CN205227623U - 基于空调系统能效的蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于空调系统能效的蓄能系统及其运行方法，蓄能系统包括空调机组、一个或多个并联的空调末端、换热器、蓄能装置以及控制装置；所述空调末端与所述空调机组连接以形成冷热源循环回路；所述换热器与所述空调机组连接以形成供冷热源通过的换热回路；所述蓄能装置与所述换热器连接以形成蓄能回路，所述蓄能装置中存储的蓄能水与所述空调机组的冷热源在所述换热器内进行冷热交换；所述控制装置与所述空调机组和换热器电性连接，以根据所述空调机组负载启闭所述换热回路和蓄能回路。本实用新型提高系统中空调机组的运行能效及节约运行费用。

Description

基于空调系统能效的蓄能系统

技术领域

本实用新型涉及中央空调及蓄能技术领域，尤其涉及一种基于空调系统能效的蓄能系统。

背景技术

随着峰平谷电价政策在全国大范围内实施，夜间用电低谷时的蓄能技术也是在大范围的推广，在城市中既有或新建建筑中央空调系统在设计或使用时，部分区域由于加班或其他负荷需求不大成为设计或使用一个难题。由于该问题会导致中央空调系统特别是系统中的占整个系统用电一半以上的空调机组在运行时由于负载小效率低，继而使整个系统能效低导致运行的不经济。

在夜间系统中的空调机组开启单独作为供冷热源时，通常的做法是整台空调机组蓄能或者整台空调机组供能，不能够让此台空调机组的一部分能量蓄存起来，一部分能量供到空调末端。原因如下：首先就是蓄能部分的主机的效率较高，而直接供能的主机的效率不能够保证，其随着末端负荷的变化而变化，不能够使主机的效率发挥到最大；其次，若空调机组台数较少，而负载率又较低，低谷有富余的能量(冷/热)时，在不新增加空调机组的情况下由于系统管路的限制而不能够实施蓄能技术，从而限制了其节能的空间。以上所言，现有的蓄能管路系统不仅不能够最大限度的提升整体空调系统能效，又在一定程度上限制了蓄能技术的推广。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种提高空调机组的运行能效、节约运行费用的基于空调系统能效的蓄能系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于空调系统能效的蓄能系统，包括空调机组、一个或多个并联的空调末端、换热器、蓄能装置以及控制装置；所述空调末端与所述空调机组连接以形成冷热源循环回路；所述换热器与所述空调机组连接以形成供冷热源通过的换热回路；所述蓄能装置与所述换热器连接以形成蓄能回路，所述蓄能装置中存储的蓄能水与所述空调机组的冷热源在所述换热器内进行冷热交换；所述控制装置与所述空调机组和换热器电性连接，以根据所述空调机组负载启闭所述换热回路和蓄能回路。

优选地，所述空调末端的进口端通过进水管道连接所述空调机组的输出端，所述空调末端的出口端通过回水管道连接所述空调机组的输入端，从而所述空调机组、进水管道、空调末端和回水管道相连通形成所述冷热源循环回路；

所述进水管道上设有控制该进水管道通断的第一阀门。

优选地，所述换热器的一进水端通过进水管道连接所述空调机组的输出端，所述换热器的一出水端通过回水管道连接所述空调机组的输入端，从而所述空调机组、进水管道、换热器和回水管道相连通形成所述换热回路；

连接在所述换热器的所述进水端上的所述进水管道上设有控制该进水管道通断的第二阀门；所述控制装置与所述第二阀门电性连接，以控制所述第二阀门的启闭及开度。

优选地，该蓄能系统还包括设置在所述冷热源循环回路、换热回路上，驱使所述冷热源在所述冷热源循环回路、换热回路流通的空调水泵。

优选地，该蓄能系统还包括设置在所述蓄能回路上，驱使所述蓄能水在所述蓄能回路流通的蓄放冷水泵。

优选地，该蓄能系统还包括设置在所述空调机组的输入端、以检测流回所述空调机组内冷热源温度的温度传感器；所述温度传感器与所述控制装置电性连接，以将检测到的温度数据传送至所述控制装置。

优选地，该蓄能系统还包括设置在所述空调机组的输入端、以检测流回所述空调机组内冷热源压力的压力传感器；所述压力传感器与所述控制装置电性连接，以将检测到的压力数据传送至所述控制装置。

