CN112856612B - 一种空调冷源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调冷源系统，涉及空调技术领域，以解决现有的空调系统的架构比较固定，只能按照固定模式来运行，无法满足多种客户的不同需求的技术问题。该空调冷源系统包括：制冷单元、一次供水环、二次供水环和回水环；每组制冷单元的冷冻水出水口均与一次供水环连通，每组制冷单元的回水口均与回水环连通；第一立管连通一次供水环和二次供水环；一次供水环、二次供水环、回水环中的至少一个上设有多个控制阀，控制阀用于控制一次供水环、二次供水环或回水环的连通或断开，以使多组制冷单元联合运行或独立运行。本发明使空调冷源系统的架构比较灵活，可以按照需要进行切换或组合，能够满足多种客户的不同需求。

Description

一种空调冷源系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调冷源系统。

背景技术

互联网数据中心(Internet Data Center，IDC)的空调系统，对电子信息系统的正常运行起着至关重要的作用。

目前的IDC空调系统主要采用集中冷源的冷冻水系统，该系统为冷水机组的蒸发器、冷冻水循环泵、分水器、集水器、膨胀水箱、补水泵、水处理装置以及相应的阀门、管路等构成的闭式系统。冷冻水回水经集水器、除污器、冷冻水循环泵进入冷水机组蒸发器内，吸收了制冷剂蒸发释放的冷量，使其温度降低成为冷水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再处理。

然而，目前的空调系统的架构比较固定，只能按照固定模式来运行，无法满足多种客户的不同需求。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种空调冷源系统，使空调冷源系统的架构比较灵活，可以按照需要进行切换或组合，能够满足多种客户的不同需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种空调冷源系统，该空调冷源系统包括：至少两个冷冻站、一次供水环、二次供水环和回水环。

每个冷冻站包括至少两组制冷单元。

每组制冷单元的冷冻水出水口均与一次供水环连通，每组制冷单元的回水口均与回水环连通，且每组制冷单元的回水端设有一次泵。

一次供水环上设有多个分别与制冷单元对应的第一立管，每个第一立管均与二次供水环连通，且第一立管与二次供水环之间的管路上设有二次泵。

二次供水环上设有多个分别与制冷单元对应的第二立管，第二立管用于与末端空调的进水口连通，末端空调的回水口用于与回水环连通。

回水环上设有多个分别与制冷单元对应的第三立管，第三立管用于与制冷单元的回水管路连通。

且一次供水环、二次供水环、回水环中的至少一个上设有多个控制阀，控制阀用于控制一次供水环、二次供水环或回水环的连通或断开，以使多组制冷单元联合运行或独立运行。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，一次供水环上设有多个第一控制阀，二次供水环上设有多个第二控制阀，回水环上设有多个第三控制阀。

每个第一立管在一次供水环上位于相邻两个第一控制阀之间。

每个第二立管在二次供水环上位于相邻两个第二控制阀之间。

每个第三立管在回水环上位于相邻两个第三控制阀之间。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，每个冷冻站还包括：蓄冷罐，蓄冷罐的进水口与一次供水环连通，蓄冷罐的出水口与回水环连通。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，每组制冷单元还包括：平衡管，平衡管的一端与一次供水环连通，平衡管的另一端与回水环连通。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，每组制冷单元还包括：冷却塔，冷却塔的出水口与制冷单元的冷却水进水口连通，制冷单元的冷却水出水口与冷却塔的第一进水口连通，制冷单元的冷冻水出水口与一次供水环连通。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，每组制冷单元还包括：冷却泵，冷却泵位于冷却塔的出水口与制冷单元的冷却水进水口之间的管路上。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，每组制冷单元包括：换热器和以及与换热器串联的冷水机组。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，一次泵、二次泵和冷却泵均为变频水泵。

