一種模塊化設計的雙冷源集成冷站系統的製作方法
2023-09-17 22:17:45 2
本發明涉及暖通空調自動控制技術領域，具體涉及一種模塊化設
計的雙冷源集成冷站系統。
背景技術：
長期以來，中央空調分為幾種方式，一種是不需要冷卻水系統的風冷式冷水機組，一般如果採用這種方式，中央空調設備只包括製冷設備與冷量輸送設備，而且可放置於屋頂，無需佔用太多的建築面積作為空調機房，但是這種方式的製冷效率較低；另一種是需要冷卻水系統的水冷式冷水機組，如果採用這種方式，中央空調由製冷設備、散熱設備、冷量輸送設備組成，這種製冷方式效率普遍優於第一種方式，但需要設計預留很大一塊室內面積用於放置製冷設備與冷量輸送設備。雖然兩種製冷方式各有優缺點，但是兩種方式均有兩個問題：1需要設置一套群控系統對其冷源設備進行能源管理和智能化控制，而且一般情況冷源設備供應商並不針對每個項目提供完整的群控系統，而且設計和工程施工往往存在脫節，施工質量往往無法達到設計目標，也無法對過程進行把控。2空調建設初期需將所有後期冷源都要一併設計，系統龐大，設計較複雜，並且需要將所有相關空調設備進行統一採購，可能只用到一套設備，卻需要採購4套或者更多，初期投資大，所有設備均需要一併安裝，安裝周期長。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供了一種模塊化設計的雙冷源集成冷站系統，該模塊化設計的雙冷源集成冷站系統通過將空調冷源一、空調冷源二設計為模塊化的貨櫃式的裝置。將整個系統模塊化，這樣使空調建設初期縮小系統範圍，設計簡單，安裝方便；本系統通過對在室外不同的氣候條件，選擇不同的供冷冷源，根據室外氣候條件自動選擇空調冷源一或空調冷源二提供冷源；無人值守控制裝置內設置有人機接口、控制器、變頻器等，實現對冷源站的各種環境、空調參數進行監視、調節和控制。
本發明通過以下技術方案得以實現。
本發明提供的一種模塊化設計的雙冷源集成冷站系統；包括模塊一和模塊二，模塊一中設置有製冷裝置A和散熱裝置一，模塊二中設置有輸送裝置A、散熱裝置二、製冷裝置B和輸送裝置B；冷水回水管路通過輸送裝置B與製冷裝置B中的製冷主機的蒸發器進水端連接，冷水回水管路還通過輸送裝置A與製冷裝置A中閉式冷卻塔的盤管的進水端連接；閉式冷卻塔的盤管的出水端和製冷主機的蒸發器出水端均與冷水供水管路連接；
製冷主機的冷凝器的進水端與散熱裝置二的出水端連接，散熱裝置二的進水端通過管路與閉式冷卻塔的底部連接；製冷主機的冷凝器的出水端還通過管路與閉式冷卻塔內的噴淋裝置連接；閉式冷卻塔的底部還通過管路與散熱裝置一的進水端連接，散熱裝置一的出水端與閉式冷卻塔內的噴淋裝置連接。
所述模塊一和/或模塊二設計成貨櫃式。
所述散熱裝置一中噴淋水泵出水端的管路上設置有用於檢測噴淋水泵運行情況的噴淋水靶流開關。
所述冷水供水管路和冷水回水管路上還分別設置有冷水供水溫度傳感器和冷水回水溫度傳感器。
所述冷水回水管路上還設置有冷水流量計。
所述製冷主機的蒸發器的出水端還設置有用於檢測冷凍水泵運行情況的主機冷水靶流開關。
所述製冷主機的冷凝器的出水端與閉式冷卻塔內的噴淋裝置相連接的管路上還設置有主機冷卻水靶流開關和主機冷卻水出口溫度傳感器。
所述閉式冷卻塔的底部與散熱裝置一的進水端連接的管路上還設置有主機冷卻水入口溫度傳感器。
