CN114738872A - 一种中央空调水冷变频器的热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调水冷变频器的热回收系统及方法；该系统包括：中央空调冷源/热源、水泵机组、主机机组、水冷变频器、第一三通阀和第二三通阀；其中：水泵机组分别与中央空调冷源/热源、第一三通阀和主机机组相连；主机机组分别与中央空调冷源/热源和第一三通阀相连；水冷变频器分别与第一三通阀和第二三通阀相连；第二三通阀与中央空调冷源/热源和水泵机组相连；根据中央空调的制冷或制暖模式，第一三通阀和第二三通阀具有不同的工作状态；通过该系统能够将水冷变频器散发的热量排入到中央空调水系统中，并对变频器散发的热量进行再利用，从而达到了节能的目的。

Description

一种中央空调水冷变频器的热回收系统及方法

技术领域

本发明属于中央空调节能技术领域，特别是一种中央空调水冷变频器的热回收系统及方法。

背景技术

现阶段低碳经济发展受到了前所未有的重视，在全球环保低碳的呼声下，我们迫切需要更多更优秀的节能技术，在保证经济发展的同时，需要更加合理地利用能源。

为了降低系统能耗，中央空调系统纷纷对水系统一次泵电机、二次泵电机、冷却塔冷却电机等电机加装变频器来进行变频调节。但对于大功率电机设备，变频器发热是个很严重的问题，在狭窄的电控柜内无法加装大功率风扇进行降温，只好采用水冷变频器。如何降低变频器的发热问题于是就成为节能领域的研究重点，但从焦耳定律来看，变频器的发热始终无法避免，单位输出功率的发热量很难大幅降低。

因此，只能想办法从系统的整体调节入手来解决或利用系统中变频器的发热问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的中央空调水冷变频器的热回收系统及方法，通过将水冷变频器散发的热量排入到中央空调水系统中，并对变频器散发的热量进行再利用，在夏季和冬季都能大幅减少能量消耗，从而达到了节能的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种中央空调水冷变频器的热回收系统，包括：中央空调冷源/热源、水泵机组、主机机组、水冷变频器、第一三通阀和第二三通阀；其中：

所述中央空调冷源/热源的出口端与所述水泵机组的进口端相连；

所述水泵机组的出口端分别与所述主机机组的进口端和所述第一三通阀的第一进口端相连；

所述主机机组的出口端分别与所述中央空调冷源/热源的进口端和第一三通阀的第二进口端相连；

所述水冷变频器的进口端与所述第一三通阀的出口端相连；

所述水冷变频器的出口端与所述第二三通阀的进口端相连；

所述第二三通阀的第一出口端与所述中央空调冷源/热源的进口端相连；

所述第二三通阀的第二出口端与所述水泵机组的进口端相连；

根据中央空调的制冷或制暖模式，所述第一三通阀和第二三通阀具有不同的工作状态。

进一步地，所述第一三通阀和第二三通阀具有两种工作状态：

a:当中央空调系统处于制冷模式时；所述第一三通阀的第一进口端和出口端处于开启状态，第二进口端处于闭合状态；所述第二三通阀的进口端和第一出口端处于开启状态，第二出口端处于闭合状态；

b:当中央空调系统处于制暖模式时；所述第一三通阀的第二进口端和出口端处于开启状态，第一进口端处于闭合状态；所述第二三通阀的进口端和第二出口端处于开启状态，第一出口端处于闭合状态。

进一步地，还包括：进水阀；所述进水阀安装于所述主机机组的进口端管路上。

进一步地，还包括：出水阀；所述出水阀安装于所述主机机组的出口端管路上。

进一步地，还包括第一止回阀，所述第一止回阀安装于所述出水阀的出水管路上；

所述第一止回阀的进口端与所述出水阀的出口端相连；

所述第一止回阀的出口端与所述中央空调冷源/热源的进口端、第一三通阀的第二进口端、第二三通阀的第一出口端相连。

进一步地，还包括第二止回阀，所述第二止回阀安装于所述水冷变频器的出水管路上；

所述第二止回阀的进口端与所述水冷变频器的出口端相连；

所述第二止回阀的出口端与所述第二三通阀的进口端相连。

第二方面，本发明实施例提供一种中央空调水冷变频器的热回收方法，使用如上述实施例任一项所述的系统，该方法包括：

A:当中央空调系统处于制冷模式时：冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组，然后回到中央空调冷源/热源进行循环制冷；

根据制冷模式的操作指令，开启第一三通阀的第一进口端和出口端、闭合第二进口端；开启第二三通阀的进口端和第一出口端、闭合第二出口端；

冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过第一三通阀的第一进口端及出口端、水冷变频器、第二三通阀的进口端及第一出口端，然后回到中央空调冷源/热源进行循环；水冷变频器散发的热量被循环的冷却水带走，经过中央空调冷源/热源进行降温；

