一种高效节能的水电空调系统及其控制方法
【专利摘要】一种高效节能的水电空调系统及其控制方法，包括水电站深层水库水供回水系统，还包括新风机组、冷热水机组、末端机组、管路系统和控制系统；管路系统包括保温供水管和排水管，保温供水管的一端浸泡在水电站深层水库水供回水系统的水电站深层水库水中，另一端与新风机组、冷热水机组以及末端机组相接，排水管的一端与新风机组、冷热水机组以及末端机组相接。本发明通过上述结构的改良，摒弃了现有技术空调的设计不合理之处，因地制宜地利用水电站得天独厚的水电站深层水库水作为空调系统制冷的冷源或供暖的热源，并提供了先进的控制方法，具有设计合理、高效节能、水温控制精度高、出水温度稳定、使用舒适性高、节约能源、减少环境污染等特点。
【专利说明】一种高效节能的水电空调系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水电空调系统，具体是一种高效节能的水电空调系统及其控制方 法。
【背景技术】
[0002] 水电站拥有得天独厚的可再生资源一深层恒温水库水，该深层恒温水库水的水体 温度常年在7?25°C之间（夏季15?25°C、冬季7?15°C )，该温度的水库水十分适合于 空调系统节能应用，如果得到良好的应用，可大量节约水电站暖通空调系统运转所需的电 能。
[0003] 但是，目前大多数水电站空调系统仍按传统的思维和设计方式，与其它建筑物一 样，设计成通用的普通空调系统，如普通风冷冷（热）水机组加末端或普通水冷冷水机组加 末端的中央空调系统，其运行效率低、能耗大。这种系统的设计完全没有考虑水电站独特的 环境和资源，只考虑如何实现空调系统，而不考虑利用独特环境和资源实现空调节能的问 题，从而导致水电站守着取之不尽用之不竭的可再生资源不用，而采用其它不节能的冷却 或加热方式。这些冷却方式的普通空调系统，不能满足目前国家倡导的"节能减排"政策， 以及建设能源节约型、环境友好型社会的要求。因此，有必要进一步改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在提供一种设计合理、高效节能、水温控制精度高、出水温度稳 定、使用舒适性高、节约能源、减少环境污染的高效节能的水电空调系统及其控制方法，以 克服现有技术中的不足之处。
[0005] 按此目的设计的一种高效节能的水电空调系统，包括水电站深层水库水供回水系 统，其特征在于：还包括新风机组、冷热水机组、末端机组、管路系统和控制系统；其中，管 路系统包括保温供水管和排水管，保温供水管的一端浸泡在水电站深层水库水供回水系统 的水电站深层水库水中，另一端与新风机组、冷热水机组以及末端机组相接，排水管的一端 与新风机组、冷热水机组以及末端机组相接。
[0006] 所述水电站深层水库水供回水系统为直接供应式和间接供应式、且可根据水质情 况进行选择；
[0007] 所述的直接供应式包括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网、抽水泵、止回 阀、除污器、电子水处理仪、Y型过滤器以及供水出水阀；
[0008] 所述的间接供应式包括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网、抽水泵、止回 阀、除污器、电子水处理仪、Y型过滤器、供水出水阀、板式换热器、循环水泵以及循环水阀。
[0009] 所述冷热水机组包括压缩机、壳管蒸发器、膨胀阀和壳管冷凝器；
[0010] 管路系统包括新风盘管回水阀、新风盘管进水阀、末端机组新风盘管回水阀、末端 机组新风盘管进水阀、使用侧水泵、止回阀、冷热媒水供水管、冷热媒水回水管和功能转换 水阀； toon] 控制系统包括电气控制箱、水库供水温度传感器、水库回水温度传感器、冷媒水送 水温度传感器、冷媒水回水温度传感器、新风机组新风温度传感器、新风机组送风温度传感 器、末端机组新风温度传感器、末端机组回风温度传感器、末端机组送风温度传感器、传感 器数据采集系统、中央控制器系统和显示操作系统。
[0012] 所述保温供水管的另一端分有第一管路、第二管路、第三管路、第四管路、第五管 路和第六管路；
[0013] 第一管路与冷热媒水回水管相接、且与第二管路并联；第一功能转换水阀和第三 功能转换水阀串接在第一管路中，第二功能转换水阀和第四功能转换水阀串接第二管路 中；壳管冷凝器的出水端接入第二功能转换水阀与第四功能转换水阀之间，壳管蒸发器的 出水端接入第一功能转换水阀与第三功能转换水阀之间；
[0014] 排水管的一端与第三管路的一端相接，第三管路的另一端与冷热媒水供水管相 接；第四管路与第三管路并联；第五功能转换水阀和第七功能转换水阀串接在第三管路 中，第六功能转换水阀和第八功能转换水阀串接在第四管路中；壳管冷凝器的进水端接入 第五功能转换水阀与第七功能转换水阀之间，壳管蒸发器的进水端接入第六功能转换水阀 与第八功能转换水阀之间；
[0015] 第五管路的一端与排水管的一端相接，另一端与冷热媒水回水管相接，第九功能 转换水阀串接在第五管路中，第十功能转换水阀串接在第六管路中；
