBVI-第一压差旁通阀、PBVII-第二压差旁通阀、CWPI-第一冷却水栗、CWPII-第二 冷却水栗、BVI-第一控制阀、BVII-第二控制阀。
具体实施方式
[0050] 下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0051] 本发明中所指的冷源可以是自然冷源如江河湖海等地表水、地下水等等直接作为 高低温冷源。双冷源并联四管制空调水系统分为冷源并联四管制一次栗空调水系统和冷源 并联四管制二次栗空调水系统。
[0052] 实施例1 :双冷源并联四管制二级栗空调水系统
[0053] 如图3所示,双冷源并联四管制二级栗空调水系统的空调冷源由高温冷源和低温 冷源共同组成,高温冷源和低温冷源之间采用并联的方式;高温冷源和低温冷源均由冷却 塔冷却;冷却塔出口的冷却水经过第一冷却水栗CWPI、第二冷却水栗CWPII分别对高温冷 源和低温冷源提供冷却冷量。
[0054] 高温冷源的供水温度为10-16Γ,回水温度为15_21°C,供回水温差为5-ll°C;低 温冷源的供水温度为4-10°C,回水温度为9-15Γ,供回水温差为5-ll°C;高温冷源和低温 冷源可根据需要有一台或多台冷源机组组成,采用多台冷源机组的情况比较常见。
[0055] 空调系统的输送系统分为高温冷冻水的输送系统和低温冷冻水的输送系统,高温 冷冻水的输送系统和低温冷冻水的输送系统均采用二级栗驱动。高温冷冻水的输送系统包 括高温供水管路HSP、设置在高温供水管路HSP上与高温冷源出口连通的高温分水器、与高 温分水器主出口连通的高温冷冻水二级栗机组HPII,高温冷冻水二级栗机组HPII出口分 别与各末端的高温表冷段连通、高温回水管路HRP、设置在高温回水管路HRP上与各末端出 口连通的高温集水器、与高温集水器出口连通的高温冷冻水一级栗机组HPI;高温分水器 与高温集水器旁路出口之间设有第一高温旁通管HBPI,该第一高温旁通管HBPI上设有第 一流量传感器F.M-I,第一流量传感器F.M-Ι的出入口管路上分别设有截止阀;第一流量传 感器F.M-Ι用于检测第一高温旁通管HBPI的流量,当该流量大于高温冷源中单台冷源机组 的流量时,向第一控制阀BVI发送控制信号,系统关闭一台高温冷源机组,直至第一流量传 感器F.M-Ι检测的流量小于高温冷源中单台冷源机组的流量;高温供水管路HSP和高温回 水管路HRP之间设有第二高温旁通管HBPII以及测量两个管路之间压差的第一压差传感器 PSI,第二高温旁通管HBPII上串联有第一电动调节阀ECVI、第一压差旁通阀PBVI;第一压 差旁通阀PBVI在满足设定压差要求时开启;高温冷冻水二级栗机组HPII由多台变频水栗 组成,接收第一压差传感器PSI的压差信号进而调节其自身转速,比如,当第一压差传感器 PSI增加时,则降低水栗转速,反之则增加水栗转速,当仅有一台变频水栗在工作,且该变频 水栗已经工作在最低频率时,第一电动调节阀ECVI开启;第二高温旁通管HBPII在第一电 动调节阀ECVI、第一压差旁通阀PBVI均开启时导通,第一电动调节阀ECVI和第一压差旁通 阀PBVI其中一个关闭时第二高温旁通管HBPII关闭。
[0056] 低温冷冻水的输送系统包括低温供水管路CSP、设置在低温供水管路CSP上与低 温冷源出口连通的低温分水器、与低温分水器主出口连通的低温冷冻水二级栗机组CPII, 低温冷冻水二级栗机组CPII出口分别与各末端的低温表冷段连通、低温回水管路CRP、设 置在低温回水管路CRP上与各末端出口连通的低温集水器、与低温集水器主出口连通的 低温冷冻水一级栗机组CPI;低温分水器与低温集水器旁路出口之间设有第一低温旁通管 CBPI,该第一低温旁通管CBPI上设有第二流量传感器F.M-II,第二流量传感器F.M-Π的出 