CN1239870C - 连环冷却－加热*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在负载减小期间节约输送能量的连环冷却-加热***。该***包括负荷端装置、一组并联的冷却器-加热器组件以及连接在所述负荷端装置和所述冷却器-加热器组件组之间以形成回路的冷/热水管，其中，每个冷却器-加热器组件与用于将冷/热水提供给该组件的冷/热水入口管以及用于收集来自所述组件的冷/热水的冷/热水出口管连接，所述进水和/或出口管具有流量阀，其中，通过响应于工作的冷却器-加热器组件的数目来打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷/热水入口管或冷/热水出口管上的相应流量阀来实现冷/热水的流量控制。

Description

连环冷却-加热***
技术领域
本发明涉及一种连环冷却-加热***。更具体地说，本发明涉及这样一种连环冷却-加热***，它包括一组并联以形成整体单元的连环冷却器-加热器组件，每个组件具有压缩机、冷却器、冷凝器和节流***，从而形成一种冷/热水循环。本发明的连环冷却-加热***使得能够控制入口/出口温度、流量和冷/热水的输送压力。
背景技术
现在参照在图4中所示的整体示意图对一种现有技术的连环冷却-加热***进行说明。在图4中的标号定义如下：
1：入口连接管；
2：用于冷/热水或盐水的泵；
3、4、5、6、7：冷却器-加热器组件；
8：出口连接管；
9：入口温度；
10：出口温度；
11：供给集流管；
12：回流集流管；
13：冷/热水旁通阀；
14、15：负载热交换器例如空调器等；
16、17：负载控制阀；
18：用于冷却水或加热水源水(冷却/加热水源水)的泵；
19：用于冷却/加热水源水的循环容器；
20：用于冷却/加热水源水的单向水源；
21：用于冷却/加热水源水的单向贮槽；并且
22、23、24、25：单向/循环开关阀。
如图所示，连环冷却-加热***包括负荷端装置14和15例如空调器、一组并联的冷却器-加热器组件3以及连接在负荷端装置和那组冷却器-加热器组件之间形成回路的冷/热水管。所述冷却器-加热器组件组除了与冷/热水管连接之外还与冷却/加热水源水管连接。该冷/热水管包括用于从冷却器-加热器组件中将冷/热水提供给负荷端装置的冷/热水供应管以及用于从负荷端装置使冷/热水回流到冷却器-加热器组件的冷/热水回流管。同样，冷却/加热水源水管包括用于收集来自冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水的冷却/加热水源水回流管以及用于将冷却/加热水源水提供给冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水供应管。在图4中所示的***中，供应集流管11和回流集流管12分别设置在冷/热水供应管和冷/热水回流管上。
在该***中，冷/热水或盐水通过泵2从回流集流管12泵送进入冷却器-加热器组件3、4、5、6和7，冷/热水或盐水在那里被冷却或加热。这时候，冷/热水或盐水接受温度控制以确保在出口连接管8中混合的冷/热水的出口温度10恒定。然后从供应集流管11将冷/热水或盐水输送给各个负荷端装置14和15。
图4显示出冷水或盐水被冷却的冷却操作。当在该操作中冷却负载开始减小时，通过节流负载控制阀16和17来减小输送给负载热交换器的冷却水或盐水量，同时通过数量控制处理来减少工作的冷却器-加热器组件的数目。但是，如果冷却器-加热器组件6和7停止的话，则在工作的冷却器-加热器组件3、4和5中的冷却的冷水或盐水在出口连接管8中与在入口温度9下通过不工作的冷却器-加热器组件6和7的冷水或盐水合并，从而出口温度10变得比在全部工作期间的温度要高。在该情况中，为了获得与在进行全部操作(所有冷却器-加热器组件3-7都在工作)时相同的出口温度10，则必须将在工作的冷却器-加热器组件3、4和5的出口处的相应温度控制得比在进行全部操作时更低。
例如，在入口温度9为10.0℃并且应该将出口温度10调节为7.0℃的情况中，必须将在冷却器-加热器组件3、4和5的出口处的相应温度设定为5.0℃。
同样，冷却/加热水源水也通过不工作的冷却器-加热器组件以及工作的组件。
这种现有技术的冷却-加热***存在以下问题：
(i)为了确保恒定的出口温度10，除了用于将在正在工作的每个冷却器-加热器组件的入口或出口处的冷/热水温度保持在所要求的温度的控制***之外，还需要有另一个控制***来根据工作的冷却器-加热器组件数目改变在每个冷却器-加热器组件的入口或出口处的冷/热水的温度设定；
