CN208920421U - 一种空调冷、热水输配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空调冷、热水输配系统，包括冷热源装置，所述冷热源装置用于提供空调用的冷、热水，所述冷热源装置通过管路形成包含冷热源装置的冷热站，所述冷热站用于提供冷、热水；N级泵，所述N为大于等于3的自然数；所述冷热源装置通过主管路以及若干辅助管路后与末端设备连接；所述N级泵中，第1级泵设置于所述包含冷热源装置的冷热站内，用于控制冷热源装置中冷、热水的产生；第2级泵设置于所述主管路上，用于控制所述主管路上冷、热水的输送，同时控制主管路上的流量和压头；所述第2级泵至第N级泵，共同调整末端设备中冷、热水的流量和压头，控制从冷热源装置中产生的冷、热水进入末端设备时冷、热水的分配。

Description

一种空调冷、热水输配系统

技术领域

本实用新型涉及暖通空调技术领域，具体涉及一种空调冷、热水输配系统。

背景技术

随着世界经济的高速发展，由此带来社会能源消耗的高速增长。在当代社会总能源消耗中，建筑能耗一直占有很大比重。同时，伴随着经济的高速发展和城市化水平的日益提高，建筑规模越来越大，且使用功能也复杂多变，供热、供冷系统的规模和功能复杂程度也随之提高，使得供热、供冷系统能耗在建筑能耗中占的比重也越来越大。目前我国采暖能耗占全国城镇建筑总能耗近40%。在供冷方面，根据建筑类型的不同，供冷系统能耗占建筑总能耗的 40%～60%。因此，供热、供冷系统的运行节能是建筑节能工作的重点。在大型区域供热、供冷系统的总体能耗中，冷、热水的输配能耗又占有相当的比重。据有关资料统计，集中供暖系统中水泵能耗占15%～25%；集中供冷系统的能耗中，大约25%～30%消耗于冷冻水泵与冷却水泵上。可见，降低供冷、供热系统的输配能耗对建筑节能有着极其重要的意义。

对于冷、热水输配系统来说，能源的浪费主要是由于没有合理地选择设计方案，传统的设计主要采用泵加调节阀的方式，动力形式主要有单台泵或多台泵并联。这种型式可称为动力集中式系统。其主要特点是设置相对集中的动力源来提供冷、热水系统输配所需的能量，水泵的扬程根据最不利环路的压力损失确定，在设计工况下，在满足最不利环路资用压头的同时，使其它环路的资用压头大于实际需求，且离冷热源愈近，富余的压头愈大。对于这些富余的压头，往往是通过减小支路管径或关小阀门开度等增大阻力的方式消耗的，以达到支路之间的水力平衡。而最不利支路的流量往往在总流量中所占的比例很小，为了这一小部分的流量，其它流量也被水泵加压到较高的势能，再用增大阻力的方式消耗掉，造成很大的能源浪费。对于动力集中式系统来说，这种浪费是不可避免的，输配系统的规模越大、末端用户形式越多，能量浪费就越严重。

在供冷、供热系统的运行过程中，由于建筑的冷热负荷是经常变化的，为了适应动态负荷的要求，冷、热水流量必须随着负荷变化而经常调节。传统水系统是按照满负荷工况设计的，而实际上绝大部分时间是在部分负荷下运行。以供冷系统为例，实际使用过程中，供冷系统在50%负荷以下运行的时间超过70%。制冷机有相对完善的能量调节系统，可根据负荷的变化自动调节冷机功率达到节能的目的，而冷冻水泵一般只进行简单的台数控制，不能根据系统所需流量连续调节，富余的压力消耗在末端设备的调节阀上。因此，当供冷系统在部分负荷运行时，虽然冷源的产冷量已按需供给，但冷水的输送能耗并没有得到相应的减少。再加上负荷计算、设备选型保守等问题在设计中普遍存在，致使水泵选配流量和扬程偏高。进一步增加了富余压力的比例，导致水系统输配能耗相应地又加大。

流量的调节方法通常分为两大类，即改变阻力的调节和改变动力的调节。传统的流量调节主要采用改变阻力的调节，即阀门节流调节，是以消耗流体的机械能为代价而实现的，这种调节方式显然是不节能的。水系统在运行调节过程中，当改变某些阀门开度而引起冷、热水的流量变化时，系统的压力产生波动而使得其他末端设备的流量也随之改变，偏离了设计流量，此时引起的水力失调称为动态水力失调。在其它的管段或用户的流量发生改变时，保持本身流量不变的性能，称为管网的水力稳定性。对于动力集中式系统，各支路的水力稳定性随着该支路与冷热源的距离增大而逐渐恶化，流量偏离系数的平均值大都在25%以上，而且水力失调必然会导致热力失调。

