CN114791166A - 热回收系统、控制方法及空调机组 - Google Patents

热回收系统、控制方法及空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了热回收系统、控制方法及空调机组，热回收系统包括：并联设置的至少一个热回收单元，每个所述热回收单元均具有冷水机组、换热装置、冷源末端、热回收装置和热源末端，冷水机组或换热装置给冷源末端供冷，热回收装置回收冷源末端换热后的余热给热源末端供热。当热回收单元的热负荷需求过剩时，通过调节换热装置和/或冷水机组的工作状态消耗热负荷，以维持热回收单元的末端温度平衡。本发明在热负荷需求过剩时通过调节换热装置和冷水机组的工作状态消耗热负荷，控制进入热回收装置前的热量，实现冷源末端和热源末端的温度平衡，避免出现引温度波动过大导致停机的情况，提高系统运行稳定性。

Description

热回收系统、控制方法及空调机组
技术领域
本发明涉及空调机组技术领域，尤其涉及热回收系统、控制方法及空调机组。
背景技术
冷水机组经冷凝器放出的热量通常被冷却塔或冷却风机排向周围环境中，热量被大量浪费的同时，也对周边环境带来污染，现有热回收技术就是通过将冷水机组运行过程中排向外界的大量废热进行热回收，再供应给需要热量的场所，例如酒店、工厂、医院等，以提高能源利用率。
目前市面上常规的热回收系统都只考虑热回收的不同回收方法和回收后热量的供应场所，在热回收出现热量过剩时会出现冷源末端温度不稳定、热源末端温度过高等问题，造成机组出现停机保护等异常情况。
因此，如何设计提高系统运行稳定性的热回收系统、控制方法及空调机组是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术出现末端温度不稳定的缺陷，本发明提出热回收系统、控制方法及空调机组，该热回收系统在热负荷需求过剩时消耗热负荷，维持热回收单元的末端温度平衡，提高系统运行稳定性及运行效率。
本发明采用的技术方案是，设计热回收系统，包括：并联设置的至少一个热回收单元，每个所述热回收单元均具有冷水机组、换热装置、冷源末端、热回收装置和热源末端，冷水机组或换热装置给冷源末端供冷，热回收装置回收冷源末端换热后的余热给热源末端供热。当热回收单元的热负荷需求过剩时，通过调节换热装置和/或冷水机组的工作状态消耗热负荷，以维持热回收单元的末端温度平衡。
在一些实施例中，换热装置的供水端并联连接开关阀和冷水机组的回水端，开关阀连接冷水机组的供水端，换热装置的回水端连接冷源末端的出水端；当开关阀接通时，换热装置的供水端连接换热装置；当开关阀关断时，换热装置的供水端连接冷水机组。
优选的，热回收单元连接有控制其运行状态的控制单元，冷源末端的出水端安装有出水温度传感器；当热回收单元无供热需求时，控制单元关闭热回收装置；当热回收单元有供热需求时，控制单元开启热回收装置，并根据出水温度传感器的检测温度判断是否开启换热装置消耗余热和/或加大冷水机组供冷。
优选的，热回收单元具有至少两个并联设置的换热装置，换热装置按照预先设定的优先级逐个开启，当热回收装置开启时，控制单元根据出水温度传感器的检测温度控制换热装置的开启数量。
优选的，热回收装置和/或换热装置设有控制水流量的流量阀，热回收装置的进水端设有进水温度传感器；当热回收装置开启时，控制单元根据进水温度传感器的检测温度调节流量阀的开度。
本发明还提出用于上述热回收系统的控制方法，包括：
判断热回收单元有无供热需求；
若是，则判断热回收单元的热负荷需求是否过剩，若未过剩，则关闭所有换热装置、开启热回收装置，若过剩，则开启热回收装置且执行热负荷消耗动作，热负荷消耗动作包括开启换热装置消耗余热和/或加大冷水机组供冷；
若否，则关闭热回收装置。
在一些实施例中，判断热回收单元的热负荷需求是否过剩包括：
检测冷源末端的出水温度t出；
判断是否出水温度t出>预设出水阈值T出水阈值；
若否，则判断热回收单元的热负荷需求未过剩；
若是，则判定热回收单元的热负荷需求过剩。
优选的，执行热负荷消耗动作时，根据冷源末端的出水温度t出调节换热装置的开启数量，直至出水温度t出小于预设出水阈值T出水阈值。
在一些实施例中，根据冷源末端的出水温度t出调节换热装置的开启数量包括：
检测冷源末端的出水温度t出；
判断是否所述出水温度t出<预设出水阈值T出水阈值+余量δ；
若否，则增加开启一台换热装置，将换热装置的供水端连接冷源末端；
若是，则仅开启第一台换热装置，将第一台换热装置的供水端连接冷源末端。
