CN106403096A - 一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统 - Google Patents

一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统，包括冷水机组、冷冻水储水罐、若干供水管、用于分别设置于多层楼宇的各个楼层的若干组盘管风机、以及若干回水管。通过冷水储水罐的冷冻水由分别为各个楼层单独供给冷冻水的若干供水管输入至各个楼层的盘管风机中，实现冷冻水供给的独立分层控制。由此，本发明通过对高层建筑的每层配置单独的冷却供水管进行分层输送冷冻水控制，采用由上往下的供冷方式，将制冷机制出的10‑12℃冷冻水输送到每层每个房间末端，实现每层冷量分配合理，且系统结构合理，取消庞大管道系统，管径大大缩小，降低楼层高度，节省建筑成本，并减低管道压力，降低冷冻管道超压危险，取消止回阀减少阻力，流速减少。

Description

一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统
技术领域
本发明涉及空调冷冻水系统，特别涉及一种低能耗、低噪音的智能分层控制的中央空调冷冻水系统。
背景技术
中央空调冷却水系统是采用单管制，实现夏天循环冻水、冬天循环热水的功能。
现有中央空调冷却水系统一直沿用大冷冻泵、大冷冻管道系统和多冷冻主机并联式的结构，并集中于一根庞大的主管实现由下往上输送冷冻水供冷。请参阅图1，现有中央空调冷却水系统包括冷冻系统部分X1和冷却系统部分X2。其中，请参阅图2，所述冷冻系统部分X1包括设置在高层建筑的避难层的中高区板换变量系统X11、以及由中所述中高区板换变量系统X11控制的冷却水供水部分X12和冷却水回水部分X13。请参阅图3，所述中高区板换变量系统X11包括用于构成板换变量供冷通路的多条冷却水回水管、多条冷却水供水管、多个水泵、多个电磁阀、多个配置有压力传感器的压力表、多个热交换器、多个压差旁通阀及其它相关组件，以实现增大水泵动力、往上供冷的控制功能。请参阅图4，所述冷却水供水部分X12包括用于构成为冷却系统部分X2提供冷却水并将回水送到所述冷却水回水部分X13的通路的分水器X121、多条供水管、多个电磁阀、多个配置有压力传感器的压力表及其它相关组件。所述冷却水回水部分X13包括用于构成回收冷却水供水部分X12的冷却水并将回收到的冷却水输送至所述中高区板换变量系统X11中的集水器X131、全全自动投药装置X132、水质控制器X133、真空脱气机X134、多台变频冷水泵X135、多条供水管、多个电磁阀、多个配置有压力传感器的压力表及其它相关组件，其中，多台变频冷水泵中有部分冷水泵是备用的，冷水泵的工作效率在82％～83％。请参阅图5，所述冷却系统部分X2包括全自动投药装置X21、水质控制器X22、多台变频冷水泵、多条供水管、多个电磁阀、多个配置有压力传感器的压力表及其它相关组件，其中，多台变频冷水泵中有部分冷水泵是备用的，冷水泵的工作效率在83％～88％。具体地，可根据现有技术中央空调冷却水系统的工作原理和图1～5对现有技术中央空调冷却水系统的上述各个结构的连接关系和布局进行理解，故在此不再赘述。
因此，根据上述对现有技术中央空调冷却水系统的结构可知，对高层和超高层楼宇而言，这种由下往上的供冷冻水的输送模式会造成冷冻泵的动力过大，从30KW到90KW，甚至100多千瓦，而且扬程很高，从25米到45米不等，会造成管道系统压力过高，而且中区和高区都要中高区板换变量系统X11供冷，还要增加大动力水泵往上供冷，提升过程冷量损失大，阻力大，会发生低区冷、高区热的现象，造成冷量分配不均匀，能耗过高，风口温度过高，且风扇动力过大，产生很大的噪声等。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺点和不足，提供一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统，通过对高层建筑的每层配置单独的冷却供水管进行分层输送冷冻水控制，采用由上往下的供冷方式，将制冷机制出的10-12℃冷冻水输送到每层每个房间末端，实现分层分泵直接供冷，让每层泵送冷水温度一样，冷量分配合理，不存在异程供冷不均的现象，并减少能耗和有利于降低噪声。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：包括冷水机组、冷冻水储水罐、若干供水管、用于分别设置于多层楼宇的各个楼层的若干组盘管风机、以及若干回水管；
