CN112781214A - 基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空调技术领域，特指基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统及其控制方法，其中系统包括有蒸汽压缩制冷单元、冷却水循环单元、冷凝水循环单元及控制单元，蒸汽压缩制冷单元包括压缩机、冷凝器、过冷器、节流装置和蒸发器，冷却水循环单元包括冷凝器、第一温度传感器、冷却塔、冷却水泵，冷凝水单元包括冷凝水泵、过冷器、第二温度传感器、第一阀门、单向阀、冷却塔、第二阀门及水箱。本发明利用冷凝水的冷量对冷凝器出口的制冷进行过冷，对蕴含冷量的冷凝水进行第一次利用，并将冷量已经被一次利用的冷凝水输送到冷却塔，降低了冷却塔的补水量和冷却水的温度，蒸汽压缩制冷循环制冷剂冷凝温度得到下降，系统总能耗大幅度降低。

Description

基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特指基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统及其控制方法。

背景技术

随着中央空调技术的不断发展，空调对人们的生活已经产生了深远的影响。中央空调系统则是建筑中用能最大的系统，中央空调系统能耗占据整个建筑能耗的40％左右。

楼宇中央空调系统运行会产生冷凝水，冷凝水的温度较低，一般在10-15℃，其中蕴含冷量。将冷凝水直接排走的同时，其携带的制冷量也一并流失，使得中央空调的制冷效率降低。

使中央空调在发挥作用的同时，提高制冷效率进而降低楼宇中央空调系统能耗，对节能减排及绿色发展具有重要意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统及其控制方法。

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，包括有蒸汽压缩制冷单元、冷却水循环单元、冷凝水循环单元及控制单元，所述控制单元分别与所述蒸汽压缩制冷单元、所述冷却水循环单元和所述冷凝水循环单元相连接；

所述蒸汽压缩制冷单元包括有通过管道依次连接的压缩机、冷凝器、过冷器、节流装置和蒸发器；所述冷却水循环单元通过所述冷凝器与所述蒸汽压缩制冷单元相连接；所述冷凝水循环单元通过所述过冷器与所述蒸汽压缩制冷单元相连接；

所述冷却水循环单元包括有依次通过管道连接的所述冷凝器、第一温度传感器、冷却塔和冷却水泵；所述冷凝水循环单元包括有冷凝水泵、所述过冷器、第二温度传感器、第一阀门、单向阀、所述冷却塔、第二阀门和水箱；所述冷凝水泵依次与所述过冷器和所述第二温度传感器相连接；所述第二温度传感器经过所述第一阀门和所述单向阀相连接，且所述单向阀的出口与所述第一温度传感器和所述冷却塔相连接；所述第二温度传感器还通过所述第二阀门与所述水箱连接。

作为本发明基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的技术方案的一种改进，所述冷凝器的相邻通道分别流经制冷剂和冷却水，且冷却水流向与制冷剂流向总体上相反；所述过冷器的相邻通道分别流经制冷剂和冷凝水，且冷凝水流向与制冷剂流向总体上相反。

作为本发明基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的技术方案的一种改进，所述冷却水泵为变频水泵，所述冷凝水泵为定频水泵；

所述第一温度传感器所检测的温度为T₁，所述第二温度传感器所检测的温度为T₂，所述控制单元根据T₁和T₂的差值对所述冷却水泵进行变频调节控制。

作为本发明基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的技术方案的一种改进，所述控制单元控制所述压缩机、所述节流装置、所述冷却水泵、所述冷凝水泵、所述第一阀门及所述第二阀门的打开或关闭，根据所述压缩机、所述节流装置、所述冷却水泵、所述冷凝水泵、所述第一阀门及所述第二阀门的打开或关闭的状态，切换冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式。

基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的控制方法，控制如上述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，包括有以下步骤：

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵的作用下经过过冷器进行过冷，当第二温度传感器所检测的温度T₂小于第一温度传感器所检测的温度T₁时，打开第一阀门，关闭第二阀门，运行冷凝水混合降温模式中，冷凝器中的制冷剂冷凝温度下降，压缩机与冷却水泵能耗下降，系统总能耗大幅度降低；

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵的作用下经过过冷器进行过冷，当第二温度传感器所检测的温度T₂大于等于第一温度传感器所检测的温度T₁时，关闭第一阀门，打开第二阀门，运行冷凝水蓄存利用模式，冷凝水直接排至水箱进行回收利用。

本发明的有益效果：

1、本发明利用冷凝水的冷量对冷凝器出口的制冷进行过冷，对蕴含冷量的冷凝水进行第一次利用，实现蒸汽压缩制冷循环能效一次提升；

2、当第二温度传感器所检测的温度T₂小于第一温度传感器所检测的温度T₁时，打开第一阀门，关闭第二阀门，本发明运行冷凝水混合降温模式，通过冷凝水泵将冷量已经被一次利用的冷凝水沿管道输送到冷却塔，冷却塔的补水量及冷却水的温度降低的同时，蒸汽压缩制冷循环制冷剂冷凝温度得到下降，蒸汽压缩制冷循环能效得到再次提升，压缩机与冷却水泵能耗降低，系统总能耗大幅度降低；

