CN104776636B - 多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法 - Google Patents

多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法,涉及暖通空调领域。该***:用户侧循环水***、n个混水器和n个冷热源***;在所述用户侧循环水***的用户侧循环管上串联设置n个混水器,任意一个所述混水器冷热源侧供回水管连接一个冷热源***。该方法:从用户侧循环水***中获取用户侧需要的总负荷→判断当前所有不稳定冷热源***提供的冷热量总和N与用户侧需要的总负荷M的大小关系→从提供最低品位能源冷热源***开始,依次开启冷热源***,直到开启的冷热源***提供的冷热总量与用户侧需要的总负荷相同为止。本发明实现了冷热源***与用户侧循环水之间的独立控制、按需调整冷热源的负荷量、充分利用低品位冷热源。

Description

多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法
技术领域
本发明涉及暖通空调领域,尤其涉及一种多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法。
背景技术
减少化石能源的利用大致有三途径:改变人类生活方式;提高能源利用率;提高清洁能源使用率;而提高能源利用率的途径除提高设备效率外,更主要的是通过能源的重复利用以提高整体***能源利用率,其中“废热”利用应是能源重复利用主要方式之一。
如本领域技术人员知,清洁能源指可再生的、消耗后可得到恢复,或非再生的经洁净技术处理过的能源,其中,可再生能源包括:太阳能、风能、地热能、空气能、水能、生物质能等。分析可知,太阳能、风能、空气能、水能等是不稳定能源,其随时间、季节、气候的变化,不仅所提供的能量值在波动,能量的品位也很不稳定。另外,作为能源的“废热”同样也属不稳定能源,如污水中的“废热”量随污水的排放量及温度的波动而变化。供热空调领域,由于上述能源的不稳定性,在某一***中采用单一能源的方式已无法满足工艺或舒适性要求,针对上述问题,现有技术中有多种冷热***,但是这些***还存在以下不足:
1、空调***冷却塔免费供冷***中冷却塔供冷室外湿球温度条件是根据冷冻水供水温度(***最低温度)确定的,必然造成在室外湿球温度很低的情况下(通常湿球温度7℃以下)才能实现免费供冷,大大压缩了免费供冷的时间段。而当室外湿球温度接近设计工况并伴随较大波动时,为保证***稳定,往往采用制冷机供冷,这无形中进一步降低了冷却塔免费供冷工况下的室外湿球温度。冷冻水供回水温差一般在5℃以上,供水温度10℃,回水温度可在15℃以上。如果采用冷却塔对冷冻水回水进行预冷方式,可大幅度延长冷却塔供冷时段并扩大应用地域。这种工况下需要开启冷冻机对预冷后的冷冻水进一步降温。该空调***冷却塔免费供冷***无法实现此功能。
2、太阳能采暖***中辅助热源串联于供热管网中,增大管网阻力,加大采暖循环泵的扬程,在多辅助热源的情况下不适用。采暖循环***变流量的情况下,某些辅助热源不能在小流量下正常运行。当太阳能满足采暖需要,不需辅助热源对采暖水加热时,采暖循环水仍然流过辅助热源。在某些***中并不需要蓄热,蓄热罐则属多余的设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多不稳定冷热源联合供冷供热混水***及其供冷供热方法,从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的,本发明多不稳定冷热源联合供冷供热混水***,该***包括:用户侧循环水***、n个混水器和n个冷热源***;在所述用户侧循环水***的用户侧循环管上串联设置n个混水器,任意一个所述混水器的冷热源侧供回水管上连接一个冷热源***;其中,所述n大于等于2。