在上述的空调冷源系统中，可选的是，二次泵和末端空调分别采用两路不间断电源供电。

本发明提供的空调冷源系统，通过在系统中设置一次供水环，在一次供水环上设置多个控制阀，将每组制冷单元的冷冻水出水口与一次供水环连通，这样可以使不同冷冻站或不同制冷单元在一次供水环上联合运行或单独运行，通过在系统中设置二次供水环，二次供水环上设置多个控制阀，二次供水环与末端空调的进水口连通，这样可以使冷冻水联合供应多个末端空调，也可以冷冻水单独供应不同的末端空调，通过在系统中设置回水环，回水环上设置多个控制阀和多个第三立管，使回水可以对应回到每组制冷单元的回水口，上述设置可以使每组制冷单元相互排列组合，既可以实现独立运行，也可以实现环管联合运行，使空调冷源系统的架构比较灵活，可以按照不同需求对制冷单元进行切换或组合，能够满足多种客户的不同需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的空调冷冻水系统图；

图2为本发明实施例提供的空调冷却水系统图。

附图标记说明：

10-末端空调；

20-冷冻站；

21-蓄冷罐；

30-一次供水环；

31-第一立管；

32-二次泵；

33-第一控制阀；

40-二次供水环；

41-第二立管；

42-第二控制阀；

50-回水环；

51-第三立管；

52-第三控制阀；

60-制冷单元；

61-平衡管；

62-冷却塔；

63-冷却泵；

64-一次泵；

65-换热器；

66-冷水机组。

具体实施方式

在空调技术领域，IDC空调系统对电子信息系统的正常运行起着至关重要的作用。目前的IDC空调系统主要采用集中冷源的冷冻水系统，该系统为冷水机组的蒸发器、冷冻水循环泵、分水器、集水器、膨胀水箱、补水泵、水处理装置以及相应的阀门、管路等构成的闭式系统。冷冻水回水经集水器、除污器、冷冻水循环泵进入冷水机组蒸发器内，吸收了制冷剂蒸发释放的冷量，使其温度降低成为冷水，进入分水器后再送入空调设备的表冷器或冷却盘管内，与被处理的空气进行热交换后，再回到冷水机组内进行循环再处理。然而，由于用户端的冷量需求在实际使用中会发生变化，但是目前的空调系统的架构比较固定，设备安装完成后，空调系统只能按照固定模式来运行，不能实现多个制冷单元之间的切换或组合，导致无法满足多种客户的不同需求。

本发明提供了一种空调冷源系统，通过在系统中设置一次供水环，在一次供水环上设置多个控制阀，将每组制冷单元的冷冻水出水口与一次供水环连通，这样可以使不同冷冻站或不同制冷单元在一次供水环上联合运行或单独运行，通过在系统中设置二次供水环，二次供水环上设置多个控制阀，二次供水环与末端空调的进水口连通，这样可以使冷冻水联合供应多个末端空调，也可以冷冻水单独供应不同的末端空调，通过在系统中设置回水环，回水环上设置多个控制阀和多个第三立管，使回水可以对应回到每组制冷单元的回水口，上述设置可以使每组制冷单元相互排列组合，既可以实现独立运行，也可以实现环管联合运行，使空调冷源系统的架构比较灵活，可以按照不同需求对制冷单元进行切换或组合，能够满足多种客户的不同需求。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的空调冷冻水系统图。图2为本发明实施例提供的空调冷却水系统图。参照图1至图2所示，本发明实施例提供了一种空调冷源系统。

该空调冷源系统，包括：至少两个冷冻站20、一次供水环30、二次供水环40和回水环50，其中，一次供水环30、二次供水环40和回水环50均为环形闭合管路。本实施例中，冷冻站20为两个，每个冷冻站20包括至少两组制冷单元60，同一个冷冻站20之间的两组制冷单元60可以互为备用，或者同时工作，两个冷冻站20可以互为备用，或者同时工作。

需要说明的是，冷冻站20的数量、每个冷冻站20中制冷单元60的数量，本实施例对上述具体数值不作限制，用户可以根据实际进行选择。例如，参见图1所示，该空调冷源系统包括两个冷冻站20，每个冷冻站20包括两组制冷单元60，其中一组制冷单元60可以对楼层中的高层楼层提供冷源，另一组制冷单元60可以为楼层中的低层楼层提供冷源。

