CN112303770A - 一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法 - Google Patents

一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，所述中央空调水系统包括供能机构、负荷侧以及平衡管，所述供能机构和负荷侧之间设置有二级泵，所述负荷侧与供能机构之间设置有一级泵，所述平衡管的一端连接于所述供能机构与二级泵之间，另一端连接于所述负荷侧与所述第一级泵之间，所述平衡管上设置有蓄能罐。本发明通过在平衡管上布置蓄能罐，当中央空调水系统处于低负载运行时，在低负荷情况下的供能使用需求的同时，可以通过蓄能罐存储多余能量，避免供能机构频繁启停，保证供能机构安全运行；同时通过蓄能罐存储多余能量，可以降低供能机构的运行能耗。

Description

一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法。
背景技术
冷(热)源设备制取的冷(热)量通过管道系统输送至空气处理设备，输送冷(热)水的系统就是空调水系统，其中，空调水系统可以分为一级泵系统、二级泵系统和多级泵系统。目前普遍使用的二级泵系统在低负荷情况下冷(热)源设备开机不方便，冷(热)源设备低负荷工况下效率低并容易出现频繁启停的现象，而影响冷水机组安全运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于二级泵的中央空调水系统，所述中央空调水系统包括供能机构、负荷侧以及平衡管，所述供能机构和所述负荷侧之间设置有二级泵，所述负荷侧和所述供能机构之间设置有一级泵，所述平衡管的一端连接于所述供能机构与二级泵之间，另一端连接于所述负荷侧与所述第一级泵之间，所述平衡管上设置有蓄能罐。
所述基于二级泵的中央空调水系统，其中，所述供能机构包括供热机构，所述蓄能罐为蓄热罐,所述蓄热罐的进水口位于所述出水口的上方。
所述基于二级泵的中央空调水系统，其中，所述供能机构包括供冷机构，所述蓄能罐为蓄冷罐,所述蓄冷罐的进水口位于所述蓄冷罐的出水口的下方。
所述基于二级泵的中央空调水系统，其中，所述中央空调水系统包括分水器和集水器；所述分水器位于所述二级泵与所述负荷侧的进水口之间，所述集水器位于所述一级泵与所述平衡管连接处和所述负荷侧的出水口之间。
所述基于二级泵的中央空调水系统，其中，所述中央空调水系统包括旁通阀，所述旁通阀连接于所述分水器和所述集水器之间。
所述基于二级泵的中央空调水系统，其中，所述中央空调水系统包括供水机构，所述供水结构与所述一级泵相连接。
一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，其特征在于，应用于如上任一基于二级泵的中央空调水系统，所述控制方法包括：
当一级泵流量大于二级泵流量时，控制所述供能机构中的部分介质通过蓄能罐回流至供能机构，以使蓄能罐存储能量；
当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构，以使得流经负荷侧出水口的回流介质通过蓄能罐后流入二级泵。
所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其中，所述当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构之后，所述方法还包括：
当所述蓄能罐的出水口温度满足第二预设条件时，启动所述一级泵以及所述供能机构，所述供能机构中的部分介质通过蓄热罐回流至供能机构，以使蓄能罐储能。
所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其中，所述第二预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述负荷侧的出水口温度的相等。
