CN105299996A - 自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，包括冷却塔、换热机组、冷冻机组和消防储能水箱和室外温度传感器几部分。该冷冻水节能系统通过自然冷却节省了制冷机组的能耗，通过消防储能水箱低谷蓄冷节省了制冷机组的用电费用。而且通过自动识别控制系统，可以进行系统的监控和自动运行，便于维护管理。自由冷却的使用条件为室外湿球温度低于10的条件，消防储能水箱蓄冷的使用条件为高于室外湿球温度为5度的条件，两者联合控制，涵盖了全部使用条件。在室外湿球温度低于5度的情况下，冷却塔基本替代冷机，能耗减少80%。而低谷夜间蓄冷使得水箱容量的负荷冷量的电费减少2/3。

Description

自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统

技术领域

本发明涉及一种冷冻水节能系统，特别涉及一种采用自然冷却和消防水箱配合使用的冷冻水节能系统。

背景技术

随着国民经济，社会生产力发展迅速，用电量激增。随着气候变暖，人民生活水平提高，对环境的舒适性要求提高，对物质产品的需求量及品质也大幅度提高，从而舒适性空调及洁净空调都大面积普及开来，进而空调用电占到了城市用电较大的比例。由于热负荷及生产大多集中在白天，从而导致电力供应高峰不足而低谷过剩。国家为了引导用户避峰用电，奖励低谷用电，实行了峰谷不同店家政策。峰谷差价一般情况可以达到3:1的比例。

在实际生产安排中，很多企业都只运行一班或者两班，因此用电的高峰时刻都在白天产生，而夜晚则有很大的用电富裕，包括冷冻水系统可能在低负荷状态下甚至完全停止运行。中国发明专利（专利号：201320788410.8）公开了用于冷冻水系统的消防水箱蓄冷系统，包括冷却塔与制冷机组，所述冷却塔通过冷却水回水管及冷却水供水管与所述制冷机组相连，所述制冷机组通过冷冻水回水管及冷冻水供水管与冷冻水末端设备相连；所述冷冻水回水管中安装有第一电磁阀，所述第一电磁阀的两侧分别通过蓄冷进水管及蓄冷出水管与换热机组的高温侧相连，所述蓄冷出水管上安装有第二电磁阀；所述换热机组的低温侧分别通过蓄冷回水管及蓄冷供水管与消防水箱相连，所述蓄冷回水管上安装有第三电磁阀，所述蓄冷供水管上安装有蓄冷循环泵。

该技术方案虽然可以利用消防水箱来蓄冷，可以实现削峰填谷，降低企业的用电费用。但这种系统无法仍然需要制冷机组常年常年工作来制造冷冻水，特别是在冬季冷却塔都无法发挥最大冷却效率，这样就是导致设备闲置浪费。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用自然冷却和消防水箱配合使用的冷冻水节能系统。

一种自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，包括冷却塔、换热机组、冷冻机组和消防储能水箱和一室外温度传感器，所述冷冻机组的冷却水进水口与所述冷却塔的出水口连接，所述冷冻机组的冷却水回水口与所述冷却塔的进水口连接，所述冷冻机组的冷冻水出水口与冷冻水供水管连接，所述冷冻机组的冷冻水回水口与冷冻水回水管连接，所述换热机组的冷却水进水口与冷却塔的出水口连接，所述换热机组的冷却水回水口与所述冷却塔的回水口连接，所述换热机组的冷冻水出水口与所述冷冻机组的冷冻水回水口连接，所述换热机组的冷冻水回水口与所述冷冻水回水管连接，所述换热机组的冷冻水出水口与所述换热机组的冷冻水回水口之间通过第一电磁阀连接，所述换热机组的冷却水回水口与所述消防储能水箱的进水管连接，所述换热机组的冷却水进水口与所述消防储能水箱的排水管连接，所述室外温度传感器、第一电磁阀与一控制器连接。

优选地，所述换热机组的冷冻水出水口处设有第二电磁阀，所述换热机组的冷却水回水口处设有第三电磁阀，所述第二电磁阀、第三电磁阀与所述控制器连接。

优选地，所述冷却塔的出水口与所述冷却塔的进水口之间设有第四电磁阀，所述第四电磁阀与所述控制器连接。

优选地，所述消防储能水箱的进水管上设有第五电磁阀，所述消防储能水箱的排水管上设有第六电磁阀，所述第五电磁阀、第六电磁阀与所述控制器连接。

优选地，所述冷冻机组的冷却水进水口与所述冷却塔的出水口之间设有第一循环水泵，所述换热机组的冷却水进水口与冷却塔的出水口之间设有第二循环水泵，所述第一循环水泵、第二循环水泵与所述控制器连接。

