CN106765783B - 一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，包括水冷热泵机组、闭式蒸发冷却塔、闭式水蓄冷罐、风柜、红酒架、红酒架集风单元、红酒架分风单元、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却水泵以及温度传感器等；通过设置上述各部件，且通过各部件的组合形成第一回路、第二回路、第三回路、第四回路和第五回路，实际使用过程中，通过控制各部件的运行状态以及相互连接管道的通断，即可根据实际环境情况，达到不同的制冷效果，节省资源和成本，本设计操控方便，并融入了先进的冷气平行流精细控制技术，能够对红酒储藏有效区域实现高精度控制，资源利用率高。
Description
[技术领域]
本发明涉及酒窖温度控制技术领域，尤其涉及一种节能、环保、能够有效降低酒窖空调系统运行的能耗，同时能够对藏酒有效区的温度进行精细化控制的结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统。
[背景技术]
葡萄酒储藏工艺是由其酿造方法决定的，葡萄酒的生命周期对葡萄酒的成熟、风格、品质都有极大影响。
储藏葡萄酒的环境温度既不能太低，也不能太高，且环境温度变化不宜太剧烈，因此为了达到这些近乎苛刻的要求，储藏葡糖酒的酒窖不可避免的需应用到酒窖空调。
酒窖空调是整个酒窖的“心脏”，如果酒窖空调的设计不合理或技术存在缺陷，那么全年24小时不间断运行的酒窖空调将带来极其巨大的能耗，最严重的情形可能导致所有的藏酒全部被废。那么酒窖空调技术革新时急需且最关键的方面是：(1)怎样实现不间断运行时能耗最低化；(2)红酒储藏有效区温度控制精度的精细化。因此，在不改变酒窖建筑结构的前提下，能够有效降低酒窖空调系统运行的能耗，同时能够对藏酒有效区的温度进行精细化控制对于目前酒窖空调系统的现状很有实际价值。
基于上述问题，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从多个方面入手进行改进和改善，并取得了较好的成绩。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种节能、环保、能够有效降低酒窖空调系统运行的能耗，同时能够对藏酒有效区的温度进行精细化控制的结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统。
本发明解决技术问题的方案是提供一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，包括水冷热泵机组、闭式蒸发冷却塔、闭式水蓄冷罐、风柜、红酒架、红酒架集风单元、红酒架分风单元、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却水泵以及温度传感器；所述水冷热泵机组包括热泵压缩机、水冷热泵机组蒸发器、节流阀和水冷热泵机组冷凝器；
所述闭式蒸发冷却塔底部出水管路与冷却水泵进口相连接，冷却水泵出口与水冷热泵机组冷凝器进口相连接，水冷热泵机组冷凝器出口与闭式蒸发冷却塔上部进口相连形成第一回路；
所述冷却水泵出口与闭式水蓄冷罐底部进口相连接，闭式水蓄冷罐上部出口与闭式蒸发冷却塔上部进口相连接形成第二回路；
所述冷却水泵出口与风柜冷冻水进口相连接，风柜冷冻水出口再与闭式蒸发冷却塔上部进口相连接形成第三回路；
所述蓄冷水泵出口与闭式水蓄冷罐底部进口相连接，闭式水蓄冷罐上部出口与水冷热泵机组蒸发器进口相连接，水冷热泵机组蒸发器出口与蓄冷水泵进口相连形成第四回路；
所述红酒架集风单元出口与风柜进风口相连，风柜出风口与红酒架分风单元进口相连构成第五回路。
优选地，所述风柜的冷冻水出口位置设置有温度传感器；且在所述闭式水蓄冷罐的上部进口处设置有水蓄冷罐电动调节阀；温度传感器对离开风柜冷冻水的温度进行感测，系统根据温度传感器的感测结果调节水蓄冷罐电动调节阀的开度。