所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其中，所述第一预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述供能机构的出水口温度的相等。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，所述中央空调水系统包括供能机构、负荷侧以及平衡管，所述供能机构和负荷侧之间设置有二级泵，所述负荷侧与供能机构之间设置有一级泵，所述平衡管的一端连接于所述供能机构与二级泵之间，另一端连接于所述负荷侧与所述第一级泵之间，所述平衡管上设置有蓄能罐。本发明通过在平衡管上布置蓄能罐，当中央空调水系统处于低负载运行时，在低负荷情况下的供能使用需求的同时，可以通过蓄能罐存储多余能量，避免供能机构频繁启停，保证供能机构安全运行；同时通过蓄能罐存储多余能量，可以降低供能机构的运行能耗。
附图说明
图1为本发明提供的基于二级泵的中央空调水系统的一个示例图。
图2为本发明提供的基于二级泵的中央空调水系统的另一个示例图。
图3为图1提供的示例的一个具体实现方式图。
图4为图3提供的示例的一个具体实现方式图。
图5为本发明提供的基于二级泵的中央空调水系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施例提供了一种基于二级泵的中央空调水系统，如图1和2所示，所述中央空调水系统包括供能机构10、负荷侧20、平衡管50、一级泵40和二级泵30，所述供能机构10的出水口与所述负荷侧20的进水口相连接，所述负荷侧20的出水口与所述供能机构10的进水口相连接以形成供水回路。所述供能机构10的出水口与所述负荷侧20的进水口之间布置所述二级泵30，所述负荷侧20的出水口与所述供能机构10的进水口之间布置所述一级泵40，所述平衡管50一端连接于所述供能机构10与二级泵30之间，另一端连接于所述负荷侧20与所述第一级泵40之间，所述平衡管50上设置有蓄能罐60。本实施例通过在平衡管50上布置蓄能罐60，当中央空调水系统处于低负载运行时，在低负荷情况下的供能使用需求的同时，可以通过蓄能罐60存储多余能量，避免供能机构10频繁启停，保证供能机构10安全运行；同时通过蓄能罐60存储多余能量，可以降低供能机构10的运行能耗。
进一步，所述平衡管50用于划分一级泵40和二级泵30，所述一级泵40和二级泵30串联并行。所述一级泵40用于克服平衡管50以下的空调水系统水阻力损失，其中，空调水系统水阻力包括供能机构10、管路及设置于管路上的阀门阀件等组件的水阻力损失；所述二级泵30用于克服平衡管50以上的负荷侧空调水系统水阻力损失，其中，负荷侧空调水系统水阻力损失可以包括末端空调设备表冷器、管路及设置于管路上阀门阀件等组件的水阻力损失。
进一步，所述蓄能罐60用于当中央空调水系统处于低负荷运行时，存储供能机构10产生的能量；同时在蓄能罐60存储能量达到最大值时，用于作为负荷侧20的供能端，这样在避免能量浪费的同时，可以延长供能机构10的开关周期，避免供能机构10频繁启停，保证供能机构10安全运行。所述储能罐的储能类型可以根据供能机构10的功能类型确定，当所述供能机构10包括供热机构，所述蓄能罐60包括蓄热罐；所述供能机构10包括供冷机构，所述蓄能罐60包括蓄冷罐。此外，所述蓄能罐60的设置方式也可以根据供能机构10的功能类型确定，例如，如图1所示，当所述蓄能罐60包括蓄热罐时，所述蓄热罐的进水口位于所述蓄热罐的出水口的上方；如图2所示，当所述蓄能罐60包括蓄冷罐时，所述蓄冷罐的进水口位于所述蓄冷罐的出水口的下方。
在本实施例中，所述蓄能罐60的工作过程可以为：当中央空调水系统处于低负荷运行时，即当一级泵40流量大于二级泵30流量时，控制所述供能机构10中的部分介质通过蓄能罐60回流至供能机构10，以使蓄能罐60存储能量；当所述蓄能罐60的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵40以及所述供能机构10，以使得流经负荷侧20出水口的回流介质通过蓄能罐60后流入二级泵30，通过蓄能罐60为负荷侧20提供能量。此外，当一级泵40以及所述供能机构10关闭后，检测所述蓄能罐60的出水口温度，当所述蓄能罐60的出水口温度满足第二预设条件时，启动所述一级泵40以及所述供能机构10，以所述供能机构10中的部分介质通过蓄热罐回流至供能机构10，以使蓄能罐60储能，以进入下一个开关一级泵40以及所述供能机构10的循环。其中，所述第二预设条件为所述蓄能罐60的出水口温度与所述负荷侧20的出水口温度的相等，所述第一预设条件为所述蓄能罐60的出水口温度与所述供能机构10的出水口温度的相等。
