专利名称：一种用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统及控制方法
技术领域：
本发明是一种用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统及控制方法，属于高层建筑中央空调系统的节能创新技术。
背景技术：
现代高层建筑的广泛应用对中央空调系统提出了更高的要求，由于普通中央空调系统的极限工作压力一般不超过1. 6MPa，对于高层建筑来说，根据管内允许流速设计冷冻水循环系统时，如果系统水静压力和水泵工作压头之和超过冷水机组及部件的耐压值时， 就需要定制高耐压设备或采用多个分区系统的形式。高耐压设备，价格昂贵，工程造价高， 但控制简单。分区系统一般有两种形式一种是采用单一空调主机的闭式系统，各高低分区闭式系统之间采用水一水热交换器传递冷量，这将导致系统能耗增加的问题。例如，采用目前换热效率比较高的板式换热器，换热温差也很难达到2°C以内，按照国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003和相关空调主机参数，每增加一套换热器，换热温差增加2°C计，空调主机能耗将增加8%-10%，由于空调主机能耗占空调系统能耗的70%左右，这样势必增加大量的能耗支出。另一种分区系统是高低区分别采用独立的空调主机系统，这将导致工程造价高，系统运行管理分散，建筑空调总能耗增加。因此，提出一种节能型单一主机的高层建筑中央空调冷冻水循环系统对高层建筑空调节能、简化系统的运行管理和控制等都具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种减少供回水温差损失，节省空调能耗的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统。本发明设计合理，避免系统压力超过普通空调冷水主机、其它空调设备、管路和管道阀门的承压能力。本发明的另一目的在于提供一种控制方便，操作简单的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统的控制方法。本发明的技术方案是本发明用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，包括有空调主机、低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统，其中低区冷冻水循环系统采用闭式冷冻水循环系统，高区采用开式冷冻水循环系统，高区冷冻水循环系统通过高区供水箱和高区回水箱与低区冷冻水循环系统相连接，空调主机)的低温冷冻水通过低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统而无需换热器直接输送至空调末端。上述低区冷冻水循环系统包括有低区冷冻水循环泵、低区空调末端，高区冷冻水循环系统包括高区供水箱、高区冷冻水循环泵、水轮机、高区回水箱、高区膨胀水箱，其中空调主机的低温冷冻水通过低区冷冻水循环泵输送至低区空调末端及直接输送至高区供水箱，高区供水箱中的低温冷冻水通过高区冷冻水循环泵直接输送至高区空调末端，高区空调末端与高区膨胀水箱连接及通过水轮机与高区回水箱连接。上述高区供水箱安装有水位控制装置。
上述高区冷冻水循环泵与高区空调末端之间还装设有止回阀。上述高区冷冻水循环泵与止回阀之间还装设有用于测量高区冷冻水循环泵的出口压力、对高区冷冻水循环泵进行反馈控制的压力传感器。上述高区空调末端为是风机盘管，或风柜，或诱导器，或末端空气处理设备；上述高区回水箱兼作低区冷冻水循环系统的膨胀水箱。上述水轮机与高区回水箱之间还装设有电动阀；上述高区供水箱及高区回水箱两个水箱安装在低区冷冻水循环系统承压的极限高度以下。上述水轮机的输出端接发电机，或直接驱动高区冷冻水循环泵。本发明用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统的控制方法，包括如下运行控制步骤
1)空调主机、低区冷冻水循环泵、高区冷冻水循环泵、止回阀、水轮机处于开启状态，系统正常运行；
2)空调低温冷冻水从空调主机通过低区冷冻水循环泵输送到高区供水箱；
3)高区冷冻水循环泵运行，从高区供水箱中抽取冷冻水，输送到高区空调末端；
4)高区冷冻水经过高区空调末端热升温后，通过回水管汇总后回流至水轮机，在推动水轮机做功后再通过电动阀回流至高区回水箱；
