CN110940014A - 一种节能空调水*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开节能空调水***，包括冷水机组，其中，所述冷水机组的冷冻水进出口之间通过第一三通阀连通，冷却水进出口之间通过第二三通阀连通，还包括一设置在冷冻水回水管道和冷却水回水管道之间的中间换热器，在冷冻水一侧，中间换热器的出水口通过第三三通阀与冷冻水回水管道连通，在冷却水一侧，中间换热器的进水口通过第四三通阀与冷却水回水管道连通。本发明在保证工艺设备维持在要求的温度条件下做到节省能源，并降低设备成本。

Description

一种节能空调水***
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种节能空调水***。
背景技术
在工业领域中，为满足工艺过程需要，往往使用冷却水***对工艺设备进行冷却。一般要求全年水温维持在一定值或较小的范围内，且对水温、水质的稳定性有一定的要求。通常由冷水机组提供冷却水，传统工艺冷却水***的冷水机组全年开启，运行能耗和运行费用高。然而，在冬季时室外气温较低，如果直接使用外界自然冷源进行冷却，则可以尽可能的节约电力资源，对于当前全球性的节能减排、实现资源节约与能源节约有着重要的现实意义。
中国专利CN 202757224 U公开的工艺设备与主机分别使用两套冷却塔，且开式冷却塔水直接进入设备，不仅增加设备成本，且水质难以保证。中国专利CN 101424472 B公开的技术方案中仅有夏季与冬季两种模式，夏季时未用到冷却塔设备来冷却制冷主机，而是使用风冷主机，效率低于水冷主机，***能效不高，还造成设备浪费。
综上，如何在保证工艺设备维持在要求的温度条件下做到节省能源，并降低成本是业内亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提出一种节能空调水***，以解决现有技术中存在的能耗高，成本高的问题。
本发明采用的技术方案是，提出一种节能空调水***，该***包括冷水机组，其中，所述冷水机组的冷冻水进出口之间通过第一三通阀连通，冷却水进出口之间通过第二三通阀连通，还包括一设置在冷冻水回水管道和冷却水回水管道之间的中间换热器，在冷冻水一侧，中间换热器的出水口通过第三三通阀与冷冻水回水管道连通，在冷却水一侧，中间换热器的进水口通过第四三通阀与冷却水回水管道连通。
优选地，所述中间换热器采用板式换热器。
本发明提出的节能空调水***还包括冷却塔，所述冷却塔的进出水管道上并联有一旁通，其上设有一第五阀门。
本发明提出的节能空调水***还包括制冷末端，所述制冷末端的前端设有保温水箱。
优选地，所述制冷末端的后端设有辅助电加热器。
优选地，所述冷冻水回水管道上设有膨胀水箱 。
优选地，所述冷冻水回水管道上设有水处理装置和冷冻水泵。
优选地，所述冷却水回水管道上设有水处理装置和冷却水泵。
本发明提出的节能空调水***在所述冷却塔出水管道上设有温度传感器。
本发明提出的节能空调水***至少包括以下三种供冷模式：
冷水机组供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水的出水通道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水的出水管道，另一通道断开，第三三通阀V3断开与中间换热器出水管道的连通，另一通道断开，第四三通阀V4断开与中间换热器进水管道的连通，第五阀门V5关闭；
联合供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水的出水通道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水的出水管道，另一通道断开，第三三通阀V3连通中间换热器的出水管道，另一通道断开，第四三通阀V4 连通冷却水进水管道，另一通道断开；
自然供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水进出管道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水进出管道，另一通道断开，第三三通阀V3分别与中间换热器的出水管道和冷冻水的回水管道连通，第四三通阀V4与中间换热器的进水管道连通，另一通道断开。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.增加了一个中间换热器，在过渡季和冬季充分利用了自然冷源，减少冷水机组的开启时间，达到节能的目的；
