本發(fā)明涉及空調(diào)制冷系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法。

背景技術(shù)：

為了降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，目前，越來(lái)越多的系統(tǒng)在過(guò)渡季節(jié)及冬季直接采用冷卻塔直接供冷，即自由冷卻供冷系統(tǒng)。其工作原理為：在過(guò)渡季節(jié)及冬季，室外環(huán)境溫度較低，直接利用這些低溫的室外空氣把冷卻水降溫至較低的溫度，然后通過(guò)換熱器進(jìn)行換熱，把冷凍水降至目標(biāo)溫度，為空調(diào)末端提供冷凍水。由于冷卻塔降溫效率是冷水主機(jī)降溫效率的15-25倍，因此由冷卻塔供冷會(huì)大大提高了空調(diào)系統(tǒng)供冷效率，節(jié)省空調(diào)能耗。

而目前大部分自由冷卻系統(tǒng)都是利用冷卻塔通過(guò)換熱器把冷凍水降溫至目標(biāo)溫度后直接為空調(diào)末端提供冷凍水。但由于冷卻水溫度直接受限于室外濕球溫度，當(dāng)室外濕球溫度較高時(shí)，直接由自由冷卻系統(tǒng)供冷將無(wú)法滿足系統(tǒng)溫度要求，從而導(dǎo)致自由冷卻系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。比如，換熱器(5)的冷凍水出水溫度t1大于冷凍水系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)溫度t0時(shí)，即當(dāng)t1>t0時(shí)，自由冷卻系統(tǒng)將無(wú)法供冷。其實(shí)在換熱器(5)的冷凍水出水溫度t1大于冷凍水系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)溫度t0但小于冷凍水回水總管溫度th，即th>t1>t0時(shí)，自由冷卻系統(tǒng)仍然有一定的供冷能力的，但由于現(xiàn)有系統(tǒng)的原因?qū)е聼o(wú)法充分發(fā)揮冷卻塔的供冷能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中冷卻塔的供冷能力無(wú)法充分發(fā)揮的問(wèn)題。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高效制冷系統(tǒng)，包括用于自然冷卻制冷的第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和被制冷的末端設(shè)備，所述第一自由冷卻塔循環(huán)裝置與所述末端設(shè)備之間設(shè)置有用于在所述第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和所述末端設(shè)置之間進(jìn)行熱交換的換熱器，所述高效制冷系統(tǒng)還包括第二自由冷卻塔循環(huán)裝置，在所述第二自由冷卻塔循環(huán)裝置與所述末端設(shè)備之間設(shè)置有用于制備冷凍水的冷水主機(jī)，所述換熱器上連接有設(shè)置在所述換熱器與所述末端設(shè)備之間的第一出水管，所述冷水主機(jī)上連接有設(shè)置在所述冷水主機(jī)與所述末端設(shè)備之間的第二出水管，所述第一出水管和所述第二出水管上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一冷凍水循環(huán)泵和第二冷凍水循環(huán)泵，所述第一出水管與所述第二出水管之間連通有分支管，在所述分支管上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)閥，所述第二出水管上還設(shè)置有第二調(diào)節(jié)閥。

在本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)中，所述第一出水管上設(shè)置有用于檢測(cè)所述換熱器的冷凍水的出水溫度的第一溫度傳感器。

在本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)中，所述第一出水管與所述第二出水管在第一交連點(diǎn)處交互連通，在所述第一交連點(diǎn)與所述末端設(shè)備之間還設(shè)置有冷凍水出水總管，且所述冷凍水出水總管分別與所述第一出水管和所述第二出水管相互連通，在所述冷凍水出水總管上設(shè)置有用于檢測(cè)冷凍水出水總管溫度的第二溫度傳感器。

在本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)中，所述換熱器上還連接有設(shè)置在所述換熱器與所述末端設(shè)備之間的第一回水管，所述冷水主機(jī)上還連接有設(shè)置在所述冷水主機(jī)與所述末端設(shè)備之間的第二回水管，所述第一回水管與所述第二回水管在第二交連點(diǎn)處交互連通，在所述第二交連點(diǎn)與所述末端設(shè)備之間還設(shè)置有冷凍水回水總管，且所述冷凍水回水總管分別與所述第一回水管和所述第二回水管相互連通，在所述冷凍水回水總管上設(shè)置有用于檢測(cè)冷凍水回水總管溫度的第三溫度傳感器。