5)高区回水箱的冷冻回水再回流至空调主机。上述高区冷冻水循环系统停止运行前，先关闭电动阀，再停止高区冷冻水循环泵运行。本发明由于采用单一空调主机的分区系统将冷冻水直接输送至所有高、低区末端，取消高低分区系统之间的水一水热交换器，因此，减少了供回水温差损失，节省空调能耗，同时避免系统底部压力超过普通空调冷水主机、其它空调设备、管路和管道阀门的承压能力。本发明可以有效地直接利用空调系统低温冷冻水，避免了通过换热器造成的温升，提高了空调主机及系统的运行效率，节能效果显著，符合节能降耗的环保要求。本发明的控制方法容易操作，控制方便。本发明是一种方便实用的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统及控制方法。
图1为本发明系统的原理图2为本发明系统实施例1的原理图； 图3为本发明系统实施例2的原理图。
具体实施例方式实施例
本发明系统的原理图如图1所示，本发明用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统， 包括有空调主机1、低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统，其中低区冷冻水循环系统采用闭式冷冻水循环系统，高区采用开式冷冻水循环系统，高区冷冻水循环系统通过高区供水箱和高区回水箱与低区水循环系统相连接，空调主机1的低温冷冻水通过低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统而无需换热器直接输送至空调末端。
本实施例中，上述低区冷冻水循环系统包括有低区冷冻水循环泵2、低区空调末端 3，高区水循环系统包括高区供水箱4、高区冷冻水循环泵6、水轮机10、高区回水箱12、高区膨胀水箱13，其中空调主机1的低温冷冻水通过低区冷冻水循环泵2输送至低区空调末端 3及直接输送至高区供水箱4，高区供水箱4中的低温冷冻水通过高区冷冻水循环泵6直接输送至高区空调末端9，高区空调末端9与高区膨胀水箱13连接及通过水轮机10与高区回水箱12连接。此外，上述高区供水箱4安装有水位控制装置5。本实施例中，上述高区冷冻水循环泵6与高区空调末端9之间还装设有止回阀8。另外，上述高区冷冻水循环泵6与止回阀8之间还装设有用于测量高区冷冻水循环泵6的出口压力、对高区冷冻水循环泵6进行反馈控制的压力传感器7。本实施例中，上述高区空调末端9可以是风机盘管，或风柜，或诱导器，或末端空气处理设备；上述高区回水箱12兼作低区水循环系统的膨胀水箱。本实施例中，上述水轮机10与高区回水箱12之间还装设有电动阀11 ；上述高区供水箱4及高区回水箱12两个水箱安装在低区冷冻水循环系统承压的极限高度以下。上述水轮机10的输出端可以接发电机14，如图2所示，水轮机10通过发电机14 将机械能转换为电能，电能可并入电网或供其他用电设备使用，有效回收高区冷冻回水势能，实现节能环保的目的。或直接驱动高区冷冻水循环泵6，如图3所示，水轮机10直接驱动高区冷冻水循环泵6，降低高区冷冻水循环泵6的输入电功率，有效回收高区冷冻回水的势能，实现节能环保的目的。本发明用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统的控制方法，包括如下运行控制步骤
1)空调主机1、低区冷冻水循环泵2、高区冷冻水循环泵6、止回阀8、水轮机10处于开启状态，系统正常运行；
2)空调低温冷冻水从空调主机1通过低区冷冻水循环泵2输送到高区供水箱4；
3)高区冷冻水循环泵6运行，从高区供水箱4中抽取低温冷冻水，输送到高区空调末端
9 ；
4)高区低温冷冻水经过高区空调末端9换热升温后，通过回水管汇总后回流至水轮机 10，在推动水轮机10做功后再通过电动阀(11)回流至高区回水箱12 ；
5)高区回水箱12的冷冻回水再回流至空调主机1。上述高区冷冻水循环系统停止运行前，先关闭电动阀11，再停止高区冷冻水循环泵6运行。
权利要求
1.一种用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，特征在于包括有空调主机(1)、低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统，其中低区冷冻水循环系统采用闭式冷冻水循环系统，高区采用开式冷冻水循环系统，高区冷冻水循环系统通过高区供水箱和高区回水箱与低区冷冻水循环系统相连接，空调主机(1)的低温冷冻水通过低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统而无需换热器直接输送至空调末端。
