CN113790487A - 热回收机组及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热回收机组及其控制方法。所述热回收机组包括串联设置的第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器与用户侧热水系统连接，第二冷凝器与冷却水系统连接，还包括第一控制器，用于根据用户侧温度要求控制出水流量，和第二控制器，用于控制冷却塔的进水温度。本发明在利用冷凝器散热的基础上维持机组良好的运行状态，有效地利用了废热，真正做到了节能减排、降低碳排量。

Description

热回收机组及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种热回收机组及其控制方法。
背景技术
随着国家对减碳节能目标的制定，节能和高效的理念越来越受到各行各业的重视。对于空调行业，废热的再利用是节能的一个有力措施。在热回收空调机组中经冷凝器放出的热量通常被冷却塔或冷却风机排向周围，这种方式实际上是一种巨大的能源浪费，同时给周围环境带来一定的废热污染。对于档案馆、洁净室等对室内温湿度要求较高的场所，一般使用恒温恒湿热回收空调机组，机组冷凝器排出的废热可以回收作为恒温恒湿空调再热段的热量。然而，现有的一些废热回收机组中，往往会对机组运行的稳定性产生影响，或废热回收的用户侧的热量需求会发生变化，或参数调整等原因影响机组运行的稳定性。
发明内容
本发明提出一种热回收机组及其控制方法，以解决现有技术中废热回收用户侧的热量需求变化导致不能保证机组运行稳定的问题。
本发明提出一种热回收机组，包括串联设置的第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器与用户侧热水系统连接，第二冷凝器与冷却水系统连接，还包括第二控制器，用于控制冷却塔的进水温度，以保证热回收机组的稳定运行。
所述冷却水系统的冷却塔的出水管道上设有三通阀和第三水泵，所述三通阀的一个出口与第三水泵连通，另一个出口与冷却塔的进水管连通，所述冷却塔的进水管上设有第二温度传感器，所述第二控制器根据第二温度传感器检测的进水温度控制三通阀通往冷却塔进水管的开度。
优选地，所述三通阀采用电动三通阀。
优选地，所述第二控制器采用PID控制器，根据冷却塔实测的进水温度与设定的进水温度的差值控制三通阀通往冷却塔进水管的开度。
所述第一冷凝器出水管道上设有第一温度传感器和第一水泵，所述热回收机组还包括第一控制器，用于根据第一温度传感器检测的温度控制用户侧的供水流量。
优选地，所述第一控制器采用PID控制器，根据第一温度传感器检测的出水温度和设定的出水温度的差值控制第一水泵的频率。
本发明还提出上述热回收机组的控制方法，其中，所述第二控制器根据所述冷却水系统的冷却塔的实测进水温度和设定进水温度的差值控制三通阀通向冷却塔进水管的开度。
优选地，本发明提出的控制方法还包括：使用第一控制器根据用户侧热水系统的实测出水温度和设定出水温度的差值控制第一水泵的频率。
第二控制器按以下步骤调节冷却塔的进水温度：判断冷却塔的实测进水温度与设定进水温度的差值是否小于零，如小于零，则关闭三通阀通往冷却塔进水管的出口；如大于零，则开启三通阀通往冷却塔进水管的出口；如为零，则保持三通阀开度不变。
第一控制器按以下步骤调节第一水泵的频率：实时检测第一冷凝器的出水温度，并判断实测的出水温度T12与设定出水温度T11的差值大小，若差值大于0，则控制第一水泵降低频率；若差值小于0，则控制第一水泵增大频率；若差值等于0，则维持第一水泵的频率不变。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明第二控制器可以稳定迅速地控制冷却塔的进水温度，满足其高效运行，稳定机组的制冷效果；
2、本发明第一控制器可精准控制用户侧水流量，通过水流量的变化随时满足用户侧的热量需求；
3、本发明中的第一、第二控制器均采用PID控制器，其参数可调，反馈及时，控制效果好。
附图说明
图1为本发明热回收空调机组的系统示意图；
图2为用户侧热水系统的流量控制流程图；