[0016] 使用侧水泵和止回阀串接在冷热媒水回水管中；
[0017] 水库供水温度传感器串接在保温供水管中，水库回水温度传感器串接在排水管 中；
[0018] 冷媒水送水温度传感器串接在冷热媒水供水管中，冷媒水回水温度传感器串接在 冷热媒水回水管中。
[0019] 所述第五管路与排水管的连接端分设有第七管路和第八管路；第七管路、第八管 路分别与新风机组和末端机组相接；
[0020] 所述的新风机组包括依次设置的新风机组风阀、新风机组过滤器、新风机组预冷 盘管、新风机组表冷器和新风机组送风机；
[0021] 所述的末端机组包括混合过滤段、表冷挡水段、空气处理段和送风段；其中，混合 过滤段的一侧依次设置有新风风阀、新风过滤器和末端机组预冷盘管，另一侧设置有回风 风阀，表冷挡水段上设置有末端机组表冷器，送风段上设置有末端机组送风机。
[0022] 所述第七管路与新风机组预冷盘管的进水端相接，新风机组预冷盘管的出水端与 保温供水管相接；
[0023] 新风机组表冷器的进水端与冷热媒水供水管相接，出水端与冷热媒水回水管相 接；
[0024] 第八管路与末端机组预冷盘管的进水端相接，末端机组预冷盘管的出水端与保温 供水管相接；
[0025] 末端机组表冷器的进水端与冷热媒水供水管相接，出水端与冷热媒水回水管相 接。
[0026] 所述风盘管回水阀串接在新风机组预冷盘管的出水端中；
[0027] 新风盘管进水阀串接在新风机组预冷盘管的进水端中；
[0028] 末端机组新风盘管回水阀串接在末端机组预冷盘管的出水端中；
[0029] 末端机组新风盘管进水阀串接在末端机组预冷盘管的进水端中；
[0030] 新风机组新风温度传感器串接在新风机组风阀中；
[0031] 新风机组送风温度传感器串接在新风机组送风机中；
[0032] 末端机组新风温度传感器串接在新风风阀中；
[0033] 末端机组回风温度传感器串接在回风风阀中；
[0034] 末端机组送风温度传感器串接在末端机组送风机中。
[0035] -种高效节能的水电空调系统控制方法，包括上述的水电空调系统，其特征在于 所述：控制系统根据显示操作系统的输入设定温度要求，通过传感器数据采集系统采集实 际运行中的水库供水温度、水库回水温度、冷媒水送水温度、冷媒水回水温度、新风机组新 风温度、新风机组送风温度、末端机组新风温度、末端机组回风温度、末端机组送风温度的 数据，自动计算和控制抽水泵、循环水泵、使用侧水泵、新风机组、冷热水机组、末端机组、功 能转换水阀和新风盘管回水阀、新风盘管进水阀、末端机组新风盘管回水阀、末端机组新风 盘管进水阀工作。
[0036] 所述该水电空调系统具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、夏季新风预冷节能 模式、夏季制冷节能模式以及冬季采暖节能模式四个节能运行模式，各节能运行模式通过 手动切换，或根据新风温度和设定的冷媒水送水温度进行自动切换；
[0037] 所述的过渡季节和冬季自然冷却节能模式，第九功能转换水阀和第十功能转换水 阀开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用水电站深层水库水进行自然冷却节能运 行；
[0038] 所述的夏季新风预冷节能模式，新风盘管回水阀、新风盘管进水阀、末端机组新风 盘管回水阀、末端机组新风盘管进水阀开启，此时，空调利用水电站深层水库水进行自然冷 却，对新风预冷；
[0039] 所述的夏季制冷节能模式，第一功能转换水阀、第四功能转换水阀、第六功能转换 水阀、第七功能转换水阀开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用夏天较低温的水电 站深层水库水作为冷热水机组的冷源，提升空调的制冷能效比；
[0040] 所述的冬季采暖节能模式，第二功能转换水阀、第三功能转换水阀、第五功能转换 水阀、第八功能转换水阀开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用冬天较高温的水电 站深层水库水作为冷热水机组的热源，提升空调的制热能效比。
[0041] 所述新风机组新风温度传感器、末端机组新风温度传感器测量的实际温度大于第 一设定温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器测试温度的差值大于设定温度差值的 第一设定差值时，新风盘管回水阀、新风盘管进水阀、末端机组新风盘管回水阀、末端机组 新风盘管进水阀开启，空调进入夏季新风预冷节能模式运行；
[0042] 新风机组新风温度传感器、末端机组新风温度传感器测量的实际温度小于第二设 定温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器测试温度的差值大于设定温度差值的第二 设定差值时，新风盘管回水阀、新风盘管进水阀、末端机组新风盘管回水阀、末端机组新风 盘管进水阀关闭，空调停止夏季新风预冷节能模式运行；