优选地，所述冷冻水供水管上设有空调冷冻水二次泵，所述冷冻水回水管上设有空调冷冻水一次泵。

优选地，所述消防储能水箱的底部和上层设有水温传感器。

如上所述，本发明的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统具有以下有益效果：该冷冻水节能系统通过自然冷却节省了制冷机组的能耗，通过消防储能水箱低谷蓄冷节省了制冷机组的用电费用。而且通过自动识别控制系统，可以进行系统的监控和自动运行，便于维护管理。自由冷却的使用条件为室外湿球温度低于10的条件，消防储能水箱蓄冷的使用条件为高于室外湿球温度为5度的条件，两者联合控制，涵盖了全部使用条件。在室外湿球温度低于5度的情况下，冷却塔基本替代冷机，能耗减少80%。而低谷夜间蓄冷使得水箱容量的负荷冷量的的电费减少2/3。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构图。

元件标号说明。

1、冷却塔2、冷冻机组3、换热机组4、消防储能水箱5、控制器6、第一电磁阀7、第二电磁阀8、第三电磁阀9、第四电磁阀10、第五电磁阀11、第六电磁阀12、第一循环泵13、第二循环泵14、水温传感器15、空调冷冻水一次泵16、空调冷冻水二次泵17、进水管18、排水管19、冷冻水回水管20、冷冻水供水管21、水温传感器22、室外温度传感器23、蓄冷循环泵。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其主要包括冷却塔1、冷冻机组2、换热机组3和消防储能水箱4几部分组成。其中冷冻机组2的冷却水进水口与冷却塔1的出水口通过管道连接，冷冻机组2的冷却水回水口与冷却塔1的进水口通过管道连接。冷冻机组2的冷冻水出水口与冷冻水供水管20连接，冷冻机组2的冷冻水回水口与冷冻水回水管19连接。

换热机组3的冷却水进水口与冷却塔1的出水口通过管道连接，换热机组3的冷却水回水口与冷却塔1的回水口通过管道连接，换热机组3的冷冻水出水口与冷冻机组2的冷冻水回水口通过管道连接，热机组3的冷冻水回水口与冷冻水回水管19连接，换热机组3的冷冻水出水口与换热机组3的冷冻水回水口之间通过第一电磁阀6连接，换热机组3的冷冻水出水口处设有第二电磁阀7，换热机组3的冷却水回水口处设有第三电磁阀8，冷却塔1的出水口与冷却塔1的进水口之间设有第四电磁阀9，消防储能水箱4的进水管上设有第五电磁阀10，消防储能水箱4的排水管上设有第六电磁阀11。

在冷冻机组2的冷却水进水口与冷却塔1的出水口之间设有第一循环水泵12，换热机组3的冷却水进水口与冷却塔的出水口之间设有第二循环水泵13，冷冻水供水管20上设有空调冷冻水二次泵16，冷冻水回水管19上设有空调冷冻水一次泵15。消防储能水箱4的底部设有水温传感器14、上层设有水温传感器21。

上述第一电磁阀6、第二电磁阀7、第三电磁阀8、第四电磁阀9、第五电磁阀10、第六电磁阀11、第一循环水泵12、第二循环水泵13、水温传感器14、空调冷冻水一次泵15、空调冷冻水二次泵16及水温传感器21均与控制器5连接，控制器5还与一室外温度传感器22连接，室外温度传感器22为室外型湿球温度传感器。控制器5可根据各传感器反馈的温度值控制各水泵及电磁阀工作。

该系统在工作是，由设置在冷却塔1附近的室外温度传感器22感测室外工况是否可以达到利用自然冷却的条件，如果低于10摄氏度，则表明此时冷却塔1已经可以制造15摄氏度的冷却水，此时第二循环水泵13开始运行，同时打开控制自然冷却循环管路侧的第二电磁阀7和第三电磁阀8，关闭第一电磁阀6，使空调冷冻水回水经过换热机组3得到冷却，被冷却后的水温可以达到7-15摄氏度，在低于15摄氏度的情况下，当经过自然冷却的冷冻水回水达到7摄氏度时，则冷冻机组2会自动停止运行，完全依靠冷却塔1来提供冷冻水的需求。第一循环水泵12和第四电磁阀9则是根据冷冻机的运行需求来控制冷冻机在制冷状态下得到适当的供水量和供水温度。

