冷站结构及中央空调系统的制作方法

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其是涉及一种冷站结构及中央空调系统。


背景技术：

2.目前很多场合都需要全年制冷，比如计算机机房、基站等场所，就需要用到中央空调系统。传统的中央空调包括制冷主机(冷水机组)、冷却水系统(包括冷却泵、冷却塔)和冷冻水系统(包括冷冻泵)。其中，冷水机组包括循环流通有制冷剂的压缩机、蒸发器和冷凝器，制冷剂在压缩机中被压缩形成高温高压气体，进入冷凝器冷凝后，在蒸发器中蒸发吸热同时对蒸发器内部的冷冻水进行冷却。
3.冷冻水系统中，冷水机组中蒸发器出水口与空调末端入水侧连接，蒸发器入水口与空调末端出水侧连接，冷冻泵用于将与制冷剂换热后的冷冻水带入至空调末端(如风机盘管、空调机组)与空气换热后，回到蒸发器。
4.冷却水系统中，冷水机组中冷凝器出水口与冷水塔的入口连接，冷却塔的出口与冷凝器入水口连接，冷却泵位于冷凝器与冷却塔之间的管路上，用于将制冷主机所产生的热量带走并经冷却塔把热量释放到空气中。
5.因此在上述过程中，冷水机组为整个系统中的唯一冷源(制冷剂循环)。
6.本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
7.1、上述现有结构中的中央空调系统，冷源结构单一，仅能通过冷水机组制冷，能耗大；尤其是在秋冬季节，环境温度低，制冷主机难以启动甚至无法启动，无法利用制冷剂循环对冷冻水进行冷却。因此在常年需要制冷的场所中，冬季常因上述原因无法制冷，无法对环境降温，影响设备散热。
8.2、现有的冷却水系统中，冷却塔为开式结构，利用冷却水与空气换热的单一换热方式，冷却效率低下；且冷却水暴露于环境中易存在水质问题，杂质易堵塞管路，增加维护成本；为了对水质杂质进行处理，还需要增加水处理设备，成本高、效果差。
9.3、现有的开式冷却塔，需要随冷水机组发往施工现场，在现场顶部吊装冷却塔，在施工现场连接管路、电气接线等，安装环境复杂，冷却塔占地面积大，现场施工难度及维护难度大。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供冷站结构及中央空调系统，以解决现有技术中存在的中央空调中冷水机组在冬季环境温度过低无法启动，无法制冷的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
11.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
12.本发明提供的冷站结构，包括相连接的冷水机组和冷却塔，其中：
13.所述冷却塔与空调末端连接，且所述冷却塔与所述空调末端导通时，用于向所述空调末端提供与外界环境换热后的循环冷却水制冷；且所述冷却塔和所述空调末端之间能
在所述冷水机组向所述空调末端提供冷冻水制冷时阻断。
14.优选的，所述冷却塔入水口与所述空调末端的出水侧连接，所述冷却塔出水口与所述空调末端的入水侧连接。
15.优选的，所述冷却塔入水口与所述空调末端出水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第一控制阀，所述冷却塔出水口与所述空调末端的入水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第二控制阀。
16.优选的，所述冷却塔入水口连接于冷冻泵的出水侧。
17.优选的，所述冷却塔入水口与所述冷水机组内冷凝器的出水口之间存在有用于控制两者之间是否导通的第三控制阀，所述冷却塔出水口与所述冷凝器的入水口之间存在有用于控制两者之间是否导通的第四控制阀。
18.优选的，所述冷却塔入水口外侧连接有进水总管，所述进水总管连接有与所述空调末端出水侧连接的第一进水支路和与所述冷凝器出水口连接的第二进水支路，其中：
19.用于控制所述冷却塔入水口和所述空调末端出水侧是否导通的第一控制阀位于所述第一进水支路上，所述第三控制阀位于所述第二进水支路上。
20.优选的，所述冷却塔出水口外侧连接有出水总管，所述出水总管连接有与所述空调末端入水侧连接的第一出水支路和与所述冷凝器入水口连接的第二出水支路，其中：
21.用于控制所述冷却塔出水口和所述空调末端入水侧是否导通的第二控制阀位于所述第一出水支路上，所述第四控制阀位于所述第二出水支路上。
22.优选的，所述冷水机组内蒸发器的出水口与所述空调末端入水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第五控制阀，所述蒸发器的入水口与所述空调末端出水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第六控制阀。