在供热、供冷系统设计中，冷热源所提供的冷、热水温度不一定是末端设备所合适的温度，例如地板辐射采暖供水温度要求低于60℃，但热媒的实际供水温度很可能是95℃或110℃，这时需要降低热源的热媒温度才能给供暖末端设备使用。当冷热源供水温度与末端设备需求不匹配时，传统的做法有两种：（一）冷热源与末端设备通过中间热器换热间接连接；（二）设置两套或多套管网系统，分别满足不同末端对供水温度的需求。由于传热温差的存在，方案（一）必然存在着一定的传热损失，而且中间换热器也大大增加了系统初投资。方案（二）也存在了系统初投资大的缺点。即使末端设备所需温度相同，由于动力集中式系统的设备选型原则（满足最不利环路的流量和扬程），系统初投资和运行费用也非常大。

发明内容

为了克服上述现有技术中动力集中式系统明显存在的能耗高、水力稳定性差、初投资大和运行费用高的缺点和不足，本实用新型的目的是提供一种空调冷、热水输配系统，其能够大幅度降低冷、热水输送能耗，提高系统的水力稳定性，并且可以降低系统初投资和运行费用。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种空调冷、热水输配系统，包括：

冷热源装置，所述冷热源装置用于提供空调用的冷、热水，所述冷热源装置通过管路形成包含冷热源装置的冷热站，所述冷热站用于提供冷、热水；

N级泵，所述N为大于等于3的自然数；

所述冷热源装置通过主管路以及若干辅助管路后与末端设备连接；

所述N级泵中，第1级泵设置于所述包含冷热源装置的冷热站内，用于控制冷热源装置中冷、热水的产生；第2级泵设置于所述主管路上，用于控制所述主管路上冷、热水的输送，同时控制主管路上的流量和压头；第3级泵～第N-1级泵分别设置于若干个所述辅助管路上，每一个辅助管路对应连接一级泵；第N级泵与末端设备连接；

所述第2级泵至第N级泵，共同调整末端设备中冷、热水的流量和压头，控制从冷热源装置中产生的冷、热水进入末端设备时冷、热水的分配。

进一步地，所述末端设备为用户，所述用户为M个，所述M为大于等于1的自然数；

冷、热水M个所述用户之间并联设置，每个用户分别连接有一个第N级泵。

进一步地，每个用户设有一个用于内部混水的混水管，所述混水管的两端分别连接用户的进水端和出水端，且所述用户的进水端、所述第N级泵、所述出水端以及混水管形成回路。

更进一步地，还包括设置于每个用户上的流量调节阀，所述流量调节阀设置于用户的混水管与出水端之间，所述流量调节阀用于调节每个用户中水的流出流量以及进入混水管内的回水流量。

更进一步地，第1个用户~第M-1个用户之间，每个用户通过一个分支与所述主管路或辅助管路连接，第M个用户串联于所述主管路上，且所述第M个用户与所述冷热源装置的回路端连接；或者第M个用户并联于所述主管路上。

更进一步地，第1个用户至第M-1个用户之间，每个用户的出水口分别设有出水管，所述出水管分别与所述主管路连接，使得每个用户流出的冷、热水汇集于主管路后，回流至所述冷热源装置的冷热源站内。

更进一步地，所述主管路包括进水管和回水管，所述第2级泵设置于所述主管路的进水管或主管路的回水管上。

本实用新型的有益效果：

（1）大幅度降低水系统输配能耗

对于动力集中式系统而言，主要采用泵加调节阀的方式，而阀门节流调节是以消耗流体的机械能为代价的，造成了很大的能源浪费，输配系统的规模越大，能耗浪费越严重。动力分散式水系统比动力集中式水系统节能的根本原因是它通过以泵代阀，基本消除了系统中调节阀的无效能耗。输配系统规模越大，各个用户环路阻力越悬殊，采用动力分散系统的节能优势越明显。

和动力集中式水系统相比，动力分散式水系统在设计工况下节能20%以上；动力分散式水系统各支路泵宜采用变频调节，其在调节工况下的节能优势更明显；当主泵提供给最有利支路的压力不大于该支路所需的资用压头时，系统有最低运行能耗。末端混水系统的节能优势巨大，设计工况下相对动力集中式系统节能45%以上。而且末端混水系统可实现主管网“小流量、大温差”运行，这是混水系统节能的根本所在，故本申请中，动力分散式（二级或三级分布加压式系统）与动力集中式系统相比节能15%左右；动力分散式混水系统（二级或三级混水系统）与动力集中式系统相比节能40%左右。