优选地，所述风柜的冷冻水进口位置设置有放冷水泵。
优选地，所述红酒架采用封闭式冷气平行流设计；该红酒架设置有酒架玻璃外门。
优选地，所述风柜的冷冻水出口处、闭式水蓄冷罐上部与水冷热泵机组蒸发器进口的连接管道上、水冷热泵机组冷凝器出口与闭式水蓄冷罐上部的连接管道上都设置有电动开关阀，各电动开关阀的一端相交于一点，且水蓄冷罐电动调节阀的一端连接该相交点，另一端连接闭式水蓄冷罐上部进口。
优选地，所述冷却水泵与水冷热泵机组冷凝器的连接管路以及冷却水泵与闭式水蓄冷罐的连接管路上都设置有电动开关阀。
优选地，所述红酒架集风单元出口与风柜进风口相连的管路上设置有温度传感器。
与现有技术相比，本发明一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统通过设置水冷热泵机组、闭式蒸发冷却塔、闭式水蓄冷罐、风柜、红酒架、红酒架集风单元、红酒架分风单元、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却水泵以及温度传感器等，且通过各部件的组合形成第一回路、第二回路、第三回路、第四回路和第五回路，实际使用过程中，通过控制各部件的运行状态以及相互连接管道的通断，即可根据实际环境情况，达到不同的制冷效果，节省资源和成本，本设计操控方便，并融入了先进的冷气平行流精细控制技术，能够对红酒储藏有效区域实现高精度控制，资源利用率高。
[附图说明]
图1是本发明一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统中水路循环系统的平面结构示意图。
图2是本发明一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统中风路循环系统的平面结构示意图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1和图2，本发明一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统1包括水冷热泵机组、闭式蒸发冷却塔5、闭式水蓄冷罐16、风柜7、红酒架21、红酒架集风单元19、红酒架分风单元18、蓄冷水泵17、放冷水泵15、冷却水泵6以及温度传感器8,温度传感器20；所述水冷热泵机组包括热泵压缩机1、水冷热泵机组蒸发器2、节流阀3和水冷热泵机组冷凝器4；
所述闭式蒸发冷却塔5底部出水管路与冷却水泵6进口相连接，冷却水泵6出口与水冷热泵机组冷凝器4进口相连接，水冷热泵机组冷凝器4出口与闭式蒸发冷却塔5上部进口相连形成第一回路；
所述冷却水泵6出口与闭式水蓄冷罐16底部进口相连接，闭式水蓄冷罐16上部出口与闭式蒸发冷却塔5上部进口相连接形成第二回路；
所述冷却水泵6出口与风柜7冷冻水进口相连接，风柜7冷冻水出口再与闭式蒸发冷却塔5上部进口相连接形成第三回路；
所述蓄冷水泵17出口与闭式水蓄冷罐16底部进口相连接，闭式水蓄冷罐16上部出口与水冷热泵机组蒸发器2进口相连接，水冷热泵机组蒸发器2出口与蓄冷水泵17进口相连形成第四回路；
所述红酒架集风单元19出口与风柜7进风口相连，风柜7出风口与红酒架分风单元18进口相连构成第五回路。
优选地，所述风柜7的冷冻水出口位置设置有温度传感器8；且在所述闭式水蓄冷罐16的上部进口处设置有水蓄冷罐电动调节阀12；温度传感器—8对离开风柜冷冻水的温度进行感测，系统根据温度传感器8的感测结果调节水蓄冷罐电动调节阀12的开度。
优选地，所述风柜7的冷冻水进口位置设置有放冷水泵15。
优选地，所述红酒架21采用封闭式冷气平行流设计；该红酒架设置有酒架玻璃外门。
