一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法。其采用的技術(shù)方案包括制冷單元，所述制冷單元包括通過(guò)制冷單元管道依次連接的壓縮機(jī)、顯熱回收器、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器，以及連接有熱水泵、冷媒水泵及壓縮機(jī)的控制單元，采用了分級(jí)加熱和分級(jí)冷卻方式，在達(dá)到相同制冷和制熱效果的情況下，大幅度降低前級(jí)制冷單元的冷凝溫度，提升前級(jí)制冷單元的蒸發(fā)溫度，從而大幅度提升高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的整體能效比，節(jié)約能源。
【專利說(shuō)明】一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷熱水機(jī)組，尤其涉及的是一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的酒店、餐廳、醫(yī)院、高級(jí)公寓、游泳館、大型企業(yè)等公共建筑，需要供冷同時(shí)常年需要供應(yīng)熱水，在夏季，這些公共建筑需要用冷水機(jī)組制冷，供應(yīng)空調(diào)用冷媒水或工藝?yán)涿剿?，而此時(shí)需求的洗澡、日常生活用熱水或工藝熱水則由鍋爐或單級(jí)型空調(diào)熱水器提供。在冬季，采用鍋爐或單級(jí)型空調(diào)熱水器提供供熱熱水、工藝熱水、洗澡和日常生活用熱水，空氣調(diào)節(jié)冷水、工藝?yán)渌?、設(shè)備冷卻用水則由冷水機(jī)組提供。
[0003]雖然，目前已經(jīng)有部分公共建筑選用單級(jí)型空調(diào)熱水器用于替代鍋爐，具有一定的節(jié)能效果，但是，傳統(tǒng)的空調(diào)熱水器均采用單級(jí)型設(shè)計(jì)，例如需要60°C生活熱情況下，整機(jī)的冷凝溫度需要高達(dá)63°C -65°C，從而導(dǎo)致了單級(jí)型空調(diào)熱水器的壓縮機(jī)運(yùn)行效率相當(dāng)?shù)停匀粺o(wú)法大幅度降低冷熱水同時(shí)需要所需的能耗。
[0004]可見(jiàn)，目前傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+鍋爐供冷熱或冷水機(jī)組+單級(jí)型空調(diào)熱水器的供冷供熱方式，需要同時(shí)有采用兩套系統(tǒng)，制冷和制熱兩套設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，兩套設(shè)備雙重能耗，系統(tǒng)整體運(yùn)行效率低、能耗大，不符合目前國(guó)家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”政策及建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)存有不足，有待完善和提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法，輸入一份能源，可同時(shí)產(chǎn)生冷水和熱水。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，包括:
至少一個(gè)制冷單元，
所述制冷單元，具體包括:通過(guò)制冷單元管道依次連接的壓縮機(jī)、顯熱回收器、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器，其中，
所述壓縮機(jī)，用于將低溫低壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣提升為高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣； 所述顯熱回收器，用于回收高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣中的顯熱熱量；
所述冷凝器，用于將顯熱回收器出口的高溫高壓的制冷劑飽和蒸氣轉(zhuǎn)變成過(guò)冷制冷劑飽和液體，釋放熱量；
所述膨脹閥，用于將冷凝器出來(lái)的過(guò)冷制冷劑飽和液體通過(guò)節(jié)流成為低溫低壓的制冷劑液體；
所述蒸發(fā)器，用于膨脹閥流出的低壓制冷劑液體與冷媒水進(jìn)行熱交換，蒸發(fā)吸收冷媒水的熱量，進(jìn)而獲取低溫冷媒水，同時(shí)氣化形成低壓過(guò)熱制冷劑蒸氣； 以及控制單元，
所述控制單元，通過(guò)控制線路連接熱水泵、冷媒水泵及壓縮機(jī)，其中，
所述控制單元與所述熱水泵連接，用于控制待加熱水的輸入，所述熱水泵還通過(guò)熱水管與顯熱回收器、冷凝器連接構(gòu)成加熱單元，所述加熱單元用于對(duì)待加熱的水進(jìn)行加熱；所述控制單元與所述冷媒水泵連接，用于控制待制冷水的輸入，所述冷媒水泵還通過(guò)冷水管與蒸發(fā)器連接構(gòu)成冷卻單元，所述冷卻單元用于對(duì)待制冷的水進(jìn)行制冷；
所述控制單元與壓縮機(jī)連接，用于控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。
[0008]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，兩個(gè)制冷單元共用一蒸發(fā)器。
[0009]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，還包括四個(gè)制冷單元，其中，第一制冷單元與第二制冷單元共用第一蒸發(fā)器；第三制冷單元與第四制冷單元共用第二蒸發(fā)器。