在夜间通过控制器5监测空调冷冻水二次泵16的用量，来感测此时末端的用量需求是否已经无需开启冷冻机组2。如果达到要求，则停止给末端设备供冷，切到夜间蓄冷模式，只开启空调冷冻水一次泵15，开始蓄冷运行。具体运行流程为，第一电磁阀6关闭，第二电磁阀7，第三电磁阀8、第五电磁阀10、第六电磁阀11打开，蓄冷循环泵23运行，将冷冻水回水经过换热机组3给消防储能水箱4供冷。此时消防储能水箱4的温度会逐渐降低，由于水箱的容量较大，所以内部会存在上下分层，低温水位于水箱底部，高温水聚集在水箱顶部。从消防储能水箱4的底部吸水，经过换热机组3后将水打回到水箱顶部，低温水由于密度较大会自然沉降到水箱底部。当位于水箱内部底部的水温传感器14和高层的水温传感器21都达到了7摄氏度时，此时可以判断消防储能水箱4内的水已经全部被冷却了，蓄冷达到最大容量，可以关闭第二电磁阀7，第三电磁阀8、第五电磁阀10、第六电磁阀11，打开第一电磁阀6，停止蓄冷循环泵运行。

由于消防蓄冷水箱4增加了外部的保温，所以消防蓄冷水箱4与外部的热交换非常小，内部储存的水可以长时间保持低温。到第二天白天空调和生产需求时，此时制冷机组2将会自动开启，空调冷冻水一次泵15、空调冷冻水一次泵16都将运行，控制器5根据放冷设定的运行时间来运行。一般设定在电费高峰时段的开始时间（如上午8－10点左右）。放冷运行时第一电磁阀6关闭，第二电磁阀7，第三电磁阀8、第五电磁阀10、第六电磁阀11打开，蓄冷循环泵23开始运行，将蓄冷水箱内的冷水通过换热机组冷却冷冻水回水，将回水温度从15摄氏度降低到8摄氏度之间，由于蓄冷水箱内的水温会由于冷量储存的减少而升高，所以能够换到的冷冻水回水温度会从8摄氏度逐渐上升，直到达到15摄氏度。此时表明水箱内已经没有可以利用的冷量了，放冷循环结束。蓄冷循环泵23停止运行，关闭第二电磁阀7，第三电磁阀8、第五电磁阀10、第六电磁阀11，打开第一电磁阀6，使冷冻水系统按照正常运行。由于通过放冷后，冷冻水回水经过换热机组后温度被降低，所以制冷机组需要通过做功来冷却的负荷减少，所以消耗的用电功率也减少，实现的电价在峰值时刻的节约。

该冷冻水节能系统通过自然冷却节省了制冷机组的能耗，通过消防储能水箱低谷蓄冷节省了制冷机组的用电费用。而且通过自动识别控制系统，可以进行系统的监控和自动运行，便于维护管理。自由冷却的使用条件为室外湿球温度低于10的条件，消防储能水箱蓄冷的使用条件为高于室外湿球温度为5度的条件，两者联合控制，涵盖了全部使用条件。在室外湿球温度低于5度的情况下，冷却塔基本替代冷机，能耗减少80%。而低谷夜间蓄冷使得水箱容量的负荷冷量的的电费减少2/3。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，包括冷却塔、换热机组、冷冻机组和消防储能水箱和一室外温度传感器，其特征在于：所述冷冻机组的冷却水进水口与所述冷却塔的出水口连接，所述冷冻机组的冷却水回水口与所述冷却塔的进水口连接，所述冷冻机组的冷冻水出水口与冷冻水供水管连接，所述冷冻机组的冷冻水回水口与冷冻水回水管连接，所述换热机组的冷却水进水口与冷却塔的出水口连接，所述热机组的冷却水回水口与所述冷却塔的回水口连接，所述换热机组的冷冻水出水口与所述冷冻机组的冷冻水回水口连接，所述换热机组的冷冻水回水口与所述冷冻水回水管连接，所述换热机组的冷冻水出水口与所述换热机组的冷冻水回水口之间通过第一电磁阀连接，所述换热机组的冷却水回水口与所述消防储能水箱的进水管连接，所述换热机组的冷却水进水口与所述消防储能水箱的排水管连接，所述室外温度传感器、第一电磁阀与一控制器连接。

2.根据权利要求1所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述换热机组的冷冻水出水口处设有第二电磁阀，所述换热机组的冷却水回水口处设有第三电磁阀，所述第二电磁阀、第三电磁阀与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述冷却塔的出水口与所述冷却塔的进水口之间设有第四电磁阀，所述第四电磁阀与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述消防储能水箱的进水管上设有第五电磁阀，所述消防储能水箱的排水管上设有第六电磁阀，所述第五电磁阀、第六电磁阀与所述控制器连接。

5.根据权利要求4所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述冷冻机组的冷却水进水口与所述冷却塔的出水口之间设有第一循环水泵，所述换热机组的冷却水进水口与冷却塔的出水口之间设有第二循环水泵，所述第一循环水泵、第二循环水泵与所述控制器连接。

6.根据权利要求5所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述冷冻水供水管上设有空调冷冻水二次泵，所述冷冻水回水管上设有空调冷冻水一次泵。

7.根据权利要求6所述的自然冷却和消防水箱蓄冷配合使用的冷冻水节能系统，其特征在于：所述消防储能水箱的底部和上层设有水温传感器。