CN113899008A - 一种空调热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种空调热水系统，包括热源侧一级泵环路、输送用二级泵环路和用户侧三级泵环路；热源侧一级泵环路包括热水锅炉、热水一级泵、锅炉回水温度传感器、电动三通阀及其供回水管路；输送用二级泵环路包括热水二级泵、压差传感器及其供回水管路；用户侧三级泵环路包括热水三级泵、用户供水温度传感器、末端空调设备及电动调节阀及其供回水管路；一二级泵环路之间、二三级泵环路之间均设有平衡管。本系统因取消了中间换热器采用热水直供方式，减少了整个空调热水系统的运行阻力，可大幅度节约热水一级泵、三级泵的运行能耗；同时因采用热源侧、用户侧双混水技术，可以实现二级泵环路采用超大温差输送，可大大减少热水二级泵的输送能耗。

Description

一种空调热水系统

技术领域

本发明涉及包含有锅炉的空调热水系统技术领域，特别涉及一种空调热水系统。

背景技术

目前，长江流域以及长江以北区域，对于大体量项目，若项目基地无余热或城市热网时，空调热源往往会用到热水锅炉。而市面上涉及到锅炉的空调热水系统主要形式为承压热水锅炉加板换的热水系统，以及真空锅炉热水直供系统。

对于承压热水锅炉加板换的热水系统，因其锅炉本体构造、材料以及锅炉本身运行特性的关系，往往要求空调热水回水温度不能太低，往往要求不低于60℃。若低于60℃，会导致烟管尾部烟气凝结，而凝结的水是具有酸性(如煤燃烧产生的SO2等酸性气体溶于水后，导致凝结水产生酸性)，会腐蚀锅炉本体，故厂家往往要求回水温度不低于60℃。而对于空调末端而言，空调供水温度往往又不需要太高，且温差也不能太大(温差一般为5～15℃左右)，故往往要求末端供水温度不高于60℃，供回水温差不大于15℃。而对于热水输送来说，温差越大，越可以节约输送能耗，从节能角度应尽可能追求更大的温差来输送。故为了解决锅炉回水温度不能太低、末端供水温度不能太高、温差不能太大且又希望尽可能大温差来输送这几方面的矛盾，对于承压热水锅炉，设计上往往采用板换将二者水系统分开，形成锅炉一次水系统，末端二次水系统。一次水系统高温且较大温差(15～30℃)运行，并尽可能利用该温差进行输送以此节约输送能耗，二次水系统供回水温度按末端需求利用板式换热器进行二次换热。但这种系统在运行中使用需要经过板换，增加了热水系统运行的阻力，增加了系统运行能耗。由此可见，采用承压热水锅炉加板换的热水系统，其缺点是增加了板换阻力、输送温差受锅炉换热器特性不能超过25～30℃，若想再采用更大的温差输送，锅炉换热器无法实现更大温差的加热过程。

对于真空热水锅炉热水直供系统，虽避免了中间的板式换热器，但真空锅炉实际上相当于将板式换热器内置在锅炉本体内，锅炉本体的阻力大大增加；同时，真空热水锅炉热水直接供应至空调末端，受空调末端使用特性的影响，锅炉的供回水温差、系统的热水输送温差往往最大也就15℃，无法实现长距离大温差输送来节能。

发明内容

本发明提供了一种空调热水系统，以解决现有的空调热水系统热水输送温差较小和运行能耗较高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种空调热水系统，包括热源侧一级泵环路、输送用二级泵环路和用户侧三级泵环路；