(ii)由于在正在工作的每个冷却器-加热器组件的入口或出口处的温度设定值降低(在加热操作中温度设定升高)所以在C.O.P(性能系数)方面出现降低，这会导致能量过多消耗；
(iii)因为负载控制阀16和17当响应于负载中的减小而节流时使得过量的冷/热水或盐水通过冷/热水旁通阀13，所以需要额外的输送能量；
(iv)由于相同的原因，响应于在负载减小期间工作的冷却器-加热器组件数目上的减小所以在冷水生产期间的冷却水***或者在热水生产期间的加热水***需要额外的输送能量；并且
(v)在不工作的冷却器-加热器组件中的内部管道额外会生锈。
为了克服在现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种连环冷却-加热***，该***不仅在无须改变在每个冷却器-加热器组件的入口或出口处的温度设定的情况下确保了提供给负荷端装置的冷/热水的所要求的温度和最佳流量，而且还在使一些连环冷却器-加热器组件停止以控制工作的冷却器-加热器组件数目时能够在输送冷却/加热水源水方面节约能量。
发明概述
为了实现上述目的，本发明提供：
(1)一种连环冷却-加热***，它包括负荷端装置、一组并联的冷却器-加热器组件以及连接在所述负荷端装置和所述冷却器-加热器组件组之间以形成回路的冷/热水管，
其中所述冷却器-加热器组件组除了与冷/热水管连接之外还与冷却/加热水源水管连接，
其中所述冷/热水管包括用于从冷却器-加热器组件将冷/热水提供给负荷端装置的冷/热水供应管以及用于使来自负荷端装置的冷/热水回流到冷却器-加热器组件的冷/热水回流管，
其中所述冷却/加热水源水管包括用于收集来自冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水的冷却/加热水源水回流管以及用于将冷却/加热水源水提供给所述冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水供应管，
其中每个冷却器-加热器组件与用于将冷/热水提供给该组件的冷/热水入口管以及用于收集来自所述组件的冷/热水的冷/热水出口管连接，所述入口和/或出口管具有流量阀，
其中所述***具有用来根据冷却/加热负载来调节工作的冷却器-加热器组件的数目的装置，并且响应工作的冷却器-加热器组件的数目通过打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷/热水入口管和/或冷/热水出口管上的相应流量阀来实现冷/热水的流量控制。
本发明还包括以下优选实施方案：
(2)上述(1)的连环冷却-加热***，该***还包括配备有速度控制器的在冷却器-加热器组件组和负荷端装置之间安装在冷/热水管的路径上的一个泵或多个泵，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力或者在冷/热水供应管和冷/热水回流管之间的差压上的变化以确保最优的压力；
(3)上述(2)的连环冷却-加热***，该***还包括将冷/热水供应管和冷/热水回流管连接在一起的旁通管道，所述旁通管道设置在位于所述冷却器-加热器组件组和所述负荷端装置之间的冷/热水管的路径上，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过旁通管道的旁通流量调节为接近于零；
(4)上述(2)的连环冷却-加热***，该***还包括安装在冷/热水供应管上的冷/热水供应集流管以及安装在冷/热水回流管上的冷/热水回流集流管，
其中通过装配在泵上的速度控制的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而在这两个集流管之间产生出的差压上的变化以确保最优的压力；
(5)上述(3)的连环冷却-加热***，该***还包括设置在冷/热水供应管上的冷/热水供应集流管、设置在冷/热水回流管上的冷/热水回流集流管以及连接这两个集流管的旁通管道，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过旁通管道的旁通流量调节为接近于零；
(6)上述(1)至(5)中任一项的连环冷却-加热***，其中每个冷却器-加热器组件还与用来将冷却/加热水源水提供给该组件的冷却/加热水源水入口管以及用于收集来自该组件的冷却/加热水源水的冷却/加热水源水出口管连接，所述进水和/或出口管具有流量阀，