优选地，所述蓄能装置包括存储水以与所述空调机组的冷热源进行冷热交换的蓄能池或蓄能罐。

本实用新型的有益效果：改进了现有的中央空调系统在供能(如夜间供能)时由于负荷较小而导致的系统中空调机组的负载低进而使整个系统效率不高的缺点，其通过在夜间对相应空调末端进行供能(冷热源)时负载较低的情况，为提高系统中空调机组的运行能效及节约白天用电高峰时的运行费用；其可将用电低谷时段的空调机组除供应较低负荷的空调末端的冷热源与蓄能水进行冷热交换，以将能源储存在蓄能装置中，白天用电高峰时再将其释放出来，降低系统空调机组的运行进而节约运行费用，解决普遍存在的中央空调系统夜间部分空调末端负载时的空调机组低效运行的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例的蓄能系统的结构框图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一实施例的基于空调系统能效的蓄能系统，包括空调机组10、一个或多个并联的空调末端20、换热器30、蓄能装置40以及控制装置50。

其中，空调末端20与空调机组10连接以形成冷热源循环回路，空调机组10内的冷热源在该冷热源循环回路中循环，以将冷热源供给空调末端20。冷热源通常为水。换热器30与空调机组10连接以形成供冷热源通过的换热回路，空调机组10内的冷热源在该换热回路中循环，从而冷热源可在换热器30内进行换热后流回空调机组10。蓄能装置40与换热器30连接以形成蓄能回路，蓄能装置40中存储的蓄能水在该蓄能回路中循环。该蓄能水与空调机组10的冷热源在换热器30内进行冷热交换，在换热器30内冷热交换后的蓄能水流回蓄能装置40中。控制装置50与空调机组10和换热器30电性连接，以根据空调机组10负载启闭换热回路和蓄能回路，提高空调机组10在负载较低时的运行能效。

通过增设的蓄能装置40，提高占整个系统一半能耗以上的空调机组10的运行能效，提高空调系统中空调机组10的运行能效并节约空调系统的运行费用。所述的空调系统为中央空调系统，空调末端20为安装在室内的空调器。

具体地，空调末端20的进口端通过进水管道21连接空调机组10的输出端，空调末端20的出口端通过回水管道22连接空调机组10的输入端，从而空调机组10、进水管道21、空调末端20和回水管道22相连通形成冷热源循环回路。冷热源从空调机组10的输出端通过进水管道21输送至空调末端20，然后从空调末端20通过回水管道22输送回空调机组10。

对于多个并联的空调末端20，多条进水管道21连接空调机组10的一端可整合连接一条总进水管道以接在空调机组10的输出端；同理，多条回水管道22连接空调机组10的一端可整合连接一条总回水管道以接在空调机组10的输入端。

进水管道21上设有控制该进水管道21通断的第一阀门23，通过启闭第一阀门23可将相应的空调末端20和空调机组10连通或断开，还可通过控制第一阀门23的开度来调节进水管道21中流向空调末端20的冷热源的流量大小。

换热器30内具有供流体在其中进行换热的两条流道(未图示)，换热器30上设有分别连通两条流道的进水端和出水端，一流道供冷热源通过，另一流道供蓄能水通过。换热器30的一进水端通过进水管道31连接空调机组10的输出端，换热器30的一出水端通过回水管道32连接空调机组10的输入端，从而空调机组10、进水管道31、换热器30和回水管道32相连通形成换热回路。冷热源从空调机组10的输出端通过进水管道31输送至换热器30，然后从换热器30通过回水管道32输送回空调机组10。

连接在换热器30的进水端上的进水管道31上设有控制该进水管道31通断的第二阀门33。控制装置50与第二阀门33电性连接，以控制第二阀门33的启闭及开度；通过启闭第二阀门33可将换热器30和空调机组10连通或断开，还可通过控制第二阀门33的开度来调节进水管道31中流向换热器30的冷热源的流量大小。第一阀门23也可与控制装置50电性连接，从而通过控制装置50控制第一阀门23的启闭及开度。

换热器30可与空调末端20并联。换热器30进水端上进水管道31连接空调机组10的一端可与空调末端20的进水管道21的一端整合连接一条总进水管道11以接在空调机组10的输出端；同理，换热器30出水端上的回水管道32连接空调机组10的一端可与空调末端20的回水管道22的一端整合连接一条总回水管道12以接在空调机组10的输入端。

该蓄能系统还包括设置在冷热源循环回路、换热回路上，驱使冷热源在冷热源循环回路、换热回路流通的空调水泵60。空调水泵60可分别设置在空调末端20的回水管道22和换热器30的回水管道32上，也可设置在回水管道22和回水管道23整合连接的总回水管道12上，优选采用后者设置方式。