[0043] 冷热媒水送水温度设定值大于第三设定温度值时，第二功能转换水阀、第三功能 转换水阀、第五功能转换水阀、第八功能转换水阀开启，其余功能转换水阀关闭，空调进入 夏季制冷节能模式运行；
[0044] 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与 水库供水温度传感器测试温度的差值大于设定温度差值的第三设定差值时，第九功能转换 水阀和第十功能转换水阀开启，其余功能转换水阀关闭，空调进入过渡季节和冬季自然冷 却节能模式运行；
[0045] 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与 水库供水温度传感器测试温度的差值小于设定温度差值的第四设定差值时，第一功能转换 水阀、第四功能转换水阀、第六功能转换水阀、第七功能转换水阀开启，其余功能转换水阀 关闭，空调进入夏季制冷节能模式运行。
[0046] 水电站深层水库水是水电站得天独厚的，该水电站深层水库水是指深度在水面5 米以下的水，其水温常年在7?25°C之间，夏季15?25°C，冬季7?15°C，无论是冬季还是 夏季，水体温度波动范围远比环境空气温度小，非常适合于水电站空调机组冬季采暖的低 温热源和夏季制冷的冷源。
[0047] 本发明通过上述结构的改良，摒弃了现有通用普通空调系统不考虑水电站独特环 境和资源的设计不合理之处，因地制宜地利用水电站得天独厚的水电站深层水库水作为空 调系统制冷的冷源或供暖的热源，使空调具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、冬季采 暖节能模式、夏季制冷节能模式、夏季新风自然冷却预冷节能模式等节能运行模式。在水库 水温度适合自然冷却的时候，自动采用自然冷源进行冷却，节约空调主机运行功耗；在水库 水温度不适合自然冷却的时候，采用水电站深层水库水，制冷运行时降低空调主机的冷凝 温度，制热运行时提升空调主机的蒸发温度，提升空调主机的整机能效比，节约能源。
[0048] 本发明创造性的采用自然冷却与高效制冷相结合的方式，与普通风冷冷热水机组 加末端、或者普通水冷冷水机组加末端的中央空调系统相比，缩短了空调主机的开启时间， 降低了空调主机的冷凝温度，提升主机的蒸发温度，省去冷却塔，提高了主机运行效率，大 大节省能耗的同时，也提升了环保性。其具有设计合理、高效节能、水温控制精度高、出水温 度稳定、使用舒适性高、节约能源、减少环境污染等特点，符合目前国家倡导的节能减排政 策，具有重要的经济和社会意义，值得大力推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0049] 图1为本发明一实施例的工作原理和控制原理结构不意图。
[0050] 图2为本发明一实施例的电气控制系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0052] 参见图1、图2,本高效节能的水电空调系统，包括水电站深层水库水供回水系统 I，还包括新风机组III、冷热水机组IV、末端机组V、管路系统5和控制系统6 ;其中，管路系 统5包括保温供水管和排水管，保温供水管的一端浸泡在水电站深层水库水供回水系统I 的水电站深层水库水10中，另一端与新风机组III、冷热水机组IV以及末端机组V相接，排 水管的一端与新风机组III、冷热水机组IV以及末端机组V相接。
[0053] 水电站深层水库水供回水系统I为直接供应式和间接供应式、且可根据水质情况 进行选择。
[0054] 所述的直接供应式，也即将水电站深层水库水10直接作为冷热源的载体，直接供 应水电空调系统使用，其包括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网11、抽水泵12、止 回阀13、除污器15、电子水处理仪16、Y型过滤器17以及供水出水阀18。
[0055] 所述的间接供应式，也即将水电站深层水库水10作为冷热源，与中间媒介水通过 板式换热器J1进行热交换，将冷热源交换至中间媒介水，再供应水电空调系统使用，其包 括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网11、抽水泵12、止回阀13、除污器15、电子水处 理仪16、Y型过滤器17、供水出水阀18、板式换热器J1、循环水泵J2以及循环水阀J3。
[0056] 冷热水机组IV包括压缩机31、壳管蒸发器32、膨胀阀33、壳管冷凝器34 ;
[0057] 管路系统5包括新风盘管回水阀50、新风盘管进水阀51、末端机组新风盘管回水 阀52、末端机组新风盘管进水阀53、使用侧水泵54、止回阀55、冷热媒水供水管A、冷热媒水 回水管B、功能转换水阀F1?F10 ;
[0058] 控制系统6包括电气控制箱61、水库供水温度传感器62、水库回水温度传感器63、 冷媒水送水温度传感器64、冷媒水回水温度传感器65、新风机组新风温度传感器66、新风 机组送风温度传感器67、末端机组新风温度传感器68、末端机组回风温度传感器69、末端 机组送风温度传感器610、传感器数据采集系统611、中央控制器系统612、显示操作系统 613。
