CN111964165A - 一种节能型冷水***及节能运行方法 - Google Patents

一种节能型冷水***及节能运行方法 Download PDF

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戴晶晶
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Abstract

本发明公开了一种节能型冷水***，其选用变频式压缩机或磁悬浮压缩机，同时配合串联逆流实现***在多工况下能效最高。节能型冷水***由两***立的分别含有压缩机、蒸发器和冷凝器的制冷***一和制冷***二组成，两台制冷***通过管道及管道上的阀门来实现串联运行和/或并联运行，所述制冷***一和制冷***二的冷凝器与选用蓄能型填料的冷却塔连接。本发明同时提供了一种高能效的节能型水冷冷水***的节能运行方法，属于制冷空调***集成的技术领域。

Description

一种节能型冷水***及节能运行方法
技术领域
本发明涉及一种冷水***，尤其涉及一种节能型水冷冷水***及节能运行方法，属于制冷空调***集成的技术领域。
背景技术
随着中国经济的高速增长，建筑节能的重要性逐渐体现出来。目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的比例约为27.5％。且随着城镇化的发展，建筑能耗将快速增加，城市化的发展给我国建筑用能能源供应造成了较大压力。而在目前整个城镇建筑能耗中，空调能耗占其中最主要方面，尤其对于长江中下游地区特有的夏热冬冷空气潮湿的气候特征，制冷空调能耗要占到建筑总能耗的 50％～70％。通过调查研究发现，目前的已有建筑70％以上属于高能耗建筑，均具有一定的节能改造潜力。在目前建筑制冷空调***中，广泛使用的供冷为冷水机组，其通过冷却塔以蒸发冷却的方式达到降低冷凝温度的效果，冷凝器冷凝温度理论上可以达到室外空气湿球温度，与空气源热泵相比，冷凝温度得到更大的降低，从而提高了机组供冷效率。
冷水机组作为心脏部分对制冷***性能影响很大，然而水冷冷水***包含冷水机组、冷却水泵、冷却塔和冷冻水泵。冷却塔功耗降低，将增加冷凝器冷凝温度，从而降低冷水机组能效。冷却水泵流量的增加，可以使冷却水温差降低，冷凝温度降低，冷水机组能效增高，但冷却水泵功耗增加，整体能效是否提升尚不能确定。因此综合考虑***能效，设计和优化高效水冷冷水***对空调***节能至关重要。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种高能效、节能型水冷冷水***及节能运行方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种节能型冷水***，由两***立的分别含有压缩机、蒸发器和冷凝器的制冷***一和制冷***二组成，两台制冷***通过管道及管道上的阀门来实现串联运行和/或并联运行，所述制冷***一和制冷***二的冷凝器与选用蓄能型填料的冷却塔连接。
进一步地，所述的制冷***一和制冷***二的蒸发器入口通过管道串接并连接外部冷冻水进水，蒸发器的出口通过管道串接连接外部冷冻水出水，制冷***一蒸发器入口和制冷***二蒸发器出口通过管道及管道上的阀门一连接，制冷***二蒸发器出口外部管道上设置阀门二，制冷***一蒸发器入口外部管道上设置阀门三；制冷***一和制冷***二的冷凝器入口通过管道串接并连接冷却塔进水，冷凝器器的出口通过管道串接连接冷却塔出水，制冷***一冷凝器入口和制冷***二冷凝器出口通过管道及管道上的阀门四连接，制冷***二冷凝器出口外部管道上设置阀门五，制冷***一冷凝器入口外部管道上设置阀门六。
进一步地，所述的压缩机为变频压缩机或磁悬浮压缩机。
进一步地，所述的冷水***冷凝器和蒸发器额定流速在1.5m/s以内。
一种节能型冷水***的节能运行方法，包括以下步骤：
(1)当冷水***负荷在70-100％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用并联模式运行；
所述的并联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一关闭，阀门二和阀门三打开，制冷***一和制冷***二的冷冻水分别进入蒸发器入口然后从蒸发器出口出来合并后流出到***管路；
对于冷凝器，阀门四关闭，阀门五和阀门六打开，从冷却塔回来的冷却水进入制冷***一和制冷***二的冷凝器入口，水温升高后的冷却水从冷凝器出口出来合并后进入冷却塔中；
(2)当冷水***负荷在30-70％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用串联模式运行；
所述的串联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一打开，阀门二和阀门三关闭，由于阀门三关闭，冷冻水进入制冷***二蒸发器入口，温度降低后冷冻水通过阀门一进入制冷***一蒸发器入口，然后再进一步降温后，低温冷冻水进入***中；
对于冷凝器，阀门四打开，阀门五和阀门六关闭，由于阀门六关闭，冷却水进入制冷***二冷凝器入口，经冷凝器出口通过阀门四进入制冷***一冷凝器入口，再经制冷***一出口进入冷却塔中；
(3)当冷水***负荷在5-30％时，打开所有阀门，并关闭一台制冷***，仅由一台制冷***运行。
有益效果：
1、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其整体上可以实现在全制冷工况下均高效运行；
2、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其采用变频式压缩机或磁悬浮压缩机，其部分负荷能效比满负荷能效更高；