优选地,所述冷热源***包括稳定冷热源***和不稳定冷热源***,其中,所述稳定冷热源***的数量至少为1个,且有1个所述稳定冷热源***为稳定可控冷热源***。
更优选地,不稳定冷热源***提供的热源包括:太阳能、风能、可利用废能和空气能。
优选地,连接提供最低品位能源冷热源***的混水器到连接提供最高品位能源冷热源***的混水器依次串联连接在所述用户侧循环管上,其中,所述连接提供低品位能源冷热源***的混水器靠近用户侧循环水管的回水端;
更优选地,所述最高品位能源冷热源***是稳定可控冷热源***。
优选地,任意一个混水器用户侧循环水出口处均设置一个温度传感器。
优选地,所述混水器包括密闭蓄能水罐和比冷热水回流管直径大的管段。
优选地,在与任意一个混水器的冷热源接口端连接的冷热源侧供水管上设置一个温度传感器。
本发明基于多不稳定冷热源联合供冷供热混水***的供冷供热方法,所述方法按照下述步骤实现:
S1,从用户侧循环水***中获取用户侧需要的总负荷;
S2,判断当前所有不稳定冷热源***提供的冷热量总和N与用户侧需要的总负荷M的大小关系;
如果N≥M,则进入S3;
如果N<M,则进入S4;
S3,从提供最低品位能源冷热源***开始,依次开启冷热源***,直到开启的冷热源***提供的冷热总量与用户侧需要的总负荷相同为止;
S4,开启除提供最高品位能源的稳定可控冷热源***外的其他冷热源***,然后开启提供最高品位能源的稳定可控冷热源***直到补足用户侧需要的总负荷为止。
优选地,开启并调节稳定可控冷热源***向用户侧循环水***提供冷热总量为M-N。
本发明的有益效果是:
1、各冷热源之间及与用户侧循环水间流量控制完全独立,即G、g1、…gn-1、gn之间无关联。
2、冷热源可灵活加卸载,可根据能源利用效率随时调整各冷热源的负荷量。
3、冷热源可按能量品位排列,用户侧回水首先流经低品位冷热源,再依次流经较高品位冷热源,充分利用低品位冷热源。
4、多个冷热源中只需一个可控源起到控制用户侧供水温度(T1)的作用,其他源可为可控源也可为不控源,不控源可为不稳定源。
附图说明
图1是本使用新型多不稳定冷热源联合供冷供热混水***的结构示意图;
其中,1表示第一混水器,1R表示与第一冷热源***,1W表示测量第一混水器输出热源温度的温度传感器,1RW表示测量第一冷热源***输出热源温度的温度传感器;
n-1表示第n-1混水器,(n-1)R表示第n-1冷热源***;
n表示第n混水器,nR表示第n冷热源***;
X表示用户侧循环水***;
T1表示用户侧循环水***输出热源的温度,T2表示进入用户侧循环水***的热源温度,G表示冷热水回流管的流量;
t1表示第一混水器输出热源的温度,tn-1表示第n-1混水器输出热源的温度,tn-2表示与第n-2混水器输出热源的温度,tn表示第n混水器输出热源的温度;
g1表示与第一冷热源***连接的冷热源回流管的流量,gn-1表示与第n-1冷热源***连接的冷热源回流管的流量;gn表示与第n冷热源***连接的冷热源回流管的流量,
t′1表示第1冷热源***输出的热源温度,t′n-1表示第n-1冷热源***输出的热源温度,t′n表示第n冷热源***输出的热源温度;
图2是某数据中心的数据机房及办公楼采用本发明所述***联合供冷供暖结构连接示意图;
11表示数据机房空调机,12表示数据机房空调水循环泵,13表示数据机房冷机冷冻水循环泵,14表示数据机房冷机冷却水循环泵,15表示办公楼热泵制冷侧循环泵,16表示办公楼热泵供热侧循环泵,17表示办公楼空调水循环泵,18表示锅炉热水循环泵;11-1表示混水器A,11-2表示混水器B,11-3表示混水器C;
20表示办公楼供热板换,21表示办公楼热泵机组,22表示数据机房冷机,23表示数据机房免费供冷板换;
