CN100578117C - 利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法及空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法及空调系统，在冬季工况下，将水冷冷水机组冷凝器通过管路连接到冷冻水泵，使水冷冷水机组冷凝器依次与冷冻水泵、分水器、空调水系统管网、集水器之间形成采暖水循环回路；同时将水冷冷水机组蒸发器通过管路连接到冷却水泵，使水冷冷水机组蒸发器依次与冷却水泵和冷却塔之间形成低冰点溶液循环回路；低冰点溶液在冷却塔内从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组加热采暖水。本发明为城市大型公共建筑冬季采暖系统提供了新的选择，可满足当前很多公共建筑冬季采暖节能、省钱、减排的需求。
Description
技术领域
本发明属空调技术领域，尤其是空调冷热源技术领域，具体地说是水冷冷水机组空调技术领域。
背景技术
水冷冷水机组是目前比较常见的空调系统冷源，但水冷冷水机组目前不能在冬季运行向室内供热。因此，采用水冷冷水机组的公共建筑通常需要锅炉等供热。
燃气、燃油锅炉燃烧时会向排放大量燃烧产物，生成各种污染物和温室气体；而且随着国际燃料价格的上涨，燃油燃气锅炉的运行成本也随之上涨。电锅炉控制方便，但将高品位的电能直接转换为低品位的热能是很不节能的，而且由于所需电能较多，运行成本也很高。
在国内，使用水冷冷水机组和锅炉作为空调冷热源的公共建筑数量不少。因此，如果水冷冷水机组能在冬季运行热泵工况，则能在满足建筑冬季采暖需求的同时降低建筑能耗、减少污染物排放量。
解决水冷冷水机组实现冬季供热的技术关键是研究出相适应的系统结构，研究出低冰点、高换热效率、低腐蚀性的溶液，并且使系统的运行可行、高效。
发明内容
本发明旨在提供一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法。
本发明另一个目的在于提供一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统。
一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法，是在冬季工况下，将水冷冷水机组冷凝器11通过管路连接到冷冻水泵31，使水冷冷水机组冷凝器依次与冷冻水泵31、分水器32、空调水系统管网34、集水器35之间形成采暖水循环回路；
将水冷冷水机组蒸发器12通过管路连接到冷却水泵21，使水冷冷水机组蒸发器依次与冷却水泵21和冷却塔22之间形成低冰点溶液循环回路；
低冰点溶液在冷却塔内从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组加热采暖水。
上述方法，可实现利用水冷冷水机组在冬季供热的目的。
冬季供热时，冷却塔及冷却水管道内所流动的为低冰点溶液，其冰点范围为0℃～-30℃，主要成分包括：水、乙二醇、磷酸氢二钠和糊精；乙二醇的质量含量为5％～50％，磷酸氢二钠质量体积浓度为1～6g/L，糊精质量体积浓度为0.2～5g/L。这类低冰点溶液具有低冰点、高换热效率、低腐蚀性的特点。
一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统，包括水冷冷水机组1、冷冻水泵31、分水器32、空调水系统管网34、集水器35、冷却水泵21和冷却塔22；
水冷冷水机组包括水冷冷水机组冷凝器11和水冷冷水机组蒸发器12；
在冬季工况下，水冷冷水机组冷凝器通过管路连接到冷冻水泵，使水冷冷水机组冷凝器11依次与冷冻水泵31、分水器32、空调水系统管网34、集水器35之间形成采暖水回路；
水冷冷水机组蒸发器12可通过管路连接到冷却水泵21，使水冷冷水机组蒸发器12依次与冷却水泵21和冷却塔22之间形成低冰点溶液回路。
低冰点溶液在冷却塔内从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组加热采暖水，以提高采暖水温度，用于空调水系统管网内的供热。
这种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统，除了可以在新建建筑中使用外，也可以在常规的水冷冷水机组空调系统上加装一套管路，使之既可以在夏季制冷，又能在冬季实现供热，具体为：
一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统，包括水冷冷水机组1，水冷冷水机组冷凝器11与冷却水回水管52、冷却水泵21、冷却塔22及冷却水供水管51依次连接，形成冷却水回路；水冷冷水机组蒸发器12与冷冻水供水管41、冷冻水泵31、分水器32、空调水系统管网34、集水器35和冷冻水回水管42依次连接，形成冷冻水回路；