入口管路上分别设有截止阀;第二流量传感器F.M-II用于检测第一低温旁通管CBPI的流 量,当该流量大于低温冷源中单冷源机组的流量时,向第二控制阀BVII发送控制信号,系 统关闭一台低温冷源机组,直至第二流量传感器F.M-II检测的流量小于低温冷源中单冷 源机组的流量;低温供水管路CSP和低温回水管路CRP之间设有第二低温旁通管CBPII以 及测量两个管路之间压差的第二压差传感器PSII,第二低温旁通管CBPII上串联有第二电 动调节阀ECVII、第二压差旁通阀PBVII;第二压差旁通阀PBVII在满足预设压差要求时开 启;低温冷冻水二级栗机组CPII由多台变频水栗组成,低温冷冻水二级栗机组CPII接收第 二压差传感器PSII的压差信号进而调节其自身转速,当仅有一台变频水栗在工作,且该变 频水栗已经工作在最低频率时,第二电动调节阀ECVII开启;第二低温旁通管CBPII在第二 电动调节阀ECVII、第二压差旁通阀PBVII均开启时导通,第二电动调节阀ECVII和第二压 差旁通阀PBVII其中一个关闭时第二低温旁通管CBPII关闭。
[0057] 空调系统的末端采用双冷源空气处理机组,具体结构可参见专利文献(申请公布 号CN102620360A)。
[0058] 本实施例的技术方案实际运行时:
[0059] 系统正常供冷工况时,当水系统末端流量(或者末端负荷)不断减少时,高温供水 管HSP(或低温供水管CSP)与高温回水管HRP(或低温回水管CRP)之间的压力升高,高温供 水管HSP(或低温供水管CSP)与高温回水管HRP(或低温回水管CRP)之间第一压差传感器 PSI(或第二压差传感器PSII)检测压差信号发生变化时,高温冷冻水二级栗机组HPII(或 低温冷冻水二级栗机组CPII)根据高温(或低温)供回水管间压差信号调节变频水栗的流 量及压差。当高温冷冻水二级栗机组HPII(或低温冷冻水二级栗机组CPII)中只剩一台变 频水栗工作,且变频水栗变频至下限时,打开高温供水管HSP(或低温供水管CSP)与高温回 水管HRP(或低温回水管CRP)间的第一电动调节阀ECVI(或第二电动调节阀ECVII),同时 第一压差旁通阀PBVI(或第二压差旁通阀PBVII)在压差作用下开启,开始压差旁通,并根 据主机进水温度及进出水温差,优化主机工况,确保主机高效节能运行。
[0060] 当水系统末端流量(或者末端负荷)不断减少时,高温分水器(或低温分水器)和 高温集水器(或低温集水器)之间第一高温旁通管HBPI(或第一低温旁通管CBPI)上的流 量逐渐增加,第一高温旁通管HBPI(或第一低温旁通管CBPI)上第一流量传感器F.M-Ι(或 第二流量传感器F.M-II)检测到旁通流量大于单台高温(或低温冷源机组)冷源机组流量 时,第一流量传感器F.M-Ι(或第二流量传感器F.M-Π)给予设置在一台高温冷源机组(或 低温冷源机组)出口的第一控制阀BVI(或第二控制阀BVII) -个关闭信号,系统关闭一台 高温冷源机组(或低温冷源机组),并关闭相应的高温冷冻水一级栗机组HPI(或低温冷冻 水一级栗机组CPI)。同时对高温冷源(或低温冷源)机组出口电动蝶阀的相应控制及反馈 自动化控制。
[0061] 实施例2 :双冷源并联四管制一级栗空调水系统
[0062] 如图4所示,与实施例1不同,本系统中,仅有一级栗作为流体驱动源。高温冷冻 水二级栗机组HPII和低温冷冻水二级栗机组CPII取消。高温冷冻水一级栗机组HPI和低 温冷冻水一级栗机组CPI可同时选用定频栗或者选用变频栗。
[0063] 本实施例中,高温冷冻水一级栗机组HPI和低温冷冻水一级栗机组CPI为变频时 (图4是这种实施方式的结构示意图),高温供水管HSP与高温回水管HRP之间的第二高温 旁通管HBPII取消,其中的第一电动调节阀ECVI、第一压差旁通阀PBVI直接串联在第一高 温旁通管HBPI上。
