CN111023356A - 一种蓄冷空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种蓄冷空调系统及其控制方法，包括制冷主机、蓄冷装置等，蓄冷兼冷冻水泵位于制冷主机的吸入侧，放冷兼冷冻水泵位于板式换热器吸入侧，蓄冷装置的第一入口通过第二电动阀与第三电动阀连接，第三电动阀的另一端与板式换热器的入口连接，蓄冷装置的第二入口通过第一电动阀与制冷主机连接及与放冷兼冷冻水泵连接，制冷主机、蓄冷装置、蓄冷兼冷冻水泵、第一及第二电动阀通过载冷剂管道连接成蓄冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与蓄冷装置和第二电动阀连接成放冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与制冷主机、蓄冷兼冷冻水泵、第一电动阀形成制冷主机供冷回路。本发明运行简单，效率高。

Description

一种蓄冷空调系统及其控制方法

技术领域

本发明是一种空调系统及其控制方法，特别是一种蓄冷空调系统及其控制方法，属于蓄冷空调系统的创新技术。

背景技术

蓄冷空调作为调节电网用电的技术手段，随着技术的发展以及各地相继推出“蓄冷峰谷电价”政策的实施，得到了广泛应用，为城市电网的“移峰填谷”运行做出了重大贡献，提高了电网的运行效率。目前常见的蓄冷系统，无论是串联式系统，还是并联式系统，运行工况的切换除了动作与设备连锁开关的阀门外，还需要同时动作多个主干管的阀门以实现。此外，主干管阀门的严密性也一定程度上导致了两侧不同水温之间的混合程度。蓄冷系统中复杂的阀门动作逻辑增加了系统运行控制的复杂度，也增加了误动作风险。而在蓄冷系统中，出现阀门误动作将导致系统高温和低温水互相窜通，进而严重影响系统的蓄冷或放冷的功能。为避免产生该后果，目前应用蓄冷系统的项目对于空调控制系统和维护管理人员专业素质有着很高的要求。这也一定程度上限制了蓄冷空调系统优势的发挥。因此，需要一种新型的蓄冷系统，简化蓄冷系统的运行控制策略，提升系统运行的“容错率”，并降低不同工况下阀门两侧的“窜水”程度。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种蓄冷空调系统。本发明运行操作简单，降低了系统在不同工况运行下的“窜水”程度，提升了系统供冷的效率和稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种蓄冷空调系统的控制方法。本发明控制简单，方便实用。

本发明的技术方案是：本发明的蓄冷空调系统，包括有提供制冷量和蓄冷量的制冷主机、用于蓄存制冷量的蓄冷装置、用于系统载冷剂循环提供驱动力的蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵、用于冷源侧和用户侧间接换热的板式换热器、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀及载冷剂管道，蓄冷兼冷冻水泵位于制冷主机的吸入侧，放冷兼冷冻水泵位于板式换热器5吸入侧，蓄冷装置的第一入口通过第二电动阀与第三电动阀连接，第三电动阀的另一端与板式换热器的入口连接，板式换热器的出口与用户连接，蓄冷装置的第二入口通过第一电动阀与制冷主机连接及与放冷兼冷冻水泵连接，制冷主机、蓄冷装置、蓄冷兼冷冻水泵、第一电动阀和第二电动阀通过载冷剂管道连接成蓄冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与蓄冷装置和第二电动阀连接成放冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与制冷主机、蓄冷兼冷冻水泵、第一电动阀形成制冷主机供冷回路。

本发明的蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机单独蓄冷模式下运行时，关闭板式换热器的出口及第三电动阀和放冷兼冷冻水泵，开启制冷主机及第一电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、蓄冷装置高温侧的电动阀，蓄冷兼冷冻水泵处于工频下运行。

本发明的蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机单独供冷模式下运行时，关闭蓄冷装置高温侧的第二电动阀，开启制冷主机及第一电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，由集成控制系统同步调整蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵的变频控制器频率，监测蓄冷兼冷冻水泵入口和放冷兼冷冻水泵出口的压差，监测制冷主机的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

本发明的蓄冷空调系统的控制方法，在蓄冷装置单独供冷模式下运行时，关闭制冷主机及第一电动阀和蓄冷兼冷冻水泵，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、板式换热器、第三电动阀、放冷兼冷冻水泵，放冷兼冷冻水泵处于工频下运行。

