專利名稱：一種用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)及控制方法，屬于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代高層建筑的廣泛應(yīng)用對中央空調(diào)系統(tǒng)提出了更高的要求，由于普通中央空調(diào)系統(tǒng)的極限工作壓力一般不超過1. 6MPa，對于高層建筑來說，根據(jù)管內(nèi)允許流速設(shè)計冷凍水循環(huán)系統(tǒng)時，如果系統(tǒng)水靜壓力和水泵工作壓頭之和超過冷水機組及部件的耐壓值時， 就需要定制高耐壓設(shè)備或采用多個分區(qū)系統(tǒng)的形式。高耐壓設(shè)備，價格昂貴，工程造價高， 但控制簡單。分區(qū)系統(tǒng)一般有兩種形式一種是采用單一空調(diào)主機的閉式系統(tǒng)，各高低分區(qū)閉式系統(tǒng)之間采用水一水熱交換器傳遞冷量，這將導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加的問題。例如，采用目前換熱效率比較高的板式換熱器，換熱溫差也很難達到2°C以內(nèi)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003和相關(guān)空調(diào)主機參數(shù)，每增加一套換熱器，換熱溫差增加2°C計，空調(diào)主機能耗將增加8%-10%，由于空調(diào)主機能耗占空調(diào)系統(tǒng)能耗的70%左右，這樣勢必增加大量的能耗支出。另一種分區(qū)系統(tǒng)是高低區(qū)分別采用獨立的空調(diào)主機系統(tǒng)，這將導(dǎo)致工程造價高，系統(tǒng)運行管理分散，建筑空調(diào)總能耗增加。因此，提出一種節(jié)能型單一主機的高層建筑中央空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)對高層建筑空調(diào)節(jié)能、簡化系統(tǒng)的運行管理和控制等都具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種減少供回水溫差損失，節(jié)省空調(diào)能耗的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)。本發(fā)明設(shè)計合理，避免系統(tǒng)壓力超過普通空調(diào)冷水主機、其它空調(diào)設(shè)備、管路和管道閥門的承壓能力。本發(fā)明的另一目的在于提供一種控制方便，操作簡單的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，包括有空調(diào)主機、低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其中低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用閉式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)采用開式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)通過高區(qū)供水箱和高區(qū)回水箱與低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)相連接，空調(diào)主機)的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)而無需換熱器直接輸送至空調(diào)末端。上述低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)包括有低區(qū)冷凍水循環(huán)泵、低區(qū)空調(diào)末端，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)包括高區(qū)供水箱、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵、水輪機、高區(qū)回水箱、高區(qū)膨脹水箱，其中空調(diào)主機的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵輸送至低區(qū)空調(diào)末端及直接輸送至高區(qū)供水箱，高區(qū)供水箱中的低溫冷凍水通過高區(qū)冷凍水循環(huán)泵直接輸送至高區(qū)空調(diào)末端，高區(qū)空調(diào)末端與高區(qū)膨脹水箱連接及通過水輪機與高區(qū)回水箱連接。上述高區(qū)供水箱安裝有水位控制裝置。
上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵與高區(qū)空調(diào)末端之間還裝設(shè)有止回閥。上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵與止回閥之間還裝設(shè)有用于測量高區(qū)冷凍水循環(huán)泵的出口壓力、對高區(qū)冷凍水循環(huán)泵進行反饋控制的壓力傳感器。上述高區(qū)空調(diào)末端為是風(fēng)機盤管，或風(fēng)柜，或誘導(dǎo)器，或末端空氣處理設(shè)備；上述高區(qū)回水箱兼作低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的膨脹水箱。上述水輪機與高區(qū)回水箱之間還裝設(shè)有電動閥；上述高區(qū)供水箱及高區(qū)回水箱兩個水箱安裝在低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)承壓的極限高度以下。上述水輪機的輸出端接發(fā)電機，或直接驅(qū)動高區(qū)冷凍水循環(huán)泵。本發(fā)明用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)的控制方法，包括如下運行控制步驟
1)空調(diào)主機、低區(qū)冷凍水循環(huán)泵、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵、止回閥、水輪機處于開啟狀態(tài)，系統(tǒng)正常運行；
2)空調(diào)低溫冷凍水從空調(diào)主機通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵輸送到高區(qū)供水箱；
3)高區(qū)冷凍水循環(huán)泵運行，從高區(qū)供水箱中抽取冷凍水，輸送到高區(qū)空調(diào)末端；
4)高區(qū)冷凍水經(jīng)過高區(qū)空調(diào)末端熱升溫后，通過回水管匯總后回流至水輪機，在推動水輪機做功后再通過電動閥回流至高區(qū)回水箱；