所述冷水机组的冷冻水出口与所述冷冻水储水罐的冷冻水进口连通相接；
所述冷冻水储水罐的冷冻水出口分设为若干冷冻水子出口，且所述若干冷冻水子出口分别通过所述若干供水管与所述若干组盘管风机的冷冻水进口连通相接；
所述若干组盘管风机的回水出口分别通过所述若干回水管与所述冷水机组的回水进口连通相接，并与所述冷冻水储水罐的回水进口连通相接；
通过冷水储水罐的冷冻水由分别为各个楼层单独供给冷冻水的若干供水管输入至各个楼层的盘管风机中，实现冷冻水供给的独立分层控制。
作为本发明的进一步改进，所述若干回水管出口与一回水总管连通相接，并通过该回水总管将空调回水输入到冷水机组和冷冻水储水罐中。
作为本发明的进一步改进，所述回水总管的出口通过两路管道分别与所述冷水机组的回水进口和所述冷冻水储水罐的回水进口连通相接，以通过其中一管道将夏天回水送回至冷水机组，通过另一管道将冬天回水送回至冷冻水储水罐。
作为本发明的进一步改进，所述两路管路中分别设有一闸阀。
作为本发明的进一步改进，所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统还包括一热泵；所述热泵的进水口和出水口分别通过两设有闸阀的管道与所述冷冻水储水罐的冬天回水出口和热水进口连通相接。
作为本发明的进一步改进，所述冷冻水储水罐的若干冷冻水子出口处分别通过一小型水泵与所述若干供水管连通相接。
作为本发明的进一步改进，所述若干供水管为管径为DN63和/或DN75的具有保温功能的PPR管或钢管。
作为本发明的进一步改进，所述小型水泵为功率为1.1～3KW的冷冻水泵。
作为本发明的进一步改进，所述冷水机组的进水口和出水口分别与一冷却塔的出水口和进水口连通相接。
作为本发明的进一步改进，所述冷水机组的冷冻水出口通过一冷却水管与所述冷冻水储水罐的冷冻水进口连通相接，且该冷却水管中设有一闸阀。
通过以上技术方案，本发明智能分层控制的中央空调冷冻水系统达到了以下有益的技术效果：
1)通过对高层建筑的每层配置单独的冷却供水管进行分层输送冷冻水控制，采用由上往下的供冷方式，使得水冷主机要制冷的水温由6～8℃提高至10～12℃，降低能耗，实现分层分泵直接供冷，让每层泵送冷水温度一样，冷量分配合理，不存在异程供冷不均的现象，并减少能耗和有利于降低噪声；且系统结构合理，取消庞大管道系统，管径大大缩小，降低楼层高度，节省建筑成本，并减低管道压力，降低冷冻管道超压危险，取消止回阀减少阻力，流速减少；
2)通过设置的冷冻集水箱和热泵，在冬天需要制暖时，通过热泵直接加热冷冻水箱里面的水，寒冷地区可增加燃气加热，这样中央空调制暖问题也简单化了，直接取消锅炉供热
3)通过对分层的若干供水管的管径设置和对冷冻水泵的功率参数设置，有利于进一步保证供水的水流速率，并进一步简化了本系统的整体结构，降低制作成本和操作难度，实现占用的机房面积减少2/3，机房面积小于30m2，并实现能耗降低30～40％，且盘管风机送风功率可降低50％，彻底取消层控风柜机房，并引领水冷机组从大型化向中小型化发展；
4)通过管路中闸阀的设置，有利于进一步提高控制的合理性和方便性。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是现有技术中央空调冷却水系统的结构示意图；
图2是现有技术中央空调冷却水系统的冷冻系统部分的结构示意图；
图3是现有技术中央空调冷却水系统的中高区板换变量系统的结构示意图；
图4是现有技术中央空调冷却水系统的冷却水供水部分和冷却水回水部分的结构示图；
图5是现有技术中央空调冷却水系统的冷却系统部分的结构示意图；
图6是本发明智能分层控制的中央空调冷冻水系统的结构示意图；
图7是图6中的智能分层控制的中央空调冷冻水系统进一步改进后的结构示意图；
图8是图7中的智能分层控制的中央空调冷冻水系统进一步改进后的结构示意图；
图9是图8中的智能分层控制的中央空调冷冻水系统应用时的状态示意图。
具体实施方式
请参阅图6，本发明提供了一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其包括冷水机组1、冷冻水储水罐2、若干供水管3、用于分别设置于多层楼宇的各个楼层的若干组盘管风机4、以及若干回水管5。
