CN109140633A - 水蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水蓄冷装置，包括离心式制冷机、空调末端设备、冷却塔和消防水池，离心式制冷机的蒸发器的出水口连通空调末端设备的进水口，空调末端设备的出水口通过冷冻水循环泵连通蒸发器的进水口，空调末端设备的出水口还通过限压旁通阀、第一阀门连通消防水池，消防水池通过蓄放冷泵连通蒸发器的进水口，离心式制冷机的冷凝器的出水口连通冷却塔的进水口，冷却塔的出水口通过冷却水循环泵连通冷凝器的进水口。本发明利用夜间电价的最低电价时段进行制冷，将制冷后的低温水存储到消防水池，即蓄冷过程。白天将消防水池储备的低温水注入到原有的冷冻水循环系统中，供给空调末端设备。同时提高了设备的运行效率。

Description

水蓄冷装置

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种水蓄冷装置。

背景技术

现有的商业项目制冷是采用离心式空调主机或者螺杆式空调主机进行制冷，在设计时，空调的制冷负荷是按照夏天气温较高的下午时段的需求负荷选择的制冷主机容量。在办公和写字楼等项目，在夜间空调负荷基本为零，制冷的空调主机就停机了；在酒店等项目，夜间的制冷负荷约为制冷设备额定负荷的30％左右，制冷主机在低负荷工况运行。

发明内容

本发明旨在提供水蓄冷装置，其目的在于利用夜间电价的最低电价时段进行制冷，将制冷后的低温水存储到消防水池，即蓄冷过程。白天将消防水池储备的低温水注入到原有的冷冻水循环系统中，供给空调末端设备。白天的供冷是利用夜间低谷电价制冷的低温水作为冷冻水，直接降低了空调的运行成本。并且，因为有消防水池进行蓄冷，制冷设备可以满负荷工作，提高了设备的运行效率，把空调设备的潜力和夜间低电价时段的电能充分的利用。

为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：

本发明公开的水蓄冷装置，包括离心式制冷机、空调末端设备、冷却塔和消防水池，所述离心式制冷机的蒸发器的出水口连通空调末端设备的进水口，所述空调末端设备的出水口通过冷冻水循环泵连通蒸发器的进水口，空调末端设备的出水口还通过限压旁通阀、第一阀门连通消防水池，所述消防水池通过蓄放冷泵连通蒸发器的进水口，所述离心式制冷机的冷凝器的出水口连通冷却塔的进水口，所述冷却塔的出水口通过冷却水循环泵连通冷凝器的进水口。

进一步的，本发明还包括第十三阀门，所述冷冻水循环泵、蓄放冷泵均连通第十三阀门，所述第十三阀门连通蒸发器的进水口。

优选的，所述消防水池通过第二阀门连通冷凝器的进水口，所述冷凝器的出水口通过第三阀门连通消防水池，冷凝器的出水口与冷却塔的进水口的连通管路上设有第四阀门，所述冷却塔的出水口与冷凝器的进水口的连通管路上设有第五阀门。

优选的，所述冷凝器的出水口通过第六阀门连通冷凝器的进水口。

优选的，所述第二阀门、第五阀门、第六阀门均连通冷却水循环泵的进水口。

优选的，所述第二阀门并联在蓄放冷泵的两端，所述蓄放冷泵与蒸发器的进水口之间的连通管路上设有第七阀门，所述蓄放冷泵与第七阀门之间的连接管道上设有分支管道，所述分支管道连接连通冷却水循环泵，分支管道上设有第八阀门。

优选的，所述第三阀门与消防水池的连接管路上并联过滤器。

进一步的，还包括第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第十二阀门，所述第十阀门的一端连接第一管道的一端，所述第一管道的另一端位于消防水池内部的下部，所述第十二阀门的一端连通第一管道；所述第十一阀门的一端连接第二管道的一端，所述第二管道的另一端位于消防水池内部的上部，所述第九阀门的一端连通第二管道；所述第九阀门的另一端、第十阀门的另一端连通蓄放冷泵的进水口，所述第十一阀门、第十二阀门的另一端连通第一阀门、第三阀门。

进一步的，所述消防水池内部设有第一温度传感器、液位传感器，所述冷凝器的进水口设有第二温度传感器，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门均为电控阀，所述第六阀门为比例电控阀，所述第一温度传感器、第二温度传感器、液位传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门均连接控制器。

进一步的，所述蒸发器的出水口处设有第一压力传感器，所述限压旁通阀与空调末端设备的出水口的连接处设有第二压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器均连接控制器。

本发明不是传统的蓄冷、放冷两种截然不同的运行模式，而是采用蓄冷和放冷相结合，与原制冷系统勾兑循环的模式，既保证了原制冷系统的正常供冷，又同时进行蓄冷和放冷，没有蓄冷和放冷的模式切换。