23.优选的，所述冷却塔内存在有用于与外界环境换热的冷却水盘管，所述冷却水盘管的入水口与所述冷却塔入水口内侧连接，其出水口与所述冷却塔出水口内侧连接。
24.优选的，所述冷却塔包括壳体和位于所述壳体上的泵体，其中：所述壳体的内部空间上部存在有喷淋装置，所述泵体用于将位于所述壳体底部的喷淋水送入至喷淋装置内，所述喷淋装置能对所述壳体内的所述冷却水盘管进行喷淋。
25.本发明还提供了一种中央空调系统，包括上述冷站结构。
26.优选的，所述冷水机组、所述冷却塔和用于输送所述冷却水及所述冷冻水的泵体组件在同一平台上分区设置。
27.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
28.1、本发明提供的冷站结构，将冷却塔与空调末端连接，在冬季等环境温度低无法启动冷水机组对空调末端制冷时，可直接将冷却塔内与外界低温环境换热后的冷却水供给空调末端制冷；在夏季等外界环境温度较高时，可阻断冷却塔和空调末端的连通，采用冷水机组向空调末端提供冷冻水制冷；上述冷站结构，采用了自然冷源及机械制冷双冷源结构，可根据不同环境切换冷源，夏季冬季均可制冷，防止冬季无法启动冷水机组时无法对空调末端制冷，提高能源利用率。
29.2、本发明提供的中央空调系统，由于具备上述冷站结构，故同样具两种不同的制冷冷源，防止冬季无法启动冷水机组时无法对空调末端制冷，提高能源利用率的优点。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明冷站结构在中央空调系统内装配的结构示意图；
32.图2是中央空调系统夏季制冷时(冷水机组制冷)的原理示意图；
33.图3是中央空调系统冬季制冷时(冷却塔制冷)的原理示意图；
34.图中1、冷却塔；11、冷却塔入水口；12、冷却塔出水口；13、喷淋装置；14、泵体；15、喷淋水；
35.2、冷水机组；21、压缩机；22、蒸发器；23、冷凝器；
36.3、空调末端；
37.4、冷冻泵；5、冷却泵；
38.6、控制柜；
39.71、第一控制阀；72、第二控制阀；73、第三控制阀；74、第四控制阀；75、第五控制阀；76、第六控制阀；
40.8、冷却水盘管；81、进水总管；811、第一进水支路；812、第二进水支路；82、出水总管；821、第一出水支路；822、第二出水支路。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.现有的中央空调系统冷源是由冷水机组提供的，参见图2和图3所示，制冷剂在压缩机21中被压缩形成高温高压气体，进入冷凝器23冷凝后，在节流部件中进行节流，然后进入蒸发器22蒸发吸热，从而实现对蒸发器22中的水进行冷却。蒸发器22中的冷冻水吸收制冷剂的冷量后进入至空调末端3制冷，之后经冷冻泵4被重新送回至蒸发器22，实现循环。冷却水(与外界风冷换热)循环流通于冷却塔和冷凝器23之间，将冷凝器23所产生的热量带走。
44.上述通过冷水机组机械制冷的方式，在冬季环境温度低时难以启动冷水机组主机，因此，在计算机机房、基站等场所常年需要制冷的环境中，常常在冬季难以制冷，影响设备散热。
45.实施例1
46.考虑到上述问题，参见图1
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图3所示，本实施例提供了一种冷站结构，包括相连接的冷水机组2和冷却塔1，其中：冷却塔1与空调末端3连接，且冷却塔1与空调末端3导通时，用于向空调末端3提供与外界环境换热后的循环冷却水制冷；且冷却塔1和空调末端3之间能在冷水机组2向空调末端3提供冷冻水制冷时阻断。
47.本实施例的冷站结构，将冷却塔1与空调末端3连接，在冬季等环境温度低无法启动冷水机组2对空调末端3制冷时，可直接将冷却塔1内与外界低温环境换热后的冷却水供给空调末端3制冷；在夏季等外界环境温度较高时，可阻断冷却塔1和空调末端3，采用冷水机组2向空调末端3提供冷冻水制冷。上述冷站结构，采用了自然冷源及机械制冷双冷源结构，可根据不同环境切换冷源，夏季冬季均可制冷，防止冬季无法启动冷水机组2时无法对空调末端3制冷，提高能源利用率。
48.作为可选的实施方式，参见图1
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图3所示，冷却塔入水口11与空调末端3的出水侧连接，冷却塔出水口12与空调末端3的入水侧连接。
49.在冬季时，采用冷却塔1进行制冷，冷却塔1内的冷却塔1与外界环境换热后经冷却塔出水口12进入至空调末端3入水侧，在用户房间内进行换热后经空调末端3出水侧回流至冷却塔入水口11重新与外界低温环境换热。