（2）大幅度提高系统的水力稳定性

对于动力集中式系统，各支路的稳定性随着该支路与冷热源的距离增大而逐渐恶化，但这一规律对动力分散式系统并不适用，采用动力分散系统能有效减小各个分支之间的水力干扰，提高系统的水力稳定性，动力分散式水系统水力稳定性好于动力集中式水系统。

（3）大幅度降低系统初投资和运行费用，满足不同末端设备对水温的需求。

在供热、供冷系统设计中，冷热源所提供的冷、热水温度不一定是末端设备所合适的温度。当冷热源供水温度与末端设备需求不匹配时，传统的做法有两种：（一）冷热源与末端设备通过中间热器换热间接连接；（二）设置两套或多套管网系统，分别满足不同末端对供水温度的需求。由于传热温差和两侧阻力的存在，方案（一）必然存在着二次侧水温的提高和输送能耗的增加，而且增加的中间换热器、水泵、定压装置等也加大了系统初投资。方案（二）也存在系统初投资大的缺点。当采用动力分散式系统时，冷热源供水与末端设备可直接连接，即末端混水系统，通过一套管网系统可实现不同末端设备对供水温度和温差的不同需求，还可实现系统的分布加压功能，大大降低了初投资并节省了系统运行费用，同时可以满足不同末端设备对水温的需求。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种空调冷、热水输配系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型提供的实施例3的结构示意图；

图4是本实用新型提供的实施例4的结构示意图；

图中：

100、第1级泵；200、第2级泵；300、第3级泵；4、冷热源装置；5、主管路；6、用户；601、第一个用户；602、第二个用户；7、分支；8、出水管；9、流量调节阀；10、混水管。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

参照附图1-4所示，本实用新型中的一种空调冷、热水输配系统，包括冷热源装置4，其中冷热源装置4用于提供空调用的冷、热水。具体地，冷热源装置4用于提供冷、热水，即其在需要制冷时，提供冷水，而需要供热时，提供热水。常用的冷源如电制冷冷水机组、溴化锂吸收式冷水机组、蒸发冷却式冷水机组等，而热源如锅炉、市政热网、地热水等。

参照附图3所示，本实施例中，冷热源装置4通过管路形成包含冷热源装置4的冷热站，其中，冷热站用于提供冷、热水，便于实现制冷或制热。本实施例中，在冷热站内设有管道，管路形成冷热站的内部回路，在内部回路上，通常选用定流量泵作为第1级泵100实现流过冷热源的冷、热水的定流量；同时，在内部回路上增加旁通阀，所述旁通阀用于实现流出冷热站的冷、热水的流量调节。

本实施例中，在包含冷热源装置4的冷热站内形成内部回路，选用的第1级泵100通常为定流量泵，当定流量泵开启时，冷热水从冷热源装置4内流出，实现冷热水的产生；同时能够控制从冷热源装置4中输出定流量的冷热水。

冷热源装置4通过主管路5以及若干辅助管路连接末端设备，当末端设备与冷热源装置4距离较远时，需要通过多种管路进行连接，此时，这些管路构成上述的辅助管路。与现有技术中通过阀门来调节各种管路流量等不同，本实施例中，主管路5上增加第2级泵200,第2级泵200一般是变流量运行，多采用变频调节。

对于辅助管路，如果系统非常庞大，可在每个分出去的辅助管路的适当位置分别设置循环泵，每个泵用于调节每个辅助管路上的流量和压头，同时，最后一个泵，即第N级泵与末端设备连接，本实施例中，通过第2级泵200至第N级泵共同调节末端设备中冷、热水的流量和压头，进而控制从冷热源装置4中产生的冷、热水经过主管路5以及辅助管路后进入末端设备时的分配。

现有技术中，从冷热源输出的冷、热水到达末端设备，通常只设置一级泵，然后中间管路通过阀门来调节流量和压头，阀门调节时，必然要消耗流体的机械能，容易造成能量损失；而且，通过改变阀门开度的方法实现冷、热水流量的变化，系统的压力将会产生波动进而使得其他末端设备的流量也随之改变，容易造成动态水力失调；而且水力失调必然会导致热力失调。

现有技术中，也有设置二级泵的冷热水输配系统，此时，第1级泵100定流量，而第2级泵200则采用变流量进行控制，但是还是存在阀门节流损失和水利失调的问题，即存在节流损失，能耗较高；而且没有办法满足末端不同水温的需求。