分别用一号旁通管61和三号旁通管63连接冷却水回水管52和冷冻水供水管41；
用二号旁通管62和四号旁通管64连接冷却水供水管51和冷冻水回水管42；
一号旁通管、二号旁通管、三号旁通管和四号旁通管上分别设有一号阀门71、二号阀门72、三号阀门73和四号阀门74。
一号旁通管61与冷却水回水管52的接点位于三号旁通管63与冷却水回水管接点的下游；且上述两个接点之间设有五号阀门75；
三号旁通管63与冷冻水供水管41的接点位于一号旁通管与冷冻水供水管接点的下游，且上述两个接点之间设有六号阀门76。
二号旁通管62与冷却水供水管51的接点位于四号旁通管64与冷却水供水管接点的上游，且上述两个接点之间设有七号阀门77；
二号旁通管62与冷冻水回水管42的接点位于四号旁通管64与冷冻水回水管接点的下游，且上述两个接点之间设有八号阀门78。
本发明通过管路改变原有水冷冷水机组的运行模式，利用配置的低冰点溶液在冷却塔中从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组从低冰点溶液中取热并释放到采暖循环水中，以满足建筑采暖需求。本发明提出的水冷冷水机组冬季热泵工况运行的系统及运行模式，利用低冰点、高换热效率、低腐蚀性的溶液，提出了新的冬季采暖空调系统方式，为城市大型公共建筑冬季采暖系统提供了新的选择。通过此项技术的实施和推广以满足当前建筑冬季采暖节能、省钱、减排的需求。
与采用电采暖锅炉供热的系统相比，在提供等量热量的条件下，本发明可减少采暖运行费用50％～70％。与采用燃气、燃油锅炉供热的系统相比，在提供等量热量的条件下，按当前能源费用计算，本发明能降低采暖运行费用10％～30％。
此项技术不仅能在新建建筑中应用，而且可以在建筑节能改造中应用。对现有的冷水水冷机组空调系统进行改装，即可同时实现制冷和供热的效果。应用范围广，应用效果好。在应用于新建建筑中时，能降低工程初投资费用。
附图说明
图1为实施例1利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统的结构示意图
图2为实施例1利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统制冷运行模式图
图3为实施例1利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统供热运行模式图
1-水冷冷水机组，11-水冷冷水机组冷凝器，12-水冷冷水机组蒸发器，
21-冷却水泵，22-冷却塔，
31-冷冻水泵，32-分水器，34-空调水系统管网，35-集水器，
41-冷冻水供水管，42-冷冻水回水管，51-冷却水供水管，52-冷却水回水管，
61-一号旁通管，62-二号旁通管，63-三号旁通管，64-四号旁通管，
71-一号阀门，72-二号阀门，73-三号阀门，74-四号阀门，75-五号阀门，
76-六号阀门，77-七号阀门，78-八号阀门。
具体实施方式
实施例1
一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统，如图1所示，包括水冷冷水机组1，水冷冷水机组包括水冷冷水机组冷凝器11和水冷冷水机组蒸发器12；水冷冷水机组冷凝器11与冷却水回水管52、冷却水泵21、冷却塔22及冷却水供水管51依次连接，形成冷却水回路；水冷冷水机组蒸发器12与冷冻水供水管41、冷冻水泵31、分水器32、空调水系统管网34、集水器35和冷冻水回水管42依次连接，形成冷冻水同路；
分别用一号旁通管61和三号旁通管63连接冷却水回水管52和冷冻水供水管41；
用二号旁通管62和四号旁通管64连接冷却水供水管51和冷冻水回水管42；
一号旁通管、二号旁通管、三号旁通管和四号旁通管上分别设有一号阀门71、二号阀门72、三号阀门73和四号阀门74。
一号旁通管61与冷却水回水管52的接点位于三号旁通管63与冷却水回水管接点的下游；且上述两个接点之间设有五号阀门75；
三号旁通管63与冷冻水供水管41的接点位于一号旁通管61与冷冻水供水管接点的下游，且上述两个接点之间设有六号阀门76。
二号旁通管62与冷却水供水管51的接点位于四号旁通管64与冷却水供水管接点的上游，且上述两个接点之间设有七号阀门77。
二号旁通管62与冷冻水回水管42的接点位于四号旁通管64与冷冻水回水管接点的下游，且上述两个接点之间设有八号阀门78。
冷却水泵的数量可以是一个，或者多个冷却水泵并联使用。冷冻水泵的数量也可以是一个，或者多个并联使用。
