一种用于酒店类建筑物的空调系统及其控制方法与流程

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种用于酒店类建筑物的空调系统及其控制方法。

背景技术

在酒店行业，尤其星级酒店，空调的能耗费用是酒店主要支出费用之一，占酒店总能耗50％以上。根据数据统计：国内四星级以上的酒店有2万多家，全年空调耗电约177亿度，而任何一家酒店的空调都至少有30％以上的节能空间。

酒店空调系统有以下特点：1.一年运行时间长，尤其是热带和亚热带地区的酒店，空调使用时间至少有250天以上；2.一天运行时间多，几乎24小时都在使用空调；3.空调负荷变化幅度大，部分负荷时间长，一天的空调负荷、一年的空调负荷可以从3％变化到90％。目前酒店空调系统的设计都是按酒店夏季最大负荷匹配制冷机组、辅助设备(冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等)和末端(风机盘管或风柜)。整个空调系统的各种设备和部件都是直接连接(制冷机组连接冷冻水泵、冷冻水泵连接末端)，冷量调节性很差。目前酒店的空调系统在使用过程中存在以下缺陷：

1.只有在夏季天气炎热和酒店较高入住率(95％以上)的情况下，制冷机组与辅助设备才会有较好匹配性，此时制冷机组的压缩机运行容量在70％～100％范围内，其能效比较高。实际上，酒店全年85％以上的营业时间的入住率在20％～85％之间，酒店入住率为90％以上的营业时间只占全年营业时间的5％～10％。因此，酒店的空调系统多数时间(85％以上的营业时间)是在“大马拉小车”的工况下运行，也就是说制冷机组的压缩机运行容量低于70％，其能效比较低。同时制冷机组、辅助设备之间匹配性较差，尤其当酒店的空调负荷低于50％时，辅助设备(冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔)的能耗大于制冷机组的能耗，占空调系统能耗的二分之一以上(较理想的是辅助设备的能耗是空调系统能耗的四分之一左右)。酒店的住宿越低、空调负荷越小，其空调系统的综合能效比越低。

2.由于酒店空调系统的冷量调节性差，在过渡季度(初夏或初秋)，为了节省空调费用，多数酒店在这个时段不开空调，客人住宿体验差满意度低。

综上所述，目前酒店的空调系统已经不能满足酒店对节能、成本和客户体验的需求。因此酒店需要有一套满足酒店运营特性、全年各种住宿率情况下都能有较高能效的空调系统，以实现酒店节能、提高经营效益和客人住宿体验满意度。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于酒店类建筑物的空调系统，该系统能够保持制冷系统在能效比高的容量范围内运行，通过将制冷系统产生的多余冷量储存起来用于调节不同负荷的工况，以提高空调系统的冷量调节能力，同时通过控制方法来实现制冷系统的启停以及利用多余冷量来适应不同的冷量需求，提高能效比，降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种用于酒店类建筑物的空调系统，其特征在于：包括制冷系统、储能系统和末端系统，所述制冷系统通过所述储能系统与所述末端系统连接；

所述储能系统包括储能器、第一温度传感器和第二温度传感器，所述储能器长度方向的两端分别设有第一进水口和第一出水口，所述储能器的侧面靠近所述第一出水口的一端设有第二进水口，所述储能器的侧面靠近所述第一进水口的一端设有第二出水口，所述第一温度传感器安装在所述储能器的侧面并且位于所述第一出水口和所述第二进水口之间，所述第二温度传感器安装在所述储能器的侧面并且位于所述第一进水口和所述第二出水口之间；

所述末端系统包括若干个末端组，每个所述末端组包括末端负载和末端水泵，所述末端负载为客房区和/或餐厅区和/或大堂和/或休闲娱乐区，所述末端水泵进口与所述第一出水口连接，所述末端水泵出口与所述末端负载进口连接，所述末端负载出口与所述第一进水口连接。

一种用于酒店类建筑物的空调系统控制方法，用于控制上述一种用于酒店类建筑物的空调系统，所述方法包括：

获取第一温度传感器检测到的温度t22，第二温度传感器检测到的温度t23；

设定高温冷冻水的设定温度tcmax，低温冷冻水的设定温度tcmin；

所述t22和t23均与制冷系统联锁，在制冷系统待机状态下，当t22≥tcmax时，制冷系统启动并运行，由制冷系统通过储能系统向末端系统提供冷量，否则制冷系统保持待机状态；