本实施例中，对于末端设备中冷、热水的分配以及流量和压头的控制，由于选用多级泵进行调节，即对于末端设备中冷、热水流量和压头的控制，是从第2级泵到第N级泵，共同配合来完成，对于系统中的每一个用户，其流量和压头的调节都是通过水泵来完成，进而保证每一个用户的流量和压力都是按需供给，从而可有效避免现有技术中的水力失调问题。

本实施例中，通过多级泵，将末端设备所需的压头进行逐级分散，形成动力分散式水系统；与现有技术中，采用一级泵，结合多个调节阀调节构成的动力集中式水系统相比，基本消除了系统中调节阀的无效能耗。输配系统规模越大，各个用户环路阻力越悬殊，采用动力分散系统的节能优势越明显。和动力集中式水系统相比，动力分散式水系统在设计工况下节能20%以上；动力分散式水系统各支路泵宜采用变频调节，其在调节工况下的节能优势更明显；当主泵提供给最有利支路的压力不大于该支路所需的资用压头时，系统有最低运行能耗。

本实施例中，从第2级泵开始，至第N级泵，在调节流量和扬程时，均采用变频调节，通过变频调节，可实现水泵流量和扬程的快速和准确调节。

使用本实施例中的冷、热水系统输配时，首先通过冷热站内部的第1级泵100，实现冷热站内的冷、热水定流量输送，末端需求变化时，冷热水通过旁通阀回流至冷热源装置4中，实现了冷热站内部的自身调节。而产生的冷、热水经过主管路5上的第2级泵200，此时变频调节第2级泵200的转速，实现了主管路5上冷、热水的输送，同时可以控制主管路5上的流量或压头；而末端设备，则采用第2级泵至第N级泵的共同调节，从而进行流量和压头的控制。

与现有技术相比，本实施例中，无需过多阀门控制，实现动力分散，保证整个管路运行稳定，节省运行能耗。本实施例中通过第2级泵200负责冷、热水出制冷（热）机房后与系统零压差点之间干管的阻力；第3级泵至第N级泵负责克服各用户阻力及其与零压差点间管道阻力，每级泵之间是“动力接力”的关系，原则上，第2级泵提供给最有利支路（靠近第2级泵的最近支路）两端的压差不大于其所需资用压头，此时系统有最低能耗。即理论上，当在冷热源、用户支路上均合理设置相应流量和扬程的水泵，则不会产生任何富余压头，不需要设置节流阀，即无节流损失，整个输配系统能耗将达到最小值。

本实施例基于“以泵代阀”的设计理念，提出了一种动力分散式水系统的空调冷、热水输配系统。其主要特点是在冷热源处和所有的分支均设水泵，各级水泵按照动力接力的方式提供整个管网系统所需的输配动力，可实现动力按需供给，基本没有富余压力。随着变频技术的发展，还可对各支路泵采用变频控制，即改变水泵的供电频率进而改变水泵的转速，从而达到改变流量和扬程的目的。使各支路流量动态地满足负荷需要，从而消除流量调节过程中的阀门能耗。与动力集中式系统相比，动力分散式水系统对于输送距离较远、单体建筑分散且规模差异大的项目有其独特的优势。

实施例2

参照附图2所示，作为本实用新型的进一步延伸，本实施例中，当距离较近时，还可以只设置两级泵，即只具有第1级泵100和第2级泵200；第1级泵100设置在冷热源装置4的冷热站内形成内部回路，此时，末端设备直接与冷热源装置4相接，主管路5较短，无需设置泵；此时，将第2级泵200设置于末端设备即用户6上，本实施例中，用户6为两个，第一个用户601和第二个用户602。本实施例中，第1级泵与实施例1的作用相同，而通过第1级泵100以及第2级泵200结合，共同实现对用户6供水的控制。现有技术中，第2级泵200设置在主管路5上，还需要在末端设备即用户6上增加阀门等，容易造成水利失调以及能源浪费。

此时，用户6通过分支7与主管路5连接，用户6的输出端通过出水管8与主管路5连接后形成回路，回流至冷热源装置4内。

本实施例使用中，第一个用户601的进水端通过分支7与主管路5连接，其出水端通过出水管8与主管路5连接，此时，分支7、第一个用户601以及主管路5形成一个关于第一个用户601的输送水循环，冷、热水经过主管路5和分支7输送给第一个用户601，经过第一个用户601使用后的冷、热水再通过出水管8和主管路5回流至冷热站。而第二个用户602直接与主管路5串联，即从分支7进水，主管路5流出，回流至冷热源装置4内。