所述冷水机组1设有一进水口、一出水口、一冷冻水出口和一回水进口，其内部结构与现有冷水机组1结构相同，故在此不再赘述。在本发明中，所述冷水机组1的进水口和出水口分别与一冷却塔6的出水口和进水口连通相接，及所述冷水机组1的冷冻水出口与所述冷冻水储水罐2的冷冻水进口连通相接。
所述冷冻水储水罐2的冷冻水出口分设为若干冷冻水子出口，且所述若干冷冻水子出口分别通过所述若干供水管3与所述若干组盘管风机4的冷冻水进口连通相接。
所述若干组盘管风机4的回水出口分别通过所述若干回水管5与所述冷水机组1的回水进口连通相接，并与所述冷冻水储水罐2的回水进口连通相接。每层楼中都设置有一组盘管风机，每组盘管风机的盘管风机的数量根据每层楼中的房间数设定，一般每组盘管风机的盘管风机的数量与每层楼中的房间的数量一致。
由此本发明通过冷水储水罐的冷冻水由分别为各个楼层单独供给冷冻水的若干供水管3输入至各个楼层的盘管风机中，实现冷冻水供给的独立分层控制。
为提高控制的合理性和方便性，优选地，所述冷水机组1的冷冻水出口通过一冷却水管与所述冷冻水储水罐2的冷冻水进口连通相接，且该冷却水管中设有一闸阀a1。
为进一步增强每一供给管道中的水流流速，提高供给效率和进一步减少损耗，作为一种更优的技术方案，所述冷冻水储水罐2的若干冷冻水子出口处分别通过一小型水泵8与所述若干供水管3连通相接。优选地，所述若干供水管3为管径为DN63和/或DN75的具有保温功能的PPR管或钢管。以及，所述小型水泵为功率为1.1～3KW的冷冻水泵。
请参阅图7，为进一步简化本发明智能分层控制的中央空调冷冻水系统的结构，作为一种更优的技术方案，所述若干回水管5出口与一回水总管50连通相接，并通过该回水总管50将空调回水输入到冷水机组1和冷冻水储水罐2中。
请参阅图8，为在不同季节的环境下，实现对盘管风机回水的合理利用，以进一步减少能源浪费，作为一种更优的技术方案，所述回水总管50的出口通过两路管道51和52分别与所述冷水机组1的回水进口和所述冷冻水储水罐2的回水进口连通相接，以通过其中一管道51将夏天回水送回至冷水机组1，通过另一管道52将冬天回水送回至冷冻水储水罐2。并且，所述智能分层控制的中央空调冷冻水系统还包括一热泵7；所述热泵7的进水口和出水口分别通过两设有闸阀a2和a3的管道与所述冷冻水储水罐2的冬天回水出口和热水进口连通相接。
为进一步提高控制的合理性和方便性，优选地，所述两路管路中分别设有一闸阀。
以下，简述一下本发明智能分层控制的中央空调冷冻水系统在多层楼宇的应用(以具有13层正常楼层的楼宇进行说明)：
请参阅图9，图9中的1F～13F表示第1～13层。将冷却塔6、冷水机组1、冷冻水储水罐2和热泵7安装在多层楼宇设备层或避难层中，并根据冷却塔6、冷水机组1、冷冻水储水罐2和热泵7直接的上述关系将其连接好；然后，为每层设置单独的一条供水管和回水管，也即，若干供水管3与冷冻水储水罐2的若干冷冻水子出口通过小型水泵连接好后分别延伸到各自负责供给冷冻水或热水的一层，并与设置在该层的一组盘管风机连接，实现分层分泵单独供给冷冻水或热水。其中，每一供给管除延伸自其负责供给冷冻水或热水的一层的部分外，其余部分均设置于避难层中。
当在夏天需要对每层供给冷冻水时，冷水机组1制出10-12℃的冷冻水输送到冷冻水储水罐2中，由冷冻水储水罐2将冷冻水分别通过其若干冷冻水子出口后经每层楼层对应的小型水泵快速输送到每层的供给管中，由所述若干供给管独立地将冷冻水输入到与其连接的盘管风机中。随后每层中盘管风机即会将送出冷量，并通过与其回水出口连通的回水管将回水通过回水总管50输送回到冷水机组1中，由冷水机组1再次进行制冷，并再将制出的冷冻水输送到冷冻水储水罐2中，如此循环工作，直至达到各层的温度需求。其中，在回水时，回水总管50出口与冷冻水储水罐2之间的闸阀保持关闭状态，回水不流入冷冻水储水罐2体内。另外，只有部分楼层需要制冷时，则冷冻水储水罐2仅开启与需要制冷的部分楼层对应的冷冻水子出口及小型水泵和相关闸阀。
当在冬天需要对每层供给热水时，冷冻水储水罐2先将其内存储的水输送至热泵7中，由热泵7制热后重新返回冷冻水储水罐2内。之后，由冷冻水储水罐2将热水分别通过其若干冷冻水子出口后经每层楼层对应的小型水泵快速输送到每层的供给管中，由所述若干供给管独立地将热水输入到与其连接的盘管风机中。随后每层中盘管风机即会将送出热量，并通过与其回水出口连通的回水管将回水通过回水总管50输送回到冷冻水储水罐2中，由冷冻水储水罐2将回水输入到热泵7，实现对回水制热，并再将制出的热水重新返回到冷冻水储水罐2中，如此循环工作，直至达到各层的温度需求。其中，在回水时，回水总管50出口与冷冻机组之间的闸阀保持关闭状态，回水不流入冷冻机组内。另外，只有部分楼层需要制热时，则冷冻水储水罐2仅开启与需要制冷的部分楼层对应的冷冻水子出口及小型水泵和相关闸阀。
