CN203478468U - 一种水蓄冷空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水蓄冷空调系统，包括制冷机、蓄冷罐、空调末端、循环泵组以及若干阀门，将循环泵组设置在制冷机的出口处，使其能够将冷冻水抽入到蓄冷罐进行蓄冷以及抽入到空调末端进行供冷，并通过支路连接使其能够将蓄冷罐内的冷冻水抽入到空调末端进行供冷，采用如上所述的水蓄冷空调系统，通过对各个阀门开关状态的调节实现空调系统蓄冷工况、制冷机单独供冷工况、蓄冷罐单独供冷工况、制冷机供冷与蓄冷并行工况以及制冷机供冷与蓄冷罐供冷并行工况的运行过程，在实现上述各工况的过程中只采用同一循环泵组，在上述水蓄冷空调系统中设置有温度传感器用于检测各处温度，方便调节。

Description

一种水蓄冷空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种空调系统，尤其涉及一种水蓄冷空调系统。

背景技术

水蓄冷技术利用峰谷电价差，在低谷电价时段将冷量存储在水中，在用电高峰时段使用储存的低温冷冻水提供空调用冷。当空调使用时间与非空调使用时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，达到节约电费的目的。它具有投资小，运行可靠，制冷效果好，经济效益明显的特点，所以水蓄冷技术具有广阔的发展空间和应用前景。

中国专利文献CN102620365A公开了一种直接供冷式水蓄冷空调系统，包括制冷主机1、蓄冷水槽2、蓄冷泵3、供冷泵4、空调末端5和一旁通管6，制冷主机1的进口与蓄冷泵3的出口连接，所述制冷主机1的出口通过管路与电动阀F2连接且经电动阀F2后分成两条支路，一条支路是空调末端5支路，另一支路是蓄冷水槽2支路，空调末端5、蓄冷水槽2均与蓄冷泵3的进口管路连接，在蓄冷泵3的进口管路上设有电动调节阀V6，所述空调末端支路还并接了旁通管6，在旁通管6上设有电动调节阀V5（如图1所示）。发明中还公开了直接供冷式水蓄冷空调系统的运行方法。通过设计一种直接供冷式水蓄冷空调系统及其运行方法，降低了制冷机组的回水温度，使制冷机组卸载至最佳能效运行，达到提高冷水机组效率的目的，能整体提高系统效率，完全利用水蓄冷装置所蓄冷量，最大程度降低运行费用。

然而在上述专利文献中，实现蓄冷与制冷的过程是分别通过蓄冷泵和制冷泵实现的，蓄冷时使用蓄冷泵，此时供冷泵处于停止状态，而供冷时使用供冷泵，蓄冷泵又处于停止状态，这种设计使得蓄冷泵与供冷泵均得不到充分的利用；而在制冷主机与蓄冷水槽联合供冷的情况下更是需要同时启动蓄冷泵和供冷泵，两泵的同时运行提高了能耗，因此该空调系统将长期处于水泵不能充分利用或者同时启动浪费能源的状态，而且为蓄冷和制冷分别提供水泵增加了系统在水泵方面的投资。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：针对上述问题为了提高水泵的使用率，降低水泵的投资，设计一种采用一台泵或多台泵同时实现蓄冷、供冷等多种工况的直接供冷式水蓄冷空调系统。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水蓄冷空调系统，包括制冷机、蓄冷罐、空调末端、控制模块、循环泵组，所述控制模块电连接所述制冷机以及循环泵组，所述制冷机的出口处设置有第二截止阀，所述第二截止阀的出口连接两条支路，一条支路上依次连接有第一截止阀和蓄冷罐，另一条支路连接循环泵组的进口；