举例说明：
例子1：如图3所示，所述供能机构10为供冷机构，所述蓄能罐60为蓄冷罐，当基于二级泵的中央空调水系统在低负荷工况下，一级泵40的水流量大于二级泵30，由供冷机构流出的7℃冷水一部分由二级泵30送至负荷侧20供冷，一部分由平衡管50(水温为T1)进入蓄冷罐至B(水温为T2)，与负荷侧20的12℃的回水混合，回到一级泵40入口；当蓄冷罐出口处B的水温T2达到7℃时，蓄冷罐蓄冷结束，供冷机构以及一级泵40停止运行，控制二级泵30单独运行，进入蓄冷罐放冷运行工况。此时，平衡管50内水由B流向A，蓄冷罐内的7℃水由二级泵30送到负荷侧20，负荷侧20的12℃的回水由B进入蓄冷罐，当A处水温T1达到12℃时，蓄冷罐放冷完毕。启动一级泵40以及供冷机构，进入到下一个运行周期。
例子2：如图4所示，所述供能机构10为供热机构，所述蓄能罐60为蓄热罐，当基于二级泵的中央空调水系统在低负荷工况下，一级泵40的水流量大于二级泵30，由供热机构出来的60℃热水一部分由二级泵30送至负荷侧20供热，一部分由平衡管50(水温为T1)进入蓄热罐至B(水温为T2)，与负荷侧20的50℃的回水混合，回到一级泵40入口；当蓄热罐出口处B的水温T2达到60℃时，蓄热罐蓄热结束，供热机构和一级泵40停止运行，控制二级泵30单独运行，进入蓄热罐放热运行工况。此时，平衡管50内水由B流向A，蓄热罐内的60℃水由二级泵30送到负荷侧20末端空调设备，负荷侧20的50℃的回水由B进入蓄热罐；当A处水温T1达到50℃时，蓄热罐放热完毕。启动一级泵40和供热机构，进入到下一个运行周期。
进一步，在本实施例的一个实现方式中，当供能机构10为供热机构时，所述供热机构可以为锅炉或者供热机组等；当供能机构10为供冷机构时，如图2所示，所述供冷机构包括蒸发器11和冷凝器12，所述冷凝器12与所述蒸发器11相连接以形成换热回路；所述蒸发器11的出水口与负荷侧20相连接，所述蒸发器11的进水口与所述一级泵40相连接。此外，所述供冷机构还可以包括冷源端，所述冷源端与所述冷凝器12之间形成循环回来，以为冷凝器12提供冷源。
此外，在实际应用中，为了避免中央空调水系统中的水源因蒸发的原因而减少，所述中央空调水系统还包括供水机构100，所述供水机构100与所述一级泵40相连接，通过一级泵40将供水机构100中的补充水以及负荷侧20的回流水传输至供能机构10，以保证流入供能机构10的回流水量不变。
进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述中央空调水系统包括分水器70和集水器80；所述分水器70位于所述二级泵30与所述负荷侧20的进水口之间，也就是说，所述二级泵30的出水口与所述分水器70相连接，所述负荷侧20的进水口与所述分水器70相连接，二级泵30流出的介质通过分水器70传输至负荷侧20。所述集水器80位于所述一级泵40与所述平衡管50连接处和所述负荷侧20的出水口之间，也就是说，所述负荷侧20的出水口与集水器80相连接，所述集水器80上连接有回流管路，回流管路未与集水器80连接的一端设置有两个分支，两个分支中的一个分支与平衡管50相连接，另一分支与一级泵40相邻连接，使得平衡管50可以调节一级泵40和二级泵30之间的压力差。平衡管50的作用是平衡一级泵40与二级泵30的介质流量差值。例如，如图1所示，当一级泵40水流量大于二级泵30水流量时，平衡管50内水由A流向B；当一级泵40水流量小于二级泵30水流量时，平衡管50内水由B流向A。