在本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)中，所述高效制冷系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)室外溫濕度的溫濕度傳感器。

在本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)中，所述高效制冷系統(tǒng)還包括分別與所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、溫濕度傳感器、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第一冷凍水循環(huán)泵以及第二冷凍水循環(huán)泵以通訊方式連接的控制器。

本發(fā)明還提供了上述的高效制冷系統(tǒng)的制冷方法，包括：

獲取室外濕球溫度；

當(dāng)確定室外濕球溫度≤第一閾值時(shí)，則開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和換熱器；

當(dāng)確定室外濕球溫度＞第一閾值時(shí)，則同時(shí)開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器、第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)。

在本發(fā)明的制冷方法中，當(dāng)確定室外濕球溫度≤第一閾值時(shí)，開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和換熱器后，還包括：

開(kāi)啟第一冷凍水循環(huán)泵；

獲取換熱器的第一出水管的冷凍出水溫度t1，

確定換熱器的第一出水管的冷凍出水溫度t1≤第二閾值時(shí)，則使第一調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

在本發(fā)明的制冷方法中，當(dāng)確定換熱器的第一出水管的冷凍出水溫度t1≤第二閾值時(shí)，還包括：

獲取末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th；

確定末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th＞第三閾值時(shí)，則開(kāi)啟第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)，使第二調(diào)節(jié)閥和第二冷凍水循環(huán)泵均處于開(kāi)啟狀態(tài)。

在本發(fā)明的制冷方法中，當(dāng)確定室外濕球溫度＞第一閾值，同時(shí)開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器、第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)后，還包括：

開(kāi)啟第一冷凍水循環(huán)泵；

獲取換熱器的第一出水管的冷凍出水溫度t1，

確定換熱器的第一出水管的冷凍出水溫度t1＞第二閾值且同時(shí)＜末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th時(shí)，則同時(shí)使第一調(diào)節(jié)閥和第二調(diào)節(jié)閥處于打開(kāi)狀態(tài)，使第一冷凍水循環(huán)泵處于關(guān)閉狀態(tài)，使第二冷凍水循環(huán)泵處于打開(kāi)狀態(tài)。

實(shí)施本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法，具有以下有益效果：本發(fā)明高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法除了能夠保證原有系統(tǒng)在t1≤t0時(shí)能夠正常供冷外，還能夠使得th>t1>t0時(shí)，依然可以正常供冷，充分發(fā)揮冷卻塔的供冷能力，延長(zhǎng)自由冷卻系統(tǒng)供冷時(shí)間，提高自由冷卻系統(tǒng)利用率，提高整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)供冷效率，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗；同時(shí)提高了自由冷卻系統(tǒng)供冷運(yùn)行溫度范圍，即由原來(lái)的t1≤t0提高到t1<th(其中th>t0)；且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不管t1如何變化，都可以通過(guò)調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥及第二調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自由冷卻與冷水主機(jī)聯(lián)合供冷，并保證冷凍水供水總管溫度t0達(dá)到目標(biāo)溫度，既可以充分發(fā)揮自由冷卻供冷能力，又能保證冷凍水供冷溫度穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法作進(jìn)一步說(shuō)明：

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，高效制冷系統(tǒng)包括用于自然冷卻制冷的第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和被制冷的末端設(shè)備(圖中未標(biāo)示)。該第一自由冷卻塔循環(huán)裝置具體包括第一冷卻塔1和在第一冷卻塔1的出水管101上設(shè)置的第一冷卻水循環(huán)泵3。末端設(shè)備是指末端空調(diào)等被供冷凍水進(jìn)而供用戶直接使用的供冷裝置。

在第一自由冷卻塔循環(huán)裝置與末端設(shè)備之間設(shè)置有用于在第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和末端設(shè)置之間進(jìn)行熱交換的換熱器5。具體地，第一冷卻塔1與換熱器5之間通過(guò)第一冷卻塔1的出水管101和第一冷卻塔1的回水管102實(shí)現(xiàn)交互連接。

高效制冷系統(tǒng)還包括第二自由冷卻塔循環(huán)裝置，同樣地，第二自由冷卻塔循環(huán)裝置具體包括第二冷卻塔2和在第二冷卻塔2的出水管201上設(shè)置的第二冷卻水循環(huán)泵4。