本发明的蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机和蓄冷装置联合供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、制冷主机及第三电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，放冷兼冷冻水泵处于工频运行，并监测制冷主机的进出口压差，监测制冷主机的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵 频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

本发明的蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机同时蓄冷和供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、制冷主机及第一电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，蓄冷兼冷冻水泵处于工频运行，并监测板式换热器的进出口压差，监测板式换热器的进出口水温差，以压差信号为主控制放冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正放冷兼冷冻水泵的频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

与现有的蓄冷空调系统对比，本发明的有益效果如下：本发明的蓄冷空调系统通过重新构建制冷主机、蓄冷装置和用户（板式换热器） 之间的管道连接关系，将常规蓄冷空调系统的主干管阀门取消，规避了多工况切换下因阀门误动作而导致系统运行故障的风险，提高了蓄冷系统运行的安全性。系统运行过程中，只需要动作与设备连锁启停的阀门，并调节水泵的运行工况即可实现工况的切换，系统运行操作简单。取消了常规系统设置在主干管上的电动阀门，降低了系统在不同工况运行下的“窜水”程度，提升了系统供冷的效率和稳定性。相对于传统串联式系统，本发明蓄冷空调系统无需设置基载主机，即可实现在夜间蓄冷时段同时供冷的功能。特别适合应用在各种大型公共建筑及工业建筑，尤其在夜间蓄冷时段有供冷需求的建筑物。本发明蓄冷空调系统设计巧妙，方便实用。

附图说明

图1为本发明的蓄冷空调系统的原理图；

图2为本发明蓄冷空调系统制冷主机单独蓄冷运行的原理图；

图3为本发明蓄冷空调系统制冷主机单独供冷运行原理图；

图4为本发明蓄冷空调系统蓄冷装置单独供冷运行原理图；

图5为本发明蓄冷空调系统制冷主机和蓄冷装置联合供冷运行原理图；

图6为本发明蓄冷空调系统制冷主机同时蓄冷和供冷运行原理图。

具体实施方式

实施例1：

本发明的原理图如图1所示，本发明的蓄冷空调系统，包括有提供制冷量和蓄冷量的制冷主机1、用于蓄存制冷量的蓄冷装置2、用于系统载冷剂循环提供驱动力的蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4、用于冷源侧和用户侧间接换热的板式换热器5、以及第一电动阀6、第二电动阀7、第三电动阀8及载冷剂管道，蓄冷兼冷冻水泵3位于制冷主机1的吸入侧，放冷兼冷冻水泵4位于板式换热器5吸入侧，蓄冷装置2的第一入口通过第二电动阀7与第三电动阀8连接，第三电动阀8的另一端与板式换热器5的入口连接，板式换热器5的出口与用户连接，蓄冷装置2的第二入口通过第一电动阀6与制冷主机1连接及与放冷兼冷冻水泵4连接，制冷主机1、蓄冷装置2、蓄冷兼冷冻水泵3、第一电动阀6和第二电动阀7通过载冷剂管道连接成蓄冷回路，板式换热器5、放冷兼冷冻水泵4、第三电动阀8与蓄冷装置2和第二电动阀7连接成放冷回路，板式换热器5、放冷兼冷冻水泵4、第三电动阀8与制冷主机1、蓄冷兼冷冻水泵3、第一电动阀6形成制冷主机供冷回路。

本实施例中，提供制冷量和蓄冷量的制冷主机1、用于蓄存制冷量的蓄冷装置2、用于系统载冷剂循环提供驱动力的蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4、用于冷源侧和用户侧间接换热的板式换热器5、以及第一电动阀6、第二电动阀7、第三电动阀8与集成控制系统电连接。第一电动阀6、第二电动阀7、第三电动阀8是电动蝶阀。

本实施例中，上述蓄冷装置2为蓄冷水池，或为蓄冰装置。蓄冷时段，低温载冷剂从蓄冷装置2低温侧进入，再从高温侧出来后回到制冷主机1进行制冷，完成蓄冷过程；放冷时段，低温载冷剂从蓄冷装置2低温侧出来，进入板式换热器5与用户侧进行换热后，从高温侧进入蓄冷装置2完成放冷过程。