其中，每组制冷单元60的冷冻水出水口均与一次供水环30连通，每组制冷单元60的回水口均与回水环50连通，且每组制冷单元60的回水端设有一次泵64，每个一次泵64分别将回水吸入对应的制冷单元60。一次供水环30上设有多个分别与制冷单元60对应的第一立管31，每个第一立管31均与二次供水环40连通，且第一立管31与二次供水环40之间的管路上设有二次泵32，二次泵32的数量可以和制冷单元60的数量对应配置，二次泵32可以将一次供水环30中的冷冻水吸入二次供水环40，也可以将二次供水环40中的冷冻水远距离输送至末端空调10。

二次供水环40上设有多个分别与制冷单元60对应的第二立管41，第二立管41用于与末端空调10的进水口连通，末端空调10的回水口用于与回水环50连通。具体的，可以使不同的第二立管41对应不同的楼层，使空调冷源系统可以分楼层供冷。

回水环50上设有多个分别与制冷单元60对应的第三立管51，第三立管51用于与制冷单元60的回水管路连通。且一次供水环30、二次供水环40、回水环50上均可以设有多个控制阀，控制阀用于控制一次供水环30、二次供水环40或回水环50的连通或断开，以使多组制冷单元60联合运行或独立运行。

通过在系统中设置一次供水环30，在一次供水环30上设置多个控制阀，将每组制冷单元60的冷冻水出水口与一次供水环30连通，可以使每组制冷单元60在一次供水环30上联合运行或单独运行，通过在系统中设置二次供水环40，二次供水环40上设置多个控制阀，二次供水环40与末端空调10的进水口连通，这样可以使二次供水环40上的冷冻水给多个末端空调10进行联合供应或单独供应，通过在系统中设置回水环50，回水环50上设置多个控制阀和多个第三立管51，使回水可以对应回到每组制冷单元60的回水口，上述联合设置可以使每组制冷单元60自由组合，既可以实现独立运行，也可以实现环管联合运行，使空调冷源系统的架构比较灵活，可以按照不同需求对制冷单元60进行切换或组合，能够满足多种客户的不同需求。

进一步地，一次供水环30上可以设有多个第一控制阀33，二次供水环40上可以设有多个第二控制阀42，回水环50上可以设有多个第三控制阀52。

每个第一立管31在一次供水环30上可以位于相邻两个第一控制阀33之间，当关闭第一立管31两侧的两个相邻第一控制阀33时，该第一立管31对应的制冷单元60处于独立运行状态，当打开第一立管31两侧的两个相邻第一控制阀33时，该第一立管31对应的制冷单元60与其他制冷单元60处于联合运行状态。本实施例中，每组制冷单元60对应的两个第一立管31的两侧设置有两个相邻第一控制阀33，这样通过控制这两个第一控制阀33的开与关，即可使该制冷单元60实现独立运行或与其他制冷单元60联合运行。

每个第二立管41在二次供水环40上位于相邻两个第二控制阀42之间。每个第二立管41可以对应不同用户端的末端空调10，这样可以通过第二控制阀42的开与关，即可使不同用户端的末端空调10实现采用独立冷源供应或者联合冷源供应。

需要说明的是，图1中只示出三个末端空调10，在实际应用中，各个楼层分别的末端空调10均通过第二立管41与二次供水环40连通，部分第二立管41对应低楼层的供水，部分第二立管41对应高楼层的供水。

每个第三立管51在回水环50上位于相邻两个第三控制阀52之间，这样可以在每组制冷单元60独立运行时，使回水可以对应回到每组制冷单元60的回水口。其中，部分第三立管51对应低楼层的回水，部分第三立管51对应高楼层的回水。

