一種用于區域供冷的高效節能空調系統及其實現方法技術方案

本發明專利技術提供一種用于區域供冷的高效節能空調系統，包括制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器、新風處理設備、回風處理設備、新風預處理設備、用戶冷凍水循環泵、全熱交換器。本發明專利技術亦提供上述空調系統的實現方法。本發明專利技術基于熱力學第二定律和經濟學優化的科學用能原理，通過制冷主機串聯兩級制冷、末端設備革新的冷量逐級利用的方法，實現了增加冷凍水二次管路的供回水溫度差、減小其流量。從而降低了冷凍水二次泵的能耗以及二次管網的初投資，提高其經濟效益與能源利用效率，進一步發揮區域供冷系統的優勢。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及建筑物空調系統的高效節能技術，具體是指一種適合用于區 域供冷的冷量逐級利用的高效節能空調系統及其實現方法。
技術介紹
目前，我國經濟快速發展，能源需求急劇增長，能源的供需矛盾日益尖 銳。而另一方面的現實是我國能源利用效率遠低于發達國家。因此，解決當 前我國能源困境的有效辦法是提高能源利用效率。我國建筑能耗約占全國總 能耗的30%，單位能耗遠高于發達國家；建筑使用能耗中暖通空調系統能耗約占65%，暖通空調系統的節能不僅是建筑節能的關鍵，而且也是我國實現 節約型社會的關鍵。區域供冷系統是指為了滿足某一特定區域內多個建筑物的冷負荷需求， 由專門的空調制冷站集中制造冷凍水，通過冷凍水輸配管網向各用冷建筑物 輸送，從而提供制冷服務的系統。其中，專門的空調制冷站稱為區域供冷站， 區域供冷站到用戶之間的冷凍水輸配管網稱為冷凍水二次管網，區域供冷站 內為制冷主機服務的冷凍水泵稱為冷凍水一次泵，將冷凍水由區域供冷站通 過二次管網輸送至各用戶的冷凍水泵稱為冷凍水二次泵。區域供冷系統具有 節能、環保、經濟等特點，從20世紀60年代問世以來，在世界各地的應用 很廣泛。近年來，我國的區域供冷技術也呈現良好的發展勢態。區域供冷系統中，冷凍水二次管網與二次泵的初投資、二次泵的能耗是 其優勢能否充分發揮的關鍵。在輸送相同的冷量時，冷凍水供回水溫差越大， 冷凍水流量越小；而冷凍水二次管網及二次泵的初投資、二次泵的能耗均隨 冷凍水流量的減少而降低。因此通過增加冷凍水二次管網的供回水溫差，可 以使得區域供冷系統更具優勢。除特殊設計的制冷主機外，目前，市場上的制冷主機在額定工況下的冷 凍水供回水溫度為7/12"C，溫差5"C。因此，現有的空調系統通常采用5'C作 為其冷凍水的供回水溫差。當冷凍水為5'C溫差時，夏季采用冷凝除濕方式對空氣進行降溫與除濕，同時去除空調建筑的顯熱與潛熱負荷。而且，無論是對新風、回風、還是新風與回風的混合風都是采用7"C左右的冷凍水進行處理。 實際上，對于除去室內的顯熱負荷，冷凍水溫度為16 19'C就可以滿足要求， 只有除濕時才需要較低溫度的冷凍水。這樣，就造成了高品位冷量利用上的浪 費。冷源是指為空調系統提供冷量的設備。不采用蓄冷技術時，區域供冷系 統由制冷主機提供全部所需冷量。制冷主機通過消耗電能或熱能來生產冷能， 其中以電力作為驅動能源的稱為電制冷主機，以熱能作為驅動能源的稱為吸 收式制冷主機。當區域供冷系統中冷凍水二次管網采用5-C的供回水溫差時， 區域供冷站內制冷主機的供回水溫差也為5°C;制冷主機臺數超過1時，制 冷主機采用并聯布置方式，所有的制冷主機的供回水溫度均相同。通常電制 冷主機冷凍水最低出口溫度為4°C，吸收式制冷主機的最低出口溫度為5°C。 當不采用冰蓄冷時，對于冷凍水供回水溫度7/12°C (At = 5°C)的情況，通 過將供水溫度降低2 3t:，回水溫度提高3 7'C，可使冷凍水二次管網供回 水溫差加大至14 15。C。在冷凍水二次管網供回水溫差增加，而且是回水溫 度升高較多的情況下，該采用什么形式的空調系統來利用冷凍水所輸送的冷 量，如何生產出大溫差的冷凍水，是現有的空調系統無法解決的問題，必須 開發新的空調系統才有可能實現。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種用于區域 供冷的高效節能空調系統，該空調系統可增加冷凍水二次管網供回水溫差， 降低二次管路的投資與二次泵的能耗，能科學地利用大溫差的冷凍水所輸送 的冷量。本專利技術的另一目的在于提供上述用于區域供冷的高效節能空調系統的實 現方法。