[實用新型]一種基于能量梯級利用的空調冷凍水循環系統

有效

• 申請號: 201821367167.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN208920427U
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 周敏;侯占魁;宋晗;楊春方;王晶軒;吳宇賢
• 申請（專利權）人: 中國建筑西北設計研究院有限公司
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00
• 代理公司: 西安毅聯專利代理有限公司 61225
• 代理人: 陸佳

本實用新型提供了一種基于能量梯級利用的空調冷凍水循環系統，包括：制冷系統、輸配系統和末端設備，輸配系統包括：將冷凍水輸送至末端設備的供水系統、將末端設備輸出的回水輸送至降溫系統進行降溫的回水系統，回水系統處理后的水變成冷凍水進入供水系統循環使用；降溫系統為三級串聯制冷，末端設備包括低溫用戶和高溫用戶，低溫用戶和高溫用戶串聯。本實用新型采用低溫用戶和高溫用戶串聯的形式，通過調節末端混水加壓泵的混水比（進入混水泵的二次網回水流量和一次網供水流量之比）來調節供水溫度，這樣就最大限度的提高了空調系統的總回水溫度，使冷凍水供、回水溫差增大，供、回水溫差增大使得供、回水量大幅度降低。

技術領域

本實用新型涉及暖通空調領域，尤其涉及一種基于能量梯級利用的空調冷凍水循環系統。

背景技術

傳統的空調系統中，由末端設備對冷凍水供回水溫度和溫差的要求，冷凍水的供回水溫度大都為7/12℃左右，供回水溫差約為5℃左右。空調制冷系統通常為單級制冷機系統，直接提供7℃左右冷凍水；冰蓄冷空調系統有二級串聯的形式，即蓄冰槽與雙工況制冷機串聯，通過設置中間換熱器的方式進行間接連接，將12℃左右空調系統回水的溫度降低到7℃左右，極個別的空調制冷系統也有二級制冷機串聯的形式，將12℃左右的空調系統回水逐級降溫到7℃左右，或者兩臺制冷機并聯，其中有一臺為高溫制冷機，兩臺制冷機分別提供不同溫度的冷凍水，然后通過兩套輸送系統，供給不同的末端設備。

通過逆卡諾循環分析，提高制冷機的蒸發溫度，即提高冷凍水供水溫度，能提高制冷機的COP（性能系數）。據統計，制冷機的蒸發溫度每提高1℃，即冷凍水供水溫度每提高1℃（制冷機蒸發溫度比冷凍水供水溫度一般低1℃左右），COP平均提高3%～5%左右。這就是高溫制冷機COP明顯大于常規制冷機的原因。

隨著我國城市建設的發展，城市土地資源越來越緊缺，城市建筑密度越來越大。近幾年全國各地紛紛建設CBD（中央商務區），作為城市的地標性建筑群。CBD中的建筑多為大體量商業綜合體，高層甚至超高層很多，建筑密度很大，建筑功能復雜多樣，空調系統負荷較大，運行能耗較高。區域供冷技術在CBD中應用的比較廣泛，但是從目前的正在運行的一些區域供冷項目中不難發現，某些系統的綜合能效并不是很高。究其原因，主要包括以下兩點：一是因為制冷系統在部分負荷運行工況的時間較長，小負荷運行調節非常困難，導致制冷系統能效偏低；二是因為冷凍水輸送系統的能耗偏高，特別是遠距離輸送。當然也包括自動控制系統的不完善和管理制度的不健全等等。

近年來，鑒于空調系統負荷小、系統初投資低、節能、舒適、室內空氣品質高等優點，溫濕度獨立控制空調系統的理念被廣泛的接受并進行了大范圍的應用。在溫濕度獨立控制空調系統中，采用溫度與濕度兩套獨立的空調系統，分別控制、調節室內的溫度與濕度。（1）排除余熱可以采用多種方式實現，只要媒介的溫度低于室溫即可實現降溫效果，可以采用間接接觸的方式（輻射末端等），又可以通過低溫空氣的流動置換來實現。（2）排除余濕的任務、排除CO2、室內異味與其它有害氣體的任務，通過低濕度、低濃度的空氣與房間空氣的置換來實現。由于除濕的任務由獨立的濕度控制系統承擔，因而處理顯熱系統的冷凍水供水溫度不再需要常規冷凝除濕空調系統中的7oC，而可以提高到16～18oC，從而為天然冷源的使用提供了條件，即使采用常規電制冷方式，制冷機的性能系數也有大幅度的提高。余熱消除末端裝置可以采用輻射末端、干式風機盤管等多種形式。由于溫濕度獨立控制空調系統將室內排熱和排濕過程分開，避免了常規空調系統中熱濕聯合處理所帶來的損失。同時可以滿足房間熱濕比不斷變化的要求，克服了常規空調系統中難以同時滿足溫、濕度參數的要求，避免了室內濕度過高（或過低）的現象。

但是，在溫濕度獨立控制空調系統中，可能同時存在多種形式的末端設備，所要求的冷凍水供水溫度不同，比如14oC、16oC、18oC或者其他的溫度。如果采用常規的制冷系統，有兩種解決辦法：（1）制冷機房提供同一溫度的冷水，然后在末端設備機房內加多個換熱器，使二次側出水溫度滿足不同末端設備的需求。（2）在制冷機房內制備出滿足不同末端設備的冷水，通過多套管網供給各個末端設備。顯然，這兩個方案都存在系統初投資高，運行能耗和費用大，系統復雜，調節、控制和管理不便的缺點。