在第二自由冷卻塔循環(huán)裝置與末端設(shè)備之間設(shè)置有用于制備冷凍水的冷水主機(jī)6，具體地，第二冷卻塔2與冷水主機(jī)6之間通過(guò)第二冷卻塔2的出水管201和第二冷卻塔2的回水管202實(shí)現(xiàn)交互連接。冷水主機(jī)6與第一冷卻塔1和第二冷卻塔2不同，第一冷卻塔1和第二冷卻塔2是靠外界環(huán)境的低溫制冷，而冷水主機(jī)6需要?jiǎng)恿?，如電力等使其?shí)現(xiàn)制冷。

換熱器5上連接有設(shè)置在換熱器5與末端設(shè)備之間的第一出水管51以及設(shè)置在換熱器5與末端設(shè)備之間的第一回水管52。在冷水主機(jī)6上連接有設(shè)置在冷水主機(jī)6與末端設(shè)備之間的第二出水管61以及設(shè)置在冷水主機(jī)6與末端設(shè)備之間的第二回水管62。

在第一出水管51和第二出水管61上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一冷凍水循環(huán)泵9和第二冷凍水循環(huán)泵10。在第一出水管51與第二出水管61之間連通有分支管71，在分支管71上設(shè)置有第一調(diào)節(jié)閥7，第二出水管51上還設(shè)置有第二調(diào)節(jié)閥8。在第一出水管51上設(shè)置有用于檢測(cè)換熱器5的冷凍水的出水溫度的第一溫度傳感器11。

第一出水管51與第二出水管61在第一交連點(diǎn)100處交互連通，在第一交連點(diǎn)100與末端設(shè)備之間還設(shè)置有冷凍水出水總管30，且冷凍水出水總管30分別與第一出水管51和第二出水管61相互連通，而冷凍水出水總管30遠(yuǎn)離第一交連點(diǎn)100的一端與末端設(shè)備相連。在冷凍水出水總管30上設(shè)置有用于檢測(cè)冷凍水出水總管溫度的第二溫度傳感器12。

第一回水管52與第二回水管62在第二交連點(diǎn)200處交互連通，在第二交連點(diǎn)200與末端設(shè)備之間還設(shè)置有冷凍水回水總管40，且冷凍水回水總管40分別與第一回水管52和第二回水管62相互連通，而冷凍水回水總管40遠(yuǎn)離第二交連點(diǎn)200的一端與末端設(shè)備相連。在冷凍水回水總管40上設(shè)置有用于檢測(cè)冷凍水回水總管溫度的第三溫度傳感器13。

高效制冷系統(tǒng)還包括用于檢測(cè)室外溫濕度的溫濕度傳感器14、以及分別與第一溫度傳感器11、第二溫度傳感器12、第三溫度傳感器13、溫濕度傳感器14、第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥8、第一冷凍水循環(huán)泵9以及第二冷凍水循環(huán)泵10以通訊方式連接的控制器15?？刂破?5除了控制上述裝置之外，還用于將溫濕度傳感器14所測(cè)的溫度濕度計(jì)算轉(zhuǎn)換為濕球溫度。其通訊方式可以是有線通信連接，也可以是無(wú)線通信連接。

本發(fā)明還提供了上述的高效制冷系統(tǒng)的制冷方法，該制冷方法包括：

獲取室外濕球溫度；

當(dāng)確定室外濕球溫度≤第一閾值時(shí)，則開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和換熱器5；

當(dāng)確定室外濕球溫度＞第一閾值時(shí)，則同時(shí)開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5、第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)6。

其中，室外濕球溫度≤第一閾值的情況通常是指在冬季，室外溫度足夠低；而室外濕球溫度＞第一閾值的情況通常是指在過(guò)渡季節(jié)，室外溫度相對(duì)較高，冷卻水供水溫度也較高。

當(dāng)確定室外濕球溫度≤第一閾值時(shí)，開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置和換熱器5后，還包括：

開(kāi)啟第一冷凍水循環(huán)泵9；

獲取換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1，

確定換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1≤第二閾值時(shí)，則使第一調(diào)節(jié)閥7處于關(guān)閉狀態(tài)。

第二閾值是指目標(biāo)供水溫度，該目標(biāo)供水溫度即到達(dá)末端設(shè)備的冷凍水的溫度。因此，當(dāng)t1≤第二閾值時(shí)，使第一調(diào)節(jié)閥7處于關(guān)閉狀態(tài)，僅由第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5、第一冷凍水循環(huán)泵9為末端設(shè)備提供冷凍水即可。