所述热源侧一级泵环路包括热水锅炉、热水一级泵、锅炉回水温度传感器、电动三通阀、一级泵环路供水管路和一级泵环路回水管路；

所述输送用二级泵环路包括热水二级泵、二级泵环路远端压差传感器、二级泵环路供水管路和二级泵环路回水管路；

所述用户侧三级泵环路包括热水三级泵、用户供水温度传感器、末端空调设备及电动调节阀、用户侧不利环路压差传感器、三级泵环路供水管路和三级泵环路回水管路；

所述热水锅炉包括进水口和出水口，所述一级泵环路回水管路一端与所述热水锅炉的进水口连接，另一端与所述二级泵环路回水管路连接；所述一级泵环路供水管路一端与所述热水锅炉的出水口连接，另一端与所述二级泵环路供水管路连接；所述热水一级泵和所述锅炉回水温度传感器均安装在所述一级泵环路回水管路上，并位于所述电动三通阀的旁通支路后侧；所述电动三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述热水锅炉的供水管路连接，所述第二端口与所述二级泵环路供水管路的水泵吸入侧连接，所述第三端口与所述一级泵回水管路连接；所述锅炉回水温度传感器和所述电动三通阀之间设有温度调节措施，所述锅炉回水温度传感器用于检测进入所述热水锅炉的水温，并根据检测的水温控制所述电动三通阀的第三端口的开度；

所述热水二级泵的出口侧通过所述二级泵环路供水管路输送至各单体，所述热水三级泵的吸入侧均与所述二级泵环路供水管路连接；所述二级泵环路远端压差传感器设置于离所述热水二级泵最远的单体的供回水管之间；所述二级泵环路供水管路的水泵吸入侧与所述二级泵环路回水管路之间通过热源侧平衡管连接；

在每个单体中，所述热水三级泵的供水通过所述三级泵环路供水管路输送至各空调设备，所述各空调设备的进水口与所述三级泵环路供水管路连接；所述三级泵环路供水管路与所述三级泵环路回水管路之间通过用户侧平衡管连接；所述三级泵环路回水管路与所述二级泵环路回水管路连接并设置所述电动调节阀；所述用户供水温度传感器安装在所述三级泵环路供水管路上，并位于所述用户侧平衡管的后侧；所述用户侧供水温度传感器与所述电动调节阀之间设有温控调节措施，所述用户侧供水温度传感器用于检测进入所述空调设备的进水口的水温，并根据检测的水温控制所述电动调节阀的开度。

可选的，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述热源侧一级泵环路。

可选的，所述二级泵环路供水管路上设置多个并联连接的所述热水二级泵。4、如权利要求3所述的一种空调热水系统，其特征在于，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述用户侧三级泵环路。

可选的，当多个所述热源侧一级泵环路并联时，所述一级泵环路回水管路上设有电动开关阀，所述电动开关阀与所述热水锅炉之间设连锁启停控制。

可选的，每个所述用户侧三级泵环路均包括用户侧不利环路压差传感器；所述用户侧不利环路压差传感器设置在所述用户侧三级泵环路最不利末端的供回水管路之间。

可选的，在靠近所述热水二级泵的所述三级泵环路回水总管上，所述三级泵环路回水总管与所述二级泵环路回水总管之间的连接管路上设有静态平衡阀。

本发明提供的一种空调热水系统，将锅炉热源侧和用户侧分别设置混水措施，构成了热源侧和用户侧两端均采用混水的双混水系统，取消了常规承压热水锅炉和用户侧的中间板换，减少了整个空调热水系统的运行阻力，可大幅度节约热水一级泵及热水三级泵的运行能耗；同时，该系统因采用锅炉热源侧和用户侧均设置混水的双混水技术措施，可以实现输送用二级泵环路采用超大温差输送(如可实现40℃以上温差输送)，可大大减少热水二级泵的输送能耗。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种空调热水系统的结构示意图。

