一種智能分層控制的中央空調冷凍水系統的製作方法

2023-05-08 11:18:12 2

本發明涉及空調冷凍水系統，特別涉及一種低能耗、低噪音的智能分層控制的中央空調冷凍水系統。

背景技術：

中央空調冷卻水系統是採用單管制，實現夏天循環凍水、冬天循環熱水的功能。

現有中央空調冷卻水系統一直沿用大冷凍泵、大冷凍管道系統和多冷凍主機並聯式的結構，併集中於一根龐大的主管實現由下往上輸送冷凍水供冷。請參閱圖1，現有中央空調冷卻水系統包括冷凍系統部分X1和冷卻系統部分X2。其中，請參閱圖2，所述冷凍系統部分X1包括設置在高層建築的避難層的中高區板換變量系統X11、以及由中所述中高區板換變量系統X11控制的冷卻水供水部分X12和冷卻水回水部分X13。請參閱圖3，所述中高區板換變量系統X11包括用於構成板換變量供冷通路的多條冷卻水回水管、多條冷卻水供水管、多個水泵、多個電磁閥、多個配置有壓力傳感器的壓力表、多個熱交換器、多個壓差旁通閥及其它相關組件，以實現增大水泵動力、往上供冷的控制功能。請參閱圖4，所述冷卻水供水部分X12包括用於構成為冷卻系統部分X2提供冷卻水並將回水送到所述冷卻水回水部分X13的通路的分水器X121、多條供水管、多個電磁閥、多個配置有壓力傳感器的壓力表及其它相關組件。所述冷卻水回水部分X13包括用於構成回收冷卻水供水部分X12的冷卻水並將回收到的冷卻水輸送至所述中高區板換變量系統X11中的集水器X131、全全自動投藥裝置X132、水質控制器X133、真空脫氣機X134、多臺變頻冷水泵X135、多條供水管、多個電磁閥、多個配置有壓力傳感器的壓力表及其它相關組件，其中，多臺變頻冷水泵中有部分冷水泵是備用的，冷水泵的工作效率在82％～83％。請參閱圖5，所述冷卻系統部分X2包括全自動投藥裝置X21、水質控制器X22、多臺變頻冷水泵、多條供水管、多個電磁閥、多個配置有壓力傳感器的壓力表及其它相關組件，其中，多臺變頻冷水泵中有部分冷水泵是備用的，冷水泵的工作效率在83％～88％。具體地，可根據現有技術中央空調冷卻水系統的工作原理和圖1～5對現有技術中央空調冷卻水系統的上述各個結構的連接關係和布局進行理解，故在此不再贅述。

因此，根據上述對現有技術中央空調冷卻水系統的結構可知，對高層和超高層樓宇而言，這種由下往上的供冷凍水的輸送模式會造成冷凍泵的動力過大，從30KW到90KW，甚至100多千瓦，而且揚程很高，從25米到45米不等，會造成管道系統壓力過高，而且中區和高區都要中高區板換變量系統X11供冷，還要增加大動力水泵往上供冷，提升過程冷量損失大，阻力大，會發生低區冷、高區熱的現象，造成冷量分配不均勻，能耗過高，風口溫度過高，且風扇動力過大，產生很大的噪聲等。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺點和不足，提供一種智能分層控制的中央空調冷凍水系統，通過對高層建築的每層配置單獨的冷卻供水管進行分層輸送冷凍水控制，採用由上往下的供冷方式，將制冷機制出的10-12℃冷凍水輸送到每層每個房間末端，實現分層分泵直接供冷，讓每層泵送冷水溫度一樣，冷量分配合理，不存在異程供冷不均的現象，並減少能耗和有利於降低噪聲。