5)高區(qū)回水箱的冷凍回水再回流至空調(diào)主機。上述高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)停止運行前，先關(guān)閉電動閥，再停止高區(qū)冷凍水循環(huán)泵運行。本發(fā)明由于采用單一空調(diào)主機的分區(qū)系統(tǒng)將冷凍水直接輸送至所有高、低區(qū)末端，取消高低分區(qū)系統(tǒng)之間的水一水熱交換器，因此，減少了供回水溫差損失，節(jié)省空調(diào)能耗，同時避免系統(tǒng)底部壓力超過普通空調(diào)冷水主機、其它空調(diào)設(shè)備、管路和管道閥門的承壓能力。本發(fā)明可以有效地直接利用空調(diào)系統(tǒng)低溫冷凍水，避免了通過換熱器造成的溫升，提高了空調(diào)主機及系統(tǒng)的運行效率，節(jié)能效果顯著，符合節(jié)能降耗的環(huán)保要求。本發(fā)明的控制方法容易操作，控制方便。本發(fā)明是一種方便實用的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)及控制方法。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的原理圖2為本發(fā)明系統(tǒng)實施例1的原理圖； 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)實施例2的原理圖。
具體實施例方式實施例
本發(fā)明系統(tǒng)的原理圖如圖1所示，本發(fā)明用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)， 包括有空調(diào)主機1、低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其中低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用閉式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)采用開式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)通過高區(qū)供水箱和高區(qū)回水箱與低區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)相連接，空調(diào)主機1的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)而無需換熱器直接輸送至空調(diào)末端。
本實施例中，上述低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)包括有低區(qū)冷凍水循環(huán)泵2、低區(qū)空調(diào)末端 3，高區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)包括高區(qū)供水箱4、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6、水輪機10、高區(qū)回水箱12、高區(qū)膨脹水箱13，其中空調(diào)主機1的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵2輸送至低區(qū)空調(diào)末端 3及直接輸送至高區(qū)供水箱4，高區(qū)供水箱4中的低溫冷凍水通過高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6直接輸送至高區(qū)空調(diào)末端9，高區(qū)空調(diào)末端9與高區(qū)膨脹水箱13連接及通過水輪機10與高區(qū)回水箱12連接。此外，上述高區(qū)供水箱4安裝有水位控制裝置5。本實施例中，上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6與高區(qū)空調(diào)末端9之間還裝設(shè)有止回閥8。另外，上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6與止回閥8之間還裝設(shè)有用于測量高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6的出口壓力、對高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6進行反饋控制的壓力傳感器7。本實施例中，上述高區(qū)空調(diào)末端9可以是風(fēng)機盤管，或風(fēng)柜，或誘導(dǎo)器，或末端空氣處理設(shè)備；上述高區(qū)回水箱12兼作低區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)的膨脹水箱。本實施例中，上述水輪機10與高區(qū)回水箱12之間還裝設(shè)有電動閥11 ；上述高區(qū)供水箱4及高區(qū)回水箱12兩個水箱安裝在低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)承壓的極限高度以下。上述水輪機10的輸出端可以接發(fā)電機14，如圖2所示，水輪機10通過發(fā)電機14 將機械能轉(zhuǎn)換為電能，電能可并入電網(wǎng)或供其他用電設(shè)備使用，有效回收高區(qū)冷凍回水勢能，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的?；蛑苯域?qū)動高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6，如圖3所示，水輪機10直接驅(qū)動高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6，降低高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6的輸入電功率，有效回收高區(qū)冷凍回水的勢能，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。本發(fā)明用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)的控制方法，包括如下運行控制步驟
1)空調(diào)主機1、低區(qū)冷凍水循環(huán)泵2、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6、止回閥8、水輪機10處于開啟狀態(tài)，系統(tǒng)正常運行；
2)空調(diào)低溫冷凍水從空調(diào)主機1通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵2輸送到高區(qū)供水箱4；
3)高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6運行，從高區(qū)供水箱4中抽取低溫冷凍水，輸送到高區(qū)空調(diào)末端
9 ；
4)高區(qū)低溫冷凍水經(jīng)過高區(qū)空調(diào)末端9換熱升溫后，通過回水管匯總后回流至水輪機 10，在推動水輪機10做功后再通過電動閥(11)回流至高區(qū)回水箱12 ；
5)高區(qū)回水箱12的冷凍回水再回流至空調(diào)主機1。上述高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)停止運行前，先關(guān)閉電動閥11，再停止高區(qū)冷凍水循環(huán)泵6運行。
權(quán)利要求