所述循环泵组的出口分为两条支路；

一条支路上依次连接有第一调节阀和蓄冷罐，所述蓄冷罐上设置有低进出口和高进出口，连接所述第一调节阀的一端为低进出口，所述高进出口接回所述制冷机；

另一条支路上依次连接第二调节阀以及空调末端，所述空调末端出口接回所述制冷机。

作为一种优选的技术方案，所述制冷机的出口处设置有第三温度传感器、第一截止阀与蓄冷罐低进出口之间设置有第五温度传感器、蓄冷罐高进出口处设置有第四温度传感器、空调末端的进口处设置有第一温度传感器、空调末端的出口处设置有第二温度传感器。

作为一种优选的技术方案，所述第一截止阀、第二截止阀、第一调节阀、第二调节阀以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器均电连接控制模块。

控制模块用于温度信号的收集与处理，通过对实时温度信号与设定值的比较判断空调系统各部分的状态，从而发送控制信号给阀门以及制冷机、循环泵组进行控制，实现空调系统各工况的自动调节。

作为一种优选的技术方案，所述循环泵组中包括有至少一台循环泵。

作为一种优选的技术方案，所述循环泵组中存在两台及以上循环泵时循环泵之间为并联关系。

循环泵的数量由供冷需求及系统的运行模式确定，同时可增设备用循环泵以防止循环泵出现故障，影响使用。

作为一种优选的技术方案，所述空调末端的进口与出口之间还连接有泄压管路，所述泄压管路上设置有第三调节阀。

一种水蓄冷空调系统的运行方法，包括以下步骤：

步骤A、提供如上所述的水蓄冷空调系统；

步骤B、空调末端发出供冷指令，控制模块接收供冷信号；

步骤C、控制模块判断蓄冷罐是否参与供冷,若蓄冷罐参与供冷则进入步骤D,若蓄冷罐不参与供冷则进入步骤E；

步骤D、控制模块控制第一截止阀、第二调节阀开启，蓄冷罐、循环泵组、空调末端形成通路，实现蓄冷罐对空调末端进行供冷；

步骤E、控制模块控制第一截止阀闭合,第二截止阀、第二调节阀开启，制冷机、循环泵组、空调末端形成通路，实现制冷机对空调末端进行供冷。

进一步的，所述步骤D包括：

步骤D1、控制模块判断是否需要蓄冷罐和制冷机同时参与供冷，若需要蓄冷罐和制冷机同时参与供冷则进行步骤D2，若不需要蓄冷罐和制冷机同时参与供冷则进入步骤D3；

步骤D2、控制模块控制第一截止阀、第二截止阀、第二调节阀开启，蓄冷罐、循环泵组、空调末端形成通路，实现蓄冷罐对空调末端进行供冷，同时制冷机、循环泵组、空调末端形成通路，实现制冷机对空调末端进行供冷；

步骤D3、控制模块控制第一截止阀、第二调节阀开启，蓄冷罐、循环泵组、空调末端形成通路，第二截止阀关闭，实现蓄冷罐单独为空调末端供冷。

优选的，步骤D2所述的制冷机对空调末端进行供冷过程中，控制模块通过第一温度传感器及第二温度传感器反馈的温度信号对循环泵组以及制冷机的功率进行调节。

当第一温度传感器与第二温度传感器的温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组以及制冷机的功率；

当第一温度传感器与第二温度传感器的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组以及制冷机的功率。

优选的，步骤D3所述的蓄冷罐单独为空调末端供冷过程中，控制模块通过第一温度传感器及第二温度传感器反馈的温度信号对循环泵组的功率进行调节。

当第一温度传感器与第二温度传感器的温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组的功率；

当第一温度传感器与第二温度传感器的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组的功率。

进一步的，先于步骤C执行步骤B1：

步骤B1、控制模块根据第五温度传感器反馈的蓄冷罐低进出口出水温度判断蓄冷罐是否满足供冷要求，若蓄冷罐满足供冷要求进入步骤C,若蓄冷罐不满足供冷要求则进入步骤B101；