进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述中央空调水系统包括旁通阀90，所述旁通阀90连接于所述分水器70和所述集水器80之间。可以理解的是，所述旁通阀90一端与分水器70相连接，另一端与集水器80相连接，这样旁通阀90可以调节负荷侧20用户供水量的变化。这是由于从末端空调设备使用需求来看，负荷侧20要求空调水系统变流量运行；而从供能机构10(例如，供冷机组等)的特性来看，要求通过供能机构10(如，蒸发器等)的水流量为定值。基于此，在分水器70和所述集水器80之间设置旁通阀90。此外，所述旁通阀90的工作原理可以为：在供能机构10满负荷运行，无旁通水量，旁通阀90开度为零，分水器70和集水器80之间的压力差为控制设定值；当负荷侧20负荷变小时，负荷侧20的两通调节阀关小，分水器70和集水器80之间的压力差会提高并超过设定值，此外开启旁通阀90，部分水通过旁通阀90进入集水器80，使分水器70和集水器80之间的压力差为控制设定值减小至设定值才停止继续开大。此外，旁通水与负荷侧20回水混合后进入供能机构10，保持了进入供能机构10的水量不变。
综上所述，本实施例提供了一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，所述中央空调水系统包括供能机构、负荷侧以及平衡管，所述供能机构和负荷侧之间设置有二级泵，所述负荷侧与供能机构之间设置有一级泵，所述平衡管的一端连接于所述供能机构与二级泵之间，另一端连接于所述负荷侧与所述第一级泵之间，所述平衡管上设置有蓄能罐。本发明通过在平衡管上布置蓄能罐，当中央空调水系统处于低负载运行时，在低负荷情况下的供能使用需求的同时，可以通过蓄能罐存储多余能量，避免供能机构频繁启停，保证供能机构安全运行；同时通过蓄能罐存储多余能量，可以降低供能机构的运行能耗。
基于上述基于二级泵的中央空调水系统，本实施例还提供了一种基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，如图5所示，所述控制方法包括：
当一级泵流量大于二级泵流量时，控制所述供能机构中的部分介质通过蓄能罐回流至供能机构，以使蓄能罐存储能量；
当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构，以使得流经负荷侧出水口的回流介质通过蓄能罐后流入二级泵。
具体地，所述一级泵流量大于二级泵流量指的是中央空调系统处于低负荷运行状态，此时负荷侧所需介质流量小于供能机构提供的介质流量，供能机构提供的介质会部分通过平衡管回流到供能机构。可以理解的是，供能机构的出水口流程的部分介质会通过设置在平衡管上的蓄能罐后，回流到供能机构，所述蓄能罐会存储流经其自身的介质携带的能量，使得蓄能罐处于储能状态。此外，当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，说明蓄能罐已经达到最大储能量，此时控制一级泵以及所述供能机构关闭，通过蓄能罐为负荷侧提供能量，这样一方面可以利用蓄能罐存储的能量为负荷侧提供能量，提高供能机构提高的能量的利用率；另一方面通过蓄能罐存储以及释放能量，延长供能机构的开关周期，避免所述蓄能罐用于当中央空调水系统处于低负荷运行时，避免供能机构频繁启停，保证供能机构安全运行。
进一步，在本实施例的一个实现方式中，所述当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构之后，所述方法还包括：
当所述蓄能罐的出水口温度满足第二预设条件时，启动所述一级泵以及所述供能机构，以所述供能机构中的部分介质通过蓄热罐回流至供能机构，以使蓄能罐储能。
具体地，当一级泵以及所述供能机构关闭后，检测所述蓄能罐的出水口温度，当所述蓄能罐的出水口温度满足第二预设条件时，启动所述一级泵以及所述供能机构，以所述供能机构中的部分介质通过蓄热罐回流至供能机构，以使蓄能罐储能，以进入下一个开关一级泵以及所述供能机构的循环。其中，所述第二预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述负荷侧的出水口温度的相等，所述第一预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述供能机构的出水口温度的相等。
进一步，所述蓄能罐的出水口温度和进水口温度可以根据蓄能罐的蓄能类型确定，当蓄能罐为蓄冷罐时，所述出水口温度的取值范围可以为6-8摄氏度，进水口温度的取值范围可以为11-13摄氏度；当蓄能罐为蓄热罐时，所述出水口温度的取值范围可以为62-64摄氏度，进水口温度的取值范围可以为48-52摄氏度.