當(dāng)確定換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1≤第二閾值時(shí)，還包括：

獲取末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th；

確定th＞第三閾值時(shí)，則開(kāi)啟第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)6，使第二調(diào)節(jié)閥8和第二冷凍水循環(huán)泵10均處于開(kāi)啟狀態(tài)。

th＞第三閾值的情況是指單純開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5和第一冷凍水循環(huán)泵9，無(wú)法滿足整個(gè)系統(tǒng)負(fù)荷要求的情況。此時(shí)則需開(kāi)啟第二自由冷卻塔循環(huán)裝置、冷水主機(jī)6、第二調(diào)節(jié)閥8和第二冷凍水循環(huán)泵10，同時(shí)供冷。其中，第三閾值優(yōu)選是7-12℃，但其它溫度也在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

當(dāng)確定室外濕球溫度＞第一閾值，同時(shí)開(kāi)啟第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5、第二自由冷卻塔循環(huán)裝置和冷水主機(jī)6后，還包括：

開(kāi)啟第一冷凍水循環(huán)泵9；

獲取換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1，

確定換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1＞第二閾值且同時(shí)＜th時(shí)，則同時(shí)使第一調(diào)節(jié)閥7和第二調(diào)節(jié)閥8處于打開(kāi)狀態(tài)，使第一冷凍水循環(huán)泵9處于關(guān)閉狀態(tài)，使第二冷凍水循環(huán)泵10處于打開(kāi)狀態(tài)。

也就是說(shuō)，在過(guò)渡季節(jié)，當(dāng)室外溫度相對(duì)較高，冷卻水供水溫度也較高，從而導(dǎo)致?lián)Q熱器5的冷凍水出水溫度t1大于第二閾值，即目標(biāo)供水溫度，但只要t1小于末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th，即t1<th，此時(shí)需由第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5與冷水主機(jī)6進(jìn)行聯(lián)合供冷。第一調(diào)節(jié)閥7及第二調(diào)節(jié)閥8均開(kāi)啟，但第一冷凍水循環(huán)泵9關(guān)閉，換熱器5的冷凍水出水將經(jīng)過(guò)第一調(diào)節(jié)閥7，由第二冷凍水循環(huán)泵10加壓送至末端設(shè)備。

需要說(shuō)明的是，上述室外溫濕度、換熱器5的第一出水管51的冷凍出水溫度t1、末端設(shè)備的冷凍水回水溫度th可以分別由溫濕度傳感器14、第一溫度傳感器11、第三溫度傳感器13獲取，并發(fā)送至控制器15，控制器15需要根據(jù)室外的溫濕度進(jìn)行計(jì)算得到室外的濕球溫度，控制器15獲取上述溫度并進(jìn)行判斷，進(jìn)而對(duì)第一自由冷卻塔循環(huán)裝置、第二自由冷卻塔循環(huán)裝置、換熱器5、冷水主機(jī)6、第一調(diào)節(jié)閥7、第二調(diào)節(jié)閥8、第一冷凍水循環(huán)泵9、第二冷凍水循環(huán)泵10進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。在其它實(shí)施例也可以人工控制調(diào)節(jié)。

本發(fā)明高效制冷系統(tǒng)及其制冷方法除了能夠保證原有系統(tǒng)在t1≤t0時(shí)能夠正常供冷外，還能夠使得th>t1>t0時(shí)，依然可以正常供冷，充分發(fā)揮冷卻塔的供冷能力，延長(zhǎng)自由冷卻系統(tǒng)供冷時(shí)間，提高自由冷卻系統(tǒng)利用率，提高整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)供冷效率，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗；同時(shí)提高了自由冷卻系統(tǒng)供冷運(yùn)行溫度范圍，即由原來(lái)的t1≤t0提高到t1<th(其中th>t0)；且在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不管t1如何變化，都可以通過(guò)調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)閥及第二調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自由冷卻與冷水主機(jī)聯(lián)合供冷，并保證冷凍水供水總管溫度t0達(dá)到目標(biāo)溫度，既可以充分發(fā)揮自由冷卻供冷能力，又能保證冷凍水供冷溫度穩(wěn)定。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，但這些改進(jìn)或變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。