步骤B101、控制模块控制第二截止阀、第一调节阀开启，制冷机、循环泵组、蓄冷罐形成通路，实现制冷机对蓄冷罐进行蓄冷，蓄冷完成后进入步骤C。

进一步的，所述步骤E包括：

步骤E1、控制模块判断蓄冷罐是否满足供冷要求，若蓄冷罐满足供冷要求进入步骤E101，若蓄冷罐不满足供冷要求进入步骤E102；

步骤E101、控制模块控制第一截止阀、第一调节阀闭合,第二截止阀、第二调节阀开启，制冷机、循环泵组、空调末端形成通路，实现制冷机对空调末端进行供冷；

步骤E102、控制模块控制第一截止阀闭合,第二截止阀、第一调节阀、第二调节阀开启，制冷机、循环泵组、空调末端形成通路，实现制冷机对空调末端进行供冷；

同时，制冷机、循环泵组、蓄冷罐形成通路，实现制冷机对蓄冷罐进行蓄冷。

优选的，步骤E102中所述的制冷机对蓄冷罐进行蓄冷过程中第四温度传感器检测蓄冷罐的高进出口处温度并传输给控制模块，当第四温度传感器检测温度达到设定值时，控制模块控制制冷机停止运行，控制循环泵组停止工作，控制第二截止阀、第一调节阀关闭，停止蓄冷工况。

采用如上所述的水蓄冷空调系统，通过对阀门开关状态的调节实现空调系统蓄冷工况、制冷机单独供冷工况、蓄冷罐单独供冷工况、制冷机供冷与蓄冷并行工况以及制冷机供冷与蓄冷罐供冷并行工况的运行过程，在实现上述各工况的过程中只采用同一循环泵组。

上述的温度设定值，均为根据实际温度需要计算得出，在不同的工作环境以及温度要求的情况下具有不同的设定值。

本实用新型的有益效果为：利用峰谷电价差能够合理利用能源，节省用电成本，投资小、运行可靠、供冷效果好，且结构简单，在满足供冷及蓄冷需求的同时减少了水泵的数量，从而减少了设备的投资。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为传统水蓄冷空调系统原理图。

图2为本实用新型所述空调系统运行方法流程图。

图3为本实用新型所述水蓄冷空调系统原理图。

图4为本实用新型所述蓄冷工况原理图。

图5为本实用新型所述制冷机单独供冷工况原理图。

图6为本实用新型所述蓄冷罐单独供冷工况原理图。

图7为本实用新型所述制冷机供冷与蓄冷并行工况原理图。

图8为本实用新型所述制冷机与蓄冷罐同时供冷工况原理图。

图1中：

1、制冷主机；2、蓄冷水槽；3、蓄冷泵；4、供冷泵；5、空调末端；6、旁通管。

图3～8中：

101、制冷机；102、蓄冷罐；103、空调末端；104、循环泵组；105、第一截止阀；106、第二截止阀；107、第一调节阀；108、第二调节阀；109、第三调节阀；110、第一温度传感器；111、第二温度传感器；112、第三温度传感器；113、第四温度传感器；114、第五温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图3所示，为本实用新型所述水蓄冷空调系统原理图，本实用新型所述的一种水蓄冷空调系统，包括制冷机101、蓄冷罐102、空调末端103、控制模块、循环泵组104，所述控制模块电连接所述制冷机101以及循环泵组104，所述制冷机101的出口处设置有第二截止阀106，所述第二截止阀106的出口连接两条支路，一条支路上依次连接有第一截止阀105和蓄冷罐102，另一条支路连接循环泵组104的进口；

所述循环泵组104的出口分为两条支路；

一条支路上依次连接有第一调节阀107和蓄冷罐102，所述蓄冷罐102上设置有低进出口和高进出口，连接所述第一调节阀107的一端为低进出口，所述高进出口接回所述制冷机101。