需要说明的是，本实施例中的第一控制阀33、第二控制阀42和第三控制阀52数量均为5个，制冷单元60为4组，每组制冷单元60与一次供水环30、二次供水环40和回水环50连通的管路两侧均分别设置有第一控制阀33、第二控制阀42和第三控制阀52。其中，控制阀可以是手动阀或电动阀，也可以每个控制阀的设置点均设置手动阀和电动阀，手动阀常开，通过控制电动阀对一次供水环30、二次供水环40和回水环50上的管路进行调节，达到对制冷单元60进行相互切换或组合的目的，本实施例对控制阀的种类不作限制，用户可以根据实际进行选择。

制冷单元60的冷冻水出水口、第一控制阀33、平衡管61的接口均应设置在一次供水环30的同一侧的环管段上，相同地，第一立管31、第二立管41和第二控制阀42均应设置在二次供水环40的同一侧的环管段上，相同地，末端空调10的回水口、第三立管51和第三控制阀52均应设置在回水环50的同一侧的环管段上。

需要说明的是，本实施例中，通过控制第一控制阀33、第二控制阀42和第三控制阀52，使每组制冷单元60之间可以具有多种组合，能够满足多种客户的不同需求，例如：用户端的分期交付，当一期交付时，可以采用部分制冷单元60单独运行，当二期交付时，可以采用全部制冷单元60联合运行；制冷单元60的检修与维护，当某组制冷单元60故障，可以使故障制冷单元60与空调冷源系统断开，进行检修与维护；使空调冷源系统可以满足用户端的日常取冷需求之外，还可以确保空调冷源系统有足够的冗余。

示例性的，打开全部第一控制阀33、第二控制阀42和第三控制阀52，两个冷冻站20处于联合运行状态。关闭一次供水环30、二次供水环40和回水环50上处于两个冷冻站20之间的第一控制阀33、第二控制阀42和第三控制阀52，两个冷冻站20分别处于独立运行状态。在实施中，还可以使不同的制冷单元60独立运行或联合运行，且组合方式众多，本实施例对此不一一举例。

进一步地，每个冷冻站20还可以包括：蓄冷罐21，蓄冷罐21是利用电网的峰谷电价差，夜间采用制冷单元60在罐内蓄冷，白天蓄冷罐21放冷而主机避峰运行的节能空调方式，这种方式具有投资小，运行可靠，制冷效果好，经济效益明显的特点，每年能为用户节省可观的空调冷源系统运行费用，还可实现大温差送水和应急冷源，具体的，蓄冷罐21的进水口可以与一次供水环30连通，蓄冷罐21的出水口与回水环50连通。

进一步地，每组制冷单元60还可以包括：平衡管61，平衡管61的一端与一次供水环30连通，平衡管61的另一端与回水环50连通，平衡管61可以对制冷单元60的一次供水环30与回水环50起平衡作用。

进一步地，参照图2所示，图2为制冷站20的冷却侧系统图，每组制冷单元还可以包括：冷却塔62，冷却塔62的出水口与制冷单元60的冷却水进水口连通，制冷单元60的冷却水出水口与冷却塔62的第一进水口连通，制冷单元60的冷冻水出水口与一次供水环30连通。具体的，冷却水从冷却塔62上部的布液器喷出后，自上而下通过填料表面与空气换热，通过蒸发和对流的方式向空气散热、降温后，落入塔底的集水池，再送往制冷单元60执行冷却任务。

进一步地，每组制冷单元60还可以包括：冷却泵63，冷却泵63位于冷却塔62的出水口与制冷单元60的冷却水进水口之间的管路上，将冷却水从冷却塔62吸入制冷单元60。

进一步地，每组制冷单元60可以包括：换热器65和以及与换热器65串联的冷水机组66，换热器65可以为板式换热器，板式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点，这样板式换热器和冷水机组66组成的集中冷源使制冷单元60的能效较高。具体的，冷冻水首先进入换热器65，然后进入冷水机组66。此外，换热器65也可以与冷水机组66并联设置，这样一部分冷冻水首先进入换热器65，然后进去冷水机组66，另一部分冷冻水直接进入冷水机组66。