其中通过响应于工作的冷却器-加热器组件的数目来打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水入口管和/或冷却/加热水源水出口管上的相应流量阀来实现冷却/加热水源水的流量控制；
(7)上述(6)的连环冷却-加热***，该***还包括设置在冷却/加热水源水管的路径上的装配有速度控制器的一个泵或多个泵，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力或者在冷却/加热水源水回流管和冷却/加热水源水供应管之间的差压上的变化以确保最优的压力；以及
(8)上述(7)的连环冷却-加热***，该***还包括将所述冷却/加热水源水供应管和冷却/加热水源水回流管连接在一起的旁通管道，所述旁通管道设置在冷却/加热水源水管的路径上，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过该旁通管道的旁通流量调节为接近零于。
该说明书包括在日本专利申请No.2001-247796的说明书和/或附图中所披露的部分或所有内容，该文件在这里作为本申请的优先权文件。
附图的简要说明
图1为根据本发明的实施方案的冷却-加热***的整体示意图，该***包括一组连环冷却器-加热器组件和与这些组件相连的负荷端装置。
图2为根据本发明另一个实施方案的冷却-加热***的整体示意图，该***包括一组连环冷却器-加热器组件以及与这些组件相连的负荷端装置。
图3为在本发明中所用的各个冷却器-加热器组件的概念视图。
图4为现有技术的冷却-加热***的整体示意图，它包括一组连环冷却器-加热器组件以及与这些组件相连的负荷端装置。
优选实施方案的详细说明
本发明的优选实施方案是一种包括一组并联的冷却器-加热器组件的连环冷却-加热***，
其中冷/热水的入口或入口温度在每个冷却器-加热器组件中受到控制，
其中工作的冷却器-加热器组件的数目针对负载的变化来控制，
其中通过响应于工作的冷却器-加热器组件的数目来打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷/热水入口管或冷/热水出口管上的相应流量阀来控制流经冷却器-加热器组件的冷/热水的总体流速，
其中通过装配在泵上的速度控制的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力或者在冷/热水供应管和冷/热水回流管之间的差压上的增加以确保最优的压力，由此可以避免输送能量的浪费，从而节约了能量。
本发明的另一个优选实施方案是一种包括一组并联的冷却器-加热器组件的相连冷却-加热***，
其中冷/热水的入口和出口温度在每个冷却器-加热器组件中受到控制，
其中响应于负载的变化来控制工作的冷却器-加热器组件的数目，
其中通过响应于工作的冷却器-加热器组件的数目来打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水入口管或冷却/加热水源水出口管上的相应流量阀来控制流经冷却器-加热器组件的冷/热水的总体流速，
其中通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力或者在冷却/加热水源水供应管和冷却/加热水回流管之间的差压上的增加以确保最优的压力，由此可以避免输送能量的浪费，从而节约了能量。
接下来，将通过参照附图对本发明进行说明。
图1显示出根据本发明的实施方案的冷却-加热***的整体示意图，该***包括5个连环冷却器-加热器组件以及2个与这些组件相连的负荷端装置。下面将以示例的方式来在冷却操作方面对图1进行说明。
该图还包含在负载减小期间在冷水的温度和流速方面的特定信息，假定将在每个冷却器-加热器组件中的冷水或盐水的温度预设定为7.0℃并且每个冷却器-加热器组件的冷水或盐水的流速由Q来表示。
在图1中的标号1至25与在图4中所定义的一样。标号26-41定义如下：
26、27、28、29、30：用于冷/热水的流量阀；
31、32、33、34、35：用于冷却/加热水源水的流量阀；
36：用于冷/热水或盐水的泵送压力探测器；
37：压力控制器；
39：用于冷却/加热水源水的泵送压力探测器；
40：压力控制器；
41：用于冷却/加热水源水的速度控制器。