另一条支路上依次连接第二调节阀108以及空调末端103，所述空调末端103出口接回所述制冷机101。

通过控制上述各阀门的开启与闭合，空调系统能够形成，制冷机101、循环泵组104、空调末端103回路，制冷机101、循环泵组104、蓄冷罐102回路以及蓄冷罐102、循环泵组104、空调末端103回路。

上述三回路之间还可以进行组合运行，进而使水蓄冷空调系统能够实现五种不同运行工况。

制冷机101与第二截止阀106之间设置有第三温度传感器112，第三温度传感器112用于检测制冷机101出口处冷冻水的温度，以便于调整制冷机101的输出功率；第一截止阀105与蓄冷罐102之间设置有第五温度传感器114、蓄冷罐102与制冷机101之间设置有第四温度传感器113、空调末端103的进口处设置有第一温度传感器110、空调末端103的出口处设置有第二温度传感器111。

温度传感器用于检测各检测点冷冻水温度，并将检测到的实际温度值传输给控制模块，通过控制模块进行处理。

所述第一截止阀105、第二截止阀106、第一调节阀107、第二调节阀108以及第一温度传感器110、第二温度传感器111、第三温度传感器112、第四温度传感器113、第五温度传感器114均电连接控制模块。

本实施例中所采用的循环泵组104设置有三台循环泵，三台循环泵之间为并联关系。当然实际上所采用的循环泵数量并不局限于三台，其具有至少一台循环泵即可实现本实用新型，循环泵可以为多台主要是考虑到不同的供冷需求所需要的循环泵功率不同，有时一台循环泵难以达到所需功率，其具体数量由供冷需求及系统的运行模式确定，同时可增设备用循环泵以防止循环泵出现故障，影响使用。

在所述空调末端103的进口与出口之间还连接有泄压管路，所述泄压管路上设置有第三调节阀109。

下面根据图2、图3介绍上述水蓄冷空调系统的运行方法，其包括以下步骤：

步骤A、提供如上所述的水蓄冷空调系统；

步骤B、空调末端发出供冷指令，控制模块接收供冷信号；

步骤C、控制模块判断蓄冷罐102是否参与供冷,若蓄冷罐102参与供冷则进入步骤D,若蓄冷罐102不参与供冷则进入步骤E；

步骤D、控制模块控制第一截止阀105、第二调节阀108开启，蓄冷罐102、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现蓄冷罐102对空调末端103进行供冷；

步骤E、控制模块控制第一截止阀105闭合,第二截止阀106、第二调节阀108开启，制冷机101、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现制冷机101对空调末端103进行供冷。

进一步的，先于步骤C执行步骤B1：

步骤B1、控制模块根据第五温度传感器114反馈的蓄冷罐102低进出口出水温度判断蓄冷罐102是否满足供冷要求，若蓄冷罐102满足供冷要求进入步骤C,若蓄冷罐102不满足供冷要求则进入步骤B101；

步骤B101、控制模块控制第二截止阀106、第一调节阀107开启，制冷机101、循环泵组104、蓄冷罐102形成通路，实现制冷机101对蓄冷罐102进行蓄冷，蓄冷完成后进入步骤C。

进一步的，所述步骤D包括：

步骤D1、控制模块判断是否需要蓄冷罐102和制冷机101同时参与供冷，若需要蓄冷罐102和制冷机101同时参与供冷则进行步骤D2，若不需要蓄冷罐102和制冷机101同时参与供冷则进入步骤D3；

步骤D2、控制模块控制第一截止阀105、第二截止阀106、第二调节阀108开启，蓄冷罐102、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现蓄冷罐102对空调末端103进行供冷，同时，制冷机101、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现制冷机101对空调末端103进行供冷；

步骤D3、控制模块控制第一截止阀105、第二调节阀108开启，蓄冷罐102、循环泵组104、空调末端103形成通路，第二截止阀106关闭，实现蓄冷罐102单独为空调末端103供冷。