实施例3

参照附图3所示，本实施例在实施例1的基础上，增加了流量调节阀9以及混水管10，即本实施例在实施例1的基础上，增加了用户6内的混水功能。

具体地，本实施例中，在用户6冷、热水流出的管路上增加混水管10，混水管10另一端与用户6的进水端连接，即从用户6流出的冷、热水会与进入用户6之前的冷、热水混合，改变进入用户6内的水温，进而实现调温的作用。而流量调节阀9的作用是控制流出的冷、热水的流量，通过控制这一流量，比如流出的水温为T2，从冷热源装置4流入的水温为T1，此时进入用户6内的水温是T1和T2的流量共同决定的，由于水温为T1的流量不如水温为T2的流量方便控制，故增加流量调节阀9控制水温为T2的流量。

本实施例中，通过混水管10，结合第1级泵100以及第2级泵200共同控制进入用户6内的水温，同时第1级泵100和第2级泵200共同调节从冷热源装置4内流出的冷、热源进入用户6内的流量以及压头。

实施例4

参照附图4所示，本实施例中，末端设备为用户6，N级泵为3级泵，即本实施例中无需辅助管路，主管路5直接通向用户6。本实施例中，包含冷热源装置4的冷热站内设有第1级泵100，主管路5上设有第2级泵200，主管路5直接可以通向用户6中，此时用户6为两户，即M为2。通过第1级泵100到第3级泵300，实现动力接力式供给，每级水泵负担一段阻力，动力按需供给，不存在能量的无效浪费，即节流损失，与动力集中式系统相比，节能效果显著。

此时用户6分为第一个用户601以及第二个用户602。

本实施例中，为了方便调节每个用户6的水温，采用末端混水方式进行调节。即本实施例中，在每个用户6内设有一个用于内部回水的混水管10，所述混水管10的两端分别连接用户6的进水端和出水端。

使用中，每个用户6出来的出水会通过混水管10再次进入用户6的进水端，并与主管路5上流过的进水混合，进入用户6内，实现其冷、热水的供应。通过这种在末端进行混水的方式，能够方便调节用户6所需的水温。

此时，对于第一个用户601进入水温的控制为：首先，从冷热源装置4输出的温度为T1的冷、热水流向进水端；然后从混水管10流出的温度为T2的回水也进入进水端，由于第一个用户601已经对冷、热水进行了使用，故T2必然不等于T1，此时，温度为T1的冷、热水与温度为T2的回水混合，形成另一个温度的冷、热水从进水端进入第一个用户601内，对进入第一个用户601的水温进行了调节。

在供热、供冷系统设计中，冷热源所提供的冷、热水温度不一定是末端设备所合适的温度，例如地板辐射采暖供水温度要求低于60℃，但热媒的实际供水温度很可能是95℃或110℃，这时需要降低热源的热媒温度才能给供暖末端设备即用户6使用。而当冷热源供水温度与末端设备需求不匹配时，传统的做法有两种：（一）冷热源与末端设备通过中间热器换热间接连接；（二）设置两套或多套管网系统，分别满足不同末端对供水温度的需求。由于传热温差的存在，方案（一）必然存在着一定的传热损失，而且中间换热器也大大增加了系统初投资。方案（二）也存在了系统初投资大的缺点。即使末端设备所需温度相同，由于动力集中式系统的设备选型原则（满足最不利环路的流量和扬程），系统初投资和运行费用也非常大。

作为本实施例的进一步改进，参照附图4所示，本实施例中，在每个用户6的混水管10上增加流量调节阀9，流量调节阀9设置于所述用户6的混水管与出水端之间，所述流量调节阀9用于控制每个用户6的出水量以及进入混水管10内的回水量。

此时，如果进入第一个用户601的水温为14℃，需要以下操作：从冷热源装置4流出的冷水温度为3℃，而混水管10中流入的水温为19℃，此时通过流量调节阀9调节进入混水管10内的流量，其与从主管路5上流入的水温为3℃的冷水混合；此时，通过调整第一用户601的进水管和混水管10内的流量，使得两者混合后第一个用户601的供水温度为14℃，实现了对用户供水温度的调节。

与现有技术相比，本实施例中的水温调节方式简单，可实现主管网“小流量、大温差”运行，这一运行过程是本实施例中混水系统节能的根本原因所在。

本实施例中，将冷、热源供水与用户的回水直接混合，通过电动三通阀即流量调节阀9调节混水比，即进入第3级泵300的回水流量和供水流量之比，从而达到对末端用户6的供水温度和流量的调节。