B:当中央空调系统处于制暖模式时：冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组，然后回到中央空调冷源/热源进行循环制暖；

根据制暖模式的操作指令，开启第一三通阀的第二进口端和出口端、闭合第一进口端；开启第二三通阀的进口端和第二出口端、闭合第一出口端；

冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组、第一三通阀的第二进口端及出口端、水冷变频器、第二三通阀的进口端及第二出口端，然后回到水泵机组进行循环；水冷变频器散发的热量被循环的冷却水带走，经过主机机组进行热能回收利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

(1)本发明将水冷变频器散发的热量排入到中央空调水系统中，通过中央空调系统水回路来消耗变频器的热量，不用增加单独的变频器水冷系统循环设备和降温设备，省下了该套设备购置、运行及维护的费用。

(2)本发明将变频器自身散发的热量再次利用，在原有空调系统能耗基础上，大幅减少能源消耗，节省了中央空调的热源费用。

(3)本发明在使用过程中采用的是全管路连接，无需其他设备进行动态调节，相比定制的水冷柜成套设备，运行简单可靠。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的中央空调水冷变频器的热回收系统的设备连接示意图。

图2为本发明实施例提供的中央空调水冷变频器的热回收系统的三通阀不同工况下的状态示意图。

图3为本发明实施例提供的中央空调水冷变频器的热回收系统的制冷工况应用示意图。

图4为本发明实施例提供的中央空调水冷变频器的热回收系统的制暖工况应用示意图。

其中：1-中央空调冷源/热源；2-水泵机组；3-主机机组；4-水冷变频器； 5-第一三通阀；6-第二三通阀；7-进水阀；8-出水阀；9-第一止回阀；10-第二止回阀；501-第一三通阀的第一进口端；502-第一三通阀的第二进口端； 503-第一三通阀的出口端；601-第二三通阀的第一出口端；602-第二三通阀的第二出口端；603-第二三通阀的进口端。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在本发明的描述中术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为保证空调系统正常运行，空调机组冷却水进回水温差国家标准工况是5 度温差，水冷变频器进行制冷工作时要保证变频器冷却水有合适的流速和压力，进回水有5度温差；基于此将水冷变频器的冷却水接入到空调系统的水循环系统中。

实施例1：

参见图1所示，本发明实施例提供了一种中央空调水冷变频器的热回收系统，具体包括中央空调冷源/热源1、水泵机组2、主机机组3、水冷变频器4、第一三通阀5和第二三通阀6；

其中，中央空调冷源/热源1可以是地源或空气源等，负责提供中央空调系统所需的冷量和热量；水泵机组2用于将中央空调水系统进行循环；主机机组3用于提取水系统中的冷量和热量，并将其送往用户侧回路；水冷变频器4 可选用大功率高性能矢量变频器，用于对水泵机组2进行驱动和控制；第一三通阀5和第二三通阀6可选用电子三通阀或机械三通阀，用于调节水系统回路的通断及水流向；

如附图1所示，中央空调冷源/热源1的出口端与水泵机组2的进口端相连，水泵机组2的出口端分别与主机机组3的进口端和第一三通阀5的第一进口端501相连；主机机组3的出口端分别与中央空调冷源/热源1的进口端和第一三通阀5的第二进口端502相连；水冷变频器4的进口端与第一三通阀5 的出口端503相连；水冷变频4的出口端与第二三通阀6的进口端603相连；第二三通阀6的第一出口端601与中央空调冷源/热源1的进口端相连；第二三通阀6的第二出口端602与水泵机组2的进口端相连；

通过以上连接设置，由中央空调冷源/热源1，水泵机组2和主机机组3 形成中央空调一次水回路，水冷变频器4的水循环回路通过第一三通阀5和第二三通阀6连接在主机机组3的回路上。

当中央空调系统处于制冷模式时，如图2和3所示；根据制冷模式的操作指令，将第一三通阀5的第一进口端501和出口端503设置为开启状态，第二进口端502设置为闭合状态；第二三通阀6的进口端603和第一出口端601设置为开启状态，第二出口端602设置为闭合状态；水冷变频器4的水循环回路与主机机组3的水回路形成并联回路，水冷变频器4产生的热量与主机机组3 的热量一起排放到地源、空气源等中央空调冷源1当中；

当中央空调系统处于制暖模式时，如图2和4所示；根据制暖模式的操作指令，将第一三通阀5的第二进口端502和出口端503设置为开启状态、第一进口端501设置为闭合状态；第二三通阀6的进口端603和第二出口端602设置为开启状态、第一出口端601设置为闭合状态；水冷变频器4的水循环回路与主机机组3的水回路形成串联回路，水冷变频器4产生的热量排入中央空调水系统，被主机机组3进行热回收利用用来制暖。

