CN203100027U - 直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统 - Google Patents
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Abstract
一种直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，包括有冷冻水泵、冷冻水循环管路、末端设备、冷水机组和闭式冷却塔，所述冷冻水泵设在冷冻水循环管路上，所述末端设备上的冷冻水进口和冷冻水出口与冷冻水循环管路连通，所述冷水机组中的蒸发器上的冷冻水进口和冷冻水出口也与冷冻水循环管路连通，所述闭式冷却塔上也设有冷冻水进口和冷冻水出口，闭式冷却塔通过冷冻水进口和冷冻水出口直接与冷冻水循环管路连通，并且闭式冷却塔连接在末端设备的冷冻水出口与冷水机组上的冷冻水进口之间的冷冻水循环管路上。本系统取消了换热器、乙二醇循环管路和乙二醇泵，将闭式冷却塔直接装在了冷冻水循环管路上，所以大大简化了结构，降低了制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用在严寒和寒冷地区工业厂房内的制冷系统，该类工业厂房有全年供冷需求，并对冷冻水供水温度有较高的精度要求。
背景技术
应用在电子类工业厂房中的工艺性空调，与其它厂房中的舒适性空调相比，具有以下两个特点：一是电子类工业厂房中空调全年为冷负荷，同时冷负荷较为稳定，这是由于电子类工业厂房内的工艺设备的全年稳定散热造成的；二是电子类工业厂房内的温湿度的精度要求高，同时要求高保障率，一旦制冷系统停机或冷冻水供水温度无法满足工艺要求，将造成巨大的损失，因此整个制冷系统必须有足够的运行安全保障机制。基于上述要求，目前电子类工业厂房中均采用常规冷水机组全年运行的模式来保证工艺要求，能耗非常大，一般的冷冻水温度要求为供水7℃±0.5℃、回水12℃。
现也有人提出采用冷却塔取冷系统为电子类工业厂房供冷（在严寒和寒冷地区,冬季冷却塔取冷有开式冷却塔取冷系统和闭式冷却塔取冷系统两种基本形式，开式冷却塔取冷系统因为存在冷却水易受污染和防冻两个问题，本身安全性较差，所以实际应用效果一般，更无法适应工业建筑的使用要求。闭式冷却塔取冷系统一般采用乙二醇溶液作为载冷剂，载冷剂不与室外空气直接接触，避免了污染问题，同时乙二醇本身是防冻液，从而克服了开式冷却塔取冷系统的弊端），虽然这样能耗较小，但闭式冷却塔取冷系统一般都应用在民用建筑中或非电子类工业厂房中，若应用在电子类工业厂房中，主要会有以下三个方面的不足：一是取冷时间短，这是因为冷却塔制备的载冷剂一般比外界温度高3℃～5℃（外界温度干工况时为干球温度，湿工况时为淋水温度），载冷剂与冷冻水的换热温差一般为2℃左右，而工艺要求的冷冻水供水温度为7℃，因此常规的冷却塔供冷模式基本上要在外界温度为2℃以下的情况才能使用，实际的取冷时间较短；二是无法保证供水温度的稳定性，这是因为电子类工业厂房对温度精度要求较高，一般情况下，需要保证冷冻水供水温度为7±0.5℃，常规冷却塔取冷系统的冷冻水供水温度强烈受到室外温度波动的影响，无法满足这种精度要求；三是安全性差，这是因为在常规的冷却塔供冷模式中，冷机系统时停止运行的，在外界温度升高至临界点导致无法提供7℃冷水和冷却塔故障两种情况下，冷机系统无法启动继续供冷（冷机自身的冷却系统仍处于低温状态，达不到启动温度要求），从而发生产事故。鉴于这三点，尤其是后两点，在实际生产中，单独采用冷却塔取冷系统的模式不能采用。
现有一个名称为冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统、授权公告号为CN202329393U的实用新型专利，它解决了传统的冷水机组取冷的方式能耗太大的技术问题，并且适用于工业厂房、尤其是电子类工业厂房的供冷需求，但它的结构比较复杂，制造成本高，所以还需要进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，要解决传统的冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统结构复杂、制造成本高的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，包括有冷冻水泵、冷冻水循环管路、末端设备、冷水机组和闭式冷却塔，所述冷冻水泵设在冷冻水循环管路上，所述末端设备上的冷冻水进口和冷冻水出口与冷冻水循环管路连通，所述冷水机组中的蒸发器上的冷冻水进口和冷冻水出口也与冷冻水循环管路连通，其特征在于：所述闭式冷却塔上也设有冷冻水进口和冷冻水出口，闭式冷却塔通过冷冻水进口和冷冻水出口直接与冷冻水循环管路连通，并且闭式冷却塔连接在末端设备的冷冻水出口与冷水机组上的冷冻水进口之间的冷冻水循环管路上。
从蒸发器上的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为7℃±0.5℃。
从闭式冷却塔的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为8～10℃。
与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：传统技术认为闭式冷却塔不能直接装在冷冻水循环管路上（即不能直连到冷冻水循环管路上，必须通过换热器），而本实用新型克服了这个技术偏见，本实用新型取消了换热器、乙二醇循环管路和乙二醇泵，将闭式冷却塔直接装在了冷冻水循环管路上，所以大大简化了结构，降低了制造成本，并有效提高了节能效果。