下面将对在图1中所示的连环冷却-加热***的操作。在冷却器-加热器组件6和7停止以响应于负载的减小来控制冷却器-加热器组件的数目的情况中，流量阀29和30关闭以防止冷水或盐水流进不工作的冷却器-加热器组件6和7。因此，冷水或盐水的温度在工作的各个冷却器-加热器组件3、4和5的出口处保持为7.0℃，这反过来确保了出口温度10为7.0℃。因此，可以将7.0℃的冷水或盐水提供给负荷端的装置。
此时，关闭的流量阀29和30升高了泵2的排放压力。该升高的排放压力被泵送压力探测器36探测出然后被传送给压力控制器37，该压力控制器控制速度控制器38以降低泵2的排放压力。这样，可以节约额外的排放能量。可以通过降低泵2的排放量来使流经冷/热水旁通阀13的这个流量接近于零，从而这又进一步节省了输送能量。
对于冷却水而言，如果冷却器-加热器组件6和7停止，则流量阀34和35关闭以防止冷却水流进这些不工作的冷却器-加热器中。
自从关闭的流量阀29和30升高了泵18的排放压力之后，该升高的排放压力被泵送压力探测器39探测出然后被传送给压力控制器40，该压力控制器控制速度控制器41以降低泵18的排放压力。这样，也可以节约在冷却水***中额外的排放能量。
图2显示出根据本发明的另一个实施方案的冷却-加热***的整体示意图，该图与图1不同。
在图2的***中，标号1至35与在图1中所定义的一样。其它标号定义如下：
2′：用于冷/热水或盐水的泵；
18′：用于冷却/加热水源水的泵；
36′：集流管差压探测器；
37′：用于冷却水的差压传送器；并且
40′：差压控制器。
在该***的情况中，供应集流管11和回流集流管12之间的集流管差压是通过差压探测器36′而不是通过探测探测出泵2的排放压力来探测出的。然后将所探测出的差压传送给差压控制器37′，该控制器反过来控制泵2和2′的数目。这样，可以节约额外的输送能量。虽然图2显示出包括两个冷/热水或盐水泵的实施方案，但是该实施方案可以应用于使用两个以上的泵的情况。同样，该实施方案还可以应用在使用用于冷/热水或盐水的副泵42和43的情况中。
对于用于冷却器-加热器的冷却/加热组件的水源水而言，冷却水供应管和冷却水回流管之间的差压是通过差压传送器39′而不会通过探测用于冷却/加热水源水的泵的排放压力来探测出的。然后将所探测出的差压传送给差压控制器40′，该控制器反过来控制泵18和19′的数目。这样在冷却/加热水源水***中也可以节省额外的输送能量。虽然图2显示出包括两个用于冷却/加热水源水的泵的实施方案，但是该实施方案还可以应用在使用两个以上的泵的情况。
顺便说一下，图1和2显示出这样一种***，其中用于冷/热水的供应集流管和回流集流管分别设在用于冷/热水的供应管和回流管处。但是本发明还可以应用在这样一种***上，其中没有设置这些集流管。例如，在图1的***中，在用于冷/热水的供应管和回流管之间直接设有旁通管道而没有设置供应集流管11和回流集流管12，并且可以调节泵2的排放量以便通过旁通管使冷/热水的流量接近于零。另外，在图2的***中，差压探测器36′和旁通管道可以直接设置在用于冷/热水的供应管和回流管之间而没有设置供应集流管11和回流集流管12。
虽然给出在冷却冷水或盐水的冷却操作方面的说明，但是该说明可以用于加热热水的加热操作。
图3显示出在本发明中所使用的各个冷却器-加热器组件的概念图。
在图3中，标号44、45、46和47分别表示冷却器、压缩机、冷凝器和节流***。
下面将对在图3中所示的冷却器-加热器组件的制冷循环进行说明。在冷却器44中蒸发的制冷剂气体在压缩机45中受到压缩然后被引入进冷凝器46以与冷却水48一起冷却进行液化作用。液化的制冷剂被节流***47压缩然后被引导进在冷却器44中的制冷腔室中，在那里制冷剂吸收来自从入口喷嘴1中进入的冷水或盐水的热量并因此在进入第二次制冷循环之前使自身再次蒸发。这样，冷水或盐水被冷却然后流出出口喷嘴8。
根据本发明，使用上述控制机构使得连环冷却-加热***能够具有一下特征：
(i)即使在由于负载减小而减少了工作的冷却器-加热器的数目的情况下，也不需要额外的控制***来改变在每个冷却器-加热器组件的出口或入口处的冷/热水的温度设定值(所要求的温度)。
(ii)即使在一些冷却器-加热器组件停止的情况下，因为无须降低在正在工作的每个冷却器-加热器组件的入口或出口处的冷/热水的温度设定值，所以也可以避免在C.O.P(性能系数)方面出现降低，由此可以在所要求的温度下将冷/热水提供给负荷端装置；；
(iii)因为响应于特定的冷却或加热负载可以确保最优的冷/热水和冷却/加热水源水的流量，所以可以节省输送能量；