本发明的蓄冷和放冷过程如下：

1、蓄冷过程：夜间低电价谷短的最低电价时(23时)，离心式制冷剂启动，空调系统进行制冷和房间供冷，同时用蓄放冷泵将消防水池内的高温水通过原供热管道打入到空调冷冻水循环系统，蓄放冷泵的每小时流量按照消防水池有效容量的1/8来确定(夜间低电价时段为8小时)，扬程略高于系统运行时冷冻水泵后段的压力，消防水池中的高温水与原系统的冷冻水混合后，水温提高，进入离心式制冷机的蒸发器，温度降低带走冷量，成为低温冷冻水通过分水器、空调末端设备、集水器回到机房，这时系统内的冷冻水压力因为消防水池高温水的注入而升高，在集水器到冷冻水循环泵之间安装旁通管，设置限压阀，高于原系统的工作压力时限压阀打开，将多余的低温水通过管道送回消防水池。这样消防水池的高温水不断的注入到冷冻水循环系统，制冷后从回水端的限压阀处送回到消防水池，消防水池的水温就逐渐降低，变成低温冷冻水。

2、放冷过程，白天非低电价时段(7时以后)，离心式制冷机停机，空调系统中的冷冻循环泵和空调末端设备正常运行，同时用蓄放冷泵将消防水池中的低温冷冻水通过原供热管道打入到空调冷冻水循环系统，这时系统回水温度较高，与低温冷冻水混合后通过管路进入离心式制冷机的蒸发器，这时的制冷机不工作，只是作为冷冻水的一个通道，通过分水器、空调末端设备、集水器回到机房，这时的水是换热后的高温水，高于系统压力的高温水经过旁通管路上的限压阀流回消防水池。这样不断的循环，消防水池内的水温逐步升高，当水温超过空调工作的高限设定温度时，放冷过程停止。这时的水池内放冷结束的水并入冷却水系统，将其潜在的冷量供给制冷机的冷凝器，此时冷却塔不工作。

在上述工作过程中，整个消防水池的水量是不变化的，所以将消防水池用于进行水蓄冷是符合消防的有关规定的。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的蓄冷水池利用了原有的消防水池，降低了蓄冷投入的成本，只需要对消防水池进行保温处理。

2、同时，现有的商业项目一般采用4管制进行供冷和供热，从原制冷系统到消防水池蓄冷管道可利用夏天供冷时闲置的供热管道，也可降低初期投入成本。

3、因为蓄冷的核心理念是蓄冷的冷冻水勾兑到原系统中，简化了消防水池中的布水器，从而降低初期的投资成本。

4、在利用放冷结束后的消防水池的水作为制冷主机的冷却水时，不运行冷却塔，节约了冷却塔的耗电。

5、通常消防水池与制冷机同层布置，对循环水泵的扬程要求减小，电能消耗也同时减小。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1-消防水池、2-离心式制冷机、3-空调末端设备、4-冷却塔、11-液位传感器、12-蓄放冷泵、13-第七阀门、14-第二阀门、15-第十阀门、16-第九阀门、17-第十二阀门、18-第十一阀门、19-第一温度传感器、21-冷冻水循环泵、22-第十三阀门、23-第一压力传感器、24-第四阀门、25-第六阀门、26-第八阀门、27-冷却水循环泵、28-第二温度传感器、29-第五阀门、31-限压旁通阀、32-第一阀门、第二压力传感器33、41-第三阀门、第一压力表42、第二压力表43、44-第一过滤器、45-第二过滤器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开的水蓄冷装置，包括离心式制冷机2、空调末端设备3、冷却塔4和消防水池1，离心式制冷机2的蒸发器的出水口连通空调末端设备3的进水口，空调末端设备3的出水口通过冷冻水循环泵21连通蒸发器的进水口，空调末端设备3的出水口还通过限压旁通阀31、第一阀门32连通消防水池1，消防水池1通过蓄放冷泵12连通蒸发器的进水口，离心式制冷机2的冷凝器的出水口连通冷却塔4的进水口，冷却塔4的出水口通过冷却水循环泵27连通冷凝器的进水口。

本发明还包括第十三阀门22，冷冻水循环泵21、蓄放冷泵12均连通第十三阀门22，第十三阀门22连通蒸发器的进水口。消防水池1通过第二阀门14连通冷却水循环泵27的进水口，冷凝器的出水口通过第三阀门41连通消防水池1，冷凝器的出水口与冷却塔4的进水口的连通管路上设有第四阀门24，冷却塔4的出水口与冷却水循环泵27的连通管路上设有第五阀门29。冷凝器的出水口通过第六阀门25连通冷却水循环泵27冷凝器的进水口。第二阀门14并联在蓄放冷泵12的两端，蓄放冷泵12与蒸发器的进水口之间的连通管路上设有第七阀门13，蓄放冷泵与第七阀门13之间的连接管道上设有分支管道，分支管道连接连通冷却水循环泵27，分支管道上设有第八阀门26。第三阀门41与消防水池1的连接管路上并联过滤器，过滤器的两端分别设有第一压力表42、第二压力表43，过滤器包括第一过滤器44和第二过滤器45，第一过滤器44和第二过滤器45并联。