优选的，步骤D2所述的制冷机101对空调末端103进行供冷过程中，控制模块通过第一温度传感器110及第二温度传感器111反馈的温度信号对循环泵组104以及制冷机101的功率进行调节；

当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组104以及制冷机101的功率；

当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组104以及制冷机101的功率。

优选的，步骤D3所述的蓄冷罐102单独为空调末端103供冷过程中，控制模块通过第一温度传感器110及第二温度传感器111反馈的温度信号对循环泵组104的功率进行调节；

当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组104的功率；

当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组104的功率。

进一步的，所述步骤E包括：

步骤E1、控制模块判断蓄冷罐102是否满足供冷要求，若蓄冷罐102满足供冷要求进入步骤E101，若蓄冷罐102不满足供冷要求进入步骤E102；

步骤E101、控制模块控制第一截止阀105、第一调节阀107闭合,第二截止阀106、第二调节阀108开启，制冷机101、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现制冷机101对空调末端103进行供冷；

步骤E102、控制模块控制第一截止阀105闭合,第二截止阀106、第一调节阀107、第二调节阀108开启，制冷机101、循环泵组104、空调末端103形成通路，实现制冷机101对空调末端103进行供冷；

同时，制冷机101、循环泵组104、蓄冷罐102形成通路，实现制冷机101对蓄冷罐102进行蓄冷。

优选的，步骤E102中所述的制冷机101对蓄冷罐102进行蓄冷过程中第四温度传感器113检测蓄冷罐102的高进出口处温度并传输给控制模块，当第四温度传感器113检测温度达到设定值时，控制模块控制制冷机101停止运行，控制循环泵组104停止工作，控制第二截止阀106、第一调节阀107关闭，停止蓄冷工况。

下面结合附图详细介绍本实用新型中各个工况的工作过程，图4～8中实线部分为该图所示工况下所连通的管路。

如图4所示，在执行蓄冷工况时，第一截止阀105、第二调节阀108关闭，第二截止阀106、第一调节阀107开启，制冷机101与循环泵组104工作，此时实现制冷机101对蓄冷罐102的单独蓄冷工况。

在蓄冷工况工作过程中，第四温度传感器113检测蓄冷罐102的高进出口处温度并传输给控制模块，当第四温度传感器113检测温度达到设定值时，控制模块控制制冷机101停止运行，控制循环泵组104停止工作，然后控制第二截止阀106、第一调节阀107关闭，停止蓄冷工况。

如图5所示，在执行制冷机单独供冷工况时，第一截止阀105、第一调节阀107关闭，第二调节阀108、第二截止阀106开启，制冷机101与循环泵组104工作；制冷机101内冷冻水通过第二截止阀106、循环泵组104以及第二调节阀108后进入到空调末端103进行供冷，实现制冷机101单独供冷工况；

在供冷过程中，控制模块通过第一温度传感器110及第二温度传感器111反馈的温度信号对循环泵组104以及制冷机101的的功率进行调节，当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组104以及制冷机101的功率，当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组104以及制冷机101的功率。

此工况中，控制模块根据第三温度传感器112反馈的温度值对制冷机101输出功率进行调节，并可通过设置制冷机101出水温度设定值及循环泵输出频率，使制冷机101和水泵总耗电量最小。

如图6所示，在执行蓄冷罐102单独供冷工况时，第二截止阀106、第一调节阀107关闭，第一截止阀105、第二调节阀108开启，制冷机101关闭，循环泵组104工作，此时实现蓄冷罐102单独供冷工况。

在蓄冷罐102单独供冷工况工作过程中，控制模块通过第一温度传感器110及第二温度传感器111反馈的温度信号对循环泵组104的功率进行调节，当第一温度传感器110与第二温度传感器的111温差超出上限设定值时控制模块提高循环泵组104的功率，当第一温度传感器110与第二温度传感器111的温差低于下限设定值时控制模块降低循环泵组104的功率。

