CN113390137A - 空调消防系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空调消防系统，包括空调设备和消防设备。空调设备用于调节服务空间的环境温度。消防设备包括消防水管道，其中所述消防水管道连接至所述空调设备，以从所述空调设备引出所述消防设备的消防水。

Description

空调消防系统

技术领域

本发明涉及消防技术，尤其涉及一种空调与消防结合系统。

背景技术

锂离子电池具有高工作电压、高能量密度、高比容量、长循环寿命、响应速度快等优点，因此锂电池正开始广泛应用于储能领域。在锂电池的储存过程中，存在以下影响锂电池性能和储能电站安全的隐患：

(1)锂电池在低温下的输出性能会大幅下降。尤其是使用磷酸铁锂的锂电池，由于磷酸铁锂的电导率很低，锂离子扩散性差，低温下导电性差，使得锂电池内阻增加，电池充放电受阻，因此锂电池在低温下的工作性能不理想。在-20℃以下的低温时，锂电池的性能明显恶化，在-40℃锂电池的输出低于额定容量的30％。

(2)锂电池存在热失控的风险。火情通常来自单块的锂电池，但如果电池组设计不当，火情可以快速地从一块电池蔓延到另一块电池，这种失效称为热失控。由于锂电池的自身化学反应放热积聚或外界热源影响，在电池模块或系统中的任何一个组件都有可能发生热失控，导致易燃气体逸出引起爆炸。一般电池管理系统会对每个电池电芯的电压、电流以及温度进行采集，一旦第一时间发生温度异常就会切断电池主回路并报警。但对于锂电池，一旦锂电池发生热失控，无法阻止并联电池模组内部的持续放电，并且由于主回路切断，电池模组内的所有能量都集中于内短路电池，反而增加了锂电池热失控的几率。

因此锂电池储能系统会分别设置冷却、加热和消防设备。冷却、加热系统一般为在各单体电池箱或电池柜内设置强制风冷、水冷、电加热等设备维持温度在锂电池较好的工作温度区间内，一般控制在15℃-35℃之间。消防设备方面，目前国内还没有统一的锂电池消防规范，一些锂电池储能系统采用手持式灭火器，还有一些设置在集装箱或室内的锂电池储能系统采用管网全淹没的气体灭火系统，灭火介质为七氟丙烷。但从目前公开报道的锂电池储能系统起火和燃烧事故来看，无论锂电池的应用场景是电动汽车还是储能电站，一旦起火会产生迅速燃烧、大量热导致连锁反应，而气体灭火难以在短时间内对起火电池进行降温，由于电池内部仍在剧烈反应，不断逸出可燃气体，重燃可能性很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中的缺陷，提供一种空调消防系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种空调消防系统，包括空调设备和消防设备。空调设备用于调节服务空间的环境温度。消防设备包括消防水管道，其中所述消防水管道连接至所述空调设备，以从所述空调设备引出所述消防设备的消防水。

在本发明的一实施例中，所述空调设备包括主机和冷热水循环装置。主机包括压缩机、蒸发器和冷凝器。冷热水循环装置包括冷热水管道，所述冷热水管道连接至所述蒸发器。

在本发明的一实施例中，所述消防水管道连接至所述冷热水循环装置。

在本发明的另一实施例中，所述空调设备还包括冷却水循环装置，所述消防水管道连接至所述冷却水循环装置。

在本发明的一实施例中，所述空调消防系统还包括稳压膨胀罐，所述稳压膨胀罐的容量不小于所述消防设备用于灭火的消防水的规定容积。

在本发明的一实施例中，所述消防设备还包括设于所述消防水管道上的阀门。

在本发明的一实施例中，所述消防设备还包括多个喷淋管和多个喷淋器。多个喷淋管连接至所述消防水管道。多个喷淋器分别对应地设于所述多个喷淋器末端。

在本发明的一实施例中，所述消防设备还包括多个控制阀，分别对应地设于所述多个喷淋管上。

与现有技术相比，本发明提供的一种空调消防系统将冷却、加热和消防设备合为一体，具有以下优点：

(1)消防水取自空调内部循环水，系统结构简单、造价成本低。

(2)采用水冷式空调设备，水冷式空调设备的能效比相对于风冷的更高，运行费用更低。

(3)相对于气体灭火，水冷却灭火应对极端着火工况的安全性等级高，能够迅速消除火情，尤其针对锂电池储能系统发生火情，能够防止电池组内部产生连锁反应，避免发生重燃现象。

(4)针对锂电池储能系统，电池着火属于极小概率的极端工况，若其采用常规的水喷雾消防设备，该类消防设备由消防水池(箱)、稳压水箱和消防水泵等组成，正常运行期间消防设备无需运作，因此需定期对消防设备进行试验和维护，保证消防设备的可用。而本发明提供的空调消防系统将空调和消防合二为一，空调系统一直处于运行状态，可用性高，综合维护工作量小。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1为本发明一实施例中的一种空调消防系统的结构示意图。