图3为冷却水侧冷却塔进水温度控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
本发明在机组的冷凝侧配置两个串联的冷凝器，一个为用户侧提供热水，在满足用户侧热水供应量后，剩余的热量通过另一冷凝器的冷却水带走，该冷凝器出口的冷却水通往冷却塔散热后循环使用。同时利用控制器控制冷却塔的进水温度，以保证用户侧用水负荷发生变化的情况下保持机组稳定运行。
本发明提出的热回收机组包括压缩机、节流装置、蒸发器和冷凝器。如图1所示，冷凝侧1设置了两个串联的冷凝器，第一冷凝器11和第二冷凝器12，第一冷凝器与用户侧热水系统10连接，第二冷凝器与冷却水系统连接。压缩机排出的高温高压冷媒先经过第一冷凝器11，与用户侧热水系统10换热，然后进入第二冷凝器12，与冷却水换热后变成高压中温的液体，再经节流装置降压后变成低温低压的液体进入蒸发器供冷。这种设计不仅将机组冷凝器排出的废热回收再利用，而且可以对废热利用量进行调节，可以对冷却塔的进水温度进行调节，保证机组运行的稳定性。
第一冷凝器11的出水管道上设有第一温度传感器8和第一水泵4，该水泵采用变频水泵，用于调节用户侧出水的流量。第一冷凝器的进水管道上还设有第二水泵3，该水泵的作用是克服系统管路的压降损失。
与第二冷凝器12换热后的冷却水进入冷却塔6散热后循环使用。冷却塔出水管道上设有三通阀5和第三水泵2，三通阀5采用电动三通阀，其一个出口与第三水泵2连通，另一个出口与冷却塔的进水管连通，进水管上设有第二温度传感器7。第三水泵2的作用是克服系统管路的压降损失。
本发明在机组中设置了两个冷凝器，其中第一冷凝器与用户侧热水系统进行热量交换，机组产生的废热在满足用户侧热水温度需求后，将剩余的热量通过冷却水系统的第二冷凝器换热，换热后的冷却水通过冷却塔降温后循环使用。进入冷却塔的水温需要控制在机组效率较高的温度，这样才不会因为冷却水温较高而影响机组的制冷效果。这也是在冷却塔出水管道上设置三通阀的目的，通过控制该三通阀可以达到控制冷却塔进水温度的目的。
为满足用户侧热需求量的变化，本发明设置了第一控制器，该实施例中第一控制器采用PID控制器。PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，该控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。PID 控制器可以使控制更加准确，更加稳定。第一控制器根据第一冷凝器的实测出水温度T12和设定出水温度T11的差值控制第一水泵4的运行频率。第一冷凝器换热后给用户侧提供一定温度且稳定的热水，通过第一水泵的运行频率对水流量进行控制，可随时满足用户侧对热量需求的变化。这种控制方法在满足用户侧需求的同时控制快速、稳定。
对于冷却水侧的冷却塔供水温度的控制，本发明设置了第二控制器，该实施例中第二控制器同样采用PID控制器。第二控制器根据冷却塔实测的进水温度T22与设定进水温度T21的差值控制三通阀5通往冷却塔进水管的开度。与第二冷凝器12换热后的冷却水送往冷却塔6进行散热，散热后可循环使用。三通阀5可控制冷却塔出水管道到进水管道的回水量，将低温的冷却回水与高温的冷却供水混合，从而控制冷却塔的进水温度。冷却塔的进水温度如果过高，冷却效果变差，则第二冷凝器的冷却水供水温度变高，会影响机组的制冷效果，机组的制冷效果就会变低。本发明提出的控制方法能满足冷却塔供水温度的稳定，让其高效运行，以保证机组的制冷效果。
本发明在用户侧和冷却水侧外部均安装有PID控制器，PID控制器外接驱动模块。在用户侧，驱动模块通过无线模块与第一温度传感器8、流量传感器9和第一水泵4实现信息交互，用于控制第一水泵4的开度，从而控制供往用户侧的水流量。在冷却水侧，驱动模块通过无线模块与第二温度传感器7、电动三通阀5实现信息交互，用于控制三通阀5的开度，控制冷却塔出水管道进水管的回水流量，从而控制冷却塔的进水温度。PID控制器中涉及的电路和电子元器件以及模块均为现有技术，在此不再赘述。
本发明在热回收机组中配置了两个冷凝器，通过PID控制方式对第一水泵进行流量控制，满足用户侧的热水需求；通过PID控制方式对电动三通阀进行控制，对冷却塔回水通往供进水管的流量分配进行控制，保证机组的制冷效果。