优选的，当热回收单元的所有换热装置均已开启、且判定需要增加开启一台换热装置时，将换热装置的供水端连接冷水机组，冷水机组加大供冷。
优选的，热回收装置或者换热装置设有控制水流量的流量阀，开启热回收装置时，根据热回收装置的进水温度t进调节流量阀的开度，直至进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值；其中，预设进水阈值T进水阈值小于预设出水阈值T出水阈值。
优选的，当热回收单元的所有换热装置均已开启、且调节流量阀的开度无法使进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值时，换热装置的供水端连接冷水机组，冷水机组加大供冷。
在一些实施例中，当热回收装置设有流量阀时，根据热回收装置的进水温度t进调节流量阀的开度包括：
检测热回收装置的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则减小热回收装置的流量阀开度；
若否，则维持热回收装置的流量阀开度。
在另一些实施例中，当换热装置设有流量阀时，根据热回收装置的进水温度t进调节流量阀的开度包括：
检测热回收装置的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则加大已开启换热装置的流量阀开度；
若否，则维持已开启换热装置的流量阀开度。
本发明还提出空调机组，该空调机组采用上述的热回收系统。
与现有技术相比，本发明在热负荷需求过剩时通过调节换热装置和冷水机组的工作状态消耗热负荷，控制进入热回收装置前的热量，实现冷源末端和热源末端的温度平衡，避免出现引温度波动过大导致停机的情况，提高系统运行稳定性。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中热回收系统的控制示意图；
图2是本发明中热回收单元的最小单元管路示意图；
图3是本发明中带有具体数值的控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、2所示，本发明提出的热回收系统可以应用在空调机组中，热回收系统包含并联设置的至少一个热回收单元100，每个热回收单元100均具有冷水机组1、换热装置5、冷源末端4、热回收装置6和热源末端8，冷水机组1或者换热装置5给冷源末端4供冷，热回收装置6回收冷源末端4换热后的余热给热源末端8供热。每个热回收单元100均单独配置有控制其运行状态的控制单元，热回收系统中的所有控制单元均连接在人机交互模块上，人机交互模块可以与各个控制单元通讯。控制单元的预设参数可以由人机交互模块输入，该预设参数例如下文中出现的预设出水阈值T出水阈值、预设进水阈值T进水阈值、余量δ等。当热回收单元100的热负荷需求过剩时，控制单元通过调节换热装置5和/或冷水机组1的工作状态消耗热负荷，以维持热回收单元100的末端温度平衡，提高系统运行稳定性。
图2中示出了热回收单元的最小单元管路示意图，热回收单元的管路连接结构如下，换热装置5的供水端安装有控制阀DC-A、回水端安装有控制阀DC-B，换热装置5开启时，打开控制阀DC-A和控制阀DC-B，换热装置5关闭时，关闭控制阀DC-A和控制阀DC-B。热回收装置6的进水端安装有控制阀DC-C，热回收装置6开启时，打开控制阀DC-C，热回收装置6关闭时，关闭控制阀DC-C。
换热装置5的供水端并联连接开关阀CD-F和冷水机组1的回水端，开关阀CD-F连接冷水机组1的供水端，冷水机组1的供水端和冷源末端4的进水端均连接在分水器2上，冷源末端4的出水端、热回收装置6的进水端以及换热装置5的回水端均连接在集水器3上，热回收装置6的出水端连接冷水机组1的回水端。当开关阀CD-F接通时，换热装置5的供水端连接冷源末端4，即换热装置5流出的水进入冷源末端4，此种状态适用于由换热装置5给冷源末端4供冷或者开启换热装置5消耗热负荷。当开关阀CD-F关断时，换热装置5的供水端连接冷水机组1，即换热装置5流出的水进入冷水机组1，此种状态适用于由冷水机组1给冷源末端4供冷或者加大冷水机组1供冷。
需要说明的是，热回收装置6具有相互换热的热回收管路和供热管路，热回收管路的一端连接冷源末端4、另一端连接冷水机组1，供热管路的两端连接热源末端7，由于本文中仅有热回收管路参与热量调节，并未涉及供热管路的调节设计，因此热回收装置6的进水端是指热回收管路的进水端、热回收装置的出水端是指热回收管路的出水端。另外，换热装置5可以采用板式换热器，当然也可以采用蓄冷罐消耗热负荷或者采用蓄热罐收集热负荷。