本發明的有益效果在於：整個冷源系統模塊化，便於運輸、安裝以及冷站的快速建設。此發明將整個冷源系統分為兩個模塊，儘可能的縮小使用面積，使其空間利用率達到最大，傳統的冷源站不僅佔地面積大，在設計前期、中期以及後期都需花費大量的人力、物力，大大增加了其安裝周期，本發明兩個模塊便於拆分運輸、現場整合，且可室外安裝，佔地面積小，大大降低其生產安裝周期及節省室內建築面積；雙冷源供冷，充分利用自然環境條件，提高冷源的能效；閉式冷卻塔可作空調冷源一的製冷裝置，也可以作為空調冷源二的散熱裝置，在選擇不同冷源運行時，系統自動切換閉式冷卻塔的調節參量及調節目標以滿足不同的運行需求，不僅提高系統運行效率，也增加了設備利用率；在整個過程中，自動進行，無需人員值守；寬溫冷水出口溫度，系統可根據實際需求，從7℃至22℃之間任意設置出口溫度，而且能夠穩定控制，這樣設計有利於提高主機的使用範圍，並且在不同的出口溫度下都能保證更高的系統能效比。
附圖說明
圖1是本發明的管路連接示意圖；
圖中：1-製冷裝置A，11-閉式冷卻塔，2-散熱裝置一，21-噴淋水泵，22-止回閥A，23-Y型過濾器A，3-輸送裝置A，31-閉式塔塔循環水泵，32-止回閥B，33-Y型過濾器B，4-散熱裝置二，41-冷卻水泵，42-Y型過濾器C，43-止回閥C，5-製冷裝置B，51-製冷主機，6-輸送裝置B，61-冷凍水泵，62-止回閥D，63-Y型過濾器D，7-檢測組件，71-冷水回水溫度傳感器，72-噴淋水靶流開關，73-主機冷卻水入口溫度傳感器，74-主機冷卻水出口溫度傳感器，75-主機冷卻水靶流開關，76-主機冷水靶流開關，77-冷水供水溫度傳感器，78-冷水流量計。
具體實施方式
下面進一步描述本發明的技術方案，但要求保護的範圍並不局限於所述。
如圖1所示的一種模塊化設計的雙冷源集成冷站系統；包括模塊一和模塊二，模塊一中設置有製冷裝置A1和散熱裝置一2，模塊二中設置有輸送裝置A3、散熱裝置二4、製冷裝置B5和輸送裝置B6；冷水回水管路通過輸送裝置B6與製冷裝置B5中的製冷主機51的蒸發器進水端連接，冷水回水管路還通過輸送裝置A3與製冷裝置A1中閉式冷卻塔11的盤管的進水端連接；閉式冷卻塔11的盤管的出水端和製冷主機51的蒸發器出水端均與冷水供水管路連接；製冷主機51的冷凝器的進水端與散熱裝置二4的出水端連接，散熱裝置二4的進水端通過管路與閉式冷卻塔11的底部連接；製冷主機51的冷凝器的出水端還通過管路與閉式冷卻塔11內的噴淋裝置連接；閉式冷卻塔11的底部還通過管路與散熱裝置一2的進水端連接，散熱裝置一2的出水端與閉式冷卻塔11內的噴淋裝置連接。
空調冷源一由製冷裝置A1、散熱裝置一2、輸送裝置A3及管路等構成，製冷裝置A1為閉式冷卻塔11；散熱裝置一2由噴淋水泵21、止回閥22、Y型過濾器23等組成；輸送裝置A3由閉式塔循環水泵31、止回閥B32、Y型過濾器B33等組成；在室外條件較好的季節，冷水回水經過Y型過濾器B33過濾及閉式塔循環水泵31加壓以後輸送至閉式冷卻塔11內的盤管，閉式冷卻塔11內的噴淋水經過塔風機降溫，通過Y型過濾器23過濾及噴淋水泵21加壓輸送到閉式冷卻塔11對其盤管內的冷水回水進行噴淋降溫，降溫後的冷水回水成為新的冷水供水給機房系統供冷，空調冷源一充分利用外界環境條件，降低整個空調系統的能耗。