现有技术中，常规的空调供冷，采用7/12℃，供回水温差为5℃，而且末端需要的供回水温度刚刚和这个温度吻合，如果不是7/12℃供回水，末端装置很难适应。但是众所周知，主管网的供回水温差越大，相同负荷下则水量越小，系统输送能耗越低。因为有了末端混水泵或者末端混水系统（即第3级泵300和混水管10以及流量调节阀9），主管网就可以“小流量、大温差”运行。

本实施例中，第N级泵不仅与其它泵配合控制用户6的冷、热水分配，而且还具有加压和混水的功能，调节了末端设备（即用户6）的供水温度。

实施例5

参照附图1-4所示，本实施例中，第1级泵100设置于包含冷热源装置4的冷热站内部回路上，而第2级泵200设置在主管路5上；第3级泵300设置于用户6管路上。本实施例中，主管路5本身形成一个供水和回水的回路。

本实施例中的用户6数量与实施例2中用户6数量相同，为2个，分别是第一个用户601以及第二个用户602；

参照附图4所示，本实施例中，第一个用户601的进水端通过分支7与主管路5连接，其出水端通过出水管8与主管路5连接，此时，分支7、第一个用户601以及主管路5形成一个关于第一个用户601的输送水循环，冷、热水经过主管路5和分支7输送给第一个用户601，经过第一个用户601使用后的冷、热水再通过出水管8和主管路5回流至冷热站。

而第二个用户602则直接串联于主管路5本身形成的回路上，即冷热站的冷、热水通过主管路5输送给第二个用户602，经过第二个用户602后的冷、热水再经过主管路5回流至冷热站。

本实施例中，对于第2级泵200的设置，其可以设置在主管路5回路的供水端也可以设置在回水端。

对于冷热站的内部回路，其第1级泵100可以设置于冷热源装置4的出水端，也可以设置于冷热源装置4的进水端，而不过当需要考虑冷热源装置4被抽空的风险时，则设置于冷热源装置4的进水端。

本实施例中，由于整个供水过程中，采用三级泵进行控制，第2级泵和第3级泵配合共同控制进入每个用户6内的冷、热水的流量和压头，避免了水力失调问题。

本实施例中，所述主管路5包括供水管和回水管，所述第2级泵设置于所述供水管或回水管上。

本实施例中，每个用户6本身与冷热源装置4形成单独回路，同时，多个用户6本身流出的冷、热水在主管路5汇集之后又可以回流至冷热站，实现了整个冷热源装置4内冷、热水的供给和回流，方便使用。

本实施例中，根据冷热源装置4（即制冷站或换热站）内的局部阻力和沿程阻力计算结果，来选取第1级泵100的扬程，根据冷热源装置4（进出制冷站或换热站）的总供水（或回水）流量来确定第1级泵100的流量。其中局部阻力元件包括制冷机（或锅炉和换热器等）和阀门等，沿程阻力即为制冷站（或换热站）内管道的阻力。

实际使用中，对于制冷系统而言，第1级泵100一般采用定流量运行模式，即通过蒸发器的冷水流量不变，因此蒸发器不存在发生结冻或过热的危险。对于制热系统，为保证锅炉或换热器的运行稳定性和安全性，流过锅炉或换热器的流量一般恒定，也采取第1级泵100定流量运行的模式。

本实用新型中的空调冷、热水输配装置，使用时具体输配方式如下：

1）冷热源输出流量的控制：冷热源装置4产生的冷、热水通过主管路5输送，冷热源装置4中冷、热水的产生和冷、热水的输出流量均通过第1级泵100控制，所述第1级泵控制冷热源装置4输出定流量的冷、热水；

本实施例中，由于直接采用加压循环泵进行定流量的控制，故不会有动力的浪费，且本实施例是水泵直接承担阻力，动力按需共给，节能效果好。

2）主管路5流量和压头的控制：冷热源装置4产生的冷、热水通过主管路5输送，而主管路5上的流量和压头则通过第2级泵200进行控制；

3）末端设备中流量和压头的控制：从冷热源装置4输出的冷热水通过主管路5以及若干辅助管路后进入末端设备，末端设备中冷、热水的流量和压头通过第2级泵至第N级泵共同调节，进而控制冷、热水进入末端设备时的按需分配。此时，由于多个泵共同控制末端设备的流量和压头，实现了分散式动力控制的效果，由于多个泵共同控制进入末端设备的流量和压头，当有多个末端设备时，其能够控制从冷热站输出的冷、热水进入每个末端设备时的按需分配。