如附图1所示，在主机机组3的进口端管路上设置了进水阀7，进水阀7 的出口端与主机机组3的进口端相连，在主机机组3的出口端管路上设置出水阀8，出水阀8的进口端与主机机组3的出口端相连；通过进水阀7和出水阀 8控制冷却水在主机机组3的水回路中进出及水量大小；

进水阀7和出水阀8的类型有多种，例如可以为截止阀、闸阀、球阀、蝶阀等等，本发明优选的都采用为闸阀。

进一步地，在出水阀7的出水管路上设置了第一止回阀9，第一止回阀9 的进口端与出水阀8的出口端相连，第一止回阀9的出口端与中央空调冷源/ 热源1的进口端、第一三通阀5的第二进口端502、第二三通阀6的第一出口端601相连，通过设置第一止回阀9有效防止经过主机机组3的冷却水回流。

在水冷变频器4的出水管路上设置了第二止回阀10，第二止回阀10的进口端与水冷变频器4的出口端相连；第二止回阀10的出口端与第二三通阀6 的进口端603相连；通过设置第二止回阀10有效防止经过水冷变频器4的冷却水回流。

第一止回阀9和第二止回阀10的类型有多种，例如可以为蝶式、球式等，材质也有铜、铁、不锈钢等，考虑成本及使用寿命，本发明优选的都采用为铜材质的蝶式止回阀。

如附图1和2所示，水冷变频器4水循环回路的冬夏季模式，是通过调节水循环回路中的进出水三通阀的方向来实现的，通过调节第一三通阀5和第二三通阀6，可改变进入水冷变频器4的冷水来源，在夏季模式下冷水直接来源于水泵机组2出口端；在冬季模式下，冷水直接来源于主机机组3回路中的第一止回阀9出口端。通过调节第一三通阀5和第二三通阀6，可改变流出水冷变频器4的热水去向，在夏季模式下热水回水回路并联连接在主机机组3回路中的第一止回阀9的出口端，直接流向中央空调冷源/热源1：在冬季模式下水冷变频器4的热水回水直接流向水泵机组2的进口端。

结合附图，对本实施例中的中央空调水冷变频器的热回收系统的工作原理进行介绍：

(1)：本实施例中以中央空调系统处于夏季制冷模式为例，空调冷却水回路中的冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过进水阀7、主机机组3、出水阀8和第一止回阀9，然后回到中央空调冷源/热源 1进行循环制冷；

根据制冷模式的操作指令，将第一三通阀5的第一进口端501和出口端503 设置为开启状态，第二进口端502设置为闭合状态；第二三通阀6的进口端603 和第一出口端601设置为开启状态，第二出口端602设置为闭合状态；由此水冷变频器4的水循环回路与主机机组3的水回路形成并联回路；冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过第一三通阀5、水冷变频器 4、第二止回阀10和第二三通阀6，然后回到中央空调冷源/热源1进行水循环，水冷变频器4散发的热量被循环的冷却水带走，经过中央空调冷源/热源1进行降温。

(2)：本实施例中以中央空调系统处于冬季制暖模式为例，空调冷却水回路中的冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，一路经过进水阀7、主机机组3、出水阀8和第一止回阀9，然后回到中央空调冷源/ 热源1进行循环制暖；

根据制暖模式的操作指令，将第一三通阀5的第二进口端502和出口端503 设置为开启状态、第一进口端501设置为闭合状态；第二三通阀6的进口端603 和第二出口端602设置为开启状态、第一出口端601设置为闭合状态；水冷变频器4的水循环回路与主机机组3的水回路形成串联回路；冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过进水阀7、主机机组3、出水阀 8、第一止回阀9、和第一三通阀5，水冷变频器4、第二止回阀10和第二三通阀6，然后回到水泵机组2进行水循环，水冷变频器4散发的热量被循环的冷却水带走，经过主机机组3进行热能回收利用。

实施例2：

基于上述中央空调水冷变频器的热回收系统，本发明还提供了一种中央空调水冷变频器的热回收方法，该方法包括：

A:当中央空调系统处于制冷模式时：冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过主机机组3，然后回到中央空调冷源/热源1进行循环制冷；

根据制冷模式的操作指令，开启第一三通阀5的第一进口端501和出口端 503、闭合第二进口端502；开启第二三通阀6的进口端602和第一出口端601、闭合第二出口端602；

冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过第一三通阀5的第一进口端501及出口端503、水冷变频器4、第二三通阀6的进口端603及第一出口端601，然后回到中央空调冷源/热源1进行循环；水冷变频器4散发的热量被循环的冷却水带走，经过中央空调冷源/热源1进行降温；

B:当中央空调系统处于制暖模式时：冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过主机机组3，然后回到中央空调冷源/热源1进行循环制暖；