[0059] 所述保温供水管的另一端分有第一管路101、第二管路102、第三管路103、第四管 路104、第五管路105和第六管路106 ;
[0060] 其中，第一管路101与冷热媒水回水管B相接、且与第二管路102并联；第一功能 转换水阀F1和第三功能转换水阀F3串接在第一管路31中，第二功能转换水阀F2和第四 功能转换水阀F4串接第二管路32中；壳管冷凝器34的出水端接入第二功能转换水阀F2 与第四功能转换水阀F4之间，壳管蒸发器32的出水端接入第一功能转换水阀F1与第三功 能转换水阀F3之间；
[0061] 排水管的一端与第三管路103的一端相接，第三管路103的另一端与冷热媒水供 水管A相接；第四管路104与第三管路33并联；第五功能转换水阀F5和第七功能转换水阀 F7串接在第三管路103中，第六功能转换水阀F6和第八功能转换水阀F8串接在第四管路 104中；壳管冷凝器34的进水端接入第五功能转换水阀F5与第七功能转换水阀F7之间， 壳管蒸发器32的进水端接入第六功能转换水阀F6与第八功能转换水阀F8之间；
[0062] 第五管路105的一端与排水管的一端相接，另一端与冷热媒水回水管B相接，第九 功能转换水阀F9串接在第五管路105中，第十功能转换水阀F10串接在第六管路106中；
[0063] 使用侧水泵54和止回阀55串接在冷热媒水回水管B中；
[0064] 水库供水温度传感器62串接在保温供水管中，水库回水温度传感器63串接在排 水管中；
[0065] 冷媒水送水温度传感器64串接在冷热媒水供水管A中，冷媒水回水温度传感器65 串接在冷热媒水回水管B中。
[0066] 第五管路105与排水管的连接端分设有第七管路107和第八管路108 ;第七管路 107、第八管路108分别与新风机组III和末端机组V相接；
[0067] 所述的新风机组III配套有新风机组预冷盘管23和新风机组表冷器24,新风机组 预冷盘管23接水电站深层水库水10或中间媒介水，用于夏季新风预冷，新风机组表冷器 24接冷热媒水用于供冷或供热；具体地讲，新风机组III包括依次设置的新风机组风阀21， 新风机组过滤器22、新风机组预冷盘管23、新风机组表冷器24和新风机组送风机25 ; [0068] 所述的末端机组V配套有末端机组预冷盘管44和末端机组表冷器47,末端机组 预冷盘管44接水电站深层水库水10或中间媒介水，用于夏季新风预冷，末端机组预冷盘管 44接冷热媒水用于供冷或供热；具体地讲，末端机组V包括混合过滤段45、表冷挡水段46、 空气处理段48和送风段49 ;其中，混合过滤段45的一侧依次设置有新风风阀42、新风过滤 器（43)和末端机组预冷盘管44,另一侧设置有回风风阀41，表冷挡水段46上设置有末端 机组表冷器47,送风段49上设置有末端机组送风机。
[0069] 更具体地讲，第七管路107与新风机组预冷盘管23的进水端相接，新风机组预冷 盘管23的出水端与保温供水管相接；
[0070] 新风机组表冷器24的进水端与冷热媒水供水管A相接，出水端与冷热媒水回水管 B相接；
[0071] 第八管路108与末端机组预冷盘管44的进水端相接，末端机组预冷盘管44的出 水端与保温供水管相接；
[0072] 末端机组表冷器47的进水端与冷热媒水供水管A相接，出水端与冷热媒水回水管 B相接。
[0073] 上述结构中，风盘管回水阀50串接在新风机组预冷盘管23的出水端中；
[0074] 新风盘管进水阀51串接在新风机组预冷盘管23的进水端中；
[0075] 末端机组新风盘管回水阀52串接在末端机组预冷盘管44的出水端中；
[0076] 末端机组新风盘管进水阀53串接在末端机组预冷盘管44的进水端中；
[0077] 新风机组新风温度传感器66串接在新风机组风阀21中；
[0078] 新风机组送风温度传感器67串接在新风机组送风机25中；
[0079] 末端机组新风温度传感器68串接在新风风阀42中；
[0080] 末端机组回风温度传感器69串接在回风风阀41中；
[0081] 末端机组送风温度传感器610串接在末端机组送风机中。
[0082] 一种高效节能的水电空调系统控制方法，包括上述的水电空调系统，所述的控制 系统6根据显示操作系统613的输入设定温度要求，通过传感器数据采集系统611采集实 际运行中的水库供水温度、水库回水温度、冷媒水送水温度、冷媒水回水温度、新风机组新 风温度、新风机组送风温度、末端机组新风温度、末端机组回风温度、末端机组送风温度的 数据，自动计算和控制抽水泵12、循环水泵J2、使用侧水泵54、新风机组III、冷热水机组IV、 末端机组V、功能转换水阀F1?F10和新风盘管回水阀50、新风盘管进水阀51、末端机组 新风盘管回水阀52、末端机组新风盘管进水阀53工作，确保在任何时间以最节能的方式保 证水电站空调房间内的温度需求。
[0083] 具体地讲，该水电空调系统具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、夏季新风预 冷节能模式、夏季制冷节能模式以及冬季采暖节能模式四个节能运行模式，各节能运行模 式通过手动切换，或根据新风温度和设定的冷媒水送水温度进行自动切换；