在制冷系统运行过程中，当t23≤tcmin时，制冷系统停机并待机，由储能系统向末端系统提供冷量，否则制冷系统保持运行状态。

作为上述技术方案的改进，所述高温冷冻水的设定温度tcmax为12℃，所述低温冷冻水的设定温度tcmin为7℃。

本发明的有益效果有：

本发明采用制冷系统通过储能系统与末端系统连接方式，使得制冷系统保持在最佳能效比的容量下运行而不受末端系统负荷变化的影响，储能系统可以储存制冷系统产生的多余冷量，也可以将多余的冷量提供给末端系统，以提高空调系统的冷量调节能力，同时通过控制方法来实现制冷系统的启停以及利用多余冷量来适应不同的冷量需求，提高能效比，降低能耗。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是制冷系统运行过程中储能器内部流体流动的示意图；

图3是储能器储冷时内部流体流动的示意图；

图4是储能器释冷时流体流动的示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供的一种用于酒店类建筑物的空调系统，包括制冷系统、储能系统和末端系统，所述制冷系统通过所述储能系统与所述末端系统连接；

所述储能系统包括储能器21，所述储能器21长度方向的两端分别设有第一进水口211和第一出水口212，所述第一进水口211和第一出水口212的中心线与所述储能器21长度方向的轴线重合，所述储能器21的侧面靠近所述第一出水口212的一端分别设有第二进水口213和第一温度传感器22，所述储能器21的侧面靠近所述第一进水口211的一端分别设有第二出水口214和第二温度传感器23，所述第一进水口211和第一出水口212的中心线与第二进水口213和第二出水口214的中心线垂直；

所述制冷系统包括冷冻水进口11、冷冻水出口12和冷冻水泵15，所述冷冻水进口11与所述第二出水口214连接，所述冷冻水出口12通过冷冻水泵15与所述第二进水口213连接；

所述末端系统包括若干个末端组3，每个所述末端组3包括末端负载31和末端水泵32，所述末端负载31为客房区和/或餐厅区和/或大堂和/或休闲娱乐区，所述末端水泵32进口与所述第一出水口212连接，所述末端水泵32出口与所述末端负载31进口连接，所述末端负载31出口与所述第一进水口211连接；

所述储能器21内部充满储能介质，所述储能介质的流动状态均为层流态，此层流态的流动是基于储能器内部流体的流速低而建立的，其特点是流体作层状流动，流体质点沿着与容器中心轴平行的方向作平滑直线运动，有利于调节储能器内部的冷热流体在互不混合的情况下在储能器的各个进出口之间作层流流动，以实现系统的不同运行模式。

大部分空调的制冷系统设置在建筑物地下室或者屋顶上，为方便安装制冷系统，在本实施例中，所述储能器21为圆柱形卧式容器，由于圆柱形卧式容器可以通过调节轴向尺寸来满足容器内容积的要求，因此其高度可以满足建筑物地下室的层高要求，同时，与立式容器相比，卧式容器上的各管口距离安装地面不高，更有利于制冷系统的管道连接。

由于末端负载31在不同季节、不同时段所需冷量不相同，为满足其冷量调节的需求，在本实施例中，所述末端水泵32为变频水泵，变频水泵通过调节变频电机的转速来调节供给末端负载的冷冻水流量，以满足末端负载不同的冷量需求，例如末端负载31的负荷增加时，变频水泵提高变频电机的转速来增加冷冻水流量从而增加供给末端负载的制冷量，与普通水泵通过阀门节流来实现流量的调节方式相比，变频水泵具有调节及时、精准以及节能的优点。

为实现制冷系统的启停以及利用多余冷量来适应不同的冷量需求，提高能效比，降低能耗，本发明提供一种用于酒店类建筑物的空调系统控制方法，用于控制上述一种用于酒店类建筑物的空调系统，所述方法包括：

获取第一温度传感器22检测到的温度t22，第二温度传感器23检测到的温度t23；

设定高温冷冻水的设定温度tcmax，低温冷冻水的设定温度tcmin；

所述t22和t23均与制冷系统联锁，在制冷系统待机状态下，当t22≥tcmax时，制冷系统启动并运行，由制冷系统通过储能系统向末端系统提供冷量，否则制冷系统保持待机状态；

在制冷系统运行过程中，当t23≤tcmin时，制冷系统停机并待机，由储能系统向末端系统提供冷量，否则制冷系统保持运行状态。

所述高温冷冻水的设定温度tcmax为12℃，所述低温冷冻水的设定温度tcmin为7℃。

本发明具体的工作过程如下：

在本实施例中，储能介质为水，设定制冷系统的制冷量为q1，冷冻水泵15的水流量为m1，每个末端负载31的需冷量为qi，每个末端水泵32的水流量为mi，末端系统的需冷量为q3＝∑qi，末端系统的水流量为m3＝∑mi；