本專利技術的目的通過下述技術方案實現 一種用于區域供冷的高效節能空 調系統，包括制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器、新風處 理設備、回風處理設備、新風預處理設備、用戶冷凍水循環泵、全熱交換器； 所述制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器冷側通過冷凍水管 依次封閉連接，構成區域供冷站內及區域供冷站到用戶的冷凍水環路；所述新風處理設備、回風處理設備、新風預處理設備、板式換熱器熱側、用戶冷凍水 循環泵也通過冷凍水管依次封閉連接，構成用戶內部的冷凍水環路。采用制冷主機串聯，兩級制冷的方法來生產溫差較大的冷凍水。具體來說就是將2臺制冷主機串聯連接，每臺制冷主機實現一部分冷凍水溫差，冷 凍水的供、回水溫差可達14 15t:。當區域供冷系統內制冷主機的臺數超過 2臺時，可采用先將每2臺制冷主機串聯，而后再將串聯后的制冷主機并聯 的布置方式來獲得大溫差的冷凍水。區域供冷系統內的制冷主機臺數必須為 偶數。一種用于區域供冷的高效節能空調系統的實現方法，包括下述步驟冷 源部分通過串聯的制冷主機兩級制冷生產出大溫差的冷凍水，然后將大溫差 的冷凍水輸送至設置在用戶建筑內的板式換熱器，通過板式換熱器對用戶建 筑物內部的冷凍水回水進行冷卻；末端部分將新風與室內回風分開進行處理， 新風與回風處理設備的冷凍水溫度不同；其中新風三級換冷室外新風先通 過全熱交換器與室內的排風換冷；其次，從全熱交換器出來的新風進入新風 預處理設備，與回風處理設備的流出的冷凍水回水換冷；第三，經新風預處 理設備冷卻后的新風進入新風處理設備，利用溫度較低的冷凍水對新風進行 除濕降溫，最后處理好的新風送入空調房間；室內回風通過回風處理設備進 行處理，回風處理設備的冷凍水入口溫度為新風處理設備的冷凍水出口溫度。所述大溫差的冷凍水的溫差范圍是14 15°C。本專利技術的理論基礎是基于熱力學第二定律和鄉經濟學優化的科學用能 原理，其主要實現空調系統的冷量逐級利用，在同樣的室內熱、濕負荷，并 維持相同的舒適性的前提下，本空調系統通過制冷主機串聯，末端冷量逐級利 用，實現了冷凍水回水溫度升高，供、回水溫差加大，冷凍水流量降低。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點和有益效果本專利技術是從科學用 能的角度，通過制冷主機串聯兩級制冷、末端設備革新的用冷方法來加大冷凍 水二次管路的供回水溫差、減小其流量，從而降低二次泵的能耗以及二次管網 的初投資；由于回水溫度升高更接近環境溫度，使二次管路中冷凍水與環境溫 度的差值縮小，因而冷損降低；回水溫度較高，可以提高串聯制冷主機中，處 理較高溫差的上游制冷機組的COP。這樣，采用本空調系統后，更能發揮區 域供冷系統的優勢，進一步提高經濟效益與能源利用效率，節能環保效果明顯。附圖說明圖1是本專利技術一種用于區域供冷的高效節能空調系統的結構示意圖。圖2是本專利技術一種用于區域供冷的高效節能空調系統另一結構的示意圖。具體實施例方式下面結合實施例及附圖，對本專利技術作進一步地詳細說明，但本專利技術的實施 方式不限于此。 實施例1圖1示出了本專利技術的具體結構，由圖1可見，本用于區域供冷的高效節 能空調系統包括制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器、新風 處理設備、回風處理設備、新風預處理設備、用戶冷凍水循環泵、全熱交換器; 所述制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器冷側通過冷凍水管 依次封閉連接，構成區域供冷站內及區域供冷站到用戶的冷凍水環路(冷源部 分)；所述新風處理設備、回風處理設備，新風預處理設備、板式換熱器熱側、 用戶冷凍水循環泵也通過冷凍水回水管依次封閉連接，構成用戶內部的冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于區域供冷的高效節能空調系統，其特征在于：包括制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器、新風處理設備、回風處理設備、新風預處理設備、用戶冷凍水循環泵、全熱交換器；所述制冷主機、冷凍水一次泵、冷凍水二次泵、板式換熱器冷側通過冷凍水管依次封閉連接，構成區域供冷站內及區域供冷站到用戶的冷凍水環路；所述新風處理設備、回風處理設備、新風預處理設備、板式換熱器熱側、用戶冷凍水循環泵也通過冷凍水管依次封閉連接，構成用戶內部的冷凍水環路。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：華賁，康英姿，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]