优选地，所述风柜7的冷冻水出口处设置有电动开关阀9、闭式水蓄冷罐16上部与水冷热泵机组蒸发器2进口的连接管道上设置有电动开关阀11以及水蓄冷罐电动调节阀12、水冷热泵机组冷凝器4出口与闭式水蓄冷罐16上部的连接管道上设置有电动开关阀11，各电动开关阀的一端相交于一点，且水蓄冷罐电动调节阀12的一端连接该相交点，另一端连接闭式水蓄冷罐16上部进口。
优选地，所述冷却水泵6与水冷热泵机组冷凝器4的连接管路上设置有电动开关阀14，冷却水泵6与闭式水蓄冷罐16的连接管路上设置有电动开关阀13。
优选地，所述红酒架集风单元19出口与风柜7的进风口相连的管路上设置有温度传感器20。
基于上述节能型高精度酒窖空调的调控运行方法，包括如下内容：
自然冷源直接供冷：在过渡季节或者冬季室外环境温度低于红酒酒窖恒温温度3℃以上时，调控系统启用自然冷源直接供冷，即自动调整相应电动阀门开关状态，使闭式蒸发冷却塔通过冷却水泵6直接与空调末端小型风柜7相串联，启动该冷却水泵6及闭式蒸发冷却塔5，在室外的闭式蒸发冷却塔5的作用下载冷介质水将室外自然冷源导入室内空调末端小型风柜7，最后风柜7以平行流送风的方式将冷源送人红酒酒架21(储藏有效区)冷却红酒保持恒定的储藏温湿度。
具体的控制方式为：开启前将电动开关阀—9、10、13分别打开，电动开关阀—11、12、14分别关闭，各个电动开关阀按要求开关到位后，启动冷却水泵6，冷却水泵6将闭式蒸发冷却塔5内冷却后的较低温度冷却水输送至空调末端小型风柜7内部的换热盘管，与换热盘管另一侧从红酒架集风单元19送过来的较高温度酒窖回风进行换热，吸收这些回风热量升温后流向闭式蒸发冷却塔5的进水口完成水路的循环；风路循环：在空调末端小型风柜7自带内部风机的作用下，从红酒架集风单元19过来的较高温度酒窖回风直接被送至空调末端小型风柜7，以强制对流方式从空调末端小型风柜7内换热盘管表面流过，并与换热管内部从闭式蒸发冷却塔5流来的低温冷却水换热降温至红酒储藏适宜的温度(如13～18℃)，然后该适宜温度的空气流向红酒架分风单元18，随后被均匀分配流向红酒架21的各个红酒储藏层，维持红酒长期处于适宜的储藏温度，接着与红酒架21内部各层储藏红酒热交换后的较高温度空气在红酒架集风单元19处汇集，最后再一次被送至空调末端小型风柜7，如此往复循环实现红酒长期稳定高效储藏。
在自然冷源直接供冷模式中，由于该水路循环采用直接将自然冷源的冷量引入酒窖内部，不存在中间环节，不运行水冷热泵机组，能耗显著降低；再者，该装置中将酒窖内红酒架设计成闭式多层结构并加装集风和分风模块后，实现红酒储藏有效区局部二维平行流精确送风，使酒窖内部在保证红酒储藏(13～18℃)高品质基础上提高了人员活动空间舒适度(24～28℃)，进一步大大降低系统的冷却能耗。在这两种技术的加成作用下总体能耗相对常规酒窖空调下降接近30％。
自然冷源间接供冷：在夏季或者较高室外温度的天气，调控系统启用自然冷源间接供冷，即自动调整相应电动阀门开关状态，使水冷热泵机组蒸发器2通过放冷水泵(兼冷冻水泵)15与空调末端小型风柜7相串联，同时水冷热泵机组冷凝器4通过冷却水泵6直接与闭式蒸发冷却塔5相串联，启动闭式蒸发冷却塔5、放冷水泵(兼冷冻水泵)15、冷却水泵6、水冷热泵机组，水冷热泵机组可将自然冷源间接的由闭式蒸发冷却塔5转移至空调末端小型风柜7，最后风柜7以平行流送风的方式将冷源送人红酒架21储藏有效区冷却红酒保持恒定的储藏温湿度。
具体的控制方式为：开启前首先将电动开关阀—9、11、14分别打开，电动开关阀—10、12、13分别关闭。