当末端设备冷、热水的流量需求增大时，可通过变频调节，同时增加2级泵和3级泵的转速，进而增加进入末端装置的流量；如末端设备冷、热水的流量需求减小时，则反之。

末端设备系统中水的混合：末端设备为用户6，所述用户6为M个，每个用户6上的混水管将用户6的出水与进水混合，并输送至用户6的进水端，实现用户6的出水和进水的混合。

更进一步地，所述水的混合步骤中，还包括用户6水温的调节，所述用户6水温的调节具体为：

通过流量调节阀9调节每个用户6中冷、热水的流出流量以及进入混水管10内的回水流量，从主管路5或辅助管路流出温度为T1的冷、热水，与混水管中温度为T2的回水，在用户6的进水端进行混合，然后流入用户6中，由于T1与T2不相等，故混合后的水温必然不是T1或T2，此时通过调整温度为T2的回水的流量，进而就可以实现混合后水温的变化，实现对用户6所需的冷、热水的水温的调整。

本实施例中，当用户需要供应热水时，即冬季使用时，T1大于T2，当用户需要供应冷水时，即夏季使用时，T1小于T2。

即本方法中，整个水量的调节依靠多级泵进行调节，且末端设备水温的调节，则是流量调节阀9以及混水管10进行共同控制，实现了末端用户大流量小温差的运行；其中，大流量是进入用户6的水流量为大流量，而小温差则是指进出用户6的温差为小温差。

本实用新型中，一级泵、二级泵、三级泵等多级泵的结合就构成了“动力分散式”系统，按照动力接力的方式，系统设置合理并计算合理，理论上不存在无效的能量浪费，按需供给。传统的系统多为动力集中式系统，即只设置一级泵，根据系统中最不利环路的所需扬程选取主泵的扬程，然后其余所有管路的流量和扬程调节靠节流阀来实现，节流损失巨大，系统能耗较高。

本实用新型基于“以泵代阀”的设计理念，提出了一种动力分散式水系统。其主要特点是在冷热源处和所有的分支均设水泵，各级水泵按照动力接力的方式提供整个管网系统所需的输配动力，可实现动力按需供给，基本没有富余压力。随着变频技术的发展，还可对各支路泵采用变频控制，使各支路流量动态地满足负荷需要，从而消除流量调节过程中的阀门能耗。与动力集中式系统相比，动力分散式水系统对于输送距离较远、单体建筑分散且规模差异大的项目有其独特的优势。当冷热源所提供的冷、热水温度不满足末端设备所合适的温度时，可采用末端混水系统。一级泵1负责冷、热水的产生，提供制冷站（换热站）内的所有设备和管路所需要的的流量和扬程；二级泵2负责冷、热水的输送，提供主管网所需要的的流量和扬程；三级泵（或更多级泵）负责冷、热水的分配，提供末端设备所需要的的流量和扬程。当冷热源所提供的冷、热水温度不满足末端设备所合适的温度时，三级泵（或更多级泵）3可采用混水的方式来满足末端设备对不同水温的需求。

对于冷、热水输配系统来说，能源的浪费主要是由于没有合理地选择设计方案，传统的设计主要采用泵加调节阀的方式，动力形式主要有单台泵或多台泵并联。这种型式可称为动力集中系统。其主要特点是设置相对集中的动力源来提供冷、热水系统输配所需的能量，水泵的扬程根据最不利环路的压力损失确定，在设计工况下，在满足最不利环路资用压头的同时，使其它环路的资用压头大于实际需求，且离冷热源愈近，富余的压头愈大。对于这些富余的压头，往往是通过减小支路管径或关小阀门开度等增大阻力的方式消耗的，以达到支路之间的水力平衡。而最不利支路的流量往往在总流量中所占的比例很小，为了这一小部分的流量，其它流量也被水泵加压到较高的势能，再用增大阻力的方式消耗掉，造成很大的能源浪费。对于动力集中式水系统这种浪费是不可避免的，而且输配系统的规模越大、末端用户形式越多，能量浪费就越严重。

本实用新型中的动力接力的方式，即系统内设多级水泵，从起点—制冷站（换热站）的到终点—末端用户，系统需要的资用压头由多级水泵来承担，即动力接力式的承担。按需供给，尽量减少扬程富余。即由于多级泵采用了动力接力式的承担，进而当在冷热源、主管网、用户支路上均合理设置相应扬程和流量的水泵，则不会产生任何富余压头，不需要设置节流阀，即无节流损失，整个输配系统能耗将达到最小值。