3、本发明回收的冷凝水无需经过水软化设备进行处理，可进入冷却塔进行喷淋，系统成本得到大幅度降低，使楼宇中央空调系统的运行更加绿色环保；

4、当第二温度传感器所检测的温度T₂大于等于第一温度传感器所检测的温度T₁时，关闭第一阀门，打开第二阀门，本发明运行冷凝水蓄存利用模式，冷凝水直接排至水箱进行回收利用，实现了水资源的节约。

附图说明

图1为本发明的原理图。

附图标记说明：1-压缩机；2-冷凝器；3-过冷器；4-节流装置；5-蒸发器；6-冷却水泵；7-第一温度传感器；8-冷却塔；9-冷凝水泵；10-第二温度传感器；11-第一阀门；12-单向阀；13-第二阀门；14-水箱。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

楼宇中央空调在使用的时候，所产生的冷凝水较多，需要对冷凝水更好地利用，本发明提供了一种基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，如图1所示，包括有蒸汽压缩制冷单元、冷却水循环单元、冷凝水循环单元及控制单元，控制单元分别与蒸汽压缩制冷单元、冷却水循环单元和冷凝水循环单元相连接；

蒸汽压缩制冷单元包括有通过管道依次连接的压缩机1、冷凝器2、过冷器3、节流装置4和蒸发器5；冷却水循环单元通过冷凝器2与蒸汽压缩制冷单元相连接；冷凝水循环单元通过过冷器3与蒸汽压缩制冷单元相连接；

冷却水循环单元包括有依次通过管道连接的冷凝器2、第一温度传感器7、冷却塔8和冷却水泵6；冷凝水循环单元包括有冷凝水泵9、过冷器3、第二温度传感器10、第一阀门11、单向阀12、冷却塔8、第二阀门13和水箱14；冷凝水泵9依次与过冷器3和第二温度传感器10相连接；第二温度传感器10经过第一阀门11和单向阀12相连接，且单向阀12的出口与第一温度传感器7和冷却塔8相连接；第二温度传感器10还通过第二阀门13与水箱14连接。

本发明利用冷凝水的冷量对冷凝器2出口的制冷进行过冷，对蕴含冷量的冷凝水进行第一次利用，实现蒸汽压缩制冷循环能效一次提升。然后通过冷凝水泵9将冷量已经被一次利用的冷凝水沿管道输送到冷却塔8，冷却塔8的补水量及冷却水的温度降低的同时，蒸汽压缩制冷循环制冷剂冷凝温度得到下降，蒸汽压缩制冷循环能效得到再次提升，压缩机1与冷却水泵6能耗降低，系统总能耗大幅度降低，实现了楼宇中央空调系统绿色环保运行。

第一温度传感器7所检测的温度为T₁，第二温度传感器10所检测的温度为T₂，T₁为过冷器3出口的冷凝水温，T₂为冷却塔8进水处的冷却水温。

在使用的时候，第一温度传感器7和第二温度传感器10分别把所检测到的T₁和T₂的温度数据信息传递到控制单元中，控制单元根据T₁和T₂之间的差值，控制单元控制压缩机1、节流装置4、冷却水泵6、冷凝水泵9、第一阀门11及第二阀门13的打开或关闭，根据压缩机1、节流装置4、冷却水泵6、冷凝水泵9、第一阀门11及第二阀门13的打开或关闭的状态，实现冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式两种模式的切换效果。

优选的，冷却水泵6为变频水泵，冷凝水泵9为定频水泵，控制单元根据T₁和T₂的差值对冷却水泵6进行变频调节控制；控制单元分别与第一阀门11和第二阀门13相连接，控制单元控制第一阀门11和第二阀门13的打开或关闭，控制单元根据第一阀门11和第二阀门13的打开或关闭的状态，切换冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式。

详细地说，当第二温度传感器10所检测的温度T₂小于第一温度传感器7所检测的温度T₁时，打开第一阀门11，关闭第二阀门13，本发明运行冷凝水混合降温模式，通过冷凝水泵9将冷量已经被一次利用的冷凝水沿管道输送到冷却塔8，冷却塔8的补水量及冷却水的温度降低的同时，蒸汽压缩制冷循环制冷剂冷凝温度得到下降，蒸汽压缩制冷循环能效得到再次提升，压缩机1与冷却水泵6能耗降低，系统总能耗大幅度降低。

