CN106610063A - 一种模块化设计的双冷源集成冷站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模块化设计的双冷源集成冷站系统；模块一中设置有制冷装置A和散热装置一，模块二中设置有输送装置A、散热装置二、制冷装置B和输送装置B；冷水回水管路通过输送装置B与制冷装置B中的制冷主机的蒸发器进水端连接，冷水回水管路还通过输送装置A与制冷装置A中闭式冷却塔的盘管的进水端连接；闭式冷却塔的盘管的出水端和制冷主机的蒸发器出水端均与冷水供水管路连接；本发明整个冷源系统模块化，便于运输、安装以及冷站的快速建设；双冷源供冷，充分利用自然环境条件，提高冷源的能效；闭式冷却塔可作空调冷源一的制冷装置，也可以作为空调冷源二的散热装置，不仅提高系统运行效率，也增加了设备利用率。

Description

一种模块化设计的双冷源集成冷站系统
技术领域
本发明涉及暖通空调自动控制技术领域，具体涉及一种模块化设
计的双冷源集成冷站系统。
背景技术
长期以来，中央空调分为几种方式，一种是不需要冷却水系统的风冷式冷水机组，一般如果采用这种方式，中央空调设备只包括制冷设备与冷量输送设备，而且可放置于屋顶，无需占用太多的建筑面积作为空调机房，但是这种方式的制冷效率较低；另一种是需要冷却水系统的水冷式冷水机组，如果采用这种方式，中央空调由制冷设备、散热设备、冷量输送设备组成，这种制冷方式效率普遍优于第一种方式，但需要设计预留很大一块室内面积用于放置制冷设备与冷量输送设备。虽然两种制冷方式各有优缺点，但是两种方式均有两个问题：1需要设置一套群控系统对其冷源设备进行能源管理和智能化控制，而且一般情况冷源设备供应商并不针对每个项目提供完整的群控系统，而且设计和工程施工往往存在脱节，施工质量往往无法达到设计目标，也无法对过程进行把控。2空调建设初期需将所有后期冷源都要一并设计，系统庞大，设计较复杂，并且需要将所有相关空调设备进行统一采购，可能只用到一套设备，却需要采购4套或者更多，初期投资大，所有设备均需要一并安装，安装周期长。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种模块化设计的双冷源集成冷站系统，该模块化设计的双冷源集成冷站系统通过将空调冷源一、空调冷源二设计为模块化的集装箱式的装置。将整个系统模块化，这样使空调建设初期缩小系统范围，设计简单，安装方便；本系统通过对在室外不同的气候条件，选择不同的供冷冷源，根据室外气候条件自动选择空调冷源一或空调冷源二提供冷源；无人值守控制装置内设置有人机接口、控制器、变频器等，实现对冷源站的各种环境、空调参数进行监视、调节和控制。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种模块化设计的双冷源集成冷站系统；包括模块一和模块二，模块一中设置有制冷装置A和散热装置一，模块二中设置有输送装置A、散热装置二、制冷装置B和输送装置B；冷水回水管路通过输送装置B与制冷装置B中的制冷主机的蒸发器进水端连接，冷水回水管路还通过输送装置A与制冷装置A中闭式冷却塔的盘管的进水端连接；闭式冷却塔的盘管的出水端和制冷主机的蒸发器出水端均与冷水供水管路连接；
制冷主机的冷凝器的进水端与散热装置二的出水端连接，散热装置二的进水端通过管路与闭式冷却塔的底部连接；制冷主机的冷凝器的出水端还通过管路与闭式冷却塔内的喷淋装置连接；闭式冷却塔的底部还通过管路与散热装置一的进水端连接，散热装置一的出水端与闭式冷却塔内的喷淋装置连接。
所述模块一和/或模块二设计成集装箱式。
所述散热装置一中喷淋水泵出水端的管路上设置有用于检测喷淋水泵运行情况的喷淋水靶流开关。
所述冷水供水管路和冷水回水管路上还分别设置有冷水供水温度传感器和冷水回水温度传感器。
所述冷水回水管路上还设置有冷水流量计。
所述制冷主机的蒸发器的出水端还设置有用于检测冷冻水泵运行情况的主机冷水靶流开关。
所述制冷主机的冷凝器的出水端与闭式冷却塔内的喷淋装置相连接的管路上还设置有主机冷却水靶流开关和主机冷却水出口温度传感器。
所述闭式冷却塔的底部与散热装置一的进水端连接的管路上还设置有主机冷却水入口温度传感器。