[附图标记说明如下]：

1-热水锅炉；2-热水一级泵；3-锅炉回水温度传感器；4-电动三通阀；5-电动开关阀；6-热源侧平衡管；7-热水二级泵；8-二级泵环路远端压差传感器；9-用户侧不利环路压差传感器；10-热水三级泵；11-用户供水温度传感器；12-用户侧平衡管；13-电动调节阀；14-静态平衡阀；15-一级泵环路供水管路；16-一级泵环路回水管路；17-二级泵环路供水管路；18-二级泵环路回水管路；19-三级泵环路供水管路；20-三级泵环路回水管路。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种空调热水系统作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，本实施例提供了一种空调热水系统，包括热源侧一级泵环路、输送用二级泵环路和用户侧三级泵环路；所述热源侧一级泵环路包括热水锅炉1、热水一级泵2、锅炉回水温度传感器3、电动三通阀4、一级泵环路供水管路15和一级泵环路回水管路16；所述输送用二级泵环路包括热水二级泵7、二级泵环路远端压差传感器8、二级泵环路供水管路17和二级泵环路回水管路18；所述用户侧三级泵环路包括热水三级泵10、用户供水温度传感器11、末端空调设备、电动调节阀13、用户侧不利环路压差传感器9、三级泵环路供水管路19和三级泵环路回水管路20；所述热水锅炉1包括进水口和出水口，所述一级泵环路回水管路16一端与所述热水锅炉1的进水口连接，所述一级泵环路回水管路16另一端与所述二级泵环路回水管路18的一端连接；所述一级泵环路供水管路15一端与所述热水锅炉1的出水口连接，所述一级泵环路供水管路15另一端与所述二级泵环路供水管路17一端连接；所述热水一级泵2和所述锅炉回水温度传感器3均安装在所述一级泵环路回水管路16上，并位于所述电动三通阀4的旁通支路的后侧，后侧是指靠近所述热水锅炉1的进水口的一侧；所述电动三通阀4包括第一端口、第二端口和第三端口(第三端口即电动三通阀4的旁通支路)，所述第一端口与所述热水锅炉1的供水管路连接，所述第二端口与所述二级泵环路供水管路17的水泵吸入侧(即所述热水二级泵7的吸入侧)连接，所述第三端口与所述一级泵环路回水管路16连接；所述锅炉回水温度传感器3和所述电动三通阀4之间设有温度调节措施，所述锅炉回水温度传感器3用于检测进入所述热水锅炉1的水温，并根据检测的水温控制所述电动三通阀4的第三端口的开度(旁通开度)；所述热水二级泵7的出口侧通过所述二级泵环路供水管路17输送至各单体，所述热水三级泵10的吸入侧均与所述二级泵环路供水管路17连接；所述二级泵环路远端压差传感器8设置于离所述热水二级泵7最远的单体的供回水管之间；所述二级泵环路供水管路17的水泵吸入侧(即所述热水二级泵7的吸入侧)与所述二级泵环路回水管路18之间通过热源侧平衡管6连接；在每个单体中，所述热水三级泵10的供水通过所述三级泵环路供水管路19输送至各空调设备，所述各空调设备的进水口与所述三级泵环路供水管路19连接；所述三级泵环路供水管路19(热水三级泵10的吸入侧)与所述三级泵环路回水管路20之间通过用户侧平衡管12连接；所述三级泵环路回水管路20与所述二级泵环路回水管路18连接并设置所述电动调节阀13；所述用户供水温度传感器11安装在所述三级泵环路供水管路19(热水三级泵10的吸入侧)上，并位于所述用户侧平衡管12的后侧(后侧是水流方向靠后的一侧)；所述用户侧供水温度传感器11与所述电动调节阀13之间设有温控调节措施，所述用户侧供水温度传感器11用于检测进入所述空调设备的进水口的水温，并根据检测的水温控制所述电动调节阀13的开度。

其中，空调设备也可以称为空调末端。所述二级泵环路供水管路17中的水温可以为85℃左右，所述二级泵环路回水管路18中的水温可以为45℃左右，所述二级泵环路供水管路17和所述二级泵环路回水管路18中的水温差可以达到40℃以上。

热水锅炉1的出水口设有电动三通阀4，锅炉回水温度传感器3的温度检测点可以设置在热水一级泵2的入口或出口，根据锅炉回水温度传感器3测得温度T和设定温度T0来控制电动三通阀4的开度，确保锅炉回水温度传感器3的温度在设定值(如附图1中设定60℃)，也即保证热水锅炉1的入口温度等于设定值(60℃)。