举例说明：
例子1：如图3所示，所述供能机构10为供冷机构，所述蓄能罐60为蓄冷罐，当基于二级泵的中央空调水系统在低负荷工况下，一级泵40的水流量大于二级泵30，由供冷机构流出的7℃冷水一部分由二级泵30送至负荷侧20供冷，一部分由平衡管50(水温为T1)进入蓄冷罐至B(水温为T2)，与负荷侧20的12℃的回水混合，回到一级泵40入口；当蓄冷罐出口处B的水温T2达到7℃时，蓄冷罐蓄冷结束，供冷机构以及一级泵40停止运行，控制二级泵30单独运行，进入蓄冷罐放冷运行工况。此时，平衡管50内水由B流向A，蓄冷罐内的7℃水由二级泵30送到负荷侧20，负荷侧20的12℃的回水由B进入蓄冷罐，当A处水温T1达到12℃时，蓄冷罐放冷完毕。启动一级泵40以及供冷机构，进入到下一个运行周期。
例子2：如图4所示，所述供能机构10为供热机构，所述蓄能罐60为蓄热罐，当基于二级泵的中央空调水系统在低负荷工况下，一级泵40的水流量大于二级泵30，由供热机构出来的60℃热水一部分由二级泵30送至负荷侧20供热，一部分由平衡管50(水温为T1)进入蓄热罐至B(水温为T2)，与负荷侧20的50℃的回水混合，回到一级泵40入口；当蓄热罐出口处B的水温T2达到60℃时，蓄热罐蓄热结束，供热机构和一级泵40停止运行，控制二级泵30单独运行，进入蓄热罐放热运行工况。此时，平衡管50内水由B流向A，蓄热罐内的60℃水由二级泵30送到负荷侧20末端空调设备，负荷侧20的50℃的回水由B进入蓄热罐；当A处水温T1达到50℃时，蓄热罐放热完毕。启动一级泵40和供热机构，进入到下一个运行周期。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述中央空调水系统包括供能机构、负荷侧以及平衡管，所述供能机构和所述负荷侧之间设置有二级泵，所述负荷侧和所述供能机构之间设置有一级泵，所述平衡管的一端连接于所述供能机构与二级泵之间，另一端连接于所述负荷侧与所述第一级泵之间，所述平衡管上设置有蓄能罐。
2.根据权利要求1所述基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述供能机构包括供热机构，所述蓄能罐为蓄热罐,所述蓄热罐的进水口位于所述出水口的上方。
3.根据权利要求1所述基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述供能机构包括供冷机构，所述蓄能罐为蓄冷罐,所述蓄冷罐的进水口位于所述蓄冷罐的出水口的下方。
4.根据权利要求1-3任一所述基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述中央空调水系统包括分水器和集水器；所述分水器位于所述二级泵与所述负荷侧的进水口之间，所述集水器位于所述一级泵与所述平衡管连接处和所述负荷侧的出水口之间。
5.根据权利要求4所述基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述中央空调水系统包括旁通阀，所述旁通阀连接于所述分水器和所述集水器之间。
6.根据权利要求4所述基于二级泵的中央空调水系统，其特征在于，所述中央空调水系统包括供水机构，所述供水结构与所述一级泵相连接。
7.一种基于二级泵的中央空调水系统及控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一所述的基于二级泵的中央空调水系统，所述控制方法包括：
当一级泵流量大于二级泵流量时，控制所述供能机构中的部分介质通过蓄能罐回流至供能机构，以使蓄能罐存储能量；
当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构，以使得流经负荷侧出水口的回流介质通过蓄能罐后流入二级泵。
8.根据权利要求7所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其特征在于，所述当所述蓄能罐的出水口温度满足第一预设条件时，关闭所述一级泵以及所述供能机构，所述方法还包括：
当所述蓄能罐的出水口温度满足第二预设条件时，启动所述一级泵以及所述供能机构，所述供能机构中的部分介质通过蓄热罐回流至供能机构，以使蓄能罐储能。
9.根据权利要求8所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其特征在于，所述第二预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述负荷侧的出水口温度的相等。
10.根据权利要求7-9任一所述基于二级泵的中央空调水系统的控制方法，其特征在于，所述第一预设条件为所述蓄能罐的出水口温度与所述供能机构的出水口温度的相等。
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