[0084] 所述的过渡季节和冬季自然冷却节能模式，第九功能转换水阀F9和第十功能转 换水阀F10开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用水电站深层水库水10进行自然冷 却节能运行；
[0085] 所述的夏季新风预冷节能模式，新风盘管回水阀50、新风盘管进水阀51、末端机 组新风盘管回水阀52、末端机组新风盘管进水阀53开启，此时，空调利用水电站深层水库 水10进行自然冷却，对新风预冷；
[0086] 所述的夏季制冷节能模式，第一功能转换水阀F1、第四功能转换水阀F4、第六功 能转换水阀F6、第七功能转换水阀F7开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用夏天较 低温的水电站深层水库水10作为冷热水机组IV的冷源，提升空调的制冷能效比；
[0087] 所述的冬季采暖节能模式，第二功能转换水阀F2、第三功能转换水阀F3、第五功 能转换水阀F5、第八功能转换水阀F8开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用冬天较 高温的水电站深层水库水10作为冷热水机组IV的热源，提升空调的制热能效比。
[0088] 更具体地讲，新风机组新风温度传感器66、末端机组新风温度传感器68测量的实 际温度大于第一设定温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器62测试温度的差值大 于设定温度差值的第一设定差值时，新风盘管回水阀50、新风盘管进水阀51、末端机组新 风盘管回水阀52、末端机组新风盘管进水阀53开启，空调进入夏季新风预冷节能模式运 行；
[0089] 新风机组新风温度传感器66、末端机组新风温度传感器68测量的实际温度小于 第二设定温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器62测试温度的差值大于设定温度 差值的第二设定差值时，新风盘管回水阀50、新风盘管进水阀51、末端机组新风盘管回水 阀52、末端机组新风盘管进水阀53关闭，空调停止夏季新风预冷节能模式运行；
[0090] 冷热媒水送水温度设定值大于第三设定温度值时，第二功能转换水阀F2、第三功 能转换水阀F3、第五功能转换水阀F5、第八功能转换水阀F8开启，其余功能转换水阀关闭， 空调进入夏季制冷节能模式运行；
[0091] 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与 水库供水温度传感器62测试温度的差值大于设定温度差值的第三设定差值时，第九功能 转换水阀F9和第十功能转换水阀F10开启，其余功能转换水阀关闭，空调进入过渡季节和 冬季自然冷却节能模式运行；
[0092] 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与 水库供水温度传感器62测试温度的差值小于设定温度差值的第四设定差值时，第一功能 转换水阀F1、第四功能转换水阀F4、第六功能转换水阀F6、第七功能转换水阀F7开启，其余 功能转换水阀关闭，空调进入夏季制冷节能模式运行。
[0093] 水电站深层水库水是水电站得天独厚的，该水电站深层水库水是指深度在水面5 米以下的水，其水温常年在7?25°C之间，夏季15?25°C，冬季7?15°C，无论是冬季还是 夏季，水体温度波动范围远比环境空气温度小，非常适合于水电站空调机组冬季采暖的低 温热源和夏季制冷的冷源。
[0094] 本结构与现有技术相比，具有如下优点：
[0095] 本结构具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、夏季新风预冷节能模式、夏季制 冷节能模式以及冬季采暖节能模式四个节能运行模式，具体如下：
[0096] 1、过渡季节和冬季自然冷却节能模式
[0097] 由于水电站发电厂房实行全年24小时运转发电的工作模式，即便在凉爽的过渡 季节或寒冷的冬季，发电厂房中的发电机也会产生大量的热量，需要采用空调系统散热，确 保发电厂房的正常运转。如果采用普通空调系统，则需开启机组通过逆卡诺循环实现制冷， 需要耗费大量的电能用于空调冷水主机的运转，以保证供应发电厂房的冷媒水在7?15°C 左右，满足发电厂房的供冷要求。虽然室外温度有所降低，但制冷机组的能效比也只处于 2. 6 ?4. OW/W。
[0098] 此时，水电站得天独厚的可再生资源一深层恒温水库水，其温度处于7?15°C，采 用高效节能水电空调系统，可以直接利用freecooling(免费冷量），不需要开启空调系统 主机供冷，直接利用水电站深层水库水为末端机组提供冷源即可，此时空调系统的能效比 高达30?40W/W，可大量节约空调系统主机运转所需的电能。