[0064] 同时,低温供水管CSP与低温回水管CRP之间的第二低温旁通管CBPII取消,其中 的第二电动调节阀ECVII、第二压差旁通阀PBVII直接串联在第一低温旁通管CBPI上。
[0065] 第一流量传感器F.M-Ι直接连接在高温供水管HSP上,通过流量信号控制第一控 制阀BVI;第二流量传感器F.M-Π直接连接在低温供水管CSP上,通过流量信号控制第二 控制阀BVII;控制原理同实施例1。
[0066] 同样的,高温供水管路与高温回水管路之间设有第一压力传感器压差传感器PSI, 用于控制第一电动调节阀ECVI;低温供水管路与低温回水管路之间设有第二压差传感器 PSII,用于控制第二电动调节阀ECVII;控制原理同实施例1。
[0067] 当高温冷冻水一级栗机组HPI和低温冷冻水一级栗机组CPI为变频栗机组时,高 温冷冻水一级栗机组HPI(或低温冷冻水一级栗机组CPI)受第一压差传感器PSI(第二压 差传感器PSII)压差信号控制,根据该压差信号大小调整自身的转速和压差,当高温冷冻 水一级栗机组HPI(或低温冷冻水一级栗机组CPI)中仅有一台变频栗机组运行,且该变频 栗机组变频至最低频率,此时第一低温旁通管CBPI或第一高温旁通管HBPI导通工作。
[0068] 本实施例中,当高温冷冻水一级栗机组HPI和低温冷冻水一级栗机组CPI为定频 栗机组时,第一流量传感器F.M-Ι和第二流量传感器F.M-Π工作过程同实施例1。与变频 一级栗结构相比,不需要设置第一压力传感器压差传感器PSI、第一电动调节阀ECVI、第二 压差传感器PSII、第二电动调节阀ECVII。当压差满足要求,第一压差旁通阀PBVI或第二 压差旁通阀PBVII启动,第一低温旁通管CBPI或第一高温旁通管HBPI导通工作。
[0069] 针对实施例1和实施例2,以高温冷源供水温度为14°C、高温冷源回水温度为 19°C、低温冷源供水温度为7°C、低温冷源回水温度为12°C为例描述采用二级栗机组和仅 采用一级栗机组的供冷工况如下:
[0070] 对于采用二级栗机组的空调系统,其中二级栗机组工作如下:
[0071] 高温冷源生产出14°C的高温冷冻水经过高温分水器分流后,由高温冷冻水二级栗 机组HPII送至空调系统的末端高温表冷器,经双冷源专用空调末端机组(空调末端机组是 指组合式空调机组、新风机组、风机盘管、柜式或者立式空调机组等空调系统的空气处理机 组)过换热后变成19°C的高温冷冻水回水经过高温集水器收集后,由高温冷冻水一级栗机 组HPI统一送至高冷冷源的蒸发器,如此循环;低温冷源生产出7°C的低温冷冻水经过低温 分水器分流后,由低温冷冻水二级栗机组CPII送至空调系统的末端低温表冷器,经双冷源 专用空调末端机组过换热后变成12°C的低温冷冻水回水经过低温集水器收集后,由低温冷 冻水一级栗机组CPI统一送至低冷冷源的蒸发器,如此循环。
[0072] 对于采用一级栗机组的空调系统,其中一级栗机组工作如下:
[0073] 高温冷源生产出14°C的高温冷冻水经过高温分水器分流后,由高温冷冻水一级栗 机组HPI送至空调系统的末端高温表冷器,经双冷源专用空调末端机组(空调末端机组是 指组合式空调机组、新风机组、风机盘管、柜式或者立式空调机组等空调系统的空气处理机 组)过换热后变成19°C的高温冷冻水回水经过高温集水器收集后,由高温冷冻水一级栗机 组HPI统一送至高冷冷源的蒸发器,如此循环;低温冷源生产出7°C的低温冷冻水经过低温 分水器分流后,由低温冷冻水一级栗机组CPI送至空调系统的末端低温表冷器,经双冷源 专用空调末端机组过换热后变成12°C的低温冷冻水回水经过低温集水器收集后,由低温冷 冻水一级栗机组CPI统一送至低冷冷源的蒸发器,如此循环。