第五温度传感器114检测温度并传输给控制模块，当第五温度传感器114检测的温度达到设定值时，表示蓄冷罐出水温度已经达不到供冷要求，控制模块控制循环泵组104停止运行，蓄冷罐102停止放冷，第一截止阀105、第二调节阀108关闭，蓄冷罐102停止供冷。

如图7所示，在执行制冷机供冷与蓄冷并行工况时，第一截止阀105关闭，第一调节阀107、第二调节阀108、第二截止阀106开启，制冷机101与循环泵组104工作，制冷机101内冷冻水通过第二截止阀106进入循环泵组104，由循环泵组104出口分别通过第一调节阀107进入蓄冷罐102中进行蓄冷，通过第二调节阀108进入空调末端进行供冷，实现制冷机101供冷与蓄冷并行工况；此时第四温度传感器113检测蓄冷罐高进出口循环水温度，当检测温度值达到设定值时说明制冷机对蓄冷罐的蓄冷工况已经完成。

如图8所示，在执行制冷机与蓄冷罐同时供冷工况时，第一调节阀107关闭，第二截止阀106、第二调节阀108、第一截止阀105开启，制冷机101与循环泵组104工作，制冷机101内冷冻水通过第二截止阀106、循环泵组104、第二调节阀108进入空调末端103进行供冷后流回制冷机101，实现制冷机101供冷循环；同时蓄冷罐102内的冷冻水通过第一截止阀105、循环泵组104、第二调节阀108进入空调末端103供冷后流回蓄冷罐102，实现蓄冷罐102供冷循环。

在制冷机101与蓄冷罐102同时供冷工况工作过程中，第五温度传感器114检测蓄冷罐102低进出口出水温度，当蓄冷罐102低进出口出水温度达到设定值时，控制模块控制第一截止阀105关闭，转换到制冷机101单独供冷工况；或，同时关闭制冷机101与循环泵组104、第一截止阀105、第二截止阀106、第二调节阀108，结束全部供冷工况。

运行过程中，通过监测各温度值及温度设定值的调整，使系统在满足末端需求的同时，实现五种不同工况的切换。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水蓄冷空调系统，包括制冷机、蓄冷罐、空调末端、控制模块、循环泵组，所述控制模块电连接所述制冷机以及循环泵组，其特征在于，所述制冷机的出口处设置有第二截止阀，所述第二截止阀的出口连接两条支路，一条支路上依次连接有第一截止阀和蓄冷罐，另一条支路连接循环泵组的进口； 

所述循环泵组的出口分为两条支路； 

一条支路上依次连接有第一调节阀和蓄冷罐，所述蓄冷罐上设置有低进出口和高进出口，连接所述第一调节阀的一端为低进出口，所述高进出口接回所述制冷机； 

另一条支路上依次连接第二调节阀以及空调末端，所述空调末端出口接回所述制冷机。 

2.根据权利要求1所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述制冷机的出口处设置有第三温度传感器、第一截止阀与蓄冷罐低进出口之间设置有第五温度传感器、蓄冷罐高进出口处设置有第四温度传感器、空调末端的进口处设置有第一温度传感器、空调末端的出口处设置有第二温度传感器。 

3.根据权利要求2所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述第一截止阀、第二截止阀、第一调节阀、第二调节阀以及第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器均电连接控制模块。 

4.根据权利要求1至3任一项所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述循环泵组中包括有至少一台循环泵。 

5.根据权利要求4所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述循环泵 组中存在两台及以上循环泵时循环泵之间为并联关系。 

6.根据权利要求1或2或3或5所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述空调末端的进口与出口之间还连接有泄压管路，所述泄压管路上设置有第三调节阀。 

7.根据权利要求4所述的水蓄冷空调系统，其特征在于，所述空调末端的进口与出口之间还连接有泄压管路，所述泄压管路上设置有第三调节阀。 

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