在本发明的一些实施例中，冷源末端4的出水端安装有出水温度传感器7-1，控制单元接收出水温度传感器7-1的检测温度并结合热回收单元100的供热需求，对换热装置5和/或冷水机组1的工作状态进行调节。当热回收单元100无供热需求时，控制单元关闭热回收装置6，由冷水机组1或者换热装置5给冷源末端4供冷。当热回收单元100有供热需求时，控制单元开启热回收装置6，根据出水温度传感器7-1的检测温度判断是否开启换热装置5消耗余热和/或加大冷水机组1供冷。
应当理解的是，由于出水温度传感器7-1安装在冷源末端4的出水端，该处的温度能够反映冷源末端4的供冷是否稳定以及进入热回收装置6的热量是否稳定，因此以出水温度传感器7-1作为控制指标能够更准确的调整系统运行状态，维持热回收单元100的末端温度平衡。
在本发明的另一些实施例中，热回收单元100具有至少两个并联设置的换热装置5，换热装置5按照预先设定的优先级逐个开启，开启热回收装置6时，控制单元根据出水温度传感器7-1的检测温度控制换热装置5的开启数量，先开启优先级高的换热装置5，调节的适用范围更宽、灵活性更好。
在本发明的再一些实施例中，热回收单元100设有调节热回收装置6水流量的流量阀，此流量阀不限于安装在热回收装置6上，也可以在换热装置5处安装流量阀，通过控制经过换热装置5的水流量，间接调节热回收装置6的水流量。当然，为了及时获取热回收单元100的水流量，可以在冷源末端4的出水端安装流量计7-2，由流量计7-2实时反馈冷源末端4的出水流量。热回收装置6的进水端设有进水温度传感器7-3；当热回收装置6开启时，控制单元根据进水温度传感器7-3的检测温度调节流量阀的开度，以使热回收装置6的进水温度平稳，从而实现热源末端8的供热温度稳定。
基于上述热回收系统的连接结构，下面详细说明上述控制单元执行的控制方法，控制方法执行流程如下。
判断热回收单元100有无供热需求；
若无供热需求，则关闭热回收装置5，冷源末端4流出的水经过换热装置5送回冷水机组1的回水端；
若有供热需求，则判定热回收单元100的热负荷需求是否过剩，若热负荷需求未过剩，则关闭所有换热装置5、开启热回收装置6，即关闭控制阀DC-A、控制阀DC-B以及开关阀DC-F，打开控制阀DC-C，冷源末端4流出的水经过热回收装置6送回冷水机组1的回水端；若热负荷需求过剩，则开启热回收装置6且执行热负荷消耗动作，热负荷消耗动作包括开启换热装置5消耗余热和/或加大冷水机组1供冷；
本发明的控制方法能够将多余的热负荷快速的热交换掉或者通过冷水机组1供冷，保证给到冷源末端4的负荷不发生波动。
在本发明的一些实施例中，判断热回收单元100的热负荷需求是否过剩包括：
检测冷源末端4的出水温度t出；
判断是否出水温度t出>预设出水阈值T出水阈值；
若否，则判定热回收单元100的热负荷需求未过剩；
若是，则判定热回收单元100的热负荷需求过剩。
基于上述控制逻辑，在本发明的另一些实施例中，热回收单元100具有至少两个并联设置的换热装置5，且换热装置5按照预先设定的优先级逐个开启。执行热负荷消耗动作时，根据冷源末端4的出水温度t出调节换热装置5的开启数量，直至出水温度t出小于预设出水阈值T出水阈值。
具体来说，根据冷源末端4的出水温度t出控制换热装置5的开启和/或加大冷水机组1供冷的逻辑如下：
检测冷源末端4的出水温度t出；
判断是否出水温度t出<预设出水阈值T出水阈值+余量δ；
若是，则仅开启第一台换热装置5，打开第一台换热装置5的控制阀DC-A、控制阀DC-B以及开关阀CD-F，第一台换热装置5的供水端连接冷源末端4；
若否，则增加开启一台换热装置5，打开该换热装置5的控制阀DC-A、控制阀DC-B以及开关阀CD-F，该换热装置5的供水端连接冷源末端，当热回收单元100的所有换热装置5均已开启、且判定需要增加开启一台换热装置5时，打开换热装置5的控制阀DC-A和控制阀DC-B、关闭开关阀CD-F，换热装置5的供水端连接冷水机组1，冷水机组1加大供冷。
为了提高调节精度，热回收装置6或者换热装置5设有控制水流量的流量阀，开启热回收装置6时，根据热回收装置6的进水温度t进调节流量阀的开度，直至进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值，若所有换热装置5均已开启、且调节流量阀的开度无法使进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值时，换热装置5的供水端连接冷水机组1，冷水机组1加大供冷。其中，预设进水阈值T进水阈值小于预设出水阈值T出水阈值。