[0010]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，還包括一顯示單元，用于設(shè)置待加熱水的目標(biāo)水溫值及待制冷水的目標(biāo)水溫值。
[0011]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，所述加熱單元設(shè)置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，
所述的第一溫度傳感器設(shè)置在熱水管進(jìn)水口，用于獲取熱水管進(jìn)水口的水溫度； 所述的第二溫度傳感器設(shè)置在熱水管出水口，用于獲取熱水管出水口的水溫度； 所述制冷單元設(shè)置有第三溫度傳感器和第四溫度傳感器，其中，
所述的第三溫度傳感器設(shè)置在冷水管進(jìn)水口，用于獲取冷水管進(jìn)水口的水溫度； 所述的第四溫度傳感器設(shè)置在冷水管出水口，用于獲取冷水管出水口的水溫度。
[0012]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，所述加熱單元還包括第一水流量保護(hù)器，所述的第一水流量保護(hù)器用于調(diào)節(jié)熱水管的水流量；
所述冷卻單元還包括第二水流量保護(hù)器，所述的第二水流量保護(hù)器用于調(diào)節(jié)冷水管的水流量。
[0013]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，在所述制冷單元還設(shè)有一防凍保護(hù)器，所述防凍保護(hù)器具體設(shè)置在冷水管出水口，用于防止制冷狀態(tài)下凍壞冷水管。
[0014]所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，所述加熱單元還設(shè)置有一熱水循環(huán)結(jié)構(gòu)，所述熱水循環(huán)結(jié)構(gòu)與熱水管連接，用于對(duì)熱水管內(nèi)流通的水進(jìn)行循環(huán)；
所述冷卻單元還設(shè)置有一冷水循環(huán)結(jié)構(gòu)，所述冷水循環(huán)結(jié)構(gòu)與冷水管連接，用于對(duì)冷水管內(nèi)流通的水進(jìn)行循環(huán)。
[0015]一種適用于上述高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的控制方法，其中，包括以下步驟:
T1、設(shè)置熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值；
T2、通過(guò)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器分別采集熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度；
T3、計(jì)算并控制加熱單元及冷卻單元的運(yùn)行，對(duì)待加熱水進(jìn)行分級(jí)加熱及對(duì)待制冷水進(jìn)行分級(jí)制冷；
T4、通過(guò)第二溫度傳感器及第四溫度傳感器分別采集熱水管出水口的水溫度及冷水管出水口的水溫度，并與設(shè)置的熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值比較；
T5、若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行加載運(yùn)行，若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際熱水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度；
T6、若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行加載運(yùn)行，若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際冷水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度。
[0016]所述的控制方法，其中，所述T3具體包括:
T301、對(duì)加熱單元及冷卻單元的各級(jí)加熱子單元及各級(jí)冷卻子單元設(shè)置進(jìn)水溫度，加熱單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)增加，冷卻單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)降低；
T302、根據(jù)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器采集的熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度，控制加熱單元及冷卻單元中各級(jí)子單元的運(yùn)行。
[0017]所述的控制方法，其中，若包括4個(gè)制冷單元，且分別設(shè)置進(jìn)水溫度，其溫度值關(guān)系為:
T1 < T2 < T3 < T4 ；
加熱過(guò)程的控 制為:
當(dāng)熱水管進(jìn)水口的水溫度為T(mén)a < T1時(shí)，四個(gè)制冷單元均啟動(dòng)進(jìn)行制熱運(yùn)行；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T1 < Ta < 2時(shí)，僅啟動(dòng)第二制冷單元、第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T2 < Ta < 3時(shí)，僅啟動(dòng)第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元及第二制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T3 < Ta < 4時(shí)，僅啟動(dòng)第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元、第二制冷單元及第三制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度Ta > T4時(shí)，所有制冷單元均停止，停止加熱；