為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案：

一種智能分層控制的中央空調冷凍水系統，其特徵在於：包括冷水機組、冷凍水儲水罐、若干供水管、用於分別設置於多層樓宇的各個樓層的若干組盤管風機、以及若干回水管；

所述冷水機組的冷凍水出口與所述冷凍水儲水罐的冷凍水進口連通相接；

所述冷凍水儲水罐的冷凍水出口分設為若干冷凍水子出口，且所述若干冷凍水子出口分別通過所述若干供水管與所述若干組盤管風機的冷凍水進口連通相接；

所述若干組盤管風機的回水出口分別通過所述若干回水管與所述冷水機組的回水進口連通相接，並與所述冷凍水儲水罐的回水進口連通相接；

通過冷水儲水罐的冷凍水由分別為各個樓層單獨供給冷凍水的若干供水管輸入至各個樓層的盤管風機中，實現冷凍水供給的獨立分層控制。

作為本發明的進一步改進，所述若干回水管出口與一回水總管連通相接，並通過該回水總管將空調回水輸入到冷水機組和冷凍水儲水罐中。

作為本發明的進一步改進，所述回水總管的出口通過兩路管道分別與所述冷水機組的回水進口和所述冷凍水儲水罐的回水進口連通相接，以通過其中一管道將夏天回水送回至冷水機組，通過另一管道將冬天回水送回至冷凍水儲水罐。

作為本發明的進一步改進，所述兩路管路中分別設有一閘閥。

作為本發明的進一步改進，所述的智能分層控制的中央空調冷凍水系統還包括一熱泵；所述熱泵的進水口和出水口分別通過兩設有閘閥的管道與所述冷凍水儲水罐的冬天回水出口和熱水進口連通相接。

作為本發明的進一步改進，所述冷凍水儲水罐的若干冷凍水子出口處分別通過一小型水泵與所述若干供水管連通相接。

作為本發明的進一步改進，所述若干供水管為管徑為DN63和/或DN75的具有保溫功能的PPR管或鋼管。

作為本發明的進一步改進，所述小型水泵為功率為1.1～3KW的冷凍水泵。

作為本發明的進一步改進，所述冷水機組的進水口和出水口分別與一冷卻塔的出水口和進水口連通相接。

作為本發明的進一步改進，所述冷水機組的冷凍水出口通過一冷卻水管與所述冷凍水儲水罐的冷凍水進口連通相接，且該冷卻水管中設有一閘閥。

通過以上技術方案，本發明智能分層控制的中央空調冷凍水系統達到了以下有益的技術效果：

1)通過對高層建築的每層配置單獨的冷卻供水管進行分層輸送冷凍水控制，採用由上往下的供冷方式，使得水冷主機要製冷的水溫由6～8℃提高至10～12℃，降低能耗，實現分層分泵直接供冷，讓每層泵送冷水溫度一樣，冷量分配合理，不存在異程供冷不均的現象，並減少能耗和有利於降低噪聲；且系統結構合理，取消龐大管道系統，管徑大大縮小，降低樓層高度，節省建築成本，並減低管道壓力，降低冷凍管道超壓危險，取消止回閥減少阻力，流速減少；

2)通過設置的冷凍集水箱和熱泵，在冬天需要制暖時，通過熱泵直接加熱冷凍水箱裡面的水，寒冷地區可增加燃氣加熱，這樣中央空調製暖問題也簡單化了，直接取消鍋爐供熱

3)通過對分層的若干供水管的管徑設置和對冷凍水泵的功率參數設置，有利於進一步保證供水的水流速率，並進一步簡化了本系統的整體結構，降低製作成本和操作難度，實現佔用的機房面積減少2/3，機房面積小於30m2，並實現能耗降低30～40％，且盤管風機送風功率可降低50％，徹底取消層控風櫃機房，並引領水冷機組從大型化向中小型化發展；