[0074] 上述技术方案中,可根据室外温度,选择需要开启高温冷源或者需要开启低温冷 源,例如当室外温度高于35°C时,天气较为炎热,为取得较好的制冷效果,可仅开启低温冷 源;当室外温度低于35°C,高于30°C时,可将低温冷源和高温冷源同时开启;当室外温度低 于30°C时,仅需开启高温冷源即可,采用上述运行模式进一步降低空调系统的能耗。
[0075] 过渡季节高温机组供冷工况:
[0076] 在空调过渡季节,由于空调系统的冷负荷大大降低,此时整个空调系统的切换至 高温机组供冷工况,高温机组的出水温度与高低温机组同时供冷工况中高温机组的出水温 度相同。
[0077] 另外,若高温机组发生故障,此时整个空调系统的切换至低温机组供冷工况,高温 机组、高温冷冻水输送系统的水栗及双冷源四管制空调系统末端机组对应的高温表冷器停 止工作,低温机组根据末端机组的需求供冷。若低温机组发生故障,此时整个空调系统的切 换至高温机组供冷工况,低温机组、低温冷冻水输送系统的水栗及双冷源四管制空调系统 末端机组对应的低温表冷器停止工作,高温机组根据末端机组的需求供冷,此时高温机组 的出水温度与低温机组相同。
[0078] 以某实际工程中空调房间的冷负荷数据为例,进一步验证双冷源四管制的空调系 统的节能率。
[0079] 室外气象参数为:夏季空调室外干球温度35. 6°C,夏季空调室外湿球温度 27. 9°C。室内设计参数为:夏季室内设计温度26°C,相对湿度55%,露点送风状态点温度 16. 5°C,相对湿度;低温冷源供回水温度为7/12°C时的C0P取5. 6,高温冷源供水温度与被 冷却空气最小温差At取3°C;空调房间的总送风量为最小送风量,即送风状态点为露点送 风状态点时的送风量。详见表1 ;
[0080] 表1双冷源四管制空调系统的冷源综合能效比EER
[0081]
Figure CN105222241AD00121
[0082] 由表1可以得出:在给定新风比的条件下,双冷源四管制的空调系统的冷源能效 比与单冷源温湿耦合的空调系统冷源能效比相比(常规单冷源温湿度耦合的空调系统的 冷源能效比只有5. 6),双冷源四管制空调系统的最大能效比可达到7. 48,可提高30 %左 右,也即是空调系统冷源的能耗可降低30%左右。
[0083]与原空调系统相比:(1)本发明在保证整个空调冷水机组总容量不变的前提条件 下,通过合理分配高低温机组承担空调负荷的比例,最大限度提高高温机组的承担的负荷 比例,大大降低了整个空调系统冷负荷的能耗,是一种节能型的空调系统。(2)若采用自然 冷源作为高温冷源供冷,整个空调系统冷源的初投资不仅大大降低,而且空调系统的能耗 也远远小于采用电动压缩式冷水机组或吸收式冷水机组的空调系统能耗。(3)过渡季节,当 末端湿负荷下降时,整个空调系统的可采用高效高温冷源供冷,大大降低了空调系统。

Claims (10)

1. 一种双冷源四管制空调系统,包括带有高温表冷段和低温表冷段的空调末端、对空 调末端提供冷量的冷源系统,其特征在于,所述冷源系统包括: 对高温表冷段提供冷量的高温冷源,供水温度为10-16°C,回水温度为15-21°C,供回 水温差为5-irc; 对低温表冷段提供冷量的低温冷源,供水温度为4-10°C,回水温度为9-15°C,供回水 温差为5_11°C; 所述高温冷源与高温表冷段之间分别通过带有高温分水器的高温供水管路和带有高 温集水器的高温回水管路相连;所述低温冷源与低温表冷段之间分别通过带有低温分水器 的低温供水管路和带有低温集水器的低温回水管路相连。
2. 根据权利要求1所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于,所述高温冷源的供回 水温差为5-8°C;所述低温冷源的供回水温差为5-8°C。
3. 根据权利要求1所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于,所述低温冷源和高温 冷源并联设置,通过冷却塔进行冷却。