製冷裝置1同時當作空調冷源二的散熱裝置；空調冷源二由散熱裝置二4、製冷裝置B5、輸送裝置B6及管路等構成；散熱裝置二4由冷卻水泵41、止回閥C42、Y型過濾器C43等構成；製冷裝置B5為製冷主機51；輸送裝置B6由冷凍水泵61、止回閥D62、Y型過濾器D63等構成。當室外氣候條件較差，用空調冷源一的功耗將會大於用空調冷源二的功耗時，系統將會使用空調冷源二製冷，與常規的中央空調系統冷源站結構一致，系統通過製冷主機51製冷，通過閉式冷卻塔11散熱；不過本系統通過製冷主機51設定製冷出水溫度，提高其出水溫度，降低能耗，控制器通過通訊接口利用變頻器控制冷凍水泵61的運行頻率，使其冷量滿足機房冷量的需求。
所述模塊一和/或模塊二設計成貨櫃式。
所述散熱裝置一2中噴淋水泵21出水端的管路上設置有用於檢測噴淋水泵21運行情況的噴淋水靶流開關72。所述冷水供水管路和冷水回水管路上還分別設置有冷水供水溫度傳感器77和冷水回水溫度傳感器71。所述冷水回水管路上還設置有冷水流量計78。所述製冷主機51的蒸發器的出水端還設置有用於檢測冷凍水泵61運行情況的主機冷水靶流開關76。所述製冷主機51的冷凝器的出水端與閉式冷卻塔11內的噴淋裝置相連接的管路上還設置有主機冷卻水靶流開關75和主機冷卻水出口溫度傳感器74。所述閉式冷卻塔11的底部與散熱裝置一2的進水端連接的管路上還設置有主機冷卻水入口溫度傳感器73。
本發明在實際工作時，由無人值守控制裝置控制，無人值守控制裝置由5個變頻器和控制器等構成。其中有一個變頻器控制閉式冷卻塔11中塔風機的運行頻率，一個變頻器控制閉式塔循環水泵31的運行頻率，一個變頻器控制噴淋水泵21的運行頻率，一個變頻器控制冷凍水泵61的運行頻率，一個變頻器控制冷卻水泵41的運行頻率。
由於空調冷源一啟動較快，能快速提供冷源的原因，冷站系統啟動，首先啟動空調冷源一，無人值守控制裝置的控制器通過安裝在室外的環境溫溼度傳感器檢測室外氣候條件，在控制器中手動確定一個氣候條件參數，由控制器確定空調冷源一或空調冷源二投入運行，在空調冷源二啟動前，空調冷源一仍可持續提供冷源，確保供冷的持續性。
在空調冷源一投入運行時，控制器通過冷水供水溫度傳感器77、冷水回水溫度傳感器79檢測冷水供回水溫差變化，並由其內部的節能控制軟體進行計算，通過變頻器動態調整閉式塔循環水泵31的運行頻率；控制器通過冷水供水溫度傳感器77檢測冷水供水溫度，並由其內部的節能控制軟體進行計算，通過變頻器動態調整閉式冷卻塔11中的塔風機的運行頻率；噴淋水泵21的運行頻率與閉式冷卻塔11中的塔風機的運行頻率進行比例控制，通過變頻器動態調整噴淋水泵21的運行頻率。
在空調冷源二投入運行時，控制器通過冷水供水溫度傳感器77、冷水回水溫度傳感器79檢測冷水供回水溫差變化，並由其內部的節能控制軟體進行計算，通過變頻器動態調整冷凍水泵61的運行頻率；控制器通過主機冷卻水出口溫度傳感器74檢測冷卻水出水溫度，並由其內部的節能控制軟體進行計算，通過變頻器714動態調整冷卻水泵41的運行頻率；控制器通過主機冷卻水入口溫度傳感器73檢測冷卻水入水溫度，並由其內部的節能控制軟體進行計算，通過變頻器動態調整閉式冷卻塔11中的塔風機運行頻率。在控制水泵及塔風機運行頻率時，在滿足機房冷量需求的情況下，儘可能的降低其運行頻率，從而降低空調冷源能耗。
控制器通過主機冷凍水靶流開關76檢測冷凍水泵61的運行情況；控制器715通過主機冷卻水靶流開關75檢測冷卻水泵61的運行情況；制器715通過噴淋水靶流開關72檢測噴淋水泵21的運行情況；實時監測冷站系統中冷源的運行情況，確保系統的高可靠性。控制器通過變頻器工作溫度傳感器檢測變頻器工作環境溫度，以此來控制排熱裝置中排熱風扇的運行頻率，以此來確保變頻器工作環境溫度的適宜。