制冷過(guò)程的控制與加熱過(guò)程的控制相應(yīng)設(shè)置。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，采用了分級(jí)加熱和分級(jí)冷卻方式，在達(dá)到相同制冷和制熱效果的情況下，大幅度降低前級(jí)制冷單元的冷凝溫度，提升前級(jí)制冷單元的蒸發(fā)溫度，從而大幅度提升雙效節(jié)能級(jí)熱式高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的整體能效比，節(jié)約能源。
[0019]同時(shí)，雙效節(jié)能級(jí)熱式高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組還具備智能冷熱聯(lián)供雙效節(jié)能技術(shù)，一份能源輸入，同時(shí)產(chǎn)生冷水和熱水，可為有制冷及制熱需求的公共建筑提供服務(wù)，提供空調(diào)冷水和生活熱水，改變了傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+鍋爐供冷熱或冷水機(jī)組+單級(jí)型空調(diào)熱水器的供冷供熱方式，傳統(tǒng)供冷供熱方式采用兩套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，產(chǎn)生的雙重能耗的問(wèn)題，而本發(fā)明采用一份能源即可獲取制冷制熱的效果，有效的節(jié)約供冷和供熱能源消耗，符合目前國(guó)家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”政策及建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。
[0020]此外，本發(fā)明提供的控制方法，可精準(zhǔn)的控制水的溫度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組。
[0022]圖2是本發(fā)明所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的控制單元連接示意圖。
[0023]圖3是本發(fā)明所述控制方法流程圖。【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提供了一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]本發(fā)明采用的技術(shù)方案通過(guò)制冷單元及控制單元實(shí)現(xiàn)，具體包括:
至少一個(gè)制冷單元，
所述制冷單元，具體包括:通過(guò)制冷單元管道依次連接的壓縮機(jī)、顯熱回收器、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器，其中，
所述壓縮機(jī)，用于將低溫低壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣提升為高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣； 所述顯熱回收器，用于回收高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣中的顯熱熱量；
所述冷凝器，用于將顯熱回收器出口的高溫高壓的制冷劑飽和蒸氣轉(zhuǎn)變成過(guò)冷制冷劑飽和液體，釋放熱量；
所述膨脹閥，用于將冷凝器出來(lái)的過(guò)冷制冷劑飽和液體通過(guò)節(jié)流成為低溫低壓的制冷劑液體；
所述蒸發(fā)器，用于膨脹閥流出的低壓制冷劑液體與冷媒水進(jìn)行熱交換，蒸發(fā)吸收冷媒水的熱量，進(jìn)而獲取低溫冷媒水，同時(shí)氣化形成低壓過(guò)熱制冷劑蒸氣；
以及控制單元，
所述控制單元，通過(guò)控制線路連接熱水泵、冷媒水泵及壓縮機(jī)，其中，
所述控制單元與所述熱水泵連接，用于控制待加熱水的輸入，所述熱水泵還通過(guò)熱水管與顯熱回收器、冷凝器連接構(gòu)成加熱單元，所述加熱單元用于對(duì)待加熱的水進(jìn)行加熱；所述控制單元與所述冷媒水泵連接，用于控制待制冷水的輸入，所述冷媒水泵還通過(guò)冷水管與蒸發(fā)器連接構(gòu)成冷卻單元，所述冷卻單元用于對(duì)待制冷的水進(jìn)行制冷；
所述控制單元與壓縮機(jī)連接，用于控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。
[0026]由上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定制冷單元的個(gè)數(shù)，對(duì)于設(shè)置了多個(gè)制冷單元的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，主要是為了采用分級(jí)加熱和分級(jí)冷卻方式，兩個(gè)制冷單元間可共用一個(gè)蒸發(fā)器，這些改變只是為了達(dá)到更好效果及達(dá)到實(shí)際需求，鑒于此，本發(fā)明通過(guò)一較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組。如圖1所示，所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組包括:
包括第一制冷單元、第二制冷單元、第三制冷單元、第四制冷單元及控制單元，其中，所述第一制冷單元，包括通過(guò)制冷系統(tǒng)管道109依次連接的第一壓縮機(jī)117、第一顯熱回收器123、第一冷凝器124、第一膨脹閥110及第一共用蒸發(fā)器111 ；
所述第二制冷單元，包括通過(guò)制冷系統(tǒng)管道109依次連接的第二壓縮機(jī)108、第二顯熱回收器120、第二冷凝器121及第二膨脹閥110及第一共用蒸發(fā)器111 ;
所述第三制冷單元，包括通過(guò)制冷系統(tǒng)管道109依次連接的第三壓縮機(jī)107、第三顯熱回收器118、第三冷凝器119、第三膨脹閥133及第二共用蒸發(fā)器105 ；
所述第四制冷單元，包括通過(guò)制冷系統(tǒng)管道109依次連接的第四壓縮機(jī)101、第四顯熱回收器131、第四冷凝器127及第四膨脹閥104及第二共用蒸發(fā)器105 ； 所述控制單元115，連接有熱水泵125、冷媒水泵103、第一壓縮機(jī)117及第二壓縮機(jī)108、第三壓縮機(jī)107及第四壓縮機(jī)101，其中，
所述控制單元115與所述熱水泵125連接，用于控制待加熱水的輸入，所述熱水泵125還通過(guò)熱水管122與第一顯熱回收器123、第一冷凝器124、第二顯熱回收器120、第二冷凝器121、第三顯熱回收器118、第三冷凝器119、第四顯熱回收器131及第四冷凝器127連接構(gòu)成加熱單元，所述加熱單元用于對(duì)待加熱的水進(jìn)行加熱；
所述控制單元115與所述冷媒水泵103連接，用于控制待制冷水的輸入，所述冷媒水泵103還通過(guò)冷水管106與第一共用蒸發(fā)器111及第二共用蒸發(fā)器105連接構(gòu)成冷卻單元，所述冷卻單元用于對(duì)待制冷的水進(jìn)行制冷；
所述控制單元115與第一壓縮機(jī)117連接，用于控制第一壓縮機(jī)117的運(yùn)行；
所述控制單元115與第二壓縮機(jī)108連接，用于控制第二壓縮機(jī)108的運(yùn)行。
[0028]所述控制單元115與第三壓縮機(jī)107連接，用于控制第三壓縮機(jī)107的運(yùn)行。
[0029]所述控制單元115與第四壓縮機(jī)101連接，用于控制第二壓縮機(jī)101的運(yùn)行。
[0030]在上述加熱單元設(shè)置有第一溫度傳感器132和第二溫度傳感器130，其中，
所述的第一溫度傳感器132設(shè)置在熱水管122進(jìn)水口 126，用于獲取熱水管進(jìn)水口的水溫度;
所述的第二溫度傳感器130設(shè)置在熱水管122出水口 128，用于獲取熱水管出水口的水
溫度;
所述冷卻單元設(shè)置有第三溫度傳感器133和第四溫度傳感器113，其中，
所述的第三溫度傳感器133設(shè)置在冷水管106進(jìn)水口 102，用于獲取冷水管進(jìn)水口的水溫度;
所述的第四溫度傳感器113設(shè)置在冷水管106出水口 116，用于獲取冷水管出水口的水溫度。
[0031]如上所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，所述加熱單元還設(shè)置有第一水流量保護(hù)器129，所述的第一水流量保護(hù)器129用于調(diào)節(jié)熱水管的水流量；
所述制冷單元還設(shè)置有第二水流量保護(hù)器114，所述的第二水流量保護(hù)器114用于調(diào)節(jié)冷水管的水流量。
[0032]如上所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，在所述制冷單元還設(shè)置有一防凍保護(hù)器112，所述防凍保護(hù)器112具體設(shè)置在冷水管106出水口 116，用于防止制冷狀態(tài)下凍壞冷水管。
[0033]如上所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其中，所述加熱單元還設(shè)置有一熱水循環(huán)結(jié)構(gòu)，所述熱水循環(huán)結(jié)構(gòu)與熱水管連接，用于對(duì)熱水管內(nèi)流通的水進(jìn)行循環(huán)；所述冷卻單元還設(shè)置有一冷水循環(huán)結(jié)構(gòu)，所述冷水循環(huán)結(jié)構(gòu)與冷水管連接，用于對(duì)冷水管內(nèi)流通的水進(jìn)行循環(huán)。設(shè)置水循環(huán)結(jié)構(gòu)是為了對(duì)水進(jìn)行再次加熱或冷卻，這是因?yàn)楫?dāng)用戶設(shè)定了目標(biāo)水溫值后，通過(guò)冷卻或加熱后，水溫達(dá)不到設(shè)置目標(biāo)水溫值時(shí)可將水進(jìn)行循環(huán)進(jìn)行再次加熱，以達(dá)到目標(biāo)水溫值后進(jìn)行輸出。
[0034]在圖1中，本發(fā)明制冷單元的制冷過(guò)程為:低溫低壓的制冷劑蒸氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后，形成高溫高壓過(guò)熱蒸氣，進(jìn)入各級(jí)制冷單元的顯熱回收器進(jìn)行一級(jí)冷卻，形成高溫高壓滿和蒸氣進(jìn)入各級(jí)制冷單元冷凝器進(jìn)行二級(jí)冷卻形成制冷劑過(guò)冷液體，制冷劑過(guò)冷液體經(jīng)過(guò)各級(jí)制冷單元膨脹閥節(jié)流后，形成低溫低壓液體，進(jìn)入各級(jí)制冷單元蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸收空調(diào)用冷媒水的熱量，形成低溫低壓蒸氣，回到各級(jí)制冷單元壓縮機(jī)的吸氣口。