空调水泵60工作，可将冷热源从空调机组10内抽出泵至空调末端20或换热器30，再抽回泵至空调机组10内，实现冷热源的循环流动。空调水泵60可与控制装置50电性连接，以通过控制装置50控制该空调水泵60的启闭。

蓄能装置50通过管道分别连接换热器30另一条流道的进水端和出水端。如图1中所示，在本实施例中，换热器30的进水端通过第一管道51和第二管道52分别连接蓄能装置50一侧的上端和下端，出水端通过第三管道53和第四管道54分别连接蓄能装置50另一侧的上端和下端。第一管道51至第四管道54、蓄能装置50和换热器相连通形成蓄能回路。当蓄能装置50输出高温蓄能水时，高温蓄能水从第一管道51流进换热器30，经过冷热交换后变成低温蓄能水从第四管道54流回蓄能装置中；当蓄能装置50输出低温蓄能水时，低温蓄能水从第二管道52流进换热器30，经过冷热交换后变成高温蓄能水从第三管道53流回蓄能装置中。

此外，在第一管道51至第四管道54上分别设有控制管道通断的阀门55。阀门55可由控制装置50控制。

蓄能装置40包括存储水以与空调机组10的冷热源进行冷热交换的蓄能池或蓄能罐。

该蓄能系统还包括设置在蓄能回路上，驱使蓄能水在蓄能回路流通的蓄放冷水泵70。蓄放冷水泵70可位于换热器30的进水端或出水端而设置在蓄能回路上，如设置在换热器30进水端的管道上。在将蓄能装置40内蓄能水抽出泵至换热器30内时，根据冷热换热情况打开第一管道51和第四管道54上的阀门55、或第二管道52和第三管道53上的阀门55。

控制装置50与空调机组10、第二阀门33等可通过控制线51进行有线电性连接。

进一步地，该蓄能系统还包括设置在空调机组10的输入端、以检测流回空调机组10内冷热源温度的温度传感器80。温度传感器80与控制装置50电性连接，以将检测到的温度数据传送至控制装置50。控制装置50获得温度数据后，发出相应的控制信号控制第二阀门33、第一阀门23启闭，从而空调末端20和换热器30进行相应的动作，从而对温度进行调节控制，以保证空调系统的高效率运行。

具体地，温度传感器80可分别设置在空调末端20的回水管道22和换热器30的回水管道32上，也可设置在回水管道22和回水管道23整合连接的总回水管道12上，优选采用后者设置方式。

该蓄能系统还包括设置在空调机组10的输入端、以检测流回空调机组10内冷热源压力的压力传感器90。压力传感器90与控制装置50电性连接，以将检测到的压力数据传送至控制装置50。控制装置50获得压力数据后，发出相应的控制信号控制第二阀门33、第一阀门23启闭或开度，对流量进行控制以调节压力，以保证空调系统的高效率运行。

具体地，压力传感器90可分别设置在空调末端20的回水管道22和换热器30的回水管道32上，也可设置在回水管道22和回水管道23整合连接的总回水管道12上，优选采用后者设置方式。

进一步优选地，在冷热源流回空调机组10的方向上，温度传感器80和压力传感器90位于空调水泵60远离空调机组10的一侧，以对被抽入空调水泵60前的冷热源的温度及压力进行检测。

上述的基于空调系统能效的蓄能系统的运行方法，参看图1，可包括以下步骤：

在供能阶段，空调末端20启动，空调机组10根据空调末端20负荷需求加载运行；其中，在空调末端20负荷需求变小时，空调机组10的负载相应减少；在回流至空调机组10的冷热源温度下降时，控制装置50根据空调机组10的运行参数，发送相应控制信号启动换热回路和蓄能回路，以使蓄能装置40的高温蓄能水与空调机组10的冷热源在换热器30内进行冷热交换，高温蓄能水形成低温蓄能水流回蓄能装置40中，冷热源温度降低，维持空调机组10的高效运行。

在蓄能阶段，空调机组10不运行时，控制装置50发送相应控制信号启动换热回路和蓄能回路，以使蓄能装置40的蓄能水与空调机组10的冷热源在换热器30内进行冷热交换，升温后的蓄能水流回蓄能装置40中。