在一些实施例中，当热回收装置设有流量阀DC-D时，根据热回收装置的进水温度t进调节流量阀DC-D的开度包括：
检测热回收装置6的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则减小热回收装置6的流量阀DC-D开度；
若否，则维持热回收装置6的流量阀DC-D开度。
在另一些实施例中，当换热装置5设有流量阀DC-E时，根据热回收装置6的进水温度t进调节流量阀DC-E的开度包括：
检测热回收装置6的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则加大已开启换热装置5的流量阀DC-E开度；
若否，则维持已开启换热装置5的流量阀DC-E开度。
本发明的控制方法根据热回收装置6的进水温度调节流量阀的开度，以使热回收装置6的进水温度平稳，从而实现热源末端8的供热温度稳定。
需要说明的是，在热回收单元100有供热需求的情况下，实时监控出水温度t出和进水温度t进，以及时动态的调整热回收单元100的运行状态，维持末端温度平衡。预设出水阈值T出水阈值和预设进水阈值T进水阈值、余量δ可以根据实际应用需求设计，一般来说，预设出水阈值T出水阈值的取值范围在20℃~30℃，预设进水阈值T进水阈值的取值范围在15~20℃，余量δ的取值范围在5℃~10℃。
如图3所示，为方便理解，以带有具体数值的一个实施例对控制方法进行详细说明，预设出水阈值T出水阈值为22℃、预设进水阈值T进水阈值为20℃、余量δ为7℃，控制方法的执行流程如下。
步骤S01、判断热回收单元100有无热负荷需求，若无，则执行步骤S02，若有，则执行步骤S03；
步骤S02、热回收装置6关闭，运行冷水机组1或换热装置6给冷源末端4供冷；
步骤S03、判断热回收单元100的热负荷需求是否过剩，即判断是否冷源末端4的出水温度t出>22℃，若否，则执行步骤S04，若是，则执行步骤S05；
步骤S04、关闭所有换热装置5、开启热回收装置6，热回收装置6给热源末端8供热；
步骤S05、判断是否29℃>出水温度t出>22℃，若否，则执行步骤S06，若是，则执行步骤S09；
步骤S06、仅开启第一台换热装置5，第一台换热装置5和热回收装置6同时利用冷源末端4的余热，执行步骤S07；
步骤S07、判断热回收装置6的进水温度t进>20℃，若是，则执行步骤S08；
步骤S08、调节流量阀的开度，直至进水温度t进<20℃；
步骤S09、每比22℃高出7℃以上，增加开启一台换热装置5，执行步骤S10；
步骤S10、判断进水温度t进>20℃，若是，则执行步骤S11；
步骤S11、调节流量阀的开度，直至进水温度t进<20℃，若所有换热装置5均已开启、且调节流量阀的开度无法使进水温度t进<20℃时，换热装置5的供水端连接冷水机组1，冷水机组1加大供冷。
尽管本文较多地使用了一些术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明作举例说明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.热回收系统，包括：并联设置的至少一个热回收单元，其特征在于，每个所述热回收单元均具有冷水机组、换热装置、冷源末端、热回收装置和热源末端，所述冷水机组或所述换热装置给所述冷源末端供冷，所述热回收装置回收所述冷源末端换热后的余热给所述热源末端供热；
当所述热回收单元的热负荷需求过剩时，通过调节所述换热装置和/或所述冷水机组的工作状态消耗热负荷，以维持所述热回收单元的末端温度平衡。
2.根据权利要求1所述的热回收系统，其特征在于，所述换热装置的供水端并联连接开关阀和所述冷水机组的回水端，所述开关阀连接所述冷水机组的供水端，所述换热装置的回水端连接所述冷源末端的出水端；
当所述开关阀接通时，所述换热装置的供水端连接所述换热装置；
当所述开关阀关断时，所述换热装置的供水端连接所述冷水机组。
3.根据权利要求1所述的热回收系统，其特征在于，所述热回收单元连接有控制其运行状态的控制单元，所述冷源末端的出水端安装有出水温度传感器；
当所述热回收单元无供热需求时，所述控制单元关闭所述热回收装置；