2.冷却水***与冷冻水***不直接接触，保证流入工艺设备的水质不被污染；
3.冷水机组本身能效高，且与板换共用冷却塔，减少设备投入。
附图说明
图1为本发明运行在冷水机组供冷模式的***图；
图2为本发明运行在联合供冷模式的***图；
图3为本发明运行在自然供冷模式的***图。
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，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
传统用于工艺设备冷却的冷水机组全年开启，运行能耗和运行费用高。然而，在冬季时室外气温较低，如果直接使用外界自然冷源进行冷却，则可以尽可能的节约电力资源，对于当前全球性的节能减排、实现资源节约与能源节约有着重要的现实意义。
为利用冬季室外自然冷源，本发明从节能降耗角度出发，提出一种用于工艺冷却的节能空调水***，该***可以实现主机直接供冷、主机与板式换热器联合供冷、无主机直接供冷等多种供冷模式，并具有减少设备投入，降低成本，提高***能效等优点。
如图1所示，本发明提出的节能空调水***包括冷水机组1、冷却水循环回路2、冷冻水循环回路3和中间换热器4。空调水***包括压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器。冷水机组的冷冻水进出口之间通过第一三通阀V1连通，冷却水进出口之间通过第二三通阀V2连通。
中间换热器4设置在冷冻水回水管道和冷却水回水管道之间。该实施例中，中间换热器4采用板式换热器，用于在冷冻水回水管道和冷却水回水管道之间进行换热。在冷冻水一侧，中间换热器4的进水口41与冷冻水回水管道连通，出水口通过第三三通阀V3与冷冻水回水管道连通，在冷却水一侧，中间换热器的进水口设有第四三通阀V4，通过该第四三通阀连通或断开与冷却水回水管道的连通。
冷却水循环中还设有冷却塔21，与冷水机组的冷凝器换热的冷却水在冷却塔中降温，之后循环利用。冷却塔的进出水管道上并联有一旁通，其上设有一第五阀门V5。冷却水回水管道上还设有水处理装置22和冷却水泵23。冷却塔出水管道上设有温度传感器T。
冷冻水用于制冷末端31供冷，例如，给工艺设备提供冷量。制冷末端的前端设有保温水箱22，制冷末端的后端设有辅助电加热器23、膨胀水箱24、冷冻水泵25和水处理装置26。
本申请可以至少实现冷水机组直接供冷、冷水机组与中间换热器联合供冷和无主机直接供冷三种供冷模式。本发明提出的***采用一台板式换热器进行换热，冷却水***与冷冻水***不直接接触，保证流入工艺设备的水质不被污染。同时一台板式换热器可降低***的复杂度，提高***稳定性以及降低***的成本。本申请采用电动三通阀调节各个管道的通断，相比四通阀来说控制更为简单，且减少二通阀的使用，实现更为精确的控制。此外，本申请还采用辅助电加热器，在冬季启动设备前，可提前打开电加热，将较低的水温升至所需的水温，以保证工艺设备的安全运行。另外本申请还采用保温水箱减少水温波动对工艺设备的冲击，减少设备由于冷却水波动造成的故障问题
本发明提出的节能空调水***至少包括以下三种供冷模式：
（1）冷水机组供冷模式。
当温度传感器T监测到冷却塔出水温度大于15℃时，使用冷水机组供冷。通过控制***打开第一三通阀V1的a、c端，打开第二三通阀V2的a、b端，打开第三三通阀门V3的a、b端，打开第四三通阀V4的a、b端，关闭第五阀门V5。
如图1所示，在冷水机组供冷模式下，冷却水在冷水机组中与冷凝器换热后在冷却塔中散热，然后流经水泵23和水处理装置22，再次进入冷水机组循环。冷冻水经冷水机组与蒸发器换热后，通过保温水箱22（其作用是对进入工艺设备的冷量进行调节），进入末端装置31（工艺设备）对其冷却，之后回到冷水机组循环。
（2）冷水机组供冷模式切换到联合供冷模式。
当处于冷水机组供冷模式时，若温度传感器T监测到冷却塔出水温度小于等于15℃时，启动联合供冷模式。通过控制***打开第三三通阀V3的c端，关闭b端；打开第四三通阀V4的c端，关闭a端，其余阀门状态不变。
如图2所示，在联合供冷模式中，冷冻水经冷水机组与蒸发器换热后，通过保温水箱22，进入工艺设备对其冷却，再通过中间换热器4和冷却水***进行换热，然后再进入冷水机组循环。
冷却水经冷水机组与冷凝器换热后，在冷却塔散热，然后流经水泵和水处理装置，进入中间换热器与冷冻水***的水进行换热后，进入冷水机组循环。