当锅炉回水温度传感器3测得温度T>T0(60℃)，减少电动三通阀4的旁通开度，以减少锅炉供水进入混水泵(混水泵即热水一级泵)的流量，以确保锅炉回水温度传感器3的监测温度T降低，使得T＝T0(60℃)，也即保证进入热水锅炉1的入口水温等于设定值(60℃)。

当锅炉回水温度传感器3测得温度T＝T0(60℃)，维持电动三通阀4的旁通开度不变，以维持锅炉供水进入混水泵的流量不变，以确保锅炉回水温度传感器3的监测温度T不变，即T＝T0(60℃)，也即保证进入热水锅炉1的入口水温等于设定值(60℃)。

当锅炉回水温度传感器3测得温度T<T0(60℃)，增大电动三通阀4的旁通开度，以增大锅炉供水进入混水泵的流量，以确保锅炉回水温度传感器3的监测温度T升高，使得T＝T0(60℃)，也即保证进入热水锅炉1的入口水温等于设定值(60℃)。

三级泵环路回水管路20设有电动调节阀13，用户侧供水温度传感器11的温度检测点可以设置在热水三级泵10的入口或出口，根据用户侧供水温度传感器11的监测值T与设定值T0，来控制电动调节阀13的开度，确保温度传感器11的监测温度T维持在设定值T0，也即保证空调设备的入口水温在设定值(如60℃)。

当用户侧供水温度传感器11的监测值T>T0，减少电动调节阀13的开度，以减小输送用二级泵环路进入用户侧三级泵环路的热水流量，此时三级泵环路回水管路20的回水从用户侧平衡管12流向三级泵环路供水管路19的流量增加，进而用户侧供水温度传感器11的监测值T降低，使得T＝T0(如60℃)。

当用户侧供水温度传感器11的监测值T＝T0，维持电动调节阀13的开度不变，以维持输送用二级泵输送环路进入用户侧三级泵环路的热水流量不变，此时三级泵环路回水管路20的回水从用户侧平衡管12流向三级泵环路供水管路19的流量不变，用户侧供水温度传感器11的监测值T不变，即T＝T0(如60℃)。

当用户侧供水温度传感器11的监测值T<T0，增大电动调节阀13的开度，以增大输送用二级泵输送环路进入用户侧三级泵环路的热水流量，此时三级泵环路回水管路20的回水从用户侧平衡管12流向三级泵环路供水管路19的流量减小，进而用户侧供水温度传感器11的监测值T增大，使得T＝T0(如60℃)。

根据所述二级泵环路远端压差传感器8的监测值可以实时的控制所述热水二级泵7的运行频率和/或台数。

热水二级泵7根据输送用二级泵环路末端的二级泵环路远端压差传感器8的监测压差P和设定压差P0，实施运行台数和变频调节，确保二级泵环路远端压差传感器8的监测压差P维持在设定值P0(如10kPa)。

当二级泵环路远端压差传感器8的监测压差P>P0，减少热水二级泵7的运行频率和/或台数，进而二级泵环路远端压差传感器8的监测值P减小，使得P＝P0(如10kPa)。

当二级泵环路远端压差传感器8的监测压差P＝P0，维持热水二级泵7的运行频率和/或台数不变，以维持二级泵环路远端压差传感器8的监测值P不变，维持P＝P0(如10kPa)。

当二级泵环路远端压差传感器8的监测压差P<P0，增大热水二级泵7的运行频率和/或台数不变，进而二级泵环路远端压差传感器8的监测值P增大，使得P＝P0(如10kPa)。

本实施例提供的一种空调热水系统，将锅炉热源侧(即热源侧一级泵环路)和用户侧(即用户侧三级泵环路)分别设置混水措施，构成了热源侧和用户侧两端均采用混水的双混水系统，取消了常规承压热水锅炉和用户侧的中间板换，减少了整个空调热水系统的运行阻力，可大幅度节约热水一级泵2及热水三级泵10的运行能耗；同时，该系统因采用锅炉热源侧和用户侧均设置混水的双混水技术措施，可以实现输送用二级泵环路采用超大温差输送(如可实现40℃以上温差输送)，可大大减少热水二级泵7的输送能耗。