[0099] 另外，考虑到冬季室外空气温度较低，若满足水电站发电厂房的供冷要求，可通过 调节末端机组的风阀等将其转至直接引用新风模式，室外新风经过滤后直接为发电厂房进 行供冷，达到节能的目的。
[0100] 2、夏季新风预冷节能模式
[0101] 夏季，水电站得天独厚的可再生资源一深层恒温水库水，其温度在15?25°C之 间，若水电站办公室和发电厂房均采用新风机组供冷，可以通过新风机组对室外温度达到 30?43°C的新风，采用15?25°C的水电站深层水库水进行预冷，减少用于新风预冷的冷冻 水需求量，降低空调系统冷热水机组主机的制冷负荷，达到节能效果。
[0102] 3、夏季制冷节能模式
[0103] 夏季，水电站发电厂房和办公室均需要空调供冷，此时，水电站得天独厚的可再生 资源一深层恒温水库水，其温度处于15?25°C，采用空调系统将水电站深层水库水作为冷 热水机组冷凝器的冷却水，通过逆卡诺循环消耗少量电能，将空调房间中的热量转移至水 电站深层水库水中，为水电站发电厂房和办公室提供冷量，其能效比高达6. 0?7. OW/W，t匕 普通水冷冷水机组的4. 0?5. 0W/W和风冷冷水机组的2. 6?3. 4 W/W大大提升，更加节能 环保。
[0104] 4、冬季采暖节能模式
[0105] 冬季，除发电厂房仍需供冷外，水电站办公室由于有人员办公需要供热采暖。此 季节，水电站得天独厚的可再生资源一深层恒温水库水，其温度处于7?15°C，采用空调 系统将水电站深层水库水作为冷热水机组蒸发器的低温热源，通过逆卡诺循环消耗少量电 能，将低品位的水电站深层水库水热量转移到高品位的空调热水中，进而为水电站办公室 供暖，其能效比高达4. 0?4. 5W/W，比普通风冷热泵的2. 0?3. 0W/W大大提升，更加节能环 保。
[0106] 另外，低品位的水电站深层水库水在蒸发器放热后亦可作为发电厂房末端机组供 冷的冷源，以达到冷量资源的充分利用。冬季热泵机组运行只需消耗少量电能便可实现房 间采暖，无需锅炉和空气源热泵，避免了对环境的污染，达到了节能环保的目的。
[0107] 总之，采用水电站深层水库水的高效节能水电空调系统，无论是制冷还是制热运 行，都比传统冷却塔式冷水机组和空气源热泵机组运行效率要高，更具节能性、经济性和环 保性。水电站深层水库水温度一年四季相对稳定，其波动范围远小于空气的变动，是空调 制冷冷源和供热热源的理想选择，水体温度较稳定的特性使得水电空调系统运行更可靠稳 定，也保证了系统的高效性和经济性。
[0108] 本结构通过上述结构的改良，摒弃了现有通用普通空调系统不考虑水电站独特环 境和资源的设计不合理之处，因地制宜地利用水电站得天独厚的水电站深层水库水作为空 调系统制冷的冷源或供暖的热源，使空调具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、冬季采 暖节能模式、夏季制冷节能模式、夏季新风自然冷却预冷节能模式等节能运行模式。在水库 水温度适合自然冷却的时候，自动采用自然冷源进行冷却，节约空调主机运行功耗；在水库 水温度不适合自然冷却的时候，采用水电站深层水库水，制冷运行时降低空调主机的冷凝 温度，制热运行时提升空调主机的蒸发温度，提升空调主机的整机能效比，节约能源。
[0109] 综合上述，本结构创造性的采用自然冷却与高效制冷相结合的方式，与普通风冷 冷热水机组加末端、或者普通水冷冷水机组加末端的中央空调系统相比，缩短了空调主机 的开启时间，降低了空调主机的冷凝温度，提升主机的蒸发温度，省去冷却塔，提高了主机 运行效率，大大节省能耗的同时，也提升了环保性。其具有设计合理、高效节能、水温控制精 度高、出水温度稳定、使用舒适性高、节约能源、减少环境污染等特点，符合目前国家倡导的 节能减排政策，具有重要的经济和社会意义，值得大力推广。
[0110] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任务限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种高效节能的水电空调系统，包括水电站深层水库水供回水系统（I )，其特征在 于：还包括新风机组（III )、冷热水机组（IV )、末端机组（V )、管路系统（5)和控制系统 (6);其中，管路系统（5)包括保温供水管和排水管，保温供水管的一端浸泡在水电站深层 水库水供回水系统（I )的水电站深层水库水（10)中，另一端与新风机组（III)、冷热水机 组（IV )以及末端机组（V )相接，排水管的一端与新风机组（III )、冷热水机组（IV )以 及末端机组（V )相接。
2. 根据权利要求1所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述水电站深层水库水 供回水系统（I )为直接供应式和间接供应式、且可根据水质情况进行选择； 所述的直接供应式包括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网（11)、抽水泵（12)、 止回阀（13)、除污器（15)、电子水处理仪（16)、Y型过滤器（17)以及供水出水阀（18); 所述的间接供应式包括依次设置在保温供水管一端的吸水过滤网（11)、抽水泵（12)、 止回阀（13)、除污器（15)、电子水处理仪（16)、Υ型过滤器（17)、供水出水阀（18)、板式换 热器（J1)、循环水泵（J2)以及循环水阀（J3)。