本实用新型中，根据制冷站（换热站）内的局部阻力和沿程阻力计算结果，来选取一级泵的扬程，根据进出制冷站（或换热站）的总供水（或回水）流量来确定一级泵的流量。其中局部阻力元件包括制冷机（或锅炉和换热器等）和阀门等，沿程阻力即为制冷站（或换热站）内管道的阻力。

一级泵提供制冷站（换热站）内的所有设备、管路和附件等所需要的的流量和扬程。一般来说，为了保证制冷站（换热站）内设备的正常运行和稳定性，一级泵一般是是定流量和定扬程。根据负荷计算和水力计算结果，选取一级泵的流量和扬程。

对于制冷系统而言，一级泵1一般采用定流量运行模式，即通过蒸发器的冷水流量不变，因此蒸发器不存在发生结冻的危险。对于制热系统，为保证锅炉或换热器的运行稳定性和安全性，流过锅炉或换热器的流量一般恒定，也采取一级泵定流量运行的模式。

本实用新型中，因为有“末端混水泵或者末端混水系统”的应用，冷热源装置即可采用大温差供水。比如常规的空调供冷，采用7/12℃，供回水温差为5℃，而且末端需要的供回水温度刚刚和这个温度吻合，如果不是7/12℃供回水，末端装置就适应不了。但是众所周知，一次网的供回水温差越大，相同负荷下则水量越小，系统输送能耗越低。本实用新型中，因为有了“末端混水泵或者末端混水系统”，一次网就可以“小流量、大温差”运行。

本实用新型中，通过泵控制流量和扬程，形成动力分散式系统，选用平坦型主泵和陡峭型用户泵、零压差点选择在输配干管中部位置、在各级水泵之间设置平衡管、将输配干管阻力转移到用户支路能有效提高其水力稳定性，干管节流调节会严重恶化其水力稳定性，支管节流调节在一定程度上提高水力稳定性，变频调节不会影响系统水力稳定性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，包括：

冷热源装置（4），所述冷热源装置（4）用于提供空调用的冷、热水，所述冷热源装置（4）通过管路形成包含冷热源装置（4）的冷热站，所述冷热站用于提供空调系统用冷、热水；

N级泵，所述N为大于等于3的自然数；

所述冷热源装置（4）通过主管路（5）以及若干辅助管路后与末端设备连接；

所述N级泵中，第1级泵（100）设置于所述包含冷热源装置（4）的冷热站内，用于控制冷热源装置（4）中冷、热水的产生；第2级泵（200）设置于所述主管路（5）上，用于控制所述主管路（5）上冷、热水的输送，同时控制主管路（5）上的流量和压头；第3级泵（300）～第N-1级泵分别设置于若干个所述辅助管路上，每一个辅助管路对应连接一级泵；第N级泵与末端设备连接；

所述第2级泵至第N级泵，共同调节末端设备中冷、热水的流量和压头，控制从冷热源装置（4）中产生的冷、热水进入末端设备时冷、热水的分配。

2.根据权利要求1所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，所述末端设备为用户（6），所述用户（6）为M个，所述M为大于等于1的自然数；

M个所述用户（6）之间并联设置，每个用户（6）可分别连接有一个第N级泵。

3.根据权利要求2所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，每个用户（6）设有一个用于内部混水的混水管（10），所述混水管（10）的两端分别连接用户（6）的进水端和出水端，且所述用户（6）的进水端、所述第N级泵、所述出水端以及混水管（10）形成回路。

4.根据权利要求3所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，还包括设置于每个用户（6）上的流量调节阀（9），所述流量调节阀（9）设置于所述用户（6）的混水管（10）与出水端之间，所述流量调节阀（9）用于调节每个用户（6）中水的流出流量以及进入混水管（10）内的回水流量。

5.根据权利要求4所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，第1个用户（6）~第M-1个用户（6）之间，每个用户（6）通过一个分支（7）与所述主管路（5）或辅助管路连接，第M个用户（6）串联于所述主管路（5）上，且所述第M个用户（6）与所述冷热源装置（4）的回路端连接。

6.根据权利要求5所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，第1个用户（6）至第M-1个用户（6）之间，每个用户（6）的出水口分别设有出水管（8），所述出水管（8）分别与所述主管路（5）连接，使得每个用户（6）流出的冷、热水汇集于主管路（5）后，回流至所述包含冷热源装置（4）的冷热站内。

7.根据权利要求6所述的一种空调冷、热水输配系统，其特征在于，所述主管路（5）包括进水管和回水管，所述第2级泵设置于所述主管路（5）的进水管或主管路（5）的回水管上。