(iv)可以防止在不工作的冷却器-加热器组件中的内部管道的额外生锈。

Claims (8)

1.一种连环冷却-加热***，它包括负荷端装置、一组并联的冷却器-加热器组件以及连接在所述负荷端装置和所述冷却器-加热器组件组之间以形成回路的冷/热水管，
其中，所述冷却器-加热器组件组除了与冷/热水管连接之外还与冷却/加热水源水管连接，
其中，所述冷/热水管包括用于从冷却器-加热器组件将冷/热水提供给负荷端装置的冷/热水供应管以及用于使来自负荷端装置的冷/热水回流到冷却器-加热器组件的冷/热水回流管，
其中，所述冷却/加热水源水管包括用于收集来自冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水的冷却/加热水源水回流管以及用于将冷却/加热水源水提供给所述冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水供应管，
其中，每个冷却器-加热器组件与用于将冷/热水提供给该组件的冷/热水入口管以及用于收集来自所述组件的冷/热水的冷/热水出口管连接，所述入口和/或出口管具有流量阀，
其中，所述***具有用来根据冷却/加热负载来调节工作的冷却器-加热器组件的数目的装置，并且响应工作的冷却器-加热器组件的数目通过打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷/热水入口管和/或冷/热水出口管上的相应流量阀来实现冷/热水的流量控制。
2.如权利要求1所述的连环冷却-加热***，该***还包括安装在位于冷却器-加热器组件组和负荷端装置之间的冷/热水管路径上的配备有速度控制器的一个泵或多个泵，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力上或者在冷/热水供应管和冷/热水回流管之间的差压上的变化，以确保最优的压力。
3.如权利要求2所述的连环冷却-加热***，该***还包括将冷/热水供应管和冷/热水回流管连接在一起的旁通管道，所述旁通管道设置在位于所述冷却器-加热器组件组和所述负荷端装置之间的冷/热水管的路径上，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过旁通管道的旁通流量调节为接近于零。
4.如权利要求2所述的连环冷却-加热***，该***还包括安装在冷/热水供应管上的冷/热水供应集流管以及安装在冷/热水回流管上的冷/热水回流集流管，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而在这两个集流管之间产生出的差压变化以确保最优的压力。
5.如权利要求3所述的连环冷却-加热***，该***还包括设置在冷/热水供应管上的冷/热水供应集流管、设置在冷/热水回流管上的冷/热水回流集流管以及连接这两个集流管的旁通管道，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过旁通管道的旁通流量调节为接近零。
6.如权利要求1所述的连环冷却-加热***，其中每个冷却器-加热器组件还与用来将冷却/加热水源水提供给该组件的冷却/加热水源水入口管以及用于收集来自该组件的冷却/加热水源水的冷却/加热水源水出口管连接，所述入口和/或出口管具有流量阀，
其中，通过响应于工作的冷却器-加热器组件的数目来打开或关闭设置在冷却器-加热器组件的冷却/加热水源水入口管和/或冷却/加热水源水出口管上的相应流量阀来实现冷却/加热水源水的流量控制。
7.如权利要求6所述的连环冷却-加热***，该***还包括设置在冷却/加热水源水管的路径上的装配有速度控制器的一个泵或多个泵，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来调节由于打开或关闭流量阀而产生出的在泵的排放压力上或者在冷却/加热水源水回流管和冷却/加热水源水供应管之间的差压上的变化，以确保最优的压力。
8.如权利要求7所述的连环冷却-加热***，该***还包括将所述冷却/加热水源水供应管和冷却/加热水源水回流管连接在一起的旁通管道，所述旁通管道设置在冷却/加热水源水管的路径上，
其中，通过装配在泵上的速度控制器的作用或者通过控制工作的泵的数目来将通过该旁通管道的旁通流量调节为接近于零。
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