可选的，如图1所示，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述热源侧一级泵环路。使用多个热水锅炉1可以提高水的流量和温度。

可选的，如图1所示，所述二级泵环路供水管路17上设置多个并联连接的所述热水二级泵7。这样可以提高所述二级泵环路供水管路17的输送能力和负荷调节能力，以及实现备用性和提高可靠性。

可选的，如图1所示，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述用户侧三级泵环路。图1中每个用户侧三级泵环路对应一个单体建筑，本实施例提供的一种空调热水系统可以应用于多单体建筑群众中，所述空调热水系统可以称为一种多单体建筑群的直供式双混水超大温差空调热水系统。

可选的，如图1所示，当多个所述热源侧一级泵环路并联时，所述一级泵环路回水管路16上设有电动开关阀5，所述电动开关阀5与所述热水锅炉1之间设连锁启停控制。热水一级泵2与热水锅炉1进行连锁启停，热水一级泵2运行时，始终按工频运行，确保热水锅炉1的流量恒定。多台热水锅炉1并联时，在各热水锅炉1的回水管上设有电动开关阀5，电动开关阀5可以是电动蝶阀，当热水锅炉1停止运行时，联动关闭热水一级泵2和电动开关阀5，以确保关闭的热水锅炉的分支环路也关闭。

可选的，如图1所示，每个所述用户侧三级泵环路均包括用户侧不利环路压差传感器9；所述用户侧不利环路压差传感器9设置在在所述用户侧三级泵环路的最不利末端处，位于最不利末端的供水管路和回水管路之间(即三级泵环路供水管路19和三级泵环路回水管路20的末端之间)。根据所述用户侧不利环路压差传感器9的监测值可以实时的控制所述热水三级泵10的运行频率和/或台数。

热水三级泵10根据用户侧最不利环路的用户侧不利环路压差传感器9的监测值P和设定值P0来实施变频和/或台数调节，确保用户侧不利环路的用户侧不利环路压差传感器9达到设定值(如70kPa)；

当用户侧不利环路压差传感器9的检测值P>P0，减少热水三级泵10的运行频率和/或台数，进而用户侧最不利环路的用户侧不利环路压差传感器9的检测值P减小，使得P＝P0(如70kPa)。

当用户侧不利环路压差传感器9的检测值P＝P0，维持热水三级泵10的运行频率和/或台数不变，以维持用户侧最不利环路的用户侧不利环路压差传感器9的检测值P不变，使得P＝P0(如70kPa)。

当用户侧不利环路压差传感器9的检测值P<P0，增大热水三级泵10的运行频率和/或台数，进而用户侧最不利环路的第二差压表9的检测值P增大，使得P＝P0(如70kPa)。

可选的，如图1所示，对于存在多个所述用户侧三级泵环路时，在靠近所述热水二级泵7较近的三级泵环路回水管路20上，所述三级泵环路回水管路20与所述二级泵环路回水管路18之间的连接管路上设有静态平衡阀14，用于消除热水二级泵7的冗余压头，使电动调节阀13处于适宜的压差调节范围。所述预设阈值可以根据所述热水二级泵7的冗余压头确定，热水二级泵7的冗余压头越大，需要静态平衡阀14消除的冗余压头越多。

可选的，如图1所示，所述三级泵环路供水管路19包括多个并联连接的所述热水三级泵10。这样可以提高所述三级泵环路供水管路19的输送能力和负荷调节能力，以及实现备用性和提高可靠性。

可选的，如图1所示，所述锅炉回水温度传感器3的温度检测点位于所述热水一级泵2的输入端。这样所述锅炉回水温度传感器3的温度检测点可以实时的检测进入所述热水锅炉1的水温。在其它实施例中，所述第一温度传感器3的温度检测点可以位于所述热水一级泵2的输出端。