3. 根据权利要求2所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述冷热水机组（IV) 包括压缩机（31)、壳管蒸发器（32)、膨胀阀（33)和壳管冷凝器（34); 管路系统（5)包括新风盘管回水阀（50)、新风盘管进水阀（51)、末端机组新风盘管回 水阀（52)、末端机组新风盘管进水阀（53)、使用侧水泵（54)、止回阀（55)、冷热媒水供水管 (Α)、冷热媒水回水管（Β)和功能转换水阀（F1?F10); 控制系统（6)包括电气控制箱（61)、水库供水温度传感器（62)、水库回水温度传感器 (63)、冷媒水送水温度传感器（64)、冷媒水回水温度传感器（65)、新风机组新风温度传感 器（66)、新风机组送风温度传感器（67)、末端机组新风温度传感器（68)、末端机组回风温 度传感器（69)、末端机组送风温度传感器（610)、传感器数据采集系统（611)、中央控制器 系统（612)和显示操作系统（613)。
4. 根据权利要求3所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述保温供水管的另一 端分有第一管路（101)、第二管路（102)、第三管路（103)、第四管路（104)、第五管路（105) 和第六管路（106); 第一管路（101)与冷热媒水回水管（Β)相接、且与第二管路（102)并联；第一功能转换 水阀（F1)和第三功能转换水阀（F3)串接在第一管路（31)中，第二功能转换水阀（F2)和 第四功能转换水阀（F4)串接第二管路（32)中；壳管冷凝器（34)的出水端接入第二功能转 换水阀（F2)与第四功能转换水阀（F4)之间，壳管蒸发器（32)的出水端接入第一功能转换 水阀（F1)与第三功能转换水阀（F3)之间； 排水管的一端与第三管路（103)的一端相接，第三管路（103)的另一端与冷热媒水供 水管（Α)相接；第四管路（104)与第三管路（33)并联；第五功能转换水阀（F5)和第七功 能转换水阀（F7)串接在第三管路（103)中，第六功能转换水阀（F6)和第八功能转换水阀 (F8)串接在第四管路（104)中；壳管冷凝器（34)的进水端接入第五功能转换水阀（F5)与 第七功能转换水阀（F7)之间，壳管蒸发器（32)的进水端接入第六功能转换水阀（F6)与第 八功能转换水阀（F8)之间； 第五管路（105)的一端与排水管的一端相接，另一端与冷热媒水回水管（Β)相接，第 九功能转换水阀（F9)串接在第五管路（105)中，第十功能转换水阀（F10)串接在第六管路 (106)中； 使用侧水泵（54)和止回阀（55)串接在冷热媒水回水管（B)中； 水库供水温度传感器￠2)串接在保温供水管中，水库回水温度传感器￠3)串接在排 水管中； 冷媒水送水温度传感器￠4)串接在冷热媒水供水管（A)中，冷媒水回水温度传感器 (65)串接在冷热媒水回水管（B)中。
5. 根据权利要求4所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述第五管路（105) 与排水管的连接端分设有第七管路（107)和第八管路（108);第七管路（107)、第八管路 (108)分别与新风机组（III)和末端机组（V )相接； 所述的新风机组（III)包括依次设置的新风机组风阀（21)、新风机组过滤器（22)、新 风机组预冷盘管（23)、新风机组表冷器（24)和新风机组送风机（25); 所述的末端机组（V )包括混合过滤段（45)、表冷挡水段（46)、空气处理段（48)和送 风段（49);其中，混合过滤段（45)的一侧依次设置有新风风阀（42)、新风过滤器（43)和末 端机组预冷盘管（44)，另一侧设置有回风风阀（41)，表冷挡水段（46)上设置有末端机组表 冷器（47)，送风段（49)上设置有末端机组送风机。
6. 根据权利要求5所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述第七管路（107)与 新风机组预冷盘管（23)的进水端相接，新风机组预冷盘管（23)的出水端与保温供水管相 接； 新风机组表冷器（24)的进水端与冷热媒水供水管（A)相接，出水端与冷热媒水回水管 ⑶相接； 第八管路（108)与末端机组预冷盘管（44)的进水端相接，末端机组预冷盘管（44)的 出水端与保温供水管相接； 末端机组表冷器（47)的进水端与冷热媒水供水管（A)相接，出水端与冷热媒水回水管 ⑶相接。