100表示锅炉,101表示混水器D,102表示办公室空调末端;
31表示数据机房冷却塔A,32表示数据机房冷却塔B,33表示数据机房冷却塔C,34表示数据机房冷却塔D,a表示第一阀门,b表示第二阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,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方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
参照图1,本实施例中所述多不稳定冷热源联合供冷供热混水***,该***包括:用户侧循环水***、n个混水器和n个冷热源***;在所述用户侧循环水***的用户侧循环管上串联设置n个混水器,任意一个所述混水器的冷热源侧供回水管上连接一个冷热源***;其中,所述n大于等于2。
本实施例中,所述冷热源***包括稳定冷热源***和不稳定冷热源***,其中,所述稳定冷热源***的数量至少为1个,且有1个所述稳定冷热源***为稳定可控冷热源***。不稳定冷热源***提供的热源包括:太阳能、风能、可利用废能和空气能。
本实施例中,连接提供最低品位能源冷热源***的混水器到连接提供最高品位能源冷热源***的混水器依次串联连接在所述用户侧循环管上,其中,所述连接提供低品位能源冷热源***的混水器靠近用户侧循环水管的回水端;所述最高品位能源冷热源***是稳定可控冷热源***。
本实施例中,任意一个混水器用户侧循环水出口处均设置一个温度传感器。所述混水器包括密闭蓄能水罐和比冷热水回流管直径大的管段。在与任意一个混水器的冷热源接口端连接的冷热源侧供水管上设置一个温度传感器,冷热源侧供水管,是由冷热源***向混水器供水的管道。
本发明的原理是:各冷热源***通过混水器(或蓄冷蓄热罐)抽取用户侧循环装置中的循环水,制冷加热后通过混水器将循环水输送回冷热用户侧循环水***,同时输送冷热量至用户侧循环水***中,各冷热源***所输送冷热量之和等于用户消耗总冷热量。
本实施例中采用多不稳定冷热源联合供冷供热混水***的供冷供热方法,所述方法按照下述步骤实现:
S1,从用户侧循环水***中获取用户侧需要的总负荷M;
S2,判断当前所有不稳定冷热源***提供的冷热量总和N与用户侧需要的总负荷M的大小关系;
如果N≥M,则进入S3;
如果N<M,则进入S4;
S3,从提供最低品位热源冷热源***开始,依次开启冷热源***,直到开启的冷热源***提供的冷热总量与用户侧需要的总负荷相同为止;
S4,开启除提供最高品位热源的稳定可控冷热源***外的其他冷热源***,然后开启提供最高品位热源的稳定可控冷热源***直到补足用户侧需要的总负荷为止,具体为:开启并调节提供最高品位热源的稳定可控冷热源***向用户侧循环水***提供冷热总量为M-N。
实施例2
参照图2某数据中心数据机房及办公楼联合供冷供暖结构连接示意图;本实施例所述的某数据中心共建三栋办公楼及一栋数据机房。
办公楼采用集中空调***,夏季供冷冬季供暖,夏季设计总冷负荷7300Kw,冬季设计总热负荷4900Kw。数据机房常年需要供冷,制冷空调***按n+1标准设计,总设计冷负荷27500Kw。
由于数据机房在冬季采暖季节仍需供冷,同时产生大量的热量排放,该部分热量可做为办公楼的采暖热源,即废热利用,替代燃气锅炉房,减少化石能源使用。另外,根据当地气候条件,数据机房冬季供冷也可采用冷却塔免费辅助供冷方式,降低能耗。
考虑到办公楼在数据机房前期建设,办公楼冷源未与数据机房冷源合建,并考虑设置锅炉房作为办公楼采暖前期热源及数据机房建成后的备用热源。