综上所述，本发明提供的一种空调热水系统，将锅炉热源侧和用户侧分别设置混水措施，构成了热源侧和用户侧两端均设置混水措施的双混水系统，取消了常规承压热水锅炉和用户侧的中间板换，减少了整个空调热水系统的运行阻力，可大幅度节约热水一级泵2及热水三级泵10的运行能耗；同时，该系统因采用锅炉热源侧和用户侧均设置混水的双混水技术措施，可以实现输送用二级泵环路采用超大温差输送(如可实现40℃以上温差输送)，可大大减少热水二级泵7的输送能耗。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种空调热水系统，其特征在于，包括热源侧一级泵环路、输送用二级泵环路和用户侧三级泵环路；

所述热源侧一级泵环路包括热水锅炉、热水一级泵、锅炉回水温度传感器、电动三通阀、一级泵环路供水管路和一级泵环路回水管路；

所述输送用二级泵环路包括热水二级泵、二级泵环路远端压差传感器、二级泵环路供水管路和二级泵环路回水管路；

所述用户侧三级泵环路包括热水三级泵、用户供水温度传感器、末端空调设备及电动调节阀、用户侧不利环路压差传感器、三级泵环路供水管路和三级泵环路回水管路；

所述热水锅炉包括进水口和出水口，所述一级泵环路回水管路一端与所述热水锅炉的进水口连接，另一端与所述二级泵环路回水管路连接；所述一级泵环路供水管路一端与所述热水锅炉的出水口连接，另一端与所述二级泵环路供水管路连接；所述热水一级泵和所述锅炉回水温度传感器均安装在所述一级泵环路回水管路上，并位于所述电动三通阀的旁通支路后侧；所述电动三通阀包括第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述热水锅炉的供水管路连接，所述第二端口与所述二级泵环路供水管路的水泵吸入侧连接，所述第三端口与所述一级泵回水管路连接；所述锅炉回水温度传感器和所述电动三通阀之间设有温度调节措施，所述锅炉回水温度传感器用于检测进入所述热水锅炉的水温，并根据检测的水温控制所述电动三通阀的第三端口的开度；

所述热水二级泵的出口侧通过所述二级泵环路供水管路输送至各单体，所述热水三级泵的吸入侧均与所述二级泵环路供水管路连接；所述二级泵环路远端压差传感器设置于离所述热水二级泵最远的单体的供回水管之间；所述二级泵环路供水管路的水泵吸入侧与所述二级泵环路回水管路之间通过热源侧平衡管连接；

在每个单体中，所述热水三级泵的供水通过所述三级泵环路供水管路输送至各空调设备，所述各空调设备的进水口与所述三级泵环路供水管路连接；所述三级泵环路供水管路与所述三级泵环路回水管路之间通过用户侧平衡管连接；所述三级泵环路回水管路与所述二级泵环路回水管路连接并设置所述电动调节阀；所述用户供水温度传感器安装在所述三级泵环路供水管路上，并位于所述用户侧平衡管的后侧；所述用户侧供水温度传感器与所述电动调节阀之间设有温控调节措施，所述用户侧供水温度传感器用于检测进入所述空调设备的进水口的水温，并根据检测的水温控制所述电动调节阀的开度。

2.如权利要求1所述的一种空调热水系统，其特征在于，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述热源侧一级泵环路。

3.如权利要求2所述的一种空调热水系统，其特征在于，所述二级泵环路供水管路上设置多个并联连接的所述热水二级泵。

4.如权利要求3所述的一种空调热水系统，其特征在于，所述空调热水系统包括多个并联连接的所述用户侧三级泵环路。

5.如权利要求4所述的一种空调热水系统，其特征在于，当多个所述热源侧一级泵环路并联时，所述一级泵环路回水管路上设有电动开关阀，所述电动开关阀与所述热水锅炉之间设连锁启停控制。

6.如权利要求1所述的一种空调热水系统，其特征在于，每个所述用户侧三级泵环路均包括用户侧不利环路压差传感器；所述用户侧不利环路压差传感器设置在所述用户侧三级泵环路最不利末端的供回水管路之间。

7.如权利要求4所述的一种空调热水系统，其特征在于，在靠近所述热水二级泵的所述三级泵环路回水总管上，所述三级泵环路回水总管与所述二级泵环路回水总管之间的连接管路上设有静态平衡阀。

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