本实施例中，在待机状态下，制冷主机1、蓄冷兼冷冻水泵3、放冷兼冷冻水泵4、第一电动阀6、第二电动阀7、第三电动阀8均处于关闭状态。

本发明蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机单独蓄冷模式下运行时，关闭板式换热器5的出口及第三电动阀8和放冷兼冷冻水泵4，开启制冷主机1及第一电动阀6、蓄冷兼冷冻水泵3、蓄冷装置高温侧的电动阀7，蓄冷兼冷冻水泵3处于工频下运行，系统内的载冷剂流向如图2所示。

实施例2：

本发明蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机单独供冷模式下运行时，关闭蓄冷装置高温侧的第二电动阀7，开启制冷主机1及第一电动阀6、板式换热器5、第三电动阀8、蓄冷兼冷冻水泵3、放冷兼冷冻水泵4，由集成控制系统同步调整蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4的变频控制器频率，监测蓄冷兼冷冻水泵3入口和放冷兼冷冻水泵4出口的压差，监测制冷主机1的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4频率，直至压差和温差与设定值一致为止，系统内的载冷剂流向如图3所示。

实施例3：

本发明蓄冷空调系统的控制方法，在蓄冷装置单独供冷模式下运行时，关闭制冷主机1及第一电动阀6和蓄冷兼冷冻水泵3，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀7、板式换热器5、第三电动阀8、放冷兼冷冻水泵4，放冷兼冷冻水泵4处于工频下运行，系统内的载冷剂流向如图4所示。

实施例4：

本发明蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机和蓄冷装置联合供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀7、制冷主机1及第三电动阀6、板式换热器5、第三电动阀8、蓄冷兼冷冻水泵3、放冷兼冷冻水泵4，放冷兼冷冻水泵4处于工频运行，并监测制冷主机1的进出口压差，监测制冷主机1的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵3变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵3频率，直至压差和温差与设定值一致为止，系统内的载冷剂流向如图5所示。

实施例5：

本发明蓄冷空调系统的控制方法，在制冷主机同时蓄冷和供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀7、制冷主机1及第一电动阀6、板式换热器5、第三电动阀8、蓄冷兼冷冻水泵3、放冷兼冷冻水泵4，蓄冷兼冷冻水泵3处于工频运行，并监测板式换热器5的进出口压差，监测板式换热器5的进出口水温差，以压差信号为主控制放冷兼冷冻水泵4变频，并通过温差信号进行修正放冷兼冷冻水泵4的频率，直至压差和温差与设定值一致为止，系统内的载冷剂流向如图6所示。

本发明的蓄冷空调系统，制冷主机、蓄冷装置、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵、板式换热器、电动阀通过管道连成循环回路。制冷主机、蓄冷装置及板式换热器以并联形式连接成一个回路。蓄冷兼冷冻水泵设于制冷主机入口处，放冷兼冷冻水泵设于板式换热器入口处。在制冷主机、蓄冷装置及板式换热器出口处设置电动阀。板式换热器的另一侧与用户侧设备连接形成二次侧回路。

上述制冷主机用于为整个系统提供冷量，蓄冷装置用于储存夜间制冷主机的制冷量，蓄冷兼冷冻水泵为主机蓄冷和主机供冷提供驱动力，放冷兼冷冻水泵为蓄冷装置和主机供冷提供驱动力，板式换热器将冷源侧和用户侧分隔开实现间接换热，电动阀与对应服务的设备（制冷主机、蓄冷装置和板式换热器）实现连锁开关。

本发明所述蓄冷空调系统包括制冷主机单独蓄冷、制冷主机单独供冷、蓄冷装置单独供冷、制冷主机和蓄冷装置联合供冷、制冷主机同时蓄冷和供冷等5种工作模式。

采用以上所述的蓄冷空调系统以及相应的运行模式，在不同工况的切换过程中，仅需要对制冷主机1、蓄冷装置2以及板式换热器5接口处的阀门进行调节，并控制水泵的运行状态即可实现。最大限度降低了误动作的风险，提升了系统运行的稳定性。

相对传统并联式蓄冷空调系统，本发明蓄冷空调系统的管路连接相对简单；相对传统串联式蓄冷空调系统，本发明蓄冷空调系统无需另设基载制冷主机，即可实现在蓄冷的同时向建筑物供冷的功能需求。