本发明还包括第九阀门16、第十阀门15、第十一阀门18和第十二阀门17，第十阀门15的一端连接第一管道的一端，第一管道的另一端位于消防水池1内部的下部，第十二阀门17的一端连通第一管道；第十一阀门18的一端连接第二管道的一端，第二管道的另一端位于消防水池1内部的上部，第九阀门16的一端连通第二管道；第九阀门16的另一端、第十阀门15的另一端连通蓄放冷泵12的进水口，第十一阀门18、第十二阀门17的另一端连通第一阀门32、第三阀门41。

消防水池1内部设有第一温度传感器19、液位传感器11，冷凝器的进水口设有第二温度传感器28，蒸发器的出水口处设有第一压力传感器23，限压旁通阀31与空调末端设备的出水口的连接处设有第二压力传感器33，第一压力传感器32、第二压力传感器33均连接控制器。第一阀门32、第二阀门14、第三阀门41、第四阀门24、第五阀门29、第七阀门13、第八阀门26、第九阀门16、第十阀门15、第十一阀门18、第十二阀门17均为电控阀，第六阀门25为比例电控阀，所述第一温度传感器19、第二温度传感器28、液位传感器11、第一阀门32、第二阀门14、第三阀门41、第四阀门24、第五阀门29、第六阀门25、第七阀门13、第八阀门26、第九阀门16、第十阀门15、第十一阀门18、第十二阀门17、第一压力传感器23、第二压力传感器33均连接控制器，控制器可采用PLC或者其他嵌入式系统构成。

本发明具体的工作流程和控制方法如下:

一、夜间谷电价时段(通常是23:00，谷电价0.44元/KWH)(),开始蓄冷同时供冷步骤如下：

1.1、开启冷却水循环第五阀门29和第六阀门25，启动冷却水循环泵27，冷却塔4启动。

1.2、开启冷冻水循环第十三阀门22,启动冷冻水循环泵21。

1.3、开启离心式制冷机2。

1.4、打开蓄冷第一阀门32和第七阀门13，以及第十二阀门17和第九阀门16,启动蓄放冷泵12，蓄冷开始；此时，消防水池1的高温水从上部通过蓄放冷泵泵1，打入到冷冻水循环泵后端的系统中。冷冻水循环泵21后端的原有压强为1.3MPa,而冷冻水循环泵21的压强是1.4MPa,高于原系统的压强，水就打入到系统中。与原系统中的冷冻水混合后，经过开启离心式制冷机2的蒸发器制冷后送到空调末端设备3。

1.5、当消防水池1的水打入到冷冻水系统中后，水的总量就增加了，系统水位升高，系统的水压强同时升高。在冷冻水系统的回水端，正常运行其压强为1.0MPa，限压旁通阀31的设定压力为1.0MPa，当系统的水压升高后，高于限压旁通阀31的设定压力后，限压旁通阀31打开，将多余的水经过第一阀门32从限压旁通阀31泄放到消防水池1。此时泄放到消防水池1的水是经过离心式制冷机制冷后的低温水，将该低温水存储到消防水池1底部。

1.6这样不断的循环，消防水池1上部的高温水经过冷冻水循环系统后变为低温水回到消防水池1存储。

二、在峰电价时段(通常为早上7点，峰电价1.20元/KWH)，蓄冷停止，放冷供冷开始，具体步骤如下：

2.1、冷却水循环泵27停止工作，冷却塔停4止工作，冷却水循环第五阀门29和第六阀门25关闭。

2.2、离心式制冷机2停止工作，蓄放冷泵12暂时停止。第十二阀门17和第九阀门16关闭，第十一阀门18和第十阀门15打开。

2.3、蓄放冷泵12启动，此时，消防水池1的低温水从下部通过蓄放冷泵12打入到冷冻水循环泵后端的系统中。与原系统中的冷冻水混合后，温度降低，经过离心式制冷机的蒸发器后(此时离心式制冷机不工作，蒸发器只是联通管道)送到空调末端设备3。这时，系统的冷量来自消防水池1的低温水。

2.4、同理，经过末端设备3带走冷量的高温水在冷冻水的回水端有部分水经过限压旁通阀31和第一阀门32泄放到消防水池1的上部。

2.5、这样不断的循环，消防水池1下部的低温水不断的打入到冷冻水系统，而系统中的高温水不断的回到消防水池1的上部，消防水池1的低温水逐步的减少，而高温水逐步的增加。