图2为本发明一实施例中的空调设备的结构示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。

图1为本发明一实施例中的一种空调消防系统的结构示意图。如图1所示，在本实施例中空调消防系统1的应用场景为一锂电池储能设备2。锂电池储能设备2可以包括多个电池架21。每个电池架21上可放置一个或多个电池组。在一些其他实施例中，空调消防系统1可以应用于其他需要配备调温设备和消防措施的场景。空调消防系统1可以包括空调设备10、消防设备11和稳压膨胀罐12。

图1中示出了空调设备10的部分结构：主机13、冷热水管道141和空调末端(水/空气换热器)143。空调设备10用于调节服务空间的环境温度，在本实施例中空调设备10能够调节锂电池储能设备2所在空间的温度，从而调节锂电池储能设备2的电池架21上的电池组的温度，维持温度在锂电池性能较好的工作温度区间，一般将锂电池储能设备所在空间的温度控制在15℃-35℃之间。在本实施例中，锂电池储能设备2处于室内，在一些其他实施例中，锂电池储能设备2可以设于集装箱中或室外露天环境。

如图1所示，消防设备11可以包括消防水管道111，消防水管道111连接至水冷式空调设备10，以从空调设备10引出消防设备11的消防水。图2为本发明一实施例中的空调设备的结构示意图。如图1、图2所示，本实施例中的空调设备10为冷热水机组型空调设备，消防水管道111连接至空调设备10的冷热水管道141，从冷热水管道141中引出消防水。在本发明的另一实施例中，消防水管道111可以连接至空调设备10的冷却水循环装置15的冷却水管道151，以从冷却水管道151引出消防水。在一些其他实施例中，空调设备10的类型和消防水管道111的取水点不作限制，例如空调设备10可以为风冷式空调设备，消防水管道111可以连接至风冷式空调设备10的冷热水系统。

如图2所示，本实施例中的空调设备10可以包括主机13、冷热水循环装置14和冷却水循环装置15。稳压膨胀罐12与空调设备10连接，一方面用于平衡空调设备10的内部水量及压力，另一方面为循环水泵入口保证足够的静压，保证水泵不会发生汽蚀。稳压膨胀罐12内部可以包括气囊和一定量水，气囊内可包含气体，一般为氮气。

主机13可以包括压缩机131、蒸发器132和冷凝器133。蒸发器132中包含有制冷剂，蒸发器132通过制冷剂管道134连接至压缩机131和冷凝器133，压缩机131通过制冷剂管道134连接至冷凝器133。主机13还可以包括四通阀135，用于改变制冷剂在制冷剂管道134中的流动方向。四通阀135可以设置在连接压缩机131和蒸发器132的制冷剂管道134上。

冷热水循环装置14可以包括冷热水管道141、冷热水泵142和空调末端143，冷热水管道141连接至蒸发器132和空调末端143。冷热水泵142设置在空调末端143和冷热水管道141之间。空调末端143可以设置在需要进行温度调节的环境中，用于风-水热交换。

冷却水循环装置15可以包括冷却水管道151和冷却水塔152，冷却水管道151连接至冷凝器133和冷却水塔152。冷却水塔152用于将冷却水与大气进行热交换。

在本实施例中，图2中的压缩机131是螺杆式压缩机。在一些其他实施例中，空调设备10可以与各类冷热水机组(如热泵式、复合源式冷热水机组等)相匹配。

下面根据图1和图2，说明本实施例中的空调设备10的工作原理。蒸发器132内包含有制冷剂，制冷剂通常为氟利昂。当锂电池储能设备2的所需要的环境温度比实际环境温度低，空调设备10需要进行制冷工作时，制冷剂在蒸发器132内吸收冷热水管道141中的水的热量并汽化成蒸汽，经冷却后的水由冷热水泵142加压送入冷热水管141并进入空调末端143进行热交换，降低锂电池储能设备2所处布置空间的温度。压缩机131将低压气态制冷剂从蒸发器132中抽出并进行压缩。经压缩后的高温、高压气态制冷剂经由制冷剂管道134被送到冷凝器133进行冷凝，在冷凝过程中制冷剂会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器133中的冷却水吸收，冷却水通过冷却水管道151进入冷却水塔152并与大气进行热交换，降温的冷却水通过冷却水管道151送回冷凝器133。冷凝后的制冷剂处于高压液态，冷凝器133将制冷剂通过制冷剂管道134送回蒸发器132，该处的制冷剂管道134可以连接有一节流降压装置135于冷凝器133和蒸发器132之间，用于对制冷剂降压。制冷剂经降压后汽化，重新进入蒸发器132冷却冷热水管道141中的水，如此循环往复。