50.作为可选的实施方式，参见图2和图3所述，冷却塔入水口11与空调末端3出水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第一控制阀71，冷却塔出水口12与空调末端3的入水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第二控制阀72。
51.在冬季使用冷却塔1与空调末端3换热时，同时打开第一控制阀71和第二控制阀72，实现冷却水在空调末端3和冷却塔1之间循环；在夏季等使用冷水机组2对空调末端3制冷时，外界环境温度高，冷却塔1与外界环境换热的温度不足以对空调末端3制冷，因此关闭第一控制阀71和第二控制阀72，防止冷却塔1对冷水机组2制冷的影响。
52.作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，冷却塔入水口11连接于冷冻泵4的出水侧。
53.冷却塔1和空调末端3之间采用现有管路的部分进行连接，如图2和图3中，冷却塔1与空调末端3之间的连接管路利用了存在有冷冻泵4的一部分，利用冷冻泵4为冷却塔1与空调末端3之间的冷却水提供动力，实现循环。无需另外设置其他动力装置，减少成本，结构紧凑。
54.由于现有技术中冷却塔1是与冷水机组2中的冷凝器23连接的，本实施例中在此基础上将冷却塔1与空调末端3直接连接。为了防止与冷却塔1同时连接的两部分管路相互影响，作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，冷却塔入水口11与冷水机组2内冷凝器23的出水口之间存在有用于控制两者之间是否导通的第三控制阀73，冷却塔出水口12与冷凝器23的入水口之间存在有用于控制两者之间是否导通的第四控制阀74。
55.在使用冷却塔1为空调末端3提供冷源时，为了防止冷却水进入至冷水机组2内的冷凝器23内，此时关闭第三控制阀73和第四控制阀74，打开第一控制阀71和第二控制阀72，冷却塔1与环境换热后的冷却水直接进入至空调末端3，不进入冷凝器23中。
56.作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，冷却塔入水口11外侧连接有进水总管81，进水总管81连接有与空调末端3出水侧连接的第一进水支路811和与冷凝器23出水口连
接的第二进水支路812，其中：用于控制冷却塔入水口11和空调末端3出水侧是否导通的第一控制阀71位于第一进水支路811上，第三控制阀73位于第二进水支路812上。
57.进水总管81与两条进水支路连接，如可采用常见三通实现两支路的连接，管路设置更为紧凑；同时，第一控制阀71打开，第三控制阀73关闭时，可实现冷却塔1接收来自空调末端3的水；同时当需要冷却塔1接收来自冷凝器23中的水时可关闭第一控制阀71，打开第三控制阀73，只需切换阀门即可，操作方便。
58.作为可选的实施方式，参见图2和图3所示，冷却塔出水口12外侧连接有出水总管82，出水总管82连接有与空调末端3入水侧连接的第一出水支路821和与冷凝器23入水口连接的第二出水支路822，其中：用于控制冷却塔出水口12和空调末端3入水侧是否导通的第二控制阀72位于第一出水支路821上，第四控制阀74位于第二出水支路822上。
59.出水总管82与两条出水支路连接，如可采用常见三通实现两支路的连接，管路设置更为紧凑；同时，第二控制阀72打开，第四控制阀74关闭时，可实现冷却塔1与环境换热后的冷却水流入至空调末端3制冷；同时当需要冷却塔1的冷却水流入至冷凝器23带走蒸发器22内的热量时，可关闭第二控制阀72，打开第四控制阀74，只需切换阀门即可，操作方便。
60.进一步的，为了防止两种冷源相互影响，参见图2和图3所示，冷水机组2内蒸发器22的出水口与空调末端3入水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第五控制阀75，蒸发器22的入水口与空调末端3出水侧之间存在有用于控制两者之间是否导通的第六控制阀76。
61.打开第五控制阀75和第六控制阀76，同时关闭第一控制阀71和第二控制阀72时，蒸发器22内的冷冻水进入空调末端3(此时冷水机组2制冷)，冷却塔1内的水无法进入至空调末端3。
62.具体的，第二控制阀72和第五控制阀75位于与空调末端3入水侧连接的不同支路上；第一控制阀71和第六控制阀76位于与空调末端3出水侧连接的不同支路上。
63.上述各个阀门与控制柜6内的控制器连接，通过控制柜6控制各个阀门的开启或关闭。作为本领域内的成熟技术，在此不做赘述。