本发明的有益效果在于：整个冷源系统模块化，便于运输、安装以及冷站的快速建设。此发明将整个冷源系统分为两个模块，尽可能的缩小使用面积，使其空间利用率达到最大，传统的冷源站不仅占地面积大，在设计前期、中期以及后期都需花费大量的人力、物力，大大增加了其安装周期，本发明两个模块便于拆分运输、现场整合，且可室外安装，占地面积小，大大降低其生产安装周期及节省室内建筑面积；双冷源供冷，充分利用自然环境条件，提高冷源的能效；闭式冷却塔可作空调冷源一的制冷装置，也可以作为空调冷源二的散热装置，在选择不同冷源运行时，系统自动切换闭式冷却塔的调节参量及调节目标以满足不同的运行需求，不仅提高系统运行效率，也增加了设备利用率；在整个过程中，自动进行，无需人员值守；宽温冷水出口温度，系统可根据实际需求，从7℃至22℃之间任意设置出口温度，而且能够稳定控制，这样设计有利于提高主机的使用范围，并且在不同的出口温度下都能保证更高的系统能效比。
附图说明
图1是本发明的管路连接示意图；
图中：1-制冷装置A，11-闭式冷却塔，2-散热装置一，21-喷淋水泵，22-止回阀A，23-Y型过滤器A，3-输送装置A，31-闭式塔塔循环水泵，32-止回阀B，33-Y型过滤器B，4-散热装置二，41-冷却水泵，42-Y型过滤器C，43-止回阀C，5-制冷装置B，51-制冷主机，6-输送装置B，61-冷冻水泵，62-止回阀D，63-Y型过滤器D，7-检测组件，71-冷水回水温度传感器，72-喷淋水靶流开关，73-主机冷却水入口温度传感器，74-主机冷却水出口温度传感器，75-主机冷却水靶流开关，76-主机冷水靶流开关，77-冷水供水温度传感器，78-冷水流量计。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种模块化设计的双冷源集成冷站系统；包括模块一和模块二，模块一中设置有制冷装置A1和散热装置一2，模块二中设置有输送装置A3、散热装置二4、制冷装置B5和输送装置B6；冷水回水管路通过输送装置B6与制冷装置B5中的制冷主机51的蒸发器进水端连接，冷水回水管路还通过输送装置A3与制冷装置A1中闭式冷却塔11的盘管的进水端连接；闭式冷却塔11的盘管的出水端和制冷主机51的蒸发器出水端均与冷水供水管路连接；制冷主机51的冷凝器的进水端与散热装置二4的出水端连接，散热装置二4的进水端通过管路与闭式冷却塔11的底部连接；制冷主机51的冷凝器的出水端还通过管路与闭式冷却塔11内的喷淋装置连接；闭式冷却塔11的底部还通过管路与散热装置一2的进水端连接，散热装置一2的出水端与闭式冷却塔11内的喷淋装置连接。
空调冷源一由制冷装置A1、散热装置一2、输送装置A3及管路等构成，制冷装置A1为闭式冷却塔11；散热装置一2由喷淋水泵21、止回阀22、Y型过滤器23等组成；输送装置A3由闭式塔循环水泵31、止回阀B32、Y型过滤器B33等组成；在室外条件较好的季节，冷水回水经过Y型过滤器B33过滤及闭式塔循环水泵31加压以后输送至闭式冷却塔11内的盘管，闭式冷却塔11内的喷淋水经过塔风机降温，通过Y型过滤器23过滤及喷淋水泵21加压输送到闭式冷却塔11对其盘管内的冷水回水进行喷淋降温，降温后的冷水回水成为新的冷水供水给机房系统供冷，空调冷源一充分利用外界环境条件，降低整个空调系统的能耗。
制冷装置1同时当作空调冷源二的散热装置；空调冷源二由散热装置二4、制冷装置B5、输送装置B6及管路等构成；散热装置二4由冷却水泵41、止回阀C42、Y型过滤器C43等构成；制冷装置B5为制冷主机51；输送装置B6由冷冻水泵61、止回阀D62、Y型过滤器D63等构成。当室外气候条件较差，用空调冷源一的功耗将会大于用空调冷源二的功耗时，系统将会使用空调冷源二制冷，与常规的中央空调系统冷源站结构一致，系统通过制冷主机51制冷，通过闭式冷却塔11散热；不过本系统通过制冷主机51设定制冷出水温度，提高其出水温度，降低能耗，控制器通过通讯接口利用变频器控制冷冻水泵61的运行频率，使其冷量满足机房冷量的需求。
所述模块一和/或模块二设计成集装箱式。
所述散热装置一2中喷淋水泵21出水端的管路上设置有用于检测喷淋水泵21运行情况的喷淋水靶流开关72。所述冷水供水管路和冷水回水管路上还分别设置有冷水供水温度传感器77和冷水回水温度传感器71。所述冷水回水管路上还设置有冷水流量计78。所述制冷主机51的蒸发器的出水端还设置有用于检测冷冻水泵61运行情况的主机冷水靶流开关76。所述制冷主机51的冷凝器的出水端与闭式冷却塔11内的喷淋装置相连接的管路上还设置有主机冷却水靶流开关75和主机冷却水出口温度传感器74。所述闭式冷却塔11的底部与散热装置一2的进水端连接的管路上还设置有主机冷却水入口温度传感器73。