所述qi、mi、q3和m3均为根据末端负载的负荷变化而变化的可变参数；

所述qi与所述mi成正比关系，即qi增大时mi增大，qi减小时mi减小；

所述q3与所述m3成正比关系，即q3增大时m3增大，q3减小时m3减小；

所述第二进水口213和第二出水口214的水流量均为m1，所述第一进水口211和第一出水口212的水流量均为m3；

如图2所示，在制冷系统运行过程中，若制冷系统的制冷量完全提供给末端系统的需冷量而没有多余的冷量储存在储能器21，即q1＝q3，m1＝m3，说明所有末端负载均处于工作状态，此时制冷系统在70％～100％范围内运行，具有较高能效比。则在单位时间内，流量为m3的高温冷冻水自末端系统出来从第一进水口211进入储能器21内部，然后流量为m1的高温冷冻水从第二出水口214离开储能器21进入制冷系统，在制冷系统中高温冷冻水经过降温成为符合设定温度的低温冷冻水，流量为m1的所述低温冷冻水从第二进水口213进入储能器21内部，然后流量为m1的低温冷冻水从第一出水口212离开储能器21进入末端系统中，如此反复循环之后，在储能器21内部形成一条连接第一进水口211与第二出水口214的高温冷冻水流动通道以及一条连接第二进水口213与第一出水口212的低温冷冻水流动通道，同时在高温冷冻水流动通道和低温冷冻水流动通道之间形成一个高低温水过渡区域215，所述过渡区域215内的水处于静止状态，所述第二温度传感器23位于过渡区域215内。

在上述过程中，由于第二温度传感器23检测到的温度t23＞tcmin，所以制冷系统保持运行状态。

如图3所示，在制冷系统运行过程中，若制冷系统的制冷量除了提供给末端系统的需冷量之外还有多余的冷量δq储存在储能器21，即q1＝q3+δq，m1＝m3+δm，说明有些末端负载处于工作状态而有些没有在运行或者有些末端负载处于低负荷状态，末端系统总的负荷较制冷系统的制冷量小，例如用餐时段餐厅区负荷大而客房区负荷小；休闲娱乐区白天负荷小而夜间负荷大，此时为了使制冷系统具有较高能效比仍然让制冷系统在70％～100％范围内运行，因此会存在制冷量大于需冷量的情况。则在单位时间内，流量为m3的高温冷冻水自末端系统出来从第一进水口211进入储能器21内部，然后流量为m1的高温冷冻水从第二出水口214离开储能器21进入制冷系统，此时由于m1＝m3+δm，即进入制冷系统的高温冷冻水流量除了来自末端系统的以外还从储能器21储存的高温冷冻水中抽取δm流量进入制冷系统，在制冷系统中高温冷冻水经过降温成为符合设定温度的低温冷冻水，流量为m1的所述低温冷冻水从第二进水口213进入储能器21内部，然后流量为m3的低温冷冻水从第一出水口212离开储能器21进入末端系统中，此时由于m1＝m3+δm，即离开储能器21的低温冷冻水流量只有m3，还剩余δm留在储能器内部21，如此反复循环之后，储能器内部21的高温冷冻水会逐渐减少，低温冷冻水会逐渐增多，同时所述过渡区域215在多余低温冷冻水推动和冷冻水泵15抽吸的作用下会朝着第二出水口214方向移动并且所述过渡区域215的范围逐渐缩小直至消失。

上述过程中，过渡区域215消失之后，当第二温度传感器23检测到的温度t23≤tcmin时，则说明储能系统已经储存足够多的冷量∑δq，制冷系统停止运行，否则制冷系统保持运行状态。

如图4所示，当t23≤tcmin时，制冷系统停止运行，末端系统的需冷量q3由储存在储能系统中的冷量∑δq提供，说明末端系统的负荷较小，例如过渡季节(初夏或初秋)夜间环境温度低，负荷小，但如果为了节省空调费用而不开空调则会造成客人住宿体验差，满意度低，如果此时让制冷系统在低容量范围(10％～60％)运行的话，其能效比低，能耗高。因此为了兼顾住宿的舒适度与降低能耗要求，需由储能系统供冷，具体过程为：在单位时间内，流量为m3的高温冷冻水自末端系统出来从第一进水口211进入储能器21内部，在高低温冷冻水交界处会形成一个交界面216，由于水流动状态为层流态，所以所述交界面216两端的高低温水不会混合在一起，在各个末端水泵32的抽吸和推动作用下，所述交界面216朝着第一出水口212方向移动，并使低温冷冻水通过第一出水口212离开储能器21进入末端系统中，如此反复循环之后，在储能器21内部高温冷冻水会逐渐增多，低温冷冻水会逐渐减少。

上述过程中，当t22≥tcmax时，则说明储存在储能系统的冷量∑δq耗尽，制冷系统启动运行，由制冷系统通过储能系统向末端系统提供冷量，否则制冷系统保持待机状态。

在本实施例中，上述控制过程是通过控制器将温度传感器采集到的温度值与设定值进行对比之后根据控制逻辑对制冷系统的启停进行控制来实现的，所述控制器为工业领域常用的控制装置，如plc可编程控制器。

以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。