当锂电池储能设备2的所需要的环境温度需要比实际环境温度高，空调设备10需要进行制热工作时，空调设备10通过四通阀135改变制冷剂的流动方向，制冷剂流动方向与制冷时相反，冷热水管141中水升温后通过空调末端143与锂电池储能设备2的所处环境的冷空气进行热交换。

如图1所示，在本实施例中消防设备11的消防水管道111连接至冷热水循环装置14的冷热水管道141，以从冷热水管道141引出消防设备11的消防水。在一些其他实施例，消防设备11可以从空调设备10的其他水源取水，如消防水管道111连接至冷却水循环装置15的冷却水管道151，以从冷却水管道151引出消防水。消防设备11还包括阀门112、多个喷淋管113、多个喷淋器114和多个控制阀115。阀门112设于消防管道111上，用于控制消防设备11对空调设备11的取水。多个喷淋管113连接至消防水管道111，用于将消防水传输到布置消防水管道111的空间中的不同区域。多个喷淋器114分别对应地设于多个喷淋管113的末端，用于扩大从喷淋管113流出的消防水的喷洒面积。多个控制阀115分别对应地设于多个喷淋管113上，可以用于控制消防水的出水流量。在本实施例中，喷淋管113设置在对应的电池组21的上方，在灭火时可以根据控制逻辑，控制打开起火的电池组21对应的喷淋管113上的控制阀115进行灭火，减少浪费消防水的同时也减少了对正常未起火的电池组21进行不必要的喷淋而造成的电池损坏。

当锂电池储能设备2发生热失控引起火灾，消防设备11相应采取消防措施，通过打开阀门112，消防设备11开始从空调设备取消防水，消防水通过消防水管道111进入多个喷淋管113，通过喷洒器114被喷洒至发生火情的区域。由于消防设备11的取水，空调设备10内部的水量压力发生变化，稳压膨胀罐12对冷热水设备10进行定压补水。为了保证空调设备10的正常运作，稳压膨胀罐12的容量不小于所述消防设备用于灭火的消防水的规定容积，消防水的规定容积取决于消防场所的面积和所存放物体性质等因素。

本发明通过将消防水管道引自空调用水管道，提出了一种空调消防系统，针对例如锂电池储能系统等需要运行在稳定工作温度环境和有消防隐患的场所，不仅能对该场所进行温度调节，还能在遇到极端起火情况时迅速控制火情，减少损失。与现有技术相比，本发明的空调消防系统，具有以下优点：

(5)消防水取自空调内部循环水，系统结构简单、造价成本低。

(6)采用水冷式空调设备，水冷式空调设备的能效比相对于风冷的更高，运行费用更低。

(7)相对于气体灭火，水冷却灭火应对极端着火工况的安全性等级高，能够迅速消除火情，尤其针对锂电池储能系统发生火情，能够防止电池组内部产生连锁反应，避免发生重燃现象。

针对锂电池储能系统，电池着火属于极小概率的极端工况，若其采用常规的水喷雾消防设备，该类消防设备由消防水池(箱)、稳压水箱和消防水泵等组成，正常运行期间消防设备无需运作，因此需定期对消防设备进行试验和维护，保证消防设备的可用。而本发明提供的空调消防系统将空调和消防合二为一，空调系统一直处于运行状态，可用性高，综合维护工作量小。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种空调消防系统，其特征在于，包括：

空调设备，用于调节服务空间的环境温度；以及

消防设备，包括消防水管道，其中所述消防水管道连接至所述空调设备，以从所述空调设备引出所述消防设备的消防水。

2.如权利要求1所述的空调消防系统，其特征在于，所述空调设备包括：

主机，包括压缩机、蒸发器和冷凝器；

冷热水循环装置，包括冷热水管道，所述冷热水管道连接至所述蒸发器。

3.如权利要求2所述的空调消防系统，其特征在于，所述消防水管道连接至所述冷热水循环装置。

4.如权利要求2所述的空调消防系统，其特征在于，所述空调设备还包括冷却水循环装置，所述消防水管道连接至所述冷却水循环装置。

5.如权利要求1所述的空调消防系统，其特征在于，所述空调消防系统还包括稳压膨胀罐，所述稳压膨胀罐的容量不小于所述消防设备用于灭火的消防水的规定容积。

6.如权利要求1所述的空调消防系统，其特征在于，所述消防设备还包括设于所述消防水管道上的阀门。

7.如权利要求6所述的空调消防系统，其特征在于，所述消防设备还包括：

多个喷淋管，连接至所述消防水管道；以及

多个喷淋器，分别对应地设于所述多个喷淋器末端。

8.如权利要求7所述的空调消防系统，其特征在于，所述消防设备还包括多个控制阀，分别对应地设于所述多个喷淋管上。

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