当所述热回收单元有供热需求时，所述控制单元开启所述热回收装置，并根据所述出水温度传感器的检测温度判断是否开启所述换热装置消耗余热和/或加大所述冷水机组供冷。
4.根据权利要求3所述的热回收系统，其特征在于，所述热回收单元具有至少两个并联设置的所述换热装置，所述换热装置按照预先设定的优先级逐个开启，当所述热回收装置开启时，所述控制单元根据所述出水温度传感器的检测温度控制所述换热装置的开启数量。
5.根据权利要求4所述的热回收系统，其特征在于，所述热回收装置和/或所述换热装置设有控制水流量的流量阀，所述热回收装置的进水端设有进水温度传感器；当所述热回收装置开启时，所述控制单元根据所述进水温度传感器的检测温度调节所述流量阀的开度。
6.用于权利要求1至5任一项所述热回收系统的控制方法，其特征在于，包括：
判断所述热回收单元有无供热需求；
若是，则判断当前所述热回收单元的热负荷需求是否过剩，若未过剩，则关闭所有所述换热装置、开启所述热回收装置，若过剩，则开启所述热回收装置且执行热负荷消耗动作，所述热负荷消耗动作包括开启所述换热装置消耗余热和/或加大所述冷水机组供冷；
若否，则关闭所述热回收装置。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，判断当前所述热回收单元的热负荷需求是否过剩包括：
检测所述冷源末端的出水温度t出；
判断是否所述出水温度t出>预设出水阈值T出水阈值；
若否，则判定所述热回收单元的热负荷需求未过剩；
若是，则判定所述热回收单元的热负荷需求过剩。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，执行所述热负荷消耗动作时，根据所述冷源末端的出水温度t出调节所述换热装置的开启数量，直至所述出水温度t出小于所述预设出水阈值T出水阈值。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，根据所述冷源末端的出水温度t出调节所述换热装置的开启数量包括：
检测所述冷源末端的出水温度t出；
判断是否所述出水温度t出<预设出水阈值T出水阈值+余量δ；
若否，则增加开启一台所述换热装置，将所述换热装置的供水端连接所述冷源末端；
若是，则仅开启第一台所述换热装置，将第一台所述换热装置的供水端连接所述冷源末端。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述热回收单元的所有换热装置均已开启、且判定需要增加开启一台所述换热装置时，将所述换热装置的供水端连接所述冷水机组，所述冷水机组加大供冷。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述热回收装置或者所述换热装置设有控制水流量的流量阀，开启所述热回收装置时，根据所述热回收装置的进水温度t进调节所述流量阀的开度，直至所述进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值；其中，预设进水阈值T进水阈值小于预设出水阈值T出水阈值。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当所述热回收单元的所有换热装置均已开启、且调节流量阀的开度无法使进水温度t进小于预设进水阈值T进水阈值时，将所述换热装置的供水端连接所述冷水机组，所述冷水机组加大供冷。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当所述热回收装置设有所述流量阀时，根据所述热回收装置的进水温度t进调节所述流量阀的开度包括：
检测所述热回收装置的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则减小所述热回收装置的流量阀开度；
若否，则维持所述热回收装置的流量阀开度。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当所述换热装置设有所述流量阀时，根据所述热回收装置的进水温度t进调节所述流量阀的开度包括：
检测所述热回收装置的进水温度t进；
判断进水温度t进>预设进水阈值T进水阈值；
若是，则加大已开启换热装置的流量阀开度；
若否，则维持已开启换热装置的流量阀开度。
15.空调机组，其特征在于，所述空调机组采用权利要求1至5任一项所述的热回收系统。
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