3、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其蒸发器采用串联逆流设计，可以提升一台主机的蒸发温度，从而大大提升***能效；
4、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其冷凝器采用串联逆流设计，可以降低一台主机的冷凝温度，从而大大提升***能效；
5、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其冷却塔填料配置相变蓄能模块，可以吸收在夜间低环境温度的冷量，同时基本恒定冷却水进出口水温，降低冷却水平均温度和波动幅度，从而提升***能效和稳定性；
6、本发明提出的一种节能型水冷冷水***，其通过***集中控制，实现在多工况下***能效最优运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-制冷***一，2-制冷***二，3-冷却塔，4-阀门一，5-阀门二， 6-阀门三，7-阀门四，8-阀门五，9-阀门六，11-压缩机，12-蒸发器，13-冷凝器，21-压缩机，22-蒸发器，23-冷凝器，31-蓄能型填料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本领域技术人员对在本发明的启示下所做的任何等效改换均应落入本发明保护范围之内。
如图1所示，一种节能型冷水***，其选用变频式压缩机或磁悬浮压缩机，同时配合串联逆流实现***在多工况下能效最高。冷却塔3选用蓄能型填料31，可以有效利用昼夜温差，同时实现冷却水温度尽量恒定，提升***能效。具体的，所述节能型冷水***由两***立的分别含有压缩机11/21、蒸发器12/22 和冷凝器13/23的制冷***一1和制冷***二2组成，所述的压缩机为变频压缩机或磁悬浮压缩机，两台制冷***通过管道及管道上的阀门来实现串联运行和/或并联运行，所述制冷***一1和制冷***二2的冷凝器与选用蓄能型填料 31的冷却塔3连接，所述由压缩机、蒸发器和冷凝器组成的制冷***为现有技术常用的制冷***，其技术方案为本领域常用，在此不再赘述，另外，所述的冷水***冷凝器和蒸发器额定流速在1.5m/s以内。
进一步地，所述的制冷***一1和制冷***二2的蒸发器入口通过管道串接并连接外部冷冻水进水，蒸发器的出口通过管道串接连接外部冷冻水出水，制冷***一1蒸发器入口和制冷***二2蒸发器出口通过管道及管道上的阀门一4连接，制冷***二2蒸发器出口外部管道上设置阀门二5，制冷***一1 蒸发器入口外部管道上设置阀门三6；制冷***一1和制冷***二2的冷凝器入口通过管道串接并连接冷却塔3进水，冷凝器器的出口通过管道串接连接冷却塔3出水，制冷***一1冷凝器入口和制冷***二2冷凝器出口通过管道及管道上的阀门四7连接，制冷***二2冷凝器出口外部管道上设置阀门五8，制冷***一1冷凝器入口外部管道上设置阀门六9。
一种节能型冷水***的节能运行方法，包括以下步骤：
(1)当冷水***负荷在70-100％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用并联模式运行；
所述的并联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一4关闭，阀门二5和阀门三6打开，制冷***一1的冷冻水通过阀门三6进入蒸发器12入口然后从蒸发器12出口出来和阀门二5出口的冷冻水合并后流出到***管路；冷冻水同时进入制冷***二2的蒸发器22入口，蒸发器22出口的冷冻水通过阀门二5 与制冷***一1的冷冻水合并后流出到***管路；
对于冷凝器，关闭阀门四7，从冷却塔3回来的冷却水通过阀门六9进入制冷***一1的冷凝器13入口，水温升高后和***二2的冷却水合并后进入冷却塔3；另一路冷却水进入***二2的冷凝器23，升温后冷却水通过阀门五8 与制冷***一1的冷却水合并后进入冷却塔3中；
(2)当冷水***负荷在30-70％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用串联模式运行；
所述的串联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一4打开，阀门二5和阀门三6关闭，由于阀门三6关闭，冷冻水进入制冷***二2蒸发器22入口，温度降低后冷冻水通过阀门一4进入制冷***一1蒸发器12入口，然后再进一步降温后，低温冷冻水进入***中；
对于冷凝器，阀门四7打开，阀门五8和阀门六9关闭，由于阀门六9关闭，冷却水进入制冷***二2冷凝器23入口，经冷凝器23出口通过阀门四7 进入制冷***一1冷凝器13入口，再经制冷***一1冷凝器13出口进入冷却塔3中；
(3)当冷水***负荷在5-30％时，打开所有阀门，并关闭一台制冷***，仅由一台制冷***运行。
冷却塔3：冷却水通过管道进入冷却塔3，冷却塔3填料中设置有相变蓄能模块，从而使得冷却水出口水温基本恒定在某一固定值，恒定的冷却水通过管道进入机组冷凝器中。
***的控制：对于制冷***而言，***负荷为制冷量除以总功耗(包括压缩机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔3耗功)。当制冷***负荷在70％-100％时，由于水泵功耗较大，因而蒸发器侧和冷凝器侧均采用并联模式运行；当制冷***在30％-70％负荷时，此时采用串联模式运行，可以提升一台主机的蒸发温度，提升另外一台主机的冷凝温度，从而大大提升主机能效，能效提升幅度高于由此造成的水泵功耗的增加；当负载从5％-30％时，关闭一台制冷***，仅由一台制冷***运行。冷却塔3的相变蓄冷模块用来在室外温度波动时基本恒定冷却水水温。