[0035]如圖1所示，采用本發(fā)明所述技術(shù)方案對(duì)水進(jìn)行加熱的流程為:通過(guò)加熱單元進(jìn)入口進(jìn)水，先進(jìn)入第一制冷單元的第一冷凝器進(jìn)行一級(jí)加熱，吸收第一制冷單元的第一顯熱回收器出口的高溫高壓滿和蒸氣的潛熱后一級(jí)升溫，進(jìn)入第一制冷單元的第一顯熱回收器進(jìn)行二級(jí)加熱，吸收第一制冷單元的第一壓縮機(jī)高溫高壓冷媒的排氣過(guò)熱蒸氣的顯熱二級(jí)升溫；然后，進(jìn)入第二制冷單元的第二冷凝器進(jìn)行三級(jí)加熱，吸收第二制冷單元的第二顯熱回收器出口的高溫高壓滿和蒸氣的潛熱后三級(jí)升溫，進(jìn)入第二制冷單元的第二顯熱回收器進(jìn)行四級(jí)加熱，吸收第二制冷單元的第二壓縮機(jī)高溫高壓冷媒的排氣過(guò)熱蒸氣的顯熱四級(jí)升溫，然后，進(jìn)入第三制冷單元的第三冷凝器進(jìn)行五級(jí)加熱，吸收第三制冷單元的第三顯熱回收器出口的高溫高壓滿和蒸氣的潛熱后五級(jí)升溫，進(jìn)入第三制冷單元的第三顯熱回收器進(jìn)行六級(jí)加熱，吸收第三制冷單元的第三壓縮機(jī)高溫高壓冷媒的排氣過(guò)熱蒸氣的顯熱六級(jí)升溫；最后，進(jìn)入第四制冷單元的第四冷凝器進(jìn)行七級(jí)加熱，吸收第四制冷單元的第四顯熱回收器出口的高溫高壓滿和蒸氣的潛熱七級(jí)升溫后，進(jìn)入第四制冷單元的第四顯熱回收器進(jìn)行八級(jí)加熱，吸收第四制冷單元的第四壓縮機(jī)高溫高壓冷媒的排氣過(guò)熱蒸氣的顯熱八級(jí)升溫，經(jīng)過(guò)八級(jí)加熱升溫后，達(dá)到送水設(shè)定溫度后送至使用終端進(jìn)行使用。
[0036]如圖1所示，采用本發(fā)明所述技術(shù)方案對(duì)水進(jìn)行冷卻的流程為:冷媒水首先通過(guò)冷卻單元進(jìn)水口進(jìn)水，首先流經(jīng)設(shè)置在第三制冷單元和第四制冷單元間的第二共用蒸發(fā)器進(jìn)行一級(jí)冷卻，吸收第三制冷單元和第四制冷單元節(jié)流后的液態(tài)冷媒蒸發(fā)的冷量之后，降低了冷媒水溫度，然后進(jìn)入第一制冷單元和第二制冷單元的蒸發(fā)器進(jìn)行二級(jí)冷卻，吸收第一制冷單元和第二制冷單元節(jié)流后的液態(tài)冷媒蒸發(fā)的冷量之后，進(jìn)一步降低冷媒水的水溫度，達(dá)到冷媒水設(shè)定溫度后送至使用終端進(jìn)行使用。
[0037]圖2是本發(fā)明所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的控制單元連接示意圖。如圖2所示，控制單元209連接有第一壓縮機(jī)215、第二壓縮機(jī)214、第三壓縮機(jī)213、第四壓縮機(jī)212、熱水泵211、冷媒水泵210、顯示單元21及傳感器數(shù)據(jù)采集單元208，其中，所述傳感器數(shù)據(jù)采集單元208還連接有第一溫度傳感器201、第二溫度傳感器202、第三溫度傳感器204、第四溫度傳感器205、第一水流量保護(hù)器203、第二水流量保護(hù)器206及防凍保護(hù)器207，其中，顯示單元用于設(shè)置待加熱水的目標(biāo)水溫值及待制冷水的目標(biāo)水溫值，以及顯示傳感器數(shù)據(jù)采集單元接收的各種數(shù)據(jù)，控制單元根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算和控制一體機(jī)運(yùn)行，通過(guò)控制第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、第三壓縮機(jī)、第四壓縮機(jī)、熱水泵及冷媒水泵實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而確保在任何時(shí)間供應(yīng)的冷水和熱水溫度達(dá)到實(shí)際使用的需求。
[0038]圖3是本發(fā)明所述控制方法流程圖。如圖3所示，本發(fā)明所述的控制方法包括以下步驟:
301、設(shè)置熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值；
302、通過(guò)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器分別采集熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度；
303、計(jì)算并控制加熱單元及冷卻單元的運(yùn)行，對(duì)待加熱水進(jìn)行分級(jí)加熱及對(duì)待制冷水進(jìn)行分級(jí)制冷；
304、通過(guò)第二溫度傳感器及第四溫度傳感器分別采集熱水管出水口的水溫度及冷水管出水口的水溫度，并與設(shè)置的熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值比較；
305、若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行加載運(yùn)行，若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際熱水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度；
306、若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行加載運(yùn)行，若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際冷水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度。
[0039]如上所述的接近設(shè)定目標(biāo)水溫度是指與設(shè)定目標(biāo)水溫度相近，溫度相差在一定的范圍內(nèi)，可以設(shè)置為0.5攝氏度、I攝氏度、2攝氏度等等。
[0040]所述的控制方法，其中，所述步驟303具體包括:
對(duì)加熱單元及冷卻單元的各級(jí)加熱子單元及各級(jí)冷卻子單元設(shè)置進(jìn)水溫度，加熱單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)增加，冷卻單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)降低；
根據(jù)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器采集的熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度，控制加熱單元及冷卻單元中各級(jí)子單元的運(yùn)行。
[0041]所述的控制方法，其中，若包括4個(gè)制冷單元，且分別設(shè)置進(jìn)水溫度，其溫度值關(guān)系為:
T1 < T2 < T3 < T4 ；
加熱過(guò)程的控制為:
當(dāng)熱水管進(jìn)水口的水溫度為T(mén)a < T1時(shí)，四個(gè)制冷單元均啟動(dòng)進(jìn)行制熱運(yùn)行；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T1 < Ta < 2時(shí)，僅啟動(dòng)第二制冷單元、第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T2 < Ta < 3時(shí)，僅啟動(dòng)第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元及第二制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T3 < Ta < 4時(shí)，僅啟動(dòng)第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元、第二制冷單元及第三制冷單元停止；
當(dāng)熱水進(jìn)水溫度Ta > T4時(shí)，所有制冷單元均停止，停止加熱；
制冷過(guò)程的控制與加熱過(guò)程的控制相應(yīng)設(shè)置，具體如:
冷媒水出水溫度值設(shè)置為T(mén)s，該值可由用戶在顯示單元上設(shè)定。采用第四溫度傳感器測(cè)量實(shí)際出水溫度，當(dāng)實(shí)際冷媒水出水溫度Td < Ts時(shí)，通過(guò)水泵調(diào)速器增大水泵出水流量，保證冷媒水出水溫度達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)實(shí)際出水溫度Td > Ts時(shí)，通過(guò)水泵調(diào)速器減小水泵出水流量，保證冷媒水出水溫度達(dá)到設(shè)定值。
[0042]本發(fā)明具備智能冷熱聯(lián)供雙效節(jié)能技術(shù)，采用一套設(shè)備，一份能源輸入，可以同時(shí)產(chǎn)生冷水和熱水，可為同時(shí)具有制冷和制需求的公共建筑，同時(shí)提供空調(diào)冷水和生活熱水，解決了傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+鍋爐供冷熱或冷水機(jī)組+單級(jí)型空調(diào)熱水器的供冷供熱方式，兩套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，產(chǎn)生的雙重能耗的問(wèn)題，節(jié)約供冷和供熱雙重能源消耗。
[0043]本發(fā)明采用顯熱回收器與冷凝器兩級(jí)加熱設(shè)計(jì)，能效比高，節(jié)約能源，
傳統(tǒng)的空調(diào)熱水器均采用單級(jí)且單冷凝器設(shè)計(jì)，無(wú)法較好的利用過(guò)熱蒸氣的溫度，例如需要60°C生活熱情況下，以63-65°C冷凝溫度為例，此時(shí)排氣過(guò)熱溫度可高達(dá)90-95°C，傳統(tǒng)單冷凝器的設(shè)計(jì)方式，無(wú)法有效的利用排氣的過(guò)熱溫度，用于提升熱水溫度和降低冷凝溫度。
[0044]上述實(shí)施例中采用四級(jí)制冷單元逐級(jí)加熱，每級(jí)制冷單元加熱又使用顯熱回收器和冷凝器兩級(jí)進(jìn)行加熱，與傳統(tǒng)的單級(jí)單冷凝器型空調(diào)熱水器相比，例如需要60°C生活熱情況下，以第四級(jí)制冷單元加熱為例，此時(shí)排氣溫度達(dá)到90_95°C，此時(shí)顯熱點(diǎn)總熱量的20%，顯熱約可產(chǎn)生2°C溫升，因此冷凝器的出水溫度是58 °C，所以，第四級(jí)制冷單元的冷凝溫度可以僅達(dá)到61-63°C，也即相同出水溫度情況下，其余單元的冷凝壓力同樣下降2°C，整體上降低了制冷單元的冷凝溫度，從而提升了整機(jī)的能效比，節(jié)約能源。
[0045]傳統(tǒng)的空調(diào)熱水器均采用單級(jí)型設(shè)計(jì)，例如需要60°C生活熱情況下，整機(jī)的冷凝溫度需要高達(dá)63-65°C，從而導(dǎo)致了單級(jí)型空調(diào)熱水器的壓縮機(jī)運(yùn)行效率相當(dāng)?shù)?，仍然無(wú)法大幅度降低熱水所需的能耗。
[0046]傳統(tǒng)的冷水機(jī)組采用單級(jí)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)，例如需要7°C冷媒水情況下，整機(jī)的蒸發(fā)溫度需要低達(dá)2_5°C，從而導(dǎo)致了單級(jí)型冷水機(jī)組的壓縮機(jī)運(yùn)行效率相當(dāng)?shù)停匀粺o(wú)法大幅度降低冷媒水所需的能耗。
[0047]本發(fā)明的蒸發(fā)器采用四級(jí)制冷單元，與傳統(tǒng)的單級(jí)型冷水機(jī)組相比，大大提升了前面級(jí)制冷單元的蒸發(fā)溫度，從而大幅度提升了整機(jī)的能效比，節(jié)約能源，例如:需要TC冷媒水情況下，分四級(jí)制冷單元逐級(jí)冷卻設(shè)計(jì)，除后級(jí)單元的蒸發(fā)溫度需要低達(dá)2-5°C外，其余單元的冷凝壓力可處于4.5-7.5 0C。