办公楼冷源共选用了三台2150Kw离心机及一台1230Kw螺杆机,三台离心机中选择两台作为热泵机组,在冬季向办公楼供暖的同时向数据机房供冷。数据机房冷源按两个机房分别设置,每个机房负担总冷负荷的50%。每个机房选用四台4570Kw离心机(三用一备),并一对一配置冷却塔、冷冻水循环泵及冷却水循环泵。由于办公楼冬季热负荷只相当于数据机房单个冷机组排热量的30%,办公楼热泵机组只需从数据机房一个冷机组取热即可。
某数据中心数据机房及办公楼联合供冷供暖在冬季的运行模式如下:
1、当办公楼需采暖时启动办公楼热泵***,向办公楼供暖同时向数据机房冷冻水***供冷。由于增加了办公楼冷源,需相应减少数据机房冷机供冷量。办公楼热泵荷载由供热负荷控制,对于数据机房侧,此冷源为不可控冷源,即t′不可控,因此需通过控制数据机房冷机实现控制供水温度T1。
2、在办公楼供暖的同时,气候条件满足冷却塔免费供冷要求,先启动备用冷却塔免费供冷,减少数据机房冷机供冷量。当有一台或几台冷机停止供冷时,相应停止工作的冷却塔投入到免费供冷工况,此时冷却塔供冷属不控冷源,仍需要通过控制数据机房冷机实现控制供水温度T1。
3、在室外干湿球温度降低到一定程度时,冷却塔免费供冷量与办公楼热泵供冷量之和大于数据机房冷负荷,此时数据机房冷机完全关闭,冷却塔供冷变为可控冷源,需要控制冷却塔供冷量实现控制供水温度T1(T1=t2)。
通过采用本发明公开的上述技术方案,得到了如下有益的效果:
1、各冷热源之间及与用户侧循环水间流量控制完全独立,即G、g1、…gn-1、gn之间无关联。
2、冷热源可灵活加卸载,可根据能源利用效率随时调整各冷热源的负荷量。
3、冷热源可按能量品位排列,用户侧回水首先流经低品位冷热源,再依次流经较高品位冷热源,充分利用低品位冷热源。
4、多个冷热源中只需一个可控源起到控制用户侧供水温度(T1)的作用,其他源可为可控源也可为不控源,不控源可为不稳定源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多不稳定冷热源联合供冷供热混水***,其特征在于,该***包括:用户侧循环水***、n个混水器和n个冷热源***;
在所述用户侧循环水***的用户侧循环管上串联设置n个混水器,任意一个所述混水器的冷热源侧供回水管上连接一个冷热源***;
其中,所述n大于等于2;
所述冷热源***包括稳定冷热源***和不稳定冷热源***,其中,所述稳定冷热源***的数量至少为1个,且有1个所述稳定冷热源***为稳定可控冷热源***;
不稳定冷热源***提供的热源包括:太阳能、风能、可利用废能和空气能;
连接提供最低品位能源冷热源***的混水器到连接提供最高品位能源冷热源***的混水器依次串联连接在所述用户侧循环管上,其中,所述连接提供低品位能源冷热源***的混水器靠近用户侧循环水管的回水端;
所述最高品位能源冷热源***是稳定可控冷热源***;
任意一个混水器用户侧循环水出口处均设置一个温度传感器;所述混水器包括密闭蓄能水罐和比冷热水回流管直径大的管段;
在与任意一个混水器的冷热源接口端连接的冷热源侧供水管上设置一个温度传感器。
2.一种基于权利要求1所述多不稳定冷热源联合供冷供热混水***的供冷供热方法,其特征在于,所述方法按照下述步骤实现:
S1,从用户侧循环水***中获取用户侧需要的总负荷;
S2,判断当前所有不稳定冷热源***提供的冷热量总和N与用户侧需要的总负荷M的大小关系;
如果N≥M,则进入S3;
如果N<M,则进入S4;
S3,从提供最低品位能源冷热源***开始,依次开启冷热源***,直到开启的冷热源***提供的冷热总量与用户侧需要的总负荷相同为止;
S4,开启除提供最高品位能源的稳定可控冷热源***外的其他冷热源***,然后开启提供最高品位能源的稳定可控冷热源***直到补足用户侧需要的总负荷为止;
开启并调节稳定可控冷热源***向用户侧循环水***提供冷热总量为M-N。
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