本发明在实际工作时，由无人值守控制装置控制，无人值守控制装置由5个变频器和控制器等构成。其中有一个变频器控制闭式冷却塔11中塔风机的运行频率，一个变频器控制闭式塔循环水泵31的运行频率，一个变频器控制喷淋水泵21的运行频率，一个变频器控制冷冻水泵61的运行频率，一个变频器控制冷却水泵41的运行频率。
由于空调冷源一启动较快，能快速提供冷源的原因，冷站系统启动，首先启动空调冷源一，无人值守控制装置的控制器通过安装在室外的环境温湿度传感器检测室外气候条件，在控制器中手动确定一个气候条件参数，由控制器确定空调冷源一或空调冷源二投入运行，在空调冷源二启动前，空调冷源一仍可持续提供冷源，确保供冷的持续性。
在空调冷源一投入运行时，控制器通过冷水供水温度传感器77、冷水回水温度传感器79检测冷水供回水温差变化，并由其内部的节能控制软件进行计算，通过变频器动态调整闭式塔循环水泵31的运行频率；控制器通过冷水供水温度传感器77检测冷水供水温度，并由其内部的节能控制软件进行计算，通过变频器动态调整闭式冷却塔11中的塔风机的运行频率；喷淋水泵21的运行频率与闭式冷却塔11中的塔风机的运行频率进行比例控制，通过变频器动态调整喷淋水泵21的运行频率。
在空调冷源二投入运行时，控制器通过冷水供水温度传感器77、冷水回水温度传感器79检测冷水供回水温差变化，并由其内部的节能控制软件进行计算，通过变频器动态调整冷冻水泵61的运行频率；控制器通过主机冷却水出口温度传感器74检测冷却水出水温度，并由其内部的节能控制软件进行计算，通过变频器714动态调整冷却水泵41的运行频率；控制器通过主机冷却水入口温度传感器73检测冷却水入水温度，并由其内部的节能控制软件进行计算，通过变频器动态调整闭式冷却塔11中的塔风机运行频率。在控制水泵及塔风机运行频率时，在满足机房冷量需求的情况下，尽可能的降低其运行频率，从而降低空调冷源能耗。
控制器通过主机冷冻水靶流开关76检测冷冻水泵61的运行情况；控制器715通过主机冷却水靶流开关75检测冷却水泵61的运行情况；制器715通过喷淋水靶流开关72检测喷淋水泵21的运行情况；实时监测冷站系统中冷源的运行情况，确保系统的高可靠性。控制器通过变频器工作温度传感器检测变频器工作环境温度，以此来控制排热装置中排热风扇的运行频率，以此来确保变频器工作环境温度的适宜。
本发明的模块化双冷源集成冷站系统通过将空调冷源一、空调冷源二设计为模块化的集装箱式的装置，并将无人值守控制装置设置在模块二中，实现对冷站系统的控制。将整个系统模块化，这样使空调建设初期缩小系统范围，设计简单，安装方便；本系统通过对在室外不同的气候条件，选择不同的供冷冷源，根据不同地区温湿度的不同选择的条件不同，在室外气象环境条件较差时，例如夏季，冷源由空调冷源二提供；在室外气象环境条件较好时，例如冬季，冷源由空调冷源一提供；通过设置无人值守控制装置，根据室外气候条件自动选择空调冷源一或空调冷源二提供冷源；无人值守控制装置内设置有人机接口、控制器、变频器等，实现对冷源站的各种环境、空调参数进行监视、调节和控制，这里环境参数主要为室外温湿度；空调参数包括空调冷源一的供回水温度/循环泵运行频率、空调冷源二的供回水温度/冷却水泵运行频率/冷冻水泵运行频率/喷淋泵运行频率/喷淋水温度/冷却水出水温度/主机冷水靶流开关/主机冷却水靶流开关、两冷源都有的冷却塔风机运行频率/冷水供水流量、冷源站内的排热风机运行频率。
本发明的第一个特点是整个冷源系统模块化，便于运输、安装以及冷站的快速建设。此发明将整个冷源系统分为两个模块，尽可能的缩小使用面积，使其空间利用率达到最大，传统的冷源站不仅占地面积大，在设计前期、中期以及后期都需花费大量的人力、物力，大大增加了其安装周期，本发明两个模块便于拆分运输、现场整合，且可室外安装，占地面积小，大大降低其生产安装周期及节省室内建筑面积。
本发明的第二个特点是此冷站系统为双冷源供冷，且根据室外环境参数的改变自动选择空调冷源一或空调冷源二提供冷源。不同地区的气候条件是有差异的，所以不同地区有不同的气象条件界点，以此来确定用空调冷源一或空调冷源二投入运行，在环境条件较好的季节，充分利用自然环境条件，提高冷源的能效。