7. 根据权利要求6所述高效节能的水电空调系统，其特征在于所述风盘管回水阀（50) 串接在新风机组预冷盘管（23)的出水端中； 新风盘管进水阀（51)串接在新风机组预冷盘管（23)的进水端中； 末端机组新风盘管回水阀（52)串接在末端机组预冷盘管（44)的出水端中； 末端机组新风盘管进水阀（53)串接在末端机组预冷盘管（44)的进水端中； 新风机组新风温度传感器￠6)串接在新风机组风阀（21)中； 新风机组送风温度传感器（67)串接在新风机组送风机（25)中； 末端机组新风温度传感器￠8)串接在新风风阀（42)中； 末端机组回风温度传感器￠9)串接在回风风阀（41)中； 末端机组送风温度传感器（610)串接在末端机组送风机中。
8. -种高效节能的水电空调系统控制方法，包括权利要求7所述的水电空调系统，其 特征在于所述：控制系统（6)根据显示操作系统（613)的输入设定温度要求，通过传感器 数据采集系统（611)采集实际运行中的水库供水温度、水库回水温度、冷媒水送水温度、冷 媒水回水温度、新风机组新风温度、新风机组送风温度、末端机组新风温度、末端机组回风 温度、末端机组送风温度的数据，自动计算和控制抽水泵（12)、循环水泵（J2)、使用侧水泵 (54)、新风机组（III)、冷热水机组（IV )、末端机组（V )、功能转换水阀（F1?F10)和新 风盘管回水阀（50)、新风盘管进水阀（51)、末端机组新风盘管回水阀（52)、末端机组新风 盘管进水阀（53)工作。
9. 根据权利要求8所述高效节能的水电空调系统控制方法，其特征在于所述该水电空 调系统具备过渡季节和冬季自然冷却节能模式、夏季新风预冷节能模式、夏季制冷节能模 式以及冬季采暖节能模式四个节能运行模式，各节能运行模式通过手动切换，或根据新风 温度和设定的冷媒水送水温度进行自动切换； 所述的过渡季节和冬季自然冷却节能模式，第九功能转换水阀（F9)和第十功能转换 水阀（F10)开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用水电站深层水库水（10)进行自然 冷却节能运行； 所述的夏季新风预冷节能模式，新风盘管回水阀（50)、新风盘管进水阀（51)、末端机 组新风盘管回水阀（52)、末端机组新风盘管进水阀（53)开启，此时，空调利用水电站深层 水库水（10)进行自然冷却，对新风预冷； 所述的夏季制冷节能模式，第一功能转换水阀（F1)、第四功能转换水阀（F4)、第六功 能转换水阀（F6)、第七功能转换水阀（F7)开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用夏 天较低温的水电站深层水库水（10)作为冷热水机组（IV)的冷源，提升空调的制冷能效 比； 所述的冬季采暖节能模式，第二功能转换水阀（F2)、第三功能转换水阀（F3)、第五功 能转换水阀（F5)、第八功能转换水阀（F8)开启，其余功能转换水阀关闭，此时，空调利用冬 天较高温的水电站深层水库水（10)作为冷热水机组（IV)的热源，提升空调的制热能效 比。
10. 根据权利要求9所述高效节能的水电空调系统控制方法，其特征在于所述新风 机组新风温度传感器（66)、末端机组新风温度传感器（68)测量的实际温度大于第一设定 温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器（62)测试温度的差值大于设定温度差值的 第一设定差值时，新风盘管回水阀（50)、新风盘管进水阀（51)、末端机组新风盘管回水阀 (52)、末端机组新风盘管进水阀（53)开启，空调进入夏季新风预冷节能模式运行； 新风机组新风温度传感器（66)、末端机组新风温度传感器（68)测量的实际温度小于 第二设定温度，且新风实际温度与水库供水温度传感器（62)测试温度的差值大于设定温 度差值的第二设定差值时，新风盘管回水阀（50)、新风盘管进水阀（51)、末端机组新风盘 管回水阀（52)、末端机组新风盘管进水阀（53)关闭，空调停止夏季新风预冷节能模式运 行； 冷热媒水送水温度设定值大于第三设定温度值时，第二功能转换水阀（F2)、第三功能 转换水阀（F3)、第五功能转换水阀（F5)、第八功能转换水阀（F8)开启，其余功能转换水阀 关闭，空调进入夏季制冷节能模式运行； 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与水库 供水温度传感器（62)测试温度的差值大于设定温度差值的第三设定差值时，第九功能转 换水阀（F9)和第十功能转换水阀（F10)开启，其余功能转换水阀关闭，空调进入过渡季节 和冬季自然冷却节能模式运行； 冷热媒水送水温度设定值小于第四设定温度值时，且冷热媒水送水温度设定值与水库 供水温度传感器（62)测试温度的差值小于设定温度差值的第四设定差值时，第一功能转 换水阀（F1)、第四功能转换水阀（F4)、第六功能转换水阀（F6)、第七功能转换水阀（F7)开 启，其余功能转换水阀关闭，空调进入夏季制冷节能模式运行。
【文档编号】F25B29/00GK104101040SQ201410370726
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】林创辉, 张晓艳, 孙永才, 李云鹏, 彭雨, 邱小亮, 陈华, 张学伟, 易新文 申请人:广东申菱空调设备有限公司