本发明蓄冷空调系统，在系统初调试中主要调试要点如下：确定制冷主机单独供冷模式下蓄冷兼冷冻水泵3和放冷兼冷冻水泵4的运行频率，确定制冷主机和蓄冷装置联合供冷模式下蓄冷兼冷冻水泵3的运行频率，在系统控制程序中预先设定好不同工况下各阀门的动作模式，确定制冷主机同时蓄冷和供冷模式下放冷兼冷冻水泵4的运行频率。并将不同工况下调试好的频率及各阀门的开关动作在控制系统中进行预设定即可投入使用。

本发明无需进行主干管阀门的切换，只需要动作与设备连锁的阀门即可实现工况的切换，从而提升了系统的运行安全性，降低了误动作的风险。此外，阀门设置数量的减少也降低了工况切换后阀门两侧“窜水”程度，有助于蓄冷空调系统的稳定运行，推动蓄冷空调系统更广泛的应用。从而保障整线设备的连续生产，效率高，且可确保生产安全及生产质量。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何本技术领域内的技术人员在不违背本发明的系统原理及运行控制模式下对实施例所做的等效修改或类比变换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种蓄冷空调系统，其特征在于包括有提供制冷量和蓄冷量的制冷主机、用于蓄存制冷量的蓄冷装置、用于系统载冷剂循环提供驱动力的蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵、用于冷源侧和用户侧间接换热的板式换热器、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀及载冷剂管道，蓄冷兼冷冻水泵位于制冷主机的吸入侧，放冷兼冷冻水泵位于板式换热器5吸入侧，蓄冷装置的第一入口通过第二电动阀与第三电动阀连接，第三电动阀的另一端与板式换热器的入口连接，板式换热器的出口与用户连接，蓄冷装置的第二入口通过第一电动阀与制冷主机连接及与放冷兼冷冻水泵连接，制冷主机、蓄冷装置、蓄冷兼冷冻水泵、第一电动阀和第二电动阀通过载冷剂管道连接成蓄冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与蓄冷装置和第二电动阀连接成放冷回路，板式换热器、放冷兼冷冻水泵、第三电动阀与制冷主机、蓄冷兼冷冻水泵、第一电动阀形成制冷主机供冷回路。

2.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于制冷主机、蓄冷装置、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵、板式换热器、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀与集成控制系统电连接。

3.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于蓄冷装置为蓄冷水池，或为蓄冰装置。

4.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀是电动蝶阀。

5.根据权利要求1所述的蓄冷空调系统，其特征在于待机状态下，制冷主机、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀均处于关闭状态。

6.一种根据权利要求2所述的蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于在制冷主机单独蓄冷模式下运行时，关闭板式换热器的出口及第三电动阀和放冷兼冷冻水泵，开启制冷主机及第一电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、蓄冷装置高温侧的电动阀，蓄冷兼冷冻水泵处于工频下运行。

7.一种根据权利要求2所述的蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于在制冷主机单独供冷模式下运行时，关闭蓄冷装置高温侧的第二电动阀，开启制冷主机及第一电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，由集成控制系统同步调整蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵的变频控制器频率，监测蓄冷兼冷冻水泵入口和放冷兼冷冻水泵出口的压差，监测制冷主机的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵和放冷兼冷冻水泵频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

8.一种根据权利要求2所述的蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于在蓄冷装置单独供冷模式下运行时，关闭制冷主机及第一电动阀和蓄冷兼冷冻水泵，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、板式换热器、第三电动阀、放冷兼冷冻水泵，放冷兼冷冻水泵处于工频下运行。

9.一种根据权利要求2所述的蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于在制冷主机和蓄冷装置联合供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、制冷主机及第三电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，放冷兼冷冻水泵处于工频运行，并监测制冷主机的进出口压差，监测制冷主机的进出口水温差，以压差信号为主控制蓄冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正蓄冷兼冷冻水泵 频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

10.一种根据权利要求2所述的蓄冷空调系统的控制方法，其特征在于在制冷主机同时蓄冷和供冷模式下运行时，开启蓄冷装置高温侧的第二电动阀、制冷主机及第一电动阀、板式换热器、第三电动阀、蓄冷兼冷冻水泵、放冷兼冷冻水泵，蓄冷兼冷冻水泵处于工频运行，并监测板式换热器的进出口压差，监测板式换热器的进出口水温差，以压差信号为主控制放冷兼冷冻水泵变频，并通过温差信号进行修正放冷兼冷冻水泵的频率，直至压差和温差与设定值一致为止。

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