本实用新型非常适合在寒冷和严寒地区推广，因为这些地区的冬季以及一部分过渡季的室外温度低于室内温度，所以能够有效利用自然冷量，可取得显著的节能效果。
本实用新型的能耗比单独采用冷水机组制冷的能耗要低很多，假设单独采用冷水机组制冷，同时全年负荷稳定，忽略水泵等辅机功耗的增减，仅考虑制冷水机组进行相对粗略的分析，本实用新型在可利用自然冷量期间的节能率约为80%，全年的节能率约为30%。
如果和单独采用冷却塔取冷系统的方案相比，本实用新型利用自然冷量的时间得到大幅度延长。具体的取冷时间对比可参见图3，以北京市为例，其室外空气温度不同范围的时数统计如表一，假设采用常规冷却塔取冷系统，可以利用的是外界温度≤2℃的时段，最长为2008+98=2106小时，即88天，而本实用新型可以利用的是外界温度≤7℃的时段，最长为3054+294=3348小时，即140天，本实用新型比常规冷却塔取冷系统利用自然冷量的时间多出1242小时，即52天。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1是本实用新型的示意图。
附图标记：1－闭式冷却塔、2－冷冻水泵、3－冷冻水循环管路、4－末端设备、5－冷水机组、5.1－蒸发器、5.2－冷凝器、5.3－冷却水循环管路。
具体实施方式
实施例参见图1所示，这种直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，包括有冷冻水泵2、冷冻水循环管路3、末端设备4、冷水机组5和闭式冷却塔1，所述冷冻水泵2设在冷冻水循环管路3上，所述末端设备4上的冷冻水进口和冷冻水出口与冷冻水循环管路3连通，所述冷水机组5中的蒸发器5.1上的冷冻水进口和冷冻水出口也与冷冻水循环管路3连通，其特征在于：所述闭式冷却塔1上也设有冷冻水进口和冷冻水出口，闭式冷却塔1通过冷冻水进口和冷冻水出口直接与冷冻水循环管路3连通，并且闭式冷却塔1连接在末端设备的冷冻水出口与冷水机组上的冷冻水进口之间的冷冻水循环管路3上。
所述冷冻水循环管路3中有载冷剂，即冷冻水。
所述末端设备4是空调专业中一般的说法，泛指风机盘管、空调机组、新风机组等用冷设备。
所述冷水机组5中的冷凝器5.2上的冷却水进口和冷却水出口与冷却水循环管路5.3连通，冷却水循环管路5.3中也有载冷剂，即冷却水。
按照电子类工业厂房的室内温度要求，从蒸发器5.1上的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为7℃±0.5℃。从闭式冷却塔1的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为8～10℃。
本实用新型的基本原理：为满足要求的冷冻水供水温度，并保证控制精度（7℃±0.5℃），在冷却塔取冷系统的基础上进行改进，突破冷却塔供冷即要求冷量100%由冷却塔保证的思维定式，考虑冬季由冷却塔只提供部分冷量,设计出本实用新型。
本实用新型总体上包括串级连接的两级制冷设备，第一级制冷为以闭式冷却塔1形成的自然冷量取冷系统，第二级制冷为冷水机组5。
第一级制冷达到节能的目的，闭式冷却塔1利用所取的自然冷量完成对冷冻水的第一级制冷，提供总冷量需求的40～80％，如常用的冷冻水回水温度为12℃，经过闭式冷却塔1制冷后自其冷冻水出口流出的冷冻水温度为8～10℃（即闭式冷却塔负责将冷冻水循环管路3中的冷冻水温度降低2～4℃，即将冷冻水由12℃降低至8～10℃）。
第二级制冷达到控制冷冻水供水温度精度的目的，闭式冷却塔1冷冻水出口流出的冷冻水由冷水机组5进行第二级制冷，冷水机组5提供总冷量需求的20～60%，经冷水机组5进一步制冷的冷冻水可在温度精度上满足末端设备4的要求，如常用的7℃±0.5℃（即冷水机组5负责将冷冻水循环管路3中的冷冻水进一步处理至7℃±0.5℃。
Claims (3)
1.一种直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，包括有冷冻水泵（2）、冷冻水循环管路（3）、末端设备（4）、冷水机组（5）和闭式冷却塔（1），所述冷冻水泵（2）设在冷冻水循环管路（3）上，所述末端设备（4）上的冷冻水进口和冷冻水出口与冷冻水循环管路（3）连通，所述冷水机组（5）中的蒸发器（5.1）上的冷冻水进口和冷冻水出口也与冷冻水循环管路（3）连通，其特征在于：所述闭式冷却塔（1）上也设有冷冻水进口和冷冻水出口，闭式冷却塔（1）通过冷冻水进口和冷冻水出口直接与冷冻水循环管路（3）连通，并且闭式冷却塔（1）连接在末端设备的冷冻水出口与冷水机组上的冷冻水进口之间的冷冻水循环管路（3）上。
2.根据权利要求1所述的直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，其特征在于：从蒸发器（5.1）上的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为7℃±0.5℃。
3.根据权利要求2所述的直接式冷却塔冷水机组串级自然冷量利用系统，其特征在于：从闭式冷却塔（1）的冷冻水出口流出的冷冻水的温度为8～10℃。
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