冷却水循环：各个电动开关阀按要求开关到位后，启动冷却水泵6，冷却水泵6将闭式蒸发冷却塔5内冷却后的较低温度冷却水输送至水冷热泵机组冷凝器4，在水冷热泵机组冷凝器4处吸热升温后流向闭式蒸发冷却塔5的进水口然后在闭式蒸发冷却塔5被再次冷却完成一次冷却水循环；冷冻水循环：各个电动阀门按要求开关到位后，启动蓄冷水泵17，蓄冷水泵17将由水冷热泵机组蒸发器2内放热降温后的冷冻水送至空调末端小型风柜7内部的换热盘管，与换热盘管另一侧从红酒架集风单元19送过来的较高温度酒窖回风进行换热，吸收这些回风热量升温后的冷冻水流向水冷热泵机组蒸发器2再次放热降温完成一次冷冻水循环；水冷热泵机组内部制冷循环：冷却水循环以及冷冻水循环全部安全稳定启动后，水冷热泵机组内部热泵压缩机1启动，机组内部制冷工质由水冷热泵机组冷凝器4流向节流阀3，然后经过水冷热泵机组蒸发器2，再回到热泵压缩机1，制冷工质在热泵压缩机1处压缩后再次流向水冷热泵机组冷凝器4完成一个循环，该循环过程中制冷工质持续不断在水冷热泵机组冷凝器4内部放热降温，在水冷热泵机组蒸发器2内部吸热升温，达到将热量由冷冻水循环中转移至冷却水循环中，最后排向室外环境。
水蓄冷独立供冷：为了达到节能节费运行目的，在用电高峰或高峰电价时段，调控系统启用水蓄冷独立供冷，即自动调整相应电动阀门开关状态，使闭式水蓄冷罐16通过放冷水泵15直接与空调末端小型风柜7相串联，之后只需启动放冷水泵15便可实现闭式水蓄冷罐16中蓄存的冷量直接输送至空调末端小型风柜7，然后风柜7以平行流送风的方式将冷源送人红酒架21(储藏有效区)冷却红酒保持恒定的储藏温湿度。
具体的控制方式为：开启前将电动开关阀—9、12分别打开，电动开关阀—10、11、13、14分别关闭，各个电动开关阀按要求开关到位后，启动放冷水泵—15，放冷水泵15将闭式水蓄冷罐16底部的低温冷水(4℃左右)送至空调末端小型风柜7内部的换热盘管，与换热盘管另一侧从红酒架集风单元19送过来的较高温度酒窖回风进行换热，吸收这些回风热量升温后变为冷温水(12℃左右)，然后这些冷温水回到闭式水蓄冷罐16上部，如此往复循环直至将闭式水蓄冷罐16中蓄存的冷冻水全部冷量放完变为约12℃的冷温水后停止水蓄冷独立供冷模式。
自然冷源边蓄边供冷：
①在过渡季节室外环境温度略高于红酒酒窖恒温温度时，调控系统自动调整相应电动开关阀开关状态，使空调末端小型风柜7与闭式水蓄冷罐16并联，之后再与蓄冷水泵17及水冷热泵机组蒸发器2串联，同时水冷热泵机组冷凝器4通过冷却水泵6直接与闭式蒸发冷却塔5相串联，然后启动闭式蒸发冷却塔5、蓄冷水泵17、冷却水泵6、水冷热泵机组，水冷热泵机组可将自然冷源间接的由冷却塔转移至水冷热泵机组蒸发器2，然后该部分冷源在蓄冷水泵17作用下分为两路，其中一路送至闭式水蓄冷罐16将冷量蓄存起来，另外一路送至空调末端小型风柜7，最后风柜7以平行流送风的方式将这部分冷源送人红酒架21(储藏有效区)冷却红酒保持恒定的储藏温湿度，至此实现间接式自然冷源边蓄边供冷运行。
②在室外环境温度低于红酒酒窖恒温温度较多时，调控系统自动调整相应电动开关阀开关状态，使闭式水蓄冷罐16与空调末端小型风柜7相并联之后再经由冷却水泵6与闭式蒸发冷却塔5相串联，然后启动闭式蒸发冷却塔5、冷却水泵6，室外的闭式蒸发冷却塔5在载冷介质水的作用下将室外自然冷源导入室内并分为两路，其中一路送至闭式水蓄冷罐16将冷量蓄存起来，另外一路送至空调末端小型风柜7，最后风柜7以平行流送风的方式将这部分冷源送人红酒架21(储藏有效区)冷却红酒保持恒定的储藏温湿度，至此实现直接式自然冷源边蓄边供冷运行。
自然冷源边蓄边供冷模式实际上是在自然冷源直接供冷模式的基础上同时进行蓄冷运行，其应用的场合是昼夜温差极大的区域或季节，当室外经过闭式蒸发冷却塔5获得的自然冷源超过酒窖需要的冷负荷时，根据温度传感器8的实测数值自动调节电动开关阀12的开度，将多余的冷量蓄存在闭式水蓄冷罐16中，待室外环境温度回升或酒窖负荷增大后将其释放出来，这种模式不需要额外增加系统的电耗，能够高效的利用自然能源，提高系统整体的能效。