Claims (5)

1.一种节能型冷水***，其特征在于：由两***立的分别含有压缩机、蒸发器和冷凝器的制冷***一和制冷***二组成，两台制冷***通过管道及管道上的阀门来实现串联运行和/或并联运行，所述制冷***一和制冷***二的冷凝器与选用蓄能型填料的冷却塔连接。
2.根据权利要求1所述的一种节能型冷水***，其特征在于：所述的制冷***一和制冷***二的蒸发器入口通过管道串接并连接外部冷冻水进水，蒸发器的出口通过管道串接连接外部冷冻水出水，制冷***一蒸发器入口和制冷***二蒸发器出口通过管道及管道上的阀门一连接，制冷***二蒸发器出口外部管道上设置阀门二，制冷***一蒸发器入口外部管道上设置阀门三；制冷***一和制冷***二的冷凝器入口通过管道串接并连接冷却塔进水，冷凝器器的出口通过管道串接连接冷却塔出水，制冷***一冷凝器入口和制冷***二冷凝器出口通过管道及管道上的阀门四连接，制冷***二冷凝器出口外部管道上设置阀门五，制冷***一冷凝器入口外部管道上设置阀门六。
3.根据权利要求1或2所述的一种节能型冷水***，其特征在于：所述的压缩机为变频压缩机或磁悬浮压缩机。
4.根据权利要求1或2所述的一种节能型冷水***，其特征在于：所述的冷水***的冷凝器和蒸发器额定流速在1.5m/s以内。
5.一种权利要求1-4任一项所述的节能型冷水***的节能运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)当冷水***负荷在70-100％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用并联模式运行；
所述的并联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一关闭，阀门二和阀门三打开，制冷***一和制冷***二的冷冻水分别进入蒸发器入口然后从蒸发器出口出来合并后流出到***管路；
对于冷凝器，阀门四关闭，阀门五和阀门六打开，从冷却塔回来的冷却水进入制冷***一和制冷***二的冷凝器入口，水温升高后的冷却水从冷凝器出口出来合并后进入冷却塔中；
(2)当冷水***负荷在30-70％时，蒸发器侧和冷凝器侧均采用串联模式运行；
所述的串联模式的运行方法为：对于蒸发器，阀门一打开，阀门二和阀门三关闭，由于阀门三关闭，冷冻水进入制冷***二蒸发器入口，温度降低后冷冻水通过阀门一进入制冷***一蒸发器入口，然后再进一步降温后，低温冷冻水进入***中；
对于冷凝器，阀门四打开，阀门五和阀门六关闭，由于阀门六关闭，冷却水进入制冷***二冷凝器入口，经冷凝器出口通过阀门四进入制冷***一冷凝器入口，再经制冷***一出口进入冷却塔中；
(3)当冷水***负荷在5-30％时，关闭一台制冷***，仅由一台制冷***运行。
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