4. 根据权利要求1所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于,所述高温冷源供水温 度为13±1°C,回水温度为18±1°C;所述低温供水温度为7±1°C,回水温度为12±1°C。
5. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于: 所述高温分水器和高温集水器之间设有第一高温旁通管,该第一高温旁通管上设有第 一流量传感器;所述高温冷源受控于所述第一流量传感器,当第一流量传感器检测的流量 信号大于高温冷源中单台机组的流量时,关闭高温冷源中的某一机组; 所述低温分水器和低温集水器之间设有第一低温旁通管,该第一低温旁通管上设有第 二流量传感器;所述低温冷源受控于所述第二流量传感器,当第二流量传感器检测的流量 信号大于低温冷源中单台机组的流量时,关闭低温冷源中的某一机组。
6. 根据权利要求5权利要求所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于: 所述高温回水管路上设有高温冷冻水一级栗机组,所述高温供水管路上设有高温冷冻 水二级栗机组;所述低温回水管路上设有低温冷冻水一级栗机组,所述低温供水管路上设 有低温冷冻水二级栗机组; 所述高温供水管路与高温回冷水管路之间设有第一压差传感器;所述低温供水管路与 低温回水管路之间设有第二压差传感器; 所述高温供水管路与高温回水管路之间设有第二高温旁通管,该第二高温旁通管上串 联有第一电动调节阀和第一压差旁通阀;所述低温供水管路与低温回水管路之间设有第二 低温旁通管,该第二低温旁通管上串联有第二电动调节阀和第二压差旁通阀; 所述高温冷冻水二级栗机组为受控于第一压差传感器的变频水栗机组;所述低温冷冻 水二级栗机组为受控于第二压差传感器的变频水栗机组; 所述第一电动调节阀在所述高温冷冻水二级栗机组单栗运行、且该单栗在最低频率下 工作时开启;所述第二电动调节阀在所述低温冷冻水二级栗机组单栗运行、且该单栗在最 低频率下工作时开启。
7. 根据权利要求5所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于:所述高温回水管路上 设有高温冷冻水一级栗机组;所述低温回水管路上设有低温冷冻水一级栗机组;所述高温 冷冻水一级栗机组和低温冷冻水一级栗机组为定频栗机组;所述第一高温旁通管上同时设 有第一压差旁通阀;所述第一低温旁通管上同时设有第二压差旁通阀。
8. 根据权利要求5所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于: 所述高温回水管路上设有高温冷冻水一级栗机组;所述低温回水管路上设有低温冷冻 水一级栗机组; 所述高温供水管路与高温回水管路之间设有第一压力传感器压差传感器;所述低温供 水管路与低温回水管路之间设有第二压差传感器; 所述高温冷冻水一级栗机组为受控于第一压差传感器的变频水栗机组;所述低温冷冻 水一级栗机组为受控于第二压差传感器的变频水栗机组。
9. 根据权利要求5所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于:还包括对室内外温度 和湿度进行检测的温度传感器和湿度传感器;所述高温冷源和低温冷源同时受控于该温度 传感器和湿度传感器。
10. 根据权利要求5所述的双冷源四管制空调系统,其特征在于:还包括对室内温度进 行检测的温度传感器以及对室内湿度进行检测的湿度传感器,所述高温冷源和低温冷源同 时受控于该温度传感器和湿度传感器。
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