与现有技术相比，本发明一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统通过设置水冷热泵机组(主要由热泵压缩机1、水冷热泵机组蒸发器2、节流阀3、水冷热泵机组冷凝器4组成)、闭式蒸发冷却塔5、闭式水蓄冷罐16、风柜7、红酒架21、红酒架集风单元19、红酒架分风单元18、蓄冷水泵17、放冷水泵15、冷却水泵6以及温度传感器8,温度传感器20等，且通过各部件的组合形成第一回路、第二回路、第三回路、第四回路和第五回路，实际使用过程中，通过控制各部件的运行状态以及相互连接管道的通断，即可根据实际环境情况，达到不同的制冷效果，节省资源和成本，本设计操控方便，并融入了先进的冷气平行流精细控制技术，能够对红酒储藏有效区域实现高精度控制，资源利用率高。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (7)
1.一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：包括水冷热泵机组、闭式蒸发冷却塔、闭式水蓄冷罐、风柜、红酒架、红酒架集风单元、红酒架分风单元、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却水泵以及温度传感器；所述水冷热泵机组包括热泵压缩机、水冷热泵机组蒸发器、节流阀和水冷热泵机组冷凝器；
所述闭式蒸发冷却塔底部出水管路与冷却水泵进口相连接，冷却水泵出口与水冷热泵机组冷凝器进口相连接，水冷热泵机组冷凝器出口与闭式蒸发冷却塔上部进口相连形成第一回路；
所述冷却水泵出口与闭式水蓄冷罐底部进口相连接，闭式水蓄冷罐上部出口与闭式蒸发冷却塔上部进口相连接形成第二回路；
所述冷却水泵出口与放冷水泵进口相连接，放冷水泵出口与风柜进口相连接，风柜出口再与闭式蒸发冷却塔上部进口相连接形成第三回路；
所述蓄冷水泵出口与闭式水蓄冷罐底部进口相连接，闭式水蓄冷罐上部出口与水冷热泵机组蒸发器进口相连接，水冷热泵机组蒸发器出口与蓄冷水泵进口相连形成第四回路；
所述红酒架集风单元出口与风柜进风口相连，风柜出风口与红酒架分风单元进口相连构成第五回路；
在所述风柜的冷冻水出口位置设置有温度传感器；且在所述闭式水蓄冷罐的上部进口处设置有水蓄冷罐电动调节阀；温度传感器对离开风柜冷冻水的温度进行感测，系统根据温度传感器的感测结果调节水蓄冷罐电动调节阀的开度；
所述风柜的冷冻水出口处、闭式水蓄冷罐上部与水冷热泵机组蒸发器进口的连接管道上、水冷热泵机组冷凝器出口与闭式水蓄冷罐上部的连接管道上都设置有电动开关阀，各电动开关阀的一端相交于一点，且水蓄冷罐电动调节阀的一端连接该相交点，另一端连接闭式水蓄冷罐上部进口。
2.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：在所述风柜的冷冻水进口位置设置有放冷水泵。
3.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：在所述闭式蒸发冷却塔下部出口的连接管路上设置有冷却水泵。
4.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：所述红酒架采用封闭式冷气平行流设计；该红酒架设置有酒架玻璃外门。
5.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：所述水冷热泵机组蒸发器与水冷热泵机组冷凝器构成的循环回路中，水冷热泵机组蒸发器的出口与水冷热泵机组冷凝器进口的连接管路上设置有热泵压缩机，水冷热泵机组蒸发器的进口与水冷热泵机组冷凝器出口的连接管路上设置有节流阀。
6.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：所述冷却水泵与水冷热泵机组冷凝器的连接管路以及冷却水泵与闭式水蓄冷罐的连接管路上都设置有电动开关阀。
7.如权利要求1所述的一种结合水蓄冷与自然冷源的节能型高精度酒窖空调系统，其特征在于：所述红酒架集风单元出口与风柜进风口相连的管路上设置有温度传感器。
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