本发明的具体控制方法流程如下：
用户侧：
1.设置第一冷凝器出水的设定出水温度T11（也是用户侧供水温度），根据设定出水温度确定第一水泵4的频率;
2.实时检测第一冷凝器11的实测出水温度，判断实测的出水温度T12与设定出水温度T11的差值大小，若差值大于0，则控制第一水泵4减小流量；若差值小于0，则控制第一水泵4增大流量；若差值等于0，则维持第一水泵4的频率不变。
本发明通过设置第一PID控制器，根据第一冷凝器的出水温度T12和设定出水温度T11的差值控制第一水泵4的运行频率。这种控制方法在满足用户侧需求的同时控制快速、稳定。
冷却水侧：
1.设置冷却塔的设定进水温度T21;
2.当第二温度传感器测出的实测进水温度T22小于设定进水温度T21时，关闭三通阀5通向冷却塔进水管的出口；当实测进水温度T22大于设定进水温度T21时，开启三通阀5通向冷却塔进水管的出口；
3.三通阀5开启后，判断实测进水温度T22与设定进水温度T21的差值，若差值为0，则保持此时三通阀的开度不变，即三个流道的流量不变；若差值为正数，则调小三通阀的开度，直至T21-T21=0时停止；若差值为负数，则调大三通阀的开度，直至T21-T21=0时停止。
本发明不仅有效地利用了废热，而且保证了机组维持在良好的运行状态下，真正做到了节能减排、降低碳排量。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热回收机组，其特征在于，包括串联设置的第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器与用户侧热水系统连接，第二冷凝器与冷却水系统连接，还包括第二控制器，用于控制冷却塔的进水温度，以保证热回收机组的稳定运行。
2.如权利要求1所述的热回收机组，其特征在于，所述冷却水系统的冷却塔的出水管道上设有三通阀和第三水泵，所述三通阀的一个出口与第三水泵连通，另一个出口与冷却塔的进水管连通，所述冷却塔的进水管上设有第二温度传感器，所述第二控制器根据第二温度传感器检测的进水温度控制三通阀通向冷却塔进水管的开度。
3.如权利要求2所述的热回收机组，其特征在于，所述三通阀采用电动三通阀。
4.如权利要求3所述的热回收机组，其特征在于，所述第二控制器采用PID控制器，根据冷却塔实测的进水温度与设定的进水温度的差值控制三通阀通往冷却塔进水管的开度。
5.如权利要求1所述的热回收机组，其特征在于，所述第一冷凝器出水管道上设有第一温度传感器和第一水泵，所述热回收机组还包括第一控制器，用于根据第一温度传感器检测的温度控制用户侧的供水流量。
6.如权利要求5所述的热回收机组，其特征在于，所述第一控制器采用PID控制器，根据第一温度传感器检测的出水温度和设定的出水温度的差值控制第一水泵的频率。
7.一种权利要求1-6任一项所述的热回收机组的控制方法，其特征在于，所述第二控制器根据所述冷却水系统的冷却塔的实测进水温度和设定进水温度的差值控制三通阀通向冷却塔进水管的开度。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：所述第一控制器根据用户侧热水系统的实测出水温度和设定出水温度的差值控制第一水泵的频率。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，按以下步骤调节冷却塔的进水温度：判断冷却塔的实测进水温度与设定进水温度的差值是否小于零，如小于零，则关闭三通阀通向冷却塔进水管的出口；如大于零，则开启三通阀通向冷却塔进水管的出口；如为零，则保持三通阀原有开度不变。
10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，按以下步骤调节第一水泵的频率：实时检测第一冷凝器的出水温度，并判断实测的出水温度T12与设定出水温度T11的差值大小，若差值大于0，则控制第一水泵降低频率；若差值小于0，则控制第一水泵增大频率；若差值等于0，则维持第一水泵的频率不变。
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