1.一種用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，特征在于包括有空調(diào)主機(1)、低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其中低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用閉式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)采用開式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)通過高區(qū)供水箱和高區(qū)回水箱與低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)相連接，空調(diào)主機(1)的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)而無需換熱器直接輸送至空調(diào)末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)包括有低區(qū)冷凍水循環(huán)泵(2)、低區(qū)空調(diào)末端(3)，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)包括高區(qū)供水箱(4)、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)、水輪機(10)、高區(qū)回水箱(12)、高區(qū)膨脹水箱(13)，其中空調(diào)主機(1)的冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵(2)輸送至低區(qū)空調(diào)末端(3) 及直接輸送至高區(qū)供水箱(4)，高區(qū)供水箱(4)中的低溫冷凍水通過高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6) 直接輸送至高區(qū)空調(diào)末端(9)，高區(qū)空調(diào)末端(9)與高區(qū)膨脹水箱(13)連接及通過水輪機 (10)與高區(qū)回水箱(12)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述高區(qū)供水箱(4)安裝有水位控制裝置(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)與高區(qū)空調(diào)末端(9)之間還裝設(shè)有止回閥(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)與止回閥(8)之間還裝設(shè)有用于測量高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)的出口壓力、對高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6 )進行反饋控制的壓力傳感器(7 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述高區(qū)回水箱(12)兼作低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的膨脹水箱。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述水輪機(10)與高區(qū)回水箱(12)之間還裝設(shè)有電動閥(11);上述高區(qū)供水箱(4) 及高區(qū)回水箱(12)兩個水箱安裝在低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)承壓的極限高度以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)，其特征在于上述水輪機(10)的輸出端接發(fā)電機(14)，或直接驅(qū)動高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下運行控制步驟1)空調(diào)主機(1)、低區(qū)冷凍水循環(huán)泵(2)、高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)、止回閥(8)、水輪機 (10)處于開啟狀態(tài)，系統(tǒng)正常運行；2)空調(diào)冷凍水從空調(diào)主機(1)通過低區(qū)冷凍水循環(huán)泵(2)輸送到高區(qū)供水箱(4)；3)高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)運行，從高區(qū)供水箱(4)中抽取冷凍水，輸送到高區(qū)空調(diào)末端(9)；4)高區(qū)冷凍水經(jīng)過高區(qū)空調(diào)末端(9)換熱升溫后，通過回水管匯總后回流至水輪機(10)，在推動水輪機(10)做功后再通過電動閥(11)回流至高區(qū)回水箱(12)；5)高區(qū)回水箱(12)的冷凍回水再回流至空調(diào)主機(1)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于上述高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)停止運行前，先關(guān)閉電動閥(11)，再停止高區(qū)冷凍水循環(huán)泵(6)運行。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明的用于高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)包括有空調(diào)主機(1)、低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其中低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)采用閉式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)采用開式冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)通過高區(qū)供水箱和高區(qū)回水箱與低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)相連接，空調(diào)主機(1)的低溫冷凍水通過低區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)及高區(qū)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)而無需換熱器直接輸送至空調(diào)末端。本發(fā)明通過閉式系統(tǒng)與開式系統(tǒng)相結(jié)合的方式，確保空調(diào)主機的冷凍水直接輸送至所有末端，無需通過換熱器，達到在滿足末端溫濕度要求的前提下節(jié)約空調(diào)主機能耗，符合節(jié)能降耗的環(huán)保要求，設(shè)計可靠，節(jié)能效果顯著。
文檔編號F24F3/00GK102519095SQ20111039510
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者陳舒萍 申請人:廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院