本發明的模塊化雙冷源集成冷站系統通過將空調冷源一、空調冷源二設計為模塊化的貨櫃式的裝置，並將無人值守控制裝置設置在模塊二中，實現對冷站系統的控制。將整個系統模塊化，這樣使空調建設初期縮小系統範圍，設計簡單，安裝方便；本系統通過對在室外不同的氣候條件，選擇不同的供冷冷源，根據不同地區溫溼度的不同選擇的條件不同，在室外氣象環境條件較差時，例如夏季，冷源由空調冷源二提供；在室外氣象環境條件較好時，例如冬季，冷源由空調冷源一提供；通過設置無人值守控制裝置，根據室外氣候條件自動選擇空調冷源一或空調冷源二提供冷源；無人值守控制裝置內設置有人機接口、控制器、變頻器等，實現對冷源站的各種環境、空調參數進行監視、調節和控制，這裡環境參數主要為室外溫溼度；空調參數包括空調冷源一的供回水溫度/循環泵運行頻率、空調冷源二的供回水溫度/冷卻水泵運行頻率/冷凍水泵運行頻率/噴淋泵運行頻率/噴淋水溫度/冷卻水出水溫度/主機冷水靶流開關/主機冷卻水靶流開關、兩冷源都有的冷卻塔風機運行頻率/冷水供水流量、冷源站內的排熱風機運行頻率。
本發明的第一個特點是整個冷源系統模塊化，便於運輸、安裝以及冷站的快速建設。此發明將整個冷源系統分為兩個模塊，儘可能的縮小使用面積，使其空間利用率達到最大，傳統的冷源站不僅佔地面積大，在設計前期、中期以及後期都需花費大量的人力、物力，大大增加了其安裝周期，本發明兩個模塊便於拆分運輸、現場整合，且可室外安裝，佔地面積小，大大降低其生產安裝周期及節省室內建築面積。
本發明的第二個特點是此冷站系統為雙冷源供冷，且根據室外環境參數的改變自動選擇空調冷源一或空調冷源二提供冷源。不同地區的氣候條件是有差異的，所以不同地區有不同的氣象條件界點，以此來確定用空調冷源一或空調冷源二投入運行，在環境條件較好的季節，充分利用自然環境條件，提高冷源的能效。
本發明的第三個特點是一塔雙用，閉式冷卻塔可作空調冷源一的製冷裝置，也可以作為空調冷源二的散熱裝置。在選擇不同冷源運行時，系統自動切換閉式冷卻塔的調節參量及調節目標以滿足不同的運行需求。此發明將閉式塔的噴淋部分設計為三通，一端接空調冷源一的散熱裝置，另一端接空調冷源二的散熱裝置。當空調冷源一運行時，噴淋系統作為空調冷源一的蒸發散熱噴淋水，給閉式冷卻塔盤管內的循環水降溫；當空調冷源二運行時，噴淋系統作為空調冷源二的製冷裝置冷卻散熱裝置，為空調冷源二降溫。如此設計，不僅提高系統運行效率，也增加了設備利用率。
本發明的第四個特點是無人值守系統。無人值守控制裝置內設置有控制器、變頻器等，實現對整個冷站系統的全面監控，使其能在開機後能自動切換冷源、自動運行、無人值守。控制器通過與各個點的溫溼度傳感器相通訊，採集各個點的溫溼度參數；通過設定冷水的供水溫度，運用變頻器動態調整冷凍水泵和循環水泵的運行頻率；通過設定冷卻塔出水溫度，運用變頻器動態調整塔風機的運行頻率；通過設定冷卻水出水溫度，運用變頻器動態調整冷卻水泵的運行頻率；噴淋水泵通過與塔風機比例控制，運用變頻器動態調整噴淋水泵的運行頻率。運行過程中，通過控制器採集室外環境氣象條件，在環境氣象條件較好，達到使用空調冷源一時，系統自動切換為空調冷源一；在環境氣象條件較差，使用空調冷源一滿足不了機房需求冷量時，系統自動切換為空調冷源二；在整個過程中，自動進行，無需人員值守。
本發明的第五個特點是寬溫冷水出口溫度，系統可根據實際需求，從5℃至22℃之間任意設置出口溫度，而且能夠穩定控制。這樣設計有利於提高主機的使用範圍，並且在不同的出口溫度下都能保證更高的系統能效比。