在供能阶段，根据空调机组10的负载程度，调整冷热源和蓄能水的流量。

在蓄能阶段，空调机组10的冷热源通过空调水泵60在换热回路循环。

本实用新型的基于空调系统能效的蓄能系统的运行方法具体如下：

一、在夜间供能时，空调末端20根据实际的需求进行开启，其对应的第一阀门23开启，空调水泵60启动，然后是空调机组10开启并进行加载。

当空调末端20实际的负荷需求加大时，则空调机组10的负载保证其在较高负载(如高于90％)下运行；当空调末端20实际的负荷需求较少时，则空调机组10的负载相应减少(如低于实际容量的70％时)。温度传感器感80应到的回水温度下降，控制装置40结合空调机组10的实际运行参数，给出相应控制信号给第二阀门33并开启，此时蓄能装置40上第一管道51和第四管道54上的阀门55开启，第二管道52和第三管道53上的阀门55关闭，蓄放冷水泵70启动，将蓄能装置40中的高温水输送至换热器30与空调机组10的低温水进行冷热交换，使之成为低温水回到蓄能装置40中并存储起来。

换热器30的第二阀门33开启开度由控制装置50根据温度传感器80、压力传感器90及空调机组10的相关运行参数和蓄能装置40中的所储存的水温进行控制。当空调末端20负荷变小，温度传感器80感应回水管道32中的水温下降，该信号通过控制线51传递给控制装置50，控制装置50对空调机组10的负载情况分析：若空调机组10未在高效运行区域(如负载为70-90％区间)而是低于50％，这时开启或调大换热器30的第二阀门33的开度，调大蓄放冷水泵70频率，使蓄能回路运行起来进行蓄冷，最终使空调机组10的运行负载维持在高效运行区域。

二、在白天运行时，空调机组10在电价峰谷阶段不运行，开启蓄放冷水泵70，关闭第一管道51和第四管道54上的阀门55，开启第二管道52和第三管道53上的阀门55，蓄能装置40中所蓄的水通过蓄能装置40下部的第二管道52由蓄放冷水泵70输送至换热器30，与空调机组10的冷冻水进行换热升温后通过第三管道53回到蓄能装置40上部，总回水管道12中的水由空调水泵60进行循环，满足整个系统的制冷或采暖需求。

当蓄能装置40中所蓄的冷热量被释放完成后，开启空调机组10进行冷(热)供应，满足空调末端20的冷热需求。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于空调系统能效的蓄能系统，其特征在于，包括空调机组、一个或多个并联的空调末端、换热器、蓄能装置以及控制装置；所述空调末端与所述空调机组连接以形成冷热源循环回路；所述换热器与所述空调机组连接以形成供冷热源通过的换热回路；所述蓄能装置与所述换热器连接以形成蓄能回路，所述蓄能装置中存储的蓄能水与所述空调机组的冷热源在所述换热器内进行冷热交换；所述控制装置与所述空调机组和换热器电性连接，以根据所述空调机组负载启闭所述换热回路和蓄能回路。

2.根据权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述空调末端的进口端通过进水管道连接所述空调机组的输出端，所述空调末端的出口端通过回水管道连接所述空调机组的输入端，从而所述空调机组、进水管道、空调末端和回水管道相连通形成所述冷热源循环回路；

所述进水管道上设有控制该进水管道通断的第一阀门。

3.根据权利要求1所述的蓄能系统，其特征在于，所述换热器的一进水端通过进水管道连接所述空调机组的输出端，所述换热器的一出水端通过回水管道连接所述空调机组的输入端，从而所述空调机组、进水管道、换热器和回水管道相连通形成所述换热回路；

连接在所述换热器的所述进水端上的所述进水管道上设有控制该进水管道通断的第二阀门；所述控制装置与所述第二阀门电性连接，以控制所述第二阀门的启闭及开度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的蓄能系统，其特征在于，该蓄能系统还包括设置在所述冷热源循环回路、换热回路上，驱使所述冷热源在所述冷热源循环回路、换热回路流通的空调水泵。

5.根据权利要求1-3任一项所述的蓄能系统，其特征在于，该蓄能系统还包括设置在所述蓄能回路上，驱使所述蓄能水在所述蓄能回路流通的蓄放冷水泵。

6.根据权利要求1-3任一项所述的蓄能系统，其特征在于，该蓄能系统还包括设置在所述空调机组的输入端、以检测流回所述空调机组内冷热源温度的温度传感器；所述温度传感器与所述控制装置电性连接，以将检测到的温度数据传送至所述控制装置。

7.根据权利要求6所述的蓄能系统，其特征在于，该蓄能系统还包括设置在所述空调机组的输入端、以检测流回所述空调机组内冷热源压力的压力传感器；所述压力传感器与所述控制装置电性连接，以将检测到的压力数据传送至所述控制装置。

8.根据权利要求1-3任一项所述的蓄能系统，其特征在于，所述蓄能装置包括存储水以与所述空调机组的冷热源进行冷热交换的蓄能池或蓄能罐。