2.6、当消防水池1内的第一温度传感器19检测到水温已经升高的设定的温度后停止放冷过程。

2.7、蓄放冷水泵12停止，第一阀门32和第七阀门13关闭，第十一阀门18和第十阀门15关闭，放冷过程结束。

三、利用消防水池的高温水作为离心式制冷机的冷却水制冷供冷过程

3.1、打开第十阀门15和第十一阀门18第十一阀门18,打开第八阀门26和第三阀门41，打开第二阀门14。

3.2、启动冷却水循环泵泵3，同时启动第六阀门25，此时消防水池1内的高温水可能低于离心式制冷机冷却水的水温，通过温度传感器检测冷凝器入口的水温，调节第六阀门25,使经过冷凝器后温度升高的冷却水再次与消防水池1的水混合后达到冷凝器冷却水的下限水温后进入冷凝器，冷凝器出口的水部分通过第三阀门41回到消防水池1的上部。

3.3、启动离心式制冷机2，系统开始制冷，冷冻水经过离心式制冷机的蒸发器制冷后供给末端设备3。

3.4、当消防水池内的水温逐步的升高，第六阀门25逐步的关小，等到消防水池1的水温高于离心式制冷机冷凝器要求的下限水温后，第六阀门25关闭。

3.5当消防水池1内的水温度逐步升高的离心式制冷机冷凝器的高限，通过第一温度传感器19和第二温度传感器28测量的温度分析判断，这一制冷过程结束。第一温度传感器19可以有多个，沿消防水池1的高度方向间隔布置。

3.6、离心式制冷机2停机，冷却水循环泵27停止，关闭第十阀门15和第十一阀门18,关闭第八阀门26和第三阀门41，关闭第二阀门14。

四、恢复离心式制冷机常规制冷供冷状态。

4.1、打开第五阀门29和第四阀门24，启动冷却水循环泵27，开启冷却塔4。

4.2、开启离心式制冷机2。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.水蓄冷装置，其特征在于：包括离心式制冷机、空调末端设备、冷却塔和消防水池，所述离心式制冷机的蒸发器的出水口连通空调末端设备的进水口，所述空调末端设备的出水口通过冷冻水循环泵连通蒸发器的进水口，空调末端设备的出水口还通过限压旁通阀、第一阀门连通消防水池，所述消防水池通过蓄放冷泵连通蒸发器的进水口，所述离心式制冷机的冷凝器的出水口连通冷却塔的进水口，所述冷却塔的出水口通过冷却水循环泵连通冷凝器的进水口。

2.根据权利要求1所述的水蓄冷装置，其特征在于：还包括第十三阀门，所述冷冻水循环泵、蓄放冷泵均连通第十三阀门，所述第十三阀门连通蒸发器的进水口。

3.根据权利要求1或2所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述消防水池通过第二阀门连通冷凝器的进水口，所述冷凝器的出水口通过第三阀门连通消防水池，冷凝器的出水口与冷却塔的进水口的连通管路上设有第四阀门，所述冷却塔的出水口与冷凝器的进水口的连通管路上设有第五阀门。

4.根据权利要求3所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述冷凝器的出水口通过第六阀门连通冷凝器的进水口。

5.根据权利要求4所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述第二阀门、第五阀门、第六阀门均连通冷却水循环泵的进水口。

6.根据权利要求5所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述第二阀门并联在蓄放冷泵的两端，所述蓄放冷泵与蒸发器的进水口之间的连通管路上设有第七阀门，所述蓄放冷泵与第七阀门之间的连接管道上设有分支管道，所述分支管道连接连通冷却水循环泵，分支管道上设有第八阀门。

7.根据权利要求6所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述第三阀门与消防水池的连接管路上并联过滤器。

8.根据权利要求6所述的水蓄冷装置，其特征在于：还包括第九阀门16、第十阀门、第十一阀门和第十二阀门，所述第十阀门的一端连接第一管道的一端，所述第一管道的另一端位于消防水池内部的下部，所述第十二阀门的一端连通第一管道；所述第十一阀门的一端连接第二管道的一端，所述第二管道的另一端位于消防水池内部的上部，所述第九阀门的一端连通第二管道；所述第九阀门的另一端、第十阀门的另一端连通蓄放冷泵的进水口，所述第十一阀门、第十二阀门的另一端连通第一阀门、第三阀门。

9.根据权利要求8所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述消防水池内部设有第一温度传感器、液位传感器，所述冷凝器的进水口设有第二温度传感器，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门均为电控阀，所述第六阀门为比例电控阀，所述第一温度传感器、第二温度传感器、液位传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门均连接控制器。

10.根据权利要求9所述的水蓄冷装置，其特征在于：所述蒸发器的出水口处设有第一压力传感器，所述限压旁通阀与空调末端设备的出水口的连接处设有第二压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器均连接控制器。