（3）联合供冷模式切换自然供冷模式。
当处于联合供冷模式时，若温度传感器T监测到冷却塔出水温度小于等于10℃，冷水机组停止运行，启动自然供冷模式。通过控制***打开第一三通阀V1的a、b端，关闭c端；打开第二三通阀V2的b、c端，关闭a端；打开第三三通阀V3的a、c端,断开b段；打开第四三通阀V4的b、c端，关闭a端。
如图3所示，在自然供冷模式下，通过中间换热器4为工艺设备提供冷量，并通过调节第三三通阀V3的开度调节旁通的水量，使温度传感器T监测到的温度保持在18-20℃。
若过渡季、冬季等需要使用中间换热器而其发生故障时，启动冷水机组，打开第五阀门V5，调整旁通水量，使冷却塔出水温度T保持至15℃，防止冷却塔出水温度过低冷水机组无法运行。
本发明提出的节能空调水***具有以下优点：
（1）该***可以至少实现主机直接供冷、主机与板式换热器联合供冷、无主机直接供冷三种供冷模式。
（2）过渡季和冬季采用中间换热器换热、电动三通阀门控制调节水流量从而达到调节水温的目的。
（3）通过阀门控制，将冷水机组和中间换热器使用一套冷却塔，解决现有技术中需要两台冷却塔的问题，进一步降低设备的成本。
（4）采用辅助电加热，在冬季启动设备前，可提前打开电加热，将较低的水温升至所需的水温，以保证工艺设备的安全运行。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能空调水***，包括冷水机组，其特征在于，所述冷水机组的冷冻水进出口之间通过第一三通阀连通，冷却水进出口之间通过第二三通阀连通，还包括一设置在冷冻水回水管道和冷却水回水管道之间的中间换热器，在冷冻水一侧，中间换热器的出水口通过第三三通阀与冷冻水回水管道连通，在冷却水一侧，中间换热器的进水口通过第四三通阀与冷却水回水管道连通。
2.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，所述中间换热器采用板式换热器。
3.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，还包括冷却塔，所述冷却塔的进出水管道上并联有一旁通，其上设有一第五阀门。
4.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，还包括制冷末端，所述制冷末端的前端设有保温水箱。
5.如权利要求4所述的节能空调水***，其特征在于，所述制冷末端的后端设有辅助电加热器。
6.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，所述冷冻水回水管道上设有膨胀水箱 。
7.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，所述冷冻水回水管道上设有水处理装置和冷冻水泵。
8.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，所述冷却水回水管道上设有水处理装置和冷却水泵。
9.如权利要求3所述的节能空调水***，其特征在于，所述冷却塔出水管道上设有温度传感器。
10.如权利要求1所述的节能空调水***，其特征在于，所述节能空调水***至少包括以下三种供冷模式：
冷水机组供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水的出水通道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水的出水管道，另一通道断开，第三三通阀V3断开与中间换热器出水管道的连通，另一通道断开，第四三通阀V4断开与中间换热器进水管道的连通，第五阀门V5关闭；
联合供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水的出水通道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水的出水管道，另一通道断开，第三三通阀V3连通中间换热器的出水管道，另一通道断开，第四三通阀V4 连通冷却水进水管道，另一通道断开；
自然供冷模式，此时，第一三通阀V1连通冷冻水进出管道，另一通道断开，第二三通阀V2连通冷却水进出管道，另一通道断开，第三三通阀V3分别与中间换热器的出水管道和冷冻水的回水管道连通，第四三通阀V4与中间换热器的进水管道连通，另一通道断开。
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