[0048]本發(fā)明提供的技術(shù)方案控制精度高，控制單元根據(jù)顯示單元的熱水管出水口目標(biāo)溫度值設(shè)定及冷媒水管出水口目標(biāo)溫度值設(shè)定，通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)采集單元采集實(shí)際運(yùn)行中的熱水出水溫度值、冷媒水出溫度值等數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算和控制各執(zhí)行單元，控制第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、第三壓縮機(jī)、第四壓縮機(jī)、熱水泵及冷媒水泵的開(kāi)?；蜉d荷比例，確保在任何時(shí)間供應(yīng)的冷水和熱水溫度達(dá)到實(shí)際使用的需求，有效提升了冷熱水的出水溫度控制精度。
[0049]綜上所述，本發(fā)明提供的一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組及其控制方法，有效的解決了目前同時(shí)需要提供空調(diào)冷水和生活熱水的公共建筑，傳統(tǒng)上使用傳統(tǒng)冷水機(jī)組+鍋爐供冷熱或冷水機(jī)組+單級(jí)型空調(diào)熱水器的供冷供熱方式，兩套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，產(chǎn)生的雙重能耗的問(wèn)題，采用一套雙效節(jié)能級(jí)熱式高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組替代傳統(tǒng)上使用傳統(tǒng)冷水機(jī)組+鍋爐供冷熱或冷水機(jī)組+單級(jí)型空調(diào)熱水器的供冷供熱方式，一份能源輸入，可以同時(shí)產(chǎn)生冷水和熱水，同時(shí)相比傳統(tǒng)單級(jí)型單冷凝器空調(diào)熱水器和傳統(tǒng)單級(jí)冷水機(jī)組能效比更高，能效比更高，更加節(jié)約能源，它設(shè)計(jì)合理、高效節(jié)能、控制精度、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。它節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，符合國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能和環(huán)保政策，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義，值得大力推廣。
[0050]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(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，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于，包括: 至少一個(gè)制冷單元， 所述制冷單元， 具體包括:通過(guò)制冷單元管道依次連接的壓縮機(jī)、顯熱回收器、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器，其中， 所述壓縮機(jī)，用于將低溫低壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣提升為高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣； 所述顯熱回收器，用于回收高溫高壓的制冷劑過(guò)熱蒸氣中的顯熱熱量； 所述冷凝器，用于將顯熱回收器出口的高溫高壓的制冷劑飽和蒸氣轉(zhuǎn)變成過(guò)冷制冷劑飽和液體，釋放熱量； 所述膨脹閥，用于將冷凝器出來(lái)的過(guò)冷制冷劑飽和液體通過(guò)節(jié)流成為低溫低壓的制冷劑液體； 所述蒸發(fā)器，用于膨脹閥流出的低壓制冷劑液體與冷媒水進(jìn)行熱交換，蒸發(fā)吸收冷媒水的熱量，進(jìn)而獲取低溫冷媒水，同時(shí)氣化形成低壓過(guò)熱制冷劑蒸氣； 以及控制單元， 所述控制單元，通過(guò)控制線路連接熱水泵、冷媒水泵及壓縮機(jī)，其中， 所述控制單元與所述熱水泵連接，用于控制待加熱水的輸入，所述熱水泵還通過(guò)熱水管與顯熱回收器、冷凝器連接構(gòu)成加熱單元，所述加熱單元用于對(duì)待加熱的水進(jìn)行加熱；所述控制單元與所述冷媒水泵連接，用于控制待制冷水的輸入，所述冷媒水泵還通過(guò)冷水管與蒸發(fā)器連接構(gòu)成冷卻單元，所述冷卻單元用于對(duì)待制冷的水進(jìn)行制冷； 所述控制單元與壓縮機(jī)連接，用于控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于，兩個(gè)制冷單元共用一蒸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于，還包括四個(gè)制冷單元，其中，第一制冷單元與第二制冷單元共用第一蒸發(fā)器；第三制冷單元與第四制冷單元共用第二蒸發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于，還包括一顯示單元，用于設(shè)置待加熱水的目標(biāo)水溫值及待制冷水的目標(biāo)水溫值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于， 所述加熱單元設(shè)置有第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中， 