4)通過管路中閘閥的設置，有利於進一步提高控制的合理性和方便性。

為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。

附圖說明

圖1是現有技術中央空調冷卻水系統的結構示意圖；

圖2是現有技術中央空調冷卻水系統的冷凍系統部分的結構示意圖；

圖3是現有技術中央空調冷卻水系統的中高區板換變量系統的結構示意圖；

圖4是現有技術中央空調冷卻水系統的冷卻水供水部分和冷卻水回水部分的結構示圖；

圖5是現有技術中央空調冷卻水系統的冷卻系統部分的結構示意圖；

圖6是本發明智能分層控制的中央空調冷凍水系統的結構示意圖；

圖7是圖6中的智能分層控制的中央空調冷凍水系統進一步改進後的結構示意圖；

圖8是圖7中的智能分層控制的中央空調冷凍水系統進一步改進後的結構示意圖；

圖9是圖8中的智能分層控制的中央空調冷凍水系統應用時的狀態示意圖。

具體實施方式

請參閱圖6，本發明提供了一種智能分層控制的中央空調冷凍水系統，其包括冷水機組1、冷凍水儲水罐2、若干供水管3、用於分別設置於多層樓宇的各個樓層的若干組盤管風機4、以及若干回水管5。

所述冷水機組1設有一進水口、一出水口、一冷凍水出口和一回水進口，其內部結構與現有冷水機組1結構相同，故在此不再贅述。在本發明中，所述冷水機組1的進水口和出水口分別與一冷卻塔6的出水口和進水口連通相接，及所述冷水機組1的冷凍水出口與所述冷凍水儲水罐2的冷凍水進口連通相接。

所述冷凍水儲水罐2的冷凍水出口分設為若干冷凍水子出口，且所述若干冷凍水子出口分別通過所述若干供水管3與所述若干組盤管風機4的冷凍水進口連通相接。

所述若干組盤管風機4的回水出口分別通過所述若干回水管5與所述冷水機組1的回水進口連通相接，並與所述冷凍水儲水罐2的回水進口連通相接。每層樓中都設置有一組盤管風機，每組盤管風機的盤管風機的數量根據每層樓中的房間數設定，一般每組盤管風機的盤管風機的數量與每層樓中的房間的數量一致。

由此本發明通過冷水儲水罐的冷凍水由分別為各個樓層單獨供給冷凍水的若干供水管3輸入至各個樓層的盤管風機中，實現冷凍水供給的獨立分層控制。

為提高控制的合理性和方便性，優選地，所述冷水機組1的冷凍水出口通過一冷卻水管與所述冷凍水儲水罐2的冷凍水進口連通相接，且該冷卻水管中設有一閘閥a1。

為進一步增強每一供給管道中的水流流速，提高供給效率和進一步減少損耗，作為一種更優的技術方案，所述冷凍水儲水罐2的若干冷凍水子出口處分別通過一小型水泵8與所述若干供水管3連通相接。優選地，所述若干供水管3為管徑為DN63和/或DN75的具有保溫功能的PPR管或鋼管。以及，所述小型水泵為功率為1.1～3KW的冷凍水泵。

請參閱圖7，為進一步簡化本發明智能分層控制的中央空調冷凍水系統的結構，作為一種更優的技術方案，所述若干回水管5出口與一回水總管50連通相接，並通過該回水總管50將空調回水輸入到冷水機組1和冷凍水儲水罐2中。

請參閱圖8，為在不同季節的環境下，實現對盤管風機回水的合理利用，以進一步減少能源浪費，作為一種更優的技術方案，所述回水總管50的出口通過兩路管道51和52分別與所述冷水機組1的回水進口和所述冷凍水儲水罐2的回水進口連通相接，以通過其中一管道51將夏天回水送回至冷水機組1，通過另一管道52將冬天回水送回至冷凍水儲水罐2。並且，所述智能分層控制的中央空調冷凍水系統還包括一熱泵7；所述熱泵7的進水口和出水口分別通過兩設有閘閥a2和a3的管道與所述冷凍水儲水罐2的冬天回水出口和熱水進口連通相接。

為進一步提高控制的合理性和方便性，優選地，所述兩路管路中分別設有一閘閥。

以下，簡述一下本發明智能分層控制的中央空調冷凍水系統在多層樓宇的應用(以具有13層正常樓層的樓宇進行說明)：

請參閱圖9，圖9中的1F～13F表示第1～13層。將冷卻塔6、冷水機組1、冷凍水儲水罐2和熱泵7安裝在多層樓宇設備層或避難層中，並根據冷卻塔6、冷水機組1、冷凍水儲水罐2和熱泵7直接的上述關係將其連接好；然後，為每層設置單獨的一條供水管和回水管，也即，若干供水管3與冷凍水儲水罐2的若干冷凍水子出口通過小型水泵連接好後分別延伸到各自負責供給冷凍水或熱水的一層，並與設置在該層的一組盤管風機連接，實現分層分泵單獨供給冷凍水或熱水。其中，每一供給管除延伸自其負責供給冷凍水或熱水的一層的部分外，其餘部分均設置於避難層中。