根据制暖模式的操作指令，开启第一三通阀5的第二进口端502和出口端 503、闭合第一进口端501；开启第二三通阀6的进口端603和第二出口端602、闭合第一出口端601；

冷却水从中央空调冷源/热源1出发，通过水泵机组2驱动，经过主机机组3、第一三通阀5的第二进口端502及出口端503、水冷变频器4、第二三通阀6的进口端603及第二出口端602，然后回到水泵机组2进行循环；水冷变频器4散发的热量被循环的冷却水带走，经过主机机组3进行热能回收利用。

本发明的一种中央空调水冷变频器的热回收系统及方法，根据中央空调的制冷或制暖模式，通过将三通阀设置为不同的工作状态；将水冷变频器散发的热量排入到中央空调水系统中，并对变频器散发的热量进行再利用，从而达到了节能的目的。

本发明提供的实施例是根据冬夏季工况的特点来进行阐述，仅代表本发明多种工况模式中的一种特例。同时本发明也可在中央空调冷冻水回路中进行同样的应用，这些也没有超出本发明描述的基本原理和主要特征及优点范围之外。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于，包括：中央空调冷源/热源、水泵机组、主机机组、水冷变频器、第一三通阀和第二三通阀；其中：

所述中央空调冷源/热源的出口端与所述水泵机组的进口端相连；

所述水泵机组的出口端分别与所述主机机组的进口端和所述第一三通阀的第一进口端相连；

所述主机机组的出口端分别与所述中央空调冷源/热源的进口端和第一三通阀的第二进口端相连；

所述水冷变频器的进口端与所述第一三通阀的出口端相连；

所述水冷变频器的出口端与所述第二三通阀的进口端相连；

所述第二三通阀的第一出口端与所述中央空调冷源/热源的进口端相连；

所述第二三通阀的第二出口端与所述水泵机组的进口端相连；

根据中央空调的制冷或制暖模式，所述第一三通阀和第二三通阀具有不同的工作状态。

2.如权利要求1所述的一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于，所述第一三通阀和第二三通阀具有两种工作状态：

a:当中央空调系统处于制冷模式时；所述第一三通阀的第一进口端和出口端处于开启状态，第二进口端处于闭合状态；所述第二三通阀的进口端和第一出口端处于开启状态，第二出口端处于闭合状态；

b:当中央空调系统处于制暖模式时；所述第一三通阀的第二进口端和出口端处于开启状态，第一进口端处于闭合状态；所述第二三通阀的进口端和第二出口端处于开启状态，第一出口端处于闭合状态。

3.如权利要求1所述的一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于，还包括：进水阀；所述进水阀安装于所述主机机组的进口端管路上。

4.如权利要求1所述的一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于，还包括：出水阀；所述出水阀安装于所述主机机组的出口端管路上。

5.如权利要求1或4所述的一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于，还包括第一止回阀，所述第一止回阀安装于所述出水阀的出水管路上；

所述第一止回阀的进口端与所述出水阀的出口端相连；

所述第一止回阀的出口端与所述中央空调冷源/热源的进口端、第一三通阀的第二进口端、第二三通阀的第一出口端相连。

6.如权利要求1所述的一种中央空调水冷变频器的热回收系统，其特征在于；还包括第二止回阀，所述第二止回阀安装于所述水冷变频器的出水管路上；

所述第二止回阀的进口端与所述水冷变频器的出口端相连；

所述第二止回阀的出口端与所述第二三通阀的进口端相连。

7.一种中央空调水冷变频器的热回收方法，其特征在于；应用权利要求1-6任一项所述的中央空调水冷变频器的热回收系统；该方法包括：

A:当中央空调系统处于制冷模式时：冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组，然后回到中央空调冷源/热源进行循环制冷；

根据制冷模式的操作指令，开启第一三通阀的第一进口端和出口端、闭合第二进口端；开启第二三通阀的进口端和第一出口端、闭合第二出口端；

冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过第一三通阀的第一进口端及出口端、水冷变频器、第二三通阀的进口端及第一出口端，然后回到中央空调冷源/热源进行循环；水冷变频器散发的热量被循环的冷却水带走，经过中央空调冷源/热源进行降温；

B:当中央空调系统处于制暖模式时：冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组，然后回到中央空调冷源/热源进行循环制暖；

根据制暖模式的操作指令，开启第一三通阀的第二进口端和出口端、闭合第一进口端；开启第二三通阀的进口端和第二出口端、闭合第一出口端；

冷却水从中央空调冷源/热源出发，通过水泵机组驱动，经过主机机组、第一三通阀的第二进口端及出口端、水冷变频器、第二三通阀的进口端及第二出口端，然后回到水泵机组进行循环；水冷变频器散发的热量被循环的冷却水带走，经过主机机组进行热能回收利用。

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