本发明的第三个特点是一塔双用，闭式冷却塔可作空调冷源一的制冷装置，也可以作为空调冷源二的散热装置。在选择不同冷源运行时，系统自动切换闭式冷却塔的调节参量及调节目标以满足不同的运行需求。此发明将闭式塔的喷淋部分设计为三通，一端接空调冷源一的散热装置，另一端接空调冷源二的散热装置。当空调冷源一运行时，喷淋系统作为空调冷源一的蒸发散热喷淋水，给闭式冷却塔盘管内的循环水降温；当空调冷源二运行时，喷淋系统作为空调冷源二的制冷装置冷却散热装置，为空调冷源二降温。如此设计，不仅提高系统运行效率，也增加了设备利用率。
本发明的第四个特点是无人值守系统。无人值守控制装置内设置有控制器、变频器等，实现对整个冷站系统的全面监控，使其能在开机后能自动切换冷源、自动运行、无人值守。控制器通过与各个点的温湿度传感器相通讯，采集各个点的温湿度参数；通过设定冷水的供水温度，运用变频器动态调整冷冻水泵和循环水泵的运行频率；通过设定冷却塔出水温度，运用变频器动态调整塔风机的运行频率；通过设定冷却水出水温度，运用变频器动态调整冷却水泵的运行频率；喷淋水泵通过与塔风机比例控制，运用变频器动态调整喷淋水泵的运行频率。运行过程中，通过控制器采集室外环境气象条件，在环境气象条件较好，达到使用空调冷源一时，系统自动切换为空调冷源一；在环境气象条件较差，使用空调冷源一满足不了机房需求冷量时，系统自动切换为空调冷源二；在整个过程中，自动进行，无需人员值守。
本发明的第五个特点是宽温冷水出口温度，系统可根据实际需求，从5℃至22℃之间任意设置出口温度，而且能够稳定控制。这样设计有利于提高主机的使用范围，并且在不同的出口温度下都能保证更高的系统能效比。

Claims (8)

1.一种模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：包括模块一和模块二，模块一中设置有制冷装置A(1)和散热装置一(2)，模块二中设置有输送装置A(3)、散热装置二(4)、制冷装置B(5)和输送装置B(6)；冷水回水管路通过输送装置B(6)与制冷装置B(5)中的制冷主机(51)的蒸发器进水端连接，冷水回水管路还通过输送装置A(3)与制冷装置A(1)中闭式冷却塔(11)的盘管的进水端连接；闭式冷却塔(11)的盘管的出水端和制冷主机(51)的蒸发器出水端均与冷水供水管路连接；
制冷主机(51)的冷凝器的进水端与散热装置二(4)的出水端连接，散热装置二(4)的进水端通过管路与闭式冷却塔(11)的底部连接；制冷主机(51)的冷凝器的出水端还通过管路与闭式冷却塔(11)内的喷淋装置连接；闭式冷却塔(11)的底部还通过管路与散热装置一(2)的进水端连接，散热装置一(2)的出水端与闭式冷却塔(11)内的喷淋装置连接。
2.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述模块一和/或模块二设计成集装箱式。
3.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述散热装置一(2)中喷淋水泵(21)出水端的管路上设置有用于检测喷淋水泵(21)运行情况的喷淋水靶流开关(72)。
4.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述冷水供水管路和冷水回水管路上还分别设置有冷水供水温度传感器(77)和冷水回水温度传感器(71)。
5.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述冷水回水管路上还设置有冷水流量计(78)。
6.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述制冷主机(51)的蒸发器的出水端还设置有用于检测冷冻水泵(61)运行情况的主机冷水靶流开关(76)。
7.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述制冷主机(51)的冷凝器的出水端与闭式冷却塔(11)内的喷淋装置相连接的管路上还设置有主机冷却水靶流开关(75)和主机冷却水出口温度传感器(74)。
8.如权利要求1所述的模块化设计的双冷源集成冷站系统，其特征在于：所述闭式冷却塔(11)的底部与散热装置一(2)的进水端连接的管路上还设置有主机冷却水入口温度传感器(73)。
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