2.根据权利要求1所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述低区冷冻水循环系统包括有低区冷冻水循环泵(2)、低区空调末端(3)，高区冷冻水循环系统包括高区供水箱(4)、高区冷冻水循环泵(6)、水轮机(10)、高区回水箱(12)、高区膨胀水箱(13)，其中空调主机(1)的冷冻水通过低区冷冻水循环泵(2)输送至低区空调末端(3) 及直接输送至高区供水箱(4)，高区供水箱(4)中的低温冷冻水通过高区冷冻水循环泵(6) 直接输送至高区空调末端(9)，高区空调末端(9)与高区膨胀水箱(13)连接及通过水轮机 (10)与高区回水箱(12)连接。
3.根据权利要求2所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述高区供水箱(4)安装有水位控制装置(5)。
4.根据权利要求2所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述高区冷冻水循环泵(6)与高区空调末端(9)之间还装设有止回阀(8)。
5.根据权利要求4所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述高区冷冻水循环泵(6)与止回阀(8)之间还装设有用于测量高区冷冻水循环泵(6)的出口压力、对高区冷冻水循环泵(6 )进行反馈控制的压力传感器(7 )。
6.根据权利要求2所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述高区回水箱(12)兼作低区冷冻水循环系统的膨胀水箱。
7.根据权利要求2至6任一项所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述水轮机(10)与高区回水箱(12)之间还装设有电动阀(11);上述高区供水箱(4) 及高区回水箱(12)两个水箱安装在低区冷冻水循环系统承压的极限高度以下。
8.根据权利要求7所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统，其特征在于上述水轮机(10)的输出端接发电机(14)，或直接驱动高区冷冻水循环泵(6)。
9.根据权利要求7所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统的控制方法，其特征在于包括如下运行控制步骤1)空调主机(1)、低区冷冻水循环泵(2)、高区冷冻水循环泵(6)、止回阀(8)、水轮机 (10)处于开启状态，系统正常运行；2)空调冷冻水从空调主机(1)通过低区冷冻水循环泵(2)输送到高区供水箱(4)；3)高区冷冻水循环泵(6)运行，从高区供水箱(4)中抽取冷冻水，输送到高区空调末端(9)；4)高区冷冻水经过高区空调末端(9)换热升温后，通过回水管汇总后回流至水轮机(10)，在推动水轮机(10)做功后再通过电动阀(11)回流至高区回水箱(12)；5)高区回水箱(12)的冷冻回水再回流至空调主机(1)。
10.根据权利要求9所述的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统的控制方法，其特征在于上述高区冷冻水循环系统停止运行前，先关闭电动阀(11)，再停止高区冷冻水循环泵(6)运行。
全文摘要
本发明是一种用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统及控制方法。本发明的用于高层建筑中央空调系统的冷冻水系统包括有空调主机(1)、低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统，其中低区冷冻水循环系统采用闭式冷冻水循环系统，高区采用开式冷冻水循环系统，高区冷冻水循环系统通过高区供水箱和高区回水箱与低区冷冻水循环系统相连接，空调主机(1)的低温冷冻水通过低区冷冻水循环系统及高区冷冻水循环系统而无需换热器直接输送至空调末端。本发明通过闭式系统与开式系统相结合的方式，确保空调主机的冷冻水直接输送至所有末端，无需通过换热器，达到在满足末端温湿度要求的前提下节约空调主机能耗，符合节能降耗的环保要求，设计可靠，节能效果显著。
文档编号F24F3/00GK102519095SQ20111039510
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者陈舒萍 申请人:广州铁路职业技术学院