所述的第一溫度傳感器設(shè)置在熱水管進(jìn)水口，用于獲取熱水管進(jìn)水口的水溫度； 所述的第二溫度傳感器設(shè)置在熱水管出水口，用于獲取熱水管出水口的水溫度； 所述制冷單元設(shè)置有第三溫度傳感器和第四溫度傳感器，其中， 所述的第三溫度傳感器設(shè)置在冷水管進(jìn)水口，用于獲取冷水管進(jìn)水口的水溫度； 所述的第四溫度傳感器設(shè)置在冷水管出水口，用于獲取冷水管出水口的水溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于， 所述加熱單元還包括第一水流量保護(hù)器，所述的第一水流量保護(hù)器用于調(diào)節(jié)熱水管的水流量； 所述冷卻單元還包括第二水流量保護(hù)器，所述的第二水流量保護(hù)器用于調(diào)節(jié)冷水管的水流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組，其特征在于，在所述制冷單元還設(shè)有一防凍保護(hù)器，所述防凍保護(hù)器具體設(shè)置在冷水管出水口，用于防止制冷狀態(tài)下凍壞冷水管。
8.如權(quán)利要求5所述的高溫級(jí)熱式冷熱水機(jī)組的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: T1、設(shè)置熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值； T2、通過(guò)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器分別采集熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度； T3、計(jì)算并控制加熱單元及冷卻單元的運(yùn)行，對(duì)待加熱水進(jìn)行分級(jí)加熱及對(duì)待制冷水進(jìn)行分級(jí)制冷； T4、通過(guò)第二溫度傳感器及第四溫度傳感器分別采集熱水管出水口的水溫度及冷水管出水口的水溫度，并與設(shè)置的熱水管出水口的目標(biāo)水溫值及冷水管出水口的目標(biāo)水溫值比較； T5、若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行加載運(yùn)行，若第二溫度傳感器測(cè)量的熱水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際熱水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度； T6、若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度低于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行加載運(yùn)行，若第四溫度傳感器測(cè)量的冷水出口溫度高于設(shè)定目標(biāo)水溫值，則對(duì)冷水泵進(jìn)行卸載運(yùn)行，保證實(shí)際冷水出水溫度接近設(shè)定目標(biāo)水溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述T3具體包括: T301、對(duì)加熱單元及冷卻單元的各級(jí)加熱子單元及各級(jí)冷卻子單元設(shè)置進(jìn)水溫度，加熱單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)增加，冷卻單元的進(jìn)水溫度值關(guān)系為逐級(jí)降低； T302、根據(jù)第一溫度傳感器及第三溫度傳感器采集的熱水管進(jìn)水口的水溫度及冷水管進(jìn)水口的水溫度，控制加熱單元及冷卻單元中各級(jí)子單元的運(yùn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，若包括4個(gè)制冷單元，且分別設(shè)置進(jìn)水溫度，其溫度值關(guān)系為:
T1 < T2 < T3 < T4 ； 加熱過(guò)程的控制為: 當(dāng)熱水管進(jìn)水口的水溫度為T(mén)a < T1時(shí)，四個(gè)制冷單元均啟動(dòng)進(jìn)行制熱運(yùn)行； 當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T1 < Ta < 2時(shí)，僅啟動(dòng)第二制冷單元、第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元停止； 當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T2 < Ta < 3時(shí)，僅啟動(dòng)第三制冷單元及第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元及第二制冷單元停止； 當(dāng)熱水進(jìn)水溫度T3 < Ta < 4時(shí)，僅啟動(dòng)第四制冷單元進(jìn)行制熱運(yùn)行，第一制冷單元、第二制冷單元及第三制冷單元停止； 當(dāng)熱水進(jìn)水溫度Ta > T4時(shí)，所有制冷單元均停止，停止加熱； 制冷過(guò)程的控制與加熱過(guò)程的控制相應(yīng)設(shè)置。
【文檔編號(hào)】F25B49/02GK103925736SQ201410132424
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】林創(chuàng)輝, 歐陽(yáng)惕, 張曉艷, 李云鵬, 邱育群, 陳華, 張學(xué)偉 申請(qǐng)人:廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司