由此，本发明通过上述技术方案实现对各个楼层或局部的单独分层供冷和供热。
相对于现有技术，本发明智能分层控制的中央空调冷冻水系统通过每个水冷机组冷冻水出口采用多条空调冷冻水供水管和回水管，并通过每层的小水泵和小管道实现分层分区控制，将水冷主机要制冷的水温由6～8℃提高至10～12℃，减少能耗。并通过使用分层封闭式供水和回水，减小管道阻力并增加冷冻水流速，使得冷水冷量分配合理，送冷温度每层都一样，不会产生高层建筑低区冷量过大、中区冷量适中、高区冷量不足的现象。且大大提高了冷水机组的能效比，泵体所需动力也更小，整个系统操作起来方便及其占用的机房面积减少了2/3，机房面积小于30m2，相比于传动中央空调的能耗降低了30～40％，且盘管风机送风功率可降低50％，彻底取消层控风柜机房，并引领水冷机组从大型化向中小型化发展，智能化变频，更加适合超高层楼宇的使用。并通过设置的冷冻集水箱，在冬天需要制暖时，通过热泵直接加热冷冻水箱里面的水，寒冷地区可增加燃气加热，这样中央空调制暖问题也简单化了，直接取消锅炉供热。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：包括冷水机组、冷冻水储水罐、若干供水管、用于分别设置于多层楼宇的各个楼层的若干组盘管风机、以及若干回水管；
所述冷水机组的冷冻水出口与所述冷冻水储水罐的冷冻水进口连通相接；
所述冷冻水储水罐的冷冻水出口分设为若干冷冻水子出口，且所述若干冷冻水子出口分别通过所述若干供水管与所述若干组盘管风机的冷冻水进口连通相接；
所述若干组盘管风机的回水出口分别通过所述若干回水管与所述冷水机组的回水进口连通相接，并与所述冷冻水储水罐的回水进口连通相接；
通过冷水储水罐的冷冻水由分别为各个楼层单独供给冷冻水的若干供水管输入至各个楼层的盘管风机中，实现冷冻水供给的独立分层控制。
2.根据权利要求1所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述若干回水管出口与一回水总管连通相接，并通过该回水总管将空调回水输入到冷水机组和冷冻水储水罐中。
3.根据权利要求2所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述回水总管的出口通过两路管道分别与所述冷水机组的回水进口和所述冷冻水储水罐的回水进口连通相接，以通过其中一管道将夏天回水送回至冷水机组，通过另一管道将冬天回水送回至冷冻水储水罐。
4.根据权利要求3所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述两路管路中分别设有一闸阀。
5.根据权利要求4所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：还包括一热泵；所述热泵的进水口和出水口分别通过两设有闸阀的管道与所述冷冻水储水罐的冬天回水出口和热水进口连通相接。
6.根据权利要求1所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述冷冻水储水罐的若干冷冻水子出口处分别通过一小型水泵与所述若干供水管连通相接。
7.根据权利要求1所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述若干供水管为管径为DN63和/或DN75的具有保温功能的PPR管或钢管。
8.根据权利要求6所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述小型水泵为功率为1.1～3KW的冷冻水泵。
9.根据权利要求1所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述冷水机组的进水口和出水口分别与一冷却塔的出水口和进水口连通相接。
10.根据权利要求1所述的智能分层控制的中央空调冷冻水系统，其特征在于：所述冷水机组的冷冻水出口通过一冷却水管与所述冷冻水储水罐的冷冻水进口连通相接，且该冷却水管中设有一闸阀。
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