64.本实施例中的冷站结构，主要有两种运行方式，夏季和冬季通过控制柜6控制切换阀门来调节运行方式。在夏季，参见图2，图中箭头方向为冷冻水的流向；打开第三控制阀73、第四控制阀74、第五控制阀75和第六控制阀76，关闭第一控制阀71和第二控制阀72；此时的工作流程如下所述：冷水机组2将通过制冷剂降温后的冷冻水输送至空调末端3制冷，冷却塔1出来的冷却水通过冷却泵5进入冷水机组2中的冷凝器23，冷却水带走蒸发器22中制冷剂的热量，最后再通过冷却泵5提供动力，将冷却水送入冷却塔1中形成一个闭式循环。
65.在冬季，参见图3，图中箭头方向为冷却水的流向；关闭第三控制阀73、第四控制阀74、第五控制阀75和第六控制阀76，打开第一控制阀71和第二控制阀72，此时的工作流程如下所述：冷却塔1提供的冷却水直接供给空调末端3而不经过冷水机组2，通过冷冻泵4提供动力将空调末端3的冷冻水供给冷却塔1进行冷却，构成闭式循环。通过控制切换阀门的开启和闭合，设备不需要启停，针对不同的环境条件切换到不同模式，从而使能源的利用率达到更优。
66.现有技术中的冷却塔1为开式结构，即从冷水机组2中排出的冷却水进入至冷却塔1，冷却塔1将冷却水向下喷洒，在喷洒过程中与空气接触实现与冷空气的换热。换言之，与
冷水机组2进行循环的冷却水在进入至冷却塔1后是直接暴露于空气中，且仅依靠与环境空气换热的方式进行降温。这种降温方式，其一，换热效率低；其二，空气中的杂质易污染水质，引发管道堵塞等问题；需要另外增设水处理设备，增加成本，水净化效果有时达不到理想。
67.实施例2
68.针对上述问题，在上述实施例1的基础上进行改进，参见图2和图3，本实施例中的冷却塔1内存在有用于与外界环境换热的冷却水盘管8，冷却水盘管8的入水口与冷却塔入水口11内侧连接，其出水口与冷却塔出水口12内侧连接。即，参见图2和图3，冷却水盘管8的入水口与进水总管81连通，冷却水盘管8的出水口与出水总管82连通。
69.本实施例中的冷却塔1采用闭式结构，即冷却水进入至冷却塔1内后是在冷却水盘管8内流动，并在流动过程中与外界环境换热，重新冷却后经冷却塔出水口12流出。上述过程中冷却水不暴露于外界环境中，避免了水质对换热效果的影响，一定程度上增强了换热效果，无需另外设置水处理设备，节约成本。
70.为了进一步提高冷却塔1的冷却效率，作为可选的实施方式，参见图1
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图3所示，冷却塔1包括壳体和位于壳体上的泵体14，其中：壳体的内部空间上部存在有喷淋装置13，泵体14用于将位于壳体底部的喷淋水15送入至喷淋装置13内，喷淋装置13能对壳体内的冷却水盘管8进行喷淋。
71.喷淋装置13包括相连通的喷淋管和喷淋头，其中，所有喷淋头间隔布置于喷淋管上。
72.壳体底部的喷淋水15直接与外界低温环境换热，温度与外界环境处于热平衡状态。泵体14将底部的喷淋水15输送至上部的喷淋装置13内，喷淋装置13释放的喷淋水15喷洒至冷却水盘管8表面，对冷却水盘管8内的水进行降温，换热后喷淋水15重新落于壳体底部。
73.上述过程中，冷却水盘管8内的水与喷淋水15及外界环境空气进行换热，两种换热同时进行，提高了换热效率。
74.实施例3
75.本实施例提供了一种中央空调系统，包括上述冷站结构。
76.本实施例中的中央空调系统，可通过冷却塔1作为自然冷源以及冷水机组2作为机械冷源对空调末端3制冷。在夏季时可启动冷水机组2，阻断冷却塔1与空调末端3连通；在冬季等低温环境下冷水机组2无法启动时，可直接采用与外界低温环境换热后的冷却塔1向空调末端3提供冷却水制冷，提高能源利用率，保证空调末端3在冷水机组2无法启动时也可制冷。
77.作为可选的实施方式，参见图1所示，冷水机组2、冷却塔1和用于输送冷却水及冷冻水的泵体组件在同一平台上分区设置。
78.上述冷却塔1采用闭式结构，可直接与冷水机组2、泵体组件在同一平台上安装，如图1，冷水机组2处于干区，冷冻泵4和冷却泵5及相应管路处于湿区。
79.上述结构干湿分离，冷却塔1、冷水机组2分区组装测试后，直接运输至现场，运输方便；实现了冷却塔、泵体组件及冷水机组在同一平台内的安装，降低了将冷却塔1置于高于冷水机组2和泵体组件安装高度的施工难度。
80.同时避免了开式结构冷却塔水质对换热效果的影响，增强换热效果，减少了厂家再额外购买水处理设备的投资。
81.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
82.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。