水冷冷水机组可以采用活塞式水冷冷水机组、螺杆式水冷冷水机组或离心式水冷冷水机组等。
这一空调系统可以实现在夏季的制冷和冬季的供热。
夏季制冷工况下的操作步骤为：如图2所示，关闭一号阀门71、二号阀门72、三号阀门73和四号阀门74，打开五号阀门75、六号阀门76、七号阀门77和八号阀门78。冷冻水回水从建筑内空调水系统管网34进入集水器35，从集水器流经冷冻水回水管42和八号阀门78进入水冷冷水机组蒸发器12。在水冷冷水机组1内降温后，冷冻水通过六号阀门76和冷冻水供水管41进入冷冻水泵31，在冷冻水泵内加压后送入分水器32，最后送入建筑内空调水系统管网34。
冷却水在冷却塔22内换热降温后通过冷却水供水管51和七号阀门77进入水冷冷水机组冷凝器11。在水冷冷水机组内升温后，通过五号阀门75和冷却水回水管52进入冷却水泵21，由冷却水泵加压送入冷却塔22。
通过水冷冷水机的运行，冷却水温度升高，冷冻水温度降低；此工况和普通水冷冷水机组的运行工况相同。
夏季制冷时，以水作为冷却塔及冷却水管道内所流动的介质。
冬季供热时，冷却塔及冷却水管道内所流动的是低冰点溶液，低冰点溶液结冰温度在0～-30℃，其主要成分包括水、乙二醇、磷酸氢二钠和糊精；乙二醇的质量百分比为15％，磷酸氢二钠浓度为5g/L，糊精浓度为2g/L。
水冷冷水机组所设定的最低蒸发温度为0℃～-10℃。
冬季利用冷水机组实现供热工况下的操作步骤为：如图3所示，开启一号阀门71、二号阀门72、三号阀门73和四号阀门74，关闭五号阀门75、六号阀门76、七号阀门77和八号阀门78。采暖水从建筑内空调水系统管网34进入集水器35，从集水器35流经了冷冻水回水管42、四号旁通管64和冷却水供水管51进入水冷冷水机组冷凝器11。在水冷冷水机组1内升温后，通过冷却水回水管52、三号旁通管63和冷冻水供水管41进入冷冻水泵31，在冷冻水泵中增压后送入分水器32，最后送入建筑内空调水系统管网34。
低冰点溶液在冷却塔22内与空气换热升温后通过冷却水供水管51、二号旁通管62和冷冻水回水管42进入水冷冷水机组蒸发器12。在水冷冷水机组内降温后，通过冷冻水供水管41、一号旁通管61和冷却水回水管送入冷却水泵21，经冷却水泵加压后送入冷却塔。
低冰点溶液在冷却塔内从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组，加热采暖水，实现供热。
实施例2
低冰点溶液的主要成分为：水、乙二醇、磷酸氢二钠、糊精；乙二醇的质量百分比为35％，磷酸氢二钠浓度为2g/L，糊精浓度为5g/L。其余同实施例1。
Claims (4)
1、一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法，其特征在于：冬季工况下，将水冷冷水机组冷凝器(11)通过管路连接到冷冻水泵(31)，使水冷冷水机组冷凝器(11)依次与冷冻水泵(31)、分水器(32)、空调水系统管网(34)、集水器(35)之间形成采暖水循环回路；同时将水冷冷水机组蒸发器(12)通过管路连接到冷却水泵(21)，使水冷冷水机组蒸发器(12)依次与冷却水泵(21)和冷却塔(22)之间形成低冰点溶液循环回路；
低冰点溶液在冷却塔(22)内从室外空气中吸热，通过水冷冷水机组(1)加热采暖水。
2、权利要求1所述一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法，其特征在于，所述低冰点溶液的冰点范围为0℃～-30℃。
3、权利要求1或2所述一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的方法，其特征在于，所述低冰点溶液包括水、乙二醇、磷酸氢二钠和糊精，乙二醇的质量含量为5％～50％，磷酸氢二钠质量体积浓度为1～6g/L，糊精质量体积浓度为0.2～5g/L。
4、一种利用水冷冷水机组实现冬季供热的空调系统，包括水冷冷水机组(1)、冷冻水泵(31)、分水器(32)、空调水系统管网(34)、集水器(35)、冷却水泵(21)和冷却塔(22)；
水冷冷水机组(1)包括水冷冷水机组冷凝器(11)和水冷冷水机组蒸发器(12)；
其特征在于，所述水冷冷水机组冷凝器(11)通过管路连接到冷冻水泵(31)，使水冷冷水机组冷凝器(11)依次与冷冻水泵(31)、分水器(32)、空调水系统管网(34)、集水器(35)之间形成采暖水回路；水冷冷水机组蒸发器(12)通过管路连接到冷却水泵(21)，使水冷冷水机组蒸发器(12)依次与冷却水泵(21)和冷却塔(22)之间形成低冰点溶液回路。
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