當在夏天需要對每層供給冷凍水時，冷水機組1制出10-12℃的冷凍水輸送到冷凍水儲水罐2中，由冷凍水儲水罐2將冷凍水分別通過其若干冷凍水子出口後經每層樓層對應的小型水泵快速輸送到每層的供給管中，由所述若干供給管獨立地將冷凍水輸入到與其連接的盤管風機中。隨後每層中盤管風機即會將送出冷量，並通過與其回水出口連通的回水管將回水通過回水總管50輸送回到冷水機組1中，由冷水機組1再次進行製冷，並再將制出的冷凍水輸送到冷凍水儲水罐2中，如此循環工作，直至達到各層的溫度需求。其中，在回水時，回水總管50出口與冷凍水儲水罐2之間的閘閥保持關閉狀態，回水不流入冷凍水儲水罐2體內。另外，只有部分樓層需要製冷時，則冷凍水儲水罐2僅開啟與需要製冷的部分樓層對應的冷凍水子出口及小型水泵和相關閘閥。

當在冬天需要對每層供給熱水時，冷凍水儲水罐2先將其內存儲的水輸送至熱泵7中，由熱泵7制熱後重新返回冷凍水儲水罐2內。之後，由冷凍水儲水罐2將熱水分別通過其若干冷凍水子出口後經每層樓層對應的小型水泵快速輸送到每層的供給管中，由所述若干供給管獨立地將熱水輸入到與其連接的盤管風機中。隨後每層中盤管風機即會將送出熱量，並通過與其回水出口連通的回水管將回水通過回水總管50輸送回到冷凍水儲水罐2中，由冷凍水儲水罐2將回水輸入到熱泵7，實現對回水制熱，並再將制出的熱水重新返回到冷凍水儲水罐2中，如此循環工作，直至達到各層的溫度需求。其中，在回水時，回水總管50出口與冷凍機組之間的閘閥保持關閉狀態，回水不流入冷凍機組內。另外，只有部分樓層需要制熱時，則冷凍水儲水罐2僅開啟與需要製冷的部分樓層對應的冷凍水子出口及小型水泵和相關閘閥。

由此，本發明通過上述技術方案實現對各個樓層或局部的單獨分層供冷和供熱。

相對於現有技術，本發明智能分層控制的中央空調冷凍水系統通過每個水冷機組冷凍水出口採用多條空調冷凍水供水管和回水管，並通過每層的小水泵和小管道實現分層分區控制，將水冷主機要製冷的水溫由6～8℃提高至10～12℃，減少能耗。並通過使用分層封閉式供水和回水，減小管道阻力並增加冷凍水流速，使得冷水冷量分配合理，送冷溫度每層都一樣，不會產生高層建築低區冷量過大、中區冷量適中、高區冷量不足的現象。且大大提高了冷水機組的能效比，泵體所需動力也更小，整個系統操作起來方便及其佔用的機房面積減少了2/3，機房面積小於30m2，相比於傳動中央空調的能耗降低了30～40％，且盤管風機送風功率可降低50％，徹底取消層控風櫃機房，並引領水冷機組從大型化向中小型化發展，智能化變頻，更加適合超高層樓宇的使用。並通過設置的冷凍集水箱，在冬天需要制暖時，通過熱泵直接加熱冷凍水箱裡面的水，寒冷地區可增加燃氣加熱，這樣中央空調製暖問題也簡單化了，直接取消鍋爐供熱。

本發明並不局限於上述實施方式，如果對本發明的各種改動或變形不脫離本發明的精神和範圍，倘若這些改動和變形屬於本發明的權利要求和等同技術範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形。