当第二温度传感器10所检测的温度T₂大于等于第一温度传感器7所检测的温度T₁时，关闭第一阀门11，打开第二阀门13，本发明运行冷凝水蓄存利用模式，冷凝水直接排至水箱14进行回收利用，实现了节约水资源的效果。

在本申请中，冷凝器2的相邻通道分别流经制冷剂和冷却水，且冷却水流向与制冷剂流向总体上相反；过冷器3的相邻通道分别流经制冷剂和冷凝水，且冷凝水流向与制冷剂流向总体上相反。

本发明还提供了一种基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的控制方法，控制上述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，

控制单元控制压缩机1、节流装置4、冷却水泵6、冷凝水泵9、第一阀门11及第二阀门13的打开或关闭，根据压缩机1、节流装置4、冷却水泵6、冷凝水泵9、第一阀门11及第二阀门13的打开或关闭的状态，切换冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式两种模式。

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵9的作用下经过过冷器3进行过冷，当第二温度传感器10所检测的温度T₂小于第一温度传感器7所检测的温度T₁时，打开第一阀门11，关闭第二阀门13，运行冷凝水混合降温模式中，冷凝器2中的制冷剂冷凝温度下降，压缩机1与冷却水泵6能耗下降，系统总能耗大幅度降低；

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵9的作用下经过过冷器3进行过冷，当第二温度传感器10所检测的温度T₂大于等于第一温度传感器7所检测的温度T₁时，关闭第一阀门11，打开第二阀门13，运行冷凝水蓄存利用模式，冷凝水直接排至水箱14进行回收利用。

如表1所示，表1为系统不同运行模式下设备及阀门的开启或关闭状态表，可以通过表1确认冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式下设备及阀门的开启或关闭状态。

表1为本发明不同运行模式下的设备及阀门开启或关闭状态表

基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，其特征在于，包括有蒸汽压缩制冷单元、冷却水循环单元、冷凝水循环单元及控制单元，所述控制单元分别与所述蒸汽压缩制冷单元、所述冷却水循环单元和所述冷凝水循环单元相连接；

所述蒸汽压缩制冷单元包括有通过管道依次连接的压缩机、冷凝器、过冷器、节流装置和蒸发器；所述冷却水循环单元通过所述冷凝器与所述蒸汽压缩制冷单元相连接；所述冷凝水循环单元通过所述过冷器与所述蒸汽压缩制冷单元相连接；

所述冷却水循环单元包括有依次通过管道连接的所述冷凝器、第一温度传感器、冷却塔和冷却水泵；所述冷凝水循环单元包括有冷凝水泵、所述过冷器、第二温度传感器、第一阀门、单向阀、所述冷却塔、第二阀门和水箱；所述冷凝水泵依次与所述过冷器和所述第二温度传感器相连接；所述第二温度传感器经过所述第一阀门和所述单向阀相连接，且所述单向阀的出口与所述第一温度传感器和所述冷却塔相连接；所述第二温度传感器还通过所述第二阀门与所述水箱连接。

2.根据权利要求1所述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，其特征在于，所述冷凝器的相邻通道分别流经制冷剂和冷却水，且冷却水流向与制冷剂流向总体上相反；所述过冷器的相邻通道分别流经制冷剂和冷凝水，且冷凝水流向与制冷剂流向总体上相反。

3.根据权利要求2所述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，其特征在于，所述冷却水泵为变频水泵，所述冷凝水泵为定频水泵；

所述第一温度传感器所检测的温度为T₁，所述第二温度传感器所检测的温度为T₂，所述控制单元根据T₁和T₂的差值对所述冷却水泵进行变频调节控制。

4.根据权利要求3所述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，其特征在于，所述控制单元控制所述压缩机、所述节流装置、所述冷却水泵、所述冷凝水泵、所述第一阀门及所述第二阀门的打开或关闭，根据所述压缩机、所述节流装置、所述冷却水泵、所述冷凝水泵、所述第一阀门及所述第二阀门的打开或关闭的状态，切换冷凝水混合降温模式和冷凝水蓄存利用模式。

5.基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统的控制方法，其特征在于，控制如权利要求1-4任意一项所述的基于冷凝水回收利用的楼宇中央空调系统，包括有以下步骤：

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵的作用下经过过冷器进行过冷，当第二温度传感器所检测的温度T₂小于第一温度传感器所检测的温度T₁时，打开第一阀门，关闭第二阀门，运行冷凝水混合降温模式中，冷凝器中的制冷剂冷凝温度下降，压缩机与冷却水泵能耗下降，系统总能耗大幅度降低；

楼宇中央空调系统运行所产生的冷凝水在冷凝水泵的作用下经过过冷器进行过冷，当第二温度传感器所检测的温度T₂大于等于第一温度传感器所检测的温度T₁时，关闭第一阀门，打开第二阀门，运行冷凝水蓄存利用模式，冷凝水直接排至水箱进行回收利用。

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