需要说明的是，冷水机组66分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组，冷水机组66可以包括压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现机组制冷效果。本实施例对冷水机组66的具体制冷形式不作限制，用户可以根据实际进行选择。

进一步地，一次泵64、二次泵32和冷却泵63均为变频水泵，变频水泵不仅体积小，效率高、省电、噪音低，还能使水系统保持压力一定，提高空调冷源系统中水系统的稳定性。

进一步地，二次泵32和末端空调10分别采用两路不间断电源供电，这样即使制冷单元60断电停止工作，不间断电源只需要保证二次泵32和末端空调10的供电，二次泵32可以将蓄冷罐21中的冷冻水吸入末端空调10中，保证了末端空调10在电源中断时也可以正常工作。

本实施例中，空调冷源系统采用的是2N冷源架构，使空调冷源系统可以按照单N冷源架构单独运行，也可以按照2N冷源架构联合运行，2N冷源架构既可以保证冷冻站20运行模式的灵活性，也可以作为蓄冷罐21的充冷冷源，降低电力消耗所产生的费用。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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修改，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (8)

1.一种空调冷源系统，用于为末端空调提供冷源，其特征在于，包括：至少两个冷冻站、一次供水环、二次供水环和回水环；

每个所述冷冻站包括至少两组制冷单元；

每组所述制冷单元的冷冻水出水口均与所述一次供水环连通，每组所述制冷单元的回水口均与所述回水环连通，且每组所述制冷单元的回水端设有一次泵；

所述一次供水环上设有多个分别与所述制冷单元对应的第一立管，每个所述第一立管均与所述二次供水环连通，且所述第一立管与所述二次供水环之间的管路上设有二次泵；

所述二次供水环上设有多个分别与所述制冷单元对应的第二立管，所述第二立管用于与所述末端空调的进水口连通，所述末端空调的回水口用于与所述回水环连通；

所述回水环上设有多个分别与所述制冷单元对应的第三立管，所述第三立管用于与所述制冷单元的回水管路连通；

且所述一次供水环、所述二次供水环、所述回水环中的至少一个上设有多个控制阀，所述控制阀用于控制所述一次供水环、所述二次供水环或所述回水环的连通或断开，以使多组所述制冷单元联合运行或独立运行；所述一次供水环上设有多个第一控制阀，所述二次供水环上设有多个第二控制阀，所述回水环上设有多个第三控制阀；

每个所述第一立管在所述一次供水环上位于相邻两个第一控制阀之间；

每个所述第二立管在所述二次供水环上位于相邻两个第二控制阀之间；

每个所述第三立管在所述回水环上位于相邻两个第三控制阀之间。

2.根据权利要求1所述的空调冷源系统，其特征在于，每个所述冷冻站还包括：蓄冷罐，所述蓄冷罐的进水口与所述一次供水环连通，所述蓄冷罐的出水口与所述回水环连通。

3.根据权利要求2所述的空调冷源系统，其特征在于，每组所述制冷单元还包括：平衡管，所述平衡管的一端与所述一次供水环连通，所述平衡管的另一端与所述回水环连通。

4.根据权利要求3所述的空调冷源系统，其特征在于，每组所述制冷单元还包括：冷却塔，所述冷却塔的出水口与所述制冷单元的冷却水进水口连通，所述制冷单元的冷却水出水口与冷却塔的第一进水口连通，所述制冷单元的冷冻水出水口与所述一次供水环连通。

5.根据权利要求4所述的空调冷源系统，其特征在于，每组所述制冷单元还包括：冷却泵，所述冷却泵位于所述冷却塔的出水口与所述制冷单元的冷却水进水口之间的管路上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的空调冷源系统，其特征在于，每组所述制冷单元包括：换热器和以及与所述换热器连接的冷水机组。

7.根据权利要求5所述的空调冷源系统，其特征在于，所述一次泵、所述二次泵和所述冷却泵均为变频水泵。

8.根据权利要求1-5任一项所述的空调冷源系统，其特征在于，所述二次泵和所述末端空调分别采用两路不间断电源供电。

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